Теплопроводность в зернистом слое с движущейся газовой жидкой фазой. Для значительной части технологических процессов в стационарном зернистом слое, протекающих с движением через этот слой газа или жидкости, характерно непостоянство температур в объеме слоя как в пространстве, так и во времени.
Поток, проходящий через слой, охлаждается или нагревается через стенки аппарата при этом в объеме слоя может идти вывделение либо поглощение теплоты - стационарные во времени при проведении реакций, в которых зернистый слой имеет функции катализатора или инертной насадки, и нестационарные в процессах адсорбции, десорбции, сушки и других с участием твердой фазы. Примем зернистый слой с движущимся через него газовым потоком как квазигомогенную среду, в которой усреднение температур и скоростей газа производится в объемах, больших, чем объем отдельного зерна. В этом случае дифференциальное уравнение энергии для стационарного газового потока без внутренних источников теплоты в цилиндрических координатах запишется так где G - массовая скорость газа r и l - коэффициенты теплопроводности газа по главным осям системы координат перепндикулярно и вдоль оси движения среды.
Таким образом, для зернистого слоя с движущейся газовой жидкой фазой, как и для неподвижной среды, коэффициент теплопроводности определяет интенсивность выравнивания температур в некоторой квазигомогенной среде.
От такой трактовки зернистого слоя приходится в некоторых случаях отказываться, например, при движении потока теплоты навстречу потоку газа и при нестационарном нагревании или охлаждении слоя потоком газа подробнее эти случаи будут рассмотрены ниже. В соответствии с аналогией тепло- и массопереноса, перенос теплоты в движущейся через зернистый слой среде подчиняется тем же закономерностям, что и транспорт вещества. Однако то обстоятельство, что теплота в зернистом слое в отличие от вещества распространяется как через жидкую, так и через твердую фазу, приводит к существенному нарушению подобия коэффициентов диффузии и теплопроводности в области малых критериев Рейнольдса.
Так, при Reэ 20 составляющая переноса теплоты за счет процессов молекулярной теплопроводности обеих фаз на порядок больше, чем конвективная составляющая. Общая зависимость для коэффициента теплопроводности выражается в виде следующего уравнения Величина 0 представляет собой сумму всех компонентов теплопереноса, не зависящих от u скорости потока.
Существенным составляющим в нее входит теплоперенос при неподвижной среде в слое оэ. При возникновении естественной конвекции, этот компонент теплопереноса также необходимо учитывать.
Вводя критерии Рейнольдса и Прандтля, зависимость XVI можно преобразовать к безразмерному виду rг 0г В Reэ Pr XVII где В В0 6 1-4. В таком виде зависимость для теплопроводности в зернистом слое предложена в работах многих исследователей.
Величины 0 и B могут быть определены из эксперимента. При рассмотрении слоя из теплопроводных зерен необходимо также учитывать дополнительный механизм теплопереноса, связанный с конвективным теплообменом между жидкостью и зернами. Для составляющей теплопередачи через зерна получено выражение, которое можно представить в виде где Nudг, а - коэффициент теплообмена между зернами и газом текущим через слой.