Содержание к диссертации
Введение
1 ГЛАВА Литературннй обзор и постановка задачи исследования 8
1.1 О классификации влажных материалов как объектов сушки 8
1.2 О взаимодействии воды с полиэтнлентерефталатом при сушке гранулята 13
1.3 Основные виды промышленных установок, используемых для сушки гранулята ПЭТФ 41
2 ГЛАВА. Теоретическое исследование гидродинамики сушильного аппарата с виброкипящим слоем 56
2.1 Сравнительный анализ технологии кипящего и виброкппящего слоев 56
2.2 Дифференциальные уравнения движения одиночной частицы без отрыва ее от вибрирующей поверхности 58
2.3 Дифференциальные уравнения движения одиночной частицы в режиме с подбрасыванием .67
2.4 Влияние скорости воздуха на скорость транспортирования материала в впброкипяшем слое..76
2.5 Экспериментальная проверка модели аппарата с внброкнпящим слоем 82
3 ГЛАВА. Экспериментальное исследование кинетики тепло и массобмена в виброкипящем слое 92
3.1 Вывод уравнений для расчета кинетических коэффициентов переноса 93
3.2 Методика проведения экспериментального исследования 95
3.3 Характеристика исследуемых мнкрокапсулнрованных материалов 101
3.4 Обработка экспериментальных данных 108
3.5 Сушильная установка непрерывного действия 115
3.6 Результаты теоретического и экспериментального исследования непрерывного процесса сушки мнкрокапсулнрованных материалов в впброкипяшем слое 124
4 ГЛАВА. Экспериментальные исследования теоритических моделей дисперсионных материалов 129
4.1 Экспериментальная установка для исследования теплообмена и сушки в впброкипяшем слое 129
4.2 Исследование кинетики нагрева и сушки вннифлекса 136
4.3 Исследование уровня зарядов электричества в аппаратах ВКС 141
4.4 Исследование процесса сушки полпвпнплацетата (ПІЗАБ) и мелалнта 145
5 Глава. Подбор оптимальных параметров системы виброизоляции для аппаратов с виброкипящим слоем 156
5.1 Исследование динамических характеристик систем внбропзоляцнн аппаратов для сушки в
внброкниящем слое 156
Литература 183
Приложения
- О взаимодействии воды с полиэтнлентерефталатом при сушке гранулята
- Дифференциальные уравнения движения одиночной частицы без отрыва ее от вибрирующей поверхности
- Характеристика исследуемых мнкрокапсулнрованных материалов
- Исследование кинетики нагрева и сушки вннифлекса
Введение к работе
Актуальность исследования. В условиях многоэтнической среды современному человеку все чаще приходится контактировать с людьми разных культурных общностей и для полноценного взаимодействия ему необходимо умение воспринимать и соблюдать принятые в обществе моральные нормы, ценности, заложенные в культуре народа.
В последние годы возникла социальная потребность более глубокого изучения культурного наследия каждого народа, возрос интерес к общечеловеческим и национальным ценностям. Эта проблема нашла отражение в нормативных и концептуальных документах Закон РФ «Об образовании» (1992), «Концепция дошкольного воспитания» (1989), государственная программа «Патриотическое воспитание граждан РФ на 2005—2010 годы» (2005), «Концепция модернгаации российского образования на период до 2010 года». В указанньгх документах заложены идеи воспитания уважения к культурам, отличным от собственной, и приобщения к мировым ценностям, подчеркнута необходимость расширения межкультурного взаимодействия, формирования коммуникабельности и толерантности.
На социально-педагогическом уровне актуальность вопросов сохранения и развития культуры каждого этноса определяется многоэтничностью российских регионов. Близкое общение людей разных национальностей в многонациональных коллективах, увеличение интернациональных семей способствует тесному взаимодействию народов, создает условия для уважения их этнических культур. Особое значение приобретает поиск эффективных путей воспитания гуманного отношения к людям независимо от их национальной принадлежности, начиная с дошкольного возраста, когда дети наиболее восприимчивы к человеческим ценностям. Формирование ценностного отношения к культуре другого народа начинается с изучения и понимания родной культуры. Через познание традиций, обычаев, истории родного края, этнического прошлого своего народа идет формирование личности ребенка. Система образования дает уникальные возможности для расширения знаний о других народах и формирования взаимной толерантности. В условиях многоэтнического пространства толерантность рассматривается как одна из составляющих общечеловеческих ценностей, как доброжелательное отношение к людям другой национальности, их культуре, истории, языку. Это, в свою очередь, требует ориентации воспитательно-образовательного процесса на удовлетворение этнокультурных потребностей и интересов различных национальных групп.
На научно-теоретическом уровне актуальность исследования по формированию ценностного отношения к национальной культуре народов в условиях многоэтнического пространства исходит из неразработанности проблемы реализации дифференцированного подхода в освещении истории и эволюции культуры народов, недостаточной научной обоснованности условий формирования представлений об особенностях многоэтничности народов.
