автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Интенсификация сублимации органических веществ высокоскоростным ударным нагружением

ИВАНОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ХИЛШКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи ЗУЕВА Галина Альбертовна

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ СУБЛИМАЦИИ

ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ УДАРНЫМ НАГРУЖЕНИЕМ

Специальность 05.17.08 — Процессы и аппараты химической технологии

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1992

Работа выполнена на кафедре «Машины и аппараты химических производств» Ивановского ордена Трудового Красного Знамени химико-технологического института.

Научный руководитель —

доктор технических паук, профессор Блиничев "В. Н.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Рудобашта С. П., кандидат технических наук, профессор Круглов В. А.

Ведущая организация —

Всесоюзный научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ, г. Москва.

Защита состоится 6 января 1992 г. в 10 часов на заседании специализированного совета К 063.11.02 Ивановского ордена Трудового Красного Знамени химико-технологического института цо адресу: 153460, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИХТИ.

Автореферат разослан

1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 063.11.02 к. профессор

БЛИНИЧЕВА И. Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На современном этапе научно-технического прогресса большое внимание уделяется повышению эффективности производства и улучшении качества продукции на основе всесторонней интенсификации технологических процессов и совершенст-. вования оборудования.

В ряде производств химической промышленности значительное место за шила юг сублимационные процессы. Они служат для разделения- твердых и газовых смесей, получения новых веществ с улучшенными физико-химическими свойства™. Процесс сублимации применяют также в пищевой, металлургической, электронной промышленности, энергетике, машиностроении и других отраслях народного хозяйства. В последнее время наблюдается расширение сферы примене-• ния сублимационных процессов, обусловленное возможностью построения на их основе экономически чистых энергоресурсосберегающях технологических систем. Так, например, в текстильной промышленности весьма перспективным является использование сублимационных процессов и соответствующего оборудования при создании экологически чистых систем парофазного крашения текстильных материалов.

Однако существующее в настоящее время сублимационное оборудование обладает рядом существенных недостатков таких, например, как большая материало- и энергоемкость, значительные потери сырья, низкая производительность, загрязнение окружающей среда выбросами вредных.вещеогв. В связи с этим возникает насущная необходимость в создании нового, малоотходного оборудования, позволяющего синтезировать гибкие, экологически чистые технологические сис.темы.

Создание современного высокоэффективного сублимационного оборудования предполагает системное теоретическое и экспериментальное изучение явлений тепло- и массопереноса, интенсифицированных факторами различной природы, разработку на этой основе Надежных, ле ко реализуемых на ЭВМ, методов его расчета.

Данная диссертационная работа выполнялась в соответствии с постановлением ГКНТ СССР от 11.03.87 г К 68.

Цель работы. Разработка математического описания совмещенного процесса измельчения - механической активации-оублимации дисперсного материала в роторно-импульсном сублиматоре с учетом комбинированного подвода тепла от нескольких иогочников; разработка соответствующего алгоритмического и программного обеспечения; теоретическое и экспериментальное исследование явлений тепло- и массопереноса в процессе сублимации дисперсного материала в роторно-импульсных сублиматорах и способов их интенсификации; выдача рекомендаций к промышленному использованию результатов исследования.

Научная новизна диссертации.На основе обобщенного математического описания предложен комбинированный метод расчета процесса сублимации дисперсных материалов в роторно-имцулъснкх оублиматорах с учетом измельчения, механической активации твердой фазы и гидродинамической оботановки в аппарате, базирующийся на следующих, впервые полученных решениях задач: а) теплопроводности сферической частицы с неравномерным (равномерным) начальным распределением в ней температур в потоке газа постоянной- (переменной) температуры с учетом действия внутренних .источников, тепла, порожденных ударным нагруженивм и подводом извне лучистой анергии; б) кинетики сублимации сферической частицы о произвольным начальным распределением в ней температуры

в парогазовом потоке переменной температуры при наличии внутренних источников тепла, порожденных ударным нагружением и потоком лучистой энергии; в) кинетики измельчения твердых частиц с учетом гидродинамической обстановки в аппарате.

Экспериментально установлено снижение энергии активации сублимации при механической активации ряда кристаллических орга-.нических веществ.

Практическая значимость.

1. Разработанные математические модели прогрева, сублима-. ции одиночных частиц дисперсного материала, соответствующие алгоритмы и программы представляют значительный практический инте-рео при создании информационного банка типовых моделей основных тепломассообменных процессов химической технологии.

