Тепломассообмен процесса сушки дисперсных материалов в центробежном псевдоожиженном слое

• Автор: Лукьяненко, Владимир Ильич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 177 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОС ЮВНЫЕ З АКОНОМЕРЮСТИ ПРОЦЕССА

ПСЕВДООЖИЖЕНИЯ И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ УСТАНОВОК

ДЛЯ СУШКИ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Гидродинамика, тепло и массообмен в процессе сушки в псевдоожиженнм слое

1.2. Конструктивные особенности сушильных устройств

1.3. Теория и практика метода осциллирования при сушке

1.4. Выводы и задачи исследования

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ОСЦИЛЛИРУЮЩЕМ
РЕЖИМЕ
2.1. Теоретические исследования процесса формирования
центробежного псевдоожиженного слоя
2.2. Материальный и тепловой баланс процесса сушки в псевдоожижженном слое
2.3. Уравнения температурной динамики материала и газа и их анализ
2.4. Сопоставление численного и аналитического решений системы температурных уравнений для первого периода сушки
2.5. Определение времени прогрева материала и времени первого периода сушки
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕСА СУШКИ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ОСЦИЛЛИРУЮЩЕМ
3.1. Описание экспериментальной установки
3.2. Методика проведения экспериментальных исследований процесса 0 сушки и их результаты
3.3. Экспериментальное исследование гидродинамики и межфазного теплообмена центробежного слоя
4. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧТА СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК С ЦЕНТРОБЕЖНЫМ ПСЕВДООЖИЖЕННАМ СЛОЕМ ПОЛИДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА
4.1. Общие принципы расчта сушильных установок
4.2. Тепловой расчт сушильных установок
4.3. Конструктивный расчт сушильной установки с осциллирующим 8 режимом
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


При прохождении газового потока через слой дисперсного материала на частицы действуют силы давления, которые возрастают по мере увеличения скорости газов. В диапазоне скоростей газа, при которых сила давления меньше силы тяжести слоя материала, последний остаётся в спокойном состоянии. Твёрдые частицы находятся в тесном соприкосновении друг с другом, расстояние между ними и объём слоя остаются постоянными. С повышением скорости газового потока, когда сила давления становится равной силе тяжести материала, он приобретает новые свойства и такое состояние называется псевдоожиженным. В этом случае объём слоя несколько увеличивается, частицы движутся в определённых пределах этого объёма. Частицы материала находятся в псевдоожиженном состоянии в довольно широком диапазоне изменения скорости газового потока. При дальнейшем повышении скорости газов начинается унос частиц из слоя. Псевдоожиженный или «кипящий» слой является переходной гидродинамической областью с неустойчивыми режимами движения частиц материала. С увеличением скорости газа в состоянии псевдоожижения сопротивление слоя практически не изменяется и приближённо равно его весу. При повышения скорости на границе спокойного и псевдоожиженного слоёв наблюдается скачёк гидравлического сопротивления. При уменьшении же скорости сушильного агента, т. Величина скачка зависит от размеров частиц, их укладки и состояния поверхности. С увеличением скорости сушильного агента пороз-ность и высота слоя непрерывно увеличиваются; обычно в практических условиях значение порозности в этой области изменяется в пределах 0, - 0,9. В псевдоожиженном слое каждая частица интенсивно омывается потоком газа. Скорость омывания имеет переменный пульсирующий характер, что интенсифицирует тепло- и массообменные процессы. В процессе псевдоожижения происходит соударение частиц и вследствие этого турбулизация пограничного слоя. В единице объема аппарата одновременно находится большое количество частиц, поверхность которых участвует в теплообмене. Одним из важнейших параметров, определяющих эффективность сушильной установки, является её гидравлическое сопротивление, которое складывается из сопротивлений газораспределительной решетки и слоя материала. Рс противодействует движению твердого тела в жидкости (газе), или потоку, обтекающему неподвижное тело. Рс = 0,5СаРРг; (1. Сл зависит от формы тела и режима движения, определяется опытным путем. При Яе < 0,4 движение является ламинарным, и поток плавно обтекает твердое тело, не образуя вихрей. Здесь сопротивление обусловлено исключительно трением. С, = Яе"0,5 . Рс. В интервале Яе = 3^2*5 режим движения является турбулентным, влияние трения вырождается и для шарообразного тела Сл = 0,. При Яе > 2 • 5 наступает кризис сопротивления и значение Сл резко падает (в 4-^5 раз) []. Из уравнения (1. Рс ~ & при переходном Рс ~ О1,5, а при турбулентном Рс ~ . Заметим, что приведенные значения Сл справедливы при движении шарообразной частицы, диаметр которой с! Ц в котором частица движется. В случае соизмеримых величин (1Э и Э коэффициент С,, возрастает вследствие стеснённости движения. Ч—г (1. Для других тел правильной геометрической формы (кубики, цилиндры, плоские диски и др. Са не поддаются точному обобщению эмпирическими формулами. Ряд численных значений С<, приведен в справочнике. Можно рассчитать значения Са для частиц неправильной геометрической формы по формулам (1. Фс=Рэ/Р, т-е* коэффициент сферичности представляет собою отношение поверхности шара, равновеликого частице неправильной формы Рэ, к действительной поверхности этой частицы ? V* /? С,= 5,-4,(рс. В области переходного режима для несферических частиц рекомендуются значения Сй, приведенные в табл. Таблица 1. Архимеда. Начиная с этого момента, частица будет падать с постоянной скоростью ут, носящей название скорости свободного осаждения. На рассматриваемую частицу действуют ее вес, подъемная (Архимедова) сила и сила гидродинамического сопротивления. Подставляя соответствующие значения С«,, можно найти по уравнению (1. Ле =-(1. АР = АРСТ+ДРГ +АРи +ДРр. ДРст=Н(1-е)ргЕ + НСЛ8. ДРС1=НС,рг8.