Кинетика и математическое моделирование процесса сушки термолабильных материалов в виброаэрокипящем слое

• Автор: Дегтярев, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 262 с. : ил.

1 Особенности процесса сушки термо лабильных материалов в виброаэрокипящем слое

1.1 Термолабильные материалы, их физикохимические свойства.

1.2 Кинетика реакций разложения термолабильных материалов.

1.3 Факторы, определяющие термическую стойкость термолабильных материалов.

1.4 Использование направленных знакопеременных перемещений для интенсификации процессов сушки.

1.5 Способы подвода тепла к материалу в виброаэрокипящем слое.

1.6 Особенности тепломассообмена при сушке термолабильных материалов в виброаэрокипящем слое.

1.7 Гидродинамика виброаэрокипящего слоя

1.7.1 Способы создания виброаэрокипящего слоя дисперсных материалов.

1.7.2 Гидродинамические характеристики виброаэрокипящего слоя

1.7.3 Перемешивание материала на плоскости, совершающей возвратнопоступательные движения
1.7.4 Направленное перемещение материала по плоскости совершающей возвратнопоступательные движения
1.8 Математическое моделирование процесса сушки термолабильных материалов в виброаэрокипящем слое.
1.8.1 Моделирование гидродинамики виброаэрокипящего слоя.
1.8.2 Моделирование кинетики процесса сушки
1.8.3 Моделирование кинетики реакций разложения целевого вещества.
Выводы к главе 1 и постановка задачи исследования
2 Математическая модель процесса сушки, осложненного термодеструкцией, в виброаэрокипящем слое
2.1 Постановка задачи моделирования.
2.2 Допущения, принятые при составлении математического описания процесса сушки, осложненного термодеструкцией, в виброаэрокипящем слое .
2.3 Выход по целевому веществу в высушиваемом материале.
2.4 Описание неоднородности свойств дисперсного материала.
2.5 Описание процесса деструкции целевого вещества при термическом воздействии
2.6 Описание динамики движения дисперсного материала в виброаэрокипящем слое
2.7 Кинетика удаления влаги при сушке материала в виброаэрокипящем слое
2.8 Материальный баланс процесса сушки дисперсного материала в виброаэрокипящем слое
2.8.1 Материальный баланс по влаге материала.
2.8.2 Материальный баланс по влаге сушильного агента.
2.9 Тепловой баланс процесса сушки термолабильных материалов в виброаэрокипящем слое
2.9.1 Тепловой баланс дисперсного материала
2.9.2 Тепловой баланс сушильного агента
2. Определение граничных условий для уравнений теплового и материального балансов процесса сушки дисперсного материала в виброаэрокипящем слое
2. Расчет влагосодержания материала на выходе из аппарата.
2. Расчет количества целевого вещества, подвергшегося деструкции .
Выводы к главе
3 Исследование кинетики процесса сушки термолабильных полупродуктов органических красителей в виброаэрокипятцем слое.
3.1 Постановка задачи экспериментальных исследований.
3.2 Определение коэффициента диффузии сушильного агента процесса сушки ПОК в виброаэрокипящем слое
3.3 Определение энергии гидратации ПОК.
3.4 Определение аппроксимационных коэффициентов уравнения кинетики процесса сушки
3.5 Определение кинетических характеристик процессов деструкции .
Выводы к главе
4 Исследование и оценка адекватности математической модели процесса сушки термолабильных материалов в виброаэрокипящем слое.
4.1 Постановка задачи
4.2 Составление численной схемы расчета математической модели процесса сушки термолабильных материалов в виброаэрокипящем слое
4.3 Проверка адекватности математического описания процесса сушки термолабильных материалов в виброаэрокипящем слое.
4.4 Исследование процесса сушки термолабильных материалов в виброаэрокипящем слое с помощью математической модели.
4.5 Методика оценки выхода по целевому веществу
Выводы к главе
Основные выводы по работе.
Список используемой литературы