2. На основе предложенного матема ютеского описания совмещенного процесса измельчения - активации-сублимации построена теорехически обоснованная методика расчета роторно-импульоного оублиматора.

3. Показана целесообразность и эффективность использования сублиматора данного типа в экологически чистой, энергоре-оурсосберегагацей системе парофазного крашения синтетических волокон.' ,

4. Разработана технологическая схема для осуществления процесса колорирования синтетических волокон из газовой фазы, отличительной особенностью которой является полное отсутствие вредных-выбросов в окружающую среду.

Получено заключение Ивановского научно-исследовательского института 'хлопчатобумажной промышленности о практическом использовании результатов проведенного исследования при создании

новых технологий сублимационного крашения. Ожидаемых экономический эффект от создания и внедрения в промышленность технологии и оборудования для парофазного крашения полиэфирного волокна составляет 184 тыс.руб.на одну линию.

Автор защищает :

1. Аналитические решения краевых задач теплопроводности сферической частицы при граничных условиях третьего рода с учетом внутренних источников тепла, порожденных ударным нагрукени-ем и подводом лучистой энергии.

2. Системно-структурный анализ полученных решений и разработанный на его основе способ идентификации коэффициента теплоотдачи.

3. Модель кинетики сублимации сферической частицы с произвольным начальным распределением температур, в парогазовом потоке переменной температуры, с учетом внутренних источников тепла, в объёме частицы.

4. Алгоритмическое и программное обеспечение расчета процесса сублимации при дашшх условиях.

5. Модель процесса измельчения, разработанную на основе теории марковских процессов.

6. Обобщенное математическое описание совмещенного процоо-са измельчения-механической активации-сублимации твердой дисперсной фазы в рогорно-импульсном сублиматоре.

7. Результаты лабораторных исследований процесса измель-чения-акгивации-сублимации органических веществ.

8. Инженорный метод расчета роторно-импульсного сублиматора.

Апробация работы. Основные положения и вывода диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции "Технология сыпучих материалов - ХИМТЕХНИКЛ- - 86" (Навои, 1986 г.); Всесоюзном совещании "Повышение эффективности и надежности машин и аппаратов в основной химии" (Сумы,1986 г.)} Всесоюзной научно-технической конференции "Новые процессы, оборудование и гибкие производственные системы для многономенкла-турннх химических производств - Реахимтехника -3" (Черкассы, 1986 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Технология сыпучих материалов" (Ярославль, 1989 г.); 1У Всесоюзной конференции по массовой кристаллизации и кристаллизационным методам разделения смесей (Иваново, 1990 г.); УШ Всесоюзном семинаре по дезинтеграторной технологии (Киев, 1991 г.); Научно-технических конференциях преподавателей и сотрудников ИХТИ (1989-1991 -Гг.К

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных

работ.

Структура и объем диссертации. Лисоертация соотоит из введения, иеоти глав, заключения, библиографии (НО наименований), четырех приложений. Объем работы соогавляет 171 страницу основного текста, 50 страниц приложения, включая 6 таблиц и 49 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность, научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе проведен анализ существующего аппаратурного оформления процеосов сублимации и опособов их интенсификации; физичеоких и математических моделей процессов оублимзции;

различных подходов к математическому описание кинетики из;лель-чешш дисперсных материалов.

Анализ литературных источников показзл, что одним из наиболее перспективных путей интенсификации явлений переноса в процессах сублима. .ш кристаллических веществ является совмещение подводимого извне тепла с инициированием в частицах обрабатываемых материалов внутренних источников тепла, порождаемых ударным импульсным нагружением.

Выявлено, что значительную роль при этом играют напряженное .состояние деформируемого твердого тела, появляющиеся различного рода дефекты его структуры и свежеобразованные поверхности раздела твердой и газовой фаз.

С другой стороны весьма существенным фактором интенсификации явлений переноса в процессах сублимации являются развитая поверхность контакта взаимодействующих фаз, а также турбулентные режимы течения газовзвеси.

В результате проведенного анализа обоснована целесообразность совмещения процесса сублимации с процессами измельчения и механической активации твердых дисперсных материалов. Установлено, что наиболее эффективными для осуществления совмещенного процесса измельчения-механической активации-сублимации являются аппараты роторно-импульсного типа, разрабатываемые на базе ударно-отрака тельных мельниц.

