автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Моделирование процессов термической обработки сыпучих и листовых материалов с целью повышения их эффективности

На правах рукописи

ВОЛЫНСКИЙ Владимир Юльевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СЫПУЧИХ И ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ

05.17.08 — Процессы и аппараты химических технологий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Иваново - 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» и «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор,

Зайцев Виктор Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор

Коновалов Виктор Иванович Рудобашта Станислав Павлович Жуков Владимир Павлович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Ярославский государственный технический

университет» (ЯГТУ), г. Ярославль.

Защита состоится « 5 » июня 2006 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.063.05. в ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153460, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса 7, главный корпус, в ауд. Г-205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «ИГХТУ». '

Автореферат разослан « 27 » апреля 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, д.ф.-м.н., профессор

Г.А. Зуева

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Процессы термической обработки занимают важное место в производстве химических, строительных, текстильных и других материалов. От качества термообработки зависит как энергоемкость производства, так и потребительские свойства производимых продуктов и полуфабрикатов. Термическая обработка химических и других материалов сопровождается, как правило, фазовыми превращениями, эндо — и/или экзотермическими процессами, теплота которых влияет на процесс нагрева материала или его охлаждение, что делает задачу поиска рациональных режимов термообработки весьма сложной, а поиск ее эмпирических решений — трудоемким и дорогостоящим.

Для осуществления указанных процессов в производстве используются современные промышленные аппараты (в частности, сопловые, контактные, барабанные и др. сушилки, а также многочисленный ряд обжиговых печей), которые широко применяются не только в химической, но и в строительной, текстильной и других отраслях промышленности. При обработке традиционных материалов, по которым накоплен опыт их проектирования и эксплуатации, они зарекомендовали себя как аппараты, обеспечивающие достаточно высокую эффективность проводимых в них процессов и надежность эксплуатации. Однако спектр перерабатываемых материалов, их свойств и индивидуальных физико-механических и химических особенностей непрерывно расширяется.

Разработанные к настоящему времени математические модели этих процессов, основанные, как правило, на интегральных балансах тепла и массы и моделях однородного прогрева частицы и пластины, обобщающие большой опытный материал по эксплуатации существующего оборудования, уже не могут служить надежной основой для проектирования новых процессов и аппаратов для материалов с существенно иными свойствами, а также для разработки научно обоснованных мероприятий по повышению энергетической эффективности термической обработки в действующем оборудовании.

До настоящего времени значительная часть научных исследований в этой области была направлена на: 1) углубление описания тепло — и массообменных процессов между телами канонической формы (в особенности шаром и пластиной) и газом, а также горячей поверхностью; 2) исследование кинетики фазовых превращений и реакции термического разложения, и в этом направлении достигнут значительный прогресс. Однако, при переходе к описанию процессов в реальном аппарате, в основном используются простейшие балансовые модели, представляющие собой достаточно приближенный подход, не позволяющий описывать развитие процессов по длине аппарата, разрабатывать мероприятия по снижению энергоемкости, повышению технологической эффективности, управляемости и их оптимизации. Кроме того, вводимые в расчет модели тепломассообмена между сыпучим материалом и газом зачастую неразрывно связаны с описанием механизма движения компонентов вдоль аппарата, вносимого стохастическую составляющую, в результате чего каждая новая или уточняющая модель тепломассообмена приводит к необходимости пересматривать модель всего процесса и соответствующего аппарата. Естественно, что это существенно снижает универсальность предлагаемых моделей и алгоритмов расчета, которые могут быть использованы в практике инженерного проектирования.

Таким образом, актуальным и имеющим важное практическое значение является развитие единого подхода к построению математических моделей, описывающих явления тепломассопереноса в процессах термообработки сыпучих и листовых мате-

риалов в промышленных аппаратах, основанного на фундаментальных принципах системного анализа, аналитических методах теории теплопроводности и теории цепей Маркова.

Диссертационная работа выполнена в ГОУ В ПО «Ивановский государственный архитектурно - строительный университет» и «Ивановский государственный химико-технологический университет» в соответствии с:

1. ФЦП «Интеграция» (2.1 - AI 18 Математическое моделирование ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий).

2. Постановлением Правительства РФ №1414 от 23.11.1996г.

3. Планами госбюджетных и хоздоговорных НИР ГОУ ВПО «ИГАСА» (1996...2005) и ГОУ ВПО «ИГХТУ» (2001 ...2005).

Цель работы - развить на единой алгоритмической основе новый подход к математическому моделированию процессов термической обработки сыпучих и листовых материалов, позволяющий находить пути повышения ее технологической и энергетической эффективности.

Объект исследования — процессы термической обработки сыпучих и листовых материалов

Предмет исследования — математическое описание совмещенных тепломассообмен-ных процессов и химических реакций в промышленных аппаратах для термической обработки сыпучих и листовых материалов и подходы к их управлению.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

1. На основе теории случайных марковских процессов и физической кинетики развит единый подход к построению ячеечных моделей кинетики сушки и обжига сыпучих и листовых материалов. Его применение позволило на единой алгоритмической основе построить систему универсальных моделей кинетики нагрева, сушки и

• обжига сыпучих и листовых материалов, адекватно описывающих физическую картину тепло- и массообмена между материалом и теплоносителем с учетом стохастической составляющей их движения в аппаратах различной конструкции.

2. Сформулированы и решены одномерные задачи тепло- и влагопроводности в одиночной сферической частице и стержне с учетом внутренних источников теплоты, вызванных эндо- и экзотермическими реакциями разложения реагирующего компонента, а также парообразованием и конденсацией влаги.

3. Разработаны двух- и многоканальные модели переноса масс компонентов, тепла и влаги в них при движении материала вдоль ряда аппаратов, учитывающие стохастическую составляющую этого движения и тепло- и массообмена между компонентами. Выполнены численные эксперименты, позволившие оценить чувствительность характеристик тепломассообмена к изменению режимных и конструктивных параметров процесса.

4. Разработаны ■ ячеечные модели рабочего .процесса во вращающейся барабанной сушилке, противоточной шахтной, туннельной и барабанной печах, сопловой и контактной сушильных машинах, позволяющие рассчитать распределение параметров процессов по их длине.

5. Предложено рациональное управление программой нагрева материала путем изменения времени его пребывания на различных участках сушильного барабана по его длине.

6. Разработана двумерная ячеечная модель тепло- и массопроводности в плоском теле произвольной конфигурации, позволяющая численно моделировать распределение температуры и концентрации по сечению при любых граничных условиях протекания процесса, изменении теплофизических свойств материала и наличии внутренних источников теплоты, вызванных химической реакцией. Выявлено влияние формы сечения на скорость прогрева и протекания реакции в различных его точках.

7. Выполнена идентификация параметров модели для обжига керамических изделий и на ее основе предложен метод моделирования и расчета процесса в туннельной обжиговой печи, а также рациональные формы садки.

8. На основе полученных моделей термообработки листовых и полотенных материалов в сушильных машинах выполнены расчеты и предложены рекомендации по рациональному управлению кинетикой сушки материала, путем изменения соотношения времени воздействия теплоносителя и свободного прохода, а также использования нестационарного подвода теплоты к материалу с целью интенсификации процесса сушки.

9. Предложены технологические схемы утилизации теплоты с испаренной влагой и отработанным сушильным агентом в конвективных и контактных сушильных машинах, позволяющие организовать возврат вторичного энергоносителя с более высоким потенциалом. Их внедрение позволяет повысить энергетическую эффективность и производительность промышленного сушильного оборудования.

Практическая иенность результатов работы состоит в следующем:

1. Разработанные на единой методологической основе ячеечные модели сушки и обжига сыпучих и листовых материалов являются базисом для создания теоретически обоснованных инженерных методов расчета сушилок, обжиговых печей и комбинированных аппаратов.

2. Выполнена параметрическая идентификация моделей и на их основе предложены инженерные методы расчета термической обработки сыпучих материалов в барабанных сушилках, шахтных и барабанных обжиговых печах и керамических материалов в туннельных печах, позволяющие использовать любые модели тепло- и массообмена между частицами сыпучего материала, керамическими материалами произвольной формы и газом. Выработанные рекомендации по совершенствованию процессов тепло- и массообмена в промышленных аппаратах. Методы расчета и их программное обеспечение используются при разработке режимных карт эксплуатации и проектов модернизации участков сушки и обжига на МУП «Стройде-таль» (г. Волгореченск), ОАО «Ивановский силикатный завод» (г. Иваново), ОАО «Ивановский завод керамических изделий» (г. Иваново).

