автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Сушка дисперсных полимерных материалов в виброожиженном слое

ВВЕДЕНИЕ.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

Глава I. АНАЛИЗ ШДРОДО1АМИКИ И ПРОЦЕССА СУШКИ лисперсных МАТЕРИАЛОВ В ВИБРОСШЖЕННОМ СЛОЕ

1.1. Структурные и теплообменные характеристики виброожиженного слоя.

1.2. Процесс сушки высоковлажных материалов с подводом тепла от распределенного источника

1.3. Математические модели обратного перемешивания дисперсной фазы в псевдоожиженных слоях

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕРИАЛА КАК ОБЪЕКТА СУШКИ

2.1. Физико-механические и сорбционные свойства дисперсных полимерных материалов.

2.2. Термодинамический анализ процесса десорбции влаги.

2.3. Поровая характеристика дисперсного материала

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАТНОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ .ЩСПЕРСНОГО

МАТЕРИАЛА В ВИБРОСШЖЕННОМ СЛОЕ.

3.1. Однозонная рециркуляционная модель.

3.2. Моделирование перемешивания в непроточных аппаратах.

3.3. Моделирование обратного перемешивания в проточных аппаратах при ведении процесса по типу химической реакции первого порядка

3.4. Экспериментальное исследование обратного перемешивания в виброожиженном слое

Глава 4. ТЕПЛООБМЕН И СУШКА ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ВИБРООШЖЕННОМ СЛОЕ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПО ДЛИНЕ ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛА.

4.1. Классификация аппаратов с распределенными по длине источниками тепла

4.2. Внутренняя задача тепло- и массо-переноса в плотном слое дисперсного материала при несимметричных граничных условиях третьего рода.

4.3. Численное решение внутренней задачи тепломассо-переноса при переменных потенциалах в среде

4.4. Вторая стадия сушки в режиме подвижного виброожиженного слоя.

4.5. Учет перемешивания материала по рециркуляционной модели.

4.6. Экспериментальные исследования теплопередачи и теплопроводности виброожиженного слоя дисперсных полимерных материалов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОД)!.

В решениях ХХУ1 съезда КПСС, определяющих основные направления развития народного хозяйства СССР на XI пятилетку и на период до 1990 года большое значение придается развитию химической промышленности [ I]. Намечается значительный прирост производства полимерных материалов с заданными технологическими свойствами. В настоящее время впервые в Советском Союзе осваивается производство высокопрочного терлона и полиарилата с высокими диэлектрическими свойствами.

Важной технологической стадией непрерывного получения дисперсных термореактивных пластических материалов является сушка влажного готового продукта. Дальнейшая высокотемпературная переработка полимеров предъявляет повышенные требования к качеству высушенного материала: продукт должен иметь малое остаточное количество влаги и её равномерное распределение в материале.

Производство полимерных материалов в промышленных масштабах требует организации непрерывного процесса сушки, обеспечивающего наиболее полное удаление влаги. Этим требованиям удовлетворяет процесс термического обезвоживания в аппаратах лоткового типа с виброожиженным слоем материала и подводом тепла от распределенного по длине источника энергии, положительной стороной которых является возможность регулирования движущей силы и расхода энергии на всем протяжении процесса.

Вследствие недостаточной изученности тепловых и гидродинамических процессов в виброожиженном слое дисперсного материала до настоящего времени отсутствуют методы уточненного расчета вибрационных сушильных аппаратов для малотоннажных производств и методы оценки эффективности их применения для новых продуктов.

В связи с вышеизложенным тема данной диссертационной работы является весьма актуальной.

Настоящая диссертация выполнялась в соответствии с темой 2.27.2.8.10 координационного плана АН СССР по направлению "Теоретические основы химической технологии на I981-1985 гг.".

Целью данной работы является разработка сушильного аппарата для непрерывной сушки дисперсных полимерных материалов. Б соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Теоретические исследования процесса сушки влажных дисперсных материалов в аппаратах с распределенными по длине источниками тепловой энергии.

2. Комплексное исследование дисперсных полимерных материалов как объектов сушки, получение механических и сорбционных теплофи-зических характеристик материала, необходимых для расчета сушилок.

3. Изучение гидродинамики виброожиженного слоя, разработка математических моделей и методики экспериментального исследования для описания обратного перемешивания в слое.

4. Разработка методики инженерного расчета сушилок виброожиженного слоя с распределенными источниками тепла, учетом физико-механических свойств материалов и влияния обратного перемешивания.

Научная новизна. Приведена классификация процессов сушки влажных материалов в аппаратах с распределенными источниками тепла и разбивкой на две стадии движения материала - в плотном и перемешиваемом слоях при постоянных и переменных параметрах сушильного агента.

