Глава 16. Исследование движения материала в падающем слое при сопловом аэродинамическом торможении

Теплообмен между падающими частицами дисперсного материала и встречным потоком газовой фазы является одним из наиболее перспективных методов теплообмена в двухфазном потоке. Он встречается при различных методах термической обработки материалов, в регенеративных воздухоподогревателях и т. д.
   Большими преимуществами теплообмена в падающем слое является его высокий термический к. п. д. вследствие применения противотока, весьма малое гидравлическое сопротивление и простота устройства.
   Однако этот метод обладает и существенным недостатком: необходимостью иметь большую высоту теплообменника вследствие малого времени пребывания материала в нем, связанного со значительной скоростью его падения.
Для увеличения времени пребывания материала в теплообменнике были предложены различные методы: доведение до допустимого максимума (65-70% от скорости витания) скорости газовой фазы; расположение внутри теплообменника различных механических тормозящих устройств по всей высоте последнего, задерживающих падение материала и др.
   Одним из эффективных методов увеличения времени пребывания материала в теплообменнике является предложенное авторами данной статьи закручивание двухфазного потока путем тангенциальной подачи некоторой части воздуха через сопла. На экспериментальной установке были проведены опыты, позволяющие определить степень увеличения времени пребывания частиц в теплообменнике с аэродинамическим сопловым торможением в зависимости от различных параметров процесса. Принципиальная схема такой установки представлена на рис. 1. Рабочая часть ее состоит из трубы 1 диаметром 280 мм. Для визуального наблюдения за движением частиц труба выполнена из плексигласа. Внутрь трубы вставлена вторая тру-ба 2 с тангенциально расположенными соплами 5 диаметром 16 мм. Эти сопла располагаются симметрично по окружности трубы 2 по четыре в ряду и направлены вверх под углом 15°. Расстояние между рядами сопел составляет 100 мм.
                                                                                                                                                                        Рис.1Схема экспериментальной установки

 Для определения скорости движения материала экспериментальная установка оборудована одновременно закрывающимися при помощи устройства 9 специальными от-секателями. Основной поток воздуха при помощи вентилятора 5 поступает в трубу / установки снизу и выходит сверху. С целью создания закручивающегося потока газовзвеси в сопла 3 подается воздух, скорость которого в несколько раз превышает скорость движения   воздуха  в  трубе.

   Принцип работы установки состоит в следующем.  Дисперсный материал поступает в трубу -из бункера 6. В суживающейся части бункера помещается конус 7, из которого в установку поступает постоянное количество  материала. Частицы материала, попадая в трубу, испытывают аэродинами­ческое торможение, возникающее вследствие воздействия двух различных потоков: первый поток создается воздухом, посту­пающим в трубу снизу, второй — воздухом, выходящим из сопел 3, вызывающим тангенциальное закручивание газовзве­си, благодаря чему материал движется вниз по спирали, что в значительной степени увеличивает время пребывания материала в трубе 1, т. е. повышает эффективность термической обработки.Подвергшийся термической обработке материал собирается в бункере 8.С целью определения влияния отдельных факторов на вре­мя пребывания материала в сложном завихренном потоке была проведена серия экспериментов. Количество   поступаю-

В первой серии опытов исследовалось влияние скорости воздуха из сопел 3 на время пребывания материала в трубе. Результаты исследований показаны на рис. 2.

Во второй серии опытов исследовалось изменение времени пребывания материала в зависимости от расстояния между рядами   сопел,   определяемым   симплексом  (///г).   Расстояние между рядами сопел h = 200, 300, 400 мм. Как видно из рис. 3, с увеличением симплекса время пребывания материала в тру­бе увеличивается. Это объясняется увеличением числа зон соплового торможения, что вызывает возрастание проходяще­го материалом пути.

В третьей серии опытов исследовалось влияние коэффици­ента аэродинамического торможеният. е. отноше­ние скорости движения воздуха в трубе 1 к скорости витания материала. Эксперименты проводились при Из рис. 3 видно, что с возрастаниемувеличивается время пребывания материала в трубе.

Все   четыре   серии   опытов   проводились в пределах

Визуальные наблюдения показывают, что частицы, увлека­емые выходящей струей воздуха из сопел, направляются к стенкам трубы, где часть материала движется по спирали вниз, а часть, ударяясь о стенку и соударяясь с другими ча­стицами, изменяет направление вектора скорости.