автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Интенсификация гидродинамических и тепломассообменных процессов с помощью вибрации и их аппаратурное оформление

2 4 ФЕ8 1ВВ7

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

УДК:66.096.5;666.3.147;53.232;66. 047.31;664.002.5 на правах рукописи

ЗАЙЦЕВ ЕВГЕНИИ ДМИТРИЕВИЧ

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ

ПРОЦЕССОВ С ПОМОЩЬЮ ВИБРАЦИИ И ИХ АППАРАТУРНОЕ

ОФОРМЛЕНИЕ (на примере пищевой промышленности)

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты

пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1997

Работа выполнена б Московском Государственном Университете пищевых производств и Семипалатинском Государственном Университете "Семей"

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор В.А. Членов,

доктор технических наук, профессор Б.И. Леончик, доктор технических наук, профессор В.М.Усаковский

Ведущая организация:

Институт Теплофизики СО РАН

Защита состоится 20 марта 1997 г. в 10 час. на заседании Диссертационного Совета Д.063.51.05. Московского Государственного Университета пищевых, производств по адресу: 125080, Москва, А-80, Волоколамское шоссе, д. 11.

Просим Вас принять участие в Заседании Диссертационного Совета или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения по вышеуказанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в бибилиотеке МГУПП. Автореферат разослан 10 февраля 1997 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета

д.т.н.,профессор И.Г. Благовещенский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ. Совмещение процессов и комбинирование аппаратов является новым и весьма перспективным научным направлением, отвечающим современным тенденциям развития науки о процессах и аппаратах пищевых и химических производств и теории технологического потока.

В известных комбинированных аппаратах для обработки дисперсных материалов, в том числе фильтр-сушилках, представляющих собой емкостные аппараты, несмотря на преимущества комбинированных аппаратов (отсутствие транспортирования дисперсных материалов из аппарата в аппарат, сокращение их контакта с окружающей средой, уменьшение числа загрузочных (разгрузочных) узлов и т.д.), механизацию процессов герметизации, поворота емкости, смены фильтрперегородки, выгрузки осадка и др., не преодолены органически присущие емкостным аппаратам недостатки: малые скорости протекания процессов тепло- и массообмена, фильтрации, и как следствие, малая удельная производительность аппаратов.

Применение колебаний позволяет создать активные гидродинамические режимы при проведении процессов химического взаимодействия, кристаллизации, экстракции, смешивания, фильтрования и сушки, повышает их качественные показатели в результате более полного использования взаимодействующих веществ, уменьшает размеры, снижает металло- и энергоемкость комбинированного оборудования. Возможность подвода механической энергии к рабочему органу аппарата извне позволяет исключить мешалку из рабочего объема, интенсифицировать процессы тепло-массообмена, создать реальные предпосылки для разработки экологически чистого оборудования нового поколения.

Анализ научно-технической литературы показал, что разработка конструкций комбинированных вибрационных и пульсационных аппаратов и их научное обеспечение находятся в зачаточном состоянии, а исследование гидродинамики и тепломассообмена колеблющихся дисперсных сред в связи с успешным использованием вибрационных и пульсационных фильтров, смесителей и тепломассообменных аппаратов в ряде технологий пищевого, химического и машиностроительного комплекса приобретает новое самостоятельное развитие. Однако недостаточный уровень исследования и обобщения экспериментально-теоретических данных гидродинамики и тепломассообмена колеблющихся дисперсных сред не позволяет в полной мере использовать

накопленный в лаборатории потенциал для их промышленного освоен» Данная работа направлена на устранение указанных пробелов.

Работа проводилась в соответствии с планом основных научнь направлений института в рамках координационного плана АН СССР г проблеме 1.9.1. "Теплофизика и теплоэнергетика" разделы 1.9.1.2.5 (5) "Иссл дование гидродинамики и теплообмена в псевдоожиженном слое" N го регистрации 01870097433, по плану ГКНТ СССР, тема N 360, N гос. Реги трации 01870097431, а также по плану программы "Машиностроение" М) нистерства науки и новых технологий Республики Казахстан N гос. регистрацг О195РК01022.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - на основе комплексных систематических исслед< ваний изучить гидродинамику и тепломассоперенос в вибрируемых дисперснь: системах и на этой основе разработать новые процессы и аппараты, дат методы их расчетов и указать новые направления массо-теплообменных техж логий в дисперсных средах.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ включают исследование гидродинамнк и тепломассопереноса вибрируемой в закрытом сосуде жидкости, а так» вибрируемого в жидкой и газообразной среде слоя дисперсного материал исследование насосного действия перфорированного диска и виброкипящег слоя в жидкой среде, разработку и исследование новых вибрационных смеа телей, насосов, фильтров, гальванокоагулятора и фильтр-сушилок.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Экспериментально установлено, что прису-ствующие в жидкости пузырьки газа в условиях виброколебаний с образе ванием стоячих волн инициируют высокочастотные колебания давления, н порядок превышающие частоту возбуждающих колебаний, а также усилени пульсаций давления в жидкости, находящейся в режиме вибротурбулизации; режиме виброаэрации пузырек газа многократно кавитирует в течение период колебаний. Получены количественные данные о распределении газа по объем жидкости и пузырьков газа по размерам, о зависимости режима виброту[ булизации от параметров вибрации, газонасыщения и геометрических размеро газожидкостной системы. Показано, что возникновение избыточного давления вибротурбулнзованной жидкости является результатом усреднения песиммет ричных колебаний давления. Выявлены две резонансные частоты для конвеь тлвного теплообмена, при которых коэффициент теплообмена увеличивается 5-10 раз.

Установлено, что колебания виброкипящего слоя носят периодический и регулярный характер. При этом период колебаний слоя кратен период;, колебаний вибрирующей поверхности и состоит из одного или нескольких тактов. Получены зависимости для скоростей колебаний, циркуляции, пульсации частиц и пульсационной скорости газа в надслоевом пространстве о г параметров вибрации и свойств дисперсного материала, а также распределение пульсационной скорости газа по сечению аппарата. Установлены зависимости энергии, диссипируемой в слое, скорости истечения и эффективной теплопроводности виброкипящего слоя при атмосферном давлении, колебаний температуры датчика термоанемометра и мгновенного коэффициента внешнего теплообмена, а также доли тепла, передаваемой из нагреваемого слоя в надслоевое пространство, от параметров вибрации, свойств дисперсных материалов и геометрии слоя. Определен истинный межфазный коэффициент теплообмена для виброаэрокипящего слоя. Полугена теоретическая зависимость для коэффициента внешнего теплообмена виброкипящего слоя с учетом подвода энергии от пульсируощего потока газа. Установлено влияние параметров вибрации, свойств дисперсных материалов и величины теплового потока на внешний теплообмен и эффективную теплопроводность виброкипящего слоя в жидкой среде.

Полугена зависимость производительности насосов с перфорированными дисками и виброкипящим слоем в жидкой среде от параметров вибрации, конструктивных и геометрических размеров дисков и слоя, а также свойств дисперсных материалов.

Теоретически полугены критерий безосадочного виброфильтрования и условия начала движения ело я осадка по фильтровальной перегородке Обобщено гидродинамическое уравнение фильтрования с образованием несжимаемого осадка при произвольном давлении и производительности. Получены новые данные о процессе фильтрования суспензий с помощью вибашюнного фильтра-насоса. Сформулированы основные принципы разработки фильтров с применением колебаний и комбинированных аппаратов для обработки дисперсных материалов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. В научном отношении полугенньге результаты формируют физические представления о сложных гидродинамических и тепломассообменных процессах в колеблющихся дисперсных системах (жидкость с пузырьками газа, виброкипящий слой в жидкой и газо-

образной среде) и позволяют рассчитывать динамические, энергетические тепло-массобменные характеристики вибрируемых дисперсных систем.

В прикладном отношении полученный комплекс результатов дела доступными для практического использования в комбинированных аппарат новые области дисперсных систем (виброкипящий слой в газовой и жидк среде, а также жидкость с пузырьками газа), объединенных высокой сжим; .мостыо, определяемой сжимаемостью газа, и резонансными явлениями, связа ными с образованием стоячих волн.

Полз'ченные результаты использованы при разработке новых комби» рованных аппаратов: вибрационного фильтра-насоса, гальванокоагулято] установки для спиртового осаждения, фильтрования и сушки пектина, по( завших высокую эффективность. Конкретные результаты защищены aBTOf кимн свидетельствами и патентами, использованы при проектировании строительстве цеха полировальных смол НПО "Оптика" на заводе "Оргсинте при внедрении вибропобудителя в дозаторе мела на Семипалатинск! мукомольно-комбнкормовом комбинате. Виброфильтр-насос был успеш испытан на Семипалатинском кожевенно-меховом объединении и Семипаг типском мясоконсервном комбинате.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ результаты экспериментально-теоретических hccj дований гидромеханических, энергетических и массо-теплообменных харакл ристик вибрируемых дисперсных систем. Результаты разработки hobi направлений развития гидродинамических и массо-теплообменных вибрацис пых технологий для обработки дисперсных систем и рационального кч» труирования аппаратов с их использованием.