На научно-методическом уровне актуальность исследования связана с тем, что в работах отечественных ученых рассматриваются в основном вопросы приобщения детей дошкольного возраста к культуре своего народа (С. П. Беловало-
ва, Э. Ф. Вертякова, В. Г. Закирова, Л. X. Кадыйрова, Е. Н. Кергилова, С. Д. Кириенко, Л. В. Коломийченко, Е. И. Корнеева, Н. А. Пархоменко, А. В. Нестеренко, Р. Ш. Халикова, 3. М. Явгильдина и др.) и к национальной культуре народов совместного проживания (Р. Л. Агишева, Е. С. Бабунова, Т. Ф. Бабынина, М.И.Богомолова, Л. Д. Вавилова,С. Н. Султанова, И. 3. Хабибулина, Л. С. Ядри-хинская и др.). Вопросы формирования у детей ценностного отношения к национальной культуре этнических групп последовательно не рассматриваются. Для нашего исследования особый интерес представляет утверждение Г. Н. Волкова о том, что культуру каждого народа нельзя представлять «как абстрактный монолит», к любой культуре нужно подходить дифференцированно, ибо у каждого народа свои исторические корни, своя культура.
Изучение и анализ особенностей национальных культур показали, что в рамках единой национальной культуры существуют значительные локальные и социальные различия в традициях, чертах быта, одежде, обычаях и обрядах. Изучение общих и индивидуальных особенностей каждой этнической группы способствует пониманию культуры и истории народа в целом. В регионах России изначально формировались разнообразные этносы по природно-географическим и национально-этническим характеристикам, по образу жизни и деятельности народов, их уровню культурного и экономического развития (С. Н. Гавров). Изучение особенностей этнических культур, создание для этого необходимых условий представляет теоретический и практический интерес в связи с приобщением человека к этнокультурным ценностям через формирование эмоционального отношения к ним. Целенаправленное использование общих и индивидуальных особенностей культур этнических групп при ознакомлении дошкольников с историей и культурой народов многоэтнического пространства является важной задачей формирования ценностного отношения к национальной культуре в многоэтшгческом пространстве.
Ценностные отношения представляют собой одновременно процесс восприятия и понимания мира через призму ценностей, результат этого процесса — отношение субъекта к определенным объектам как к личностным ценностям (А. И. Титаренко). Становление системы ценностей происходит на протяжении всей жизни человека, но наиболее сензитивным периодом является старший дошкольный возраст. Это доказывается в ряде диссертационных исследований (Л. В. Безрукова— формирование ценностного отношения к окружающему миру, Ю. В. Галущинская — к старости, Н. А. Платонова— к родному городу и др.)
Однако для реализации вышеизложенного, формирования у детей дошкольного возраста ценностного отношения к национальной культуре в многоэтническом пространстве необходима систематическая работа по ознакомлению детей с историей, языком, культурой народов совместного проживания. Современные дошкольные образовательные учреждения с многонациональным составом детей нуждаются в научно-методической базе, программах, учитывающих многоэт-ничность субъектов взаимодействия и формирования позитивного отношения к национальной культуре.
Актуальность обозначенной проблемы определяется необходимостью решения возникших противоречий между:
наличием социального заказа современного общества на формирование у детей ценностного отношения к национальной культуре каждого этноса и недостаточной разработанностью механизмов становления системы ценностей в области дошкольного образования;
необходимостью научного обоснования значимости педагогического потенциала, заложенного в культуре этнических групп, и недостаточности теоретических исследований по использованию этого потенциала в формировании у дошкольников ценностного отношения к национальной культуре в многоэтническом пространстве;
признанием актуальности осуществления дифференцированного подхода в процессе изучения национальной культуры в условиях многоэтнического пространства и отсутствием научно-методических разработок, по организации данного процесса в практике работы дошкольных учреждений.
На основе выявленных противоречий была сформулирована проблема исследования: как в современных условиях многоэтнического пространства формировать у детей старшего дошкольного возраста ценностное отношение к национальной культуре.
Актуальность рассматриваемой проблемы, ее недостаточная теоретическая и практическая разработанность и выявленные противоречия позволили сформулировать тему диссертационного исследования: «Формирование у дошкольников ценностного отношения к национальной культуре в многоэтническом пространстве».
В исследовании введены ограничения:
нами рассматривается проблема формирования ценностного отношения к национальной культуре у детей старшего дошкольного возраста (5—б лет);
ценностное отношение мы рассматриваем в рамках ознакомления с культурой этнических групп татарского и русского народов.
Цель исследования: теоретически обосновать и проверить в опытно-поисковой работе технологию формирования ценностного отношения к национальной культуре через ознакомление дошкольников с культурой этнических групп в многоэтническом пространстве.
Объект исследования — образовательный процесс в дошкольном образовательном учреждении с многонациональным составом детей.
Предмет исследования — технология формирования у детей старшего дошкольного возраста ценностного отношения к национальной культуре.
