автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Интенсификация тепломассообменных процессов при высокочастотном нагреве

Учета

На нравах рукописи «Для служебного пользования» Экэ.№ М

ЮЛЕНЕЦ Юрий Павлович

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТБПЛОМАССООБМБННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ВЫСОКОЧАСТОТНОМ НАГРЕВЕ

Специальности: 05.17.03 - процессы и аппараты химической технологии

05.13.07- автоматизация технологических процессов и пропчьодств (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

С.-Петербург 1998

Санкт-Петербургекия Г о с у л ",р с т з -2;' 'г I :->: г; Т«м1з/сги'!г:с:сис! г-нститут (техническая у!!М!3'.1;:с!'тгт)

Г"

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (техническом университете).

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, старший научный сотрудник

доктор технических наук, профессор

НАЛИМОВ Сергей Петрович

БЕЗМЕНОВ Фсликс Васильевич

КАШМЕТ Владимир Васильевич

Ведущая организация: НИИГИПРОХИМ(г. Санкт-Петербург)

Защита диссертации состоится "30 » Й-ЮЬ'Я 1998 года

в 45 ^ час. в ауд.|сй1р.[7и Л на заседании диссертационного совета Д 063.25.02 в Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (техническом университете). Адрес института: 148013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы в замечания в 1 экз, заверенные печатью, следует направлять по адресу: 148013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26, СПбГТИ (ГУ), Ученый совет.

Автореферат разослан " 2. 5 "

1998 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 063.25.02

Н.А. Марцулевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие технического прогресса и наметившийся переход к рыночным отношениям в экономике страны определ .от концепцию существенного повышения эффективности производства и качества выпускаемой продукции на основе передовых достижений науки и техники, интенсификации производственных прон'чсов, широкого внедрения автоматизированных систем управления и вычислительной техники. Эта концепция в полной мере относится к химической промышленности, перед которой проблема технического перевооружения стоит особенно остро, причем, как в части внедрения высоконнтенсивных технологий, так и в части комплексной автоматизации производственных процессов и оптимизации режимов работы аппаратов.

К числу научных направлений, призванных обеспечить качественные изменения в производительных силах, относится направление, базирующееся на использовании электромагнитных (ЭМ) методов воздействия на химические реакции и процессы химической технологии. Задачами исследований в данной области являются разработка эффективных способов воздействия электрических и магнитных полей на процессы переноса и выдача рекомендаций по практическому применению ЭМ-поля в тепло- и массообменных процессах химической технологии..

Говоря об использовании энергии ЭМ-поля для интенсификации тепломассообменных (ТМО) процессов, прежде всего, следует выделить методы высокочастотного (ВЧ) и сперхвысокочастотного (СВЧ) нагрева диэлектрических материалов, которые позволяют резко ускорить проведение типовых процессов химической технологии (сушка, десорбция, термическая обработка), повысить производительность труда, существенно улучшить качество выпускаемой продукции. Значительные перспективы ВЧ-нагрев заключает в себе для целей разработки новых технологических процессов, а также в тех случаях, когда на основе традиционных технических решений не удается получить материалы с заданными свойствами. 13 этой связи особого внимания заслуживает новая область применения ЭМ-методов воздействия - обработка материалов полями повышенной напряженности. Физические особенности этих (рассматриваемых в диссертации) технических решений позволяй г отнести их к элементам технологии нового поколения.

Однако ВЧ-нагрев как направление интенсификации ТМО процессов до енх нор находит ограниченное практическое применение. В первую очередь это объясняется недостаточной изученностью механизма явлений, обусловленных действием пол!, в результате чего не удаемся реализовать на практике все преимущества метода, обеспечить эффективную и надежную заботу установок. Проблемы разработки тепломассообменных процессов при внутреннем источнике тепла, а также повышения эффективности ВЧ-установок неразрывно связаны с автоматизацией, поскольку практическое осуществление ТМО процессов при ВЧ-нагреве практически невозможно без регулирования режима установки. Однако вопросы автоматизации ВЧ-установок, методы постановки и решения

зала-' управления ТМО процессами данного класса разработаны неудовлетворительно. Характерные черты действующих в промышленности установок - их низкий КПД, а также отсутствие даже элементарных средств контроля и автоматизации. До настоящего времени не разработана методология и отсутствуют примеры решения столь важных для практики задач оптимизации режимов работы ВЧ-установок и оптимизации тех юлогического процесса при нагреве токами высокой частоты.

Очевидно, что проблема решения всего перечисленного круга взаимосвязанных задач является актуальной.

Диссертационная работа выполнял .сь в соответствии с КП НИР АН СССР и РАН по теоретическим основам химической технологии на 1978-80 гг, 1981-85 гг, 1986-90 гг, 1991-95 гг (разделы 2.27.2. 19, 2.27.6.25, 2.27.19.9), Программой исследований АН СССР и РАН по важнейшим фундаментальным проблемам на 1978-90 гг и на период до 2000 г. (раздел 3.2 "Физические методы воздействия на химические реакции и процессы химической технологии"), а также в рамках межвузовской НТП "Теоретические основы химической технологии и новые принципы управления химико-технологическими прогих.лми" (1994-96 гг.).

Цель ..аорты. Интенсификация тсцломассообменных процессов в системе газ-твердое путем воздействия ЭМ-гюля высокой частоты, повышение эффективности ВЧ-установок и аппаратов на основе оптимизации их режимов работы и разработки систем автоматического управления.

Научная пони ¡на. И ¡учены закономерности тспломассонереноса в слое частиц и в тастице капиллярно-пористого материала при высокочастотном нагреве. Показано, что хотя основным видом переноса при ВЧ-сушке и в процессах, родственных ей, является фильтрационное движение пара (парогазовой смеси), интенсивность процесса в основном определяется мощностью внутренних источников тепла. Лишь в непродолжительной переходной области - области установления давления - скорость фазового превращения (пропорциональная мощности внутренних источников тепла) превышает скорость переноса (пропорциональную градиенту давления). Получены соотношения для расчета поля давлений в слое частиц и в частице капиллярно-пористого материала при 134-нагревс.

Предложена физическая концепция о механизме влияния ВЧ-электрнческого поля повышенной напряженности па тепломассопсренос в пористых диэлектриках. Определены условия возникновения внутри материала дополнительного источника тепловыделения, обусловленного ионизацией та в порах (частичный разряд). Получены соотношения для расчета температурного градиента на стенке поры и поля температур в толще при совместном действии внутри материала источника тепла диэлектрической природы и дополнительного источника тепла термононизационной природы. Предложены формулы для оценки влияния превышения температуры в толще гранулы над

температурой ее поверхности, достигаемого за счет энергии разрядов в порах, г.а интенсивность сушки.

Экспериментальным путем установлены эффекты влия"ия ВЧ-элекгрического поля на теьломассообкенные процессы; сдвиг критического влагосодержания в сторону уменьшения при высокочастотной сушке, увеличение величины удельной поверхности я механической прочности гранул (синтез активного оксида алюминия в ВЧ-электрич^ском поле повышенной напряженности), термомеханическое действие поля на слой шарообразных частиц (декапсуляциг микросфер в ВЧ-электрнческом поле повышенной напряженности).

Разработан способ автоматической оптимизации, позволяющий осуществить самонастройку ВЧ-установки в режим максимума КПД по информационному сигналу о текущем тангенсе угла диэлектрических потерь материала. Разработана методология решения взаимосвязанной задачи оптимизации технологического процесса при ВЧ-нагреве и оптимизации электрического режима ВЧ-ус;ановки.

Предложена классификация по группам ВЧ-установок как объектов управления и классификация задач автоматизации, отражающая кинетические закономерности тепломассообмеиного процесса и характер изменения ЭФ-свойств материала.

Разработаны и исследованы новые способы управления и автоматические системы -наиболее характерные варианты автоматизации теиломассообменных процессов при ВЧ-нагреве, обеспечивающие значительное улучшение их технико-экономических показателей:

- быстродействующие устройства для самонастройки ВЧ-установки в оптимальный по КПД и субоптимальный режимы (общий, случай автоматизации ВЧ-установки-на примере объекта первой группы);

- способ управления процессом конвективно-высокочастотной сушки и САУ дискретного действия с памятью, реализуемая на базе управляющей микро-ЭВМ (вариант автоматизации объекта первой группы);

- нелинейная система стабилизации температуры' материала (автоматизация объекта второй группы);

- система автоматизации с элементами адаптации для тепломассообмениых процессов н лого класса - осуществляемых в полях повышенной напряженности (автоматизация объекта третоей группы).

Практическая ценность работы заключается:

- в разработке новых эффективных способов проведения тепломассообмениых процессов в ЭМ-поле высокой частоты н их аппаратурном оформлении (конвективно-высокочастотная сушка . ристаллогидратов, декапсуляция мнкросфер, формование теплоизоляции из пенополистирола, синтез активного оксида алюминия);

- в разработке методики экспериментального определения основной электрофизической характеристики материала - тангенса угла диэлектрических потерь - и

текущего «лагосодержания по мгновенным параметрам электрического режима ВЧ-установки непосредственно при осуществлении технологического цикла;

- в полученных на основе предложенных методик экспериментального исследования и теоретическим путем характеристиках ВЧ-установок по каналам управления и возмущения: напряжение на рабочем конденсаторе и напряжение анодного пит шия - температура материала, напряжение анодного питания - мощность в нагрузке, тангенс угла диэлектрических потерь - мощность в нагрузке;

- в соотношениях, устанавливающих связь энергетических характеристик ВЧ-устаповки (электрический КПД, общи! КПД) с электрическим режимом ее работы (режимы падающем, постоянной и возрастающей мощности внутренних источников тепла) в условиях возмущений по технологическим параметрам процесса;

- в методиках расчета типовых массообмснных процессов при ВЧ-нагреве, включающих методику предварительной настройки ВЧ-установкн (питающего генератора) в режим максимума КПД.

Показаны технико-экономические преимущества, достигаемые за счет минимизации продо../„н1елы1остн технологического цикла при ВЧ-пагреве и оптимизации электрического режима работы установки. Разработаны функциональные, структурные и принципиальные схемы автоматизации, в том числе: алгоритм управляющей программы и схема подключения управляющей микро-ЭВМ к объекту (конвективно-высокочастотная сушка кристаллогидратов), структурная схема устройства для автоматической опгимшанпп режима работы ВЧ-)становки (формование пенополнетирола), структурная схема нелинейной системы стабилизации температуры и принципиальная схема автоматизации процесса (декапсуляция микросфер), функциональная схема системы программного регулирования напряжения на рабочем конденсаторе с элементами адаптации и принципиальная схема автоматизации процесса (термическое разложение гидрокепда алюминия в ВЧ-элсктричсском ноле повышенной напряженности). Реализация результатов осуществлена путем внедрения в промышленность разработанных агнтарагурни-технологических решений, систем и устройств автоматизации.

Автоматизированная установка для конвективно-высокочастотной сушки полупродукта катализатора обеспечивает по сравнению с ранее применявшейся технологией (сушилка с импульсным кипящим слоем) увеличение производительности в 8-10 раз снижение удельных затрат энергии в 7 раз, существенное улучшение качества готовой продукции. Экономический эффект за счет модернизации технологии (способ сушки в циклическом режиме при наложении ВЧ-электрического поля) составляет 618 тыс.руб. (1983 г.), за счет автоматизации - 179 тыс.руб (1983 г.). Применение оптимальной САУ даст самостоятельный эффект: уменьшение продолжительности процесса на 13% и энергозатрат - на 16%.

Способ и аппарат для получения полых микросфер с оболочками из желатины обеспечивают по сравнению с ранее применявшейся технологией (вакуум-сушильные

устанолси) интенсификацию процесса декапсуляции в 40-70 раз, снижение брака готовой продукции на 8-10%. Экономический эффект от внедрения автоматизированной установки - 50 тыс.руб (1986 г.).

Способ получения активного оксида алюминия в ВЧ- электрическом поле повышенной напряженности принят к использованию (1989 г.) в производстве носителя и катализатора для дожигания выхлопных газов двигателей внутреннего сгора..ия и обеспечивает по сравнению с ранее применявшейся технологией (шкаф-электросун-ило и камерная печь сопротивления) интенсификацию процесса в 300-400 раз, резкое снижение энергозатрат, а также сокращение числа операций. Разработана (1990 г.) технологическая инструкция по применен! ю новой технологии, включающая схему автоматизации.