3. Разработанная стохастическая математическая модель и ее программно-алгоритмическое обеспечение позволяет выбирать режимные параметры обжига глинистого сырья на керамзит во вращающейся барабанной печи, обеспечивающие максимальное соответствие программы термообработки требуемой программе, то есть обеспечивать наилучшее качество готового продукта. Разработанные пути оптимального управления программой термической обработки нашли применение при модернизации обжиговых печей.

4. Проведена параметрическая идентификация моделей и на ее основе предложены методы расчета сушки листовых материалов в сопловых и контактных сушильных машинах, позволяющие использовать разнообразные модели тепло- и массообмена между материалом и теплоносителем. Выработаны рекомендации по интенсификации процессов тепло- и массообмена в сушильных аппаратах, методы расчета и программно-алгоритмической обеспечение переданы на отделочные предприятия г. Иваново.

5. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны новые технологические схемы утилизации вторичных энсргоресурсов для сопловых и контактных сушильных машин, применение которых позволит снизить удельные затраты теплоты на единицу готового продукта и повысить производительность промышленных аппаратов, защищенные свидетельством на полезную модель.

6. Разработанные инженерные методы расчета, программно-алгоритмическое обеспечение, рекомендации по повышению эффективности работы комбинированных установок и номограммы, упрощающие определение энергосберегающих режимов работы внедрены со значительным экономическим эффектом на ОАО «БИМ» (г. Иваново) и ОАО «НИМ» (г. Иваново).

Автор защищает:

1. Предложенный на основе теории цепей Маркова единый подход к моделированию процессов термической обработки листовых и сыпучих материалов в промышленных аппаратах.

2. Разработанные ячеечные модели для решения сопряженных нелинейных задач тепло- и массопроводности в телах канонической формы и плоских телах произвольной формы с учетом внутренних источников теплоты, вызванных фазовыми переходами и химическими реакциями.

3. Одномерные и многомерные стохастические модели, описывающие кинетику взаимосвязанного тепломассообмена между теплоносителем и сыпучим материалом движущимися в прямо- или противоточном режимах в барабанной вращающейся сушилке, шахтной и барабанной обжиговых печах, методы расчета процессов сушки и обжига в указанных аппаратах и их программно-алгоритмичекое обеспечение.

4. Ячеечные модели взаимосвязанного тепломассопереноса в листовых и полотенных материалах с учетом движущейся границы фазового перехода при их термообработке, методы расчета процессов сушки в сопловых и контактных сушильных машинах и их программно-алгоритмичекое обеспечение.

5. Ячеечную модель обжига кирпича в садке в туннельной обжиговой печи, позволяющую рассчитывать распределение всех параметров садки по ее сечению в процессе продвижения ее по длине печи, метод расчета процесса обжига кирпичной садки и его программно-алгоритмичекое обеспечение.

6. Подход к управлению программой нагрева путем изменения времени пребывания сыпучего материала на различных участках барабанной вращающейся печи.

7. Разработанную новую технологию вторичного использования теплоты уходящей с паровоздушной смесью и технологические схемы для сушильных установок с конвективным и контактным способом подвода теплоносителя к листовым материалам.

8. Методы расчета модернизированной сопловой сушильной машины DD-1 голландской фирмы «Шторк» и барабанной сушильной машины типа МСБ, с учетом используемой энергосберегающей технологии.

Апробаиия результатов работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Международных и Российских научных конференциях: Международной научно-технической конференции «Современные наукоёмкие технологии и перспективные материалы текстильной и лёгкой промышленности (Прогресс - 98)» (Иваново, 1998); Международной научно - технической конференции: «Повышение эффективности теплообменных процессов и систем» (Вологда, 1998); 2-ой Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы химии и химической технологии («Химия-99»)» (Иваново, 1999); 5-ой Международной научной конференции «Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных химико-технологических процессов и оборудования» (Плёс, 2001); конференции Международной школы молодых ученых «Методы кибернетики в технологиях, экономике и управлении производством» (Иваново, 2002); XVII Международная конференция молодых ученых по химии и химической технологии «МКХТ-2003» (Москва, 2003); International Scientific Conference Shenyang Institute of Chemistry Technology. (China, 2004); XVIII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-18» (Казань, 2005); 9-ой Международной научной конференции «Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных химико-технологических процессов и оборудования» (Иваново, 2005) и других российских и региональных конференциях.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 печатных работ и получено одно свидетельство на полезную модель.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка использованных источников (367 наименования) и приложений. Основной текст работы изложен на 379 страницах, содержит 165 иллюстраций, 11 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель и основные задачи исследований, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе на основе российских и зарубежных литературных научно-исследовательских работах проанализировано современное состояние вопроса термической обработки листовых и сыпучих материалов в промышленных аппаратах, включающее оценку энергетической и технологической эффективности работы аппаратов и предложения автора по повышению их. эффективности, основных проблем при моделировании и расчете рассматриваемых процессов и отмечены особенности математического моделирования процессов в потоке частиц.

Теоретические и практические исследования процессов внутреннего и внешнего тепло — и массопереноса при термообработке сыпучих и листовых материалов основываются на фундаментальных работах профессоров А.В. Лыкова, Ю.А. Михайлова, С.П. Рудобашты, О.А. Данилова, П.С. Куц, В.В. Красникова, В.И Муштаева, С.В. Федосова, В.И. Коновалова, В.А. Зайцева, Э.М. Карташова и др., а исследование кинетики фазовых превращений и реакции термического разложения компонентов на работах профессоров О. Крищера, П.Д. Лебедева, Н.В. Чураева, А.А. Долинского, И.М. Федорова и др. ■

Отмечено, что процесс термообработки представляет собой прогрев материала, сопряженный с одновременным протеканием ряда физико-химических процессов (испарением и конденсацией влаги, термическим разложением компонентов и др.), что значительно усложняет его математическое описание и расчет.

| - Мобалираааниаа таарвой срада

Объем «ч«««:

а) постаинныА;

б) переменный

Мод*ль шара

Построение ячеечных моделей тепле «и/или ал аголроеод ноет*

- Модель пластины '' прямоугольной

Модель пластины произвольной конфигурации

Т*ПЛе«фИЗИ ЧевКИ« вовффициекты:

•) постоянны«;

б) ЛВреМВНЫВ.

Построение матриц переходов тепла и влаги на основ« балансовых уравнений

Б«з учета имамг* тепло «и/или масоообмеиа

С учетом «немного тепле * и или маевоебмеиа: краевые условия 3-го рода С учетом внутренних источников и стоков теплоты: а) вызванных «» • и/или эндотермическими

химическими реакциями. 6) вызванных парообразованием и/или конденсацией

2

^Моделирование процесс* а аппарат*

Перемещение твердой фазы • тепловой анергией ■ паевой: в) одноканальное; б)двухханальнов.

Теме ♦ и/ияи маесообмен между твердой фазой и средой

Изменения концентрации:

а) реагирующего компонента, б) влага

Эволюции параметров процесоа: а)периодическая организация; б) непрерывная организация.

Методики расчета

Установление соответствия

параметрам модели хоиетруктивиых и ремимных параметров реального аппарата

Определение вероятностей перехода

Расчет параметров тепло - я/ или масеообмека между твердой фазой к средой

Рациональных режимных параметров и конструктивны х оеобанмостви аппаратов

Параметров процессов

Схем утилизации тепловых потерь

Рис.1. Методика моделирования процессов термической обработки сыпучих и листовых материалов в промышленных аппаратах

Подавляющее большинство реально используемых в промышленности методов расчета базируется на интегральных балансовых соотношениях тепла и массы, не учитывает локальных распределений параметров процесса по высоте и длине аппаратов, что затруднят разработку эвристических рекомендаций по его совершенствованию и переносу имеющейся опытной базы проектирования на расчет процессов с другими материалами. Оценка энергетической и технологической эффективности этих процессов показала их высокую энергоемкость и относительно низкую технологическую эффективность, что зачастую вызвано отсутствием математических моделей и методов расчета, которые позволили бы найти более рациональные условия их проведения. Несмотря на значительные успехи, достигнутые в математическом моделировании тепло — и массообмена между листовым и одиночными частицами сыпучего материала с газом и горячей поверхностью, перенос этих результатов на расчет

всего процесса в целом осуществляется на основе простейших моделей, не учитывающих, в частности, характер движения компонентов, и изменение их свойств по мере протекания процесса.