Однако, в настоящее время в литературе отсутствуют строгие научно-обоснованные методы расчета нового сублимационного оборудования, базирующиеся на системном подходе к анализу и количественному описанию процесса сублимации, данное обстоятельство не позволяет в полной мере использовать возможности перспективных сублиматоров и сдерживает их внедрение в промышленность.

На основании проведенного анализа литературных источников в конце главы были сформулированы задачи исследования.

Вторая глава посвящена теоретическому исследованию процессов прогрева и сублимации твердой дисперсной фазы в сублиматорах роторно-импульсного типа.

'В соответствии со стратегией комплексного системного подхода на первом этапе исследования (п.2.1) проведен качественный анализ структуры совмещенного процесса измельчения-механической активации-сублимации гак сложной физико-механической системы (ФМС). При этом выявлена взаимосвязь эффектов и явлений, возникающих на различных иерархических уровнях данной ФМС.

В п.2.2 построена физическая модель црогрева и сублимации одиночной частицы твердой фазы в аппарате рассматриваемого типа. Анализ природы внутренних источников тепла при ударном нагру-жегаш чаотиц дисперсного материала позволил сделать вывод о возможности их аппроксимации с помощью дельта-функции Дирака.

В п.2.3 поставлена и аналитически решена задача о теплопроводности сферической частицы при граничных условиях третьего рода, неравномерном начальном распределении температуры л внутренних источниках тепла, порождаемых'ударным нагружением и потоком л.учиотой энергии:

Т(о, Г) = /(Г) ,

(Г)

(2)

(3)

(4)

В качестве иллюстрации полученного решения на рисунке I показано поле тумператур сферической частицы бензойной кислоты без учета и с учетом действия внутренних источников тепла.

Вычислительный эксперимент, осуществленный с помощью предложенной ж. .еж позволил проанализировать действие указанных выше внутренних источников тепла на процесс прогрева частиц бензойной кислоты.

На основе полученных в п.п. 2.4, 2.5 решений проведен структурный анализ процесса прогрева сферической частицы в потоке газа переменной температуры при наличии в ней внутренних источников тепла, данный подход позволяет, разработать методику тепло-физического эксперимента по идентификации значений коэффициента теплоотдачи.

В соответствии с физическими посылками, рассмотренными в п. 2.2, в п.2.5 построена математическая модель процесса сублимации сферической частицы в потоке газ£| переменной температуры при наличии в ней внутренних источников тепла, порожденных ударным нагрукением и лучистым теплообменом. Она сводится к задаче ' теплопроводности с подвижной границей при соответствующих краевых условиях:

дг

/ЗМ:^"'"'^-РгОЪ

(8)

(Ю)

(9)

- Б -

Найти рЩ и Т(г, £) при

Здесь М, / М2 - постоянные коэффициенты в уравнении ¿л.Рн - М1 , задающем зависимость логарифма 'давления

насыщенных паров от обратной температуры. Лзнная задача решена аналитически для малых и больших значений времени. В качестве иллюстрации полученного решения на рисунке 2 показан закон дви-' жения поверхности частицы бензойной кислоты в зависимости от времени с учетом и без учета действия внутренних источников тепла, обусловленных ударным нагружением и подводом лучистой онер-, гии. На рисунко 3 изображено поле температур в частице в зависимости от времени с учетом и без учета действия внутренних источников тепла.

Нами разработано алгоритмическое и программное обеспечение расчета как прогрева, так и сублимации частицы в аппарате данного типа. Соответствующие блок-схемы и программы приведены з работе. Вычислительный эксперимент, проведенный для бензойной ■ кислоты, показал, что наличие внутренних источников.тепла з частице, создаваемых ударным нагрукением и подводом лучистой энергии» значительно ускоряет как прогрев частицы, так и массообмен на ее поверхности, что позволяет достичь малого времени сублимации. Это важно, т.к. при длительной обработке возможна термическая деструкция органического кристаллического вещества.