В основу исследования положена гипотеза. Процесс формирования ценностного отношения к национальной культуре у дошкольников будет иметь выраженную положительную динамику, если:
— разработана технология формирования ценностного отношения к националь
ной культуре в многоэтническом пространстве, предполагающая включение и
использование средств народной педагогики (устное народное творчество, деко-
ративно-прикладное искусство, национальные обычаи, быт, праздники, национальные костюмы) в процессе игровой, познавательной, продуктивной, трудовой видов деятельности;
обоснована и внедрена авторская программа «Путешествие в прошлое» по ознакомлению детей с национальной культурой народов совместного проживания;
выявлены принципы и педагогические условия, обеспечивающие успешность формирования позитивного отношения к национальной культуре;
определены критерии и показатели оценки уровня сформированности ценностного отношения дошкольников к культуре своего и других народов.
В соответствии с гипотезой были определены следующие задачи исследования.
-
Осуществить теоретический анализ философской, историко-педагоги-ческой, этнографической, психологической и научно-методической литературы по проблеме исследования.
-
Разработать технологию формирования ценностного отношения к национальной культуре народов многоэтнического пространства.
-
Опытно-поисковым путем доказать эффективность авторской программы «Путешествие в прошлое» по ознакомлению детей с национальной культурой народов Татарстана.
-
Выявить и определить критерии и показатели ценностного отношения к национальной культуре народов ближайшего территориального окружения у дошкольников.
Теоретико-методологическую основу исследования составляет аксиологический подход, согласно которому человек рассматривается как высшая ценность общества; позиция ведущих ученых по отношению к ценностям как стержневому образованию личности, системному компоненту культуры (Н. А. Ас-ташова, М. С. Каган, Б. Т. Лихачев, 3. И. Равкин, В. А. Сластенин, В. П. Тугаринов, В. Ядов и др.). В основу методологии исследования положєріьі идеи единства и взаимосвязи национального, межнационального и общечеловеческого (С. Н. Артановский, Ю. В. Бромлей, Г. Н. Волков, 3. Т. Гасанов, Л. Н. Гумилев); вопросы индивидуально-дифференцированного подхода с позиции оптимизации процесса обучения (ІО. К. Бабанский, В. И. Загвязанский, Е. А. Климов, И. Л. Лернер, Е. С. Рабунский, М. Н. Скаткин, А. С. Солодянкина, Н. Э. Унт,
B. К. Шишмаренко); концептуальные положения классиков и современных уче
ных в области истории, психологии, этнологии, этнографии, культурологии, пе
дагогики, философии и других наук, в которых рассматриваются исторический
процесс развития нации, ее материальной и духовной культуры, опыт взаимо
действия и взаимосвязи с другими народами.
Теоретическую основу исследования составили также положения о влиянии социальной среды на развитие личности (О. В. Дыбина, Н. Ф. Виноградова,
C. А. Козлова, Т. Ю. Купач, Р. М. Чумичева); о единстве общечеловеческого и
национального. Существенное влияние на логику проведенного исследования
оказали положения детской психологии и дошкольной педагогики, раскрывающие закономерности и принципы развития детей дошкольного возраста (Б. Г. Ананьев, А. Н. Леонтьев, С. Л. Рубинштейн), работы в области этнопедаго-гики (Б. Н. Бессонов, В. И. Баймурзина, Г. Н. Волков, Д. Ж. Валеев, С. И. Руден-ко и другие); в теории культуры межнационального общения (М. И. Богомолова, Г. Н. Волков, 3. Т. Гасанов. Я. И. Ханбиков и другие).
Для решения поставленных задач и проверки гипотезы использовались следующие методы исследования: теоретическое изучение и анализ философской, культурологической, этнографической, педагогической, научно-методической литературы; метод теоретического анализа и синтеза историографических работ, изучение периодических изданий, первоисточников, архивных документов; сравнительно-сопоставительный анализ теоретических взглядов ученых, систематизация и классификация имеющихся материалов. Из числа эмпирических методов использовались педагогическое наблюдение, методы анкетирования, беседы, изучение продуктов детского творчества с последующей обработкой данных, анализ документации дошкольных образовательных учреждений, математическая обработка результатов педагогического эксперимента. Основным в нашей работе был метод эксперимента.
Организация, база и этапы исследования
Опытно-поисковая работа осуществлялась в дошкольных образовательных учреждениях городов Бугульма, Набережные Челны, Нижнекамск Республики Татарстан.
Исследование проводилось в три этапа:
Первый этап исследования (2003—2004) был посвящен изучению и анализу философской, этнографической, психолого-педагогической и научно-методической литературы. Разрабатывались исходные позиции исследования: цель, гипотеза, задачи, методология и методика опытно-экспериментальной работы. Была разработана диагностика для констатирующего эксперимента.
Второй этап (2004—2005) включал опытно-поисковую работу с детьми старшего дошкольного возраста, направленную на формирование у них представлений о культурном многообразии народов, самоценности каждого народа, на воспитание эмоционально положительного, толерантного отношения детей к представителям разных народов.
Третий этап (2005—2006) связан с систематизацией материала, анализом полученных результатов, уточнением отдельных теоретических положений, оформлением исследования.