Среди подходов к описанию эволюции аддитивных свойств выделен в качестве одного из наиболее перспективных подход, основанный на теории цепей Маркова, которому в последнее время уделяется все большее внимание при построении математических моделей физико-химических процессов. Численная процедура работы с ячеечными моделями не требует практически никаких ограничений на схематизацию процесса. Этот подход использовался в работах Ю.И. Макарова и ряда российских и зарубежных авторов довольно давно, но новый всплеск интереса к этому подходу в значительной степени инициирован монографией А. Тамира (химическая инженерия) и многочисленными работами В.Е. Мизонова, В.П. Жукова и А. Бертье с соавторами (процессы в сыпучих средах). В значительной степени этот интерес обусловлен появлением эффективных средств компьютерной поддержки операций с матрицами. Поэтому теория цепей Маркова была выбрана методологической основой данной работы. В заключение главы, выделены процессы, являющиеся объектом исследования в работе и выполнена их классификация с точки зрения схематизации, применяемой при построении моделей (рис.1).

Вторая глава посвящена разработке ячеечных моделей теплопроводности в сферической частице, пластине и плоских телах произвольной конфигурации с учетом внешнего теплообмена.

Прежде всего, были построены базовые модели теплопроводности. Ячеечная (цепная) модель сферического сектора частицы показана на рис.2.

г, +Дг/2

Рис.2. Ячеечная модель теплопроводности в сферической частице

Плотность теплового потока между ячейками считалась подчиняющейся закону Фурье для теплопроводности. Особенностью модели является то, что объем ячеек цепи, возрастает по радиусу, вследствие чего количество тепла в соседних ячейках не пропорционально их температурам.

Из уравнений теплового баланса была получена матрица переходов теплоты из ячейки в ячейку за малое время перехода Л т, в течение которого возможны только переходы между соседними состояниями

где d\, --

О

Mr

(2)

ср&г2

безразмерный коэффициент температуропроводности, а с, р и Л — теплоемкость, плотность и теплопроводность материала, соответственно, Л г - радиальная протяженность ячейки, одинаковая для всех ячеек.

Матрица (1) удовлетворяет условию нормировки по столбцам, то есть по смыслу совпадает с матрицей переходных вероятностей, но по строкам она не нормирована, и асимптотическое распределение количества тепла по ячейкам не является равномерным.

Аналогичная переходная матрица для температур имеет вид

Р1,=

О

О

О d\

О

/-1

V

d\.

S]

о

(3)

Здесь сумма элементов по строкам равна единице, то есть асимптотическое распределение температур по ячейкам равномерное, но по столбцам нормировка к единице отсутствует. Показано, что матрица Р1, есть транспонированная матрица

Pie

Изменение площади контакта между ячейками в секторе подчинено соотношениям

/• àr ,„

-a-i-y

(4);

s;=-^—2—

Г" lr!

(5)

4 ' 4

При п=2 матрицы (1) и (2) относятся к сферическому сектору, при п=1 - к цилиндрическому, при п=0 к стержню.

Для устойчивой вычислительной процедуры и сохранения физического смысла переходов необходимо, чтобы все элементы переходных матриц были неотрицательными. С этой точки зрения критическим является элемент рц обеих матриц, из условия положительности которого следует необходимость выполнения неравенства <П, < 0,25. Согласно (2) параметр сП, содержит как теплофизические свойства материала, так и введенные шаги Аг и Дг, последние не могут быть выбраны совершенно произвольно, а должны обеспечить условие <П, < 0,25, то есть при малом пространственном шаге Аг временной шаг не может быть произвольно большим. Таким образом, матричное равенство

Тк+1=Р1,Т\ (6)

где к - номер состояния, с известным начальным распределением температуры по ячейкам полностью описывает процесс изменения температуры в теплоизолированном секторе без внутренних источников тепла.

Далее во второй главе было приведено описание построения математической модели теплопроводности в плоском теле произвольной конфигурации. Процедура построения ячеечной модели сечения и матрицы переходных вероятностей для него (матрицы теплопроводности) показана на рис. 3. Выделенное сечение дополняется до прямоугольника и разбивается на сетку квадратных ячеек. Между ячейками, принадлежащими к сечению, устанавливаются направления возможного потока тепла.

Тепловое состояние сечения представлено матрицей температур, которая для данного сечения имеет вид о о тп о '

о т1г гн ти . (7)

Г3| 7"З2 7зэ Г34

Для описания кинетики изменения температуры она должна быть переформирована в вектор-столбец:

Т=[0 О Т3, О Т22 Т32 Т|э Т23 Т33 О Т24 Т34 ]', (8)

где столбцы матрицы расположены последовательно друг под другом.

Считая справедливым закон теплопроводности Фурье, поток теплоты между двумя любыми соседними ячейками 1 и 2 в заданном направлении можно записать как

срБ Ах срБ Ах2

где ¿2,=а~, (10)

Ах

где а — размерный коэффициент температуропроводности.

Таким образом, в направлении каждой стрелки в ячеечной модели рис.3 переходит доля (12, тепла. Это определяет правило построения переходной матрицы Р2(, которая является блочной матрицей размером п *п блоков или (пт) х(пт) строк и столбцов, где пит — число строк и столбцов в сетке ячеек, соответственно. На ее главной диагонали расположены трехдиагональные матрицы переходов в столбцах, а к ним по вертикали примыкают диагональные матрицы переходов между столбцами в строках. На главной диагонали матрицы Р2„ записанной в числах оказываются вероятности остаться в ячейках за один переход, которые определяются из условия нормировки по столбцам, как единица минус сумма всех остальных вероятностей, имеющихся в столбце. При однородном изотропном линейном процессе все вероятности покинуть ячейку равны (12,, а остаться — единица минус сумма всех (12, в столбце. Поскольку наибольшее возможное число переходов из ячейки равно 4, то наименьшее значение вероятности остаться равно 1 — 4с12ь откуда следует, что (12, < 0,25.

Необходимо отметить, что матрица Р2» изначально строится для переходов теплоты. При одинаковых объемах ячеек и одинаковых и постоянных теплофизических свойствах материала она совпадает с матрицей для «перехода» температур. Во всех иных случаях матрицы различны и матрица для температуры должна выводиться из матрицы для теплоты.

При известной матрице Р2, изменение распределения температуры по ячейкам описывается рекуррентным матричным равенством

<П)

Важной особенностью процедуры (6) и (11) является то, что ее элементы, зави-

Тк+1= Р2,Тк.

сящие от dl, и d2„ а через них • Материал

от термодинамических и теплофизических свойств

Сечение материала

материала (2) и (10), могут корректироваться на каждом переходе в зависимости от температуры и влагосо-держания в ячейках. Это позволяет на той же алгоритмической основе описывать нелинейные процессы, когда Р1,= Р2, = Р(<1,(Т,и)). В диссертации приведены примеры расчетов эволюции полей температур для теплоизолированных сферической частицы, стержня и плоской пластины произвольной формы, как в линейной, так и нелинейной постановке задачи.

Теперь обратимся к моделированию прогрева рассматриваемых тел, помещенных в среду с постоянной температурой Тк (температура горячего газа). Для введения в модель внешнего теплообмена использован метод источников, когда в периферийные ячейки, контактирующие с греющей средой, на каждом переходе добавляется количество теплоты, переданное за время перехода через их контуры.

Изменение температуры последней п-й ячейки за переход, вызванное внешним подводом теплоты, определится равенством

ГГ =Г„* + а1&Лт(-Г*-Т*Кт; +а1,„(7г-ТЦ)

pcS.br

где =

Р2,=

ООО! 0 0 0 ! 0 0 0! 0 0 0

ООО 0 0 0 j 0 0 0 ! 0 0 0

P-9.Pi! 0 0 0J 0 0 р_

ô ô о ; 5 б 61 б б 61 0 0 0

0 0 0 | о р. р.: о Рь0| 0 0 0

P.o.pJ Р.рцр; Р.о.рь! 9.9.9.