Для замыкания математического описания совмещенного процесса измельчения-механической активации-сублимации дисперсных материалов в роторно-импульсном аппарате в п.2.7 разработан блок стохастических моделей кинетики измельчения как в аппаратах периодического, гак и непрерывного действия. Так, математи-•чеокая модель цроцесса измельчения твердых дисперсии чзогац в ударно-центробежном аппарате идеального вытеонения непрерыв-

Рис. I. Поле температур сферической частицы. (Ос =480К, =0,0162с):

1. начальное распределение температур; без учета внутренних источников тепла:

2.- $¿=0,02; 3.- Вс =0,08; &=0,02:

4. - с учетом ударного нагружения;

5.-е учетом подвода лучистой энергии;

6.'- с учетом ударного нагружения и подвода лучистой энергии.

1.-бвз учета внутренних • источников тепла;

2.-о учетом ударного нагру-жения;

3.- о учетом подвода лучио-той энергии;

4.-с учетом ударного нагру-яения и подвода лучиогой энергии.

V &

%

1

0.5

44

Рас.2. Зэкон'движения поверхности сублимирующейся чаотицц ( 84=0,02 ; /3 =0,1 , 9 =480 К )

1.- исходное поле температур}

2. - без учета внутренних источ-

ников тепла;

3.- с учетом внутренних источников тепла.

Рис. 3. Поле температур в сублимирующейся частице (61= 0,02; р =0,1; ^ =0,2 о)

ного действия имеет вид:.

(И)

jc = о; эс^о.

(12)

Решая данную .систему уравнений операционным методом, можно .получить У?"({,3е) - плотность распределения числа частиц по размерам при прохождении дайны X пути 5 в аппарате. Б частности, стационарное распределение частиц по раз-

мерам на выходе из аппарата имеет вид:

S

(13)

lia основе качественного анализа структуры процесса измель-чения-активации-сублимашш И разработанных моделей построено обобщенное математическое описание данного процесса в сублиматоре роторно-импульсного типа. Полученные наш аналитические решения краевых задач теплопроводности имеют достаточно обвдй' характер. Они могут быть использованы при моделировании и расчете процесса сублимации в аппаратах конструктивно отличающихся друг от друга.

Процесс сублимации, совмещенный с измельчением и механической активацией дисперсной фазы, моделируется сложной системой алгебраических, дифференциальных уравнений. Поэтому расчет по данной модели проводился на базе комбинированного, численно-аналитического метода с использованием вычислительных машин.

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования явлений переноса в совмещенном процессе измель-чения-механической активации-сублимации. Целью проведенных экспериментов являлось получение эмпирических зависимостей, необходимых ддя проверки адекватности разработанного математического

описания и изучение интенсифицирующего влияния на явления переноса механической активации твердой фазы.

В п.3.1 - 3.4 приведено описание рототно-импульсного сублиматора, экспериментальной установки и обоснование выбора объектов исследования.

Основной объем экспериментальных исследований был проведен с бензойной кислотой и дисперсными красителями для химических волокон "розовый 2С" и "розовый Ж".

В п. 3.5 представлены результаты исследования влияния механической активации данных органических кристаллических веществ на кинетику их сублимации. Методам! термогравкметричес-кого анализа установлено понижение энергии активации сублимации исследуемых материалов после их механической активации ь среднем на 10$. В качестве примера на рисунка 4 приведена кривая зависимости энергии.активации сублимации частиц бензойной кислоты от скорости нагружения. Из графика, приведенного на данном рисунке, видно, что увеличение скорости нагружения частиц приводит к уменьшению значения энергии активации сублимации. Эффект уменьшения энергии активации сублимации г/.окно объяснить повидимому, кооперативным позиционным разупорядочением струка.,-ры, обусловленным в итоге возникновением в частицах различного рода дефектов (вакансий, дислокаций, микропор и др.) С увеличением ударного нагружения, т.е. с повышением энергонапрякенноо-ти процесса механоакшвации происходит возрастание концентрации дефектов структуры в обрабатываемых материалах.

В п.3.5 представлены также результаты экспериментальных исследований эволюции энергии активации сублимации механически активированных органических веществ. Показано, что в изученном диапазоне ремашшд. параметров значения энергии активации сублимации "релаксируюг" к значению, теплоты сублимации, не достигая

ее при этом. Данный эффект обусловлен, по всей видимости, залечиванием ряда дефектов структуры (рио.5).

¡Латематическая обработка результатов эксперимента позволила получить эмпирические выражения, описывающие зависимость энергии активации оублимации от скорости нагружения, а также изменение энергии активации сублимации активированного вещества во времени. Найденные зависимости дают возможность учесть эффект повышения окорости фазового перехода вследствие механичеокой активации в математической модели процесса сублимации.

