Способ определения радиального коэффициента диффузии частиц материала в кипящем слое работающего аппарата

-юлщ4" онецкий научно-исследоватегьский институметаллургии 1) Заявитель 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ ЧАСТИЦ МАТЕРИАЛА В КИПЯЩЕМ СЛОЕ РАБОТАОЦЕГО АППАРАТАИзобретение относится исследования промыщленных торных аппаратов кипящего именно - к области опреде диального коэффициента ди в кипящем слое работающего и может найти применение кой, нефтехимической и др лях промыщленности,тем исследоваслоя с мгновен предусматрива и температур лоя Г 21. лое и ности тепла азнос ками тиц в кипящемния теплопровоным источникомщий измерениемежду двумя то дусооет стен способ определеникоэффициента диффузии щем слое по кривым отк ющий изменение по опред потока меченного матер е и регистрацию потока материала на выходе а татком способа явл трудно осуществит ппаратах кипящего тен способ опреде коэффициента дифф яется тона промыв- ослоя.ения радизии часНедо что его ленных Изве альногоИзвеальногов кипявключазаконуна входценногота 11 области лаборалоя, ания раузии частиц аппарата химичесих отрася ради очастицлика,еленномуналаме 15ппара Малая разность температур ме двумя точками слоя приводит к в кой относительной погрещности ( 244) при ее измерении, что сниж точность определения радиальног коэффициента диффузии частиц. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения радиального коэффициента диффузии частиц в кипящем слое, заключающийся в измерении расхода ожижающей среды и материала, перепада давления кипящего слоя, температур ожижающей среды на входе и температуры материала на входе и выходе аппарата и определении радиального коэффициентадиффузии. частиц по Формулам, описывающим3 97233 тепловой режим аппарата с перемешиванием частиц в кипящем слое 3 1.Недостатком известного способа является сложность в случа/; исследования работающего аппарата, поскольку предполагает трудоемкие измерения в промышленных условиях коэффициента теплопередачи от ожижающей среды к частицам.Цель изобретения - повышение эф Фективности определения путем исключения операции определения коэффициента теплопередачи от ожижающей среды к частицам.Поставленная цель достигается тем, 1 б что в способе определения радиального коэффициента диффузии частиц материала в кипящем слое работающе- го аппарата, измеряют расход ожижающей среды и материала, перепад дав ления кипящего слоя, температуру материала на входе и выходе аппарата, измерения температур материала и ожижающей среды проводят дважды причем второй раз после изменения 2 расхода материала в 1,05-1,15 раз, а радиальный коэффициент диффузии О определяют по Формуле%Ре где Ч - скорость направленного перемещения частиц вдоль аппара таО - радиальный коэффициент диффузии частиц;- длина аппарата.Одномерное уравнение теплопроводности в радиальном направлении в рамках диффузионной модели перемешивания частиц имеет вид чее,// % СмаРс Ре 4 ъехр Щ:/х) И-/)/ Р 2 40 1 е кратность изменения расхода материала;отношение водяных эквивалентов ожижающей среды и материала;диффузионный критерий Пекле в радиальном на- ф правлении;атно пение д//инь/ к ширине а/1/1/1 ра та; чсрф. де Ч и Р определяют из системыуравнений здесь- безразмерный комплекс,/ - безразмерный комплекс, /ь щ ч/7+4 К ф В //е/,0 4ЬР - перепад давления кипяще -го слоя;ЧС- соответственно расход,1плотность и удельнаятеплоемкость ожижающейсреды;С - удельная теплоемкостьЩматериала;- температура ожижающейНсреды на входе аппарата;- температура ожижающейИсреды после изменениярасхода материала;8 8 - температура материалаНена входе и выходе аппарата;Ой,9 - температура материалапосле изменения расходаматериала,При помощ/и перемешивания в кипящемслое определяют тепловой режим аппарата, характеризуемый диффузионнымкритерием Пекле в радиальном направлении с граничными условиями Безразмерные переменные и безразмерные параметры, входящие в формулы (2 и 3) есть с, у час 9 Йе В Ъ/Е) ЭаРс Сл арсф5 97 где Я - отношение водяных эквивалентоя ожижающей среды и материала;Ч С - объемы ожижающей среды и ма 2, итериала, проходящие черезаппарат в единицу времени; СС - удельная теплоемкость газай Ми соответственно материала; р о - плотность соответственно газа ЬУии материала;Ч , - объем и пористость кипящегос,слоя;ЬР - перепад давления кипящегосслоя;Й - отношение длины к диаметру.