Промышленная ВЧ-установка ' для формования теплоизоляции корпуса холодильников "Ладога-4" и "Ладога-4-1" обеспечивает по сравнению с ранее применявшейся технологией (ВЧ-установка разработки ВНИИТВЧ им.В.П.Вологдина) интенсификацию процесса спека:шя в 2,5-3 раза, снижение энергозатрат на 11%, улучшение качества готовой теплоизоляции и повышение надежности работы оборудования. Применение устройства для автоматической оптимизации режима дополнительно приводит к сокращению времени формования в 1,35 раза и увеличению КПД установки в 1,58 раза (//общ = 0,7). При этом энергозатраты на испарение не превышают 1,3 кВт.ч/кг влаги. Экономический эффект от внедрения (только за счет увеличения производительности) составил 200 тыс.руб. (1991 г.). Эффективность предложенных технических решений подтверждена безотказной эксплуатацией оборудования (автоматизированная ВЧ-установка для формования теплоизоляции из пенополисгирола) в течение шести лет (1991-97 гг).

В целом результаты исследований, выводы и рекомендации можно рассматривать как комплексное решение крупной научно-технической проблемы интенсификации и повышения экономической эффективности тепломассообменных процессов при ВЧ-нагреве.

Апробация работы. Материалы и результаты диссертации доложены и обсуждены на респуб. каучн. конф. "Сушка и гранулирование продуктов микробиологического и тонкого химического синтеза" (Тамбов, 1981), III Всес. научн. конф. "Современные машины и аппараты х!...шческих производств" - "Хнмтехника-83" (Ташкент, 1983), Всес. научн. конф. "Проблемы энергетики и теплотехнологии" (Москва, 1983), Всес. научн. конф. "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (Москва, 1984), Всес. научь. конф. "Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химических производив" (Харьков, 1945), Всес. научн. конф. "Современные проблемы химической технологии" Красноярск, 1986), III Всес. конф. "Динамика процессов и аппаратов химической технологии" (Воронеж, 1990), 1 Международн. совещании "Физика, химия и технология люминофоров" (Ставрополь, 1992), Международн. конф. "Математические методы в химии" (Тверь, 1995).

По материалам диссертации опубликовано 44 работы, в том числе 7 изобретений.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 452 стр., состоит из шести глав (не считая Введения и Выводов), содержит (в основном тексте) 80 рис., 16 табл., список литературы насчитывает 296 наименований. Приложения (на 179 стр.), сброшюрованные в отдельный том, состоят из 4 разделов и включают 34 рис., 63 табл.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

При Помещении диэлектриков и полупроводников в переменное электрическое поле(ЭМ-поле с ярко выраженной электрической составляющей) в последних за счет релаксационно-поляризационных процессов происходит выделение тепловой энергии. Совокупное выделение тепла в материале за единицу времени, обусловленное смещением заряженных частиц (поляризацией) и протеканием токов проводимости, выражается формулой, которая носит название основного уравнения ВЧ-нагрева:

qv = 2nf4stgbEl. (1)

Из уравнения (1) следует, что нагрев в ноле токов высокой частоты протекает практ ;ски безынерционно и равномерно во всем объеме материала (если он однороден) вне зависимости от его.коэффициента теплопроводности и геометрических размеров. Длительность ВЧ-нагрева зависит только от подводимой мощности, которая определяется напряженностью приложенного поля и электрофизическими (ЭФ) свойствами материала -диэлектрической проницаемостью с и тангенсом угла диэлектрических потерь tg8.

Для выявления факторов, тормозящих практическое освоение метода в процессах химической технологии, а также причин, обусловливающих недостаточную экономическую эффективность действующих аппаратов и установок (достаточно упомянуть об энергозатратах иа испарение, составляющих 2-4 кВт.ч на кг влаги), в главе проведен критический анализ состояния вопроса в области исследования ЭФ-свойств материалов, кинетики тепломассопереноса при ВЧ-нагреве, аппаратурного оформления процессов этого класса и их динамических особенностей, а также оптимизации и автомгт.таиин. Отмечено, в частности, что величина диэлектрических потерь (Д = е igb) зависит не столько от количества влаги, сколько от физико-химической природы вещества и его структуры, а также от формы связи влаги с материалом. Так, из результатов фундамент" тьных исследований в области физики диэлектриков следует, что во многих практических задачах технологии могут быть обеспечены условия для эффективного разогрева материалов различной природы в электрическом поле токов высокой частоты, в том числе и при содержании в них очень малого количества воды.

Процессы тепломассопереноса, протекающие под воздействием ЭМ-поля, отличаются большой сложностью и недостаточно изучены. Согласно современным представлениям ( Lyons P.W., Kudra Т. ) внутреннее объемное генерирование тепла, скорость которого значительно превышает возможности капиллярно-пористою тела для его распределения, вызывает ряд явлений, не свойственных традиционным способам

сушки, возникновение градиента давления вследствие внутреннего испарения влаги, изменение направления потока тепла, массоперенос путем фильтрационного движения жидкости и пара. Однако механизм процессов тепломас-опереноса при внутренних источниках тепла до конца не изучен. До сих пор нет установившейся концепции о факторах, резко ускоряющих массоперенос. Существующие теории не объясняют целый ряд экспериментально наблюдаемых эффектов. В немалой степени сложившемуся состоянию вопроса способствует и недостаточное развитие техники эксперимента; ьного исследования. Так, до настоящего времени задача получения достоверной информации о текущих технологических параметрах процесса и динамических характеристиках объекта сдерживается отсутствие!.» надежных средств измерения температуры и влагосодержания материала в ЭМ-поле. Этим обстоятельством можно отчасти объяснить и низкий уровень разработок в области автоматизации. Не разработанной является методология решения задач автоматического управления тепломассообменными процессами при ВЧ-нагреве. В литературе отсутствуют сведения .сак о критериях выбора управляющих и управляемых параметров, так и о взаимном влиянии используемых способов управления ВЧ-установками - тепловыми объектами и способов регулирования их режимов работы. Имевший место в 50-60 гт. опьгг внедрения ВЧ-установок в промышленную практику без должного экономического обоснования, а зачастую' и без предварительных исследований, явился причиной до сих пор бытующих воззрений о низкой экономической эффективности ТМО процессов при ВЧ-нагреве. Неудовлетворительный уровень разработок в области оптимизации и автомгтизации не позволяет до сих пбр в полной мере использовать преимущества ВЧ-нагрева на практике.

В связи с изложенным основные задачи диссертации формулируются следующим образом:

- исследование и анализ механизма влияния ЭМ-поля высокой частоты на тепломассоперенос в капиллярно-пористых телах, в том числе при использовании полей повышенной напряженности;

- разработка и исследование эффективных аппаратурно-чехнологических решений для осуществления тепломассообменных процессов при ВЧ-нагреве;

- теоретическое и экспериментальное исследование установок и аппаратов высокочасто.ного нагрева как объектов управления (включая разработку методик и средств измерения параметров);

- оптимизация тепломассообменных проце^ов при ВЧ-нагреве и оптимизация режимов работы установок;

- классификация задач автоматизации* разработка и исследование систем автоматического управлеь.1Я тепломассообменными процессами, протекающими под воздействием высокочастотного ЭМ-поля;

- оценка технико-экономической эффективности предложенных разработок и выдача рекомендаций по их практическому использованию.

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ АИПАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ВЫСОКОЧАСТОТНОМ НАГРЕВЕ

В качестве характерных тепломассообмснных процессов при ВЧ-нагреве выбраны и исследованы: конвективно-высокочастотная сушка, термическая обработка полимерных материало:, тепломассообмениый процесс, осложненный химическими превращениями в твердой фазе. При выборе материалов - объектов термообработки учитывалось, что преимущества ВЧ-нагрева могут проявить себя при организации таких процессов, реализация которьгх традиционными методами встречает значительные трудности: не обеспечиваются заданные свойства и качество готового продукта, велики продолжительность и энергетические затраты и др. Теоретический анализ механизма тепломассонереноса проведен как для классического случая, когда природа внутреннего источника теп::а обусловлена диэлектрическими потерями, так и для случая, когда согласно развиваемым представлениям в структуре материала присутствует допо; гельный источник тепла термоионизационной природы.

Теоретический анализ процессов тепломассонереноса при высокочастотном нагреве

Анализ механизма тепломассспереноса в слое частиц и в частице влажного дисперсного капиллярно-пористого материала при внутренних источниках тепла проводился на основе обобщенной системы уравнений:

— = атУ I + —---г— + —12—

Зт ' ст„ дх стпр0

дх „7 Еф ди — = я„У2г - -^г--—- , 5т р С в д-с

где г.н - соответственно локальная температура и локальное влагосодержание тела, г -давление парогазовой смеси в порах и капиллярах, €ф - критерий фазового превращения, аТ - коэффициент температуропроводности, с„„ - приведенная теплоемкость тела, ро -плотность сухого тела, а - коэффициенты диффузии влаги и термовлагопроводности, ар - коэффициент конвективной диффузии: ар = КР)СВ, КР - коэффициент

v пЬ <фд

паропроницаемости, Св - удельная пароемкость тела (Ся =-, Ь = ——), рв -

Ро •«

плотность влажного воздуха в порах и капиллярах, - пористость тела, N - удельная теплота парообразования.

Обрабатываемый материал (слой дисперсных частиц) в технологическом

устройстве, как ппавило, теплоизолирован и влагоизолирован со всех сторон

(влагоизояяция на поверхности не препятствует тем не менее переносу массы в виде

пара). Показано, что в таких случаях высоконнтенсивный (Сф=1) процесс сушки при

внутренних источниках тепла протекает при отсутствии градиентов температуры и

влагосодержания: локальные температура и влагосодерЖание совпадают со средними по

слою (/= Т,и »¡7 = (К).

Для анализа механизма массопереноса в слое частиц дисперсного материала

толщиной 21 (неограниченная пластина) при ВЧ - нагреве третье уравнение системы (2)

представлялось в вйде:

дг • дгг ' ' „ , (3)

— = а :—+ ;2 = г() при т = 0, г = 20 при х = ±/. '

от дх

1 ди

Здесь (источник тепла, связанный с фазовыми превращениями): = -еф • —----

Св Л

е«> уо Фв

= —---——, Св -----—, V,- порозность слоя, ръ - плотность водяного пара.

св "Рй Ро

Расчетное выражение тля поля давлений в слое получено в виде:

•г

ар 2

, х2 ' 32 Д (-1)" (2л + 1)тчг

1—з---г >.-,соз-—-ехр

12 я ¡¡2о(2п + 1) 21

а.(2л + 1)2л2т

4/

(4)

Коэффициент паропроницаемости слоя Кр определен через фильтрационный поток пара сквозь пористое тело (закон Дарси) при использовании уравнения Козени-Кармана для гидравлического сопротивления зернистого (неподвижного) слоя:

К- ■ •' (5)

р

150{1-уо)2Цм '

где ц м - динамическая вязкость пара, Фф - фактор формы частицы, с! - диаметр частицы.

Соотношение для расчета нестационарного поля давлений внутри частицы дисперсного капиллярно-пористого материала получено из решения третьего уравнения системы (2) р сферической системе координат и имеет вид:

. Б1П -

пяг

6 ар * ар я и1 "пг

К,и

дрпУт] (6)

К Г

где И,, - радиус частицы, г - расстояние от центра шара.

При включении ВЧ - источника давление устанавливается не мгновенно, однако, как показывают численные оценки, время установления давления составляет доли секунды даже при большой толщине тела (слоя). Соответственно, скорость фазового

г

ди ¿и ,

превращения -г—превышает среднеинтегральную скорость сушки —— (или, иначе:

от иг

скорость переноса пара, пропорциональную градиенту давления) лишь в

непродолжительной переходной области - области установления давления.

Перенос массы при ВЧ - сушке и в процессах, родственных ей, осуществляется

путем фильтрационного движения пара (парогазовой смеси). Однако, как следует из

анализа полученных решений, градиент давления не является основным фактором,

интенсифицирующим массоперенос. При очень малых избыто кых давлениях поток пара

тем не менее может быть весьма значительным (до 120 кг/м2-ч), что обусловлено только

величиной мощности внутренних источников тепла Таким образом основным

фактором, интенсифицирующим массоперенос, является возможность выделения в

материале в единицу времени очень большой тепловой энергии, вызывающей

значительную скорость фазовых превращений.

Под действием ВЧ-элеюрического поля повышенной напряженности в

капил-чрно-пористом слое (в порах и капиллярах) могут происходить ионизационные

явления, обусловливающие выделение дополнительной тепловой энергии. Удельная

энергия, выделяющаяся в поре (на стенках поры) при ВЧ-коронировании, равна

?р = 2 /гг0Е2р. (7)

где Ег- напряженность в разрядной зоне.