При постановке внутренней задачи нестационарного тепломассо-переноса с несимметричными граничными условиями третьего рода аналитически получено стационарное распределение потенциалов переноса тепла и массы при постоянных параметрах в среде. При переменных балансовых потенциалах в среде сушильного агента задача была решена конечно-разностным методом.

Получено аналитическое выражение распределения температур вдоль аппарата в тройной системе: распределенный по длине источник тепла, движущийся слой дисперсного материала и прокачиваемый над слоем в прямоточном и противоточном режимах газообразный теплоноситель.

Предложен метод расчета процесса сушки на 2-й стадии с подводом тепла от распределенного источника при интенсивном перемешивании частиц в вертикальном направлении и эвакуацией влаги продуваемым над слоем сушильным агентом.

Для описания обратного перемешивания материала в виброожи-женном слое в аппаратах с проточным и непроточным режимом разработан ряд рециркуляционных моделей, устанавливающие связь выходных параметров процесса с интенсивностью обратного перемешивания.

Практическая ценность и реализация работы. На базе представления о двойственном характере перемещения виброожиженного слоя влажного дисперсного материала теоретически описан двухстадийный процесс сушки дисперсных полимерных материалов.

Исходя из математической модели процесса сушки на первой стадии, разработан алгоритм расчета сушильного аппарата с плотным движущимся слоем материала при переменных потенциалах в среде сушильного агента и подводом тепла от нагревательного элемента.

С помощью разработанных математических рециркуляционных моделей описано влияние обратного перемешивания на процесс сушки во второй стадии.

Разработана методика экспериментального исследования обратного перемешивания в виброожиженном слое на основе изучения процессов переноса тепла движущимися частицами твердого материала. Нагрев дисперсного электропроводного материала осуществляется пропусканием электрического тока во всем объеме слоя (аналог химической реакции 0-порядка) или нагревом в узкой зоне и охлаждением в остальном объеме (аналог химической реакции 1-порядка). Проведение исследований по этой методике значительно сокращает время эксперимента по сравнению с традиционными методами импульсного и ступенчатого ввода вещества трассера.

Получены экспериментальные данные о степени перемешивания и электрического сопротивления в виброожиженном слое, подтверждающие резонансный характер перемещения материала.

Разработана инженерная методика расчета процесса сушки на 2-й стадии с учетом сорбционных характеристик материала в аппаратах с распределенными источниками тепла с параллельным и перекрестным движением фаз.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные в настоящей работе, использованы при проектировании, разработке и внедрении вибрационных сушилок терлона производительностью 25 т/год на экспериментальном заводе ВНИИСС и поли-арилата производительностью 150 т/год на Дзержинском ПО "Капро-лактам".

Результаты выполненных теоретических, экспериментальных и конструкторских работ могут быть использованы научно-исследовательскими и проектными организациями, занимающимися разработкой сушильного оборудования для химической и смежных с ней отраслей промышленности.

Изложенное выше позволяет автору вынести на защиту следующие основные положения:

1. Классификация процессов сушки влажных материалов в аппаратах с распределенными источниками тепла при постоянных и переменных параметрах сушильного агента и движении дисперсного материала в плотном и перемешиваемом слоях.

2. Аналитическое исследование процессов тепло- и массопере-носа в плотном слое на 1-й стадии сушки при несимметричных постоянных и переменных балансовых граничных условиях третьего рода.

3. Аналитическое решение задачи распределения температур вдоль аппарата в тройной системе: распределенный по длине источник тепла, движущийся слой дисперсного материала и прокачиваемый над слоем газообразный теплоноситель.

4. Методика расчета 2-й стадии процесса сушки с распределенным источником тепла, параллельным и перекрестным движением фаз.

5. Математические рециркуляционные модели обратного перемешивания в проточных и непроточных аппаратах.

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались: I) на Ш Всесоюзной конференции "Современные машины и аппараты химических производств. Химтехника-83", Навои, 1983 год; 2) на Всесоюзной научной конференции "Процессы и оборудование для гранулирования продуктов микробиологического синтеза", Тамбов, 1984 г.; 3) на Всесоюзной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов", Москва, 1984 г.

