CC BY
46
ЛИТЕРАТУРА
1. Линт Н.Г. Линии электропередачи на стальных многогранных опорах / Н.Г. Линт, С.Е. Казаков, О.В. Семенко // Электро. 2007. №5. С. 12-17.
2. Куликов А.С. AERO-Z - Высокотехнологичные провода для высоковольтных линий электропередач / А.С. Куликов // Линии электропередачи 2008: Проектирование, строительство, опыт эксплуатации и научно-технический прогресс: 3 Рос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Новосибирск, 2008. С. 97.
3. Никофоров Е.П. Об увеличении нагрузочной способности действующих ВЛ по току / Е.П. Никофоров // Электрические станции. 2008. №11. С. 33-37.
4. Глазунов А. А. Основы механической части воздушных линий электропередачи / А. А. Глазунов. М.: Госэнергоиздат, 1959. 274 с.
5. Алексеев Б.А. Повышение пропускной способности воздушных линий электропередачи и применение проводов новых марок / Б. А. Алексеев // Электро. 2009. №3. С. 45.
BIBLIOGRAPHY
1. Lint, N.G. Lines of electricity transmission on steel many-sided supports / N.G. Lint S.E. Kazakov, O.V. Semenko // Electro. 2007. №5. S. 12-17.
2. Kulikov, A.S. AERO-Z is the Hi-tech wires for the high-voltage lines of electrisity transmission /
A.S. Kulikov // of Line of electricity transmission 2008: Planning, building, experience of exploitation and scientific and technical progress. Third Russian with international participation science-practical conference. Novosibirsk, 2008. S. 97.
3. Nikoforov, E.P. About the increase of loading ability of operating VL on electrisity / E.P. Ni-koforov // the Electric stations. 2008. №11. S. 33-37.
4. Glazunov A.A. Bases of mechanical part of open-wires of electricity transmission / A.A. Glazunov. M.: Gosenergoizdat, 1959. 274 s.
5. Alekseev B.A. Increase of carrying capacity of open-wires of electricity transmission and application of wires of new brands // Electro. 2009. №3. S. 45.
Шевченко Наталья Юрьевна -
преподаватель кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ГОУ ВПО «Камышинский технологический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета»
Лебедева Юлия Витальевна-ведущий инженер кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ГОУ ВПО «Камышинский технологический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета»
Угаров Геннадий Григорьевич -доктор технических наук, профессор кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Саратовского государственного технического университета
Shevchenko Nataliya Jurievna -
teacher of the Department of «“Electric supply of industrial enterprises” of Kamyshin Institute of Technology (branch) of state educational institution of higher professional education Volgograd State Technical University.
Lebedeva Julia Vitalievna -leading engineer of the Department of “Electric supply of industrial enterprises” of Kamyshin Institute of Technology (branch) of state educational institution of higher professional education Volgograd State Technical University Ugarov Gennadiy Grigoryevich -Doctor of Technical Sciences. Professor of the Department of «“Electric supply of industrial enterprises” of Saratov State Technical University
УДК 665.7.032
Б.А.Семенов, М.А.Агеев, А.А. Морев
МЕТОДИКА ВЫБОРА ТРЕБУЕМОЙ СКОРОСТИ ГАЗООБРАЗНОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В РЕАКТОРЕ ПОЛУКОКСОВАНИЯ ПОВОЛЖСКИХ СЛАНЦЕВ
С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ
Обоснована расчетная методика выбора скорости газообразного теплоносителя, требуемой для создания псевдоожиженного слоя в реакторе полукоксования Поволжских сланцев в условиях значительной полидисперсности частиц исходного сырья, а также изменения состава и температуры газообразного теплоносителя от входа к выходу из реактора.
Горючий сланец, полукоксование, полидисперсная смесь, газообразный теплоноситель, псевдоожиженный слой, порозность, критические скорости, требуемая скорость теплоносителя, методика расчета
B.A. Semyonov, M.A. Agеev, A.A. Morev
THE METHODOLOGY OF CHOOSING THE OPTIMAL SPEED GASEOUS HEAT TRANSFER AGENT IN REACTOR OF SEMICOKING VOLGA OIL SHALE IN FLUIDIZED BED
Justified the choice of calculation methodology for the rate of gaseous coolant required to create a fluidized bed in reactor semicoking of Volga oil shale with considerable polydispersity of the particles of raw materials, as well as changes in temperature and composition of gaseous coolant from the inlet to the outlet of reactor.