АПРОБАЦИЯ. Содержание отдельных разделов диссертации и ochobhi результаты были представлены и докладывались на; конференции "Специа; ные вопросы гидромеханики и газовой динамики двухфазных сред" (Том< 1971); IV Всесоюзном совещании по тепломассообмену (Минск, 1972); научн практической конференции "Молодые ученые и специалисты Томской облас в девятой пятилетке" (Томск, 1975); рабочем совещании "Гидродинамика процессы переноса в биореакторах" (Новосибирск, 1989); Всесоюзном семина "Интенсификация и автоматизация технологических процессов обработ пищевых продуктов" (Москва, 1989); III Всесоюзной научно-технической кс ференции "Теоретические и практические аспекты применения метод инженерной физико-химической механики с целыо совершенствования и инте сификации технологических процессов пищевых производств" (Москва, 199'

Всесоюзной научно-технической конференции "Холод - народному хозяйству" (Ленинград, 1991); 37th International Congress of Meat Science and Technology Germany, (Kulnibach, 1991); межгосударственном научном семинаре "Современные проблемы качества мясного сырья него переработки" (Кемерово, 1993): IV Всероссийской научной конференции "Динамика процессов и аппаратов химической технологии" (Ярославль, 1994); Республиканском научном семинаре "Современные технологии и технические средства переработки и храненкч животноводческого сырья" (Семипалатинск, 1995); Международном форуме "Тепломассообмен- 1996 ММФ" (Минск, 1996).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 70 работ, в том числе 12 статей в центральной печати, получено 16 авторских свидетельств и патентов.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложения, содержит 342 страницы основного текста, в том числе 45 страниц литературных ссылок из 426 наименований и 91 страницы приложений.

В предисловии отражена актуальность работы, ее цель, научная новизна и практическая ценность, сформулированы основные задачи исследования и представлены результаты, выносимые на защиту. Во введении показана перспективность комбинированных аппаратов с применением колебаний для фильтрования и сушки, разработка которых находится в начальной стадии, а накопленный в литературе большой экспериментальный материал по проведению различных процессов в колеблющихся дисперсных средах не освоен и находится в несоответствии с недостаточным уровнем научного освоения проблемы. В первой главе приведены исследования гидродинамики, массо-теплоообмена вибрируемой в закрытом сосуде жидкости, на основе которых разработоны и исследованы новые смесители и экстракторы. Во второй главе обсуждены исследования гидродинамики и тепломассобмена виброкипяшего слоя в газовой и жидкой среде. В третьей главе представлены исследования насосного эффекта перфорированного диска и виброкипяшего слоя в жидкой среде и вибрационные аппараты с его использованием (насосы, мешалки, гальванокоагулятор). В четвертой главе рассмотрены теоретические и экспериментальные исследования процесса фильтрования с использованием колебаний. В пятой главе отражены результаты разработки и исследования комбинированных фильтр-сушилок, а также методика их расчета. В заключении сформулированы основные результаты и выводы по работе.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ ВИБРИРУЕМОЙ В ЗАКРЫТОМ СОСУДЕ ЖИДКОСТИ И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПРОЦЕССОВ

АППАРАТОВ

В поведении вибрируемой в сосуде жидкости в зависимости от свойств и ускорения вибрации выделены три стадии: относительного покоя движения однофазной жидкости, виброаэрации и вибротурбулизации. В перв стадии при вибрировании в жидкости возникают симметричные пульсац; давления, совпадающие с частотой возбуждающих колебаний. С рост< амплитуды и частоты колебаний, а также глубины погружения датчика п уровень жидкости амплитуда давления увеличивается. При движении датчи по высоте столба жидкости наблюдалась резкая смена фазы колебаний, ч свидетельствует об образовании стоячих волн в жидкости.

В режиме виброаэрации под поверхностью жидкости образуют пузырьки воздуха диаметром 1-2 мм. Пузырьки сдавлены в направлении свер вниз и имеют форму чечевицы. Пузырьки газа вследствие интенсивно перемешивания жидкости перемещаются в пульсационном режиме (рис.! Амплитуда пульсационного движения - 1-3 мм. Период пульсаций на ¡горяд меньше, чем период вибрации, а скорость пульсационного движения достига десятка метров в секунду. Пузырек воздуха многократно кавитирует в течен одного периода колебаний вибростола. При ускорениях вибрации больше 10 растворенные в жидкости и внедряемые в ее поверхность пузырьки га собираются в узлах скорости стоячей волны в виде роя. Первый узел стояч( волны образуется на дне, поэтому пузырьки воздуха под действием "вибр ционной силы" вначале погружаются на дно. При насыщении жидкости пузыр .'сами газа наблюдаются высокочастотные колебания давления, которые к: бы модулируют кривую пульсации давления. Частота высокочастотных колеб ний давления, по крайней мере, на порядок выше частоты возбуждающ! колебаний (рис. 2а, 26). Высокочастотные колебания давления регистриров лись также у роя пузырьков воздуха (рис.2в).

При определенных параметрах вибрации и определенных высотах стол( жидкости и воздуха в закрытом сосуде весь объем воздуха распределяется жидкости, которая начинает интенсивно перемешиваться и циркулирова-вместе с пузырьками газа между узлами (скоплениями воздуха), а кавиташ охватывает весь обьем жидкости. В этом состоянии, называемом виброту

сосуда

iU) _(S)_(J)

1 1 1 t 11

■и

к Г" г-,

\ 1 л tJik

\

'■¡П л

\ /1 4

11

г

SCO мм при высоте слоя воздуха 100 мя, а - в - реям»; виброаэрации; г - е - режим диброаэрации ; a -S П:, А=4 ¡.:м перзд началом вибротурбулкзакии; б - / = 20 Гц, А - 7 км затухание вибротурбулизацик; в - /= 30 Гц, Л - 3 им; г - е - ; 30 Гц, А - соответственно 3, И, 5 ми. Пьезодатчик находился соответственно на расстоянии от дна сосуда - зто, -i х, .a.vj, U50,ТЭТ мм.

булизацией, на (|юне высокочастотных относительно небольших колебаги давления с частотой, превышающей на порядок и более частоту возбуждающ! колебаний, наблюдаются ударные волны, избыточное давление в фазе сжат! которых достигает величины 0,2-0,3 МПа, а частота равна частоте возбужден! (рис. 2г, 2д, 2е). Больший и меньший импульсы давления относятся соответс венно к прямой и отраженной волне. Усиление пульсаций давления связано наличием в вибрируемой жидкости значительного количества пузырьке воздуха и инерцией столба жидкости, как и в случае гидравлического удар Следствием появления значительных несимметричных пульсаций давления вибрируемом столбе двухфазной жидкости является повышение средне! статического избыточного давления. Причем так же, как и повышен! импульсного давления, зависимость избыточного статического давления с частоты носит резонансный характер.

Измерение температуры воды в процессе ее вибротурбулизации показь вает, что температура поднимается за 0,5 часа вибрирования с частотой 30 Гц амплитудой 5 мм с 19 до 44° С. Определив термическую постоянную сосуд, представляющего собой в данном случае калориметр, равную 4 к-Дж/град оценим мощность, диссипируемую в вибротурбулизованной при частоте 30 Г и амплитуде 5 мм воде, величиной 73 Вт/кг. Полученные данные об энергш лиссипируемой в вибротурбулизованной жидкости, позволили оценить п теории локальной структуры изотропной турбулентности А.Н. Колмогоров внутренний масштаб турбулентности. Он оказался равным 0,00001 м.

Результаты расчета среднего статического давления по формуле П.! Жуковского для гидравлического удара показали совпадение с величинам измеренного значения в вибротурбулизованной жидкости.

В режиме вибротурбулизации происходит дробление крупных пузырько и образование большого числа мельчайших пузырьков. Размер пузырьков вибротурбулизованной жидкости изменяется от 0,02 до 1-2 мм, причем крупны пузырьки (1-2 мм) постоянно сливаются и одновременно дробятся на боле мелкие. Распределение пузырьков воздуха по объему вибротурбулизованно жидкости неравномерно, большее количество пузырьков воздуха находите вверху и внизу сосуда, поэтому в этих областях цвет жидкости более с ветлы Г Эти прослойки занимают весь диаметр сосуда, а их толщины в течение период колебаний меняются. Средняя скорость движения границы прослойки придонной части сосуда при ее расширении (движении сосуда вверх) была

м/с, а при сжатии прослойки -4,6 м/с, - ускорение соответственно - 150 и 351 м/с2.

Средняя скорость движения границы раздела в верхней части сосуда при движении верх и вниз оказались равными 3,5 м/с,а ее ускорение - 213 м/с:

В сосуде диаметром 20 мм и высотой 200 мм внбротурбулизация жидкости не наступала при всех исследованных параметрах вибрации, при увеличении высоты сосуда до 400 мм внбротурбулизация наступала при 40 Ги н ускорениях более 20 g, однако интенсивность перемешивания и кавитации были слабее, чем в сосудах большего диаметра. В сосуде диаметром 40 мм и высотой 200 мм внбротурбулизация наступала, однако для ее наступления требовались высокие ускорения (амплитуды). При увеличении высоты столб;! жидкости до 400-900 мм, при слое воздуха высотой 20-100 мм и диаметре сосуда более 40 мм повышается качество вибротурбулизации и снижается амплитуда колебаний, при которых начинается внбротурбулизация, с 6 мм до 4-3 мм при 32 Гц.

Влияние высоты столба жидкости на начало и качество вибротурбулизации связано с образованием стоячей волны и гидравлическим ударом, а диаметра сосуда - с воздействием вязкости на амплитуд;, возбуждаемой в пограничном слое волны.

Исследование распределения давления в вибрируемом столбе жидкости, наблюдение за движением пузырьков газа позволили выявить механизм и\ погружения и локализации.

В зависимости коэффициента теплообмена поверхности с колеблющейся в закрытом сосуде жидкостью от частоты имеются максимумы: первый - при частоте 35-40 Гц, второй - при 70-80 Гц. Подобное влияние частоты па теплообмен проявляется при ускорениях вибрации равных или больше 10 у и с ростом ускорения коэффициент теплообмена возрастает. Отметим, что жидкость при указанных параметрах вибрации находится в двухфазном состоянии, а вибротурбулизации соответствует максимум теплообмена. Коэффициент теплообмена в нижней части сосуда был выше на 10-20%, чем в середине.

Для оценки коэффициента теплообмена поверхности с вибрируемой в закрытом сосуде двухфазной жидкостью была получена зависимость:

Nu =0,966- Re'g' l55ZI,l'k1"l>+l)152

ill

f

где Z =

Д = 0,7327.

