Способ определения радиального коэффициента диффузии частиц материала в кипящем слое работающего аппарата Советский патент 1982 года по МПК G01N13/00 

Изобретение относится к области исследования промышленных и лабораторных аппаратов кипящего слоя, а именно - к области определения радиального коэффициента диффузИИ част в кипящем слое работающего аппарата и может найти применение в. химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Известен способ определения радиального коэффициента диффузии частиц в | ипящем слое по кривым отклика, включающий изменение по определенном закону потока меченного материала на входе и регистрацию потока меченного материала на выходе аппарата LI . Недостатком способа является то„ что его трудно осуществить на промыш ленных аппаратах кипящего слоя. Известен способ определения радиального коэ,ффициента диффузии частиц в кипящем слое путем исследования теплопроводности слоя с мгновенным источником тепла, предусматривающий измерение разности температур между-двумя точками слоя С 2 J. Малая разность температур между двумя точками слоя приводит к высокой относительной погрешности (до 2k%) при ее измерении, что снижает точность определения радиального 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 коэффициента диффузии, частиц по формулам, описывающим 3 тепловой режим аппарата с перемешиванием частиц в кипящем слое t JНедостатком известного способа является сложность в случа исследо вания работающего аппарата, посколь ку предполагает трудоемкие измерени в промышленных условиях коэффициент теплопередачи от ожижающей среды к частицам. Цель изобретения - повышение эффективности определения путем исклю чения операции определения коэффициента теплопередачи от ожижающей среды к частицам. Поставленная цель достигается те что в способе определения радиального коэффициента диффузии частиц материала в кипящем слое работающего аппарата, измеряют расход ожижающей среды и материала, перепад дав ления кипящего слоя,температуру мат риала на входе и выходе аппарата, измерения температур материала и ожижающей среды проводят дважды , второй раз после изменения расхода материала в 1,05-1,15 раз, а радиальный коэффициент диффузии О определяют по формуле No.pa.CaN . WCm PcPe fie W и % определяют из системы уравнений 4fiexpCPej2)0-|b) и t/ U CHibjH-t-fbrexp C-|bPe) 4(bexpCPem)0-fb; ©;-t (,)(.)v)xp(-irfy здесь p - безразмерный комплёкс. |i..Vlt(4W/PeL безразмерный комплекс, , 1C - кратность изменения ра хода материала; W - отношение водяных экви валентов ожижающей сре ды и материала; Рр- диффузионный критерий Пекле в радиальном направлении;N - OTHoiicHne длины к шири .эпппрлта; перепад давления кипящего слоя; C соответственно расход, плотность и удельная теплоемкость ожижающей среды; удельная теплоемкость материала; температура ожижающей среды на входе аппарата; температура ожижаю1цей среды после изменения расхода материала; н,ек температура материала на входе и выходе аппарата;температура материала после изменения расхода материала. помощи перемешивания в кипящем пределяют тепловой режим аппахарактеризуемый диффузионным ием Пекле в радиальном направ -О) - скорость направленного переме1цения частиц вдоль аппарата;- радиальный коэффициент диффузии частиц; - длина аппарата. омерное уравнение теплопроводв радиальном направлении в рамффузионной модели перемешивания имеет вид iW Ji, v e-i -WPeV--o, CD ичными условиями . .О: размерные переменные и безразпараметры, входящие в формуи 3) ... VaCapi .у. Q-U 1Лг S -----.--- C«mCM9 v . GvY,Ju;.Gw 2YLvi . .yiN BVj. (-(-€.) CwuPpVi-D 59 где W - отношение водяных эквивалентов ожижающей среды и матери ала ; об ожижающей среды и ма териала, проходящие через аппарат в единицу времени; Са, удельная теплоемкость газа и соответственно материала; плотность соответственно газ и материала; V-i- объем и пористость кипящего слоя; . - перепад давления кипящего слоя; N - отношение длины к диаметру аппарата; температура ожижающей среды и материала на входе аппа рата; - текущая температура материала по длине аппарата X - текущая координата. Общее решение уравнения (2) есть vC)C expS4« +CiexpSviJ, (S) Si, где С. , С - постоянные интегрирова ния, определяемые из граничных условий (3). Безразмерную температуру материа ла на выходе аппарата определяют, полагая в (5) 1. V A&expQelDC -) , .,. &н--Ьн (i)VxpC-|iPe) При изменении расхода материала через аппарат в К раз безразмерная температура материала на выходе аппарата также изменится и составит Qb-4к 4fieyi()(ftV .)