Температурное поле в толще частицы дисперсного материала, нагреваемой от источника ^сферической поры), исследовалось по уравнению

VI , и I V! , и . . VI .

*V='0, -Х*Ц

Здесь:Я0 - радиус поры, Я™, - тепловой поток на стенке поры: дпа1 = д

Р 3 "

Уравнение (8) отражает случай, когда энергия разрядов на испарение не расходуется: <7=0. Полученные для этого случая решения имеют вид:

Япо.К0

= '° + X Я

(9)

—[1 - ег/с(7?ъ)ехр(Яо)] при г=й0 и Я=1, (10)

ОтХ г 2 е 2

где /•<> =—г-, Я =—, —¡= Iс~у с1у, (ст -температура стенки поры.

Ко Д0

Максимальный температурный градиент достигается при г = со, однако ужи при Ро=100 нестационарное решение (10) лишь на 5% отличается от стационарного

о

(Ч)

Время установления температуры 1т (при котором ^о=100)ргвно:

РоЯ о * (12)

•-, где аТ =-. V*-'

<*Т стпРо

Во втором практически важном случзе, когда и тепло диэлектрических потерь д^ - д„ и энергия разрядов др расходуются на лспарение, уравнение теплопроводности (8) с учетом малости г, трансформируется к виду:

¿^+2</Д/ + ?И = 0. д, =0> _Х<Ш, (13)

¿г1 г <1г X 1 -

¿г 1

где д - суммарный сток тепла на процесс испарения влаги > дам), Дг =(>-/»<» -превышение температуры в толще гранулы над температурой ее поверхности, - д^ = = -ЛД/(эффект дополнительного за счет энергии-^ испарения пропорционален превышению температуры ДI).

, (Ш*.

Л. д0е -(ЛП)Г (14) Решение задачи (13) получено в виде Д/ = -г^- / с--с 1 »

. или при г = • /„ - - (15)

Константа Л находится из экспериментальных кинетических данных о процессе (из кривой скорости сушки и температурных кривых) следующим образрм:

(

Ч" 17) '

^Ро • (16)

(

где Д^——J - прирост скорости сушки, Д Л». - прирост температуры поверхности

гранулы (непосредственно той температуры, которая измеряется).

Полученные соотношения дают возможность оценить влияние дополнительного внутреннего источника тепла термоионизационной природы на закономерности тепломассообмена в капиллярно-пористом теле.

2.1. Конвективно-высокочастотная сушка полупродукта катализ ятора

Обезвоживание полупродукта катализатора (хлорида лития и солей с его содержанием) до настоящего времени осуществляется в барабанных сушилках (время сушки от 30%-ной влажности до влажности 0,3-И),5% составляет 24-26 ч), а также в

аппаратах - импульсным кипящим слоем ( гс= 6+7 ч при / = 250-300°С), причем более половины времени затрачивается на досушку, поскольку при W = 3+4% интенсивность влагосъема резко падает. Существенно, что причины, затрудняющие обезвоживание традиционными методами, остаются невыясненными. В этой связи на этапе определения ЭФ-свойств материала (первоосновы выбора параметров воздействия на материал электрического поля) большое внимание уделялось их физико-химической интерпретации, которая осуществлена в рамках теории электрической спектроскопии гетерогенных диэлектриков. Результатом ЭФ-исследования (виполненного резонансными методами двух и трех измерений на куметре Е9-4; измерительная ячейка - дисковый конденсатор с двусторош.им электрообогревом, между обкладками которого размещался образец в форме таблетки: </т = 20 мм, И = 3 мм) являются температурные е(7), и

частотные е(/) , (£б(/) (снятые в интервале 80 кГц-35 МГц) зависимости материала различной влажности.

Произведение Д/ максимально в области частот 20-30 МГц, в связи с чем для рсали-нии ВЧ-нагрева выбран генератор типа ВЧГ2-4/27 (/ = 27,12 МГц, номинальная колебательная мощность: Р| = 4 кВт). Если зависимосги е(7) и ígЬ(T) сухого материала не проявляют каких-либо особенностей (монотонные функции), то характеристики влажного материала (соли УС1-КаС1 ) имеют вид кривых с максимумами в области сингулярной точки 95°С (температура разрушения химической формы связи). Лавинообразный рост е и (обусловленный действием макроструктурной поляризации) наблюдается в интервале 75-100°С, за пределами которого ЭФ-параметры уменьшены в сотни раз (например; 4>8|цю-с = 3,5 и Г£5|5з«с = 0,0196).

По мере дальнейшего нагревания вплоть до второй критической точки: 7г = 170°С (температура кипения насыщенного раствора на поверхности частиц) Д плавно возрастает. Выявлено слабое, по сравнению с температурой, влияние влажности на величину потерь. Так, увеличение IV с 0,5% до 1,5% приводит к увеличению Д (при Т= 100°С) всего в 1,6 раза. Таким образом большая интенсивность ВЧ-нагрева может быть обеспечена лишь при предварительном разогреве материала до 70-75°С.

Основным фактором, тормозящим массоперенос при сушке традиционными методами, как установлено, является кристаллизация из локализованного на поверхности частиц насыщенного раствора, которая протекает главным образом в окрестности устьев пор. Под ее влиянием устья пор закупориваются, а оставшаяся влага оказывается замурованной внутри частицы. Значительной интенсификации процесса можно добиться только в том случае, если нагрев и влагосъем осуществлять независимо друг от друга. Этому требованию отвечает организация процесса в виде чередующихся стадий (полуциклов): скоростной ВЧ-разогрев материала в плотном слое (практически не сопровождающийся испарением) и его обезвоживание в режиме псевдоожижения.

Исследование кинетики нагрева материала в плотном слое (т- 0,2-0,3 кг, 1ГВХ = 0,64,5%, Гвх = 70-75°С, ТМакс = 170°С, IIр= 1,5-6 кВ) и сушки в режиме псевдоожижения (/1=

=85°С) проводилось в аппарате, служившем одновременно камерой ВЧ-нагрева (цилиндрический рабочий конденсатор с изолированными электродами) и сушилкой кипящего слоя. Методика исследования предусматривала непрерывный бесконтактный контроль температуры материала с помощью специально разработанного ИК-болометра. В результате экспериментов определены численные значения кинетических коэффициентов массообмена р0, Р и теплообмена ц . Установлено, что при конвек-. шно-высокочастотной сушке величина 1УКр становится существенно меньше, чем при гушке традиционными методами (1К,ф К0!Ш. = 1,3- 1,5%),и составляет >Ккр дЧ = 0,65%.

В стадии скоростного (с темпом до 5 К/с) ВЧ-нагрева насыщенный раствор вытесняется на поверхность частицы г растекается по ней; в стадии псевдоожижения сопутствующая испарению крнсталлшация происходит на всей внешней поверхности частицы, а не только в окрестности устьев пор. Разработанный способ конвективно-высокочастотной сушю. кристаллогидратов в циклическом режиме иллюстрируется рис.1.

Рис.1. Диаграмма ВЧ-нагреза и сушки ссли_1_1С1-МаС! в циклическом режиме: т -= 0,25 кг, ¿ъ = 0,8 мм,/= 27,12 МГц, (/й = 2 кВ, С/й = 3 кВ, иР} = 4 кВ, = 5 кВ, V = = 0,5 м/с, и = 85°С

Способ позволяет по сравнению с известной технологией интенсифицировать сушку хлоридов (1лС1-НаС1 и 1лС1) в 7,5-8,5 раз при сокращении энергозатрат более, чем в 7 раз, и значительном улучшении качества готового продукта. Однако практически эти преимущества, равно как и собственно функционирование сушилки в циклическом режиме, могу г быть достигнуты только при условии ее автоматизации. Зада-з дальнейшего улучшения техннко-экономических показателей может быть решена путем оптимизации технологических параметров процесса и оптимизации режима работы ВЧ-установки.

2.2. Декапсулпция мшсросфер в высокочастотной электрическом поле повышенной напряженности

Существующая технология получения полых микросфер (уникальных легковесных наполнителей композиции :ых материалов) заключается в капсулировании жидкостей с низкой /кип и последующем удалении ядра ггтем термообработки слоя, которую ведут с использованием конвективного или кондуктнвного энергоподвода. Хотя время термообработки исчисляется десятками часов при громадных энергозатратах, качество

готового продукта является невысоким (доля микросфер с разорванными оболочками достигает 20%).

Объектом исследования служили микрокапсулы ( d, = 285 мкм, толщчна стенки 3 мкм), заполненные жидким фреоном 114В2( tKm = 47,3°С), с оболочками из желатины, включаашей низкомолекулярные добавки. ЭФ-свойства материале оболочек (в спрессованном виде) и заполненных микрокапсул исследовались методами двух и трех imiepemii, с помощью куметров Е9-4 и Е4-11. Установлено, что диэлектрические потери в микрокапсулах определяются потерями в материале оболочек; фреон 114В2 -высококачественный диэлектрик. Несмотря на то, что объемное содержание оболочки в 20 раз меньше, чем содержание заполнителя, величина Дмк системы достаточна (максвелл-вагнсровский механизм потерь) для разогрева слоя микрокапсул со скоростью 1-1.5 К/с (при / = 27,12 МГц). Такой, относительно невысокий для ВЧ-метода, темп нагрева невозможно обеспечить при кондуктивном энергоподводе, поскольку тгшюпроводность образующихся лолых мнкросфер очень мала ( X = 0,0265 Вт/мК). Механизм декапсуляции по традиционной технологии (сушильный шкаф) для частиц, выдерживающих нагрев до 130-1 X, носит, как установлено, диффузионный характер (чем .и объясняется очень болошпя tipi юлжитсльность процесса: 48-72 ч). Частицы с более тонкими оболочками не выдерживают возникшего внутреннего давления и дскапсулируют по "разрывному" механизму, что является основной причиной брака продукции.

Эффективность процесса декап^уляцнн разработанным способом термообработки в ВЧ-электрическом поле иллюстрируется рис.2.

О 8 fS t,fiuu Ú в /6

Рис.2. Кинетика нагрева и декапсултции микросфер в ВЧ-электрическом поле ( т = 0,05 кг,/= 27,12 МГц) при напряженности Е0 в стадии разгона: а) Еа = 0,8 кВ/см, б) £0 = =1,0 кВ/см, в) £0 = 1,4 кВ/см, г) Еа - 1,4 кВ/см; д) кендуктивный энергоподвод ( Т„ = =150°С)

В первой стадии (стадии разгона) благодаря высокой электрической прочности фреона процесс ведется при повышенных напряженностях (в режиме частичных электрических разрядов) - кривые "в" и "г". При достижении материалом температуры Т = = 130-150°С (ограничение по термостойкости желатины) напряженность уменьшают до значения, соответствующего прекращению дальнейшего подт ^ма температуры (стадия выдержки). Экспериментально установлено, что при Е0 =1,4-2,0 кВ/см в оболочках под

действием разрядов прожигаются микроскопические отверстия, вследствие чего испарение фреона на ганается уже при 47,3°С. В ходе дальнейшего нагревания происходит интенсивное удаление фреона через отверстия под действием возрастающего давления г паров внутри капсулы. Подбором тепловой режима на стадии выдержкм удается создать условия, при которых отверстия в микрокапсулах по мере их опустошения заправляются самим материалом оболочек, находящимся (при Г = 130-150°С) в вя.ко-текучем состоянии.

Численная оценка средней по объему разрядной зоны напряженности поля Ер ^ в

пустотах между частицами произведена в рамках теории электрического прэбоя. Показано, что при е„„ = 2, = 7,8 кВ/см, т.е. более, чем в три раза, превышает

напряженность приложенного поля ( Е0 = 2 кВ/см). Тем самым подтверждено наличие источника дополнительного тепловыделения.

Описаны различные варианты аппаратурного оформления процесса декапсуляции при ВЧ-нагрсве. Установлены технико-экономические преимущества новой технологии. Отмечено вместе с тем, что практическая реализация процесса возможна только при условии его автоматизации, в частности, при автоматической стабилизации температуры материала, которая не остается постоянной в стадии выдержки (рис.2) из-за воздействия технологических возмущений.