Основные положения диссертационной работы изложены в 4-х публикациях.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

А - амплитуда колебаний, м а - коэффициент температуропроводности, м^/с JL - коэффициент теплоотдачи, Вт/м^ град 8 - ширина, м

С - влагосодержание материала, кг/кг с - теплоемкость, Дж/кг град g - расход твердой фазы, кг/с g - ускорение свободного падения; 9,81 м/с^ Б - коэффициент диффузии, м^/с d - диаметр частиц, м

- погрешность абсолютная; относительная $ - толщина пластины, м - порозность слоя, критерий фазового превращения f - частота колебаний, Гц

0 - приведенная температура, потенциал массопереноса H,h- высота слоя, м

3 - энтальпия, Дв/кг; сила тока, А К - коэффициенты, корни уравнений к - коэффициент теплопередачи, Вт/м^ град эе - относительный коэффициент скорости сушки L - расход газовой фазы, кг/с; длина аппарата, м

1 - линейный размер, и

Х - коэффициент теплопроводности, Вт/м град П,р- давление, Н/i? Я.г- кратность рецикла

2 - удельная теплота парообразования, Дж/кг

J3 - плотность вещества, кг/м3 £> - площадь поперечного сечения, м

6 - удельный расход сушильного агента, кг/кг Q - количество тепла, .Яд - тепловой поток, мощность источника, Вт T,t- температура,°К г - время, с

У - относительная влажность воздуха

И - напряжение электрическое, В и - периметр, м оЭ - угловая скорость, с""®"

V- объем, м3; объемный расход, м3/с

V- скорость движения фаз, м/с

Х,-У, Ч - координаты х- Елагосодержание газовой фазы, кг/кг

Индексы апп - аппарат атм. - атмосферный р - равновесный в - воздух рец - рециркуляция сл - слой вх - вход ср - среда вых - выход г - газообразный ж - жидкость т,тепл. - тепловой ст - стенка т - твердый кип - кипение э - эффективный, кр - критическии м - материал электрический 1,1 — порядковые индексы нач - начальный

П - поверхность пол - полезный полн - полный пот - потери m - масса щах- наибольший min- наименьший "t - температура О - нулевой

ОСНОВНЫЕ БЕЗРАЗМЕРНЫЕ ЧИСЛА

Пекле Ре = Jl£lL Еио Bi = -^г

Я Я

Фурье Fo = а\ Лыкоеэ Lu = arTV т

Коссовича Ко= гдр Поснова Ри =

At ДС

9. Результаты работы использованы при разработке, проектировании и внедрении вибрационных сушилок для впервые осваиваемых в СССР производств высокопрочного терлона производительностью

25 т/год на экспериментальном заводе ВШИСС и полиарилата производительностью 150 т/год на Дзержинском ПО "Капролактам".

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. -М: Изд-во политической литературы, 1981. - 223 с.

2. Аксельруд Г.А. Массообмен в системе твердое тело жидкость. -Изд-во Львовского университета, 1970. - 186 с.

3. Аэров М.Э., Тодес О.М., Нариинский Д.А. Аппараты со стационарным зернистым слоем. Гидравлические и тепловые основы работы.- Л.: Химия, 1979. 176 с.

4. Бабенко В.Е., Ойгенблик А.А., Жиганова Э.М. Гидродинамические модели движения твердой фазы в прямоугольных аппаратах фонтанирующего слоя. Теор.осн.хим.технолог., 1975, т.IX, с.728-735.

5. Баскаков А.П. и др. Процессы тепло- и массопереноса в кипящем слое. М.: Металлургия, 1978. 248 с.

6. Безденежных А.А. Математические модели химических реакторов.- К.: Техника, 1970. 176 с.

7. Блехман И.И., Джанелидзе Г. 10. Вибрационное перемещение. М.: Наука, 1964. - 410 с.

8. Брунауэр С.А. Адсорбция газов и паров. М.: Издатинлит, 1948.- 781 с.

9. Букарева М.Ф., Членов В.А., Михайлов Н.В. Сушка тонкодисперсных порошков в виброкипящем слое. Химическое и нефтяное машиностроение, 1970, № 2, с.17-18.

10. Бунин О.А. Особенности контактной сушки пористых материалов.- В кн.: Сб.тр. Ивановского энергетического института. М., £958, вып.8, с.144-162.

11. Быховский И.И. Основы теории вибрационной техники. М.: Машиностроение, 1969. - 363 с.

12. Гаврилова Р.И., Журавлева В.П., Липин В.Г. Об одной математической модели кондуктивной сушки. В кн.: Вопросы сушки и термообработки. Минск, 1976, с.170-183.

13. Гак Ф.Ф. Дисперсионный анализ. М.-Л.: Госхимиздат, 1940.- 195 с.

14. Гельперин Н.И., Пебалк В.Л., Костанян А.Е. Структура потоков и эффективность колонных аппаратов химической промышленности. М.: Химия, 1977. - 264 с.

15. Гельперин Н.И., Айнштейн В.Г., Кваша В.Б. Основы техники псевдоожижения. М.: Химия, 1967. - 664 с.

