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米乐体育登陆:多孔资料理论研讨及使用

发布时间:2022-10-03 03:50:18 | 来源:米乐体育官网网页版 作者:米乐体育官方下载安装

  多孔资料理论研讨及使用 摘 要: 介绍强化传热技能的概念及分类办法,侧重介绍新式 强化资猜中多孔资料的理论研讨及开展使用,在离心力效果下的多 孔资料物料层的强化对流的理论研讨,然后验证改动气流方向和热 流密度矢量之间夹角能够强化换热这一传热原理。 关键词: 对流换热;多孔资料;强化换热 当今世界,因为换热设备在工业生产中的广泛使用,进步换热效 率、研讨强化换热的新技能成为人们日益重视的新课题。本文将从 强化传热的根本概念下手,侧重介绍新式强化资猜中多孔资料的理 论研讨于使用。 1 强化传热办法的概念与分类 1.1 强化换热的概念。众所周知,热量传递办法有导热、对流、 辐射三种。因而,强化传热办法的研讨也便是必从这三个方面进行。 所谓强化换热或增强换热是指通过对影响各种因素的剖析与核算, 采纳某些技能措施以进步换热设备的换热量或许在满意原有换热 量下使其体积缩小。 1.2 强化换热办法分类。强化换热可分红无源技能(passive technology)和有源技能(active technology)两种。所谓无源 技能,即除了运送传热介质的功率耗费外,不再需求其他附加动力; 有源技能却有必要依靠外界机械力或电磁力的协助。 2 多孔资料的理论研讨 2.1 多孔资料的根本特性。多孔资料是 20 世纪初呈现的、开展 较快的一类资料。因为空地存在与环境的交互效果引发出的各种功 能特性,是一种集结构和功用于一体的功用结构一体化资料。广泛 使用于各行业的过滤别离、流体浸透与高效焚烧、强化传热等范畴。 多孔资料具有质量轻、强度大、刚度高、耐性强的特色,一起多 孔资猜中存在很多随机性或方向性的孔洞,孔洞中充满了低导热系 数的空气介质。因而闭孔多孔资料是具有优秀的隔热功能,而通孔 多孔资料使用于强制对流中可明显进步对流换热的才能。 2.2 理论研讨。研讨问题可归结为热气流通过多孔无聊的气固两 相间的强制对流换热,其物理模型与坐标体系图如下: 如上图所示,在离心力场效果下多孔物料层中的强制对流,温度 为 tf,in、流速为 u0 的流体,流经温度均匀的固体颗粒层,颗粒 层厚为 l,温度为 ts,tstf,in。流体出口温度为 tf,out,单位 体积中的颗粒外表积为 a,颗粒均匀直径为 d。在这一进程中假定: 1)进程处于稳态;2)流体物性为常数;3)流体温度仅是 y 方向 上的函数。 满意上述条件和假定后,剖析:流经后为 dl 薄层固体颗粒的能 量平衡,能够对笔直于活动方向的单位面积得出: u0ρ fcpdtf=ha(ts-tf)dl ……(a) 式(a)有能量平衡处处的强制对流换热操控进程。式中 h 为气 流刚喝颗粒之间的对流换热系数。假定范围内都为常数,ρ f、cp 为空气的密度和比热容。 式(a)的鸿沟条件为: y=0;tf=tf,in y=l;tf=tf,out ……(b) 在上述鸿沟条件下,方程(a)的解为: hal/u0ρ fcp=ln(tf,out-ts/tf,in-ts) ……(c) 界说下列无因而原则数: nu=hd/λ f pr=cpη f/λ f re=du0ρ f/η f ……(d) 则(c)式可改写为 nu=cre c=1/al ln(tf,in-ts/tf,out-ts) ……(e) 式中 a、l 均为离心力场和颗粒的、形状有关的几许参数。在给 定的物料与运转工况下,c 能够确认。 式(d)标明,在气流活动方向与物料层中暖流的方向共一起强 制对流换热的 nu 数与 pe 数成线性联系,这样关于多孔资料的理论 研讨得到以下定论: 一切沿固体壁面的鸿沟层强制对流换热中,nu 数与 re 数或 pe 数 之间均是呈指数小于 1 的指数联系。只要对这类对流换热条件剖析 一下,就能够看出,在这类鸿沟层强制对流中活动方向均与暖流场 方向互为笔直,标明晰活动方向与暖流方向之间的夹角关于对流换 热强度有重要影响。若速度与暖流矢量同向,这在同样地活动条件 下对流换热能够获得最佳的换热效果。因而离心力场下气流通过多 孔物料层的强制对流混热比一般的鸿沟层对刘换热有较高的换热 强度。 3 试验设备和办法 试验设备见文献[1]。至于床体内的物料受离心力的效果紧靠分 布板构成一圆环状层,由鼓风机送入空气。经孔板流量计丈量其质 量流量后,由电加热器加热至所需的温度,然后进入床层,流化并 加热枯燥床层物料,最后由出口排出。 试验标明,通过不长的初始阶段今后,气体进口温度、出口温度 和颗粒出口温度都到达相应的安稳值。因为本文选用空隙操作,床 层内固体颗粒温度并不坚持严厉的均匀,核算时,选用安稳后的颗 粒均匀温度。 4 定论 本文对新式换热资猜中得多孔资料给予必定的介绍,并以物理模 型和离心流化为例,介绍其在现实生活中得使用。一起也验证了离 心力场效果下,在离心流化床多孔物料层内的对流换热进程中,物 料层自身构成了一个当量热源,使速度与暖流矢量两个物理场之间 得到了协同,使得多孔物料层内的强制对流换热比一般的鸿沟层对 流换热有较高的换热强度。在气体活动方向与料层中暖流场的方向 共一起,气体流过多孔颗粒层的强制对流换热 nu 数与 pe 数成线性 联系;改动气流方向和暖流密度矢量之间夹角能够强化换热这一传 热原理。 参考文献: [1]郝英立,离心流化床内活动和传热传质的基础研讨,南京: 东南大学,1996. [2]过增元,对流换热的物理机制[j].科学通报,2000,45(19): 2118-2122. [3]林宗虎,强化传热及其工程使用[m].北京:机械工业出版社, 1987. [4]天健、刘涛,多孔金属资料多功用化规划[j].力学与实践, 2008,30(1):1-9.