автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.03, диссертация на тему:Гидродинамика и массообмен в процессе фильтрационной сушки химического волокна

ДЕрЖАВНИЯ УШВЕРСИТЕТ "ЛЬШВСЬКА П0Л1ТЕХН1КА"

На правах рукопису УДК 66.047.45

атаманш вождашр ИЯХАЙЛОШЧ

Г1ДР0ДШАШКА ТА МАСООЕШН В ПР0ЦЕС1 91ЛЬТРШЙЮГ0 СШИНЯ Х1ШЧКСГ0 E0J30KHA

05.17.08 - процеси, машини та аларати xímíuhhx та нафгопереробних виробництв

Автореферат дисертацП на здобуття наукового ступеня кандидата техн1чних наук

Льв1б - ig95

ОД

1 л ••"; ';

Дисертад1ею е рукопис.

Робота виконана на кафедр! х1м!чно1 1нженерП та промкслоао! екологП Державного уШьерсигету "Льв1вська шттехШка"

Науковий кер!вник - доктор технг-шш на,к, про4*сор

ХАЮ1К Ярослав Мккодайоьич Науковий консультант - доктор телтчних наук, праЬесор

ГЛШЦЬКИЙ Ярослав Михайлович

0фщ1йн1 опоненти - доктор техн1чних наук, професор

МАЛЕЖИК 1ван Федорович

- кандидат темпчних наук, доцент ДАВАЙ Володимир Йосипович

Пров1дна установа - ВАТ 'Чнститут ПРХ1МПР0М", м.Льв1ь

Захист В1дбудеться . 9. 6 И»? 1995 р.

о 1500 на зас1данн1 спец!ал1о0Банн01 вчено1 ради Д 04.00.08 при Державному университет! "Львхвська пол1техн1ка" за адре-сою: 290646, Льв1е-13, пл. Св. Юра 3/4, корп. 3, ауд. 039.

3 дисертацдею йота ознайомнтись в бЮл1отец1 Державного Ун1верситету "Льв1всъка полХтехнгка" за адресов: Льь1в-13, вул. Професорська 1.

Автореферат роз 1 слано "с%В_" У^1 Ю И41 1995 р.

Вчений секретар спеШ.ал1зовано1 ьчено!

ради Д 04.06.08 - | /

доктор х1м1чних наук, професор. ¿"-^ Бт-М. Жизневський

' /

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РШЭТИ

Актуальн1сть роботи. Суш1ння е складням тепломасообм1кним процесом, який застосовуегься в основному ва вакличних стад1ях технолог!чного циклу. Ней процес характеризуешься великою енерго-емнЮтю, металоемн1стю та низьким коефЩенгом використання тепла.

В основному процеси суийння проводиться конвективним, кондук-тивним, аСо конвективно-коядукгивним методами. як1 не дозволяют4- \ досягнути високо1 1нтенсиф1кац11 суш!ння, що обумовлено ростом,па- ' раметр!в теплового агенту. .

Питания 1нтенсиф1кац1Л продес1в.суш1ння, зниження енергетич-них затрат, вдосконалення конструкШй сушильних апараИв б акту- . альним особливо на сьогоди1шн1й день, коли гостро стоить потреба в ' економП енергоресурс!в. В багатьох в;тадках 1нтенсиф1кувати процес суш!ння, знизити енергозатрати. вдосконалити конструкц1ю ала-' • , рат1в,. зменшити виробнич! пдоиЦ Шд сушильне устаткувания та вни- , . вити забруднення навколишнього природного середовища дозволяв метод ф!льтрац!йного суш1ння. ; .

Закяотною стад!ею виробництва хШчного Еолокна ' е процес суш!ння, я кий в даний час зд!йснюеться конвективним методом -в су-шарках довжинов 80. метр!в, при часi суш!ння б!лыпе 30 хвилин. Впровадження ф!льтрац!йного суш!ння дозволить в 5 - б раз!в скоро- -тити тривал!сть прот!кання процесу, б!лыпе н!ж у два рави зменшити енергетичн! затрата, спростити конструкц1в суиарки, вменшквши при цьому виробнич! площ!, дозволить проводите рекуперац!» шфийвих, в!дход!в 1 тим самим- гменпшти забруднення довк1лля, покрашиваи умови прац! у виробяичих примащеннях.

