Введение к работе
Актуальность темы. Сушка является заключительной
стадией многих технологических процессов в химической,
пищевой, химико-фармацевтической, микробиологической и
других отраслях промышленности, поэтому во многом
определяет качество готового продукта. К тому же процесс
сушки является весьма энергоемким, поэтому создание
энергосберегающих и экологически безопасных
технологических схем сушки и оборудования является актуальной проблемой.
Повышение эффективности сушки и снижение объемов выброса отработанного сушильного агента связано с интенсивностью процесса. Одним из перспективных направлений интенсификации процесса сушки дисперсных материалов является использование спирально-вихревых аппаратов, сочетающих активные гидродинамические режимы, эффективность разделения сушильного агента и продуктов уноса, компактность, простоту монтажа и обслуживания.
Для сушки дисперсных материалов, содержащих свободную и связанную влагу, используют в основном комбинированные спирально-вихревые сушилки, имеющие спиральный канал, вихревую камеру. Однако широкое распространение данных аппаратов в промышленности сдерживается отсутствием надежных методик расчета. Основную трудность . при разработке методик расчета вызывает отсутствие зависимости для расчета удерживающей способности, гидравлического сопротивления вихревой камеры, времени пребывания и скорости движения твердой фазы в вихревой камере и кинетических коэффициентов для расчета тепло- и массообмена.
Поэтому исследование аэродинамики и сушки дисперсных материалов в вихревых камерах спирально-вихревых сушилок и создание методик их расчета является актуальной задачей.
Данная работа выполнялась в рамках межвузовской научно-технической программы «Общая и техническая химия», раздел
«Теоретические основы химической технологии», проект «Разработка высокоинтенсивных и энергосберегающих спирально-вихревых аппаратов для сушки дисперсных материалов», выполняемый в 1996-1998 годах.
Цель работы. Проведение комплексных исследований движения дисперсного материала и тепло- и массобмена в вихревой камере с элементами регулирования, включающих в себя определение гидравлического сопротивления вихревой камеры, исследование удерживающей способности и критической скорости транспортирования твердой фазы, определение коэффициентов тепло- и массоотдачи, создание методики инженерного расчета вихревых камер с элементами регулирования, обоснование применимости спирально-вихревых сушилок для термообработки различных материалов.
Научная новизна. На основе проведенных исследований разработана математическая модель движения твердой фазы в вихревой камере, имеющей элементы регулирования, установлены зависимости для определения удерживающей способности, критической скорости транспортирования твердой фазы и гидравлического сопротивления вихревой камеры, уравнения для определения эффективных значений коэффициентов тепло- и массоотдачи.
Практическая значимость и реализация работы. На
основе проведенных исследований:
разработана методика расчета гидродинамических параметров потока газовзвеси и кинетических характеристик процесса сушки;
проведено обоснование использования различных конструкций спирально-вихревых аппаратов для сушки
дисперсных материалов, содержащих свободную и связанную влагу;
Э разработана технологическая схема сушки неочищенного риса на базе спирально-вихревой сушилки.
Автор защищает.
Э математическую модель движения твердой фазы в вихревой камере спирально-вихревых сушилок, имеющих элементы регулирования;
И зависимости для расчета удерживающей способности и критической скорости транспортирования твердой фазы в вихревой камере;
П зависимости для расчета коэффициента гидравлического сопротивления нагруженной и ненагруженной вихревой камеры и зависимость для расчета коэффициента Гастерштадта для вихревой камеры;
ЕЗ зависимости для расчета эффективных значений коэффициентов тепло- и массоотдачи при сушке дисперсных материалов в вихревой камере.
Аппробацня работы. Основные результаты диссертации обсуждались на 47-ой научно-технической конференции МГУИЭв 1997 году.
Публикации. По результатам исследований опубликовано две научных статьи.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и приложений на 129 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка, 1
таблицу. Список цитируемой литературы включает 170 наименований.