固定床内错流传热Ⅰ床层的温度分布.pdfVIP

第5 卷第1 期 过 程 工 程 学 报 Vol.5 No.1 2005 年 2 月 The Chinese Journal of Process Engineering Feb. 2005 固定床内错流传热 I.床层的温度分布 刘玉兰 徐志刚 吴勇强 朱子彬 (华东理工大学化工学院 上海 200237 摘 要 对固定床中流体与换热管呈错流流动的传热进行了实验研究 并以二维传热模型进行模拟. 比较模拟结果与 实验测得数据得到如下结论 错流传热影响区域主要在换热管的后方 在前方几乎没有影响 错流传热过程与流体流 动方向密切相关 热量传递顺流体流动方向进行 逆流动方向几乎不发生热量传递 随着Reynolds 数增大 等温线 范围变窄 被加热区宽度变小.拟合关联得到了壁给热系数h 和床层有效导热系数l 的关系式 h D /l =14.77+0.058 w b w P f Re Pr, l /l =15.14+0.296Re Pr. p b f p 关键词 固定床 错流传热 温度分布 中图分类号 TQ032.41 文献标识码 A 文章编号 1009606X(2005 1 前 言 自 Colburn[1]发表固定床传热的早期论文以来 相 继进行了大量的固定床传热的研究 但多数都是针对管 式反应器中流体与管子呈平行流动的传热研究[25] 而 对于固定床反应器中流体与内置换热管呈错流传热的 [6] [7] 实验研究报道很少 其中Hatton 等 和Cheng 只对被 加热床层的错流传热进行了数学模型研究 Fand 等[8] [9, 10] 和Nasr 等 报道了被加热床层对壁的给热系数ht 但 没有涉及到错流传热中十分重要的床层温度场 且传热 温差仅在 10 左右 可能会引入较大的实验误差.在 轴向床传热的研究中 流体与换热管之间呈平行流动 Rep 一般约在1001000 但流体与换热管之间呈错流流 动时 Rep 往往很小 约 100 左右 甚至更低 所以其 热棒和套在加热棒外的铜管组成 在铜管壁上沿轴向的 床层的温度分布和传热行为会有显著差异.总之 前人 铣槽内埋设测定壁温的微型热电偶 换热管的壁温和空 对错流传热的研究尚不充分 国内更未见报道 也缺乏 气预热器的温度可由温控仪控制. 换热管的外径为 27 以工业颗粒度的催化剂为填充物及相应工业操作工况 mm 在床层中央的一横截面上安装30 根热电偶以测定 低Rep 条件下的详尽实验研究. 床层中不同位置的温度 并由计算机经 A/D 板实时采 本工作实验研究固定床反应器中流体与换热管呈 集 测温点相对于图2 的坐标位置见表1. 热电偶直径 错流流动 床层被加热的传热 采用二维传热模型对错 仅为1 mm 以力求减少其对床层中流体流动的影响. 床 流传热进行模拟 着力于床层的温度分布规律的剖析 层的周壁为厚40 mm 的真空层空腔 在真空层外壁又 同时对壁给热系数 hw 和相应的错流传热参数的定量关 设置保温层 它们之间有可调控的电加热装置 使真空 系加以分析. 层内横向温差小于0.5 以达到床层绝热的实验要求. 在固定床前后设有