Дисертац1йна робота виконувалась зг1дно плану науковотдос- • л i дно í роботи кафедри х!м1чно1 1юкенерП та промислово! еюологП Державного ун1верситету "Льв1вська пол1техн1ка" а проблема "Еко-aorí4HO чиста енергетика та ресурсозбер!гаш1 технолог!!" у в!дпов!дност1 з науково-техн1чною програмою М1н!стерства осв!ти Укра1ни (N дерх.. реесграцИ 0194Ш29586).

Мета роботи. Досл!дження г1дродинам!ки та масообм!ну при беа-перервному ф1лътрац!йному cymiHHi х1м1чного волокна, для структура якого е характерним явише. "с1дання". Розробка апарату неперервно! дП та створення математично! модел! процесу ф!льтрац1йвого . . супиння. • . _

Наукова новизна.- Одержана залехн!сгь для визначення втрат на- ; пору в шар! сухого ! Бологого волокнистого иатер!алу а врахуванням ,

умов "с1дання" 1 зм!ни вологост! в час1. Досл1джено вшив живого с!чення перфорацН перегородки на втрати напору. Вивчено процес ф!льтрац1иного суш!ння х!м1чного волокна при р1вном1рному та нер!вном!рному розподШ вологост! по поверхнг матер!аду i показано, що HepiBHOMipHicrb приводить до вростання часу сутння i енер-гетичних затрат. Запропонована математична модель процесу суш1ння, яка дозволяе рограхувати час проведения пронесу.

Практична ц!нн!сть. Приведено методику розрахунку сушильного агрегату в эалежност! в!д гм1ни ecuiorocTi матер!алу в sohI сутння, i швидкост1 руху теплонос1я. Визначено коефШент опору шару волокнистого Marepicuy, якому властиве явище "с!дання". Спроектована конструквдя агрегату для $iльтрац!иного суиання х!м1чного волокна. Розроблено документац!ю i робоч! креслення на виготовлення промис-лового зраз tea установки ф1льтрац!йного суш!иня на Сокальському завод! "Хгмволокно".

Апробац1я роботи. 0сновн1 положения дисертацП допов1дались 1 обговорювались на м!жнародн!й конференцП по використанно матема-тичного моделювання на практиц! "Applied modelling & simulation" (Lviv, 1993), на науков1й конференцП "Стан i перспекгиви розвитку xiMi4HO'i науки та промисловост i в зах1дному perioHi Укра1ни" (Льв1в, 1994) та на науково-техн!чних конференц1ях Державного ун!верситету "Льв1вська пол1техн1ка" (1992 - 1994р).

Публ1кацП. По матер1алах роботи опубл1ковано чотири статт! та двое тез допов1дей на конференц1ях. -

На захист виноситься: • - гхдродинамхка шару сухого волокнистого матер1алу, для якого властиве явще "с1дання";

- г!дродинам!ка Бологого материалу при змШ вологост1 в час!-,

- кинетика сушгння х1м!чного волокна при р1вном1рному роз-под1л! вологост1 по поверхн! матергалу;

- к1нетика суш!ння Х1м1чного волокна при нер1вном1рному розподШ вологост! по поверхн1 матер1алу;

- конструкц1я сушильно1 установки барабанного типу для безпе-рервного суш1ння х1м!чного волокна;

- методика розрахунку промислово1 установки, виходячи i3 ре-зультаПв досл!джень.

Структура та обсяг дисергацШо? роботи. Дисертац!йна. робота

складаегься а вступу, чотирьох розд1л!в, висновк!в, спиасу л!тера-тури та додатк!в.

Магер1али дисертац!йно! роботи викладен! на 12в стор1нках машинописного тексту, вкяючають 38 рисунки. В б1бл1ографП приведено 165 джерел. Додатки складають 25 стор1нок.

3MICT РОБОТИ

У вступ! , обгрунтовано доц1льн!сть та актуальн!сть проблема, викладена мета роботи, П вначим1сть для науки та техн1ки.

В першому розд1л! викладений л1тературний огляд, в якому про-анал!зован1 ыетоди суш1няя листових газопрояикних матер!ал!в, вок-рема стр1чкових. Покавано, тр в основному в промисловост! вони су-иаться конвективнш або кондуктивним методами, як1 харахтеривують-ся малою 1нтенсивн1стю процесу, енерго- i металоеын!ств, а су-шгаьн! агрегата займають велик1 виробнич1 площ1. Детально ровгля-нуто пер!одичний метод ф!льтрад1йного суш1ння, показано його переваги над конвективним та 1ншимк методами. Приведено основн! теоре-тичн! положения тепломасообм1ну при конвективному i ф1льтрац!йному оуш1нн1. а такс» розглянуто основн! фактори, но впливають на про-цее cvaimiH. Сформульован1 мета 1 задач! досл!джекня.