2.3. Формование теплоизоляции нз пенополнстнрола при высокочастотном нагреве . *

Изделия из пенополистирола широко применяются как тепло- и звукоизоляционные материалы благодаря своей очень малой плотностг (20-50 кг/м3) и низкой теплопроводности (0,03-0,04 Вт/мК). В двухстадийной технологии переработки пенополистирола большими преимуществами обладает ВЧ-метод окончательного вспенивания, позволяющий исключить операцию сушки и обеспечивающий получение изделий сложной формы, в том числе плакированных и армированных. Тем не менее метод формования пенополистирола токами высокой частоты до сих пор ограниченно применяется в промышленности из-за своей недостаточной экономической эффективности. Последнее, в свою очередь, обусловлено .еизученностью технологических особенностей процесса, эксплуатацией установок в режимах, далеких от энергетически оптимальных.

В качестве базовой технологии в диссертации рассматривалась (и исследовалась) технологическая схема промышленной ВЧ-устаноь.чи для формования теплоизоляции корпуса холодильника "Ладога" разработки ВНИИТВЧ нм.Р.П.Вологдина.

Технологическое устройство (рис.3) выполнено в виде обжимной клети с подвижной верхней крышкой, внутри которой размещен высокопотенциальный электрод, подключенный к генератору типа ЛД2-60М ( Л = 60 кВт, / = 13,56 МГц). Корпус холодильника (заземленный электрод) устанавливается внутри клети. Загрузка

пенополистнрола, перемешанного (для увеличения диэлектрических потерь) с мыльно-водной эмульсией, в корпус холодильника осуществляется с помощью системы пневмотранспорта. После подачи напряжения ВЧ гранулы разогреваются от пленки эмульсин, обволакивающей их поверхность, и размягчаются, а содержащийся ь ьих иэопентан превращается в газ. Под действием внутреннего давления паров изопентана грамулы увеличиваются в объеме и спекаются между собой, приобретая форму рабочего конденсатира. Технико-экономические показатели базовой технологии: т = 4-5 мин, КПД установки: Т]0^щ = 0,32, расход электроэнергии в расчете на од»о изделие (т = 3 кг, ДИ/ = 17%, ра = 30 кг/м3): Рс = 1,5-1,7 кВт."' готовая теплоизоляция недостаточно прочна -частично отслаивается по поверхности.

Рис.3. Технологическая схема ВЧ-устанозки для формования теплоизоляции корпуса холодильника: 1) бак с мешалкой, 2) технологическое устройство, 3) ВЧ-генератор, 4) килово.тьтметр, 5) амперметр, 6) переключатель напряжения £"а , 7) кнопка НАГРЕВ, 8) киловольтметр переменного тока, 9) электронный теомометр

В результате исследования ЭФ-свойств системы "пенополистирол - мыльно-водная эмульсия" определен диапазон оптимальных значений концентрации См мыла в эмульсии и влагосодержания 1У,Х (концентрации эмульсии в пенополистироле): С„ = 0,5-0,75%, }У,Х= 0,18-0,25 кг/кг. Если при изменении Г и IV, е практически не меняется, то зависимость /¿>3(Т) имеет сложный вид, причем значения /¿5 на прямом и обратном ходе сильно отличаются (определить действительные значения при повышенных температурах не представляется возможным из-за неизбежной и быстрой сушки образца в измерительной ячейке).

В результате кинетических экспериментов, проводившихся непосредственно в промышленной установке (дополнительно оснащенной измерительными устройствами 8 и 9 - рис.3), получены кривые ВЧ-нагрева изделия. Показана и подтверждена практически

(путем модернизации схемного решения генератора и изоляции поверхности высокопотенцнального электрода) возможность интенсификации процесса и улучшения качества теплоизоляции путем увеличения средней^напряженности поля до 0,7-1,0 кВ/см. Однако КПД ВЧ-установкн остается невысоким.

Косвенным показателем степени готовности пенопласта может служить остаточное влагосодержание , величина которого определяется tgS материала. Разработана методика определения мгновенного tg& .1 текущего влагосодержания по мгновенным параметрам электрического режима установки (ВЧ-генератора) - анодному току 1а, и напряжению Uр на рабочем конденсаторе - непосредственно в процессе формования. Аналитическое выражение для определения tgb по измеренным значениям /а0 и Uр имеет вид (при Еа - const )'.

Здесь Г\ - собственное сопротивление потерь первичного контура; дгсв -реактивность элемента связи между контурами; ао, <х| - коэффициенты разложения импульса анодного тока; Сэ - эквивалентная емкость лампы; со - угловая частота.

2.4. Синтез активного оксида алюминия в высокочастотном электрическом поле

Синтез у-А^Оз включает в себя ряд статей, наиболее ответственными из которых и вместе с тем в наименьшей степени разработанными, являются стадии термического разложения исходного вещества (гидроксида алюминия) - операции дегидратации и прокаливания. До настоящего времени эти операции осуществляются последовательно в сушильных шкафах и муфельных электропечах, что типично и в: целом для технологии катализаторов. Общее время обработки составляет десятки часов при малом заполнении рабочего пространства оборудования. Известная технология производства носителя на основе у-АЬОз предусматривает ступенчатую термообработку в температурных интервалах - ступенях термического разложения исходного гидроксида- 20-120°С (4 ч), 120-200°С (18 ч), 220-350°С (6 ч), 350-500°С (550°С) (2 ч). Подъем температуры в интервалах ¡..ежду выдержками ведется со скоростью 20-30 К/ч (при больших скоростях нагревания величина поверхности Эуд образующегося окисла резко уменьшается). Задача разработки эффективного способа получения носн-еля решалась в последовательности, обоснование которой дано в Главе 1.

Исходным продуктом служили образцы (гранулы: с/, = 3-4 мм и таблетки), приготовленные из см^и гидроксида алюминия гидраргиллитноС структуры, псевдобемита и раствора азотной кислоты. Рис.4 иллюстрирует выборочные результаты ЭФ-исследования (выполненного с помощью кумстров Е9-4 и Е4-11).

повышенной напряженности

л? ев

Рнс.4. Зависимости фактора диэлектрических потерь от влагосодержания при Т= 20°С: 1)/= 3 МГц, 2)/ = 10 МГц, 3)/ = 25 МГц

Зависимости Д(IV) и fg5(W) имеют вид семейства кривых с двумя изломами и одним широким максимумом (Д1У = 39%). Следовательно, в исходном материале присутствуют три вида в различной степени закрепленной воды. Изломы на кривых дают значения критических влагосодержаннй. При 1У>1Ущч параметр Д сильно завчсит от влажности и частотч, что тш.ично для свободной воды. В области (Гкр2<К'<№кр| зависимости /¿5(/) и Д( / > накопятся более пологими - слабо связанная, вероятно, адсорбционная форма закрепления воды. При \\'<\\'кр2 в материале остается только кристаллогидратная вода -частотная зависимость еще более ослабевает. При дальнейшем уменьшении ЭФ-параметры суть монотонные функции, что характерно для диэлектриков, содержащих сильно связанную влзгу. В результате анализа частотных, температурных и влажностных зависимостей подтвержден релаксационной характер поляризации в гидроксиде алюминия как ч области свободной, так и в области кристаллогидратной формы связи. Рассчитаны энергии закрепления молекул воды. Показано, что дегидратация на основной ступени 120-390°С свершается сравнительно легко ( ищи = 35,6 кДж/моль) и для ее осуществления совсем не обязательна продолжительная выдержка. Вместе с тем, несмотря на высокую температуру внутри пористой структуры материала существует вода в жидком виде, удерживаемая капиллярными силами. Растворяясь в защемленной воде, мелкодисперсные частицы затем осаждаются в местах контакта глобул и в устьях пор при ее испарении, что приводит к резкому уменьшению величины й>д.

Поскольку Д значителен только при больших влагосодержаниях (30-60%), разогрев материала меньшей влажности до высотах температур при одновременном свершении химических превращений и испарения возможен только в полях повышенной напряженности, использование которых в данном случае (жаропрочный материал) вполне допустимо. Под воздействием полл повышенной напряженности тепло в макроскопически неоднородном диэлектрике должно выделяться не только в местах дислокации агрегатов воды, но и - за счет ионизационных явлений - в его порах и каналах. Это даст возможность изменить механизм внутреннего тепломассоперениса и, в частности, обеспечить условия для беспрепятственного удаления паров из структуры материала.

Установка для исследования кинетики процессов нагрева и дегидратации представляла собой подключенный к генератору ВЧГ2-4/27 дисковый рабочий конденсатор Ср, между обкладками которого располагалась кювета, выполненная из кварцевого стекла с перфорированным (для продувки ;лс.. воздухом: ¡\ = 20°С) днищем. Результаты серии экспериментов иллюстрируют рис.5 и табл. 1.

Рис.5. Кинетика нагрева и дегидратации гранул гидроксида алюминия в ВЧ-электрическом поле (/ = 27,12 МГц, т = 0,049 кг, <1, = 3-4 мм, Л = 20°С, V = 0,5 м/с): 1) Е„ = 1,6-2,1-3,0 кВ/см, 2) Е„ = 1,6-2,5-3,6 кВ/см), 3) Е„ ^ 1,6-3,0-3,6 кВ/см

Можно видеть, что термическое разложение под воздействием ЭП повышенной напряженности протекает с очень высокой интенсивностью: темп нагрева достигает 10-15 К/с, а скорость влагосъема (носящего фильтрационный характер) - 0,015-0,02 кг/кг с. При этом' по своим физико-химическим свойствам образцы, полученные в наиболее форсированных режимах, оказываются наилучшими и превосходят контрольные. Численная оценка избыточного давления пара в центре слоя (/ = 4см) при <4 =4мм, р„ас =

=1020 кг/м3,-^ = 1,8-10'21/с(рис.5), I = Т = 250'С по формулам (4) и (5) и избыточного

давления пара в центре гранулы по формуле (6) (при ро=1700 кг/м3,^ = 2мм, \'о = 0,357 м3/м3, К'р - 8,66-Ю~12 с) соответственно дает: (гй щб)*шхс = 40,5Яя и 2и1с лга(С=2,35Л^7/<я. Таким образом избыточное давление пара в слое гранул оксида алюминия незначительно, несмотря на колоссальную скорость испарения. Избыточное давление пара в толще гранулы значительно, но вполне допустимо, т.к. не превышает предела механической прочности гранул (табл. 1). ' ;•

Механизм интенсифицирующего действия поля повышенной напряженности на массоперенос в соответствии с (7), (8) и (13) связан с существованием в порах материала дополнительного источшь I тепла термоионизационной природы. Происведенная по формулам (7), (11), (13), (15) численная оценча показывает, что за счет энергии разрядов температура 1„ стенкл поры радиусом Яо = 1 мкм превышает температуру поверхности гранулы на 2Ж (при Г0 = Г= 250'С, др = 2,8-Ю13 Вт/м\ £ = 12, / = 21,\2МГц,

Ер = 700кВ/см), а температурный градиент достигает 2,7-10'К/м, причем развивается за очень короткое время : tj,=5,6510"V (при ar = l,77-10"V/c и Fo=100). По мере удаления в толщу гранулы (см. (9)) превышение температуры довольно резко сходит на нет: = Таким образом под действием ионизационных явлений крупные поры, формирующиеся на стадии основной дегидратации, перегреваются и отдают croe тепло соседним ::орам и щелям кристалла, в которых защемлена вода. В результате общее количество защемленной воды уменьшается. Тем самым существенно ослабляется отрицательное воздействие гидротермальных условий в порах, присущих процессу, реализуемому по традиционной технологии, и являющихся основной причиной вынужденного его растягивания во времени. Подсчет константы А (см. (16)) на основе экспериментальных данных (рис.5) дает: А=2,6ЪДж/с м'-К. Иначе говоря, если термоионизационные явления действуют 10с (в действительности в 3-4 раза дольше), то за это время влагосодержание на стенке поры уменьшается по сравнению с влагосолержанием на поверхности гранулы на величину: A/Np„ • А'-гр„р - 8%.

Таблица 1.

Влияние режимов термообработки на свойства оксида алюминия

Режим Номер Sya, Усадка, Механ. Влаго- Пористая

образца м2/г % прочн., МПа емкость, см3/г структура

1 (рис.5) 1 261 7,5 8,9 0,38 30-30000 А

2 (рис.5) 2 260 7,0 8,9 0,36 -II-

3 (рис.5) 3 346 7,3 8,2 0,37 -II-

Традиц.