2

Значение первой резонансной частоты f выбирается из эксперимента: дл сосуда из оргстекла и стали и однофазной перед опытом жидкости соотве1 ственно 40 и 30 Гц, для двухфазной жидкости резонансная частота равна 20-4 Гц (максимум растянут на эту область частот). Значение второго (боле острого) резонанса находится в промежутке 70-80 Гц.

Зависимость (1) в области частот от 10 до 200 Гц имеет отклонение с эксперимента менее ±20%.

Результаты исследования гидродинамики вибрируемой в закрытом сосул жидкости были применены для разработки способа и устройств для полученн газожидкостных систем и интенсификации в них процессов тепло-массообмен; а также при разработке впброфильтров и фильтров-сушилок.

Активные гидродинамические режимы при обезвоживании суспензщ включающем процессы фильтрования и сушки, могут быть созданы с помощь; вибрации. Для обоих процессов необходимо иметь данные о свойствах слс дисперсного материала. Исследование движения слоя и его взаимодействия вибрирующей поверхностью показало, что колебания слоя всех нсследованнь материалов для всех параметров вибрации носят периодический и регулярны характер, поэтому виброкипящий слой как колебательную систему мож! отнести к гиперпериодическим системам. Экспериментально установлено с; шествование однотактных и однократных, а также многотактных и мпоп кратных режимов колебания слоя (рис.3) и области их преимущественно] существования. Все характеристики виброкипящего слоя (скорость колебанн порозность, давление и скорость газа) претерпевают периодические изменен! (рис.4).

Частицы виброкипящего слоя одновременно участвуют в колебательно; циркуляционном н хаотическом движении. Для среднезернистых и мелкозе; чистых материалов определена скорость колебательного движения:

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛОПЕРЕНОСА ВИБРОКИПЯЩЕГО СЛОЯ В ГАЗОВОЙ И ЖИДКОЙ СРЕДАХ

Ряз. 3. Копии осциллограмм: I, 2, '3, 4 - саответсгзе;-::; нмя зяб рос тела, даэлзкяя с.тоя ч газа поп слоем, сягкгл: ко.1 частота a - pe«cmt однократный к одиотэхтянЗ, / * ''-»Г* А = I мы, d - 0,3о ш, Нц= 100 им ; S- рзаям дзухкраг:--:: тэхтный, Г = 2G Гц, А = 5 мм, d =1,3 мм, H = ЙО мм, з

- П

двухкратный я двухтактный, J = 40 Гц, А = 0,5 мм, d -- = ; г - реи ям четырехкратный я трзх1гакгныйг= 5G

- С Т = : _

■л I

" tT ,л I - р-'*.::

'Н

, 5 мм, Л = 1,3 }.;*•, 1^= S0 иг«:

ц'м/с h:m

2 60

1,5 ¿9

i 2

ор ■ {

0 ■ 0

■0,5 -/

Ч -2

-(5- -3

ff А Î3 i £

А Ai V, \ /

С V, / V

-А f-

û sr/z jt зя/z лаг S3T/Z ssr ify

0,556 0,513 ûtSW 0,551 0,524

fypad

Pire. Ч. Траектории движения дна сосуда (i), нижней (?) и верхней (з) границ слоя для песка 0,36 мм, .диаметром сосуда 36 мм, .аксотой насыпного слоя 50 мы при А = 2, 25 мы, .1 = Гц, а также изменение порознооги (г0 и пульсирующей скорости

газа (5)

V = 6,0 • АГ

с

Циркуляционная скорость частиц с уменьшением их размера увеличи пается, достигая величины колебательной скорости. Вертикальная составляю шая циркуляционной скорости частиц в 3-6 раз выше горизонтальной. ( увеличением высоты слоя циркуляционная скорость, так же как и колебательна скорость, проходит через максимум. Нормальная проекция хаотической скорос ти частиц оценена:

Значение пульсационной скорости газа и ее распределение по радиус; сосуда в надслоевом пространстве в течение периода колебаний получено I помощью скоростной киносъемки путем визуализации течения газа. Разма: колебаний пульсаций скорости газа не превышает 3,6 м/с (в слое частиц песк; 0,36 мм), а величина максимального значения пульсационной скорости состав ляет менее 2 м/с. Максимальная скорость газа в надслоевом пространств! наблюдалась при (¡>=340-370 градусов, а минимальная скорость - при ф=180 270 градусов, причем с возрастанием амплитуды и частоты увеличиваете; (рис. 4). Полученные экспериментальные значения максимальной пульсаци онной скорости газа совпадают с рассчитанными значениями по формул« Дарси, в которую подставляли экспериментальные значения средней ампли туды пульсациий газа. Максимальную пульсационную скорость газа, рассчи тайную по формуле Дарси и равную 10 - 12 м/с, имел слой кварцевого песка с размером частиц 0,815 мм.

Энергия, диссипируемая в виброкипящем слое, равная энергии подводимой к слою, в зависимости от частоты и высоты имеет резонансный характер так же как и пульсация давления газа и тепло-массоперенос. Истечение сыпучего материала (кварцевого песка) через донное отверстие с увеличениеь: частоты и амплитуды уменьшается, что связано с увеличением времени полете и движением газа. Для мелкодисперсных материалов наблюдаются максимумы, связанные с пульсацией давления газа, мешающей истечению зернистогс материала. Для материалов с большим внутренним трением малое вибрационное воздействие разрушает своды и вызывает перемещение материала способствующее истечению, дальнейшее увеличение амплитуды и частоты, та!-же как и у сыпучих материалов, приводит к уменьшению удельного расхода материала, поэтому на зависимостях Ч=Р(А) имеются максимумы.

у/„=Д2л;АТ+к\\,'1, где - пульсационная скорость газа.

Вибрирование приводит к увеличению истечения материалов через отверстие в вертикальной стенке. Обработка экспериментальных данных методом наименьших квадратов на БЭСМ-4 позволила получить расчетные зависимости для удельного расхода дисперсных материалов при их истечении через отверстия

Для интенсификации тепломассообмена применяют совместное воздействие потока газа и вибрацию. Наложение вибрации на псевдоожиженный слон дисперсных материалов устраняет застойные зоны, прорывы пузырей газа и увеличивает их перемешивание. Для виброаэрокипящего слоя (при скорости газа больше и равной скорости начала псевдоожижения) потери давления газа с ростом амплитуды возрастают, а от частоты зависимость сложнее. При развитом кипении потери давления в виброаэрокипящем слое на 10-15''.. увеличиваются, по сравнению с кипящим слоем. В виброаэрокипящем слгс потери давления меньше по сравнению с неподвижным слоем, причем это уменьшение при резонансных условиях достигает 30-50%.

Вибрирование слоя зернистых материалов, находящихся в жидкой среде, актуально для процессов экстракции, растворения, фильтрования и т.д. В состоянии виброкипения слой зернистого материала интенсивно перемешивается за счет инерционных и гидродинамических сил. Гидродинамическое воздействие на частицы материала появляется вследствие вихревого движения жидкости, насыщения ее воздухом, возникающего, как показано в гл.1, при значительных виброускорениях, и турбулизирующего движение воды. На рис 5 представлены кривые виброкипения, представляющие интерес для нахождения оптимальных параметров вибрации. Опыты показали существование узкого интервала параметров вибрации характерного для каждого соотношения высо] слоя зернистого материала и воды, при которых наступает интенсивное перемешивание.

На установке и по методике, позволяющей учесть диссипативное тепло, были получены экспериментальные зависимости коэффициента эффективной теплопроводности от свойств дисперсных материалов и параметров вибрапин Наибольший был в слое частиц 0,2 - 0,3 мм при частотах 50 - 60 Гц и амплитудах 0,5 - 1 мм, а для более крупных частиц при частоте 20 Гц и амплитиуда 4-5 мм. Эти данные согласуются с результатами определения энергии, диссипируемой в слое, и коэффициента теплообмена. Минимум /. находится в области размера частиц 0,4 мм. Увеличение теплопроводности в слое частиц более 0,4 мм связано с влиянием фильтрационного движения газа..

Рис.5.Кривая вябрскдаения при Еысоте слоя песка ЗС т, зоды 45 км и диаметре чзстиЦ 0,36 им (а) и ?,05 ир (б)

10

• ^ •

f о * • X • / • х у' э

4/ мГ ' Л о

•Д

А А X

+ у о-р

Г а + 4 А-3 .. ^ Т ^

"{О* 2 1 6 8ЮЧ 2 4 6 8 {С Рис.6. Обобщенная зависимость для внешнего теплообмена виСрокшящего слоя кварцевого песка различным размером частиц. Г - 2,05 км; 2 - 0,81 мм; 3 - 0,36 мм; 4 - 0,257 мм; 5 - 0,031 мм.

которое увеличивается с ростом размера частиц. Увеличение теплопроводности в слое частиц менее 0,4 мм объясняется более интенсивным перемешиванием частиц, увеличением контактного теплопереиоса в результате более часты : соударений частиц.

Измерение доли тепла, переносимого из нагреваемого виброкипящего слоя в надслоевое пространство, показало, что относительная доля тепла, передаваемая газом в надслоевое пространство, была больше при низки-; параметрах вибрации. Абсолютное же значение количества переносимого газом тепла при малых параметрах вибрации ниже, чем при больших. В зависимости от частоты относительная доля тепла, переносимого в надслсеко^ пространство, имеет максимум, так же как и эффективная теплопроводность т.е. носит резонансный характер. С ростом амплитуды эта доля сначала уменьшается, а затем наблюдается тенденция к ее увеличению.

