Сушка дисперсных материалов в сушилке кипящего слоя непрерывного действия

• Автор: Иванов, Виталий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПРОЦЕССА КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Равновесие при термической сушке

1.2. Кинетика процесса сушки

1.3. Анализ современных конструкций конвективных сушилок

для сушки дисперсных материалов

1.4. Инженерные методы расчета конвективных сушилок

1.5. Постановка задач теоретических и экспериментальных исследований

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ В МНОГОСЕКЦИОННОЙ СУШИЛКЕ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ
2.1. Описание принципа действия сушилки с кипящим слоем и физической картины процесса сушки
2.2. Массообмен в кипящем слое
2.2.1. Период постоянной скорости сушки
2.2.2. Период падающей скорости сушки
2.3. Теплообмен в кипящем слое
2.3.1. Период постоянной скорости сушки
2.3.2. Период падающей скорости сушки
Глава 3. ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ СУШКЕ
КВАРЦЕВОГО ПЕСКА И ЗОЛЫ ТЭЦ
3.1. Равновесие в системах влажный воздух-дисперсный

материал
3.2. Экспериментальное изучение процесса сушки дисперсных
материалов в сушилке с кипящим слоем
3.2.1. Описание экспериментальной установки и методики
проведения эксперимента
3.2.2. Обсуждение полученных результатов
3.3. Проверка адекватности математической модели
Г лава 4. Использование результатов работы в производстве

керамического кирпича
4.1. Испытания полупромышленной сушилки кипящего слоя в

производственных условиях
4.2. Инженерный метод расчета многосекционной сушилки с
кипящим слоем
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В химической промышленности сушка наряду с выпариванием и обжигом, как правило, определяет технико-экономические показатели всего производства в целом, что связано со значительными затратами тепловой энергии для проведения данных процессов. Процессы конвективной сушки широко применяются в производствах минеральных солей и удобрений, полимерных материалов и в других производствах.
Для сушки дисперсных материалов успешно используются сушилки с кипящим слоем, неоспоримым преимуществом которых по сравнению с другими сушилками является развитая поверхность контакта между частицами и сушильным агентом и интенсивное испарение влаги из материала. Наблюдаемая при этом значительная неравномерность сушки, обусловленная тем, что при интенсивном перемешивании в слое время пребывания отдельных частиц существенно отличается от его средней величины, может быть устранена путем секционирования сплошного кипящего слоя. Создание и внедрение в промышленное производство аппаратов такой конструкции, позволяющих повысить эффективность процесса сушки и снизить удельные затраты тепловой энергии на единицу выпускаемой продукции, является актуальной задачей. Решение этой проблемы невозможно без дальнейшего совершенствования теоретической базы математического моделирования и методов расчета, основанных на исследовании равновесных и кинетических закономерностей массо- и теплообмена между высушиваемым материалом и сушильным агентом, а также гидродинамических особенностей движения твердой и газовой фаз в аппарате. Поэтому разработка таких моделей является актуальной задачей, имеющей важной теоретическое и практическое значение.
Цель работы. Разработка математической модели и инженерного метода расчета процессов тепломассопереноса в многосекционной сушилке кипящего слоя, позволяющих определить основные размеры аппарата при минимальном

4 0,25,
“ер Цкр _ 21ёЕ = 1;2роКе(Ко')-1 К Рп ] (Х и,_ -и„ А,,Л Р,- V с!

кр ~р

Л>Г.
V <1
(1.4.9)
где Ко'
(икр ир) смср
- видоизмененный критерий Коссовича;Е
ср р

симплекс влагосодержания.
На основе исследования процесса сушки в комбинированной аэрофонтанной сушилке Сажиным Б.С. получено следующее уравнение для расчета промышленного аппарата [78]:

Г .
- = АКе2<Зи1,4 и0
Чм
-0.55 / 0
УО )
чЯо у
(1.4.10)
где ц и ц0 - критическая и рабочая удельные нагрузки, с1 и с!0 - диаметры цилиндрической части камеры рассчитываемой и модельной установок.
Для расчета аппаратов с противоточно движущимися дисперсной и газовой фазами при сушке монодисперсных сферических частиц в период постоянной скорости сушки получено уравнение вида [22]:

иСр ио г0
-(л - *щ )[ехР(~ В10 - ехр(~ ВЬ)],
(1.4.11)
где В
_ ба(1 - в)

В литературе [79] приведена двухпараметрическая диффузионная модель, учитывающая продольное и радиальное перемешивание фаз для сушильных аппаратов с осевой симметрией двухфазного потока. Решение данной модели может быть получено только в результате численного расчета, т.к. для большинства реальных процессов сушки значение массо- и теплообменных параметров изменяется по мере уменьшения влагосодержания частиц материала и температуры сушильного агента.
Для стационарного и переходного процессов сушки в сплошном и секционированном псевдоожиженном слое предложены математические