б б б : б б б ! P.P.Ô] б б ô

0 0 о | 0 pt0 ; Pi Р. Р»! 0 рьО

0_0_0_! P_P.Pt! P.PII.J 9-Р-Ри

б~б~б"! "б "б "61 б "б "61 ô'6'ô'

0 0 о | 0 0 0; 0 pf 0; о Р,Р„

о о о ; о о о : o.P.pJ S.PÎPJ

Рис. 3. Переход от объекта к ячеечной модели сечения и процедура построения матрицы переходных вероятностей

(12)

Р^.Лг (13)

- безразмерный параметр теплоотдачи от среды к частице, в котором а1, — коэффициент теплоотдачи от горячего газа к поверхности частицы.

Т6 V ф

^— *» Ф

Ф

Рис.4. Внешний теплообмен тела с плоским сечением произвольной формы

Цх = т" +

рсАх

(Tg~T¿) = T¿ +в1,(Г,

В случае с пластиной расчет температуры и в ее 1-ой ячейке осуществляется аналогичным образом.

Расчетная схема внешнего теплообмена для тела произвольной формы показана на рис.4. Для упрощения алгоритма описания тепловой поток разбит на составляющие по вертикали (сверху и снизу) и по горизонтали (слева и справа). Увеличение температуры из-за теплового потока по одному из направлений (например, по х), на к-м переходе составит

>, (М)

aím=0,0J

0,02

Полное увеличение температуры в ячейке рассчитывается как сумма увеличений, вызванных отдельными потоками.

Общее расчетное матричное уравнение для описания процесса прогрева сферической частицы, стержня и плоских тел произвольной формы с учетом внешнего теплообмена приобретает вид

Tk+1 = Р, Tk + TkQ (15)

где TkQ — вектор прироста температуры в периферийных ячейках за счет внешнего теплообмена.

Для численной реализации предложенных моделей были разработаны алгоритмы и программы моделирования в среде MATLAB. В работе приведены многочисленные расчетные исследования. Так на рис.5 показаны эволюции распределения температуры в сферической частице для разных по отношению к параметру теплопроводности параметров теплоотдачи.

При больших значениях di, / al,„ (скорость распространения тепла внутри частицы значительно больше скорости его подвода на поверхности) прогрев частицы происходит практически как единого целого (первый график, Рис. 5. Прогрев шара при различных di, / alm =10), а распределение

коэффициентах теплоотдачи {di, = 0,1) температуры по радиусу почти

равномерное во все моменты времени. Естественно, что для этих условий модель прогрева частицы может быть существенно упрощена, так как нет необходимости включать в нее описание распределения температуры по радиусу. При соизмеримых

dl, и al,„ (последний график, dl, / al,„=1,25) учет распределения температуры по радиусу уже не может быть проигнорирован, так как оба процесса переноса тепла протекают примерно с одинаковой скоростью.

В диссертации приведены примеры расчета теплопередачи через плоскую стенку при нелинейной, зависящей от температуры теплопроводности и проанализировано влияние характера нелинейности на характеристики теплопередачи.

На рис. 6 приведены примеры расчетов прогрева плоского тела с сечением различной формы при его одинаковом основании (6 ячеек) и полной площади (24 ячейки). За отправную точку принято прямоугольное сечение размером 4x6 (1), которое затем трансформировано в трапецию (2) и почти в треугольник (3). На прогрев критической точки до k TA=0,95Tg в сечении (1) требуется 155

Рис. 6. Влияние формы сечения на число переходов, а в сечении (3) - 100, то есть переходов, необходимых для прогрева производительность увеличивается в

критической точки до температуры 0,95ТВ ь55 раза_ Этот вывод качественно демонстрирует нетривиальность задачи о поиске оптимальной формы поперечного сечения материала, которая в реальных случаях может быть усложнена ограничениями, накладываемыми конструктивными особенностями печи, например при прогреве кирпичной садки.

В третьей главе рассмотрено ячеечное моделирование одновременного протекания тепло — и массообмена, в том числе и сопряженных, протекание в материале химических реакций, связанных с выделением или поглощением теплоты, а также осуществление процессов испарения и конденсации.

Описание массообмена по форме и алгоритмизации полностью совпадает с описанием теплообмена.

Матричное уравнение кинетики процесса имеет вид

1Г ' = Р,

uk+uk„,

(16)

где Uk - вектор концентраций диффундирующего вещества (например, влаги), то есть ее распределение по ячейкам, Р„ — матрица переходных вероятностей для процесса диффузии, строящаяся по тому же принципу, что и матрицы Pt . Источниковый член UkM, определяемый внешним массообменном, рассчитывается аналогично (12) или (14) в зависимости от формы тела.

Представленный выше пример относится к массопереносу, полностью независимому от теплопереноса. Рассмотрим теперь, как работает предложенная модель в случае связанных процессов тепло- и массопереноса. В этом случае процесс описывается классической системой двух параболических дифференциальных уравнений в частных производных, предложенной A.B. Лыковым и Ю.А. Михайловым,

й'Грс.т)^ ер дЦ(хл) ~ а ■ - ■ — т —————) дх с дт

(18)

дТ(х,т) Эг

Эг " дх1 " ЙХ1 где второе слагаемое в правой части (17) учитывает перенос тепла вместе с влагой (как функция источника), а в (18) - термодиффузию с термодиффузионным коэффициентом е, которое также может рассматриваться как источниковый член в обычном уравнении диффузии.

Общая матричная расчетная схема для тепломассопереноса становится следующей

Тк+|= Р, Тк + Ткд + (Шк.*ф (19)

ик+,= Р„ ик + икм + (атк - (1ик.*ф).*^711, (20)

где (1Тк =Тк - Т°, dUk =ик - 4°; Р, и Р„ - матрицы переходных вероятностей температуры и влагосодержания; с1,=ХАх/срАх3 - безразмерный коэффициент температуропроводности; 0>=ерс/А.; £=А„ ¿>; А„ — коэффициенты влагопроводности; 5 — термоградиентный коэффициент; е — критерий фазового превращения. В уравнениях (19) и (20) операторы .* и./ означают поэлементное умножение и деление векторов.

Для того, чтобы перейти к моделированию взаимосвязанного тепломассообмена между пластиной и горячей поверхностью требуется внести незначительные изменения в алгоритм расчета, т.е. в слагаемые Ткд и икм уравнений (19), (20) отражающие тепло — и массообмен материала со средой, а именно со стороны материала контактирующего с горячей поверхностью установить граничные условия первого рода и изолировать эту поверхность от массообмена с окружающей средой.

В диссертации получено и проанализировано на ряде примеров описание взаимосвязанного тепломассопереноса в различных телах. Наряду с этим исследовано влияние термодиффузионной составляющей на изменение концентрации влаги при прогреве и отмечено, что термодиффузия лимитирует удаление влаги из материала.

Для отработки нелинейных моделей был рассмотрены случаи тепломассообмена с переменными с изменением температуры и влагосодержания теплофизическими свойствами материала для пластины и плоского сечения произвольной конфигурации. Примеры расчета для сечения

9 а

<

Б К а?

Ж

ч>

«

0»

£

о. <1>

и

Я

о

Н

01

■Л Г У* ...............................

.........ШЛ....1.

//// ........ 11//л...............

.......ж...............

.....мл...........

Щ |

.../■/.........;...............

с м «» ва

Номер перехода Рис.7. Кинетика прогрева ячейки А при постоянных (2,3,4) и переменных (1) теплофизических свойствах среды: 2 - <121=0,05; 3 - <32^0,1; 4 -(12,=0,075

показаны на рис.7, где жирной линией нанесена нелинейная кинетика прогрева. Получены модели, которые позволяют решать любые нелинейные задачи, в которых свойства сред не являются постоянными, а зависят, например, от температуры, влагосодержания или других характеристик состояния системы.

Рассматриваемый процесс высокотемпературной (свыше 100°С) сушки газом и на горячей поверхности листовых материалов имеет свои особенности в виду того, что при прогреве материала до температур близких к 100°С необходимо учитывать наряду с жидкой фазой образование и перемещение паровой фазы в слое материала, по сути, дополнительный внутренний сток теплоты.