Oil shale, semicoking, polydisperse mixture, gaseous heat transfer agent, fluidized bed, porosity, critical speed, required rate of heat transfer agent, methodology of calculation
Эффективность различных технологических процессов, связанных с химическими превращениями в условиях интенсивного тепломассообмена между газообразной средой и сыпучими материалами, существенно зависит от гидродинамических условий в реакторах. Наилучшие показатели при этом достигаются в реакторах с псевдоожиженным слоем, так как в условиях псевдоожижения существенно ускоряется тепломассообмен между частицами дисперсного материала и газообразной средой, способствуя интенсификации всех протекающих физико-химических процессов, что в конечном итоге обеспечивает значительное сокращение времени процесса и приводит к увеличению производительности реактора.
По этой причине перспективным представляется использование таких реакторов в разрабатываемой технологии полукоксования Поволжских сланцев. При этом главными особенностями, которые следует учитывать при создании реакторов для полукоксования сланцев, являются значительная полидисперсность исходного сырья, изменяющийся компонентный состав газообразного теплоносителя и неизотермичность газообразной среды между входом и выходом из реактора, то есть факторы, способствующие изменению теплофизических характеристик, а следовательно, и несущей способности псевдоожиженного слоя. Кроме того, следует учитывать уменьшение плотности частиц полукокса за счет выхода летучих, а также изменение фракционного состава смеси за счет эффекта термодробления частиц в псевдоожиженном слое.
Обоснованная аналитическим путем методика выбора требуемой скорости газообразного теплоносителя, образующего псевдоожиженный слой в реакторе полукоксования Поволжских сланцев, учитывающая все перечисленные выше особенности, приведена в настоящей работе. В основу этой методики положены следующие известные принципы и закономерности.
124
Неподвижный слой дисперсных частиц сыпучего материала способен переходить в псевдоожиженное состояние при достижении газообразным теплоносителем, подаваемым в реактор, первой критической скорости ’^рд м/с, которую принято рассчитывать на свободное сечение внутреннего пространства нижней части реактора. По мере дальнейшего увеличения скорости W > ’^фД объем псевдоожиженного слоя увеличивается за счет увеличения порозности £, которая количественно оценивается отношением объема газового пространства Угаз, м3, к общему объему слоя Услоя, м3
V
£ = —^ . (1)
V
слоя
Порозность неподвижного слоя любых сыпучих материалов до начала псевдоожижения составляет £о = 0,35^0,4. При увеличении скорости в процессе псевдоожижения порозность может возрасти до предельной величины £ =1. При этом, согласно выражению (1), объем газового пространства станет равным всему объему слоя. Это означает, что сыпучий материал будет унесен из реактора потоком газа. Поэтому значение £ =1 считается условием возникновения уноса материала из реактора, а скорость газообразного теплоносителя, соответствующая единичному значению порозности, считается второй критической скоростью и обозначается символом ^^кр,2, м/с.
С учетом вышеизложенного, значение рабочей скорости газового теплоносителя, требуемое для создания устойчивого псевдоожиженного слоя в реакторе, должно выбираться в интервале между первой и второй критическими скоростями, определенными в заданных условиях.
Для монодисперсного материала зависимость между определяющими параметрами псевдоожиженного слоя в виде, наиболее удобном для практических расчетов, согласно [1, 2], описывается следующим обобщенным критериальным уравнением
ЛГ • £ 4,75
Яе =-------, , (2)
18 + 0,6 •л/ Лг • £4,75
где Яе и Лг - безразмерные критерии подобия Рейнольдса и Архимеда, определяемые выражениями
Яе = ; Лг = ^•(р-Рг) , (3)
V V Рг
где й - размер (диаметр) частиц дисперсной среды, м; р - кажущаяся плотность материала
32
частиц дисперсной среды, кг/м ; g - ускорение свободного падения, м/с ; рг, V, W - соответ-
32
ственно плотность, кг/м3, и кинематическая вязкость, м2/с, и скорость, м/с, газообразного теплоносителя в реакторе.
