Wall heat transfer to chemical reactors

Authors


Abstract

The effects of chemical reactions on wall heat transfer coefficients in packed bed reactors operating at equilibrium or near equilibrium conditions are explored by means of one-dimensional and two-dimensional models. Both approaches suggest using Damköhler number or ratios of reacting to frozen heat capacity as parameters in heat transfer correlations. Available data for the methane-steam reforming reactors were used to establish a suitable correlation for use in thermal design of reacting beds of solids, i. e. NNu = 0.195 NRe0.8 exp. (0.21 σ)

This correlation can be applied with reasonable accuracy for beds which are 3 to 5-in. in diameter and bed to particle diameter ratios from 5 to 10. A review of available correlations for wall coefficients obtained under non-reacting packed bed conditions is also presented.

Abstract

On a étudié, au moyen de modèles à une et deux dimensions, les effets des réactions chimiques sur les coefficients de transfert de la chaleur à la paroi dans des réacteurs à lit garni, lesquels fonctionnaient dans des conditions d'équilibre ou des conditions voisines de celui-ci. Il découle de ces deux manières d'attaque qu'il devrait être utile d'employer le nombre de Damköhler ou les rapports entre capacité de la chaleur réagissante et celle de la chaleur inactive comme paramètres dans les corrélations relatives à la transmission de la chaleur. On a employé les données disponibles qui ont trait aux réacteurs servant au “reforming” d'un mélange de méthane et vapeur, pour établir une corrélation satisfaisante devant servir à la conception thermique de lits actifs de matières solides; cette corrélation est la suivante: NNu = 0.195NRs0.6 exp. (0.21) σ).

On peut appliquer ladite correlation avec une exactitude raisonnable dans le cas des lits qui ont un diamètre de 3 à 5 pouces et des rapports de 5 à 10 entre leur diamètre et celui des particules. On présente aussi un exposé des corrélations disponiblcs pour les coefficients relatifs aux parois qu'on a obtenus dans les conditions d'un lit garni non-actif.

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