Экспериментальные результаты по эффективной теплопроводности виброслоя, обработанные на ЭВМ по зависимости, учитывающей контактный теплоперенос и перенос тепла газом, позволили получить следующее расчетное уравнение:

1,ф=^|45,5Д1П(^)и(ре1П^°%377Д^еив5|. (3)

С увеличением частоты и амплитуды коэффициент теплопроводности виброкипящего слоя в жидкой среде возрастает у частиц всех исследованных размеров при соотношении высот слоя зернистых материалов и воды 70 105 мм. У частиц диаметром 0,36 мм при соотношении высот слоя материала а воды 70 : 140; 70 : 210 значение возрастает до частоты 40 - 50 Гн и амплитуды 6-7 мм, а затем уменьшается. Диаметр частиц оказывает значительное влияние на эффективную теплопроводность виброкипящего слоя ь жидкой среде, например, при Р=40 Гц, А=3 мм и (1 =0,36; 1,3; 2,05 мм будет соответственно 8,5; 32; 312 Вт/м град. Для расчета эффективной теплопроводности предложены следующие эмпирические зависимости

Хк^СХЛеД (4)

где Сип равны соответственно 1,06 и 0,6 для слоя частиц диаметром 0,36 мм; 0,01, 1,6 для слоя частиц 1,3 мм; 0,001, 2,2 для слоя частиц 2,05 мм.

Анализ изменения температуры датчика термоанемометра постоянного тока, размещенного на дне сосуда, позволил установить нестационарный характер внешнего теплообмена, периодичность и регулярность колебаний темпе-

ратуры датчика трех типов. Высокочастотные - связаны с колебаниями слоя, а низкочастотные на порядок меньших вынужденных колебаний определяются циркуляционным движением дисперсного материала и наличием пузырей газа в мелкодисперсных засыпках. Размах этих пульсации не превышал несколько градусов при средней температуре датчика 70 градусов Цельсия. Эти исследования и анализ механизма внешнего теплообмена показал, что наиболее перспективной для виброкипяшего слоя является модель С.С.Забродского, представляющая собой частный случай двухзонной модели теплообмена и учитывающая нестационарный характер прогрева одиночной частицы. При использовании модели Забродского и модели виброупругой среды с учетом подвода энергии ог газа к частицам была получена расчетная зависимость для внешнего теплообмена виброкипящего слоя:

Среднеквадратичная ошибка определения а по зависимости (5) не превышает 20% (рис.6).

Одновременно и в одних условиях получены экспериментальные данные о влиянии параметров вибрации, размера частиц, концентрации материала и пульсации газа на а, использованные для получения эмпирических коэффициентов в зависисимости (5). Установлен характер влияния теплоемкости, плотности, теплопроводности частиц на внешними теплообмен. При увеличе диаметра аппарата от 100 до 400 мм а снижается, что определяется гидродинамикой слоя. В виброкипящем слое тонкодисперсного влажного корунда в зависимости от частоты имеется один или два максимума а. Первый максимум - при частотах 30-40 Гц, а второй - около 75-80 Гц. Большие значения а в слое влажного тонкоднсперсного корунда связаны с агрегацией частиц в сторону оптимальных размеров, повышенными пульсациями давления в слое полидисперсных гранулирующихся частиц. Исследование влияния влажности виброкипящего слоя на внешний теплообмен в зависимости от положения нагревателя в слое фармпрепаратов, древесных стружек и опилок показало, что теплообмен днища для большинства исследованных материалов и параметров вибрации ниже, чем боковой вертикальной ограждающей поверхности. Коэффициент теплообмена трубчатого вертикального нагревателя, размещенного по центру слоя мелкодисперсного материала, при частотах 40-50 Гц выше в 1,5 - 2 раза, чем теплообменн вертикальной ограждающей стенки. Данные результаты по теплообмену коррелируют с измеренными пульсирующим давлением и

и

(5)

скоростью газа, а также ее распределением по сечению аппарата. Внешний теплообмен в процессе сушки у влажных материалов, находящихся в режим 1; вибропсевдоожижения выше, чем у сухих, что связано главным образом с интенсивным отводом тепла от нагревателя в результате парообразования.

Поддув небольшого количества газа под виброслой существенно увеличивает внешний теплообмен, для расчета которого предложены зависимости вида:

( „ . Л "

(6]

— = С

2лА{

аг . , ,

Истинный коэффициент межфазного теплообмена в виброаэрокипящем слое с увеличением скорости газа возрастает вначале практически линейно, а затем рост снижается. В виброаэрокипящем слое межфазный теплообмен выше, чем в неподвижном и кипящих слоях, и с увеличением параметров вибрации возрастает, причем более сильно в слоях мелкодисперсных материалов. В слое мелкодисперсных фармпрепаратов в зависимости от частоты наблюдался резонанс межфазного теплообмена. Обработка опытных данных методом наименьших квадратов дала следующее критериальное уравнение для расчета коэффициента теплообмена газ-твердые частицы в виброаэрокипящем слое:

№1=0,028Ке'''Кев<и. (?)

В виброкипящем слое в жидкой среде при температуре жидкости ниже температуры кипения с увеличением амплитуды и частоты коэффипиеш теплообмена поверхности увеличивается. При переходе к температурам слои равным температуре кипения жидкости, коэффициент теплообмена возрастай! в 5 - 10 раз. Интенсифицирующее действие вибрации в этом случае прекращается, и даже вибрирование приводит к уменьшению внешнего теплообмена Это объясняется уменьшением разности температур между нагревателем и слоем (при кипении жидкости коэффициент теплообмена прямо пропорционален этой разности) и уменьшением скорости отрыва пузырей пара. С ростом диаметра частиц от 0,36 до 2,05 мм коэффициент теплообмена возрастает. Это связано с более сильным турбулизирующим влиянием крупных частиц, а также с повышением эффективной теплопроводности слоя. Для расчета коэффициента теплообмена предложена зависимость:

№1=СКев"-75,

(8)

где С - эмпирический коэффициент, равный соответственно 0,5 10 ; 0,15 0,24 10 для слоя частиц диаметром 0,36; 1,3 и 2,05 мм и тепловом потоке квт/м2 .

3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАСОСНОГО ДЕЙСТВИЯ ВИБРОКИПЯИ СЛОЯ ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА И ВИБРИРУЕМ ДИСКА, ПЕРФОРИРОВАННОГО ОТВЕРСТИЯМИ И НАКРЬП МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ СЕТКАМИ ИЛИ ТКАНЯМИ, А ТА РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

Аппараты виброкипящего слоя в жидкой среде в случае пористого д представляют собой вибрационные насосы с дисперсным клапаном, на: щимся на перфорированном диске (решетке), накрытом сеткой или ткг играющими значительную роль в насосном эффекте виброкипящего Кроме того насосный эффект диска, перфорированного коническими отве ями, применяется в вибрационных насосах, в том числе с диспер! клапаном, в вибросмесителях для распределения одной жидкости в о£ другой, а также в вибрационных фильтрах для создания обратного по регенирирующего фильтровальную перегородку. Для разработанных виброфильтров-насосов определение насосного эффекта дает возмояа рассчитать максимальную производительность фильтра, которую он имеет прохождении чистой жидкости. В этих же виброфильтрах-насосах возм использование виброкипящего слоя дисперсного материала для улавлиЕ вредных примесей.

На рис. 7 приведены кривые начала насосного действия дисперс материала в жидкой среде (кривые 1 и 2) и подъема воды на высоту 1200 (кривая 3) в зависимости от амплитуды и частоты вибрации. В зависимое-высоты слоя и размера частиц дисперсного материала производитель! насоса имеет максимум.

Оптимальный размер частиц находится в области 0,2 - 0,8 мм. С у| чением параметров вибрации производительность насоса возрастает (рис.£ повышением амплитуды колебаний при Г=соп51 величина 0 для более в? жидкостей увеличивается до максимума, а затем снижается. Это обьясш уменьшением высоты слоя дисперсного материала за счет выноса из мелких частиц вязкой средой. Кроме того, с ростом скорости движения ча ри значительных параметрах вибрации увеличиваются потери, обусловле: вязкостью.

Рис. 7. Влияние параметров вибрации на качало насосного действия ?,иг5рок!!пящего слоя кварцевого песка: I - н зот ; 2 - в снеси глицерина с водой; 3 - подъем еоды на бясог; I2CO мм \h = 20-100 U = О, 2 - О, Р им, расстояние решетки ог'дна сосуда t*~ 70 я?;) , /- частота, а - амплитуда

Рис. В Зависимость производительности насоса с дисперсий! клапаном от амплитуды вибрации при í = 20 Гц и различно!", вязкости жидкости: I - вода; 2 и 3 - смеси глицерина с еогхй з соотношении соответственно 50 : 50 к 70 : 30

При f=20 Гц и А=4 мм влияние расстояния от дна до решетг вибронасоса 1 на величину Q не проявлялось. При f=15 Гц и А=5 мм увеличением 1 от 30 до 150 мм производительность уменьшилась на 11,5%, при Г=30 Гц и А=3 мм она увеличилась на 29%.

С увеличением доли живого сечения решетки S от 3 до 20% пода1 насоса возрастает, затем до 33% сохраняет примерно постоянное значение, при 70% становится намного ниже. Увеличение Q с ростом S связано с умет шением сопротивления засасываемому потоку, а дальнейшее падение прои водителыюсти - с понижением пульсаций давления.

Опыты (таблица I) показали, что насосный эффект вибрируемого диск; перфорированного коническими отверстиями, зависит от положения диска его конструкции. Направление транспортирования, создаваемое вибрируюши; диском, перфорированным коническими отверстиями, определяется в значг тельной мере струйным механизмом истечения жидкости из отверстия. Пр истечении струи из конического отверстия (конфузора) в нем возникает сжати струи, создающее разрежение, являющееся движущей силой траспортированиг Указанный механизм создания разрежения в бесклапанных насосах и други технологических аппаратах, имеющих вибрирующие диски с коническим; отверстиями, может быть использован для теоретического рассмотрения движе кия жидкости в этих аппаратах. Проведенные опыты уточняют и дополняю также механику траспортирования жидкости в вибронасосах, развитую в работ В.М. Усаковского.