Подставив выражение (3), определяющее критерий Рейнольдса, в выражение (2), а затем решив полученное уравнение, представим зависимость скорости, требуемой для создания псевдоожиженного слоя любой заданной порозности £, в следующем виде:
W = Г ------ЛГ •£, . (4)
I а ) 18 + 0,6 •л/ Лг • £4,75
Используя выражение (4), можно находить числовые значения первой и второй критических скоростей, которые будут ограничивать область существования псевдоожиженного слоя при любых заданных параметрах газообразного теплоносителя рг, V и плотности материала р твердых частиц заданного размера й
Г V ^ Лг • £4,75 Г V ^ Лг ...
при £ = 0,4 ^ Wкр1 =1 — I----. = 1 — 1----¡=, (5)
р I а ) 18 + 0,6 •л/ Лг • £4,75 I а) 1397,5 + 5,287 •л/ЛГ
1А пт Г V ^ Лг • £4,75 Г V ^ Лг
при £=1,0 ^ ^^кр,2 = Ы——, / 475 = Ы•_ п-, (6)
^ ) 18 + 0,6 •л/ Лг • £4,75 I а ) 18 + 0,6 •л/Лг’
Выражения (5) и (6) справедливы только при условии монодисперсности материала (то есть одинаковом размере всех частиц d=const), неизменности теплофизических параметров и состава газообразной среды в реакторе. Поэтому в специальной литературе [1-3] по расчету аппаратов с псевдоожиженным слоем рекомендуется определять обе критические скорости при среднем размере частиц dср, неизменной плотности частиц обрабатываемого материала и постоянных теплофизических параметрах газообразного теплоносителя, соответствующих среднему составу и температуре среды в реакторе.
Такой подход сегодня является традиционным и применяется при расчете большинства аппаратов псевдоожиженного слоя, используемых для сушки сыпучих материалов в различных отраслях промышленности [1, 3]. Расчетные параметры сушильных аппаратов, определенные при средних значениях перечисленных исходных данных, способны обеспечивать необходимую устойчивость псевдоожиженного слоя при незначительной полидисперсности материала и изотермичности рабочего режима, то есть при условиях характерных для большинства сушильных аппаратов.
Не так обстоит дело в рассматриваемом случае. Характерными особенностями режима работы реактора полукоксования сланцев является значительная полидисперсность исходного сырья (d^const), неизотермичность процесса ^вх Ф ^ых), изменение компонентного состава и приращение расхода газового теплоносителя от входа к выходу за счет выделения из сланца летучих веществ, а также вызванное этим обстоятельством уменьшение плотности частиц полукокса по сравнению с плотностью исходного сланца. Кроме того, как отмечают многие исследователи, в процессе полукоксования может существенно меняться фракционный состав полидисперсной смеси в реакторе в силу проявлений эффекта термодробления частиц. Поэтому в данном случае традиционная методика расчета требуемой скорости газообразного теплоносителя, основанная на средних параметрах процесса и размерах частиц, требует существенных уточнений, учитывающих все перечисленные факторы.
Для обоснования принципиального подхода к выбору расчетной скорости теплоносителя в реакторе полукоксования сланца нами был выполнен численный эксперимент, на основе которого построены показанные на рис. 1 графики зависимостей первой и второй критических скоростей процесса псевдоожижения от размера частиц при наиболее вероятных температурах, составах и расходах газообразного теплоносителя, а также плотности и фракционном составе исходного сланца на входе и полукокса на выходе из реактора.
В расчетах использовались следующие исходные данные: сырье молотый сланец поли-фракционного состава р = 1322 кг/м3, массовые доли и размеры фракций согласно таблице 1, фракционный состав полукокса согласно табл. 2
Таблица 1
Фракционный состав исходного сырья
Размер фракции, di, мм 1,0 2,0 3,0 4,0 6,0 10,0
Массовая доля, xi 0,2 0,3 0,2 0,15 0,1 0,05
Продукты полукоксования: газообразные летучие вещества, удельный выход летучих Ашудлет=0,25 кг/кг сланца и полукокс рвых = 991,5 кг/м3, удельный выход полукокса 0,75 кг/кг сланца, массовые доли и размеры фракций полукокса согласно табл. 2.
Таблица 2
Фракционный состав полукокса
Размер фракции, di, мм 1,0 2,0 3,0 4,0 6,0 10,0
Массовая доля, xi 0,4 0,3 0,14 0,1 0,05 0,01
Примечание. Изменение фракционного состава полукокса относительно исходного сланца вызвано процессами термодробления частиц.
