При определении коэффициента теплообмена использовали

нестационарный метод, в основу которого положены закономерности регулярного теплового режима, [12].

α - калориметр представлял собой медный никелированный шар,

расположенный на 25 мм от дна вертикально-вибрируемого цилиндра и жестко соединенный с герметизирующей пробкой, рисунки 1.17 – 1.19. Быстрый нагрев шара 14 в неподвижном слое осуществляли высокочастотным электромагнитным полем катушки 4, коаксиальной боковой поверхности цилиндра. Включив вибростенд с заранее установленными параметрами вибрации затем регистрировали убывающую во времени разность температур в центре охлаждаемого шара и в слое θ = ψ (τ). Коэффициент теплообмена определяли по формуле [12]:

α = (τ_>2 – τ_>1)^>-1 ln[θ(τ_>1)/ θ(τ_>2)] * С_>к /(S_>к * z),

где С_>к и S_>к – полная теплоёмкость и поверхность α – калориметра,

z – коэффициент, учитывающий величину градиента температуры по

сечению α – калориметра.

Данные по значениям коэффициента теплообмена в слое монодисперсного кварца (Но = 0,06м, f = 20Гц и А = 0,7-1,8 мм в воздухе, а также f = 35 Гц и А = 0,75 мм в воздухе, водороде, аргоне и пропан-бутановой смеси при t = 35 – 40 °С) показали следующее, рисунки 1.20 и 1. 21. В вакууме,

Р = (0,3 – 95,0) кПа, существуют условия, когда на интенсивность переноса тепла влияют противоположные факторы – степень перемешивания и прижимающее действие газовой среды, что приводит к появлению максимумов в зависимости α от Р. Выход за границы действия этих факторов отмечен при К_>В > 3:

тогда наблюдается монотонность в изменении коэффициента теплообмена, причем α зависит, в основном, от рода и давления газа.

Для слоя полидисперсного кварца в интервале 40 – 465 ^>0С получено, что в зависимости от давления и частоты вибрации существует область температур, при которых α достигает наибольшего значения (300– З50 ^>0С).

Исходя из представлений пакетной теория теплопереноса и зависимости теплопроводности пакета от теплопроводности газа, разработана методика экспериментального определения критерия Кнудсена для меж зернового пространства вибрируемого в вакууме слоя мелкодисперсного материала. С использованием данных α ( Р ) для слоя мелкодисперсного кварца в различных газовых средах установлено, что размер теплопередающего газового промежутка между частицами в вибрируемом слое меньше характерного размера поры и линейно возрастает при увеличении коэффициента динамической вязкости газа. Результаты применены для объяснения особенностей теплопередачи, см. рисунок 1.22, в слое ртутно-сурьмяного концентрата при Р < 0,6 – 1,4 к Па, [13].

Установлено (рис. 1.22), что коэффициент теплообмена в вибрируемом слое флотационного концентрата (состав – в таблице 1.1) в низком вакууме линейно зависит от отношения частоты вибрации f к частоте собственных колебаний слоя f_>с , когда его порозность ε равна 0,7:

Сопоставлением результатов исследований теплообмена и гидродинамики вибрируемого слоя концентрата в вакууме установлены четыре области теплового и гидродинамического соответствия и получены уравнения для определения давлений газа, разграничивающих эти области.

Нагрев концентрата в вибрируемом слое рекомендуется проводить при положительном статическом перепаде давления газа при

Р = 7,7Н_>0 ^>2 ρ_>0 f^>2 , Па,

когда частота вибрации f примерно на 20% превышает частоту собственных: колебаний слоя. Коэффициент теплообмена при этом будет на 12,5% меньше α_>m>ах в этих условиях.

В результате исследований по теплообмену концентрата и с привлечением литературных данных для других материалов получено обобщенное уравнение