Напор и производительность бесклапанного вибронасоса зависят от угл конусности отверстий, доли живого сечения, глубины заглубления, вязкост! жидкости и т.д. и появляются при относительно высоких параметрах вибрации Например, бесклапанный вибронасос с диском диаметром 50 мм, перфо рированным коническими отверстиями диаметром 4 мм и углом конусности 9( градусов, живым сечением 3,2% поднимал воду на высоту 1000 мм и дaвaJ производительность 0,02-0,1 л/с при частотах 20-30 Гц и амплитудах 5-10 мм.

В большинстве исследованных параметров вибрации наибольший напо| создавал диск, имеющий отверстия с углом конусности 90 градусов. Пр! частотах 15-20 Гц и амплитудах 1-5 мм у дисков с отверстиями, имеющим» конусность 30 градусов, напор выше, чем у дисков с отверстиями yrnoN конусности 60, 90, 120 градусов. Это связано с различием гидродинамическо! картины истечения через конические отверстия, имеющие углы конусности до

23 . Таблица I

Влияние на насосный эффект визируемого с частотой 30 Гц и амплитудой 3 ш диска, перфорированного коническими отверстиями минимальным диаыетроы мм, Углом конусности 90°, толшной Я мы, живым сечением 3, 2 % в зависимости от положения диска и ткани кримплен на нем

Положенге дис*я л тканй не я ем

'Щ1 /л Ш'Зш.Ш Ш/^гтя (й\ шъ. /л

Няпор.Н.мм + 170 0 + 150 + 1000 0 - 100

Провзводи-твдьность, а, л/с 0 0 0 + 0,14 0 - 0,025

Рг.о. 9.Зависимость производительности по воде и глицерину от амплитуды колебаний для диска перфорированного 6 коническими отверстиями накрытого и ненакрнтого металлической сеткой (тканью) от амплитуды колебаний: I - без сетки, вода с воздухом, / = 20 Гц, 90°. 3, 2 *; 2 - латунная сетка 0,05 х 0,05 глицерин при температуре 26 С, 20 ГЦ, = 3,2 5»; 3 - то же при температуре 2Р С;

4 - кримплен, вода I = 20 Гц, а = 30°, 3, 2 Й;

5 - то ке I = 30 Гц

40 градусов и выше 40 градусов. Течение в диффузорах с углом расширения о 14 до 40 градусов можно отнести к режиму полностью развитого отрыва потока а течение в диффузорах с углом конусности больше 40 градусов явно относите к режиму струйного течения.

Изменение от 1,7 до 4 дает увеличение напора, а значит производи тельносги диска, перфорированного коническими отверстиями, что соответст вуег данным гидравлики истечения.

Напор и производительность с увеличением доли живого сечения до 3 4% возрастают, затем снижаются. С ростом амплитуды и частоты величинь максимумов сдвигаются в область живых сечений, равных 7-12%.

Наложение металлических сеток (тканей) с ячейкой менее 0,25x0,2: мм на вибрируемые диски с цилиндрическими отверстиями создае* статический напор, а у дисков с коническими отверстиями существенно еп увеличивает, если сетки или ткани расположить со стороны узкой част! отверстий. Начало насосного эффекта у этих дисков проявляется при меньши> параметрах вибрации, чем у бесклапанного насоса. С увеличением амплитуды г частоты колебаний производительность такого насоса увеличивается (рис.9).

При одинаковых живых сечеииях наибольшим насосным эффектов обладали диски, перфорированные цилиндрическими отверстиями, и диски перфорированные коническими отверстиями с углом конусности 90 градусов н накрытые тканью. Исследование влияния доли живого сечения диска, перфорированного цилиндрическими отверстиями и накрытого металлическими сетками или тканью показало, что при частотах 15-30 Гц и амплитудах 1-2 мм наибольшей производительностью обладал диск с живым сечением 3.2%. С увеличением параметров вибрации (при частотах 20-50 Гц и амплитудах 3-5 мм} максимум производительности наблюдался при живых сечениях 6,8-12%. Аналогичные результаты по влиянию доли живого сечения на производительность были получены и у дисков, перфорированных коническими отверстиями.

При насыпании на диск, перфорированный коническими и цилиндрическими отверстиями и накрытый сеткой или тканью, слоя дисперсного материала производительность насоса возрастает.

Анализ движения жидкости, дисперсного материала и сетки позволил

вывести зависимость производительности вибронасоса от параметров с учетом пульсирующего давления внутри и снаружи трубы вибронасоса:

Рк

Онх = и / 2g

VII

(А<мсоз<иг)2 . . . . ---—+Ьз +Ьст + ЬВак -ЬкЛ ~Н +

А со?,

. (аЯ эт -V а„

е Н1

соя -V а,,

СОБ<УГ

с!г-

<"11 / И А \ <"К *

(Аасоъат)2 %-Г-+ Ь.Ч + 11 ст + 1'Вак - ЬкЛ " Н +

. (соН

5111

\ а

В

соя — V а.

СОЗГУГ

(9)

Расчетная зависимость для производительности насосов с перфорированными дисками была получена на основе (9) в виде:

СК^А^, (10)

где С=2,6; п=0,32.

Для насосного действия виброкиляицего слоя из формулы (9) может быть получена зависимость:

С>тс=1,4АГ[р р(с05фп-С05ф[))-р„и(С05ф(ГС05(р„)], (II)

на основе которой для расчета производительности насосов с дисперсным клапаном была получена эмпирическая зависимость:

(12)

где С=0,00432; С=0,00184 соответственно для воды и смеси глицерина с водой в соотношении 70:30.

На базе проведенных исследований были разработаны инерционные насосы с сетчатым и дисперсным клапаном, особенно необходимые для агрессивных сред и исключающих утечки, а также тепло-массообменные аппараты виброкипящего слоя в жидкой среде, использующие насосное действие.

Вибронасос (рис.10) содержит корпус 1с приводом 2 и клапан, выполненный в виде перфорированной решетки 3 и установленный в корпусе 1, с образованием рабочей камеры 4. Вибронасос снабжен установленной на

о

г

решетке 3 металлической или тканевой сеткой 5 с размерами ячеек 2,5 10° 6,25 10"2 мм2, а площадь проходного сечения отверстий в решетке 3 составляг от общей площади 3-25%. Корпус 1 подпружинен пружинами 6 и снабже штуцером 7. На сетке 5 может быть размещен дисперсный материал 8, которы в аппаратах виброкипящего слоя играет роль не только клапана, но поглотите/ целевого компонента.

Для извлечения упруговязкопластичных материалов из емкост вибронасос выполнен обогреваемым и представляет собой нагреватель-насо* Эксперименты подтвердили его высокую эффективность, особенно пр постоянном прижатии нагревателя к неразмягченному материалу.

Насосный эффект дисков, перфорированных отверстиями и накрыты сетками, использован при разработке смесителя с вибромешалкой, которы показал высокую скорость смешивания упруговязкопластичных материало! При оптимальных параметрах вибрации (частота 20 - 30 Гц, амплитуда 2-5 мм смешивание происходит за 5-6 мин. При отсутствии на диске сетки дл смешивания жидкости требуется 8-10 минут. Рост интенсивности смешивани связан с увеличением турбулизации жидкости за счет насосного действия диск с коническими отверстиями, покрытыми металлической сеткой.

Применение насосного эффекта виброкипящего слоя и колеблющегос перфорированного диска позволило разработать способ гальванокоагуляции 1 эффективный гальванокоагулятор, в котором одновременно будут протекат: процессы гальванокоагуляции, перемешивания, аэрации, фильтрации в одно» аппарате. Гальванокоагулятор (рис.11) состоит из усреднителя 1, установлен ных на трубопроводе 2 насоса 3 и вентиля 4, гальванокоагулятора, выполнен ного в виде сосуда 5 с установленным внутри него цилиндром 6, выведенныи наружу через крышку 7 сосуда 5 и соединенным с виброприводом 8. Сосу; 5 имеет патрубок 9, к которому подсоединяется трубопровод 2. В нижней част! сосуда 5 устанавливается решетка 10, на которую насыпается слой 11, состо ящий из дисперсных частиц железа (стальных стружек и опилок) и пылевидногс кокса. Под решеткой 10 располагается перфорированная труба 12 с обратны\ клапаном 13 для подач воздуха. В днище сосуда 5 имеется патрубок 14 дш удаления осадка. Цилиндр 6 имеет в верхней части выводящий патрубок 15, г на нижнем торце его располагается фильтровальный элемент, выполненный и: двух эластичных фильровальных перегородок 16 и 17 с расположенными межд) ними решеткой 18 с коническими отверстиями, направленными сужение», вверх. Снаружи цилиндра 6 в нижней его части, расположенной внутри сосуд:

5, установлен перфорированный диск 19, имеющий бурт 20 и играющий ро. смесителя-аэратора. Примем отверстия направлены сужением вниз, а стороны суженной части находится сетка или ткань 21. Внутри цилиндра 6 н фильтровальным элементом помещается слой 22, состоящий из дисперсш частиц стальных опилок и кокса, который под действием вибрации во вре: работы установки переходит в виброкипящее состояние. Для регулирован рабочего уровня жидкости внутри сосуда 5 используется датчик уровня ] командный снгнал которого управляет исполнительным механизмом 25 венти 4 и работой насоса 3.