16. Гинзбург А.С., Сыроедов В.И. Кинетический расчет нагрева влажного дисперсного материала в виброожиженном слое с кон-дуктивным подводом тепла. Инж.йиз.журнал, 1965, Т.9, № 6, с.744-746.

17. Голубев Л.Г., Сажин Б.С., Валашек Е.Р. Сушка в химико-фармацевтической промышленности. М.: Медицина, 1978. - 272 с.

18. Гончаревич ИЛ?., Сергеев П.А. Вибрационные машины в строительстве. М.: Машгиз, 1963. 311 с.

19. Дильман В.В. О расчете массообменных аппаратов с учетом эффектов продольного перемешивания и схемы движения потоков при линейной равновесной зависимости. Теорет.осн.хим.тех-нол. 1967, т.I, № I, с.100-104.

20. Дильман В.В., Айзенбуд М.Б., Шульц Э.З. Роль продольного перемешивания в макрокинетике химических реакторов. Химическая промышленность, 1966, "I? 2, с. 123-131.

21. Ефремова И.С., Смирнов ГЛ.С. Преобразование системы дифференциальных уравнений тепло- и массопереноса в области с изменяющейся границей в системе уравнений для области с Фиксированной границей. Ннж.-физ.журнал, 1976, т.31, № 5, с.773-875.

22. Ефремова И.С., Смирнов М.С. Тепло- и массоперенос в областис изменяющейся границей. В кн.: Тепломассообмен - У. Минск, 1976, т.9, с.141-145.

23. Забродский С.С. Высокотемпературные установки с псевдоожижен-ным слоем. М.: Энергия, 1971. - 328 с.

24. Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. М.: Химия, 1973. - .223 с.

25. Ижорин Г.Л. Сушка сложных эФиров целлюлозы в вибропсевдоожи-женном слое: Автореферат дисс. .канд.техн.наук. М., 1982. - 16 с. В надзаг.: Московский институт химического машиностроения.

26. Исаченко В.П., ОсиповаВ.А., Сукомел А.С. Теплопередача. -М.: Энергоиздат, 1981. 416 с.

27. Календерьян В.А., Корнараки В.В. Теплообмен и сушка в движущемся плотном слое. Киев-Одесса: Вища школа, 1882. - 160 с.

28. Календерьян В.А., Корнараки В.В. Теплоотдача плотного движущегося слоя и методы ее интенсификации. Киев: Вища школа, 1973. - 186 с.

29. Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978. - 512 с.

30. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. - 752 с.

31. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука, 1970. - 104 с.

32. Кагааров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. М.: Наука, 1976. - 498с.

33. Кафаров В.В., Иванов В.А., Бродский С.Я. Рециклические процессы в химической технологии. В кн.: Итоги науки и техники. Сер.: Процессы и аппараты химической технологии. Том 10. М.: ВИНТИ, 1982. - с.3-87.

34. Кафаров В.В., Перов B.JI., Мешалкин В.II. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. М.: Химия, 1974. - 344 с.

35. Кваша В.Б., Гельперин Н.И., Айнштейн В.Г. Мешпазный тепло- и массообмен в псевдоожиженных системах. Химическая промышленность, 1971, № 6. с.460-466.

36. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1984. - 592 с.

37. Клементьев А.Ф., Балынина О.Н. "Шахматный" разностный метод решения системы дифференциальных уравнений тепло- и массопереноса. Инж.-физ.журнал, 1976. т.30, 6, с. 1102-1106.

38. Клинцов JI.H. Исследование процесса сушки комкующихся плохо-сыпучих материалов с применением комбинированного подвода тепла. Дисс. .канд.техн.наук. - М., 1980.- 198 с.

39. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Определения, теоремы, формулы. М.: Наука; 1977. - 832 с.

40. Костанян А.Е. Анализ двухпараметрической модели структуры потока в секционированных колонных аппаратах. Теор.основы хим.технол., 1977, т.II, № 2, с.230-235.

41. Костанян А.Е., Дильман В.В., Костанян Л.А., Васин А.А. Время пребывания в циркуляционном контуре. Теор.осн.хим.технол., 1982, т.16, № 6, с.790-794.

42. Кожин В.П. Тепломассообмен во влажной пористой среде при контактном нагреве. В кн.: Некоторые проблемы тепло- и мас-сообмена. Минск, 1978, с.108-114.

43. Корнараки В.В. Исследование кинетики и динамики процесса кон-дуктивной сушки дисперсных материалов. Инж.-шиз.журнал, 1979, т.36, № 6, с.I004-I0II.

44. Корнараки В.В. Тепломассоперенос в процессе сушки сыпучих материалов в плотном слое, омывающем поверхность нагрева. -Инж.-физ.журнал, 1978, т.34, № 6, с.1040-1047.