Обоснованность и достоверность полученных результатов обеспечивалась совокупностью методологических, теоретических подходов в решении практических задач по результативному использованию потенциала этнических культур. Комплексным применением методов теоретического и эмпирического исследования, всесторонним анализом данных различных этапов опытно-поисковой работы, сочетанием количественного и качественного анализа в обработке результатов эксперимента.
Адекватность цели объекту и предмету исследования, подтверждение гипотезы исследования результатами, выразившимися в позитивных изменениях в поведении детей, их взаимоотношении, доброжелательном отношении к детям и взрослым других национальностей, продуктах творческой деятельности, обеспечивает обоснованность и достоверность результатов исследования. Научная новизна исследования:
доказана возможность и результативность формирования у детей старшего дошкольного возраста ценностного отношения к национальной культуре на материале культуры этнической группы в многоэтническом пространстве;
разработана и реализована технология формирования ценностного отношения к национальной культуре своего и других народов, предусматривающая поэтапное ознакомление с культурой этнических групп с помощью комплекса средств народной педагогики, создания педагогических условий и путем включения ребенка в игровую, познавательную, продуктивную, трудовую деятельности;
определены критерии и показатели оценки сформированное позитивного ценностного отношения дошкольников к культуре своего и других народов;
определена система психолого-педагогических принципов: целостное гармоничное восприятие национальной культуры, создание речевой среды, этническая самоидентификация, эмоционально-позитивное отношение к народам, их культуре, обеспечивающих формирование ценностного отношения к национальной культуре в условиях дошкольного учреждения;
конкретизировано понятие «воспитание культуры межнационального общения в многоэтническом пространстве» применительно к дошкольному возрасту.
Теоретическая значимость исследования:
выявлены возможности и результативность использования педагогического потенциала культуры этнических групп в формировании толерантного отношения к межкультурному взаимодействию в условиях многоэтнического пространства;
внесено дополнение в разработку теоретических основ процесса усвоения общечеловеческих ценностей, культурных традиций и устоев разных народов в условиях многоэтнического пространства;
научно обоснован вариативный подход к отбору материалов, обеспечивающих повышение этнокультурной компетентности педагогов, родителей, детей в условиях дошкольного образовательного учреждения.
Практическая значимость исследования состоит:
в разработке и внедрении в учебно-воспитательный процесс дошкольных учреждений парциальной программы «Путешествие в прошлое», которая в условиях многоэтнического образовательного пространства закладывает основы ценностного отношения к культуре в наиболее сензитивном возрасте;
в реализации технологии формирования у детей 5-6 лет ценностного отношения к национальной культуре народов многоэтнического пространства в условиях дошкольного образовательного учреждения;
в определении педагогических условий, способствующих формированию
ценностного отношения к многообразию национальных культур (создание в дошкольном учреждении среды, стимулирующей самостоятельность и активность ребенка в освоении социально-культурного опыта, комплексное использование различных компонентов культуры, отражение их понимания в собственной деятельности ребенка, компетентность, тесное сотрудничество родителей и педагогов по данному вопросу);
— в обогащении содержания спецкурса «В мире национальных культур» для студентов педагогических вузов за счет выделенных особенностей многоэтничности народа.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялось в ходе проведения опытно-поисковой работы в дошкольных образовательных учреждениях г. Набережные Челны Республики Татарстан. Материалы и результаты исследования включены в содержание лекций и семинаров по дошкольной педагогике, в спецкурс «Педагогический потенциал национальных культур» для студентов факультета дошкольного воспитания Набережночелнинского государственного педагогического института, использованы в курсовых и дипломных работах студентов, выполненных под руководством автора.
Результаты исследования нашли отражение в выступлениях автора на международных, всероссийских, региональных научно-практических конференциях: «Самосовершенствование, самореализация личности: психолого-педагогические аспекты», «Стимулирование мотивации самосовершенствования, саморазвития личности: психолого-педагогические аспекты», «Стимулирование мотивации творческого саморазвития личности: психолого-педагогические аспекты» (Набережные Челны, 2004 г., 2005 г., 2006 г.), «Реалии и перспективы образования и развития детей в XXI веке», «Фундаментальные и прикладные проблемы педагогики и психологии образования» (Ульяновск, 2005 г.), «Проблемы дошкольного образования на современном этапе» (Москва, 2005 г., Тольятти, 2006 г.), «Перспективы и реалии дошкольного образования» (Тольятти, 2006 г.).
На защиту выносятся следующие положения:
-
В отличие от сложившейся системы приобщения дошкольников к национальной культуре, предполагающей знакомство с культурой одного или нескольких народов, мы рассматриваем ознакомление детей 5—6 лет с особенностями этнических групп народов в связи с формированием ценностного отношения к национальной культуре как интегрированный процесс, направленный на введение детей в міф общечеловеческих и национальных ценностей, духовной культуры этносов, сложившихся в условиях исторического развития.
