Введение к работе
Актуальность работы
Как известно, в химических технологиях одним из самых сложных и энергоемких процессов является сушка Среди материалов, подлежащих сушке, более 20% являются тонкопористыми, в том числе тонкопористые дисперсные материалы, а также суспензии и растворы, образующие после подсушки тонкопористые дисперсные системы Работы по эксергетическому анализу показали, что экономически выгодно осуществлять сушку в условиях активных гидродинамических режимов, те когда средствами гидродинамики достигается значительное повышение эффективности процесса Применительно к сушке дисперсных тонкопористых материалов были проведены фундаментальные теоретические и экспериментальные исследования, в результате которых в качестве типовых аппаратов были рекомендованы дисковые вихревые сушилки Однако типовые вихревые сушилки іребуют установки после сушильной камеры системы улавливания высушенного продукта В связи с этим возникает необходимость разработки комбинированных безуносных аппаратов с использованием дисковых вихревых камер Кроме того, остается открытым вопрос о сушке высоковлажных суспензий и растворов, которые при подсушке образуют системы с тонкопористой структурой Поэтому исследование и разработка рекомендаций по рациональному аппаратурно-технологическому оформлению процесса обезвоживания высоковлажных тонкодисперсных материалов является актуальной научной задачей
Цель диссертационной работы
На основе теоретических и экспериментальных исследований разработать рекомендации по рациональному аппаратурно-технологическому оформлению процесса сушки во взвешенном слое тонкопористых дисперсных материалов с критическим размером пор 4-6 нанометров, а
также суспензий и растворов, образующих - -
после диспергирования и обезвоживания тонкопористые дисперсные системы
Научная новизна работы
Предложена зональная модель движения взвешенного слоя Получено аналитическое решение модели для удерживающей способности аппарата Установлено возрастание удерживающей способности с увеличением плотности и размера частиц твердой фазы
Получены аналитические зависимости для расчета равновесных траекторий, позволяющие вскрыть особенности гидродинамики движения твердой фазы в аппарате
При исследовании гидродинамики дисковых вихревых сушилок обнаружена существенная перестройка структуры потоков в зависимости от расхода теплоносителя Введено понятие критического расхода теплоносителя и получено уравнение для расчета критической скорости *
Установлено, что в рабочем диапазоне дисковой вихревой камеры существуют три характерные области с разными структурами потоков, при малых значениях относительно критического расхода теплоносителя (отношение фактического расхода к критическому расходу) структура потоков близка к идеальному смешению, в диапазоне 1,15 - 1,5 относительно критического расхода происходит ин генсивная перестройка структуры потоков, а при дальнейшем увеличении расхода структура потоков соответствует ячеечной модели с 3 - 4 ячейками смешения
Исследована удерживающая способность по дисперсному материалу комбинированных безуносных сушилок с горизонтальной дисковой вихревой камерой Установлена возможность сушки в дисковых вихревых аппаратах с вертикальной осью суспензий и растворов, образующих после диспергирования и частичного обезвоживания тонкопористые структуры с критическим размером пор 4-6 нанометров
Практическая ценность и реализация результатов работы
Получены оценки параметров разработанных моделей, необходимые для их практического применения
Для тонкопористых дисперсных материалов с критическим размером пор 4-6 нанометров на основании результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований вместо типовых вихревых сушилок, требующих установки системы улавливания высушенного продукта, рекомендованы безуносные комбинированные аппараты, включающие горизонтальные дисковые вихревые камеры и досушиватели пылеуловители с закрученными потоками
- Для сушки суспензий и растворов, образующих после диспергирования
и подсушки тонкопористые дисперсные системы с критическим размером
пор 4-6 нанометров рекомендованы модификации комбинированных
аппаратов, используемых для дисперсных тонкопористых материалов с
дисковыми распылителями — диспергаторами и сушкой в инертном слое
зернистого материала, вращающегося в вихревой камере
- Для всех рекомендованных аппаратов разработаны типовые схемы и
аппаратурное оформление, инженерные методы выбора и расчета на основе
анализа материалов как объектов сушки
Разработанные методы и конструкции уже нашли применение в ряде организаций и предприятий химической и смежных с ней отраслей промышленности (например, на предприятии РЕАТЭКС)
Апробация работы
Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались на Международных конференциях по химии и химической технологии (МКХТ- 2004, 2005, 2006гг ), на семинаре научного совета по НОХТ РАН (2005г); Международной конференции «Текстиль» (2004, 2006гг), на международной конференции по химической технологии посвященной 100-летию со дня рождения академика Н М Жаворонкова (2007г) в ИОХН РАН, на ежегодных научных конференциях МГТУ имени А Н Косыгина
Публикации По геме диссертации опубликовано 9 печатных работ Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, пяти глав,
выводов, списка литературы из 123 наименований и приложений Объем
работы 127 страниц и приложения на 20 страницах