Описание молярного переноса пара по форме и алгоритмизации полностью совпадает с описанием массообмена. В общем виде матричное уравнение кинетики процесса запишется как

Ук+1= Ру V" + УкР (21)

где УкР - вектор убыли концентрации влаги в периферийных ячейках за счет внешнего массообмена в виде пара; Ру - матриц переходных вероятностей для процесса диффузии пара, строящаяся по тому же принципу, что и матрица Р,, в которой величина безразмерного коэффициента паропроводности определяется как £/„=ОуАт/Ах2, где Д, — коэффициент диффузионного переноса пара

Алгоритм расчета образовавшегося пара проводился следующим образом. Если температура материала в ячейке достигла температуры кипения и в ней имеется влага, то дополнительное тепло, поступающее в эту ячейку идет на испарение влаги, т.е. образование пара. Дальнейшее образование пара происходит при температуре кипения жидкости до момента полного ее обезвоживания. При влагосодержании ячейки равном нулю, ее температура начинает расти и асимптотически стремиться к температуре сушильного агента.

Пример численного расчета сушки пластины при среднеарифметических значениях теплофизических свойствах с учетом движущейся границы парообразования представлен на рис.8.

Из графиков видно, что интенсивное удаление влаги из материала осуществляется у поверхности обдуваемой сушильным агентом (рис.8б), т.е. в 10-ой ячейке. Этим и обусловлено движение фронта сухой части материала к свободной поверхности. Резкий рост температуры в ячейках находящихся ближе к поверхности, обдуваемой сушильным агентом обусловлен достаточно быстрым обезвоживанием этих ячеек и дальнейшим прогревом свыше температуры кипения. Образование пара происходит скачкообразно (рис.8в), причем пики приходятся на моменты достижения температуры ячеек равной температуре кипения. Более интенсивное парообразование происходит с 100-го перехода, т.к. наблюдается практически равномерный прогрев ячеек до температуры близкой к температуре кипения (рис.8а). Это обстоятельство обуславливает более быстрое начало парообразования в последующих ячейках. Наблюдается

Температура

Влагосодержание

Паросодержание

Номер перехода

Номер ячейки

Рис.8. Распределение температуры (а), жидкости (б) и пара (в) по пластине во времени (й,=0,3; <1„=0,1; ау=0,3; Т°=0.1; Т,=1; Т«=0,4; и°=0,8; и„=0,03; ите=0,05; Уо=У,=У„с=0,01;)

углубление границы зоны парообразования от нагреваемой поверхности внутрь пластины, причем к концу процесса наблюдается стихание пульсаций в виду обезвоживания ячеек.

При высокотемпературной термической обработке материалов наряду с парообразованием по сечению материала одновременно происходит и конденсация образовавшегося пара при его движении через менее нагретые слои материала, что вносит существенные изменение в кинетику нагрева и сушки. Наиболее отчетливо эти процессы проявляются при сушке материала на горячей поверхности, где одна из поверхностей материала закрыта для отвода образовавшегося пара в окружающую среду. Это в свою очередь способствует образованию избыточного давления пара в месте контакта материала с греющей поверхностью. В слое материала образуется градиент общего давления под действием, которого осуществляется молярный перенос пара через материал к открытой поверхности. Проходя через еще не нагретые слои влажного материала пар в начале полностью, а затем по мере прогрева материала частично конденсируется. Расчет конденсации пара в процессе взаимосвязанного тепломассо-переноса в материале с учетом движущейся зоны парообразования проводился, в случае если температура ячейки была меньше температуры кипения жидкости. Пример расчета сушки листового материала для среднеинтегральных величин при контактном способе подвода теплоты представлены на рис.9.

Из графиков рис.9 видно, что контактная сушка в отличие от конвективной характеризуется более интенсивным образованием паровой фазы в начале процесса и дальнейшим спадом, вызванным полным постепенным осушением близлежащих к греющей поверхности слоев материала. Результаты численных расчетов позволяют численно подтвердить превалирующую роль молярно-диффузионного переноса пара, в результате чего кинетика процесса сушки должна отслеживаться не по убыли жидкой, а по паровой фазе.

При прогреве тела в нем могут происходить различные эндо - и экзотермические химические реакции, обусловленные термическим разложением, окислением и восстановлением.

Пусть в нагреваемом теле происходит эндотермическая химическая реакция термического разложения вещества А, характеризуемая тепловым эффектом цт. Не нарушая общности на данном этапе моделирования, предположим, что реакция имеет первый порядок, а ее кинетическое уравнение имеет вид

^ = ~кАсА, (22)

ат

где кА - постоянная скорости реакции, которая зависит от температуры процесса.

Предположим также, что эта зависимость носит пороговый характер, то есть до некоторой температуры Т0 реакция не идет вообще (кл=0), а при более высокой температуре (начиная с пороговой) справедлив закон Аррениуса. Тогда при Т>То изменение концентрации реагирующего вещества в]- ой ячейке на ¡-ом переходе составит

Рис.9. Кинетика нагрева, убыли влаги и парообразования, с учетом конденсации пара в слое материале при термообработке на горячей поверхности

с%=с%{\-кл(?,)р«Гт°-> ДГ), (23)

чгго вызовет поглощение тепла (ш — масса реагирующего вещества в ячейке)

=-Чтт%кл{Тг)Р'Т'~То) Ат, (24)

и приведет к соответствующему изменению температуры, вызванному именно этим процессом

А Т>

с>;

=-ч.

<-т'г7Ь>

(25)

(26)

где д„г—дткл(Т^Ат/^ - приведенный тепловой эффект реакции.

Для моделирования экзотермической реакции необходимо поменять знак в равенстве (25) на «+».

Разработанная модель позволяет рассчитывать изменение распределения температуры по радиусу частицы при ее прогреве с учетом локального внутреннего поглощения тепла, вызванного проходящей в ней эндотермической или экзотермической реакцией, а также кинетику этой реакции по радиусу частицы. Пример расчетного

п =П

0 1 I j » О 1 J о о 1

Рис. 10. Влияние теплового эффекта экзотермической и эндотермической реакций I протекание процесса прогрева (к(Те)=0,02; а),=0,08; <1,=0,05; То=0,6; р=0,5)

анализа процесса показан на рис.10 на котором иллюстрируется влияние приведенного теплового эффекта реакции на эволюцию распределения температуры и степени завершения реакции (величины 1-сл) по радиусу частицы. При нулевом тепловом эффекте прогрев частицы близок к однородному, но степень завершения реакции во внутренних зонах частицы уже значительно отстает от внешних. С ростом теплового эффекта (дтг=0,4) распределение температуры все более деформируется так, что прогрев внутренней зоны частицы замедляется для эндотермической (левая пара графиков), что приводит к соответствующей задержке протекания реакции и ускоряется для экзотермической (свыше температуры теплоносителя), что обеспечивает более иптен-сивное протекание реакции. При значительной величине теплового эффекта реакции (дтг=1,5) возникает ситуация, когда эндотермическая реакция на периферии частицы уже полностью завершена, а в центральной зоне практически еще не начиналась. В случае протекания экзотермической реакции заметен значительный рост температуры во внутренней зоне частицы, что обеспечивает более высокую скорость протекания реакции по сравнению с эндотермической реакцией.

Как отмечено выше, во многих случаях процессы в нагреваемой частице могут рассматриваться как однородные по радиусу. В этих случаях ячеечная модель частицы переходит в модель с всего одной ячейкой.

Рассмотрим однородный прогрев частицы с протекающей в ней химической реакцией термического разложения в среде с постоянной температурой. При переходе от /-го состояния (момента времени) к (¡+1)-му произойдет изменение температуры частицы за счет воспринятого ей конвективного теплового потока через поверхность и расхода тепла на химическую реакцию. Базируясь на соотношениях (12) и (22) можно записать

<г*-7о) , <Уо> ,

рсУ

гле _ а!,5Дг _ 3 а\, 1 Аг (28)

рсУ 1 ср <1р - параметр конвективного теплопереноса.

Изменение концентрации реагирующего компонента может быть описано уравнением (23), в котором опушен индекс_/.

На рис. 11 показана кинетика прогрева частицы и степени завершения проходящей в ней реакции при различных тепловых эффектах реакции, начиная с нулевого. По данным численного расчета видно, что до Ятг=1 достигается практически полный прогрев частицы, а реакция успевает пройти полностью. При больших значениях теплового эффекта прогрев затягивается, а реакция не завершается к концу процесса. При я,ш=4 температура после превышения пороговой остается практически постоянной, а реакция идет с постоянной, но малой скоростью.