Теплоноситель - газообразные продукты полукоксования сланцев, параметры входа и выхода теплоносителя согласно табл. 3.
Таблица 3
Параметры теплоносителя
Зоны реактора Состав смеси газов, % объемные Параметры смеси газов
С2Н6 СО2 СО Н2 СН4 тн т уд , кг/кг 1, °С рг, кг/м3 V м2/с
Вход 15,0 17,5 11,6 12,5 34,6 8,8 1,252 800 0,32792 0,00007812
Выход 15,0 17,5 11,6 12,5 34,6 8,8 1,502 500 0,45518 0,000050126
Размер (диаметр) частиц, й, м
“О— Первая критическая скорость при 1входа=800оС ~НИ— Вторая критическая скорость при 1входа=800оС
““ ■ Нижний предел рабочей скорости - - - Верхний предел рабочей скорости
* Первая критическая скорость при 1вых=500оС —••II— Вторая критическая скорость при 1вых=500оС
Рабочая скорость газа-носителя на входе W=3,51 м/с
Рис. 1. Зависимости критических скоростей псевдоожижения от размера частиц полидисперсной
смеси молотого сланца
Анализ результатов многовариантных расчетов по формулам (5) и (6) и зависимостей, представленных на рис. 1, позволяет сформулировать следующие правила для определения границ рабочей области скоростей псевдоожижения в условиях значительной полидисперсности молотого сланца, неизотермичности процесса, изменения состава газообразного теплоносителя, плотности и фракционного состава твердых частиц от входа к выходу.
1. Для создания устойчивого режима псевдоожижения в слое, образованном смесью фракций различного размера, первая критическая скорость, Wкр,ъ должна рассчитываться по выражению (5) с учетом размера частиц наиболее крупной фракции (ётах), температурного режима, состава газообразного теплоносителя и плотности исходного сланца на входе в реактор (Увх,рг ,рвх )•
2. Согласно [2], в конических аппаратах с углом раскрытия конуса а < 10° значение
*
первой критической скорости, W кр,1, должно приниматься несколько большим, чем дает расчет по выражению (5). Для этого следует вводить повышающий коэффициент, численно равный отношению свободных сечений в верхней, Бвых, м2, и нижней Бвх, м2, части аппарата, то есть
Б
WKр.1 = WKрД --^ , (7)
вх
3. Для исключения уноса вещества вторая критическая скорость, Wкр,2, должна рассчитываться по выражению (6) с учетом размера частиц наиболее мелкой фракции (ё^Д температурному режиму, составу газообразного теплоносителя, кажущейся плотности частиц полукокса и фракционному составу полукокса на выходе из реактора (Увых,ргвых, рвых ).
4. Кажущаяся плотность частиц полукокса на выходе из реактора может быть выражена через кажущуюся плотность частиц исходного сланца и удельный выход летучих
Рвых =Рвх-(1 -Лт ”) , (8)
где Ашудлет - удельный выход летучих (масса выделяющихся летучих веществ в расчете на 1кг сланца), кг/кг.
5. Максимально возможное число псевдоожижения, КW^, для полидисперсной смеси частиц молотого сланца в данных условиях составит
WI (г\ V г>вых л \
К шах vvкр,2(dшin, v вых, рг , рвых) л ^гчч
w —73-вх-Г- > 1. (9)
^рД^ Vвх , Рвх , Рвх )
6. В случае, если рассчитанное таким образом значение КWax< 1, существование псев-доожиженного слоя во всем заданном диапазоне полифракционности (dmin < di < dmax) невозможно и для нормализации положения следует сузить этот диапазон.
7. Требуемую рабочую скорость теплоносителя в начальном сечении реактора (над входной решеткой), W^, м/с, целесообразно принимать несколько большей первой критической скорости псевдоожижения (с учетом 5^10% запаса, рассчитанного относительно располагаемой разности вычисленных критических скоростей), как
W-Wрl(d^,ax.V.х.p:X.Р.х)+(й05^0l1) [WIí2(dn¡n,VBUх.Р:ЫX,РBUх)^.А.хЛх.РГ.Р,,)] . (10)
где 0,05^0,1 - коэффициенты запаса.
