Некоторые технологические аспекты в цветной металлургии - страница 3

Визуальные наблюдения слоя полидисперсного материала в вертикально-вибрируемом прозрачном цилиндре при давлении газа в слое, меньшем атмосферного, позволили установить четыре гидродинамических режима: виброожижение (уплотнение), сегрегацию (переход к виброкипению),

виброкипение и, при давлении, меньшем 2кПа, «послойное» виброперемещение частиц слоя. Понижение давления уменьшает (при А = const) частоту и относительное ускорение вибрации, когда наступает виброкипение.

Обработкой кривых, разграничивающих виброожиженное состояние слоя от виброкипящего, получено, что при относительном ускорении вибрации Кв ~ I частота вибрации для перевода слоя концентрата в режим виброкипения равна частоте собственных колебаний слоя f_>c при порозности слоя ε > 0,6.

Из экспериментальных данных также следует вывод, что положительный статический перепад в слое концентрата возникает, если частота вибрации совпадает с частотой собственных колебаний виброслоя (рисунки 1.4 – 1.6). Давление газа, при котором существует такой перепад,

определяется по формуле:

Р = 16Н_>0^>2ρ_>0 f^>2_>с [(1 – ε_>0 )/(1 – ε_>в)]^>2 / γ ,

где ε_>0 – порозность свободно насыпанного слоя,

ε_>в – порозность слоя в состоянии виброкипения, 0,724 > ε_>в > 0,488.

Максимальная величина положительного статического перепада равна:

∆P_>СТ^>+_>max = (1 – 1,3) Н_>0 ρ_>т ( 1 – ε_>0 ) g.

Результаты, полученные при исследовании гидродинамики вибрируемого в вакууме слоя ртутно-сурьмяного концентрата, позволили объяснить особенности тепло – и массообмена в слое при его пирометаллургической переработке и были применены для выбора оптимальных условий технологии, [11].

1.1.4. Виброкипящий слой. Теплообмен между поверхностью и слоем

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