В четвертой главе на основе теории цепей Маркова разработаны одно- и многоканальные ячеечные модели термообработки сыпучих материалов в промышленных аппаратах и предложены мероприятия по повышению эффективности процессов.

Процесс сушки сыпучего материала в барабанной сушилке складывается из механического движения участвующих компонентов поперек и вдоль барабана и тепло-и массообмена между этими компонентами. В движении как высушиваемого материала, так и газа присутствует и детерминированная, и стохастическая составляющая. Поэтому для моделирования процессов движения и тепломассообмена сыпучего ма-

06 0.4 02 0

0

1-Са

1

--

/......|............1............

/....................|............

/ : \

а)

100

200

300

400

500

.............1..Ш&?. .....

\ Т/у

..........///¿¿А^

б)

100

400

500

териала с газом в промышленных барабанных аппаратах также был использован аппарат теории цепей Маркова.

Для моделирования одномерного тепло- и массообмена между движущимися компонентами газа и сыпучего материала в барабане применялся алгоритм (на примере теплообмена) схематично представленный на рис. 12.

Здесь показаны рядом лежащие ячейки цепей газа (индекс - g) и материала (индекс - ш), а номер у ячейки опущен. Тепловое состояние ячейки представлено парой «запас теплоты — температура», связь которых определяется массой ш и теплоемкостью с. Сначала показано исходное состояние на начало перехода (а). Затем следует обмен теплом Д<}к, которое рассчитывается по уравнению Ньютона-Рихмана, и запасы тепла в ячейках меняются (б). Далее происходит продольный перенос теплоты вместе с веществами вдоль по цепям — это тре-

200 300

Номер перехода

Рис. 11. Изменение по времени температуры частицы (а) и степени завершения реакции (б) (к(ТЕ)=0,02; ^=0,02; р=0,5)

тья пара ячеек (в). Перенос происходит в соответствии с матрицами переходных вероятностей — своей для каждой цепи. После этого окончательно рассчитывается тепловое состояние ячеек на конец перехода (г).

При моделировании непрерывного процесса после каждого перехода к векторам состояния добавляется вектор питания — подача материала и газа со своими свойствами за один переход. В принципе, подача может быть и распределенной по длине барабана, но в наших расчетах компоненты подавались в первые ячейки. Процесс считался установившимся, когда за каждый переход в коллектор выходило столько же материала, сколько и подавалось.

Ячеечная модель процесса тепло и массообмена во вращающемся сушильном барабане может быть представлена в виде двух параллельных каналов движения: для

От'

Рис.12. Последовательность перехода тепла между ячейками при одном полном переходе

состояния процесса

твердого компонента (сыпучего материала) с влагой и теплом и газового компонента со своей влагой И теплом. Каждый канал разбит на относительно малые, но конечные ячейки, считающиеся ячейками идеального смешения. Последняя ячейка в каждом канале — виртуальный абсорбер соответствующего компонента. Состояние каждого компонента в цепи ячеек характеризуется вектором-столбцом его свойств: масс компонентов те, п^, масс влаги в компонентах ив, ид, тепловой энергии в них Оь, Об» температур Те, Tg и концентраций влаги ия, причем массы, содержания влаги и теплоты аддитивны и транспортируются вместе с компонентами, а температуры и концентрации - нет, но именно они определяют потоки теплоты и влаги между компонентами. Основные уравнения матричной модели приобретают вид: Обмен влагой:

переход влаги из твердого компонента в газ

111)«= ви.* в.* Лт (и5с5„-1^с)=аи.* (и5с8я(-и§с)5= аи.* (и5с.*К(Т$с)-1^с) (29)

текущее содержание (масса) влаги в газе и твердом компоненте

«Шв, (30) и5С=118С.*П15С-1Ш5. (31)

Обмен теплом;

переход тепла из газа в твердое

ag.*(Tgc-Tsc)- <Ш8.*аи1, (32)

текущее содержание тепла в газе и твердом компоненте

С^с=Т8с.*тес."^-сК?& (33) 05с=Т5с.*гтс.*С<; + <108. (34)

Продольная эволюция компонентов и их состояний:

(35); (^Мэ'Шс+ихО.'гтО, (36)

ОЙ=МЙ*О8С+Т80.*п^0.*СЙ, (37); д8=М8*СЬс+Т«0.*1т0.*Сз, (38)

Переход к новым состояниям и их параметрам:

ч^и^/п^, (39); ^из./пк, (40); Т8=08./(тд.*С8), (41); Т5=0$./(т8.*С$), (42)

где ивСл, — концентрация насыщенных паров влаги на поверхности частиц твердого компонента, зависящая от температуры, а„ — коэффициент массоотдачи, аи - приведенный коэффициент массоотдачи, а1Ц — удельная теплота испарения.

Расчет повторяется при ш«с=т8, Tgc=Tg, Т$с=Т$, ивс=и5 до

полного установления параметров процесса.

Приведенные формулы практически представляют собой алгоритм и программную реализацию процедуры расчета. Необходимо отметить, что процедура совершенно не меняется, если усложнять модель введением зависящих от потенциала коэффициентов переноса и других свойств. Имеющиеся или вводимые зависимости просто включаются в процедуру расчета соответствующих векторов. Заметим также, что модель допускает представление любой гидродинамики потоков компонентов от поршневого потока до чисто диффузионного. Переход к моделированию противотока также легко осуществляется переносом абсорбирующей ячейки по газу в начало цепи и «переворотом» вектора питания по газу.

Необходимо подчеркнуть, что разработанная модель инвариантна к используемым моделям переноса тепла и массы (29), (32). Эти модели могут упрощаться или усложнятся: остальные процедуры алгоритма остаются постоянными. Таким образом, к главным особенностям разработанной модели следует отнести описание процесса

обмена сыпучей и газовой сред, имеющих диффузионную компоненту своего движения (продольное перемешивание).

Разработанная выше модель обобщена на более реалистичное представление движения сыпучего материала в барабане, часть которого находится в концентрированном состоянии в пристенном слое и неподвижна относительно барабана, а часть — в свободном падении в разреженном состоянии (рис.13).

Условия тепло- и массообмена между газом и пристенным материалом затруднены, а в свободном падении, наоборот, благоприятны, так как тепло- и массообмен осуществляется практически между отдельными частицами и газом. Поэтому для достоверного описания процесса необходимо представить движение твердого компонента как минимум по двум каналам (цепям), один из которых относится к пристенному слою, а другой — к свободно падающему материалу. Между каналами осуществляется непрерывный обмен материалом и перенос их теплофизических параметров. В работе приведены результаты численных экспериментов с этой моделью.

Рис.13. К модели движения потоков с двухмерным представлением движения сыпучего материала (размер стрелок соответствует ожидаемой интенсивности переходов).

Далее была построена математическая модель движения сыпучего материала и газа и теплообмена между ними при их противоточном движении в обжиговой барабанной печи. Отличием модели является то, что масса сыпучего материала в ячейках фиксируется заранее, а стохастическая составляющая движения задана циркулирующими между ячейками потоками и коэффициентом этой циркуляции г. При соблюдении всех перечисленных условий установившееся распределение масс по ячейкам всегда будет равно заданному, как и среднее время пребывания в них и во всей цепи. Модель теплообмена построена по той же схеме обмена теплом между ячейками цепей, что и для предыдущих моделей. В диссертации приведены результаты численных экспериментов, показывающих работоспособность модели, а также влияние ее параметров на установившиеся распределения температур материала и газа.

Наряду с этим, разработанная модель обобщена на случай одновременного протекания массообменных процессов (сушки), переменности свойств материала, а также рассмотрены вопросы целенаправленного управления распределением температуры

материала вдоль барабана с целью приближения его к требуемой программе термической обработки. Модель массообмена построена по той же схеме, что и теплообмена.

На следующем этапе моделирования была сформулирована задача оптимального управления процессом, где в качестве целевой функции выбрано минимальное отклонение реальной кривой нагрева материала от требуемой. В качестве распределенного управляющего воздействия было выбрано среднее время пребывания материала в ячейках, то есть параметры, влияющие на него. Располагая требуемой зависимостью Tm(j) (например, в результате лабораторных исследований), можно сформулировать следующую задачу оптимального управления: среди векторов управляющих параметров pmj, j=I,2,...n из области их допустимых значений найти такой вектор, который приводит к минимуму рассогласования фактического и требуемого распределения температур материала, выраженного, в виде

Z(rm(p®,Л-г£Шг => . (43)

;=1

При этом на решение задачи могут быть наложены дополнительные ограничения в виде, например, ограничения на скорость нагрева.