технология:

ДГ/üt =20-30 К/ч ^общ = 46-56ч 10,11 250-280 7,0 8,1 0,37 -II-

Д7"/Дт =50 К/ч '•^064=35 4 25,26 140-180 6,5 4,0-6,0 0,37 500-30000 Á

По результатам исследований разработан способ получения оксида алюминия, предусматривающий термообработку исходного материала в режиме ступенчато возрастающей напряженности поля. Способ позволяет по сравнению с традиционной технологией сократить общее время процесса в 15 раз и снизить энергозатраты в 12,5 раз (в расчете на выпуск 7 кг носителя). При этом увеличиваются как удельная поверхность, так и механическая прочность гранул - соответственно на 25% и на 20-35%. Практическая

реализация процесса новым способом требует разработки системы автоматизации. Эта задача оказывается нетривиальной, ввиду недостаточности априорной информации об объекте. Так, параметры Ткр или WKp , по которым предусматриваются переключения напряжений Up .оказываются неодинаковыми в pa^mui х режимах. Иначе говоря, отсутствует информация, по которой можно достоверно судить о степени завершенности стадий термохимических превращений и о приобретении материалом определенных свойств, т . о моментах приложения управляющих воздействий. Не »"честными в точности являются и сами требуемые этими свойствами зна"?ния регулируемой величины О р .

3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫССКОЧАСТОТНЫХ УСТАНОВОК И АППАРАТОВ КАК ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ

Аппараты и установки ВЧ-нагрева как объекты управления могут быть в зависимости от характеристики реализуемого тепломассообменного процесса разделены на две группы: объекты, не требующие регулирования теплового режима; объекты, нуждающиеся в регулировании теплового режима. К дополнительной, тртп ей группе, отнесены объекты, характеризующиеся недостаточностью анрио' чой информации. Общей задачей автоматизации тепломассообменных процессов при ВЧ нагреве в условиях изменяющихся ЭФ-свойств материала является автоматическая оптимизация электрического режима устаносо" - автоматическое согласование генератора с нагрузкой.

К объектам первой группы откосятся установка для формования пенопслистирола и конвсктивно-высокгчасто'.ная сушилка, к объекту второй грзтты - установка для декапсуляции микросфер, к объекту третьей группы - установка для синтеза активного оксида алюминия. Ста-ическпе и динамические характеристики объектов управления исследуются на основе математических моделей процессов.

Математическая модель ЕЧ-формовання пенополистирола построена в предположении, что в первой стадии процесса происходит скоростной разогрев >■. лтеригла до температуры кипения интенс.-фикатора (мылыю-водной эмульсии на поверхности гранул), а во второй стадии - испарение (выпаривание интенсификатора; при постоянной (~ 100°С) температуре (вн'ешнедиффузионная кинетика). Поскольку слой частиц в

{at

технологическом устройстве теилоизолирован со всех сторон I —-V ih

( ди

массоперепос на границе со средой практически отсутствует I —

= О

х = ±1

я О ±/ )

локальные температра и влагосодержание совпадают со средними _ но слою: 1 = 1 = Г, и*зй = 1У. Уравнения модели имеют вид:

"(«г + = *CjJjt&{T,W„,m) = PH, r|t.0= Ги, (17)

dx

- = щ

dx где

^¿(Г,»\т) = и + г|—И' +0,4-6,— . (19)

\ ' та ) т„

Здесь: т - масса сухого материала, сТ,са -теплоемкости пенополистирола и воды, V р - действующее значение напряжения на рабочем конденсаторе емкости Ср, со - уловая частота.

При названных граничных условиях математическое описание (17), (18) может бы--, непосредственно получено из первого уравнения системы (2): & Я, К <Я Яу Р*

Л cm„p0 c„„m' dx Np0 mNcm

-. Произведенная по формулам (4), (5) при

</ = Злш, --р~4,25-Ю"3 1 /с, 7«=4см, р_1 = 0,59чг/м3 численная оценка приводит: ох 100

qR = -55 • 103 Па/с,

2изб, — 0,2Па .То есть избыточное давление пара в слое частиц пенополистирола пренебрежимо мало, хотя поток пара из-за очень большой скорости

^—весьма, значителен: ¡=90/сг/мг -ч.

Из уравнений (17), (18) следует, что постоянный темп нагрева и постоянная скорость испарения могут быть достигнуты только при условии: Р„ = const. Этот режим, однако, не является для ВЧ-установки энергетически наилучшим н, кроме того, в ходе процесса ЭФ-свойства материала изменяются (в данном случае, /g5; Ср « const), что влечет за собой изменение полезной мощности Р„ , выход генератора из режима согласования с нагрузкой: R, = Ronm (если он первоначально был обеспечен) и падение КПД генератора и установки. Здесь R3 и Ronm - соответственно эквивалентное сопротивление анодной

нагрузки генератора ~{R} = ^у/ \ ) и

оптимальное для лампы значение этого

сопротивления.

Сопротивление Ronm не зависит от рабочей частоты, элементов контура и нагрузки и равно '

в! *крал

где 1а\ - амплитуда первой гармоники анодного тока, 5кр - крутизна линии критического режима генераторной лампы.

По условиям технологии часто бывает не обязательно в каждый момент времени отбирать от генератора максимальную (паспортную) мощность. В таких случаях в соответствии с (20) добиться условия согласования можно не только приближая R, к

заданному Ronm , но и если путем изменения при la, - const (режим максимального использования лампы по току) регулировать Ronm . приближая его к тому значению R-, , при котором все время достигается максимум электрического г)„ и общего т]общ КПД установки. В соответствии с этим задача упровлзг \я процессом формования пенополистирола формулируется как задача управления мощностью, обеспечивающей максимум КПД rj^ ВЧ-установки.

Выражение, устанавливающее, по какому закону следует подстраивать напряжение Еа, чтобы прп любых tgS (или rm) обеспечивалось rj„ = max и т}в(щ = max, получается из

tgS

(20) при подстановке R, ч имеет вид (при г„ « г, = ——-):

аС

(21)

Соотношение для мощности Рн как функции от г,„ (переменной во времени) следует из приведенных выше формул

К ,2 ге„ ( Р| . 1

" 2 р +/■„„ +ген Здесь гян - вносимое из вторичного (нагрузочиою) в первичный (анодный) колебательный контур сопротивление, критическое значение коэффициента

использования анодного напряжения Еа.

Большой интерес представляю исследование влияния режимов раооты генератора (а, следовательно, и установки) на ход ГМО процесса. Соотношения для расчета продогчительностей стадий гнагр и ги,„ в случае, когда генератор эксплуатируется в оптимальном режиме, получены из (21) и \,22) с использованием модели (17)-(19) и имеют вид

Т»-Р т«, = т,10гр +тисл, (23)

F{rm) = re„ rm +|гг,-r„p -^-lln(r„„ + ,-„„); Гкр =p|Sl(pa, +f,;/loA-

_/ \ Г2

где

'кр \ - 'кр

коэффициенты; значения гш соответственно при г= 0, при т= г,Я1, и при .

На рис.б для примера'построены рассчитанные по формуле (23) зависимости И '(х) для процесса формования пенополистирола в промышленной установке с двухконтурным генератором ( Р1шг, = 60 1сВт, / = 13,56 МГц) при Ср = '02 пФ, р/ = 70,6 0м, "2 = 4,9-5-25,1 0м, Я, = 194+910 0м. Там же приведены зависимости в режиме Р^соии Можно видеть, что реализация оптимального режима (режима возрастающей мощности) означает, что испарение также будет происходить с возрастающей скоростью.

Рис.6. Зашсимости злагосодержания от времени в процессе ВЧ-формовшшя пенополистирола ( ш0 - 3 кг): 1) в режиме />„=сопз1=21,9 кЬт, 2) в оптимальном по КПД режиме установки ( Рнср = 21,9 кВт)

В отличие от традиционных способов, при ВЧ-энергоподводе подобный технологический режим осуществим на практике без опасности перегрева или порчи материала. Фактором, устанавливающим предел увеличения скорости массопереноса, здесь является значение Рн , при котором напряженность Е0 приближается к своему предельно-допустимому значению.

Из уравнений (21), (22) следует, что динамические характеристики объекта (ВЧ-генератора с технологическим устройством) по каналам управления и возмущения: ("£„-Рн" и "г,„-Р„) суть идеальные звенья. Влияние технологических возмущений на ход процесса формования пенополистирола иллюстрирует рис.7.

W//o

О 10 30 50 Т.с

Рис.7. Влияние возмущений по W^ ка ход ВЧ-формования пенополистирола ( т0 = 3 кг) в стадии испарения при работе генератора в оптимальном режиме (1,2,3) и в режиме P." const (2',3'): 1) без возмущений (Рн(г Р«ср=24 кВт, 2) Д W«* = 0,2 iVex0 (Рнср = 16,6 кВт), 2') ДЖи = 0,2 (Рн - 24 кВт), 3) ДW» = -0,2 Wet* ( Р«с„ = 38,2 кВт), 3') = -0,2 (К«„ ( Рн " 24 кВт), 4) Д Wtx - ОД Wax,, при самонастройке субоптимального режима .

Несимметричность кривых 2 и 3 относительно кривой 1 номинального технологического режима обусловлена нелинейной зависимостью Я» от г,„ (см. уравнение. (22)). В связи с этим, если по условиям технологии время процесса строго

регламентировано, ю регулируемую величину Рн необходимо ограничить снизу: Рц>. Рн„„н и отрабатывать возмущешм по (а также по т ) путем переключения установки из режима постоянной мощности в оптимальный и, наоборот (субоптимальный режик).

Математическая модель циклического процесса конвективно-высокочастотной сушхи гранулированной соли ЫС1-ЫаС1 (состоящего из чередующихся стадий скоростного ВЧ-нагрева материала в негодвижном слое и обезвоживания в режиме псевдоожижекия -рис. 1) получена при допущении о мочодисперсности частиц твердой фазы и в ьредположенни, что в первоР стадии процесса испарение пренебрежимо мало (соответственно, локальная температура совпадает со средней по слою: I -Т =Т и Л а /

— = /г „ ), а во второй стадии перемешивание частиц в слое идеально: ах / слшг О

¿т 4 я/е 0Д экв ()¥, г)£Гр .

Тк = т - Т, • (24)

¿х (ст + 1¥с,)(1 - у0)рг(- Л,2)1п Я2/К1' Л ~ {-Р^.Г)^ - ТР*) при

(25)

¿Т I (¡г ~ (ст +(Гс.)

где

= А1ГУ+В1+(а21У + В2)то/а1(Т-а2), ц = а,—, .р0 = Ь^+ЬуТ, р = Ъ1+Ь11У+Ъ1 е-р(1/7")_

v

Здесь Аэи - Аактлр диэлектрических потерь насыпного слоя частиц в рабочем конденсаторе с изолированными электродами, р, - плотность материала, Я/.К: - радиусы внутреннего н внешнего электродов рабочего конденсатора цилиндрической коне рукции, IV" равновесное влагосодержание, /| - входная температура газа, т- продолжительность ( / -1) циклов сушки, Гпч - г родолжнтелъпость полуцнкла ВЧ-ндгрсва

В результате экспериментального исследования влияния возмущений на ход стадии ВЧ-нагрева установлено, чгго возмущения по Т„ в сторону увеличения и по ±}У„ позволяют до греть материал до заданной температуры. Вместе с тем отме"ено резкое падение чувствительности объекта при возмущении по Т„ в сторону уменьшения более, чем на 5°С. Реакция объекта на возмущения по {/р сьидете.1.ьствует о его управляемости. Основное назначение САУ состоит т реалторции циклического процесса сушкл в заданном технологическим режиме (догрев до Т} , охлаждение до Г], останов при }Г=1Г€Ы1), для чего гредаожено использовать ступенчатый (от нуля до номинального значения) закон изменения напряжения 1/р в полуциклах ВЧ-нагрева и аналогичный закон изменения расхода газа в в полуциклах псевдоожижения. Управляемым

параметром на стадии ВЧ-ни.рева язляется мощность Ры, управляемым параметром на стади,1 сушки (псевдоожижения) - температура Т и, дополнительно, влагосодержание IV материала. Постоянство параметра Аэк, в пределах каждого юлуцикла ВЧ-нагрева позволяет "развязать" задачи управления процессом и регулирования электрического режима генератора. В диссертации приведены методика и пример расчета циклического процесса высокочастотной сушки.

В качестве математического описания процесса декапсуляции получена следующая система уравнений, описывающих изменение во времени степени декапсуляции И и температуры Т] икросфер:

¿О

(к

= р(£0)[г(Г)-г0]'о(£о)

ат г

• - о)[Рм,-р!)]=^0Амк(Е0)е1 - '

Еп = ■

¿раб

¿раб =

-1п

л, л

-+1п

1Л3

1Л£

Л2 у21п

X] -

(27)

(28)

(29)

"фр

и,:

и и при С/л при

О -р1/Р„<)

х<т,

(30)

(31)

Здесь: 2,2о - соответственно давление насыщенных паров фреона внутри микрокапсулы и наружное давление, Д^АЛ - радиусы цилиндрического рабочего конденсатора с изолированными электродами, II,, 0, -действующие значения напряжений на рабочем конденсаторе в стадиях разгона и выдержки, рмк, р°ик - плотности заполненных и пустых микросфер. Коэффициент Р (коэффициент внутреннего переноса массы через оболочку микрокапсулы) имеет смысл коэффициента паропроницаемости оболочки.