При проведении расчетов по математической модели процеоса прогрева газовой фазы в аппарате роторно-импульсного типа необходимо учитывать тепловой эффект, возникающий в результате деформации газового потока. В п.3.6 приведены результаты исследования влияния скорости вращения ротора на удельную мощность тепловых источников в газовой фазе, получено соответствующее эмпи- . рическое уравнение.

В п.3.7 изложен метод идентификации неизвеотных параметров разработанной стохастичеокой модели процесса измельчения и результаты его апробации.

Четвертая глава посвящена проверке адекватности математической модели совмещенного процесса измельчения - механической активации-сублимации в аппарате роторно-импульсного типа. В соответствий со структурой иоследуемого процвсоа и его математического описания осуществлялась по стадийная проверка адек-* ватности моделей тепловых, массообменннх процессов и процесса измельчения.

Сравнение расчетных и экспериментально определенных температурных полей газовой фазы в аппарате показало, что они отличаются не более, чем на 10$.

Вис. 4. Зависимость энергии активации сублимации бензойной кислоты от окорости нагрукешш ( Т = 343 + 378 К, 0,34 м)

ной бензойной кислота во времени: I.- V =113 м/с; 2.- У - 85 м/с.

Проверка адекватности математической модели процесса сублимации осуществлялась на монофракции дисперсного красителя. При этом рассчитывалась по модели и экспериментально определялась концентрация паров красителя на выходе из аппарата. Отклонение теоретических данных от экспериментальных не превышает 15%. Это свидетельствует о достаточной степени адекватности модели реальному процессу.

Проверка адекватности математической модели процесса измельчения заключалась в сравнении расчетных и экспериментальных плотностей распределения измельченных частиц по размерам. Рас-считашые среднеквадратичные критерии соответствия экспериментальных и расчетных данных не превышают 13%.

В пятой главе на основе обобщенного математического описания совмещенного процесса измельчения-активации-сублимации дисперсных материалов был разработан инженерный метод расчета двухкамерного роторно-импульсного сублиматора. Исходными данными при расчете габаритов сублиматора являются расход твердой фазы, исходный гранулометрический состав материала, температуры газовой и твердой фаз на входе в аппарат, физико-химические и теплофизические свойства материала и газа, температура степок-сублиматора. Предполагается, что по гидродинамической структуре, как газового, так и дисперсного потока сублиматор'ботзок к аппарату идеального вытеснения. Причем, на первой ступега происходит измельчение, активация, прогрев материала, а на второй - , собственно сублимация.

При расчете основных конструктивных параметров первой камеры определяется время пребывания твердых частиц в аппарате, необходимое для их прогрева до температуры начала сублимации, а также гранулометрической состав материала на выходе из нее.

При расчете конструктивных параметров второй ступени находится время пребывания частиц дисперсного материала до полной, их сублимации. Одновременно определяется концентрация паров в парогазовой смеси, температуры твердой и гэзоеой фаз, а также изменение гранулометрического состава сублимируемого материала.

В иеогой главе обосновывается целесообразность применения роторно-импульсного сублиматора в принципиально новых, экологических чистых системах парофазного крашения текстильных материалов. Дэно описание разработанной лабораторной установки для колорирования синтетических волокон из гэзоеой фазы с использованием роторно-импульсного сублиматора.

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния определяющих параметров механической активации диспорс-ных красителей на примере красителя "розовый Ж" на кинетику парофазного крашения полиэфирных волокон. Показано, что увеличение скорости ударного нагрукения частиц дисперсного красителя приводит к интенсификации процесса колорирования волокон, т.е. к увеличению содержания дисперсного краоителя на волокне (рис. 6).

В таблице I представлены технические результаты колорирования химических волокон дисперсным красителем по новой газофазной и градационной жидкофазной технологиям. Установлено, что разработанный способ парофазного крашения и его аппаратурное оформление позволяют сократить число технологических опзраций. При этом технические результаты крашения полиэфирного волокна по ряду показателей оказываются более высокими.

Реализация парофазного способа крашенгя по сравнению с жидкофазной технологией позволяет повысить степень фиксации

Bic.6. Кинетика крашения полиэфирного волокна дисперсным красителем "розовый I" при различных скоростях наг-ружения дисперсных частиц ( (9=0,03 кг/чао, б?=200°С): I.- V =50 м/с, 2.- V =75 м/с, 3.- V =100 м/с.