В качестве управляющих параметров были выбраны: распределение загрузки барабана материалом по его длине и распределение степени заполнения сечения барабана материалом по длине барабана. Следует заметить, что все они, в конечном счете, сводятся к управлению распределением времени пребывания материала по ячейкам. Показано, что, реализуя эти управления, можно значительно приблизить фактическую кривую прогрева материала к требуемой. Наряду с этим показана связь перечисленных управляющих воздействий с геометрическими характеристиками барабана и количественно подтверждена известная идея о предпочтительности обжига в двухступенчатом барабане.

На рис.14 слева показаны реалистичные программы управления при дискретном одноступенчатом изменении загрузки барабана, а справа изменение температуры материала и газа в процессе обжига. Для вариантов (б) и (в) общая масса загрузки не остается постоянной: в варианте (б) она увеличена, а в варианте (в) - уменьшена. С точки зрения технологии обжига наиболее приемлемым является последний вариант (г), когда в начале барабана загрузка уменьшена, а в конце - повышена. В ячейке при скачке загрузки температура материала повышается более резко, а зоне вспучивания

luni МШ

1 2 3 4 S Б 7 В 9 Ю

I 2 3 4 Б 6 7 в 9 »0

nnlUI Hilft

1534567в9Ю 123466789 10

Номер ячейки барабана

2 4 6 8 10 2 4 « В Ю

Номер ячейки барабана

Рис. 14. Управление распределением температур через дискретное изменение загрузки по длине барабана (Тт=10, Мт=10, рт/р8=2500, ст/с2= 0,5, ф=0,25, а1=0,1).

остается примерно постоянной. Технически такое управление может быть осуществлено в двухступенчатом барабане со ступенями разного (большего у второй ступени) диаметра или в двух независимых последовательно установленных барабанах также с большим диаметром второго барабана.

Наряду с этим, в работе приведены результаты по управлению процессом через изменение степени заполнения барабана материалом. Анализ проведенных исследований позволил выявить, что управление путем варьирования степени заполнения эффективнее, чем путем варьирования массы в ячейках.

В этой же главе рассматривается разработка математической модели процесса термообработки известняка в шахтной печи. Прогрев частицы рассматривается как однородный. Механизм моделирования процесса обжига известняка аналогичен ранее рассмотренной модели сушки глины во вращающемся барабане, за исключение того, что подача горячего газа осуществляется противотоком в последнюю ячейку печи. На каждом переходе продолжительностью А т происходят три составляющих процесса. Во-первых, теплообмен между газом и материалом, приводящий к изменению их температур. Во-вторых, изменение концентрации реагирующего компонента. В-третьих, перемещение материала вместе с тепловой энергией и массой прореагировавшего вещества вдоль ячеек цепи в соответствие с переходными матрицами.

При постоянных теплоемкостях всех участвующих в процессе компонентов изменения температуры и концентрации, вызванные теплообменом между потоками и их осевым перемещением легко могут бьггь объединены

Т8'+| - ag(Tgi-Tsi) + Т801, (44)

Т«'+|=М8*(Тв + - Та) - к(Тй0)ятг.*са.*рг(Т5"+Т801, (45)

са'+1= М«*[са'.*(1- кСТ^)).*^"0 Дт +саО], (46)

где ТзО, саО и TgO — векторы питания, все элементы которых нули, кроме ячеек, в которые подается материал (первая) и газ (последняя).

Уравнения (44)-(46) являются основными уравнениями модели и полностью описывают одномерный процесс термического разложения твердых частиц в потоке горячего газа, движущегося противотоком. Целью моделирования является нахождение установившихся распределений, по которым можно судить о степени завершения реакции и энергетических затратах на нее. На рис.15 представлены расчетные приме-

Позиция в печи Позиция в печи

Рис.15. Влияние протекания химической реакции на распределение температур и степени завершения реакции при отсутствии (а) и наличии (б) ее теплового эффекта

ры этих распределений, показывающие важность учета теплового эффекта реакции при прогнозировании режимов работы печи.

В пятой главе представлены результаты моделирования конвективной и контактной сушки листовых материалов в промышленных аппаратах с учетом внутренних источников и стоков теплоты, переменности свойств материала. Наряду с этим проведены расчетные исследования по повышению эффективности указанных процессов за счет нахождения рационального соотношения времени теплообмена материала с теплоносителем и его свободного прохода и рациональной организацией подвода теплоносителя с целью повышения интенсивности сушки.

Процесс термообработки листовых материалов в конвективных и контактных сушилках представлен одномерными ячеечными моделями. Представленные в третьей главе модели взаимосвязанного тепло — и массообмена обобщены на случай периодического воздействия теплоносителя на материал по длине сушильных аппаратов.

Моделирование термообработки в сушилках ведется с учетом локального распределения температуры и влагосодержания в материале, а не по среднеинтеграпьным значениям. Это значительно повышает точность расчета и позволяет проводить многочисленные расчетные исследования по повышению энергетической и технологической эффективности Номер перехода сушки, не прибегая к эксперименту.

Рис. 16. Кинетика сопловой сушки листового в "РимеР Расчста процесса термо-

материала по среднеарифметическим обработки ткани (бязь «Элита») в со-

параметрам состояния процесса пловой сушилке 00-1 фирмы

«Шторк» показан на рис.16. В работе предложены мероприятия и определены режимные параметры по интенсификации процессов в сопловой и контактной сушильных машинах.

В заключительном разделе представлена ячеечная модель однородного прогрева

кирпичной садки в туннельной печи. В работе выполнены модельные расчеты прогрева и охлаждения садки в условиях реальной обжиговой печи типа «Малютка» путем перебора вариантов организации поперечного сечения при ограничениях по разработанной модели. Наиболее благоприятные с технологической точки зрения результаты показаны на рис.17. Садка 1 соответствует существующей форме, по которой и проводились основные экспериментальные исследования и модельные расчеты. Эти данные воспроизведены на графике тонкими сплошными линиями. На основе численных исследо-

Рис.17. Влияние формы сечения садки на температурный режим обжига

ваний была выявлена наиболее рациональная форма садки (садка 2). Данные по прогреву соответствующих точек для садки 2 показаны жирными сплошными линиями. Из графика видно, что при новой форме садки прогрев верхней ее точки (температурная кривая Т|) практически не меняется и полностью удовлетворяет условиям обжига. Прогрев же нижней точки (температурная кривая Тз) в зоне обжига значительно приближается к прогреву верхней точки, и ее температурный режим практически соответствует технологическим условиям обжига.

Шестая глава посвящена расчетно-экспериментальному исследованию процессов термической обработки листовых и сыпучих материалов в промышленных аппаратах.

В качестве объектов исследования были выбраны глина, известняк, керамические изделия и хлопчатобумажные ткани. В работе определены основные теплофизи-ческие и тепломассопереносные свойства ряда материалов, как объектов сушки, получены зависимости этих характеристик от влагосодержания и температуры.

Для проверки адекватности разработанных моделей и выявления реальной картины распределения температуры, массы влаги и концентрации реагирующих компонентов в материалах были проведены экспериментальные исследования по сушке и обжигу ряда материалов при их перемещении вдоль аппаратов.

Для перехода от разработанных моделей к методам расчета были установлены связи их параметров с режимно-конструктивными параметрами промышленных установок, что позволило адекватно рассчитать исследуемые процессы.

Сравнение экспериментальных данных с расчетными показало, что разработанные в пятой главе математические модели и дополненные замыкающими соотношениями, позволяют получить полную информацию о кинетике сушки и обжига материалов в течение всего процесса по длине аппаратов. Подтверждение их достоверности экспериментам позволяет использовать модели и методы расчета для проектирования нового и модернизации действующего промышленного оборудования для термообработки листовых и сыпучих материалов, а также других тепломассообменных процессов в среде движущегося сыпучего материала.

Разработанные инженерные методы расчета, программно-алгоритмическое и эргономическое обеспечение, и практические рекомендации по совершенствованию процессов обжига и сушки сыпучих и листовых материалов переданы на промышленные предприятия г. Иваново и Ивановской области. Данные материалы используются при разработке проектов по модернизации существующих обжиговых печей и сушильных машин для рациональной организации тепло и — массообменных процессов в аппаратах и разработке новых.