Степень декапсуляции И (фреоносодержание) и температура Т - суть средние по слою параметры (все мнкрокапсулы имеют одинаковый размер и находятся приблизительно в д!

одинаковых условиях:

дх

■ О,

дх

• О). Численная оценка величины ,

Л-И

в центре слоя (давления паров фреона в промежутках между микрокапсулами), произведенная по формула». (4) и (5) при * ■» 0 ~ учетом малости ху

(^ыв.!,.!,. ?*с.шв.|,«00)пРи заданных исходных данных (Л = 0,3лш, р'МК = 60кг/.и3,

г

рт=1300кг/м\ Сф =1, / = 5сц Ми = 259,8 / = Г = 130°С, р?^ = 11,6к?/.«3,

^|1зо = 8,Об,,Л<\ "77 = ^"!) 8>6'1 :/г " смРис-2.

последовательно приводит: - 1,62■ 104 Па/с, Кр = 0,039-10 с, [гс „„,

Таким образом даже в случае тонкодисперсных частиц величина избыточного давление пара (в дат'чом случае, паров фреонь) в слое, вызванного большой скоростью фазового превращения, оказывается незначительной (коэффициент пароппоницаемости слоя велик, и фильтрация пара не вызывает затруднений). Давление 7 насыщенных паров фрео>л внутри мигсрокапсулы однозначно определяется температурой (см. аипроксимационную зависимость 2(Т)).

Согласно уравнению (28), составленному для единицы объема насыпного слоя, ВЧ-энергия, выделяющаяся в материале за счег диэлектрических потерь (Д,.к от Ес не зависит) и действия разрядных явлений в газовых промежутках между частицами (Ам, зависит от й), расходуется на нагрев слоя и испаренте фреона, Предусмотренный разработанные технологическим процессом режим переключения напряжений при достижении материалом температуры Тмаке учитывается соотношением (31). Система уравнений (27)-(31) решалась численным методом. В диссертации приведены методика и пример расчета номинального режима процесса.

ЭФ-свойства микрокапсул в пределах каждой стадии мало изменяются, «по позволяет обойтись без автоматического регулирования режима генератора. В то же время температура материала на стадии выдержки из-за воздействия технологических возмущений не остается постоянной. По всей вероятности, часть микросфер с наиболее тонким.! оболочками дчкапсулирует путем разрыва оболочек. Это приьодтт (рис.2) к скачку в интенсивности испарения и нарушению теплового режима (охлаждению слоя). Для анализа динамических свойств объекта на этой стадии рассматривалось ) авнение (28), в которое подставлена правая част, уравнения (27):

. . (32)

где обозначено: и = йр, Аг = Л(0(г)) = ежр'ш, + с^О - - />°,), с! - с!^,

Уравнение невозмущенного режима с параметрами Т^и^н^ имеет вид:

=0- (33)

В результате преобразований получено следующее линеаризованное уравнение динамики по ка лу "11 - Т":

dAt

Ф,— + АТ = кАи, тдеАТ = Т-Т0, AU = U-U0, са

Ф,

Ag[Z(r0)-Z0]

ЩТ0),

1(°е/оД мк) - ^фр(р** - Р°«« )[г(г0) - 20]'° §>г„>-z0

dZ(T0)

d dr

Здесь Фь Л - соответственно постоянная времени и коэффициент усиления объекта. Импульсное возмущение по интенсивности испарения фреона др(т) = р0?'(т-т0) вы—шает скачкообразное изменение -емпературы материала, которая в момент времени X = То становится равной Т = То+АТвозм , откуда ДГ = АТеа]м (35)

Решением уравнения (34) с начальным условием (35) является

ДГ = АТ,0Ы ехр[-(1/Ф1)(т-То) ]. (36)

Динамические характеристики объекта построены на рис.8.

йт.н

PiicJi. Динамические характеристики установки для декапсуляшш микросфер ( То = 13.0°С, Up0 = 3,33 кВ) без регулятора (—) и с релейным регулятором (- - -) при скачкообразном изменении температуры ДТ^ш = 0,1 То : 1), Г) D = 0,3 кг/кг, 2), 2') D = 0,6 кг/кг

Получить адекватное математическое описание процесса синтеза активного оксида алюминия (иллюстрирующего в диссертации пример объекта, характеризующегося недостаточностью априорной информации) затруднительно, поскольку наиболее предпочтительный его режим заранее не известен и не может быть в точности предсказан. Соответственно не может бьпъ синтезирована аналитически САУ. Автоматизация управления установкой может быть осуществлена путем разработки системы, приспосабливающейся к изменяющимся свойствам материала, которые необходимо непрерывно контролировать. В главе намечена стратегия решгшы задачи: дополнительная информация об объекте приобретается путем измерения текущего tgb (наиболее

чувствительной к структурным изменениям в веществе физической характеристики), поиск требуемого значения регулируемой величины осуществляется путем анализа

производной

Л

4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОМАССООЕМЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ ПРИ ВЫСОКОЧАСТОТНОМ НАГРЕВЕ

Первый вариант автоматизации конвектшшо-высокочастотной сушилки предусматривает реализацию циклического процесса при наперед заданном ре-киме воздействия полем. Сущность разработанного спосооа управления заключается в том, что в зависимости ог влажности высушиваемого, материала управление процессом осуществляют путем изменения временного соотношения между отдельными его периодами 1">ч(/гпс( или, что то же, - по граничным значениям температур То и Т\. В главе приведена функциональная схема системы (САУ дискретного действия с памятно), реализуемой на базе управляющей микро-ЭЗМ. САУ предусматривает выдачу в нужной последовательности управляющих воздействий на исполнительные органы объекта для функционирования сушилки в циклическом режиме: загрузка, перевод та полуцикла в полуцикл при Г = Г; я Г = Тз, выгрузка в момент достижения заданной влажности и т.п. Непрерывное измерение температуры материала осуществляется с помощью ШС-болометра. Влагосодержание материала контролируется по величине интеграла 3 от температуры в полуциклах ВЧ-нагрева, вычисленного за определенный, отсчитываемый по таймеру, промежуток времени г, . В момент, когда текущее значение Устанет равным значению Уо , соответствующему скорости нагре'ва материала заданной ( Ш = Ж,их ) влажно ги, процесс сушки прекращается. В диссертации разработан алгоритм управляющей программы, приведена схема подключения микро-ЭВМ к объекту.

Структурная схема САР температуры в процессе декапсулящш микросфеп в ВЧ-электрическом поле представлена на рис.9.

я

'Фо

&(/<р

3 %

[л*

е

Рис.9. Структурная схема САР температуры материала: 1) объект, 2) ИК-болометр с УПТ, 3) релейный регулятор, 4) регулируемый выпрямитель, 5) ВЧ-геиератор с рабочим конденсатором

Урачнение САР получено в виде ¿ДГ А

Ф, + ДГ = к'кзк^кД&Т)),

(37)

"Д ,= ДГ " 1 ~ Д£_.' 4 !

А1/р

кр при О при -к. при

и^а,.

<7„ < 4{/ф < <г0

Д1/+ £ <г0

Решением уравнения.(37) с условием (35) при ДТ,аш<0 шляется ДГ = к\кАкр +(ДГ.<Ш, - к'к^к^кр

(38)

Динамические характеристики САР представлены нэ рис.8 (кривые Г, 2"). Постоянная времеш* объекта с регулятором более чем в 10 раз меньше, чем у объекта без регул! гора. Статическая ошибка системы обусловлена только искусственно выставляемой зоной нечувствительности реле и равна 1К. На основании результатов решения задачи разработана принципиальная схема автоматизации процесса декапсул ии.

5. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРИ ВЫСОКОЧАСТОТНОМ НАГРЕВЕ И АВТОМАТИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ УСТАНОВОК

В главе рассматриваются методология и примеры решения типичных (часто возникающих на практике) задач оптимизации технологического процесса при ВЧ-нагреве и автоматизации управления оптимальными режимами работы ВЧ-установок.

Автоматизация объектов первой группы заключается в управлении мощностью внутренних источников тепла по закону, обеспечивающему оптимальный (по максимуму КПД) электрический режим работы генератора и установки. Устройство доя автоматической 'оптимизации режима (рис.10) разработано применительно к промышленной установке дня формования пенополистирола как первый вариант ее автоматизации.

Здесь технологическое устройство (рабочий конденсатор с материалом) представлено в виде последовательной цепочки замещения Ср-Г2. В результате изменения tgS (или Гз) материала изменяется угол <р сдвига фаз между током и напряжением в нагрузочном конгуре, непрерывно контролируемый фазовым различителем:

• = при . (39)

Настраивающее устройство включает в себа блоки 5,6,8. Закон настройки (программное задание блоку 5) находится из (21) с учетом коэффициентов передачи звеньев 8 и 6:

1/„Р =/(1/д)

1 ,

в.....1а%

*1*2 '

1

и»

.где к^Е^/и^, к2 = Еа/Еу^. (40)

Ъ&ьел/я

/ [ 2

— 1—. 5 -1 1 . . —±

иМ.гл.

О 1

Рис.10. Структурная схема устройства для автоматической оптимизации режима ВЧ-установки: 1) ВЧ-генератор, 2) нагрузочный контур, 3) различите ль фазы (фазовый детектор), 4) компаратор, 51 вычислительный блок, б) усилитель, 7) выключатель напряжения, 8) регулируемый'вьшрямитель

Останов з работч устройства * = 0) происходит по сигналу от компар*. гора 4 при достижении материалом заданного влагосо держания Фпа, при котора.. tgS = tg&o а сопро. Устройство, фактически реализующее принцип управления мощностью Р„ по возмущению /¿5(т), безынерционно (все составные блоки - быстродействующие элементы аналогового типа) и обеспечивает непрерывную автоматическую настройку (самонастройку) установки в оптимальный режим (г|„=тах и Повч7™3-^ ) при любых изменениях ($5. Тодаость работы автомат« геского устройства определяется точностью работы фазового различителя о учетом его градуировки. Средняя относительная погрешность измерешы крайних значетий Г#8 в установке для ВЧ-формования пенополистярола составила 6,25% н 2,4%. Работу установки в оптимальном режиме и ее, характеристики иллюстрируют рис.6 (кривая 2\ рнс.7 и рис. 11 (кривая 3).

Для случаев, когда по производственным причинам время процесса строго регламентировано, разработано „ автоматическое устройство • для реализации субоптпмального режима (второй вариант автоматизация установки).

Если формируемый вычислителем мгновенный сигнал 1/^, соответствует такому значению мгновенной мощности Р„, которое больше заданного Риа, устройстъо работает по 1 кана../ управления аналогично схеме та рис.'Ю. Если из-за возмущений по технологическим параметрам формщ. ;мое из услоьия максимума КПД значение Р„ становится меньше Рн,, происходит пер включен- автоматического устройства на 2 канал управления, при котором в установке самонастраивается режим постоянной мощности: Рн = Рн* В момент, когд." формируемое значение Рн внови достигнет Рн,, опять включаете 1 канал управления, и установка самонастраивается в оптимальный режим. Таким путем достигается ум<—ътечие влияния технологических возмущений на время формования

(p.ic.7, кривая 4). В табл.2 сопоставлены характеристики ВЧ-устаяовки в различных режимах (см. также pic.ll).

Пм =7" = ——. "о Л.

г«н макс •

ft"

О

Рис.11.

80 г,с

КПД ВЧ-установхи

для формования

Зависимости электрического пенополистирола (Р1ш*с = 60 кВт, Ср =» 102 пф, р, « 70,6 Ом, Г\ = 0,6 Ом, г2 = 4,9+25,1 Ом, R, = 194+910 Ом) от времени: 1) без регулирования режима ( Рн^ = 17,8 кЕг), 2) при поддержании Р„ = const = 21,9 кВт, 3) при автоматической оптимизации режима (Рнср « 21,9 кВт)

Таблица 2.