красителя волокном, обеспечить получение значительно более ярких и чистшс окрасок при сохранении стандартного цветового тона. Шесте о тем сохраняется высокая устойчивость окрасок к физико-химическим воздействиям.

■ Технологическая система парофазного крашения является экологически чистой, энергоресурсосберегающей, т.к. исключает использование воды и дорогостоящих вспомогательных текстильных веществ, отсутствует сброо загрязненных красителем сточных вод в водоёмы.

Таблица I

Сопоставление технических результатов крашения полиэфирного волокна дисперсным красителем "розовый Ж" по разработанной-в существующей технологии

Наимено- ! Число ¡Содержание !Сте-!Цветовые ха-! Показатели ус-вание ¡техно- ¡красителя !пень!рактерисгики!гойчивосги,

способа !логи- !на волокне, 1фик—! ! балл_.

крашения '.ческих ! г/кг_!са- !чис-!свет'.ци£ к к к

¡стадий ! сор- [фикси-!вди,! то- !ло- !то-!стир-!по~!сухо-! !биро-!рован-! % ! га, ! га, !юй!ке ! ту !му

! !ван- !ного ! !ед. ! % ! тон! ! !тре-

! !ного ! ! ! ! !гр.! ! !шш

Традиционный жидко-

фазный 5 4,0 2,2 55 65,1 59,4 14,3 5 5 4

Предлагаемый газофазный 2 7,8 7,8 100 71,8 51,2 17,6 5 5 4

Получено заключение Ивановского научно-исс ледоватедъско^о института хлопчато-бумажной промышленноеет /ИвНИТИ/ о пракш-ческой реализащш результатов данного исследования при разработке новых технологий сублимационного крашения. Ожидаемый экономический эффект от создания и внедрения в промышленность технологии и оборудования для парофазного крашешш полиэфирного волокна составляет 184 гыс.руб. па одну линяю.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ I. Получены аналитические решения задач теплопроводности для сферической частицы о неравномерным (равномерным).начальным распределением в ней температур в потоке газа постоянной

(переменной) температурь!, о учетом действия внутренних источников тепла, порожденных ударным нагруж.ением и подводом лучио-той энергии.

2. Построена структурная схема идентификации коэффициента теплоотдачи.

3. Получено аналитическое решение задачи о сублимации

'сферической частицы с произвольным начальным распределением в ней температуры, в парогазовом потоке переменной температуры при наличии внутренних источников тепла, порожденных ударным нагружеиием и потоком лучистой энергии.

4. На основе теории марковских процессов разработаны математические модели кинетики измельчения твердых дисперсных Частиц в аппаратах периодического и непрерывного действия,позволяющие учесть гидродинамическую структуру потоков газовой и' твердой фаз, а также стохастический характер процессов нагруже-яия частиц и их измельчения.

5. Разработано обобщенное математическое описание оовмв-шенного процесса измельчения-активации-сублиыацяи твердого Дисперсного материала в роторно-импульоном сублиматоре.

6. Экспериментально установлено снижение энергии активации сублимации при механической активации таких криоталличеоких органических веществ как бензойной кислоты, дисперсных красителей "розовый 2С", "розовый I".

7. На основе математического описания совмещенного процесса измельчения-активации-оублимации разработаны алгоритмическое и программное обеспечение, построен теоретически обоснованный метод расчета сублиматора на базе роторно-импульоного измельчителя.

8. Получено заключение Ивановского научно-йсоледователь-окого института хлопчатобумажной промыпшенности /ИвНИШ/ о прак-

гической реализации результатов данного исследования при разработке новых технологий сублимационного крашения. Ояидаемый экономический эффект от создания и внедрения в промышленность технологии и оборудования для парофазного крашения полиэфирного волокна составляет 184 тыс.руб. на одну линию.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Влияние параметров нагружения на изменение удельной поверхности дисперсных систем /Квашнин М.В., Смирнов Н.М., Падохин В.А., Зуева Г.А. // Тез.докл.Всесоюз.науч.-тех.конф. "Технология сыпучих материалов". - Навои, 1986. -С. 45-46.