-
Разработанная технология формирования ценностного отношения к национальной культуре, предусматривающая поэтапное ознакомление с культурой этнических групп, создание необходимых условий комплексное использование средств народной педагогики, форм, методов воспитания и обучения в процессе игровой, познавательной, продуктивной, трудовой видов деятельности, обуславливает проявление интереса к истории, культуре сво-
его и других народов, позволяет воспитывать толерантное отношение к людям других национальностей, формировать эмоционально-положительное отношение к культурным различиям. 3. Выделенные нами критерии (гармоничное восприятие национальной культуры, положительно-эмоциональное отношение к своей культуре, к культуре и представителям других этносов, толерантное поведение), показатели (наличие у детей представлений о национальной принадлежности, умение общаться на родном языке, заинтересованность в познании истории и культуры родного края, знание произведений устного народного творчества, музыкального, прикладного искусства своей культуры, культуры других этносов, умение взаимодействовать с представителями других этносов в различных видах деятельности) позволяют определить уровни сформированности ценностного отношения дошкольников к национальной культуре в много-этническом пространстве.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка, содержащего 266 наименований, 10 приложений. Общий объем диссертации 198 страниц.
О взаимодействии воды с полиэтнлентерефталатом при сушке гранулята
В общем случае при математическом моделировании процессов сушки в аппаратах кипящего и виброкипящего слоя всегда приходиться иметь дело с кинетикой смешанного типа. Чтобы обеспечить возможность решения уравнений математической модели необходимо использовать наиболее простые и удобные кинетические уравнения. В этой связи наиболее целесообразным представляется использование макрокинетического подхода [131, 75, 125, 27, 1].
В рамках этого подхода экспериментальным путем находят явный вид кинетических уравнений тепло- и массопереноса, а также схему движения-, фаз в слое. На основе уравнений материального и теплового балансов с использованием полученных экспериментальным путем кинетических уравнений строят математическую модель процесса во взвешенном слое. Таким образом, удается получить Достаточно полное математическое описание процесса при использовании кинетических уравнений различного вида, которые оказываются непосредственно включенными в дифференциальные уравнения материальных и тепловых балансов.
Как уже указывалось, при работе сушильного аппарата с кипящим и виброкипящим слоями в непрерывном режиме температуры и влагосодержания отдельных частиц не одинаковы. По этой причине возникает необходимость использования наиболее продуманного способа экспериментального получения кинетических данных, который достаточно достоверно отражал бы картину взаимодействия частиц высушиваемого материала в слое.
В работах [131, 75] указывается, что поскольку кинетические уравнения тепло- и массопереноса не содержат членов, непосредственно отражающих взаимодействие отдельной частицы с другими частицами слоя, имеющими, в общем случае, отличные от рассматриваемой параметры и, кроме того, учет такого взаимодействия вряд, ли возможен, особое внимание должно быть уделено методике экспериментального определения кинетических данных.
Рассмотрим некоторые методы экспериментального исследования кинетики тепло- и массообмена в аппаратах кипящего и виброкипящего слоев.
В работе [88] проведен критический анализ экспериментальных методов получения кинетических данных по сушке в псевдоожиженном слое. В [75] отмечается, что все методы получения кинетических данных в периодическом режиме [131, 75, 125, 109, 19] "не учитывают контактной передачи тепла и массы, так как в этом режиме температуры и степени отработки отдельных частиц псевдоожиженного слоя одинаковы". С другой стороны, экспериментальное измерение скорости сушки в непрерывном режиме сложно, а известные попытки такого измерения приводят, как это ни парадоксально, к еще большим погрешностям, чем получение кинетических данных.
В периодическом режиме [84]. Методы получения кинетических данных на одиночных зернах [27, 116] настолько далеки от Реальной обстановки псевдоожиженного слоя, что необоснованность их применения вообще не нуждается в дискуссии.
Автор работы [73] отмечает, что значительный интерес представляет пересчет кинетических данных по периодической сушке в виброкипящем слое в условиях непрерывного процесса. Там же указывается, что непосредственный перекос данных невозможен (за исключением аппаратов перекрестного тока с идеальным вытеснением по твердой фазе). Последнее утверждение кажется нам слишком категоричным и, вместе с тем, тривиальным, поскольку если аппарат работает в режиме идеального вытеснения по твердой фазе, то это само собой подразумевает равенство температур и влагосодержание отдельных частиц в поперечном сечении сдоя. Однако, на практике не существует аппаратов кипящего и виброкипящего слоев, работающих в режиме идеального вытеснения. Известны лишь конструкции аппаратов и технологические условия ведения процесса, близкие к режиму идеального вытеснения. По нашему мнению, вопрос о выборе метода получения экспериментальных кинетических данных должен решаться для каждого случая индивидуально.
Обобщая приведенные рассуждения, считаем необходимым еще раз подчеркнуть, что при сушке дисперсных материалов в виброкипящем слое всегда необходимо учитывать распределение частиц слоя по параметрам. При этом в рамках макрокинетического подхода обязательно знать явный вид уравнений тепло- и массопереноса для одиночной частицы, который получают из условий эксперимента.