Характеристики промышленной ВЧ-установкн для формования теплоизоляции корпуса холодильника "Ладога" при использовании различных режимов управления мощностью

Показатели Без регул, режима (Рит=17,8 кВт) Режим Р,= "=const=24 кВт Оптим. режим: Рвч,=23,9 кВт Субоптим. режим: Рнср = 27,2 кВт

Время формования, с 98 71,8 72,5 63,3

Полезная энергия (Р„), кВт-ч 0,479 0,479 0,479 0,479

КПД, п*. 0,459 0,695 0,773 0,765

Энергия, потребляемая от

выпрямителя (Ро), кВт.ч 1,04 0,689 0,62 0,626

КПД выпрямителя, т), 0,9 0,9 0,9 0,9

Энергия, потребляемся от сети

(Рс), кВт.ч 1,166 0,766 0,688 0,695

Общий КПД ВЧ-установки, Ло«т 0,413 0,626 0,696 0,689

Задача минимизации продо тжительности технологического цикла при ВЧ-нагреве рассматривалась на призере конвективно-высокочастотной сушки 1лС1-НаС1 и сформулирована следующим образом.

Для циклического процесса сушки, описываемого уравнениями (24)-{26), определить значения температур Тмин /, при которых критерий

п

4га.. = тшт^ = + хлс ¡) (41)

принимает оптимальное значение при наличии ограничений

>ропт _п чЗо.'! _у* п ' т (42)

'макс! ~ 'макс ~ '2> 'мин! .

Результаты решения оптимизецношгсг задачи методом сканирова1ШЯ нлгаостр1фует

рие.12 (алгоритм и программа расчета приведены с диссертации).

Рис.12. Конвективно-высокочастотна ч супка гранул LiCl-NaCl в неоптимальном (1) (Тмин i = 110 С) и в оптимальное (2) по критершо (41; режимах (входнь.е параметры указаны в подписи к рис.1)

Проведение процесса при оптимальных значениях температур Тмин ¡, а, следова-тельнс, при оптимальном временном соотгюшегаш между атдел.ными стадиями, обеспечивает сокращение общей продолжительности сушки на 10%. При этом энергозатраты снижаются на 15%. Функциональная схема системы автоматизации, предназначенной для реализащш процесса сушки в эптнмалыюм режиме, и-, оптичаегся от схемы автоматизации для неоптпмалыгого режима (Глава 4). В диссертации разрабиган алгоритм управляющей программы для мшфо-ЕВМ, приведены результаты опепкн работоспособности системы (результаты моделирования реакщш объекта на Бозмущення по Up).

Наибольший практический интерес представляла задача автома-, (ческой опт-ташацни режима генератора в опт.шальном процессе конвективно-высокочастотной сушки (второй вариант автоматизации еушплки): для мипимизирэванного по времени процесса найти оптимальные значения напряжений Up в полуциклах, обеспечивающие максимум КПД г^щ ВЧ-устаповки при наличии ограничения (Ео ^ 2 кВ/см). В главе рассмотрены методика сопряжения генератора с нагрузкой п следующая из нее процедура расчета элементов ВЧ-траиа генератора ВЧГ2-4/27, а также последовательнгсть и пример расчета мгновенных техяолотческтг параметров л показателей процесса в новом режиме. Схема автоматического устрой-тва, pea' тующего оптимальный по КПД рехзш работы генератора в этом случае, дополнительно (см. рис. 10) содержит ограничитель напряжения. Разработана схема подключения автоматического настраивающего устройства к функциональной схеме САУ процессом сушки с управляющей микро-ЭВМ. Результаты решения задачи иллюстрируют рис.13, и табл.3.

Г| = 85 С,/= 27,12 МГц) в оптимальном по критерию (41) режиме: 1) без оптимизации режима генератора = 2+4 кВ), 2) при автоматической оптимизации оежима генератора (йР1 = 2+8,34 кВ)

Таблица 3.

Технико-экономические показатели процесса сушки 1лСШаС1 _ и характеристики ВЧ-устшювки _

Сушка в Сушка в оптим. Сушка в оптим. по

эксперимент. по критерию критерию (41) режиме

установл. (41) режиме при одноврем.

Параметр (показатель) режиме (рис. 12, автоматич. опт.

(рис.12, крив. 2; рис. 13, режима генератора

крив.1) крив. 1) (рис.. 13, крив. 2)

Неч. влагосодерж. (\У,Х), % 4,0 4,0 4,0

Конеч. влагосодерж. 0"1ЫХ), % 0,3 . 0,3 0,3

Нач. темп.мат-ла, °С 70 70 70

Напряжение, Цр, кВ 2,0+4,0 2,0+4,0 2,0+8,34

Общее время, с ' 320 277 243

Полезная ВЧ-энергия, (Р„^кВтч 0,024 0,0205 0,0205

Энергия, потреб, от сети (Рс)кВт-ч 0,067 0,056 0,032

КПД ВЧ-сушилкн, г^щ 0,358 0,364 0,64

Уд. расход суммарн. энергии:

кВт-ч/кг влаги 7,45 6,31 4,13.

МДж/кг влаги 26,8 22,7 14,8 '

Из данных табл.3 следует, что реализация оптимального с огранцчешкм по ир режима генератора (максимум КПД достигается в семи из девяти полуциклах ВЧ-нагрева) в оптимальном по технологическому критерию процессе сушки обеспечивает улучшение энергетических показателей установки в 1,76 раза. При э.ом общие энергозатраты 11а сушку снижаются на 35%, а время процесса - на 12%. На рассмотренном примере

продемонстрирован двусторонний лодход к проблеме оптимизации тепломассообменного процесса при ВЧ-нагреве: поиск оптимальных значений технологических параметров из условия минимизации времени при заданных электрических параметрах и поиск для оптимизированного по технологическим параметрам режима оптимальных (обеспечивающих максимум КПД ВЧ-установкн) значений электрических параметров процесса.

б. А ЧТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕГОГОМАССООБМЕНШЛМ ПРОЦЕССОМ ПРИ ВЫСОКОЧАСТОТНОМ НАГРЕВЕ В УСЛОВИЯХ НЕДОСТАТОЧНОСТИ АПРИОРНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Задача автоматизации сформулирована как задача самонастройки программы управления процессом термического разложения пщроксида ашомшшя. От САУ требуется автоматический поиск наивыгоднейшего (обеспечивающего оптимальное качество готового продукта) значения самого требуемого значения регулируемой величины (временной программы ир (т) изменения напряжения на рабочем конденсаторе) и автоматическая стабилизация ир(т) в услэвцях постоянно действующею возмущения (непрерывно изменяющихся ЗФ-свойств материала).

О степени завершенности фазовых превращений и структур'ых изменениях в материале наиболее точно можно судить, обрабатывая информационный сцгнал о мгновенном <38 материала. На рис 14 приведены зависимости А tg5(т), снятые методом автоматизированного эксперимента непосредственно в ходе технологического процесса.

1 _ _I__* 1-——-

О .50 /00 /60 200 г: с

Рис.14. Зависимости 1б5 от временк в процессе термического оазложення пщроксида алюминия: 1) 3 2 кВ (0-40 с), Ор <■ 4Л кВ (40-100 с), Ц, = 6,2 кВ (100-214 с); 2) 17р = 3,6 кВ (0-47,5 с), иР = 5,45 кВ (47,5-53 с),ТТр = 6,65 кВ (53-67,5 с)

Из этих данных следует, что р действительности имеют место два фазовых перехода, соответствующие стадиям термического разложения пщроксида, при"ем температуры

Материала в конце каждой стада га в различных режимах воздействия полем оказываются неодинаковыми. Лагинообразный рост tgS (восходящий участок кривой) обусловлен приближением фазового перехода, нисходящий участок характеризует временную продолжительность стадии дегидратации. В целом полученные зависимости позволяют определить моь:.:нты времени тсоответствующие фактическому свершению каждого фазового пгрехода( в эти моменты 1§8 достигает максимумов), а по крутизне каждого нисходящего участка кривой судить о моментах времени ту , в которые в материале образовалась система пор, и напряжение ир может быть повышено до разрядного ирир.

В диссерт щии разработана безынерционная САУ с элементами адаптации. Остема (рис. 15*) содержит основной контур регулирования - контур тгабилиз&'ит наггояження ир (КСН) и два дополнительных контура самонастройки - контур-анализатор фазовых П1 вращений в материале (АФП) и кошур автоматического поиска разрядных напряжений (КАПН) - рис.15б. Кошур КСН по непрерывно контролируемому отклонению Д^ (моментальной реакщш объекта на постоянно действующее возмущение Г(т)=е(т^5(т)) непрерывно корректирует управляющее папряжише на входе вьшрям!ггеля

Еар . . .гн Е„

Муп Р=-

.СН^,

кСгН-

Е,

(43)

■упр

так что на его выходе напряжение анодного питают изменяется по закону:Е,(т)=т\о+ ДЕ,(т), е на выходе ВЧ-генератора с технологическим устройством обеспечивается : II- = и»

С5)

Г/САПИ

(а)

амяяг&иер.

*АФП

1

А.

У

2.

' Ем

8

11

и

Рис.15. Полная структурная схема САУ процессом термического разложения гндроксида алюмшшя в ВЧ-ЭП повышешюй напряженности (а) и структурная схема КАПН (б): 1) регул!фуемый (тнристорный) выпрямитель, 2) ВЧ-генератор, 3) технологическое устройство, 4) контур стабилизации напряжения 1}р (КСН), 5) датчик фазы, 6) контур-аналшатор разовых превращений (АФП), 7> контур автоматического поиска разрядных напряжений (КАПН), 8) аналоговый дифференциатор, 9) компаратор, 10) пусковое устройство, 11) синхронный электродвигатель, '.2) ЛАТР

Работоспособность САУ оценивалась путем испытания контура КАПН.

На выпрямитель 1 с помощью ЛАТРа 12, управляемого от электродвигателя 11, вращающегося с постоянной скоростью, подается линейно возрастающее во времени напряжение Еу„р. До возникновения разрядных явлений в норах материала с увеличением

Еу,р и Е„ пропорционально возрастает и ток 1ао = со.М). В момент зажигания

разрядов (ир = и„ж) 1а„ начинает лавинообразно нарастать (—^"увеличивается), затем

рост тока замедляется (—-—, достиг?я максимума, начинает падать; -меняет знах на

ах (¡х

отрицательный). Именно в этот момент, автоматически определяемый дифференциатором

8 и компаратором 9, все имеющиеся крупные поры пробиты (устойчивое коронировзчие),

а отсчитываемое значение ир равно разрядном) для данных мгновенных свойств

материала напряжению иразр. Продолжительность

поиска одного значения иРазР не

превысила 2 с.

В целом система (рис.15*) позволяет осуществить такую самонастройку программы управления технологическим процессом, при которой обеспечивается его протекание по желательному (термоионизацгонному) механизму, а, следовательно, наиболее высокое качество готового продукта.

ВЫВОДЫ

Общим результатом работы является решение научно-технической проблемы интенсификации тепломассообменных процессов в системе газ-твердое на основе эффективного использования энергии ЭМ-поля высокой частоты, включающее теоретический анализ механизма переноса, разработку эффективных аппаратурно-технологических решений, оптимизацию режимов работы ВЧ-устаьово.; и разработку систем их автоматизации.

1. Проведен теоретический аналкз механизма массопереноса в слое частиц и в частице капиллярно пористого материала три внутреннем источнике тепла. Показано, что хотя перенос массы при ВЧ-сушке и в процессах, родственных ей, осуществляется путем фильтрационного движения пара (парогазовой смеси), интенсивность процесса е основном определяется мощностью внутренних источников тепла, ,'шшь в непродолжительной пе[ еходной области - области установления давления - скорость фазового превращения (пропорциональная мощности внутренних источников тепла) превышает скорость переноса пара (пропорциональную градиенту давления). Получены соотношения для расчета поля давлений в слое частиц и в частице капиллярно-пористого материала при ВЧ-нагреве.

2. Предложена физическая концепция о кехагизме действия ВЧ-электрического поля повышенной напряженности на тепломассоперенос в пористых диэлектриках. Показано, что за счет разрядных явлений в порах и каналах внутри материала появляется дополнительный источник тепла термоионизационной природы. Получены соотношения гля расчета температурного градиента на стенке поры и поля температур в толще при совместном действии внутри мат-риала источника тепла диэлектрической природы и

дополнительного источника .епла термоионизацконной природы. Дана оценка влиянию температурного градуента на стенке поры на интенсивность массопереноса.

3. Экспериментальным путем установлены эффекты влиягия ВЧ-электрического поля на тепломассообменные процесса: сдвиг критического влагосодержания в сторону уменьшения при ЗЧ-сушке, увеличение удельной поверхности и механической прочности гранул (синтез активного оксида алюминия в ВЧ-электрическом поле повышенной напряженности;, термомеханическое действие поят на слой шарообразных частиц

. (декапоуляция ми.;росфер).