2. Падохин В.А., Блиничев В.Н., Зуева Г.А. О надежности измельчителей-активаторов высокоинтенсивного ударного действия// Тез.докл. Всееоюзн.Совещания "Повышение эффективности и надежности машин и аппаратов в основной химии". -Сумы, 1986.-С.50.

3. Падохин В.А., Зуева Г.А., Пигулевский О.Д. Применение стохастического процесса Пуассона для описания кинетики механической активации дисперсных материалов в измельчителях-активаторах // Интенсификация процессов механической переработки сыпучих материалов: Межвуз.сб.научн.тр.-Иваново,IS87.

-С.48-50.

4. Зуева Г.А., Падохин В.А., Блиничев В.Н. Системно-структурный подход к описанию температурного пом сферической частицы в .потоке газа переменной температуры // Изв.вузов. Химия и химия. теХ'1Юлогия.-1988.-Т.31, вып.9,-0. 98-103.

5. Структура физико-механических эффектов и явлений, протекающих в процессе измельчения-сублимации дисперсных материалов / Зуева Г.А., Падохин В.А.) йпшичев В.Н., Васильев Б.В. // Разработка теории и конструктивного оформления процессов

тонкого измельчения, классификации, сушки и смешения материалов: Межвуз.сб.научн.тр.-Иваново, 1988.-С. 6-II.

6. Падохин В.А., Зуева Г.А., Блиничев В.Н. О применении основного кинетичеокого уравнения при изучении процесса измельчения дисперсных материалов // Там.же. -С. 22-25.

7. Падохин В.А., Зуева Г.А..Блиничев В.Н. Системно-структурный анализ совмещенного процесса измельчения-сублимации в блочно-модульной установке роторно-импульсного типа // Тез. докл.Всесоюзн.научн.-техн.конф. "Новые процессы,оборудование

и гибкие производственные системы для многономенклатурных химических производств".- Черкассы, 1989. - С. 26.

8. Дрязгова C.B., Падохин В.А., Зуева Г.А. Совмещение процессов сублимации и измельчения в аппарате вихревого типа // Тез.докл.Всесоюзн.научно-технич.конф. "Технология сыпучих материалов". - Ярославль, 1989. - С.154.

9. Зуева Г.А., Падохин В.А., Блиничев В.Н. Построение

. охемы идентификации коэффициента теплоотдачи при прогреве, чао-тицы в потоке газа переменной температуры // Процессы в зернистых оредах. Межвуз.сб.научн.тр. -Иваново,1989.-С.95-98.

10. Падохин В.А., Зуева Г.А..БлиниЧев В.Н. О методах интенсификации и моделировании процесса сублимации твердых дисперсных материалов // Тез.докл.17 Всесоюзн.конференции по массовой кристаллизации и кристаллизационным методам разделения смесей.- Иваново,1990. С.96.

11. Системно-структурный анализ процесса црогрева сферической частицы в потоке газа переменной температуры при наличии в ней импульсных источников тепла / Зуева Г.А., Падохин В.А., Блиничев В.Н., Дрязгова C.B.// Гетерогенные про-

цеосы химической технологии: кинетика, динамика, явления переноса. Меквуз.сб.научн.тр.-Иваново, 1990.-С.32-37.

12. Падохян В.А.,Зуева Г.А., Блиничев В.Н. Механическая активация в процессах сублимации // Тез.докл.Всесоюзного се-мйнара по. дезинтеграторной технологии. - Киев,1991.-С.51-53.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Т?<7(/- поле температур частицы; Я, г - начальный, текущий радиус частицу; (X. - коэффициент температуропроводности;

/\ -коэффициент теплопроводности; С - теплоемкость твердой фазы; -плотнооть твердой фазы; /}, - удельная мощность Ьнутренних источников тепла в частице, порожденных ударным нагружением; Е(о)~ тепловой поток лучистой энергии, падающий на поверхность часищы; -коэффициент ослабления; - коэффициент отражения; р(¿) - закон движения поверхности сублимирующейся частицы; -Р(г) -начальное поле температур в частице; о/р^-суммаршй коэффициент теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием; р -коэффициент массоогдачи; 9(£} -температура газовой среды; С10 - удельная теплота фазового перехода; Р[ - матрица интенсивноетей переходов; начальная плот-

ность распределения частиц по размерам; V - скорость потока твердых чаопщ} О - расход твердой фазы; парциальное

давление пара сублимированного вецеотва в атмосфере газа.