При работе установки пульсирующий поток сточной жидкости мног кратно циркулировал через неподвижный слой наполнителя, находящегося дне сосуда. Затем сточная жидкость поступала в виброкнпящий слой напс нителя, где происходила ее окончательная обработка. В результате интесивно перемешивания жидкости и виброкипящего слоя частиц, их многочислешп контактов между собой, кислородом воздуха (вследствие аэрации жидкости} раствором время завершения процесса уменьшается в несколько раз сравнению с известным гальванокоагулятором. Например, содержание хром; хромовых ваннах кожевенно-мехового производства уменьшилось с 3,8 г/л 0,19 г/л при обработке на данной установке раствора в течение 10 мин; последующего подщелачивания обработанного раствора до величины его рН 9 до 12 и отстаивания в течение 24 часов.

При очистке сточной жидкости молкомбината, содержащей 900 м жиров, 1500 мг/л взвешенных веществ, при ее ХПК составляющей 1800 мг эффект очистки при обработке в течение 3 минут был равен по жирам 95-96 по взвешенным веществам 97-98%, а ХПК - 70%. Остаточные кониентрац загрязнений по жирам - 25 мг/л, по взвешенным веществам - 45 мг/л, а по XI - 330 мг/л.

4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ФИЛЬТРОВ С ПРИМЕНЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ

Колебания используются для ускорения процесса фильтрования и ; вибросъема осадка. Интенсификация возникает вследствие регенерации фи. ровальной перегородки в процессе фильтрования или во время цикла реге рации пульсирующим потоком, инерционными силами, деформацией самой :

регородки, а также за счет вибропсевдоожижения слоя осадка, понижения эффекпивной вязкости и адгезии неныотоновских жидкостей, изменения проходного сечения перегородки и др.

Классификация фильтров с применением колебаний, выполнененная на основе системного анализа, дает возможность выбрать (разработать) оптимальный аппарат для конкретной суспензии с учетом технико-экономических показателей и наметить пути совершенствования этих фильтров. По назначению все фильтры с применением колебаний можно распределить на осветляющие (сгущающие), которых большинство, и на разделяющие, куда следует отнести фильтры с вибрационным съемом осадка. Сгущающие и разделяющие фильтры с применением колебаний по принципу действия можно классифицировать на пульсационные , вибрационные и их комбинации.

Анализ развития конструкций фильтров с применением колебаний позволил формулировать основные принципы их разработки, заключающиеся в максимальном использовании виброэффектов, создании или повышении движущей силы процесса с помощью колебаний, использовании сопутствующих фильтрованию естественных сил (веса, инерционных, центробежных, и т.д.) для увеличения фактора разделения, использовании гидродинамических сил (пульсаций давления в суспензии и фильтрате) для создания вибрационного движения фильтрперегородки, удалении осадка или частиц из зоны фильтрования, управлении транспортированием слоя осадка и его съемом.

Разработка и исследование виброфильтров-насосов по A.c. 1456187, 780809 (рис.12) показали их высокую эффективность по очистке технического жира, сточных жидкостей кожевенно- мехового производства и песчано-глинистых суспензий. Производительность виброфильтра-насоса при транспортировании жидкости снизу вверх достигает 3 куб.м/час при очистке от частиц размером более 20 мкм. На основе виброфильтра-насоса разработана технология локальной очистки отработанных растворов кожевенно-мехового производства с целью их повторного использования. Для очистки суспензий с большим содержанием взвешенных частиц, например, жира желатиновых заводов от щетины, виброфильтр-насос снабжен приспособлением для отделения и транспортирования крупной взвеси.

Дальнейшим развитием самоочищающихся фильтров является пульсаци-онно-вибрационный фильтр (рис. 13), представляющий собой гидродинамический вибратор-фильтр, который может применяться для очистки жидкостей и газов, например, пылегазовой смеси, отходящих из сушилок. Производитель-

а - дошек«е

Рис 12. Схема вибрационного фильгра-нассса дас™ снизу вверх; * - Д*—е сверху внкз.

I - корпус, 2 - фильтраэлемент суспензии и удаления осадка, 5 уровня йидкости в цилиндре 7

3 ц - штуцера для подачи • арматура .цля поддержания б - вибратор

Рио 13 Схема пульсационно-вибрацконного фильтра:

Г-'в««UbKo фильтрперегородка, d - вибрирует корпус вместе с фильтрперегородком, I - корпус, 2 - ф^перегороис

ность пульсационно-вибрационных фильтров может быть намного увеличена по сравнению с известными вибрационными и пульсационными фильтрами при одновременном уменьшении размера улавливаемых частиц.

Теоретически получен и практически подтвержден критерий безосадочного фильтрования, учитывающий параметры вибрации, конструкцию и производительность фильтра:

И ТеА А

Рассмотрена задача о влиянии параметров вибрации, свойств осадка, перепада давления и скорости суспнзии на начало движения осадка, в результате чего получено:

Аю2=Ял/(гЬ)+ДР/(г11)±ё. (И)

На основе теории многофазных сред с использованием вероятностного осреднения уравнений сохранения получены обобщенные уравнения фильтрования для случая несжимаемого осадка и произвольных производительности и давлении:

„ с!2 V *лгйУ _ <ЗУ с!Рп ...

аг2 аг аг ад

5. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ ФИЛЬТРОВАНИЯ И СУШКИ СУСПЕНЗИИЙ

Системный анализ развития технологических систем, каковыми являются комбинированные аппараты, позволил сформулировать основные принципы их синтеза, на основе которых был разработан ряд фильтр-сушилок, в том числе непрерывнодействующих.

В вибрационной непрерывной фильтр-сушилке (рис. 14а) суспензия подается снизу вибрируемой фильтровальной перегородки, расположенной под углом к горизонту. Полученный осадок за счет инерционных сил, собственного веса, а также при неоходимости отдувки воздухом подается в вибросушилку. Парогазовая смесь очищается при прохождении слоя жидкости, влажного осадка и фильтровальной перегородки.

Шнековая непрерывная фильтр-сушилка показана на схеме (рис. 14в). Для очистки фильтровальной перегородки применен пульсационный отвод фильтра-

та. В установке (рис. 146) использован шнековый фильтр и отжим осадка, также вибрационная сушилка, выполненные с общим приводом.

Установка (рис. 14г) для получения пектина из концентрированно вытяжки, содержащая комбинированный аппарат для спиртового осаждения промывки, фильтрования и сушки, в котором используются современны методы интенсификации: вибротурбулизация (явление нелинейного резонанса пульсационно-вибрационное фильтрование, резонанс в процессе суши Установка состоит из цилиндро-конической емкости 1, установленной на прз жинах 2, вибраторов 3, например, мотор-вибраторов, выполненных во взрыве безопасном исполнении, штуцеров: для подачи вытяжки пектина 4, спирта выгрузки осадка 6, для отсоса и сбора паров спирта 7,отвода раствора спирта I Внутри емкости установлено ложное днище аппарата 9, на котором укреплен: фильтрэлементы 10. Снаружи аппарат имеет рубашку 11, в которую подаете теплоноситель (горячая или холодная вода). Установка имеет емкости: дл коцентрированной вытяжки 12, аммиака 13, спирта 14, снабженные мерникам 15, 16 с вентилями (клапанами) 17 - 22. Для приема сухого пектина примене герметичный контейнер 23 с вентилем 24, а для приема отработанного спиртс вого раствора служат емкости 25 с вентилями 26. Для удаления получаемых процессе сушки паров спирта и их конденсации к штуцеру аппарата подсоединяют конденсатор и вакуумную систему (на схеме не показаны Удаление отработанных растворов спирта в процессах осаждения, промывки фильтрования осуществляется с помощью поршневого насоса 27 или спет альной пульсационной реверснои системы. Все штуцера комбинированног аппарата соединены с невибрируемыми емкостными аппаратами с помощы гибких шлангов 28.

Для проверки работы установки был изготовлен из нержавеющей стал макет аппарата внутренним диаметром 100 мм и высотой 400 мм, который бы установлен на столе вибростенда ВЭДС-200 А. Фильтр-элелемент представля.1 собой перфорированную отверстиями нержавеющую трубу диаметром 40 мм живым сечением 50%, экипированную лавсановой тканью.

При работе установки включали вибростенд. В рубашку аппарат подавали водопроводную воду с температурой 15° С. В аппарат из стеклянны сосудов одновременно сливали 1,6 л концентрированной вытяжки свекле вичного пектина с содержанием пектина 2,5%, имеющей рН=1,25, и 0,8 л 95е этилового спирта. При заполнении аппарата в жидкости создавали режи вибротурбулизации, что контролировали по повышению статического давленш

Ci

S

•■J 3

JT^I

s s

-V

-m

ß-

¡г a s s < г i is Ю 24 S 6 25 U il 7 J7

' ■ ' iLLL\\JÁ±L J / / J. / *

S3

Рис, 14. Фильтрм-сутилки

который поддерживали в течение трех минут. Полученный осадок отфильтрс вывали, отсасывая фильтрат в течение 5 минут с помощью диафрагменног насоса, имеющего пульсирующую реверсную подачу, благодаря чему создаете обратный поток фильтрата и забивания фильтровальной перегородки 1 происходит. Затем процессы осаждения и фильтрования повторялись 6 ра После чего осуществлялась промывка полученного пектина 96% спиртом содержанием 0,6% аммиака в течение 10 минут. После промывки проводил фильтрование суспензии пектина. Сушку очищенного влажного осадка пектт проводили в виброкипящем слое при температуре слоя не более 55" С пс вакуумом 15 кПа в течение 40 минут, для чего в рубашку подавали I термостата воду с температурой 70" С и аппарат подключали к вакуумном насосу. Влажность полученного продукта определялась путем сушки л постоянного веса и не превышала 13%.

Полученный пектин имел светло-серый цвет и кисловатый привку содержание пектина в нем было 72%, степень метоксилированности 34а/ содержание золы 1,8%. Показатели качества студня, изготовленного и испыта1 ного по стандартным методикам ОСТ 18-62-72, ОСТ-3-82: влажность - 70%, р студня - 2,9, прочность студня - 54 кПа .