аппарата;+ 9 - температура ожижающей средый Ни материала на входе аппарата;9 - текущая температура материала по длине аппарата,М - текущая координата.Общее решение уравнения (2) естьЧЩ) =Сехр б+СЕхР 6(, Й)1% При проведении исследований вмногоэонной работающей печи кипящегослоя изменение расхода материала водной из зон или в целом по печи приводит к изменению температуры ожи 20 жающей среды и, тем самым, к изменению фактического расхода. Изменениефактического расхода, т.е. скоростиожижающей среды вызывает изменениеинтенсивности перемешивания частиц23 в кипящем слое. Многозонные обжиговые печи кипящего слоя по условиямоптимального теплового режима работают с отношением водяных эквивалентов ожижающей среды и материалаЗв Ч = 1,5-2,5. При этом изменение температуры нагрева или охлаждения на50 фС вызывает уменьшение или увели",чение температуры ожижающей среды на33-20 С, что практически не приво 33, дит к изменению фактического расходаожижаюцей среды.Проведенные исследования показали,что это условие выполняется при изменении расхода материала в 1,054 в 1,15 раз.Способ осуществляют следующимобразом.В зоне работающего кипящего слояс отношением длины к ширине М = 54 З измеряют расход ожижающей среды, перепад давления кипящего слоя, температуры материала на входе и выходе,температуру ожижающей среды на входыэоны. Результаты измерений, напримерЗВ следующиеЧ =10 м,дР = 6000 Иа, 9,а МО С,Д = 160 С, й= 75 С, После измекнения расхода материала в 1,12 разрезультаты измерений следующие8 = МОО С,= 150 С.иИз системы уравнений (7 и 11) стом (6 и 12) определяемУ =,1,75 и Ре = 5,0,где(6,) Ч = 1( 9 При изменереэ аппараемператураппарата так Нся к величинамхода материала. о где С С - постоянные интегрирова 4 2.ния, определяемые из граничных условий ( 3).Безразмерную температуру материала на. выходе аппарата определяют,полагая в (5)( нии расхода материалав К раз безразмернаяатериала на выходе.е изменится и составит 2330 ь Из уравнений ) следует, что Уравнение (8) с учетом (10) принимает вид 9 н 4 ВехФеж) (.1-Р)ъ) Ц 1 ъ)беОгде972330 Формула изобретения Мат Ра й9 ф ф с 6 ВНИИПИ Заказ 8505/32 Тираж 887 Подписноефилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Подставляй значения величин М,, ЬР, Я и Р, в уравнение (4) сучетом табличных значений С , 1 иСо вычисляют радиальный коэффициентдиффузии частиц в кипящем слое Э= . т 0,0016 М"С С,дРСФР О,В 6 ООО УЕ В Проведение по предлагаемому способу серии экспериментов с изменением расхода ожижающей среды, перепада давления кипящего слоя позврлит получить обобщенную зависимость для М расчета радиального коэффициента диффузии частиц в кипящем слое. Предлагаемый способопределения радиального коэффициента диффузии 26 частиц в кипящем слое работающего аппарата упрощает проведение измерений за счет исключения необходимости определения коэффициента тепло- передачи от ожижающей среды к части цам. Способ определения радиальнрго коэффициента диффузии частиц материала в кипящем слов работающего аппарата, заключающийся в измерении расхода ожижающей среды и материала, перепада давления кипящего слоя, температуры ожижающей среды на входе и температуры материала на входе и выходе аппарата, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,с целью повышения эффекв тивности определения, измерения температур материала и ожижающей среды проводят дважды, причем второй раз - после изменения расхода материала в 1,05-1,15 раз, а радиальный коэффициент диффузии 0 определяют по Формуле где И и Ре определяют из системы,Р 4(4 кйаР 1,К - кратность изменения расхода материала;И - отношение водяных эквивалентов ожижающей среды иматериала;Р - диФфузионный критерий Пеклев радиальном направлении;й - отношение длины к диаметруаппарата;Р- перепад давления кипящегослоя;У ,С- соответственно расход,плотность и удельная теплоемкость ожижающей среды;С - удельная теплоемкость маМтериала;- температура ожижающей средына входе аппарата;С- температура ожижающей средыпосле изменения расхода материала;К,6 - температура материала навходе и выходе аппарата;4 и,- температура материала послеизменения расхода материала,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тодес О,И., Лезвин Ю.С., Шейнина Л.С. "Теоретические основы хи-.мической технологии". Т.2, 11 1, 1968.2. Забродский С.С, нридродинамикаи теплообмен в псевдоожиженном слое",М., Госэнергоиздат, 19633. Гельперин Н.И., Айнштейн В.Г.,Кваша В.Б, Основы техники псевдоожижения", М., "Химия", 1967, с.226