Effectiveness factors for heat transfer in fluidized beds

Authors


Abstract

Rates of heat transfer associated with the evaporation of water from the surface of porous particles into air were measured for both packed and fluidized beds. Direct measurements of the temperature on the surface of these particles permitted the calculation of the heat transfer coefficient, hg, for both packed and fluidized bed systems. An effectiveness factor, χ, has been introduced to account for the non-plug flow characteristics of fluidized beds. This quantity has been used to define the rate of particle to gas heat transfer as follows

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where (δt)m represents the log-mean temperature difference across the bed and hg b is the heat transfer coefficient at the initiation of two phase fluidization defined as the “bubble point”. An analysis of the experimental measurements indicates that

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where g represents the ratio of the heat transfer factor of the fluidized bed to that corresponding at the bubble point of this bed. This effectiveness factor has also been related to the void fraction ratio as follows

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where ϵt, and ϵp, are the void fractions of the fluidized bed and its corresponding packed bed arrangement. This equation applies for ϵtp > 1.22.

Abstract

On a mesuré les vitesses du transfert de la chaleur dans l'évaporation de l'eau dans l'air, à partir de la surface de particules poreuses, et ce dans le cas de lits garnis et fluidisés. Des mesures directes de la température à la surface de ces particules a permis de calculer le coefficient de transmission de la chaleur pour les deux systèmes de lit. On a introduit un facteur d'efficacité χ pour tenir compte des caractéristiques d'écoulement non-obstrué des lits fluidisés et l'a utilisé pour définir la vitesse des particules par rapport au transfert de la chaleur du gaz, d'après la relation suivante

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où (δt)m représente la différence de température moyenne en logarithme dans le lit et hg b est le coefficient de transfert de la chaleur au point initial d'une fluidisation à deux phases qu'on appelle “point de bulle”. Une analyse des mesures expérimentales indique que

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g est le rapport entre le facteur de transfert de la chaleur du lit fluidisé et celui qui correspond au point de bulle de ce lit. On a également relié comme suit ce facteur d'efficacité au rapport des fractions de porosité

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où ϵt, ϵp sont les fractions de porosité du lit fluidisé et du lit garni. Cette équation s'applique dans le cas de ϵtp > 1.22.

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