ехр(.1Ьр) .а,СаРа йуиСт9«1 Индекс относится к величинам после изменения расхода материала. Из уравнений (4) следует Рр (8) с учетом (10) приУравнениеимает вид в;,-ън (PeliK)ci-p; в ч„ЧирЛ-С -1Ь;ехр(-1ъ) .-л(7Л PC при проведении исследований в ногозонной работающей печи кипящего слоя изменение расхода материала в одной из зон или в целом по печи приводит к изменению температуры ожижающей среды и, тем самым, к изменению фактического расхода. Изменение фактического расхода, т.е. скорости ожижающей среды вызывает изменение интенсивности перемешивания частиц в кипящем слое. Многозонные обжиговые печи кипящего слоя по условиям оптимального теплового режима работают с отношением водяных эквивалентов ожижающей среды и материала у ,5. При этом изменение температуры нагрева или охлаждения на вызывает уменьшение или увели- чение температуры ожижающей среды на 33-20°С, что практически не приводит к изменению фактического расхода ожижающей среды. Проведенные исследования показали, что это условие выполняется при изменении расхода материала в 1,051,15 раз. Способ осуществляют следующим образом. В зоне работающего кипящего слоя с отношением длины к ширине N 3 измеряют расход ожижающей среды, перепад давления кипящего слоя, температуры материала на входе и выходе, температуру ожижающей среды на входы зоны. Результаты измерений, например следующие Vn 10 мЛлР 6000 Яа, 0н- С. Q ТбОС, t . После изменения расхода материала в 1,12 раз результаты измерений следующие е;, «оо с, el, 150. г.;, . Из системы уравнений (7 и 11) с уметом (6 и 12) определяем W .1 .75 и Ре Подставляя значения величин N , /, &РС. W и Р в уравнение (А) с учетом табличных знамений С, f Cm вычисляют радиальный коэффициент диффузии частиц в кипящем слое V)aCa.p2.N. 6 „, ги -bv.f.PcWPe tT Проведение ho предлагаемому способу серии экспериментов с изменен расхода ожижающей среды, перепада давления кипящего слоя позврлит получить обобщенную зависимость для расчета радиального коэффициента диффузии частиц в кипящем слое. Предлагаемый способопределения радиального коэффициента диффузии частиц в кипящем слое работающего аппарата упрацает проведение измерений за счет исключения необходимо ти определения коэффициента теплопередачи от о«и(ащей среды к части цам. .1 Формула изобретения Способ определения радиального коэффициента диффузии частиц матери ла в кипящем слое работающего аппарата , заключающийся в измерении рас хода ожижающей среды и материала, перепада давления кипящего слоя, температуры ожижаю1чей среды на вход и температуры материала на входе и выходе аппарата, отличающи с я тем, что,с целью повышения эфф тивности определения, измерения температур материала и ожижающей среды проводят дважды, причем второ раз - после изменения расхода материала в 1,,15 раз, а радиальный коэффициент диффузии D определяют п формуле -МгСгР N ° Сп,й. 8 W и Ре определяют из системы i нений y.-tH 4ftexpCt e/2)0-P) «H-thOli|b)iO-p)Vp(-pPe) gJc-iV 4PexpCPe|2K) ei,-VHOtR.nO(-(b)e;tpQ, ь p- безразмерный комплекс, (Щ) f - безразмерный комплекс, ,(), кратность изменения расхода материала; отношение водяных эквивалентов ожижающей среды и материала; Рр - диффузионный критерий Пекле в радиальном направлении; отношение длины к диаметру аппарата; АРсперепад давления кипящего слоя; 2-C соответственно расход, плотность и удельная теплоемкость ожижающей среды; удельная теплоемкость материала;температура ожижающей среды на входе аппарата; температура ожижающей среды после изменения расхода материала;M,V температура материала на входе и выходе аппарата; температура материала после изменения расхода материала, Источники информации, ятые во внимание при экспертизе .Тодес О.М., Лезвин Ю.С., ШейЛ.С. Теоретические основы хиской технологии. Т.2, W 1, ig68. .Забродский С.С. Гидродинамика плообмен в псевдоожиженном слое, Госэнергоиздат, 19бЗ. . Гельперин Н.И., Айнштейн В,Г., а В.Б. Основы техники псевдоожия. М., Химия, 1967, с.226 тотип).