Для тонкодисиерсных сыпучих материалов, силы сцепления выступают как основной фактор образования агрегатов. В подобных случаях для разрушения связей требуются вибрации значительно большей интенсивности , 3, 4, 6. Для обработки тонкодисперсных сыпучих материалов эффективно совместное воздействие вибрации и продувки газа, так как при этом характерно формирование однородного кипящего слоя, причем вибрационное воздействие разрушает образующиеся сквозные газовые каналы возможно снижение скорости газового потока и, как следствие, уменьшение уноса мелких частиц
1. Сушка в виброаэрокипящем слое проводится при различных методах подвода тепла к материалу, кондуктивном, конвективном, инфракрасное излучение, комбинированные методы , , , , , 4, 0. Перекрестная схема движения потоков обеспечивает лучший контакт фаз, формирует более однородную структуру слоя и позволяет снизить затраты на механическое воздействие. При перекрестном токе можно использовать более высокие скорости теплоносителя что положительно сказывается на кинетические характеристики процесса сушки , . Конвективный метод подвода тепла газовым потоком при перекрестной схеме в виброаэрокипящий слой применяют для трудно поддающихся переводу во взвешенное состояние материалов, а также когда необходимо снизить скорость ожижающего агента для снижения уноса тонких фракций из слоя. Изучению кинетики процесса сушки дисперсных материалов при кондуктивном подводе тепла в слой и нахождению оптимальных параметров виброперемещений посвящены работы авторов , , , 3, 9, 0, 5, 8, 0, 5. При конвективном подводе тепла возможна организация более интенсивного по влагоотделению процесса сушки , , . Преимуществом виброаэрокипящего слоя является отсутсгвие налипания продукта на греющие поверхности. При проектировании аппарата для сушки термолабильных материалов в виброаэрокипящем слое необходимо подвод теплоносителя обеспечить по наиболее оптимальной схеме. В этом случае методы расчета процесса сушки базируются на результатах экспериментальных исследований , , , . Факторами, определяющими интенсивность процесса тепло массообмена в виброаэрокипящем слое являются его гидродинамические параметры , . М. Хоц и И. Шнеллер исследовали влияние скорости продувки воздуха и параметров вибрации на тепло массообмен между газом и частицами нафталина с размером 2 г 4 мм и получили зависимость изменения коэффициента массообмена от параметров вибрации с тремя ярко выраженными участками. При относительном ускорении вибрации аьд 1 коэффициент массообмена практически не зависит от параметров вибрации при ауцд большем или равном единице при переходе слоя из состояния виброожижения к виброаэрокипению коэффициент массообмена резко увеличивается при дальнейшем увеличении аьд коэффициент массообмена увеличивается незначител ьно. В.А. Филипповым и В. Н. Лихвацкой проведены исследования по определению коэффициента теплообмена виброаэрокипящего слоя угля 1 для частиц с размерами , 3 т 5 и 1 т 5 мм, и получена эмпирическая зависимость
М 1. Ке
1. Экспериментальные данные по кинетике сушки угля при конвективном и кондуктивном подводе тепла, свидетельствуют о том, что кинетические характеристики сушки угля при конвективным подводе тепла были выше, чем при кондуктивном, даже при более высоких температурах поверхности нагрева, чем воздуха. При исследовании массообмена в процессе сушки поливинилхлорида различных марок Муштаевым В. И. и др. А Г
0 4 0. Паковски 9 предложил для расчета внешнего теплообмена при сушке в виброаэрокипящем слое зависимость, аналогичную зависимости 1. ТАГ
1. I. и другие 8, 9 рекомендуют для расчета коэффициента массоотдачи при сушке в движущемся виброаэрокипящем слое следующую зависимость
. Ж
Е. Д. Зайцев 7 при изучении внешнего тепло массообмена в виброаэрокипящем слое установил, что вибрация оказывает более сильное влияние на межфазный теплообмен в случае мелкодисперсных материалов, чем крупнодисперсных. При сушке в виброаэрокипящем слое фармацевтических препаратов с различными размерами частиц коэффициент теплообмена в 1.