' В другому ровдШ приведена характеристика х1м1чного волокна, як об'екту суш!ння. Детально описана ф!зична картина пер!одичного процесу ф1льтрац!йяого супИняя. Покавано, як! фактори повитивно впливають на швидк!сть прот!кання ф!льтрац!йного тепломасообм1ну. Анал!з. пер!одичного ф!льтрац!йного суш!ння покавуе, що беэпосе-редне застссування його для беБперервних процес!в мае суттевий не-доя1к - у зон! масообм1ну буде внаходитися матер1ал 8 р18ною во-лог!стю в напрямку його руху. Максимальна волог!сть буде на вход i в сушарку, а мШмальна - на виход1 1э не1. Це моле привести до перевитрати тешювоТ енергП, зб!льшення часу суш!ння 1 розы!р1в сушильного агрегату. , Описан! методики досл!джень г!дродинаы!ки, динам1ки при пер!одичноыу процес! та приведена експериментальна установка, зображена на рис.1. Досл!дхення г1дродинам1ки проводились як 8 сухим, так i s вологим матер1алоы. Результата експери-ыентальних досл!джень для сухого иатер!алу представлен! на рис.2.

Було встановлено, що при швидкост! ф1льтрад11 теплонос1я, якз перевидуб 1.2 - 2.0м/с,мае м!сце вначне "с!дання" шару (30 - 502),

*

Рис Л. Схема експериметалъноЗ установки 1-контейнер, Е-ресивер, 3-ротаметр, 4-система трубопровод!в, 5,6-'аап1рний 1 регулюючий ветил1, 7-вакуум насос, 8-калорифер, 9-вентилятор, 10,И-термопари, 12-потенц1ометр, 13-вакууметр, 14- и-под!бний манометр.

ЛРПо

30000

Ж

м/с

Величини наважок х!м!чного волокна: 1 - 5 гр.

2-10 гр.

3-15 гр. 4 - 20 гр. 5-25 гр.

6 - 30 гр.

7 - 35 гр.

8-40 гр.

9-45 гр.

Рис. 2. Залежнюгь втраг напору ДР в1д ф!ктивно! швидкост1 «о для р1зних величин наважок (Умовн! позначення див. стор. 15).

е,о суттево впливае на г1дрод1шам1ку 1, безумовно, матиме вплкв на Светику сувпння. Отримано залежнЮть зм!ки г!дравлгчного опору шару в1д кого товщини, швидкост1 та початеового в1льного об'ему, а таксд залетапсть зм1ни вгльного об'ему в1д величини швидкост! ф1льтрування, як1 представлен! наступною системою р!внянь:

ДР-е3 __ _ ____ 1

(1)

1902420 + 133970

Ну-«о-(1-е) е - е0-(1 5-10-4-£о;»»О3).

(1-е)

Вивчёння г!дродинам1ки при рус1 пов!тря . через вологии материал показало, що, незвахаючи на явище "с!дання". г!дравл!чний стр. шару зменшуетъся -1з зменшенням вологост1, Швидк1сть ф!льтру-вання при иьому зростае.; Це поясяюеться ш, то на величину в!ль-вого - об' ему впливапть два фактори, як1 приводить до прсяилежпк результат!в: процес "с!дання" приводить до зыентешя в!льного об'ему, а зыентення вологост! - до йогозб!лыпення. Дсшнуючий вплив в процес! суппння на г!дродинам!ку матер!аду мае вменшення вологост! матер!алу; На основ! результата досл!джень отримано эа-лежн1сть (2), яка описуе зм!ну в!льного об'ему як в!д шввдкост! фШтрування, так ! зм!ни вологост! материалу; . . • *'

Е - 0.98-Ео-(1 - 5-1СГ4-£О-«О3)

(2)

Рвол.-5-100-Н

Одночасно вивчаяась г!дродинатка при русл пов1тря черев пер-форован! перегородки р!зного живого с1чення. Для реалгзацп фхль-траЩйного суийння .необх1дно створиги.перепад тиск1в, тому материал, як правило, повинен бути розмщений на перфорован1й поверх-н!.-Результат досл1джень приведен! на рис.3, з якого видно, що оп!р'перфоровано! перегородки може сугтево впливати на величину вагального г!дравл1чного опору волокна,якщз живе с1чення менше 52.