Принятая таким образом рабочая скорость теплоносителя способна обеспечивать устойчивое состояние псевдоожижения для всех фракций полидисперсной смеси и одновременно с этим исключить явление уноса мелких частиц полукокса из верхней части реактора.
8. Требуемое значение рабочего числа псевдоожижения, соответствующее рассчитанной по выражению (10) скорости теплоносителя в начальном сечении реактора, может быть определено, как
кw = ; ,7вх----------V - 1 + (0,05-0,1)•(KWax -1). (11)
W* n (d , v , р )
кр ,1 ^ шах ’ вх ’ г вх ^
9. При выделении летучих в процессе полукоксования, некотором увеличении выходного сечения реактора, принимаемого по конструктивным соображениям, расчетная скорость газообразного теплоносителя с учетом изменения температуры газов на выходе из реактора ’^ых, м/с, может определяться как
F
- вх
_Pi_ , (12)
вых р г
где Рвх/Бвых - соотношение входного и выходного свободных сечений реактора; т ™ - удельный массовый расход газообразного теплоносителя, подаваемого в реактор в расчете на 1 кг сланца, кг/кг.
10. В результате решения уравнения (2) относительно Є можно получить следующее выражение, определяющее порозность монодисперсного псевдоожиженного слоя в зависимости от значений безразмерных критериев Рейнольдса и Архимеда
— • f 0,3 + /о,09 + — ^ Ar V Re
і
4,75
(13)
11. Рассчитав по выражению (9) требуемую рабочую скорость газообразного теплоносителя во входном сечении аппарата, ’^х, и определив по выражению (11) соответствующую скорость выхода газов, ’^ых, можно для частиц каждой г-й фракции определить значения критериев Яе и Аг, соответствующие рабочим условиям входа и выхода газообразного теплоносителя
яе = ^^ • аГ = 8 . (р ~ рг вх ). ■
1,вх V вх 1 • - 8 V* .р г ,вх ‘ • . (14)
Яе ¡>Вых = . Й1 • Аг^ = 8 . V'' ~ рр в^1х . ¿3
* вых * вых р г ,вых
v1 -£i J
12. Подставив числовые значения безразмерных критериев, определяемые выражениями (14), в выражение (13) можно определить фракционную порозность псевдоожиженного слоя отдельно для частиц каждой г-й фракции на входе, £1,вх, и выходе из реактора, £*,вых.
13. Общая порозность смеси частиц полифракционного состава на входе или выходе газов, £смеси, необходимая для определения всего объема псевдоожиженного слоя в реакторе при заданных условиях, может быть рассчитана на основании известных значений фракционной порозности, £1 , и массовых долей, х^ каждой фракции в полидисперсной смеси,
£смеси = 1 - п ( х Л . (15)
!| х
1=1
14. Степень расширения псевдоожиженного слоя в реакторе, Я, при большем из двух полученных значений рабочей порозности
V 1 -£
Я = , (16)
V 1 — £
о смеси
где Vo и Vп.о - соответственно объемы исходного насыпного слоя полидисперсной сланцевой смеси в реакторе перед началом процесса псевдоожижения (при £о=0,4) и псевдоожиженного слоя при расчетном значении £смеси.
Пример. Определим требуемую скорость теплоносителя и соответствующие этой скорости параметры псевдоожиженного слоя в реакторе полукоксования сланца при использовании в качестве сырья молотого сланца полифракционного состава р = 1322 кг/м и других исходных данных согласно таблицам 1-3.
Решение
1. Используя принцип, сформулированный в п.1, по формуле (5) вычисляем первую критическую скорость, которая в данных условиях составит
W =
VVKB1
f VBX "I Aix(di>max) 7,812 10-5 6477306 0 ^ ,
--------------------, , f =-----------------------------------. = 3,40/ м/с,
1 . ------------ ---------i. /„ \ ---------------------------------- ---------/,.--------_ , 7 7
V di,max J
13975+5,287-^ Л^О 0,01 13975+5,287 V6477306
л и ) ¿3,ШаХ ■ в (р —Рг,вх) 0,013 ■ 9,81 (1322 — 0,328) слпп^с
где Лвх (^1,тах )^^1----------------— = 1--------------Л2---------------- = 6477306 .
