Глава 45.1 Поля температур

На рис. VI1-11, б показаны поля температур и скоростей в струе на расстоянии 1,6 ж от сопла. При начальной скорости истечения 130 м/сек скорость на оси свободной струи должна быть 16,5 м/сек, а в опытах она составляла 8—8,4 м/сек. Расход газа через сечение также был меньше, чем это следует из теоретических формул для свободных затопленных струй.

Представляет большой интерес взаимодействие стесненной затопленной струи со встречным равномерным потоком. Для изу­чения этого взаимодействия снизу через решетку и материал навстречу потоку подавали воздух со скоростями 1,5—3 м/сек. Результаты опытов приведены на рис. VII-11, б. При подаче воз­духа снизу скорости по сечению струи увеличились, например вдоль ее оси, от 8,4 до 9,6 м/сек, а расход газов на расстоянии 1,6 м от сопла увеличился от 4900 до 6900 нм³/ч, т. е. при подаче встречного воздуха как бы возрастает дальнобойность струи. Такое явление можно объяснить тем, что при взаимодействии встречного потока со стесненной струей усиливаются обратные токи. Из рис. VI1-11, б видно, что при распылении врды осевая скорость струи значительно уменьшается. Замечено также, что если происходит испарение, то сокращается и расход газов. Для случая со встречными потоками и испарением капель воды в струе уменьшается диаметр факела.

На рис. VII-12 показаны поля скоростей на расстоянии 2,2 м от сопла. Поле скоростей для встречных потоков имеет волнооб­разный вид. Если слой материала, через который снизу проходит воздух, находится в кипящем состоянии, то поле скоростей встреч­ных струй также имеет волнообразный вид, но изменяется во вре­мени (блуждающий характер). Это косвенно указывает на нерав­номерность скоростного поля для кипящего слоя. Для определе­ния границы встречи струй было замерено поле температур по оси потоков, если начальная температура струи составляла 600—800° С, а нижнего потока — 20—25° С.

На рис. VII-13 показано поле температур, из которого видно, что условная область встречи находится на расстоянии 2,4— 2,6 м от сопла при начальной скорости истечения и₀ = 150 м/сек.

При сушке растворов измеряли плотность и влажность потока вещества на расстоянии 2,2 м от распылителя производитель­ностью 400 кг/ч. Из рис. VII-14 видно, что плотность и влажность потока максимальны на оси струи, несмотря на то, что в этой области температура газов в отсутствие испарения имеет максимальное значение (рис. VII-11, б). Следовательно, для стесненной турбулентной струи в центре факела не может быть перегрева высушиваемого материала. На рис. VI1-14 показано также изме­нение плотности потока из многосоплового распылителя произво­дительностью 3000 кг/ч для случая свободной затопленной струи при диспергировании воды холодным воздухом. Несмотря на увеличение производительности, максимальная плотность потока меньше, чем для односоплового распылителя. Эти данные позво­ляют сделать вывод о возможности создания распылителей боль­шой производительности с желаемым профилем изменения плот­ности потока вещества по радиусу струи.

Условный коэффициент теплообмена, отнесенный к объему факела, при сушке различных растворов с начальной влажностью 20—40% и температурой газов 600—800° С составлял 270— 1000 ккал/(м³ • ч • град). Температура отработанного газа не пре­вышала 100° С.

На рис. VI1-15 показана зависимость условного объемного коэффициента теплообмена от соотношения количеств газов и раствора L_г/G₁. Приведенный характер зависимости объясняется тем, что с увеличением отношения L_г/G₁ повышаются относитель­ные скорости газов на разгонном участке и уменьшается размер частиц. При сушке в факеле нитрофоски удалось поднять началь­ную температуру газов до 750—800° С (без разложения продукта), в то время как верхний предел составляет для распылительных сушилок —450° С, для барабанных не выше 250—300° С, для установок с кипящим слоем 170° С.