45. Красников В.В. Кондуктивная сушка. М.: Энергия, 1973. - 288с

46. Краснов М.Л. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Высшая школа, 1983. - 128 с.

47. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств. М.: Машиностроение, 1983. - 424 с.

48. Лабай В.И. Исследование вибрационной сушки дисперсных материалов. Дисс. .канд.техн.наук. - Львов, 1976. - 178 с.

49. Лайковская Е.Ю., Сыромятников Н.И. Исследование теплообмена между поверхностью и вибрирующим слоем дисперсного материала. Изв.ВУЗов, серия "Энергетика", 1966, № 10, с.106-109.

50. Лебедев П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. 320 с.

51. Левеншпиль 0. Инженерное оформление химических процессов. -М.: Химия, 1969. 80 с.

52. Лесин А.Д. Вибрационные машины в химической технологии. М.: ЦИНГИнефтемаш, 1968. - 80 с.

53. Лурье М.Ю. Сушильное дело. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1948. -711 с.

54. Лыков А.В. Некоторые проблемные вопросы теории тепломассопереноса. Инж.-физ.журнал, 1974, т.26, № 5, с.781-793.

55. Лыков А.В. О системе дифференциальных уравнений тепломассопереноса в капиллярно-пористых телах. Инж.-физ.журнал, т.26, W I, с.18-25.

56. Лыков А.В. Теория сушки, ^ М.: Энергия, 1968. 472 с.

57. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Энергия, 1967.- 599 с.

58. Лыков А.В. Тепломассообмен ССправочник). М.: Энергия, 1978. - 480 с.

59. Лыков А.В., Михайлов Ю.В. Теория тепло- и массопереноса. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. 535 с.

60. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. М.: Химия, 1970. - 429 с.

61. Маковозов М.И. Система дифференциальных уравнений тепло-мас-сопереноса при контактной сушке. Журн.техн.физики, 1955, т.25, вып.14, с.2511-2515.

62. Маковозов М.И. Тепло- и массообмен при контактной сушке.- Тр. МТИ мясной и молочной промышленности, 1958, вып.8, с.82-86.

63. Мазяк З.Ю. Тепло- и массоперенос в пористых телах при переменных потенциалах в среде. Львов: Вища школа. 1979.- 119 с.

64. Михайлов М.Д. Массотеплообмен в капиллярноеористых телахв процессе сушки. В кн.: Математические и Физические вопросы тепло- и массообмена. Шнек, 1973, с.166-189.

65. Михайлов М.Д. Обобщенные решения задач тепломассопереноса.- В кн.: Математические и физические вопросы тепло- и массообмена. Минск, 1973, с.135-165.

66. Михайлов М.Д. Тепловлагоперенос в пластине при обобщенных граничных условиях. Инж.-Физ.журнал. - 1976, т.31, № 2, с.347-350.

67. Муштаев В.И. Основные теоретические положения конвективной сушки и уточненный метод расчета сушильных аппаратов. -М.: МИХМ, 1971. 84 с,

68. Муштаев В.И., Ефимов М.Г., Ульянов В.М. Теория и расчет сушильных процессов. М.: МИХМ, 1974. - 152 с.

69. Муштаев В.И., С1фенко В.Ф., Тимонин А.С. Моделирование структуры потоков в аппаратах с псевдоожиженной дисперсной твердой фазой. В кн.: Методы кибернетики химико-технологических процессов. Тез.стендовых докд. I Всесоюзн.коио. Москва, 1984, с.36.

70. Нагиев М.Ф. Теоретические основы рециркуляционных процессов в химии. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 332 с.

71. Нагиев М.Ф. Учение о рециркуляционных процессах в химической технологии. М.: Изд-во АН СССР, 1958. - 243 с.

72. Нагиев М.Ф. Химическая рециркуляция. М.: Наука, 1978. -87с.

73. Никитина JI.M. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных материалах. М.: Энергия, 1968.- 500 с.

74. Никонов JI.B. Сушка полимерных материалов в виброкипящем слое.- Дисс. .канд.техн.наук. МТН, Москва, 1975. - 242 с.

75. Обливин А.Н. Расчет тепло- и массопереноса для влажного пористого тела конечной толщины с введением функции штрафа.- В кн.: Вопросы теплопередачи. М.: МЛТИ, 1976, с.26-40.

76. Обливин А.Н., Купцова B.C. Численное решение задачи тепло-массопереноса во влажном пористом слое. Инж.-физ.журнал, 1976, т.30, № 3, с.416-423.

77. Осинский В.П., Сажин Б.С., Дукачевский Б.П. Особенности гидродинамики виброкипящего слоя. В кн.: Тепло- и массоперенос, т.5, ч.1, Минск: Наука и техника, 1972, с.139-143.

78. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. М.: Химия, 1983. - 272 с.

79. Павлов А.С., Бабенко В.Е. Оценка режима движения дисперсной Фазы в проточном аппарате с виброожиженным слоем. Химическая промышленность, № 10, 1982, с.621-622.

80. Павлов К.гТ?., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1976. - 552 с.

81. Плановский А.Н. К теории непрерывных процессов. Химическая промышленность. 1944, № 5, с.5-9 ; № 6, с.5-9.

82. Плановский А.Н., Муштаев В.И., Рудобашта С.П. Кинетика сушки. М.: МИХМ, 1973. 52 с.

83. Плановский А.Н., Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности. М.: Химия, 1979.- 288 с.

84. Псевдоожижение. Пер. с англ. под ред.Гельперина Н.И. М.: Химия, 1974. - 726 с.

85. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976. - 656 с.

86. Романков П.Г., Рашковская Н.Б. Сушка во взвешенном состоянии.- Л.: Химия, 1979. 272 с.

87. Романков П.Г., Рашковская Н.Б., Фролов В.Ф. Массообменные процессы химической технологии. Л.: Химия, 1985. - 336 с.

88. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твердой Фазой. М.: Химия, 1980. - 248 с.

89. Рыжков А.Ф., Абрамов А.С., Челохсаев Л.С. Теплообмен движущегося виброслоя с поверхностью нагрева при пониженном давлении.- Инж.-физ.журнал, 1984, т.46, II? I, с. 143-144.

90. Рыжков А.®., Баскаков А.П. Вывод уравнения движения засыпки в вибрирующем аппарате. Инж.-физ.журнал, 1974, т,27, IP I, с, 15—22.

91. Рыжков А.Ф., Толмачев Е.М. О выборе оптимальной высоты виб-роожиженного слоя. Теорет.основы хим.технологии. 1983,т.17, ДО 3, с.206-213.

92. Самарский А .А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1983.- 616 с.

93. Сбродов М.Е. Исследование влияния вибрации на семенные качества и процесс сушки зерна. АвтореФ.дисс. .канд.техн.наук.- М. 1968. 29 с. В подзаг.: Всесоюзн.научн.-исслед.ин-т механизации сел.хоз-ва.

94. Сиренко В.Ф., Тимонин А.С. Рециркуляционная модель перемешивания твердой тазы в виброкипящем слое. В кн.: Современные машины и аппараты химических производств. Тез.докл. Ш Все-союзн.конф. чЛ, Ташкент, 1983, с.119-120.

95. Сиренко В.Ф., Тимонин А.С., Муштаев В.И. Рециркуляционные модели перемешивания твердой Фазы в псевдоожиженных слоях.- Теор.основы хим.технологии, 1984, т.18, № 4, с.487-494.

96. Сажин B.C. Основы техники сушки. М.: Химия, 1984. - 320 с.

97. Смирнов М.С. О системе дифференциальных уравнений процесса сушки. Инж.-физжурнал, 1961, т.4, № 9, с.40-44.

98. Сушилки кипящего слоя с механическими побудителями. ЦИН-ТИХЙМнефтемаш, М., 1974. - 49 с.

99. Сыромятников Н.И., Васанова JI.K., Шиманский Ю.Н. Тепло- и массообмен в "кипящем" слое. М.: Химия, 1967. - 176 с.

100. Тихонов Н.А., Самарский А.А. Уравнения математической Физики. М.: Наука, 1977. - 736 с.

101. Тодес О.М., Цитович О.Б. Аппараты с кипящим зернистым слоем. Л.: Химия, 1981. - 296 с.

102. Фалькевич Г.С., Телков 10.К., КаФаров В.В. Аппроксимация од-нопараметрической диффузионной модели моделью реактора вытеснения с рециклом. Теор.основы хим.технолог., 1971,т.5, № 3, с.388-395.

103. Членов В.А., Михайлов Н.В. Виброкипятций слой и некоторые его свойства. Химическая промышленность, 1964:, 'Р- 12, с.910-913.

104. Членов В.А., Михайлов Н.В. Виброкипящий слой. М.: Наука, 1972. - 344 с.

105. Членов В.А., Михайлов Н.В. Вибронасос для газов. Авт.свид., № 175595, (СССР). Заявд. 23 сентября 1963 г. № 858054/28-12 опубл. 9 октября 1965 года Класс 04с ; 27в,13. Бюллетень изобретений и товарных знаков, 1965, № 20, -с.47.

106. Членов В.А., Михайлов Н.В. Сушка сыпучих материалов в вибро-кипящем слое. М.: Стройиздат, 1967. - 224 с.

