Приложение 3 Плотность водных растворов при 20оС в зависимости от содержания Na2co3

Плотность, кг/м^3	Содержание соды		Плотность, кг/м^3	Содержание соды
	в 100 г	в 1 л		в 100 г	в 1 л
1009	1	10,09	1082	8	86,53
1019	2	20,38	1092	9	98,20
1029	3	30,88	1103	10	110,30
1040	4	40,59	1114	11	122,50
1050	5	52,51	1124	12	134,90
1061	6	63,64	1135	13	147,60
1071	7	74,98	1146	14	160,50

Лабораторная работа №10 определение коэффициента теплоотдачи от поверхности к псевдоожиженному слою

Для псевдоожиженного слоя твердых частиц характерна высокая интенсивность теплообмена с погруженной в него поверхностью змеевика. В зависимости от размеров частиц, скорости потока псевдоожижающего агента, диаметра теплообменных труб и других факторов величина коэффициента теплоотдачи может изменяться от 200 до 1000 Вт/(м²×К). Это свойство псевдоожиженного слоя широко используется в промышленных аппаратах для отвода (регенераторы установок каталитического крекинга) или подвода тепла (сушка адсорбента на установках адсорбционной очистки масел).

Значительное влияние на коэффициент теплоотдачи от слоя к теплопередающей поверхности оказывают гидродинамические характеристики псевдоожиженного слоя, связанные со скоростью псевдоожижающего агента (газа). При повышении скорости псевдоожиженного агента от критической (скорость начала псевдоожижения) до некоторого значения коэффициент теплоотдачи растет в связи с повышением интенсивности движения частиц в слое. Однако, при дальнейшем увеличении скорости псевдоожижающего агента, основная его часть начинает проходить через слой в виде газовых пузырьков, которые, омывая поверхность теплообмена, снижают коэффициент теплоотдачи. Поэтому при дальнейшем увеличении скорости газа коэффициент теплоотдачи уменьшается.

Целью данной работы является экспериментальное определение коэффициента теплоотдачи от поверхности змеевика к псевдоожиженному слою при различных значениях скорости псевдоожижающего агента. В качестве теплоотдающей среды принята горячая вода, псевдоожижающего агента – воздух.

Расчетные уравнения

Количество тепла, передаваемого от воды к псевдоожиженному слою, определяется по уравнению:

Q = M·C_ВОД ·(t_B1-t_B2) (10.1)

где: М – массовый расход воды, кг/с; С_ВОД – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг×°С) (см. Приложение 1 лабораторной работы №9); t_В1, t_В2 – начальная и конечная температуры воды, °С.

Общий коэффициент теплопередачи, отнесенной к наружной поверхности трубы:

(10.2)

где: F_H = π·d_H ·l – площадь наружной поверхности трубы, м²; d_H – наружный диаметр трубы, м; l = n π·D_зм– длина трубы, м, n - число витков = 12; t_B – средняя температура воды в трубе, К; t_СЛ – температура псевдоожиженного слоя, К.

С другой стороны, общий коэффициент теплопередачи, отнесенный к наружной поверхности трубы, определяется по уравнению:

(10.3)

где: ₁ – коэффициент теплоотдачи от потока воды к внутренней стенке трубы, Вт/м²×К; ₂ – коэффициент теплоотдачи от наружной стенки к псевдоожиженному слою, Вт/(м²×К); _ст – толщина стенки трубы, м; _ст – коэффициент теплопроводности материала трубы, Вт/(м×К) (_ст=46,4 Вт/ (м×К)); d_вн, d_н – внутренний и наружный диаметры трубы, м.

Из уравнения (10.3) найдем:

(10.4)

Последнее уравнение и используется при расчете коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности трубы к псевдоожиженному слою (или обратно), если известны все остальные величины.

При небольшой толщине стенки трубы и высокой теплопроводимости материала трубы третьим членом знаменателя правой части уравнения (10.4) можно пренебречь.

Тогда:

(10.5)

В это уравнение входит коэффициент ₁ от потока воды к внутренней стенке трубы. При переходном режиме (2320  Re  10000), который будет иметь место в опытах, коэффициент теплоотдачи можно определить по уравнению:

(10.6)

где:  – коэффициент теплопроводности теплоотдающего потока (воды), Вт/(м×К); Re – критерий Рейнольдса (Re = );  – скорость движения потока в трубе, м/с;  –плотность воды при средней ее температуре, кг/м³;  – кинематическая вязкость воды, м²/с; Pr – критерий Прандтля (Pr = ); С – теплоемкость воды, Дж/(кг×К); μ- динамическая вязкость воды, Па×с; ε_R - поправка учитывающая увеличение турбулентности потока в змеевике (ε_R=1+1,77 ); R_ЗМ – радиус закругления змеевика, м.

В уравнении (10.6) все параметры берутся при средней температуре воды.