К.т.н., доцент, Мных А.С.

Запорожская государственная инженерная академия, Украина

Определение средневзвешенного коэффициента теплопроводности в слое полидисперсного сыпучего материала

Структура сформированного слоя, его порозность, оказывает существенное влияние на теплопроводность [1]. Тепловой поток в значительной мере проходит последовательно через отдельные гранулы слоя и промежутки газа между ними. Предложено множество теоретических и экспериментальных зависимостей, определяющих коэффициент теплопроводности как функцию структуры слоя и теплопроводности обеих фаз сыпучего материала. Обзор работ в этой области дан в монографии Чудновского А.Ф. [2]. Приведенные здесь обобщенные зависимости для определения теплопроводности слоя сыпучего материала, представляют слой как некоторую геометрически регулярную модель из элементов различного размера с разными законами их контактирования. Здесь же отмечено, что такие факторы теплообмена как контактная теплопроводность и конвекция возрастают по мере увеличения пор и размера частиц. Однако каждый из этих факторов имеет различное влияние на величину эффективного коэффициента теплопроводности в зависимости от плотности и температуры материала.

С учетом влияния размера частиц сыпучего материала на коэффициент теплопроводности, система уравнений, описывающая тепловые процессы, протекающие в слое полидисперсного сыпучего материала примет вид:

(1)

С целью определения значений коэффициента теплопроводности в зависимости от влияния физической величины, в системе уравнений (1) произведем замену переменной на средневзвешенное значение коэффициента теплопроводности , которое определяется следующим образом:

(2)

где: - значение коэффициента теплопроводности в зависимости от физической величины , Вт/(м·К); - степень влияния физической величины на , доли.

С целью определения численного значения коэффициента произведена обработка опытных данных [2,3], представленных в табл. 1. Диапазон изменения экспериментальных данных был сужен применительно к реальным характеристикам сырьевых материалов , ,мм и тепловому режиму работы конвейерных машин , °С.

Таблица 1

Зависимость коэффициента теплопроводности от величин

№	1	2	3	4	5	6	7
λ(W), Вт/(м°C)	0,8141	0,86062	0,88388	0,90714	0,9304	0,95366	0,97692
W, %	6	7	8	9	10	11	12
λ(d), Вт/(м°C)	0,29307	0,30586	0,32447	0,33959	0,35471	0,36983	0,40472
d, мм	0,14	0,25	1,84	3,15	5,83	7,21	9,17
λ(Т), Вт/(м°C)	0,283	0,315	0,325	0,36	0,47	0,72	0,98
T, °C	20	200	400	600	800	1000	1200

В результате установлено интервал варьирования степени влияния указанных физических величин на коэффициент теплопроводности, который составил: , , .

где: , , - диапазон изменения коэффициента теплопроводности от соответствующей физической величины, Вт/(м°C); - величина суммарного воздействия физических величин на коэффициент теплопроводности зернистого слоя, Вт/(м°C).

Литература

1. Аэров, М. Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем [Текст]/ М.Э. Аэров, О.М. Тодес. Л.: Химия, 1968, 178 с.

2. Чудновский, А. Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов [Текст]/ А. Ф. Чудновский. М.: Физматгиз, 1962, 456 с..

3. Исаченко, В. П. Теплопередача [Текст]/ В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. Учебник для вузов, Изд. 3-е. М.: Энергия, 1975, 488 с.