ДР, П а 20000:

15000

10000

5000

8

.1» / г% .

/

/ у У^э*

л - о 'О

1.0

2.0

3.0

556 1 095

15«

4.0

0?р,м/с

-Рис.3. Заделайсть втрат напору на пэрфорован1й перегороди! ДР в1д швидкост1 руху теплонос!я «о при р1 ¿них. значениях перфорауп.

На основ1 результат 1в доапджеиь отриыана залёжн!сть. (3), яка дозволяв розрахуватй г!дравл!чний оп1р перфоровано! перегородки _ в залежносг! .в!д -II. живого с!чення 1 швидкост! ф1льтрування'тепло-нос1я ' •'•.'•••'-'.'■ - ■

'ДРгкп. 33.84-1?е

„-0.244

г;

(3)

" в третьему розд1д! приведен! результата теоретичних 1 експе-риментальних досл1ддень к1нетики' ф1льтрац1йног6 сувЦння х!ы!чного . волокна. .Описан! експерименгальн! установки 1 методики дослхджень. к1нетика ф1льтрац1ююго сут.ння хш!чного волокна вивчалась "на ус-.тановц!, 8оСрахен1й на рис.1. Основним елёментом Н був контейнер.

цил!ндричяо! форми (д1аыетр 70мм, висота 120мм), -в якому розм1щу-вався досд1джуваний матёр!ал певно! масй. • Шд реш1ткою "контейнера створювалось роар!джеяня, а на його поверхнп подавався теплонос1й певно1 теиператури. Внасл1док перепаду тиск!в реал1зувався процес ф!льтрац1йного суш1няя: Досл1дяйння проводились, як в' перЮдичному так 1 в бевперервному режимах. При пер1одкчному режим! ф1льтрац!й-ного суш!ння х!м!чного волокна волог1сть в любому с!ченя! шару по поверхн! е одинаковой._Бона м!няеться лише в час! по товщин1 зраз-ка в напрямку руху теплонос!я. Результата досл!джень "при температур! теплонос1я 80°С 1 перепад! тиск!в 3450.Па по сухому ма-

Г с е к

Рис.4 К!нетика суш!ння х!м!чного волокна

тер1алу, товщин! шару 4-10"2 м ! рПР - 139 кг/м?. показан! на рис.4., з якого видно, що процес суш!ння (крива 2) протекав. п!сля периоду механ!чного вит!снення, у другому умовному пёр1од1. В ко- . роткочасвий пер!од механ!чного вит1снення в!дносна волог!сть ма- -тер!алу зменшувться з 670 - 7202 до 200 -1 2202 п!сля • чого, мае м!сце, власне- суппння. В!дсутн1сть первого пер1оду суш!ння 1' на- ' явн1сть\другого умовного перюду можна псяснити як структурою, тару. так ! формою ворсинки волокна. При створени! перепаду тиск1в -мае м!сце суттеве "с1давня" шару, яке не е р!вном1рним по поверхн! . Така нер1внсм1рн1сть зростае !з зменшёйням вШного об'ему шару. Кр1м цього кожна окрема ворсинка/волокна, мае неправяльиу,

цил!ндричну форму, яка нагадуе "зубчате колесо", 1 по довжин! ворсинки мають ы1сде ы!кротр!щини, куди попадав волога. Тому при с1данн! шару деяка частика поверхн1 тепломасообм1ну екрануеться 1 не мае безпосереднього контакту з теплонос!ем. Суш1ння в таких зонах д1м1туеться вологопров1дН1стю, що 1 е основною причиною 1сну-вання т!льки другого умовного пер1оду. Як видно !з рис.4 (крива 1), г!дравл1чний оп1р шару зменшуеться з 25000 Па до 5000 Па разом !з зментенням вологост1 (крива 2), в той же час швидк!сть (крива 4) вростае 8 «о-2.0 до ы0-2.52 м/с, тобто на в1дм!ну в!д Пдроди-нам!ки сухого матер!алу зб!льшення швидкосг! фхльтрування не приводить до 8б1льиення опору шару. Це явище пояснюеться зб!льшенням живого с!чекня канал!в, по яких рухаеться тепловос!й, !з вменшен-ням вологост! матер!алу. Зм1на температури пов1тря на виход! 1з матер!алу (крива 3) е певний час пост!йною, що св1дчить про високу степ!нь використання теплово! енергП внасл1док велико! внутр!шньо! поверхн! тепломасообману. Однак на в!дм1ну в1д !нших матер!ал!в, у яких явище "с!дання" незначне, цей пер!од досить короткий, що обуыовлено нер!вном!рн!стю приведено! густини шару. Д!лянки а меншою густиною сохнуть швидше ! через них проходите значка частина теплонос!я, який не повн!стю в!ддае енерг!ю, тому через деякий час спостер!гаеться зб1льшення температуря на виход! !э шару. -