Таким образом, задача экспериментального исследования кинетики сушки в виброкипящем слое сводится к методике достоверного определения текущих значений влагосодержания и температуры отдельной частицы, находящейся в реальной обстановке виброожиженного объема множества частиц, распределенность частиц псевдоожиженного слоя по параметрам диктует необходимость более глубокого подхода к математическому описанию процессов сушки в аппаратах кипящего и виброкипящего слоев.
Дифференциальные уравнения движения одиночной частицы без отрыва ее от вибрирующей поверхности
Следует отметить, что сравнительные данные об интенсивности наложения пылевидных частиц полимера при сушке гранулированного ПЭТФ в различных аппаратурно-технологических вариантах не опубликованы. Ранее были проведены систематические исследования сушки гранулята ПЭТФ в псевдоожиженном слое. По мнению [30] сложность сушки ПЭТФ с использованием кипящего слоя гранулята обусловлена двумя факторами:
Во-первых, тем, что для ослабления гидролитического действия воды на полимер в расплаве, влагосодержание гранулята на плавление не должно превышать 0,01% (масс);
Во-вторых, при сушке влажного гранулята осушающим агентом (горячим воздухом) выше 115-120С наблюдается слипание гранул, приводящее к образованию агломератов, препятствующих равномерному дозированию полимера в плавильные устройства и получению гомогенных расплавов. Было показано [34], что, предотвратив образование таких агломератов, удается повысить температуру сушки, проводя процесс в псевдоожиженном слое. По мнению [35], этот процесс целесообразно проводить в двухступенчатом аппарате с вращающимися распределительной и перераспределительной решетками.
С нашей точки зрения этот вывод авторов весьма важен при разработке вариантов аппаратурного оформления виброактивной сушилки, для сушки материалов 4 группы, в частности гранулированного ПЭТФ.
Вне зависимости от вида используемой для сушки гранулята ПЭТФ аппаратуры существенное значение имеет размер и, по-видимому, форма гранул (зерен) высушиваемого материала.
При этом важнейшим обстоятельством является равномерность тепло- и массообмена каждой гранулы: на лабильность структуры полимерного субстрата в условиях изменяющегося температурно-влажностного режима.
Существующие ныне непрерывные промышленные варианты сушки гранулята ПЭТФ реализованы с использованием различных аппаратов со стационарным и «кипящим» зернистым слоем. Особенности тепло и массообмена в них - обусловлены скоростью движения осушающего агента между гранулами [78]. При малых скоростях воздушного потока слой соприкасающихся друг с другом часто остается практически неподвижным, так как осушающий агент проходит по межзерновым (межгранульным) каналам. При этом часть скоростного напора воздуха расходуется на преодоление терния при движении по ним, а также (в меньшей мере) - на преодоление трения между слоем гранулята и стенкой аппарата. При таком скоростном режиме сушки реализуется неподвижный продуваемый зернистый слой, так называемый фильтрующий слой. При увеличении скорости движения воздуха реализуются различные стадии процесса псевдоожижения зернистого слоя, в аппаратах же виброкипящего слоя удается достичь значительного улучшения структуры слоя. В этом смысле особенными преимуществами будут обладать аппараты, в которых перевод частиц в псевдоожиженное состояние осуществляется одновременно потоком газа и механической вибрацией, а использование дополнительных виброактиваторов в слое с максимально допустимыми значениями вибрации позволят значительно увеличить высоту ожиженного слоя ,тем самым позволяя значительно увеличить время пребывания частиц в слое. Более того однородная структура псевдоожижения достигается при невысоких скоростях газа, что несомненно свидетельствует о высокой экономической эффективности данного метода сушки. В [73] отмечается, что невысокие скорости движения газа-теплоносителя способствуют уменьшению пылеуноса и обусловливают снижение энергетических затрат.
Вследствие уменьшения силы трения между частицами в аппаратах с виброкипящем слоем ликвидируется опасность возникновения зарядов статического электричества, а так же уменьшает пылеобразование между частицами.
Принцип виброожижения позволяет осуществлять активное перемешивание частиц полидисперсного материала в зоне обработки, интенсифицирует длительность межфазных процессов, предотвращает агломерацию частиц, а также обладает другими узкоспецифическими достоинствами [129, 103].
Сушильные аппараты о виброкипящим слоем можно условно классифицировать на горизонтальные лотковые и вертикальные. Кроме того, по гидродинамическим условиям вибросушилки делятся на две группы; сушилки с режимами виброаэрокипящего и сушилки с режимами виброкипящего слоя. Режим виброаэрокипящего слоя создается в аппаратах, в которых дисперсный материал псевдоожижается под действием вибраций, передаваемых слою вибрирующими элементами, и под действием гидродинамических сил газового потока, продуваемого сквозь слой через перфорированное или пористое днище [55,46].
Различные конструкции вибросушилок [28, 115, 116, 134, 58, 48, 23, 135, 17, 106, 4, 5, 6, 8, 79, 9, 140], разработанные в России и за рубежом, рассмотрены в работе [55]. Широкое распространение подучили аппараты, в которых газ-теплоноситель непосредственно контактирует е материалом, пронизывая виброкипящий слой снизу вверх. Типичным примером такой конструкции является сушилка с горизонтальным вибрирующим перфорированным лотком, через днище которого осуществляется подача горячего или холодного газа-теплоносителя [129, 55,140].
