PDF《固定床传热中的参数估值 （ Ⅱ》

[收稿日期]

2001 -

01 -

12 [作者简介] 赵庆国(1962 ― ) ,男 ,河北迁安人 ,北京工业大学环境与能源工程学院副教授 ,工学博士 ,从事蓄热技术、 分离技术及反应工程方面的研究.

固定床传热中的参数估值( Ⅱ ) ― ― ― 传热参数对温度的敏感性 赵庆国

1 , 廖晖2,李绍芬

2 (11 北京工业大学 环境与能源工程学院 ,北京

100022 ;

21 天津大学 化学工程学院 ,天津 300072) [摘要] 实验测定了固定床的传热数据 ,并对床层温度水平与传热温差的影响进行了分析. 结果表明传热温差对传热参数的影响可以忽略不计 ;

只要床高足够大 ,在床层内平均温度 ≥ 350~

450 ℃ 时 ,所测得的传热参数就不受床层内温度水平的影响. [关键词] 固定床 ;

传热参数 ;

温度效应 [中图分类号] TK11 [文献标识码] A [文章编号] 100520310(2001)

0320057205 在应用扩散型模型模拟固定床内的温度场时 首要的问题是获得正确的传热参数 ,由于固定床反 应器通常是在高温高压条件下进行操作的 ,而实验 时在温度控制上的困难很难保证实验条件与工业 反应器的操作条件一致 ,另外 ,对于同一反应过程 , 不同工业现场的操作条件也可能不同 ,这样 ,实验 条件下获得的传热参数能否可靠地应用于模拟工 业反应器内的温度分布以及浓度分布就是一个值 得研究的问题. 通常的传热实验在等壁温条件下进行 [1] ,为了 得到等壁温条件 , 常用的方法是采用水蒸气加 热[2] ,在这种条件下即使是使用高压水蒸气 ,也很 难使实验温度接近工业反应器温度.因此 ,为了确 定实验条件下获得的数据能否可靠地应用于工业 反应器的设计以及能否模拟工业反应器内的传递 过程 ,必须检验传热参数对温度的敏感性.由于操 作压力的变化不改变质量流率 ,所以在扩散型模型 中只要以质量流率表示流体流量 ,则传热参数就不 会受操作压力的影响.本文即通过对实验数据的 分析来检验传热参数中的温度效应.

1 实验部分

111 实验流程 实验流程见图

1 ,与Dixon [2] 的类似 ,实验装置 中的床层分为稳定段

5 与加热段

4 两部分 ,设置稳 定段是为了先使床层内的流速分布达到稳定后再 进入加热段 ,以使所测得的传热参数中不含有流速 进口段效应的影响 ,整个实验装置可分为

3 部分 : 1) 进气流量的调节与测量系统 :进气量由压 缩机

15 提供 ,经过缓冲罐

14 后通过流量调节阀

13 和放空阀

12 调节流量 ,然后进入油过滤器

11 过滤 掉空气中的润滑油后再由转子流量计

10 测量流 量 ,在流量计测量流量时需同时测量空气的温度 (与室温不同) 和压力以便获得进入床层的质量流 量 ,空气从流量计出来后进入加热炉

7 加热直至床 层内稳定段的进口温度 ,达到所要求的温度并维持 恒定状态为止 ,最后在加热段被加热、 测取温度分 布后放空. 2) 加热系统 :全部采用电加热 ,床层进口气体 在专门设计的加热炉

7 内由多组电阻丝加热 ;

最关 键的部分是加热段管壁面的加热 ,为了获得等壁温 条件 ,在管壁面外侧加设一层

10 mm 厚的环形散热 用铜套与管壁面紧密配合 (图中未画出) ,电阻丝

3 在散热套外面对散热套加热 ,热电偶

1 则穿过散热 铜套直接测量壁温 ,沿床层轴向设置多个壁温测 点 ,测点的位置与测点间的距离视具体的床高而 定 ,为了在加热丝两端点处不至于因突然停止加热 以及管壁面的轴向导热作用而使此处的壁温与加 热丝中部的壁温不一致 ,在加热段进、 出口位置分 别另外设置单独由调压器控制的热量补偿用加热 丝 ;