Wall-to-bed heat transfer in liquid—solid and gas—liquid—solid fluidized beds part I: Liquid—solid fluidized beds

Authors


Abstract

Experimental work was conducted to investigate the effect of particle size and particle density upon the wall-to-bed heat transfer characteristics in liquid—solid fluidized beds with a 95.6 mm column diameter over a wide range of operating conditions. The radial temperature profile was found to be parabolic, indicating the presence of a considerable bed resistance. The effective radial thermal conductivity and the apparent wall film coefficient were obtained on the basis of a series thermal resistance model.

The modified Peclet number of the radial thermal conductivity decreases upon the onset of fluidization, has a minimum at a bed porosity of 0.6 to 0.7 and increases with further increase of bed porosity. The modified Peclet number decreases considerably with decreasing particle size or increasing particle density. The apparent wall heat transfer coefficient can be represented well by a Colburn j-factor correlation over a wide range of data as follows:

j′H = 0.137 Re′−0.271

A close analogy is found to exist between the modified j-factor for wall heat transfer coefficient and that for wall mass transfer coefficient, in liquid—solid fluidized beds.

Abstract

Des travaux expérimentaux ont été menés dans le but d'étudier l'influence de la taille et de la masse volumique des particules sur les caractéristiques du transfert de chaleur lit-paroi dans des lits fluidisés liquide—solides munis d'une colonne de 95,6 mm de diamètre et pour des conditions de fonctionnement très diverses. On a trouvé que le profil de température radial est parabolique, ce qui révèle la présence d'une résistance du lit importante. La conductivité thermique radiale effective et le coefficient du film apparent à la paroi ont été obtenus à l'aide d'un modèle de résistances thermiques en série.

Le nombre de Peclet modifié pour la conductivité thermique radiale diminue au seuil de fluidisation, passe par un minimum pour une porosité du lit de 0,6 à 0,7, puis augmente avec la porosité. Le nombre de Peclet modifié dimunue considérablement lorsque la taille des particules diminue ou lorsque leur masse volumique augmente. Le coefficient de transfert de chaleur apparent à la paroi peut ětre bien représenté par une corrélation du type facteur j de Colburn, pour une large gamme de données, à savoir:

j′H = 0.137 Re′−0.271

On trouve qu'il existe une bonne analogie entre le facteur j modifié pour le transfert de chaleur à la paroi et le facteur j pour le transfert de matière à la paroi dans les lits fluidisés liquide—solides.

Ancillary