В [128] описана конструкция вибрационной сушилки, содержащей ярусную компоновку горизонтальных вибрирующих лотков [134]. В этой сушилке лотки разделяются на две группы и имеют раздельный вибропривод. Благодаря этому достигается взаимно противоположное направление движения материала в каждом из соседних лотков. Днища вибролотков выполнены в виде беспровалыюй поверхности. В результате перемешивания материала в двух направлениях сушилка работает как в режиме прямотока, так и режиме противотока твердой фазы и газа-теплоносителя. К недостатку этой оригинальной конструкции можно отнести ее относительную громоздкость, которая тем не менее не обеспечивает значительную полезную емкость лотков,
Характеристика исследуемых мнкрокапсулнрованных материалов
Как уже указывалось, для рассматриваемых условий кинетические данные по тепло- и массообмену могут быть получены при периодической сушке материалов в цилиндрическом аппарате виброкипящего слоя. Обработку результатов экперимента удобно проводить с помощью уровнений вида (3.3) и (3.7)
Несмотря на то, что эти уравнения носят приближенный характер, закономерно считать, что кинетические коэффициенты, определяемые непосредственно из условий реального процесса, отражают в себе все его физические закономерности.
Прежде чем перейти к описанию методики экспериментального исследования кинетики тепло- и массообмена в виброкипящем слое, остановимся на некоторых общих недостатках организации процесса сушки в аппаратах вибролоткового типа.
В главе 1 отмечалось, что типовым аппаратурным оформлением вибросушилок является конструкция аппарата в виде горизонтального лотка прямоугольной формы. Эти аппараты позволяют осуществлять сушку ряда дисперсных материалов. К числу достоинств традиционных конструкций вибролотновых сушилок относятся: относительная простота технического исполнения, возможность сушки при незначительном истирании и уносе частиц материала.
Однако, невозможность передачи колебаний решетки на большую глубину приводит к уменьшению интенсивности перемешивания частиц материала, снижению рабочей высоты слоя. В свою очередь, эти факторы заставляют применять повышенные параметры вибрации, что естественно, увеличивает динамические нагрузки на фундамент помещения, вызывает увеличение энергетических затрат а так же негативно влияет на обслуживающий персонал. С другой стороны, при обработке тонкодисперсных материалов, обладающих значительными силами взаимосцепления, влияние вибрационных воздействий даже в сочетании с продувкой газа через слой все же оказывается недостаточным для разрушения сил сцепления.
Описанные явления свидетельствуют о малой гидродинамической устойчивости вибролотновых сушилок, недостаточной интенсивности перемешивания частиц материала и скорости самого сушильного процесса.
Одним из решений задачи повышения эффективности процесса сушки дисперсных материалов в виброкипящем слое, позволяющим устранить комкование материала, достичь интенсификации тепло- и масообменна, является введение в слой специальных виброактиваторов.
В работе [11] предложено интенсифицировать сушку дисперсных материалов в виброкипящем слое с помощью виброактиваторами для твердого материала.
На рис.3.1 представлена схема вибролотковой сушилки, снабженной дополнительными виброактиваторами.
Использование виброактиваторов рассматриваемой конструкции позволяет улучшить качество перемешивания частиц материала путем передачи энергии колебании на значительную глубину слоя. Вибросушилка (рис.3.1) работает таким образом, что при передаче ее решетке 1 вибрационных колебаний инерционные устройства, установленные на спиралях 2, движутся и колеблются в вертикальной плоскости, передавая энергию колебаний в верхние слои материала и одновременно перемешивая его в нижележащих слоях. Еще большее перемешивание частиц материала обеспечивают лопасти 3, установленные в прорезях выступов инерционного устройства. Дополнительным достоинством рассматриваемой конструкции является достигаемая за счет действия виброактиваторов равномерность распределения ожижающего агента (газа).
Рассмотрим теперь методику экспериментального исследования кинетики тепло- и массообмена в виброкипящем слое.
Эксперименты проводились в цилиндрическом аппарате виброкипящего слоя раздельно при использовании виброактиваторов и без них. На рис. 3.2 представлена схема экспериментальной установки.
Объект наследования представлял собой цилиндрическую камеру 1 диаметром 120 мм, снабженную электродинамическим вибратором 2, перфорированной решеткой 3 и виброактиваторами 4. Сверху решетка 3 закрыта металлической сеткой с ячейками размером 45 мкм. "Живое" сечение перфорированной решетки разнялось 9%. В качестве вибратора направленных вертикальных колебаний использовалось стандартное устройство типа ВЭДС.
При проведении опытов в аппарат подавался сушильный агент -горячий воздух, расход и температура которого стабилизировались с помощью отдельных контуров автоматического регулирования (на рис. 3.2 не показаны).
