Движение частиц по роторным теплообменникам

Эксперименты на вращающихся в воздушной среде конусах с углом при вершине β = 120º и диске (т. е. конусе с β = 180º) показали, что при частотах Ω ≥ 2,5 Гц проекции траекторий частиц размером d ≈ 0,1 мм на горизонтальную плоскость близки к логарифмическим спиралям. Анализ такой аппроксимирующей функции и результаты физического моделирования, позволившие определить зависимость коэффициента приповерхностного сопротивления C_D^* частицы при движении в вязкой жидкости (воздухе), показали, что частицы не скользят и не катятся по поверхностям роторных теплообменников. Среднее расстояние между отдельной частицей и поверхностью меньше, но соизмеримо с толщиной приповерхностного стационарного вихревого слоя вязкой жидкости, толщина которого по крайней мере на порядок превосходит размер частиц. В поле массовых сил (тяжести и центробежных) движение частиц носит характер «прыжков» по твердой поверхности, высота которых приблизительно равна толщине вытеснения вихревого слоя. Перемещение частиц по нормали к поверхности, а также их однонаправленное вращение под действием градиента скорости в вихревом слое вызывает массообмен между слоями вязкой жидкости, а следовательно, интенсифицирует отвод тепла от горячей поверхности и передачу его в воздух и частицам, что в итоге приводит к сокращению времени нагрева частиц и повышению уровня активации флашпродуктов.

Ключевые слова:
роторный теплообменник, дегидратация, термическое разложение, пограничный слой, коэффициент сопротивления, центробежная сила
Источник финансирования:
Работа выполнена при поддержке гранта Президиума СО РАН, проект № 2 «Химические и биохимические устройства на основе новых принципов интенсификации процессов»
УДК 532.526.2 + 533.6.12

Движение частиц по роторным теплообменникам