4. Разработаны и исследованы новые эффективные способы проведения тепломассообменных процессов в ЭМ-поле высокой частоты и их аппаратурное оформление, конвективно-высокочастотная сушка кристаллогидратов, декачеуляцня ми эосфер, формование, теплоизоляции из пенополистирола, синтез активного оксида алюминия. Установлены и подтверждены (в том числе, путем промышленного освоения) значительные технико-экономические преимущества предложенных технических решений по сравнению с ранее применявшимися.

5. Предложены классификация по группам установок и аппаратов ВЧ-нагрева как объектов управления и классификация задач автоматизации, отражающая кинетические закономерности процесса и характер изменения ЭФ-свойств материала. Общей задачей автоматизации тепломассообменных процессов при ВЧ-нагреве в условиях изменяющихся ЭФ-свойств материала является автоматическая оптимизация режима работы установок.

6. Разработаны методики экспериментального исследования статических и динамических характеристик ВЧ-установок для проведения тепломассообменных процессов, предусматривающие непрерывный контроль температуры материала (с помощью ИК-болометра) и текущего влагосодержания (по параметрам электрического режима генератора). Получены характеристики объектов по основным каналам управления и возмущения.

7. Теоретическим, и экспериментальным путем исследовано влияние режимов работы ВЧ-установкй (режимов падающей, постоянной и возрастающей мощности внутренних источников тепла) на ее энергетические характеристики. Получены соотношения, устанавливающие связь энергетических характеристик установки (электрический КПД, общий КПД) с электрическим режимом ее работы в условиях возмущений по технологическим параметрам.

8. Разработан способ автоматической оптимизации, позволяющий осуществить самонастройку ВЧ-установкн в режим максимума КПД по информационному сигналу о текущем тангенсе угла диэлектрических потерь материала.

9. Предложена методология решения взаимосвязанной задачи оптимизации технологического процесса при ВЧ-нагреве и оптимизация электрического режима ВЧ-установкн.

10. Разработаны и исследованы новые способы управления и автоматические системы - наиболее характерные варианты автоматизации тепломассеобменных процессов при ВЧ-нагреве, обеспечивающие значительное улучшение irx технико-экономических показателей, в том числе:

- быстродействующие автоматические устройства для самонастройки ВЧ-установкн в оптимальный по КПД и субоптимтльный режимы работы (общий случай автоматизации ВЧ-установки - на примере объекта первой группы);

- способ управления процессом конвективно-высокочастотной сушки и САУ днскреткого действия с памятью, реализуемая на базе управляющей микро-ЭВМ (вчриант автоматизации объекта первой группы);

- нелинейная система стабилизации температуры материала (азтоматизация объекта второй группы);

- система автоматизации с элементами адаптации для тепломассоооменных процессов нового класса - осуществляемых в полях повышенной напряженности (автоматизация объекта третьей группы).

11 .Результаты работы внедрены в производство и приняты к практическому использованшэ. Внедрение результатов в промышленность гриносит ынкретнын технико-экономический эффект, достигаемый как за счет применения ловой технологии, так и за счет оптимизации и автоматизации. Эффективность предложенных разработок подтверждена безотказной эксплуатацией оборудования (автоматизированная установка для ВЧ-формовання теплоизоляции холодильников) в течение шести лет (1991-97 гг.).

Основные результаты диссертации опубликованы о работах;

1. Юлепец Ю.П., Лротодьякопов И.О., Овчинников А.Н. Система автоматического управления полунепрерывным процессом сушки // Всес. HTÎC по интенсификации процессов сушки н нспольз. для этих цел -й новой техники. - Калипип, 1977. - Тилси докл. по автоматнз. сушплыщх установок. — М„ 1977. - С.62-65.

2. Юлеьец Ю.П. Об экспериментальном определения коэффициента теплоотдачи при сушке в псевдоожижснпом слое // Тез пси докл. все:. НТК "Современные проблемы хемри h хим. тех"олопш". — JI.: Ленннгр.технол. нп-тнм. Ленсовета, 1978. - С/2-14.

Л. Бойцов A.C., Протодьяконов И.О., Юлепец Ю.П. Исследование устойчивости и качества переходных режимов работы провал ной тарелки с псевдоожижепным слоем твердой фазы в комплексе "Колонный аппарат - управляющая АВМ". Метод, указанна к ляборат. практикуму. — Л.: Ленш1гр.техпол. ни-т им. Лспсовста, 1978. - 21с.

4. Юленсц Ю.И., Атгянц IÏ.C., Овчинников А.И. Шмерепне температуры поверхности твердых частиц в кппящем слое //Известия вузов. Приборостроение. - 1979. - Т.22, Jft 10. - С.32-85.

5. Юленсц Ю.П., Протодьяконов И.О., Овчинников А.II. Математическая модель шреходиых режимов процесса сушкн сыпучих материалов в псевдоожижениом слое //Жури прикллн^ли. - 1979. -T.ll,.Yj 12. - С.2714-2717.

6. Марков А. В. и др. Динамическая модель процесса .ушкп тгердых материалов в псевдоожижениом слое / A.B. Марков, Ю.П. Юленсц, И.О. Протодьяконов, В.В. Фомин// Леиьпгр.технол. ип-т им. Ленсовета,- Л,15 79. - 15с. - Деп. в ВИНИТИ 12.03.79, >1842-79.

7. A.C. 823794 СССР, MKW1 F 26В 17/10, f 26В 3/30. Камера кипящего слоя / Ю.П. Юленеи, A.B. Жогип, И.О. Протодьяконов, A.B. Марков, П.Г. Романков, Н.П. Чусов (СССР); Лепингр. теиол. ян-т пм. Ленсовета (СССР). — Xt 2794276/24-06; Заяв. 06.07.79; Опубл. 23.С4.81, Б|Эл. xi 15. - 3 е., нл.

8. Марков A.B., Протодьяконов И.О., Юленец Ю.П. К описанию процесса конвектнвно-высокочастотной сушки в электрическим поле/ Лепнпгр. зехнол. ин-т вм. Ленсоьета. - Л., 198'. - Деп. в ОШШТЭХИМ (г. Черкассы) 18.0S.81, M478ХП-Д81.

9. Марков A.B., Юленец Ю.П., Протодьяконов И.О. Кинетика копвективио-высокочастотиой сушки в электрическом поле // Тезисы докл. республ. ПК "Сушка и граиуляция продуктов микробиологического п тонкого хям. с.;птеза". — Тамбов: Тамбовский, нп-т хим. машиностроения, 1981.-С.57-58.

10. Архипов А.К., Юлевсц Ю.П., Протодьяконов И.О. К расчету сушки гранулированных материалов в высокочастотном магпитпог поле // Тезисы докл. республ. ПК "Сушка и граиуляция пгод)!;тов микробиологического и тонкого хим. синтеза". — Тамбов: Тамбовский, ин-т хим. маштиостроения, 19dl. - С.64-66.

11. A.C. 857774 СССР, МКИ1 G Ol N 1/28. Устройство отбора проб для измерения влажности сыпучих материалов / Ю.П. Юлепец, A.B. Жогин, И.О. Протодьяконов, П.Г. Ромаиков (СССР); Леннш р. техиол. hl-t им. Ленсовета (СССР). — № 2668304/25-26; Заяв. 02.10.78; Опубл. 23.08.81, Бюл. Jfi 31.-3 е., нл.

12. A.C. 110-.J8S СССР, МКИ3 F 26В 25/22. Способ сушки диэлектрических дисг рсиых материалов / 10.Гь Юлепец, A.B. Марков, A.B. Жогпн, И.О. Протодьяконов и др. (СССР), Лениигр. техиол. пн-т им. Ленсовета iCCCP). — Jft 3442523/24-06; Заяв. 21.03.bz; Без правч опубл.

13. A.C. 941820 СССР, МКИ5 F 26В 17/10, F 26ВЗ/.Ч. Сушилка для сыпучих материков / A.B. Ж' ии, A.B. Марков, Ю.П. Юленец, 11.0. Протодьяконов, С.Ю. Грачев (СССР); Лениигр. техиол. нн-т им. Ленсовета (СССГ). — № 3004716/24-06; Заяв. 17.11.80; Опубл. 07.07.82, Бюл. Jii 25. - 4 е., ил.

14. Юлеиец Ю.П., Марков A.B. Математическое описание процесса коивектнвно-высокочастотпой сушки диэлектрических дисперсных материалов // Труды II всес. ПК молодых ученых по фпзнч. химии. — М.: Изд-во ШШТЭ11,1983. - С.248.

15. Юленец Ю.П., Архипов А.К., Жогни A.B. Сушка материалов в высокочастотном магиитиом поле //Инженерно-физический журнал.- 1983. - Т.44, Jft 1. - С.88-91.

16. Марков A.B., Овчинников А.И., Юлеиец Ю.П. К расчету тепло- и массообмепа в процессе коивективио-высокочастотиой сушки //Теор.осиовы хим.техцол. - 1983. - Т. 17, вып.б. - С.745-753.

17. Юлеиец Ю.П., Жогпп A.B. Аппарат для проведения термовлажпостных процессов в ВЧ-электрическом поле //Материалы весе.ПК. "Проблемы энергетики и теплотехиолошн"- М.: МЭИ, 1983. - Т.1. - С.50-51.

18. Марков A.B., Юленец Ю.П., Протодьяконов И.О. Сушка дисперсных материалов в циклическом режиме при наложении высокочастотного электрического поля / Леиннгр. техиол. ин-т ни. Ленсовета. - Л., 1983. - Деп. в ВИНИТИ 27.07.83, № 4224-83.

19. Юленец Ю.П., Марков A.B., Плешков М.Г. Конвектнпио-высокочастотиая сушка дисперсных материалов в циклическом режиме // Тезисы докл. III всес UTK "Современные машины н аппараты хим. производств ("Химтехпнка-83").-Ташкеит, 1983. - Карт, фабрика ип-та Узгнпрозем. - Часть 3. -С.79-81.

20. Аппарат для проведения тепломассообмеипых процессов в высокочастотном электрическом поле/ Ю.П. Юленец, A.B. Жогип, В.А. Тихонов, М.Г. Плешков // Тезисы докл. UI всес. НТК "Современные машины и аппараты хим. производств ("Химтехпнка-83").-Ташкент, 1983. - Карт, фабрика нн-та Узгнпрозем. - Часть 3. - С.76-78.

21. A.C. 1064098 СССР, МКИ1 F 26В 25/22. Способ управления процессом сушки диэлектрических дисперсных материалов н устройство для его осуществления /СЛО. Грачев, Ю.П. Юлеиец, В.А. Чернышев о др. (СССР); Леиингр.тсхиол.ии-т нм. Ленсовета (СССР). - J>'i 3482795/24-06; Заяв. 19.07.82; Опубл. 30.12.83, Бюл. №48.-4 е., «л. '

22. Юлеиец Ю.П., Грачев С.Ю. Динамическая модель цоклпческого процесса копвективио-высокочастотноб сушка дисперсиых материалов / Леппнгр.техпол.пп-т им. Леисовета. -Л^ 1984. -13 с. -Деп. в ОНШПЭХИМ (г. Черкассы) 11.06.84, Jft 538ХП-Д84.

23. Грачев С.Ю., Юленец Ю.П., Чернышев В.А. К описавию иереходпых режимов процесса конвективно-высокочастотной сушки диэлектрических дисперсных материалов в псевдоожнжеином слое //Жури.прнкллнмия. - 1984. - ТЛ7, №4.- С.808-812.

24. Марков A.B., Юлеиец Ю.П., Граиев С.Ю. Математическое описание процесса конвективно-высокочастотной сушки диэлектрических материалов в псевдоожижеином слое //Электронная обработка материалов. - 1984. - Лк 6. • С.49-53.

25. Юлеиец Ю.П. и др. Электрофизические характеристика хлорида лития / Ю.П. Юленец, A.B. Жогии, А.В Марков, В.В. Фомин ii Лениигр. техиол. ви-т им. Леисовета. - Л., 1984. - 24 е.- Деп. в ОНШПЭХИМ (г. Черкассы) 1.10.84, №93»ХП-Д84.

2ъ. Термообработка микрокапсул в высокочастотном электрическом поле / A.B. Жогип, Ю.П. Юлевсц, ILA. Тихонов, A.B. Сухова // Тезисы докл. всес. ПК " Повышение эффективности, совершенствовав« процессов ■ аппаратов хим. произвол ств'Ч-Харьков: ХПИ нм. Ленина, 19S5. -