После стабилизации заданного значения входной температуры tex газа-теплоносителя в аппарат вбрасывалась порция влажного материала, масса т которого, начальная температура Т0 и начальное влагосодержание Uo были определены заранее. В течение опыта с помощью пробоотборника 5 производился периодический отбор проб высушиваемого материала. Мгновенные значения температуры Т(т) частиц материала определяли по показаниям термопары 6, помещенной внутри специального устройства.
Исследование кинетики нагрева и сушки вннифлекса
При нестационарном режиме в сушильную камеру загружали материал с высотой слоя 40 мм и измерялись потенциалы статического электричества в условиях виброкипящего слоя, в течение 50...60 мин с интервалом замеров 10 мин.
Максимальные зафиксированные заряды в слое сухого сополимера с ДВБ составили 0,65 кВ при влажности воздуха ср = 5 %.
При сушке влажного сополимера максимальные потенциалы достигли на выходе из сушильной камеры 0,45 кВ. Полученные в вибропсевдоожиженном слое потенциалы на порядок меньше, чем в установке с кипящим слоем. При вибропсевдоожижении сухого мелалита (U„ =1,0 %) максимальные потенциалы статического электричества в слое достигали 1,0... 1,5 кВ, при обработке влажного мелалита величины зарядов снижались до 0,9 кВ.
Более низкие потенциалы статического электричества в вибропсевдоожиженном слое в сравнении с обычным псевдоожиженным слоем при одинаковых скоростях газа объясняются тем, что высота вибропсевдоожиженного слоя значительно меньше, чем высота псевдоожиженного слоя, поэтому количество соударений между частицами пропорционально уменьшается, а относительное количество соударений частиц с заземленной вибрирующей решеткой соответственно увеличивается.
Таким образом, условия отвода статического электричества в вибропсевдоожиженном слое более благоприятные, чем в псевдоожиженном слое и позволяют обрабатывать полимерные материалы, склонные к образованию статического электричества, в условиях низких и безопасных уровней потенциалов статического электричества.
Итак, исходя из проведенного анализа экспериментальных данных по гидродинамике, теплообмену и сушке дисперсных материалов в вибропсевдоожиженном слое, с учетом данных по статическому электричеству, можно рекомендовать режим направленно-перемещающегося вибропсевдоожиженного слоя для сушки следующих видов продуктов: -для комкующихся полидисперсных материалов; -для термочувствительных зернистых материалов, требующих глубокой сушки; -для полимерных материалов, склонных к образованию повышенных зарядов статического электричества. Исследование процесса сушки поливинилацстата (ТТВАБ) и мелалита
Характерными особенностями ПВАБ, как объекта сушки, являются и термочувствительность (допустимая температура нагрева 45С), повышенная склонность к комкованию и адгезии к металлическим поверхностям. Мелалит характеризуется высокой степенью полидисперсности и малой степенью подвижности во влажном состоянии, а допустимая температура нагрева его 180С.
Цель исследований заключалась в определении характера зависимости температуры материала от его влагосодержания, нахождении численных коэффициентов теплообмена, температурного коэффициента X, коэффициента эффективности внешнего массообмена, а также в определении оптимальных режимных параметров процесса сушки. Методика измерения основных параметров процесса изложена выше. Анализ проб на влажность проводился на влагомере X-12-AGAT (Франция), принцип действия которого основан на измерении во времени убыли веса навески материала (10 гр.) под источником инфракрасного излучения, температура поверхности которого регулировалась автотрансформатором. Прибор позволял проследить кинетику процесса сушки при различных температурах излучающей поверхности; время анализа проб составляло 5-ИЗ мин.
Предварительные опыты по сушке ПВАБ позволили определить максимально-допустимую температуру воздуха на входе в сушильную камеру, при которой не происходило оплавления решетки. Эта температура оказалась равной 55С, поэтому остальные опыты по сушке ПВАБ проводились в диапазоне измерения начальных температур воздуха от 35 до 54С, (для мелалита температурный диапазон составлял 100-т-160С). Расход воздуха изменялся в пределах от 100 до 400 кг/час, а скорость воздуха изменялась соответственно от 0,16 до 0,64 м/сек. в пересчете на площадь рабочей решетки (Fp =0,174 м ).
Кинетические кривые изменения влагосодержания и температуры ПВАБ и мелалита, снятые в условиях нестационарного процесса, приведены на рис. 4.7.
Наибольший теоретический интерес представляет анализ кинетических кривых и J\T), тм =/{т) поливинилацетата. Ход кривых свидетельствует о наличии двух периодов процесса сушки. При этом, продолжительность первого периода, характеризующегося постоянством температуры материала, составляет 25% от времени сушки до требуемого конечного влагосодержания (UK =2,5%). Влияние температуры воздуха на скорость сушки оказывалось в большей степени, чем расходов воздуха. При увеличении температуры воздуха на 15С время сушки сокращалось в 2,5-3 раза, тогда как при увеличении скорости воздуха в три раза время сушки сокращается в 1,8 раза (в основном за счет увеличения скорости сушки при удалении свободной влаги).
Похожие диссертации на Повышение эффективности и расчет аппаратов с кипящим слоем при активных вибрационных воздействиях на обрабатываемый материал
