Вакуумная сушка капиллярнопористых коллоидных материалов при конвективных способах подвода тепловой энергии

• Автор: Сафин, Руслан Рушанович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 414 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ. ПРОТЕКАЮЩИХ ПРИ ВАКУУМНОЙ СУШКЕ МАТЕРИАЛОВ

С КОНВЕКТИВНЫМ ТЕПЛОПО ДВОДОМ

1.1. Основные сведения о технологических процессах,

протекающих при пониженном давлении среды

1.2. Тепломассообмен в процессах, протекающих при

пониженном давлении среды

1.3. Анализ конвективного тепло и массообмена

в процессе сушки древесины

1.4. Функциональная связь оборудования для улавливания паров

и газов с основным аппаратом технологического процесса

Выводы
Глава . ФОРМАЛИЗАЦИЯ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ
2.1. Структурносорбционные характеристики древесины
2.2. Динамика влаги в древесине
2.3. Тепловые характеристики древесины
2.4. Внутренние напряжения в процессе сушки древесины
2.5. Реологические свойства древесины
Выводы
Глава III. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ ВАКУУМНОЙ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
ПРИ КОНВЕКТИВНЫХ СПОСОБАХ ПОДВОДА ТЕПЛА
3.1. Физическая картина процесса
3.2. Формализация процесса
3.3. Математическое описание процессов вакуумной сушки плоских капилляриопористых коллоидных материалов
при конвективных способах подвода тепла
3.3.1. Тепломассоперенос в условиях внутренней задачи
3.3.2. Тепломассопсрснос в условиях внешней задачи
3.3.2.1. Теплообмен в процессе прогрева листового материала при его конвективном обтекании газообразным теплоносителем
3.3.2.2. Тепломассоперенос в процессе прогрева материалов при наличии фазовых переходов теплоносителя
3.3.2.3. Тепломассоперенос в процессе совмещенной сушкипропитки капиллярнопористых коллоидных материалов в гидрофобных жидкостях
3.3.2.4. Тепломассоперенос в парогазовой фазе при понижении давления среды
3.4. Управление технологическими процессами, протекающими при вакуумной сушке капиллярнопористых коллоидных материалов с конвективным теплоподводом
3.4.1. Управление технологическим процессом конвективного прогрева материалов
3.4.2. Управление технологическим процессом понижения давления
3.5. Обобщенная математическая модель процессов вакуумной сушки капиллярнопористых коллоидных материалов при конвективных методах подвода тепла
Глава IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВАКУУМНОЙ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ ПРИ КОНВЕКТИВНЫХ СПОСОБАХ ПОДВОДА ТЕПЛА
4.1. Разработка экспериментальных установок для исследования процессов, протекающих при вакуумной сушке материалов с конвективными методами подвода тепла
4.1.1. Установка для исследования кинетики вакуумной сушки материала с подводом тепла от газообразного теплоносителя
4.1.2. Установка для исследования кинетики совмещенной вакуумной сушкипропитки пиломатериала
4.1.3. Установка для исследования нагрева материала в среде насыщенного водяного пара
4.1.4. Установка для анализа влагосодержания капиллярнопористых коллоидных материалов
4.1.5. Исследования молярного переноса влаги в процессе вакуумной сушки древесины
4.2. Экспериментальная установка для исследования материальных и тепловых потоков в конвективных сушильных камерах
4.1.6. Экспериментальные исследования напряжений, возникающих в процессе сушки древесины
4.2. Математическое моделирование и экспериментальное исследование процессов, протекающих при вакуумной сушке древесины с конвективным теплоподводом Выводы
Глава V. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ВАКУУМНОЙ СУШКИ МАТЕРИАЛОВ С КОНВЕКТИВНЫМ ТЕПЛОПОДВОДОМ
5.1. Аппаратурное оформление вакуумной сушки пиломатериалов с подводом тепла от газообразного теплоносителя
5.2. Результаты испытаний вакуумных сушильных камер с подводом тепла от газообразного теплоносителя ВОСК1 и ВОСК
5.3. Анализ экономической эффективности внедрения вакуумных сушильных камер с подводом тепла
от газообразного теплоносителя
5.4. Разработка новых аппаратов вакуумной сушки пиломатериалов
с подводом тепла от газообразного теплоносителя
5.5. Результаты опытнопромышленных испытаний
совмещенной сушкипропитки древесины
5.6. Модернизация существующих конвективных камер
Выводы
Глава VI. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОБОРУДОВАНИЯ НА БАЗЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ВАКУУМНОЙ СУШКИ МАТЕРИАЛОВ С КОНВЕКТИВНЫМ ТЕПЛОПОДВОДОМ
6.1. Усовершенствование технологии вакуумнокондуктивной
сушки капиллярнопористых коллоидных материалов
6.2. Усовершенствование аппаратурного оформления процесса испарительного охлаждения
6.3. Усовершенствование процесса пиролиза древесины при регулировании давления среды
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРА


Удаление влаги из материала в гидрофильных жидкостях может происходить как при температуре выше точки кипения воды, так и на несколько градусов ниже этого значения в этом случае влагоперенос обусловлен разностью парциальных давлений водяного пара в полостях клеточных стенок и над поверхностью раствора. По данным исследований, проведенным в МЛТИ, признано. Последний может быть получен экспериментальным путем, с помощью критериальных уравнений или аналитическим путем с использованием теории пограничного слоя . Известно, что изменение параметров среды вблизи поверхности тела происходит в некотором слое, называемом пограничным. Одновременно возникают гидродинамический, температурный и диффузионный пограничные слои, толщины которых изменяются вдоль пластины и в общем случае не равны между собой. Режим движения в динамическом пограничном слое зависит от скорости, рода газа н расстояния от передней кромки пластины. При некоторых значениях критерия Рейнольдса ламинарный слой переходит в турбулентный с образованием ламинарного подслоя 3. В процессах сушки могут иметь место оба режима движения. Для расчета гидродинамики теплообмена и диффузии могут быть использованы дифференциальные уравнения для соответствующих пограничных слоев, получаемые путем упрощения уравнений количества движения, энергии и диффузии. При вынужденном движении несжимаемой жидкости газа вдоль тела с одновременным теплообменом уравнения неразрывности, гидродинамического. Эи д , 0 Эх Эу
1. V составляющие скорости потока теплоносителя в направлении X и у соответственно Р давление во внешнем потоке вдоль пластины Рп парциальное давление пара. При одновременном протекании процессов переноса уравнения 1. Входящая в уравнение гидродинамического и температурного пограничных слоев плотность р зависит от парциального давления пара Р и температуры I. Отсюда, видно влияние диффузии на теплообмен и их взаимное влияние на гидродинамику. Влияние массообмена. Стефановский поток, появившийся как следствие непроницаемости пограничного слоя для инертного компонента воздуха 9. Теория пограничного слоя дает решение различных частных и общих задач гидродинамического пограничного слоя, в связи с чем при использовании аналогии 3,4 могут быть определены коэффициенты тепло и влагообмена. Упрощенная система уравнений при допущении, что скорость поперечного к поверхности пластины потока изменяется вдоль поверхности обратно пропорционально ух решена для ламинарного пограничного слоя Э. Эккертом и Д. Гарнеттом 3. При переходе к турбулентному режиму движения в пограничном слое коэффициенты вязкости, теплопроводности и диффузии в уравнениях 1. Для решения рассматриваемых задач применяются интегральные соотношения Кармана, которые могут быть получены интегрированием уравнений пограничного слоя по толщине или применением элементарных законов механики к некоторому объему газа 0. Ь, 1. Яр рп X1 р 1 1. Ь размер, нормальный к поверхности, превышающий толщину пограничного слоя. Решение указанных систем уравнений весьма сложно. При этом точность полученных аналитическим методом результатов для процесса сушки может оказаться невысокой. Кроме того, полученные коэффициенты чаще всего соответствуют периоду постоянной скорости сушки. В периоде убывающей скорости сушки коэффициенты внешнего обмена могут изменяться в зависимости от влажности материала. Н.С. Михеевой 4. Б.М. Смольским 7, Г. В. Васильевой 3 показано значительное влияние внутреннего переноса на поле парциальных давлений с самого начала процесса сушки, в связи с чем задача должна рассматриваться в аналитическом плане как сопряженная. В этих условиях для получения данных о коэффициентах внешнего обмена целесообразно использовать эмпирические критериальные зависимости, обработанные методами теории подобия. В работе В. А. Кныша по теплообмену при сушке древесины были проведены опыты в широком интервале переменных факторов температура среды 5 С. Кел. Точность получения коэффициента а равна 6 8 . Достоинством критериальных уравнений является возможность их использования для всех подобных процессов, т. Применительно к уравнениям теплообмена это означает возможность их использования при выполнении всех условий подобия для любой комбинации размерных переменных. Так В. А. Нестеренко . СКепРг,3Ои, 1. Яе 3, 3 2. С 0,, п 0, при Яе 2,2 3. В работе П.