Технико-экономический расчет показал уменьшение стоимост получения одной тонны с 4802,81 до 2708,79 руб. (в ценах 1970 года). Kpo^ того, снижены капитальные затраты за счет уменьшения оборудования I существующей технологии исключены фильтры, мельницы, транспортер! сушилка).

Для расчета процесса обезвоживания дисперсного материала комбинированном аппарате фильтр-сушилка (АФС), протекающего как единь процесс, его расчленяют на два самостоятельных процесса: фильтрования сушки.

Для случая образования вязкого осадка, стекающего с вертикальной пер городки, вибрирующей в своей плоскости, для расчета виброфильтра мож? применять метод, предложенный А.Б. Голованчиковым.

Для расчета процесса фильтрования с образованием несжимаемого осад] и с применением колебаний можно воспользоваться дифференциальны уравнением процесса фильтрования (15).

Стадию кондуктивной сушки в вибрационном комбинированном непр рывнодействуюшем аппарате можно рассчитать на основе приближенно! решения задачи о нагреве и сушке материалов в виброкипящем слое, выпо

пенного A.C. Гинзбургом и В.И. Сыроедовым. Продолжительность нагрева влажного материала при его сушке в режиме постоянной скорости сушки и постоянной температуре греющей поверхности определяется по зависимости:

, A + BO^-öüj)

г = -1п-^-, (16)

В A+B(t„„-Ä.)

Nr D

где А = —-; В = ——.

cm(100-W)C) GMc„

Для определения а могут быть использованы обобщенная зависимость (5) или экспериментальные данные, скорость сушки N берется из опыта.

Для расчета периода падающей скорости сушки при постоянной и переменной температуре нагрева для периодических и непрерывнодейству-ющих вибросушилок могут быть использованы результаты работы В.А. Шей-мана и A.C. Зелепуги.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. С помощью экспериментальных методов иьезо- и тензометрии скоростной киносъемки изучены гидродинамические закономерности колебаний жидкости в закрытом вибрируемом сосуде, формирующие механизм тепломассопереноса. Установлено, что в режиме виброаэрации пузырек газа движется в пульсационном режиме и многократно кавитирует в течение периода колебаний сосуда. На колебания давления жидкости, определяемые возмущающей силой, накладываются высокочастотные колебания, частота которых на порядок превышает частоту колебаний возмущающей силы и которые связаны с колебаниями пузырьков газа и с их кавитацией. Установлено усиление пульсаций давления в жидкости, находящейся в режиме вибротурбулизации. Показано, что возникновение статического избыточного давления является результатом усреднения несимметричных колебаний давления. Явление вибротурбулизации связано с образованием стоячей волны. Определены условия (параметры вибрации, размеры дисперсной системы и ее газонасыщение и т.д.), необходимые для образования стоячей волны в дисперсной системе. Измерена энергия, диссипируемая при колебаниях жидкости в режиме вибротурбулизации и оценен масштаб ее турбулентности. Исследован теплообмен поверхности с вибрируемой в закрытом сосуде жидкостью, имею-

имеющей свободную поверхность, при этом установлено наличие двух рез нансных частот при 30-40 Гц и 70-80 Гц. На основе полученных результат разработаны новые вибросмесители. Экспериментально показано, что п{ проведении процесса экстракции сычужного фермента в режиме вибротурб лизации его скорость увеличивается в 1,5-2 раза, по сравнению с торовь экстрактором, и в десятки раз, по сравнению с используемой в настоят время технологией.

2. Установлен периодический характер колебаний виброкипящего слоя 1 всем исследованном интервале параметров вибрации и свойств дисперснь материалов, а также существование одно- и многократных, одно- и мног тактных режимов колебаний слоя и области их распространения. Определе! скорости колебаний слоя, циркуляции частиц в слое и скорость пульсаций газг надслоевом пространстве и ее распределение по диаметру сосуда в течен периода колебаний. Впервые получены систематические экспериментальш данные об энергии, диссипируемой в виброкипящем слое, и ее коррелирован с теплофизическими характеристиками слоя. Исследован коэффициент эффе тивной теплопроводности виброкипящего слоя в газовой среде при атм сферном давлении и виброкипящего слоя в жидкой среде и получены расчета! зависимости для его определения. Систематически исследован проце истечения зернистых материалов через отверстия и получены зависимости д его расчета. С помощью термоанемометра установлено существование перг дических колебаний температуры трех типов, соответственно связанных колебаниями слоя, циркуляцией частиц в слое и наличием пузырей газа мелкодисперсных засыпках. Размах этих пульсациий не превышал несколь градусов. Выявлено влияние теплофизических свойств дисперсных материале их влажности, в том числе в процессах сушки в периоде постоянной скорост на внешний теплообмен. Показано, что в периоде постоянной скорости суш коэффициент внешнего теплообмена вибропсевдоожиженного слоя непор1 того материала выше, по сравнению с сухим слоем. Исследован внешний истинный межфазный теплообмен виброаэрокипящего слоя, в том числе сл фармпрепаратов, проведено сравнение теплообмена виброкипящего слоя сух и влажных фармпрепаратов с датчиками, расположенными на дне, боков стенке и трубчатого нагревателя, расположенного по центру сосуда. Показа! что теплообмен трубчатого нагревателя при 40-50 Гц всегда выше, сравнению с боковым и донным нагревателем, и это соответствует данным распределению пульсирующей скорости газа в виброкипящем сл

Полученные данные используются при проектировании и расчете вибросушилок. На основе модели виброупругой среды и модели для внешнего теплообмена в псевдоожиженном слое С.С. Забродского получена зависимость для внешнего теплообмена виброкипящего слоя с учетом подкачки энергии от газа к дисперсным частицам.

3. Получены расходные характеристики насоса с виброкипящим слоем в зависимости от параметров вибрации, свойств дисперсного материала и жидкости. Впервые определен насосный эффект диска, перфорированного коническими отверстиями и дисков, перфорированных коническими и цилиндрическими отверстиями, накрытых тканями или металлическими сетками в зависимости от параметров вибрации, конструкции и размеров диска, величины ячейки сетки. Получена зависимость для расчета производительности вибронасосов с учетом колебаний давления внутри и снаружи трубы вибронасоса. На основе изучения насосного эффекта диска и виброкипящего слоя разработаны и испытаны вибронасосы, нагреватель-насос, смеситель, и гальванокоагулятор, защищенные авторскими свидетельствами и патентами. При использовании гальванокоагулятора для очистки сточных вод от ионов хрома их содержание уменьшилось на 95% при обработке в течение 10 минут.

4. Выполнена технико-экономическая классификация фильтров с применением колебаний, а также классификация виброэффектов, сопровождающих процессы фильтрования в них. Разработаны виброфильтры-насосы, показавшие эффективность при очистке технического жира, жира желатиновых заводов при их очистке от щетины, сточных жидко стен кожевенно-мехового производства. Разработаны пульсационно-вибрационные фильтры для очистки жидкости и газа, перспективные для использования в комбинированных аппаратах. Получен критерий безосадочного виброфильтрования и условия начала перемещения осадка в зависимости от параметров вибрации, свойств осадка и перепада давления. Обобщена гидродинамическая теория фильтрования при образования несжимаемого осадка на случай произвольного изменения давления и производительности.

5. Теоретически обоснованы принципы разработки непрерывнодейст-вующих комбинированных аппаратов, заключающиеся в использовании транспортирующих устройств и в применении современных методов интенсификации процессов фильтрования и сушки (вибрирования, реверсирования и других методов активизации гидродинамических режилюв). Разработаны новые конструкции периодических и непрерывнодействующих фильтр-сушилок. Разработан

и испытан комбинированный аппарат с применением колебаний для осаждени фильтрования и сушки пекггина. Опыты и расчет показали его высокую эко» мическую эффективность, скорость процессов в нем увеличена в несколько ра по сравнению с существующим оборудованием, снижена себестоимость пр дукта и уменьшены капитальные затраты за счет уменьшения pacxoj металла и производственных площадей. Полученные научные результат позволяют сформулировать и обосновать новое направление интесификащ процесса обезвоживания суспензий. Это направление основывается на испол зовании комбинированных периодических и непрерывнодействующих фильт сушилок, в которых применены современные методы интенсификации проце сов.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах: отдельные издания:

1. Зайцев Е.Д., Абраменко А.П. Интенсификация очистки сточных в( промышленных предприятий методом гальванокоагуляции. Аналитическ! обзор,- ЦНТИ, Семипалатинск: 1994,- 26 с.

2. Зайцев Е.Д., Гинзбург A.C. Повышение эффективности процесс! фильтрования и сушки суспензиий.-ЦНТИ, Семипалатинск: 1995,-54 с.

3. Зайцев Е.Д. Пульсационные и вибрационные фильтры. Обзорн; информация - М.: АгроНИИТЭИПП. 1995,- 48 с.

Статьи в периодической печати, сборниках и изобретения:

1. Зайцев Е.Д., Шваб В. А. Теплообмен и теплопроводное вибрационного слоя // Тепло-массоперенос.- Наукова думка, Киев: 1972, т. ч. 1, с.118-127.

2. Зайцев Е.Д. Исследование теплообмена поверхности, погруженной виброкипящий слой // Изв. Томского политехи. ин-та.-ТПИ, Томск: 1973, 235, с. 23-25.

3. Зайцев Е.Д., Матюхин А.Д. Изучение теплообмена поверхности вибрирующим слоем капроновой крошки. Химическая промышленность, 197 N2, с. 60-62.

4. Зайцев Е.Д., Сгепанок В.В., Шваб В.А. Пульсация давления газа виброслое//Тепло-и массоперенос,- ИТМО АН БССР, Минск: 1974, т. 10, 2, с. 225-238.