Незвазкаючи на високу ефективн1сть пер!одичного ф!льтрац!йного . суш!ння в пор!внянн! з конвективним процесом, воно не може бути викорисгане в безперервних технолог1чних процесах, наприклад, при суш!нн! х1м!чного волокна, тому що вс1 попередн! технолог!чн! про-цеси е безперервними. При безперервному ф!льтрац1йному процес! в зон! суш!ння вологЮть матер!алу зм1нюеться в1д максимального значения на вход1 до м!н1мального -. на виход1, то веде при одному 1 'тому ж перепад1 тиск!в до нер!вком1рного фШтрування теплонос!я, обумовленого р1зним г!дравл!чним опором сухих 1 вологих д!лянок. . Це в свою чергу приводить до зменшення швидкост! суш!ння, перевиг-рат теплово! енергП. Для вивчення впливу нер!вком1рного ф!льтру-вання теплонос!я по поверхн! матер!алу на к!негику суш!ння Сули, проведен! досл!декення, як! - моделпоть безперервний процес. У п'ять контейнер!в загружали однакову к1льк!сть х1м1Чного' волокна з р1знов початковсю вологЮтр (24г,' 56Х, 722, 94%, 6602) ! одночасно проводили суш!ння.' При досягненн! р1вноважно! вологост! у контей-

нер1 з найб!лып вологим зразком досл!д пршшняли. Результата цих досл!ддеш> представлен! на рис.5, з якого видно, щр час суйння при пост1йному перепад! тиск1в залежить в1д початково! вологост!, а висихання всього матер!алу л1м!туеться часом суш!ння зразка з найб!лыпою вапог!сп>. Для пор!вняння такого процесу з пер!одичним

1 - *>о - 242

2 - - 562

3 - »о - 722

4 - Уо - 942

5 - - ббог

6 - - 6602

Рис.5. Пор!вняння безперервкого (1-5) I перЮдичного (б) процес1в ф!льтрад!йного суш!нвя х1м!чного волокна:

суш1нням на г1й же установи! ! при тих же параметрах /проводились досл!дження по вивченню к!нетики суш!ння !з п'ягьма зраз каш з одинаковою всмог!стю (6502 - 6701 крива 6). Як видно 1з рис.5 • нер!вном!рн!сть швидкост! фШтрування вздовж зони суи!ння приводить до зб!лыпення часу суш1ння ! в!дповздно до перевктрати тепло-во1 енергИ. Тому виникае задача вщпвнювання швидкост! ф!льтру-вання теплошхпя по вс!й поверхн! матер!алу, яка знаходиться в зон1 суш!ння. Узагальнення по к!нетиц! суш1ння при пер!одичному процес1 показало, що на прот!кання сушяня' хШчного волокна суттево. впливае явище "с1дання", яке приводить до зменшення в!ль-ного об'еиу,. поверхн! иасообмгну I зб!льиеняя приведено!.густини. Тему - збШшення . швидкост! ф!льтрування: (зб!льшення : перепаду .тйск!в). по-р1зноыу вшшвае на к!нетику суш1ння:. До досягнення ' швидкост! ф!льтрування Шо-0.4 м/с час суш!ння зменшуеться !з зб1лыпенням «о . В цьому д1апазон1 вы!на пвидкост! не вшшваб на