^ вх Рг ,вх (7,812 ■Ю-5) 0,328
2. Используя принцип, сформулированный в п.2, по формуле (6) вычисляем вторую критическую скорость, которая в данных условиях составит
W=
у’кр,2
^ V I Ar (d ) 5 013 10-5 79194
V вых____________^ыхГ i,min /__________________= 5,013 10_______________7 919,4_______ = 5 56 м/с
V di,min J
18+ 0,6 VAUO 0-001 18+0,6 V7919,4
где .r (d )= dU ■ g (Р-Рг.вых)= 0,0013 ■ 9,81 (925,4 - 0,456) =
где Агвых (di,min ) =---2---------------= 7------------------ЛТ-7Г772---= 7919,4 •
Vвых Рг,вых (5,013 40-5) 0,456
3. Максимально возможное число псевдоожижения, КW^ , для данной смеси полидис-персного фракционного состава определим как
К max "^^кр,2 (dmin , V вых , Р вых ) 5,56 ^ л
W =------------------------=-------= 1,632 > 1.
W WкрД(dmax,Vвx, Рвх) 3,407
4. Так как значение 1, делаем вывод о возможности образования псевдоожи-
женного слоя в заданном диапазоне полифракционности (1мм < di < 10мм).
5. Требуемую рабочую скорость теплоносителя в начальном сечении реактора (над входной решеткой), Wex, примем согласно выражению (10)
Wffi = 3,407 + 0,05 ■ (5,56 - 3,407) = 3,51 м/с.
6. Рабочее число псевдоожижения, соответствующее принятой скорости теплоносителя в начальном сечении реактора, составит
К„ = —^--------------- = 1 + 0,05.(К“ -1)= 1,032.
^кр,і(Ошах, Увх , рвх )
7. Расчетная скорость теплоносителя на выходе №'вых, с учетом дополнительного газо-выделении летучих Лтудлет = 0,25 кг/кг сланца и постоянства свободного сечения реактора по высоте ¥вх/¥вых = 1,0, составит
Б
W = W - вх
' 1 ‘О'
Б.
1+-
Лш
лет
уд
Р
Р
вых
г
= 3,51-1'
1 , 0,25 I 0,328 0 п ,
1 +-------I---------= 3,0 м/с.
1,252) 0,456
8. С учетом числовых значений параметров рг V и принятых рабочих скоростей газообразного теплоносителя во входном №вх и выходном №вых сечениях реактора, приведем выражения (14) к конкретному виду, удобному для непосредственного расчета критериев Яе и Лг каждой г-ой фракции на входе и выходе
(р — Р ) ^ п ч
Ке1вх = — • й = 44977 • й, ; Лг1вх = в • % Кг,вх/ • й3 = 6,4773 -1012 • й3 ;
V V • р
вх .вх Г г
Ке1,вых = — • й = 59709 • й1 ; Лг^ = В • ^ ^■ид/• й3 = 8,500 • 1012 • й3
V V • р
вых вых г,вых
9. Рассчитанные по этим выражениям значения критериев Яе и Лг для каждой г-й фракции, а также значения фракционной порозности, рассчитанные с учетом этих критериев по выражению (13) на входе и выходе из реактора, представлены в табл. 4.
Таблица 4
Исходные данные и результаты расчета порозности псевдоожиженного слоя
полифракционного состава
ш1н
Параметры Значения параметров по фракциям с размером й і ,м, равным
0,001 0,002 0,003 0,004 0,006 0,01
Доля, х і 0,2 0,3 0,2 0,15 0,1 0,05
Входное сечение
Яе і, вх 44,977 89,954 134,931 179,908 269,862 449,77
Аг і, вх 6477,3 51818,4 174887,1 414547,2 1399096,8 6477300
р. вх 0,782751604 0,628112712 0,557168321 0,513787521 0,460752716 0,40480981
х і 1- рі,вх ) 0,920605187 0,806696032 0,451638872 0,308507096 0,185443679 0,08400676
рсмеси 0,637
Выходное сечение
Доля, х і 0,4 0,3 0,14 0,1 0,05 0,01
вых 59,709 119,418 179,127 238,836 358,254 597,09
Аг Г*А І, вых 8500 68000 229500 544000 1836000 8500000
р вых 0,806187937 0,651973453 0,58099652 0,537425394 0,48387017 0,42688163
х і 1 - р і, вых ) 2,063855027 0,862003209 0,334126104 0,216181344 0,09687485 0,0174484
рсмеси 0,721
Для иллюстрации на рис. 2. показаны графики изменения фракционной порозности в зависимости от размера фракций полидисперсной смеси, построенные на основании данных табл. 2.
