Тепломассообмен в процессах низкотемпературного вакуумного обезвоживания термолабильных материалов и его аппаратурное оформление

• Автор: Семенов, Геннадий Вячеславович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 484 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.НАУЧНЫЕ И ИНЖЕНЕРНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СУШКИ ЖИДКИХ И ПАСТООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ВАКУУМЕ. АНАЛИЗ И ОБОБЩЕНИЕ ИЗВЕСТНЫХ МОДЕЛЕЙ ТЕПЛО- И
МАССООБМЕНА

1 Л.Оценка общего состояния и путей развития технологий

подготовки и последующей сушки в вакууме

1.2.Особенности кинетики сублимационной сушки сплошных замороженных слоев. Основные физические модельные

закономерности процесса

КЗ.Технологические проблемы и методы их устранения в ходе замораживания и сублимационной сушки сплошных слоев в

условиях промышленного производства

1.3.1 .Замораживание сырья и укладка его на рабочую поверхность в

сублимационной сушильной камере
1.4.Обзор технических решений процесса замораживания жидких и пастообразных материалов в виде дискретных частиц-гранул
1.5. Сублимационная сушка гранулированных материалов -результаты исследований и направления развития
1.6.Рациональные технические решения при сушке гранулированных материалов в условиях промышленного производства
1.7.Современные направления интенсификации процесса обезвоживания жидких и пастообразных материалов посредством их сушки в вакууме при давлениях, несколько превышающих давление тройной точки воды

1.7.1. Вакуумное высушивание термолабильных материалов во вспененном состоянии
1.7.2.Сушка вспененных материалов в условиях совмещения режимов испарения и последующей сублимации
1.8. Характерные примеры перспективных конструкций промышленных устройств для сушки в вакууме
1.8.1.Установка для сушки дисперсных материалов в оребренных противнях
1.8.2.Установка для сушки дисперсных материалов в потоке
1.8.3.Установки для сушки вспененных материалов
1.9.Сублимационная сушка при атмосферном давлении - основные
положения и варианты практического использования
Выводы по главе 1 (задачи исследования, научная новизна,
практическая значимость)
2.КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПРОЦЕССА СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ ДИСПЕРГИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1.Состояние вопроса
2.2.Физическая модель процесса сублимации дисперсного материала
при кондуктивном энергоподводе
2.3.Постановка задачи и аналитическое описание процесса сублимации
2.4.Алгоритм численного решения
2.4.1 Расчетная схема. Расчет полей температуры и давления в слое
2.4.2.Определение коэффициентов переноса
2.5.Результаты расчета
2.6.Сублимация гранулированного материала в условиях высокой
паропроницаемости слоя
Выводы по главе

3.МОДЕЛЬ И ИНЖЕНЕРНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ПРОЦЕССА СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ ЕРАНУЛИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА В ОРЕБРЕННОМ ПРОТИВНЕ
3.1 Физическая модель процесса
3.2.Обоснование принятых допущений
3.3.Разработка метода инженерного расчета основных геометрических параметров оребренного противня
3.3.1 .Постановка задачи
3.3.2.Вывод расчетных формул для определения толщины ребер противня
3.4.Выбор высоты ребер противня в зависимости от параметров процесса и объекта сушки
3.5.Метод расчета оптимального шага оребрения противня
3.6.Анализ распределения давления пара по . высоте слоя
гранулированного материала в оребренном противне
3.7.Оценка возможности уноса частиц гранулированного материала
потоком пара
Выводы по главе
4.ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ВАКУУМЕ ПРИ ДАВЛЕНИИ, НЕЗНАЧИТЕЛЬНО
ПРЕВЫШАЮЩЕМ ДАВЛЕНИЕ ТРОЙНОЙ ТОЧКИ
4.1.Обезвоживание в режиме кипения. Физическая модель кипения аномально вязкой жидкости в вакууме
4.2.Физическая модель вакуумного обезвоживания термолабильных
материалов во вспененном состоянии
Выводы по главе
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ
ГРАНУЛИРОВАНИЯ И ВАКУУМНОЙ СУШКИ
5.1. Определение объема экспериментальных исследований

шается наоборот, чем выше массопроводность, тем меньше вероятность того, что граница фазового перехода останется плоской. Критерий устойчивости зависит также от положения границы фазового перехода и, следовательно, может изменяться в ходе процесса.
Как следует из рисунка 1.7. в рассмотрение процесса введены два коэффициента. Первый из них - ß (кг/сек-Па) характеризует скорость переноса массы для различных видов движения парогазовой среды: молярного, молекулярного, переходного. Второй из них - ц представляет собой безразмерный коэффициент «структурный фактор». Он характеризует строение материала и представляет собой произведение коэффициента извилистости на относительную удельную поверхность пористого материала.
Нарушение устойчивости приводит к тому, что на отдельных участках материал оказывается полностью осушенным за промежуток времени меньший, чем рассчитанный по «плоской модели», т.е. без учета развития флуктуаций. В соответствии с расчетами, выполненными A.B. Рождественским, это различие может составлять более 50 %.

5 0 О

Рис. 1.7. Зависимость скорости продвижения фронта сублимации от толщины осушенного слоя при кондуктивном энергоподводе через замороженный слой материала