вм1ну приведено! густини. В д!апазон! 0.5 - 1.2 м/с зростання швидкост! не викликае суттево! 8м!ни~часу суМння, що пояснюеться невеликим ростом приведено! густини ! , в!дпов!дно ростом нер!вном!рност! густини шару волокна. Починаючи в ы0>1.2 м/с час суш!ння вростае при 8б!льшевн1 пшидкост1 фШтрування, що особливо характерне при <1)о>2.0 м/с. Таким чином в к!нетиц! суш1ння х1м1чно-го волокна можна вид!лити три вони: - 1) !з вО!льшенням швидкост! теплонос!я час суш!ння зменшуеться; 2) вб1льшення швидкост! не викликае пом!тного вменшення часу суМння; 3) зб!льшення швидкост! веде до вб1льшення . часу суи1ння. Трет!й вкладок можна пояснити тим, що для вб1льшення швидкост! ф!льтрування необх!дно створювати значн! перепади тиск!в, як! приводить до суттевого "с!дання" ! до значка! , нер!вном!рност1 приведено! густини по товшин! шару х!м!чного волокна. Тому через зони, де густива менша, ф!льтруеться основна часгина теплонос!я, а зони !з 01льиою густиною сохнуть пов1льн!ше, . що приводить до росту загального часу супйння. На основ! проведених досл!джень було встановлено, що оптимальною швидк!спо при ф!льтрац!йному суш!нн1 х!м1чного волокна можна вва-жати «0-1.2-1.5 м/с. К1неточна крива процесу при параметрах, як! мають м1сце в промислових умовах представлена на рис.6. Для уза-гальнення результат!в по к1нетиц! суш!ння -використано р!вняння А.В. Ликова для другого лерЮду:

-^-ехр(-К.х), (4)

! 8найден! коеф!ц!енти суш!ння К для р1знжх режишв. Зокрема для третього.випадку, коли <оо>2.0 м/с, дослан! результата узагальнен! у вигляд! задежност! м!ж К 1 рпр

К - 144884-Рпр"3'27 , * (5)

для висоти шару х!м!чного волокна, яка мае м1сце в промислових умовах (5-Ю"2«). Встановлена залежнЮть (6) для визначення довжи-ни вони суш!иня 1.8. врахуванням швидкост! яерем!щення шару волокна' о ! його водогост!.при оптимальних умовах супйння .

- .', 1 / V - Ирч • "

1 - -- • -• 1п|-— , . (б)

60 -144884-рпр" . Л Уо- \ -

Для реал!8ац!1 безперервного процесу ф1льтрац1йного суш1ння. 1 ; 8 метою вщйвнюванвя. швидкост! ф!дьтрування вздовж зони суш!ря . будивикористан! результата досл!джень по г!дродинам1ц1 сухого !

\V.35

Рис.6. К1нетична крива суш1ння х!м!чяого волокна при обти-мальн1й швидкост1 ф!льтрування геплонос1я 1 удавах, як1 мають м!сце в промисловост!.

Бологого матер!алу та к1нетиц! суш1ння. Запропонований метод вир1вмовання пшидкост! ф!льтрування шляхом штучного зб1льшеняя г!дравл1чного опору шару волокна при зменшенн! його вологост1 за допомогою специального пристрою 8 диферешЦйною перфорованою по-верхнею. Приведена методика розрахунку зм1ни диференц1йного перфо-рування по Д0ВКИН1-.супнльно!' зони в залежносП в!д вм1ни вологост! материалу за допомогою р!вняння (7).

' (104.56.Л_. 2

■ ■ ■ - 2

' ;3жс "д ' с - в-ь/1'73

' в.четвертому-роздМ приведено опис досл1дко-промислово! установки 1 методики проведения досл1джень по суш1нню х!м1чного волокна в промислових умовах. ' На досл1дно-лромислов1й установи! проводились досл1дження. шару, х1м1чного волокна промислових роам1р1в при пер1одичнйму. 1 безперервному ф1льтрац!иному.суш!нн! в вир1виован-ням швидкост! Ф1льтрац11 геплонОс1я по довжин! сушильно! ' вони 1 без вир!внювання, Осяов'н! показники приведён! у таблиц!. .

2.3

(7)

Рис.7. ]<овстру1щ1я сушильного барабану 1-карка=, 2-перфорована. с1тка, 3-рад1альн1 перегородки, ; 4-р1ввошрно верфорована кризиса, 5-да^еренцхйно перфорована кришка, 6-камера розр1дженвя, 7-привцша зхрочка.