5. Колодников Г.М., Зайцев Е.Д. Некоторые вопросы движения материала в виброслое II Тепло-и массоперенос,- ИТМО АН БССР, Минск: 1974, т. 10, ч.2, с. 234-238.

6. Болдарев В.Н., Дудин П.М., Зайцев Е.Д., Запорожец Ю.А. Измерение мгновенного коэффициента теплоотдачи в виброкипящем слое // Материалы научно-практической конф. "Молодые ученые и специалисты Томской области в 9-ой пятилетке", Секция "Электромеханика, электро-теплоэнергетика, машиностроение, Томск, 1975, с.12-15.

7. Зайцев Е.Д., Редекоп В.И., Шевцов В.В. Исследование гидродинамики и внешнего теплообмена в виброкипящем слое фармацевтических препаратов. Химико-фармацевтический журнал, 1976, N 3, с. 81-85.

8. Зайцев Е.Д. Исследование теплообмена в виброкипящем слое при сушке фармацевтических препаратов. Химико-фармацевтический журнал, 1977, N3, с. 110-113.

9. Зайцев Е.Д. Влияние диаметра аппарата на внешний теплообмен и эффективную теплопроводность виброкипящего слоя. Химическая промышленность, 1980, N 10, с. 43-44.

10. Зайцев Е.Д. Исследование теплообмена и теплопроводности виброкипящего слоя в жидкой среде. Теоретические основы химической технологии, 1981, N 2, т.15, с. 292-295.

11. Зайцев Е.Д., Петров С.Е. Исследование истечения зернистых материалов из вибрирующего сосуда. Хим'^еская промышленность, 1984, N 9, с. 51-52.

12. A.c. N 959357 СССР, МКИ В65 В 69/00 Способ извлечения вязких материалов из емкостей / Е.Д. Зайцев, Н.В. Михайлов и др. (СССР).- N 2997343/28-13; Заявл. 15.10.80; Опубл. 07.09.82, Бюл. N 33, с. 84

13. A.c. N 1004204 СССР, МКИ В 65 В 69/00 Устройство для извлечения вязких веществ из емкостей / Е.Д. Зайцев, В.И. Лукьянов и др. (СССР).- N 2997396/28-13; Заявл. 15.10.80; Опубл. 15.03.83, Бюл. N10, с.79

14. A.c. 1090621 СССР, МКИ В 65 В 69/00 Устройство для подогрева емкостей с вязкими материалами / JI.В. Бакулин, O.A. Власов, Е.Д. Зайцев и др. (СССР).- N2997422/28-13; Заявл. 15.10.80; Опубл. 07.05.84, Бюл. N 17, с. 67

15 Зайцев Е.Д., Михайлов Н.В. Насосное действие виброкипящего слоя в жидкой среде. Химическая промышленность, 1986,N 3, с.62-44.

16. Зайцев Е.Д., Михайлов Н.В. Экспериментальное исследование поведения жидкости в вибрирующем сосуде. Известия Сибирского отделения АН СССР, серия техн. наук, 1987, N4, вып. 1, с. 102-106

17. A.c. N 1456187 СССР, МКИ В01 D 29/28 Вибрационный фильтр /E.JO Зайцев, H.B. Михайлов, Ю.М. Базалбеков (CCCP).-N 4200501/26-26; Заявг 26.02.87; Опубл. 07.02.89, Бюл. N 5, с.ЗЗ

18. А.с.К 1502070 СССР, МКИ В 01 F 11/00 Вибрационный смеситель Е.Д. Зайцев, Н.В. Михайлов (СССР).- N 4003409/23-26; Заявл. 06.01.86; Опуб/ 23.08.89, Бюл. N31, с. 31

19. Зайцев Е.Д., Базалбеков Ю.М. Оценка насосного действия вибриру ющего диска, перфорированного отверстиями и накрытого металлическим сетками или тканями. Химическая промышленность, 1989, N 7, с. 42-46.

20. Зайцев Е.Д. Исследование межфазного теплообмена в виброкипяще; слое. Известия Сибирского отделения АН СССР, серия техн. наук, 1989, N 6, < 23-26.

21. Зайцев Е.Д. Гидродинамика и межфазный теплообмен виброкнпящем слое. Химическая промышленность, 1990, N 1, с. 42-44.

22. Зайцев Е.Д. Использование насосного эффекта виброкипящего слоя перфорированных дисков в биореакторах // Сб. начн. трудов СО АН ССС "Гидродинамика и процессы переноса в биореакгорах", Новосибирск, 198' с.42-44.

23. Zaitsev E.D. Vibrational Self- Cleanig Filter for Cleaning of Intdible Fa Proceedings 37-th International Congress of Meat Seince and Technology, Volum . pp 1101-1104, September 1-6, 1991, Kulmbach, Gemiany, Federal Centre For Me; Resercli.

24. Zaitsev E.D. Stady of Rennet Vibroextraction Process. Proceedings 37 International Congress of Meat Seince and Technology, Volum 3, pp 1101-110 September 1-6,1991, Kulmbach, Gennany, Federal Centre For Meat Reserch.

25. A.c. 1643807, МКИ F 04 F7/00 Вибронасос / Е.Д.Зайцев, H.I Михайлов, Ю.М. Базалбеков (СССР).- N 4425057/29; Заявл. 13.05.88; Опуб 23.04.91, Бюл. N 15, с.129

26. A.c. 1780809 СССР, МКИ В01 D 29/72 Вибрационный фильтр / Е., Зайцев (СССР).-N4903081/26; Заявл. 21.01.91; Опубл. 15.12.92, Бюл. N 46, с.2

27. Зайцев Е.Д. Исследование гидродинамики и теплообмена п[ вибрировании жидкости в замкнутом объеме. Сибирский физико-техническч журнал, 1992, N6, с.27-35

28. Зайцев Е.Д. Новый вибрационный фильтр-насос для мясной промыт ленности // Научно-технический сб. "Мясная и холодильная промышленност вып. 3, М.: АГРОНИИТЭИММП, 1994, с. 1-4.

29. Зайцев Е.Д. Разработка и исследование комбинированного вибрационного аппарата для интенсификации процесса получения пектина из концентрированной вытяжки. Переработка и хранение сельхозсырья, 1996, N 1, с.14-15

30. Зайцев Е.Д., Гинзбург A.C. Исследование внешнего теплообмена в виброкипящем слое // Тепломассообмен- ММФ-96. Тепломассообмен в дисперсных системах, т.5. Минск: АНК "ИТМО им. A.B. Лыкова" АНБ,1996:- с. 119-122

31. Патент N 1475 Республики Казахстан МКИ В01 D 29/72 Вибрационный фильтр / Е.Д. Зайцев (СССР).-N 4903081/26; Заявл. 21.01.91; Опубл. 15.12.92, Бюл. N46, с. 32

32.Патент N 2045990 РСФСР МКИ ВОЮ 29/72 Виброфильтр/Е.Д. Зайцев (СССР).'-N4929358/26; Заявл.17.04.91. 0публ.20.10.95, Бюл. N 29, с.168

33. Патент N 2045991 РСФСР МКИ B01D 29/72 Вибрационный фильтр/ Е.Д.Зайцев (СССР).- N 5050299/26. Заявл. 30.06.92. Опубл. 20.10.95. Бюл. N29, с. 168

ОБОЗНАЧЕНИЯ

A, f и а - амплитуда, частота и круговая частота колебаний; t - время; Н -высота аппарата и столба жидкости в трубе вибронасоса;

Ни - высота насыпного слоя; Нв - высота виброкипящего слоя; h, li„ hCT> Iw, Ькл - пульсационное перемещение пузырька газа в вибрнруемой жидкости и текущая высота слоя, высота заглубления клапана, статический напор, вакуум, гидравлические потери в клапане; D - диаметр аппарата или слоя; Dn - диаметр отверстия; d - диаметр частиц или пузырька; Р - давление; ДР перепад давления; X - длина волны; е - порозность; ф - фазовый угол; Хт, л.г, - теплопроводность материала частиц, газа, эффективная теплопроводность слоя; vM, vr, wr, w - скорость колебаний слоя, движения газа, пульсационная скорость газа и частиц; а, аг, а,„ - коэффициент внешнего теплообмена виброкнпяшего и продуваемого слоя, межфазного теплообмена; а„]„ аж, ат - скорость звука в дисперсных средах, газе и жидкости, твердом материале; 4, М, Мь Иъ Др> М>ш -коэффициент сопротивления, динамической вязкости, расхода для конфузора, диффузора, вибрирующего слоя в расширенном и уплотненном состоянии; Fp, F», Гул - площадь решетки, живого сечения, удельная площадь поверхности нагрева, отнесенная к единице длины; K=Aco/g - относительное ускорение; g -ускорение земного тяготения; рА, рг, рт - плотность жидкости, газа и твердого

материала; я - удельный расход материала при истечении; О - производите ность насоса, фильтра; п, п„ - объемная концентрация дисперсного материал

N - скорость сушки; г - теплота парообразования; сж, cr, с,„ - теплоемкость ж: кости, газа, материала; G>, - производительность сушильной установки; w, w влажность, начальное влагосодержание; 9S„ 0М" - температура материале любой момент времени и в начальный момент времени; tra,- - темпераг поверхности нагрева; vv, - скорость перемещения материала вдоль тепло< менной поверхности; г0, R/,, R„ - удельное сопротивление осадка, адгезия, соп| тивление перегородки; Re=v,d/v - критерий Рейнольдса; Nu=ad/I - критер Нуссельта; ReB=(2itAfd)/v - вибрационный критерий Рейнольдса;

виброкипящем слое и в плотном слое; п =п/(1-п/п„)- приведенная концентрац

Рев =

- вибрационный критерий Пекле;

- вибрационный критерий Пекле

учетом подвода энергии к частицам от газа; Ре

m

2яАГс,п/отР Лп

модифицированный критерий Пекле; Pr=v/a - критерий Прандтля.