107. Шевчук А.П., Голубев Л.Г., Азизов Б.М. Установка для осуществления процессов тепло- и массообмена. А.с. № 197370

108. ССССР\ Заявл. 8 декабря 1969 № 1383409/23-26 ; опубл. II марта 1971 МКИ B0I 3/26, Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки, 1971, № 10. с.II.

109. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЗВМ. М.: Мир, 1982. - 238 с.

110. Bruin S. Calculation of temperature and moisture distribution during contact drying of a sheat of moist material. Int. journal Heat and Mass Transfer, 1969, v.12, № 1, pp.45-49.

111. Carberry J.J., Bretton R.H. Arciall Dispersion of Mass in Plow Through Fixed Beds. AJCh.E journ. 1958, v.4, № 3, pp.367-375.

112. Comini G. Levis R.W. A numarical solution of two-dimensional problems involving heat and mass transfer. Int.J.Heat and Mass Transfer. 1976, v.19, № 12, pp.1381-1392.

113. Corrigan Т.Е., Janger H.R., Shaefer R., Dean M.J. Two-Parameter Model for a Nonideal How Reactor. AJChE J. 1967, v.13, pp.1029-1030.

114. Danckwerts P.V. Gontinuons flow systems. Chemical Engineering Science. 1953, v.2, № 1, pp.1-13.

115. Gibilaro L.G. The recycle flow mixing model. Chemical Engineering Science, 1971, v.26, № 3, pp.299-304.

116. Gillispie B.M., Carberry J.J. Reactor yield at intermediate mixing level's an extension of Van de Vusse's analysis. -Chemical Engineering Science. 1966, v.21, № 5, pp.472-475.

117. Holmes D.B., Vonchen R.M., Dekler J.A. Fluid flow in turbine-stirred, baffled tanks. I. Circulation Time. II. Dispertion during circulation. - Chemical Engineering Science. 1964,v.19, pp.201-208, pp.209-213.

118. Kroll W. Forschung auf dem Gebiete des Ingenieurwesens. 1954, 20, № 1, s.32-35.

119. Mikhailov M.D., Shishendjiev B.K. Temperature and moisture distribution during contact drying of moist porous sheet. -Int.Journal Heat and Mass Transfer. 1975, v.18, № 1, pp.15-24.

120. Norwood K.W., Metznes A.B. Plow patterns and mixing rates in agitated vessels. AJChE Journal, 1960, v.6, pp.432-437.

121. Parti H., Palancz B. Study of batch drying. Int.Journal Heat and Mass Transfer. 1974, v.17, № 6, pp.669-680.

122. Rippin D.W.T. Recycle Reactor as a Model of Incomplete Mixing. Industrial and Engineering Chemistry Fundamentals. 1967, v.7, № 4, pp.488-492.

123. Stein W. Zur Berechnung von Technick. 1968, 40, №17, s.829-837.

124. Tripathi G., Shucla K.N., Pandey R.N. Intensive drying of an infinite plate. Int.Journal Heat and Mass Transfer. 1977, v.20, № 5, pp.451-458.

125. Van de Vusse J.G. A new model for the stirred tank reactor. Chemical Engineering Science. 1962, v.17, pp.507-521.

126. ТЕПЛООБМЕН СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВИБРООШЖЕННОГО СЛОЯ

127. МАТЕРИАЛА И ВОЗДШ В АППАРАТЕ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПО ДЛИНЕ ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛА

128. Интегрируем уравнение (П.I.I) с учетом того, чтоyfy j^g .ji=L массовый расход воздуха, кг/сек; olF=-SolZ; olZ - элемент длины аппарата-гЩ— = \ -^i—clZr . (П.1.2)1. J L • Сtlx °

129. Предельным случаем процесса теплопередачи является равенствотемператур обеих фаз на выходе из аппарата1. Jillх1. П.1.3)1.c

130. Степень завершенности процесса теплообмена характеризуют величины, входящие в показатель степени экспоненты. При >1.g2,5, с точностью до 8,2$, а при > 3, с точностью до Ъ%1.gможно задачу рассматривать, как внешнюю.