- 13 -

Освовн1 покагники процес!в суи!ння

Процес суш!ння «О в. % «о в. м/с ЛР в, Па в, с И, кВт-год

Пер!одичний . 260 1.2 . 5000 250 2.78

Безперервний 260 1.2 5000 480 5.33

Модиф1кований безперервний 260 1.2 5000 300 3.33

Результата досл!дж.ень показали, що при аапропонованому метод! вир!внювання швидкост1 ф!льтрування вздовх зони суш!ння (при наяв-ност! р!зно! вологоот! по довжин!) безперервний процес по сво1й !итенсивносг! наближаеться до пер1одичного процесу. Сл!д в!дм1ти-ти, шр I перЮдичний ! безперервний процеси ф!льтрац!йного суи!ння мають суттеву перевагу перед конвективним методом, який використо-вуеться в даний час на заводь Розроблена техн!чна документами, робоч! та монтажн1 креслення сушильно! установки барабанного типу (рис.7), як1 передан! на Сокальський завод "Х1мволокно" для виго-товлення промислового зразка сушильного агрегату.

ВШЮЕКИ

; !.- Встановлено, що ф1льграц1йне суш1ння х1м!чного , волокна, дало можлив!сть в 5 - В раз!в 1нгенсиф1кувати процес суш!ння та б!льше н1ж у два рааи сноротити енергетичн! ватрати - в пор1внянн! до конвективного методу.

2. Вивчена г1дродинам!ка при рус! пов!тря через шар сухого х!м1чного волокна 1 отримана математична залежн!сть для розрахунку г!дравл!чного опору з врахуванням явища "с1дання".

3. Визначено приведену густину шару в залежност! в!д швидкост! рухутеплонос!я.

4. Отримано р1вняиня для роврахунку зм!ни пористост! шару в залежност1 в1д швидкост! ф1льтрування теплонос!я ! вологост! ма-тер1алу. .

5. Вивчено зм!ну г!дравл1чного опору, температуря ! швидкост! ф1льтрування в залежност! в1д вм!ни вологост! ! обгрунтоваио ме-хаи!зм суш!нвя: механ!чне вит!сиення значно! маси вологи та . на-

- 14 -

явнЮТь умовного другого пер1оду.

6. Вивчена к1нетика процесу в режимi бееперервного сушения i доказано негативннй, вплив на триваиЛсть процесу наявност1 р!зно! водогост! по поверхн1 магер1алу, що приводить до втрат тепловог енергП через висуиений матерiал та лродовжуе час суапння Бологого матер1алу.

. 7. Проведено пор!внялънии анал!з к1нетики в режим! перЮдич-вого i бееперервного сунання при разних швидкостях ф!льтрування на окремих д1лянках шару 1 показано, що пер1одичний процес е вначно !нтенсивн!шй.в пор!внянн! з безперервним за рахунок piBHOMipHOCTi роапод!лу вологост! по поверхнi матер1алу.

8. На основ! г!дродинам1ки, " динаьйки i кхнетики суипння зап-ропоновано метод вир1вш)вааня швидкост! ф1льтрування теплонос!я вздовж.BCie! зони суМння при безперервному процес!.

9. Розроблена методика розрахунку живого сачення перфорацП для досягнення piBHOMipHOCTi швидкост! фШтрування теплонос!я черев вар х1м1чного волокна.

10. Розроблена математична модель ф!лътращйного суипнни х1м!чного волокна i виконана Г) експершентальна перев!рка на адекватн1сть. ■ Запроповована методика розрахунку апарату ф1льтра1ииного суиання.

11. На основ! отриманих результат!в залропонована конструкщя промислово! сушарки барабанного типу, яка реал!зуе безперервний процес. ф!льтрац!йного сушения.х!м!чного волокна, виготовлен! ро-боч! креслення,сушарки ! передан! на Сокальський завод "Х!мволок-но", на якому виготовляеться промисловий зразок ново! сушильно! установки./

Основний ам!ст дисертац1йно1 роботи викладений в наступних публ!кац!ях: . '

1. Аксельруд Г.А., Ханик Я.М., Атаманш В.М.. ;Стрепко М.П.' Математична модель процесу ф!льтрад!иного сушИшя кап!лярно-порис-тих каю!дних матер1ал!в. // Зб1рннк наукових лраць !нституту тех-ююг1чно1 к!Сернвтики. "Теор!я i ¿фактика сушши", т. 1, 1993, с. 105-121.

•<.' 2. Ханик Я.М., Гушшцький Я.М, Атаманюк В.М. Б1лей П.В. Г!дродкнам!капроцесу ф1льтрац!йного суи!ння MaiepiaaiB, для яких властиве явите с!дання. // Науковий в!сник. Проблеми деревообного

виробництва. Вип. 2. -Льв1в: УкрДЛТУ, 1994, с.29 - 39.

