МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 60

132

Il

По данным С. Эгона, ф = 150Re-1 + 1,75. (187)

Статистическая природа констант, входящих в уравнения (186) и (187), проявляется в некоторых колебаниях их зна­чений, но принципиальная сущность коэффициента сопротив­ления, отражающая влияние соотношения сил инерции и сил трения, остается неизменной.

При небольших значениях критерия Рейнольдса (Re < 10, ламинарная область) первое слагаемое в обеих формулах имеет большее значение. При высоких значениях критерия Рейнольдса (Re > 1000, турбулентная область) перевешивает второе слагаемое. При очень высоких значениях критерия Рейнольдса первый член уравнений (186) и (187) становится пренебрежимо малым, при этом стабилизируется коэффициент сопротивления.

Уравнениями (186) и (187) удобно пользоваться для оп­ределения потерь напора в шахтных печах.

Пример. В цилиндрической шахте диаметром 1 и высотой 5 м восстанавливаются окатыши размером 0,02 м. Восстано – вителем является водород, который подают при нормальном Давлении в количестве 2500 м3/ч, температура восстановле­ния 600 °С. Определить потерю напора в слое.

Рве. 35. Зависимость критерия сопротивления от крмтерия Рейнольде*

Re=Re/(M

Решение. Скорость газа в расчете на полное сечение Слоя

Tt – 0,5J

= 2,83 м/с.

873 273

И a JSOO 3600

При 600 0C для водорода р = 0,028 кг/м3, т) = 1,83х XlO-5 кг/(м • с). Порозность слоя определяют эксперимен – тально или по формуле (204). Принимаем е = 0,37; коэффи. циент формы Ф = 1, тогда з

Re= «М>2» • г,»э ¦ о, оа =ш I

1,83 • 10"s • 0,62 3

По уравнению (186) 0 = 3,055; из уравнения (185) Lp = 215,9 кг/м2«2,1 кПа; потеря давления в слое, сле­довательно, относительно мала.

Максимальным расходом газа для шахтной печи будет тот, при котором движение шихты вниз прекратится и она под – виснет. Это произойдет в том случае, когда растущая по квадратичному закону потеря давления газа в слое станет равной массе столба материалов, отнесенной к единице се­чения, т. е.

Lp = H(l—e)pTBg, (188)

Где рта— насыпная плотность частиц шихты, кг/м3.

В этом случае спокойный слой материала теряет свою стабильность и при дальнейшем небольшом повышении скорос­ти газа переходит в состояние кипящего слоя.

(189)

Комбинируя уравнения (188), (185) и (186), можно полу­чить для турбулентной области критическую скорость газа, при которой слой теряет стабильность и начинается кипе­ние:

O. S4(pTBge3)0,526 (йф)0.579 "Кр = ——-

[(I-E)T)]0’0526 P0’473

Уравнение (189) позволяет также оценить влияние повы­шения давления на количество газа, фильтрующего слой. Из входящих в уравнение (189) величин с изменением давления меняется плотность газа: р ~ р.

Тогда с учетом и ~ 1/р0,473 критическая скорость и ко­личество проходящего сквозь слой газа изменяются следу*0′

134 il щим образом (и

Кр и V0 — критическая скорость и расход

О

Газа при р = 98 кПа):

Л «Па…………………………………. 98 196 392 –

Мкр/"КРо……………………………… 1 0,72 0,52

У/уо……………………………………… 1 1,44 2,08 .

При повышении давления максимально возможная скорость падает, поэтому увеличение давления в два раза позволяет при прочих равных условиях увеличить на 44 % количество проходящего газа.

В приведенных формулах для потери давления особое мес­то занимает порозность слоя. В уравнение (185) этот пока­затель входит в третьей степени. Даже небольшие изменения порозности приводят к значительному колебанию комплекса (1-е)/е3 и отражаются на общих результатах расчета потери давления.

Величина порозности слоя, составленного из шаров рав­ного диаметра, зависит от взаимного расположения частиц. Поскольку диаметр всех шаров одинаков, то расстояние меж­ду центрами двух соприкасающихся шаров равно сумме их ра­диусов, т. е. диаметру. Расположение шаров в слое колеб­лется между двумя крайними положениями, из которых одно соответствует теснейшему расположению шаров (ромбическая укладка), а другое — наиболее свободному расположению при условии взаимного соприкосновения (кубическая укладка).