Эквивалентный диаметр частиц по фракциям, ^, м
^НИ— Порозность фракций на входе в аппарат ;
Порозность фракций на выходе из аппарата ;
““ ■ Результирующая порозность полидисперсного псевдоожиженного слоя по параметрам входа ;
■ ■ ■ Результирующая порозность полидисперсного псевдоожиженного слоя по параметрам выхода
Рис. 2. Зависимость фракционной порозности полидисперсного слоя от размера фракций при рабочей скорости Ж=3,51 м/с в условиях рассматриваемого примера
На этом же графике прямыми линиями показаны результирующие значения порозности всего полидисперсного псевдоожиженного слоя, рассчитанные отдельно для параметров входа и выхода по формуле (13) с учетом массовых долей каждой фракции. Расчетные значения £смеси представлены в табл. 2. Анализируя полученные данные, видим, что значение £смеси = 0,637, рассчитанное по параметрам входа, меньше соответствующего значения £смеси = 0,721, рассчитанного по параметрам выхода.
12. Степень расширения псевдоожиженного слоя в реакторе, R, при большем из двух полученных значений рабочей порозности составит
V 1 _е 1 _04
R = --по =----------------------^ = 2,15 ,
Vo 1 _£Смеси 1 _ 0,721
где Vo и Уп.о - объем неподвижного насыпного слоя (при £о=0,4) и псевдоожиженного слоя
(при £смеси=0,721).
Вывод. Обоснована расчетная методика выбора скорости газообразного теплоносителя, требуемой для создания псевдоожиженного слоя в реакторе полукоксования Поволжских сланцев в условиях значительной полидисперсности частиц исходного сырья, а также изменения состава и температуры газообразного теплоносителя от входа к выходу из реактора.
ЛИТЕРАТУРА
1. Тепло- и массообменные аппараты и установки промышленных предприятий: учеб. пособие: в 2 ч. / Б.А. Левченко, Р.К. Акмен, Е.Г. Братута и др.; под ред. проф. Б.А. Левченко. Ч.1. Харьков: НТУ «ХПИ», 2002. 387 с.
2. Гельперин Н.И. Основы техники псевдоожижения / Н.И. Гельперин, В.Г. Айнштейн, В.Б. Кваша. М.: Химия, 1967. 664 с.
3. Романков П.Г., Рашковская Н.Б. Сушка в кипящем слое. Теория, конструкция, расчет. МЛ.: Химия, 1964. 287 с.
BIBLIOGRAPHY
1. Heat and mass transfer devices and the installation of industrial enterprises: studies. Tutorial: 2 parts / B.A. Levchenko, R.K. Akmen, E.G. Bratuta et al, ed. prof. B.A. Levchenko. Part 1. -Kharkov: NTU «KPI», 2002. - 387 p.
2. Gelperin N.I. Fundamentals of Fluidization Technology / N.I. Gelperin, V.G. Ainshtein, V.B. Kvasha. - Moscow: Publishing House «Himia», 1967, 664 p.
3. Romankov P.G., Rashkovsky N.B. Drying in a fluidized bed. Theory, design, calculation. - M-L.: Himia, 1964.-287 p.
Семёнов Борис Александрович -
доктор технических наук, профессор кафедры «Промышленная теплотехника» Саратовского государственного технического университета
Агеев Михаил Александрович -
кандидат технических наук, доцент кафедры «Промышленная теплотехника» Саратовского государственного технического университета Морев Александр Александрович -учащийся, магистрант кафедры «Промышленная теплотехника» Саратовского государственного технического университета
Semyonov Boris Aleksandrovich -
Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of «Industrial heat engineering» of Saratov State Technical University
Ageev Mikhail Aleksandrovich -
Candidate of Technical Sciences, Docent of the Department of «Industrial heat engineering» of Saratov State Technical University
Morev Aleksandr Aleksandrovich -Student, Master of the Department of «Industrial heat engineering» of Saratov State Technical University