3. fa. Khanlk, Ya. Gumnltsky.V. Atamanuk. Mathematical model of process filtration dryinq. //International AM3E conference.' Applied & simulation. AMS'93. Press, P. 289-300.

4. Ханик Я.М., Гумницький Я.М., Атаманюк B.M., Стрепко М.П., Стан!славчук О.В. Изучение гидродинамики пористых объектов при изменении свободного объема. // 15.с. с кл. Библ. 2 назв. ГАСНТИ N293-yK95, 07.02.95.

5. Ханик Я.М., Гумницький Я.М., Атаманюк В.М. Математична модель процесу фШграцШного суш1ння. // Тези допов1дей м1жнародно! конференцП "Applied modellinq & simulation AMS'93" Lviv (Ukaine)

1993, c.105 - 106.

6. Ханик Я.М., Атаманюк В.М. ФШтравдйне суш!ння х1м1чного волокна. Гези науково! конференцП..// "Стан 1 перспективи розвит-ку xiMi4H0l науки та промисловост1 в зах!дному perlOHi", Льв!в,

1994, с.192.

УМ0ВН1 ПОЗНАЧЕННЯ.

В,С - коеф!ц1енти, як! визначаються експериментально; .

6с - вага сухого зразка, кг;

Н, Ну - б1жуча висога 1 висота шару х!м1чного волокна з густиною Рв-1020кг/м3, м; К - коефШент суш!ння, 1/с; 1 - довжина сушильно! зони, м;

Ре - число Рейнольдса; ,

Б -.площа поперечного перер1зу контейнера, м2;

Бжс - площа живого перетину перфоровано! перегородки виражена в процентах; 0 - л1н1йна швидк1сть руху шару волокна, м/с; У.Уо.Ур - б!жуча, початкова 1 р!вноважна в!дносна волог!сть зразка, виражена в процентах; . ДР.ДРпп - сумарн! 1 втрати напору на перфорован1й перегороди!, що ф!ксувались вакуумегром, Па;

£0, е - початкова 1 б!жуча порист1сть шару; в м3/*!3; р. Рвод." густина геплонос1я ! води,,кг/м3;

Рпр.- приведена густина.шару, кг/м3;'.

t - час, с;

«о, « - ф1ктнвна 1 д1йска дшидкЮть руху теплонос1я, м/с. . . ; ■ . . АНОТАЦИЯ . 4

Атаманюк В.М. Гидродинамика и массообмен в процессе фильтрационной сушки химического волокна.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.08. - процессы, машины и аппараты химических и нефтехимических производств, Государственный университет "Львовская политехника", Львов, 1995.■

Защищается шесть работ в которых рассмотрены вопросы непрерывной фильтрационной сушки слоя химического волокна, для которого . имеют место усадочные явления. Представлены исследования гидродинамики сухого и влажного слоя, динамика и кинетика фильтрационной сушки волокнистого материала и аналитические зависимости, позволя- . ющие рассчитать потери напора и время проведения процесса. Приведено сравнение периодического и непрерывного способов сушки и указано отрицательное влияние разной влажности слоя материала на входе и на выходе с сушильного агрегата на процесс. Разработан способ выравнивания скорости фильтрации теплоносителя через влажные и су- хие участки материала, приведены аналитические зависимости для расчета фильтрационной сушильной установки барабанного типа. Указаны оптимальные условия проведения процесса фильтрационной сушки химического волокна в производственных-условиях;"

Ключов! слова:

Ф1льтрац1йне суш1ння, явгаде "с1дання", г1дродинам1ка, масо-обм!н, к1нетика суаиння.

ABSTRACT

Hydrodynamics and mass-transfer in filtration drying of the chemical fibres.i

Cand. Tech. Sci. Specialization - 05.17.08 Processes, machines and apparatus of chemical and oil-chemical productions. Atama-nuk V.M. State University "Lvivska Politechika", 1995.

The problem of the continuous filtration drying of the chemical fibres bed in the conditions when shrinkage takes place are considered. Investigations of hydrodynemics of dryid "and humid

bed, dynamics and kinetics of the filtration drying are presented. The analytical relations were found for calculations of the head lost and process time. The periodical and continuous processes were compared and negative influence of the different bed humidity at the inlet and outlet of the dryer was established. To achieve the rate of filtration through the humid and dry parts of material constant the metod of different perforation was used. The analytical relations for dram tlpe dryer calculation were established and the optimum conditions of the filtration drying process in real production were found.