Введение к работе
Актуальность темы. Двухступенчатая схема сжигания газа в псевдоокиженном слое,"являющаяся Солее экономичной И 9КОЛ0ГИЧ0СКИ чистой по сравнении с другими способами, позволяет создать высокие скорости нагрева, а также защитные неокислителыше атмосферы в слое, что очень важно при осуществлении термической и химико-термической обработки изделий.
Структурно-гидродинамические параметры по высоте тела, погруженного в псевдоожиженный слой, неодинаковы, и как следствие этого, возможна локальная неравномерность тепло-и массообмена. Однако . литературных данных по локальным коэффициентам массообмена недостаточно.
! При химико-термической обработке изделий имеет значение не только равномерность массообмена по поверхности тела, но и состав газовой среды в. пристенной зоне. При использовании двухступенчатой схемы сжигания газа и подаче вторичного дутья в яадслоевое пространство для дожигания продуктов неполного сгорания может происходить проникновение элементов вторичного дутья, и в том числе окислителя, из надслоевого пространства в объем псевдоожиженного слоя и к поверхности обрабатываемого изделия, что нежелательно при проведении процессов химико-тэрмичэской обработки, требующих безокислительной среды.
Механизм проникновения газа на надслоевого пространства в
объем слоя практически ве изучен. . .
Выполнение диссертационной работы было связано с планом основных научных направлении Уральского политехнического института им. С.М.Кирова и осуществлялось в рамках Координационного.плана АН СССР по проблеме I.9.I "Теплофизика и
теплоэнергетика", раздел 1.9.1.2.5/5 "Исследование гидродинамики и теплообмена в псевдоожиженном слое" и программы Минвуза РСОСР "Человек и окружающая среда", раздел "Исследование способов управления процессами тепло- и массообмена в дисперсных средах путем изменения гидродинамических рекимов", ИГР 01840005222.
Цель работы. Изучить изменение^ локальных коэффициентов внешнего массообмена по высоте погруженного в слой тела и исследовать процесс проникновения газа из надсловвого пространства в объем псевдоожиженного слоя и я поверхности погруженного в него тела.
Научная новизна. Разработаны две новые независимые методики исследования состава газа в псевдоожихенном слое с использованием масс-спектрометра и электрохимического датчика кислорода. С их помощью проведено исследование процесса проникновения газа из надсловвого . пространства в объем свободного псевдоокиженного слоя и при размещении в нем вертикально расположенного цилиндра. Получены данные по изменению локального коэффициента массообмена по высоте погруженного в псевдоожиженный слои тела.
Экспериментальные данные по гидродинамике и массооОмену обобщены критериальными зависимостями, учитывавдими влияние режимных и геометрических параметров процесса.
Автор защищает: ;
- результаты экспериментального исследования локального по
высоте цилиндра коэффициента внешнего массообмена в
псевдоожиженном слое; ' ;
методики исследования газораспределения в псевдоожиженном слое с помощью электрохимического датчика кислорода и масс-спектрометрических методов;
- закономерности проникновения окислителя из надслоевого пространства и его распределения по объему псевдоожихэнного слоя в зависимости от режимных и геометрических факторов.
Практическая ценность. На основе экспериментальных данных получены зависимости для определения локальных по высоте вертикального цилиндра коэффициентов внешнего массообмена, а также концентрации окислителя в объеме псевдоозсикенного слоя при наличии вторичного дутья, которые могут быть использованы при разработке технологических установок с псевдоожиженным слоем для химико-термической обработки изделий.
Реализация работы. Полученные результаты использованы научно-исследовательским институтом металлургической теплотехники при разработке опытно-промышленной установки цементации инструмента в псевдоохиженном слое для КВЦ ПО АвтоВАЗ, внедрение которой намечено на П квартал 1994 г.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Ш Всесоюзной научно-технической конференции "Создание и внедрение современных аппаратов с активными гидродинамическими режимами для текстильной промышленности и производства химических волокон", Москва, 1989; IX Юбилейной научно-технической конференции "Промышленная теплоэнергетика и теоретическая теплотехника", Свердловск, 1990; Всесоїганом семинаре "По динамика пространственных и неравновесных течений жидкости и газа", Ыивсс, 1991; ІУ Международном конгрессе "Strategies 2000", Карлсрух/Германия, 1991; Минском международном . форуме по тепломассообмену, Минск, 1992.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 156 страницах, в том числе 127 страниц основного текста, включая I таблицу и 42 рисунка, список использованной литературы из 115 найменованій, 29 страниц приложений, и состоит .-из введения, четырех глав, заключения, библиографии и приложения.