131. Уравнение теплового баланса для элементарного участка аппарата составляем в дифференциальной форме. Через Гранину нагревательный элемент виброожиженный материал поступает количество тепласЦ = лт (4CT-tM) SdZ . (ПЛ.4)

132. Тепло, переданное через границу раздела подвижной дисперсной твердой фазы и газового потока, расходуется на нагрев воздуха, проходящего через поперечное сечение газохода.1.g dlt& =oC^(iM-i. (П.1.5)

133. С другой стороны, полностью тепловой поток идет на нагрев материала и воздухаоЦ = GTCT diM +Lc£dt4 (ПЛ.6)

134. Почленно делим на clZ все три уравнения (ПЛ.4 ПЛ.6)1. ПЛ.7)1. ПЛ.8)

135. Порядок приведения системы уравнений (П.1.7-П.1.9) к виду, удобному для интегрирования: в уравнение1. Ост -tM) = Gct . (П.1.10)d 2 * at 2.1. Г//////М8dgT1. V77777.l,t1. GT,ttCT=const

136. После группировки подобных членов ^xff*- -Щг ^LcO-^Hbr (П.1ДЗ)введем обозначенияд GtLCtC| . -р GTCr LCg dr Lei L<LT <L% ^ ' D ^.g +uT4 oLg Г e oigи получим линейное неоднородное дифференциальное уравнение

137. A-t"+BV + -fc =-tCT (П.1.14)

138. Корни соответствующего характеристического уравнения1. АЛ2+ВА+ i = о ; (П.1.15)

139. Постоянные интегрирования находим из начальных условий при прямотокеz = o , ± = (пл.2D2=0,(w-UoKi ШДв22)= 0 -bQolSt

140. Для упрощения дальнейших выкладок считаем температуру воздуха на входе в аппарат = 0. В этом случае1 ЯГЯ2\ Leg /ст1. ПЛ.23)$ , 4- л —г-+ 1-ст1А t1.*1. ПЛ.24)

141. Окончательно уравнение, описывающее изменение температуры воздуха вдоль вибролотка"Ьмо +1. А 2.

142. Величина движущей силы, изменение которой характеризует степень завершенности теплообмена согласно уравнению (Г1.1.П) при tM , равнаtMpc^l i ji1. ПЛ.26)1. Проверка: при 2=0;

143. Введем численную характеристику степени завершенности теплообмена, равную отношению движущей силы процесса теплопередачи на входе в аппарат к её величине на выходе(Ьм-^вых ^ ГДЕ A-tBx=tMo-t«o '1. ПЛ.27)вх

144. Для разграничения внешней и балансовой задач примем, что число ^ не должно превышать 0,1 Зб. Вычисляем ^ при Z=LtCT Lei g ^-c^ (n 1.28) Я*-Яд AtBX Я1-Яяг

145. В это выражение входят значения характеристических корней (П.1.16), где

146. P-fGcT Lei ol-rLci V л GTCT Lei • dj

147. Wt* «М -i^t* J7 o£T-8 oi.T-8 • ci g

148. Делаем вывод о том, что степень использования дви?вущей силы при теплообмене двух движущихся фаз есть функция комплексов

149. GtC-Г . v Lci . °Lt J oLJ % ' J «L-rZ 'длины аппарата Ьапп » исходного распределения температурtcT ■ '— •

150. Рис.П.1-2. Температурные эпюры материала и воздуха в прямоточном аппаратеt

151. У////////У//////Х//////У/7777Л0,5

152. Рис.П.1-3. Температурные эпюры в противоточном аппаратеном из торцов аппарата. Перемещение точки равных температур происходит при увеличении начальной температуры материала или подаваемого воздуха.

153. Уравнение теплового баланса элементарного объема аппарата длиной olZ с противоточным движением фаз

154. Gt Ст flitМ = <+т dF(tcT tM) + <iU , (1I.I.29)1.^ dt< = Jl% d¥ (t4 tM) • (П.1.30)

155. Подставляя выражения (П.1.31) и (П.1.32) в первое уравнение теплового баланса (П.1.29), получим дифференциальное уравнение второго порядка

156. GtCt Leg d2t , I olr Ice GtCt , Lei ^ , ± ,п T Jts cLtt di*+ui cr ш' ' }

157. Вводя аналогичные случаю прямотока обозначения (ПЛ.13), решаем уравнение типа

158. Aig + B-k| t4 = - tCT (ПЛ.34)

159. Корни характеристического уравнения1. АА2+ЪА- 1=0; (пл.35)всегда положительные и разные, поэтому решение уравнения (ПЛ.33) имеет вид

160. U = 5 + = C1c^lZ4 С2<гЯ*2-, tcr (ПД'37)с граничными условиями на входе и выходе из аппарата= L ; (ПЛ.38)2=о ; tM =

161. По известной температуре воздуха находим выражение для температуры материалаи разности температур

162. U -i^ = jff-(CiXi<zliZ + (ПЛ.40)

163. Определив коэффициенты С^ и С^,запишем выражение для движущей силы процесса нагрева воздуха ^-JiCiiciXjX2 ЛЯо! /п т

164. V* 4-j.tt Лас^-А^ Iе е Г ШЛ'41)

165. Наибольшая разность температур на выходе из аппарата и на входе при 2=01. U ~ t м = с± + с2 + tcx =t