В седьмой главе приводится описание предложенной технологии повторного использования теплоты, уходящей с паровоздушной смесью из шатра сушильных машин с конвективным и контактным способом подвода теплоты к обрабатываемому материалу.

Анализ существующего сушильного оборудования для термообработки листовых и полотенных текстильных материалов показал, что используемые на практике машины за редким исключением имеют КПД близкий к 60%. Основным источником тепловых потерь является выброс теплоты с испаренной влагой и отработанным сушильным агентом. Используемое в настоящее время теплоутилизационное оборудование имеет множество недостатков. В связи с этим были предложены модернизированные технологические схемы промышленных сушилок, обеспечивающие возврат паровоздушной смеси и ее повторное использование в качестве альтернативного ис-

точника теплоты, но с более высоким потенциалом. Это стало возможным путем включения в схему вихревой камеры, которая используется как инструмент для получения высокотемпературных газовых потоков за счет эффекта Ранка-Хильша.

В качестве объектов исследования были выбраны одни из самых эффективных машин в своем ряду: сопловая сушильная машина голландской фирмы «Шторк» и барабанная машина типа МСБ. Пример модернизированной сопловой сушильной машины показан на рис.18.

йЭЬбЬНсВЗ

Рис. 18. Технологическая схема утилизации теплоты с уходящим сушильным агентом и испаренной влагой: 1- шатер; 2-первая сушильная секция; 3-вытяжная труба; 4-струйный компрессор; 5-диффузор; 6,11,22,23-трубопровод; 7,16-коллектор; 8-входные сопла вихревой камеры;9-вихревая камера; 10-горячий конец вихревой камеры; 12-вторая сушильная секция; 13-струйный компрессор; 14-тепловая изоляция; 15,17,27,28-входыи выходы коллектора; 18-сопловые короба; 19-форсунки; 20-циркуляционный вентилятор; 21-паровой калорифер; 24,25,26-отверстия для прохода материала; 27-влажный материал.

В работе приведены расчеты по определению рациональных режимов работы разработанных технологических схем. Пример расчета кинетики сушки и нагрева для

сопловой сушильной машины фирмы «Шторк» показан на рис.19. Из графиков рис. 19 видно, что использование технологии утилизации ВЭР позволяет сократить время сушки в сравнении с обычным режимом работы сопловой машины (рис.16). Наряду с этим использование разработанных схемы позволяет снизить потери теплоты до 30%, повысить температуру сушильного агента во второй секции машины до 180°С и тем самым повысить производительность до 40%.

Для ОАО «НИМ» (г. Иваново) передана предпросктная документация на схему утилизации тепловых потерь для промышленной сушильной машины типа МСБ по термической обработ-

Номер перехода Рис. 19. Кинетика убыли влаги, пара и нагрева ткани в сопловой сушильной машине с учетом использования технологии утилизации тепловых потерь

ке х/б тканей производительностью 150 п.м/мин. На ряду с этим ОАО «БИМ» (г. Иваново) передана предпроектная документахшя на схему утилизации тепловых потерь для сопловой сушильной машины фирмы «Шторк» производительностью 28 п.м/мин. Экономическая эффективность установки утилизационной схемы на одну сушильную машину позволяет предприятию окупить свои инвестиционные затраты за 2 месяца и получить дополнительный чистый приведенный доход в размере более 700 тыс. рублей в год.

Программно-алгоритмическое и эргономическое обеспечение, разработанное автором, для комбинированной термообработки хлопчатобумажных тканей с учетом утилизации ВЭР принято для практического использования на ряд текстильных предприятий г. Иваново.

Основные результаты и выводы по работе

1. Предложен новый подход к решению проблем моделирования процессов термообработки листовых и сыпучих материалов в промышленных аппаратах, основанный на теории цепей Маркова. Использование данного подхода позволяет строить математические модели, описывающие локальный перенос масс компонентов и теплоты и влаги в них при их движении вдоль и поперек аппаратов, учитывая стохастическую составляющую этого движения и нелинейность указанных процессов

2. Разработаны ячеечные модели тепло- и массопроводности в сферической частице, стержне, пластине и плоских телах произвольной конфигурации, позволяющие численно моделировать распределение температуры и концентрации по сечению при любых граничных условиях, изменении теплофизических свойств материала и наличии внутренних источников тепла, вызванных химическими реакциями, парообразованием и конденсацией. Выполнены численные эксперименты, позволившие установить влияние параметров процесса на распределение температуры и концентрации в материале; формы плоского сечения на скорость прогрева и протекания реакции в различных его точках.

3. Разработаны одномерные ячеечные модели переноса масс компонентов и тепла и влаги в них при движении вдоль аппаратов (вращающегося сушильного барабана, барабанной обжиговой и шахтной печи), учитывающие стохастическую составляющую движения компонентов и протекание экзо- и эндотермических реакций. Выполнены численные эксперименты с моделями, позволившие оценить чувствительность характеристик всех процессов к параметрам описания его составляющих, а также выявить степень влияния на установившиеся распределения температур материала и газа продольного перемешивания материала, начальной влажности, переменной плотности материала и ряда других факторов.

4. Сформулирована и для модельных процессов решена задача оптимального управления параметрами процесса вдоль барабана с целью максимального приближения кинетики прогрева материала к требуемой кинетической кривой обжига. Показаны возможности управления распределением температуры материала по длине барабана путем варьирования распределением по длине загрузки барабана материалом и степенью его заполнения материалом. Количественно подтверждена известная идея о предпочтительности обжига в двухступенчатом барабане.

5. Разработаны ячеечные модели термообработки листовых и полотенных материалов в барабанных и сопловых сушильных машинах описывающие взаимосвязанный тепло — и массоперенос, сопряженный с внутренним парообразованием и конденсацией, переменностью термодинамических и теплофизических свойств материалов, а также периодичностью воздействия теплоносителя. Проведенные чис-

ленные эксперименты позволили предложить рациональные режимы термообработки тканей в промышленных сушильных машинах обеспечивающие повышение интенсивности обезвоживания материалов.

6. Предложена технология утилизации вторичных энергоресурсов (ВЭР), которая может быть использована при сушке листовых и полотенных материалов в сушильных установках с конвективным и контактным способом подвода теплоносителя к обрабатываемому материалу. Использование технологии утилизации ВЭР позволяет помимо сокращения собственно потерь теплоты, снизить удельное энергопотребление на выпуск единицы готового продукта и повысить производительность сушильных машин.

7. Разработаны инженерные методы расчета и программно-алгоритмическое обеспечение расчета термической обработки сыпучих материалов в барабанных сушилках, позволяющие использовать любые модели тепло- и массообмена между сыпучим материалом и газом. Методы расчета адаптированы к сушке глины во вращающемся барабане, обжигу глинистого сырья на керамзит в барабанной печи и известняка в шахтной печи. Выполнены численные эксперименты и выявлено влияние основных параметров процесса и характеристик реакции на установившиеся распределения температур газа и твердого компонента, а также степени завершения реакции. Экспериментально исследована кинетика обжига известняка, предложены зависимости, описывающие эту кинетику.

8. Выполнена идентификация параметров модели для обжига кирпича и на ее основе предложен метод моделирования и расчета процесса в туннельной обжиговой печи, обеспечивающий удовлетворительное совпадение с экспериментальными данными. Выработаны рекомендации по рациональной форме поперечного сечения садки, повышающей равномерность ее прогрева и обжига.

9. Разработаны методики расчета конструктивных характеристик и параметров ведения процесса термообработки текстильных материалов в сопловой сушилке фирмы «Шторк» и барабанной машине типа МСБ, включающие схему утилизации тепловых потерь с испаренной влагой и расчета кинетики сушки материалов.

10. Выполнены экспериментально-теоретическое исследование процессов сушки ряда текстильных материалов. На лабораторной установке исследованы процессы конвективной сушки, определены основные теплофизические и тепломассоперенос-ные характеристики и их зависимости от температуры и влагосодержания, а также температуры сушильного агента. Результаты представлены в виде эмпирических зависимостей и таблиц.

11. Выработаны рекомендации по совершенствованию процессов тепло- и массообмена в барабанных аппаратах, которые помогут в проведении мероприятий по повышению теплового КПД промышленных аппаратов, интенсификации процесса сушки и более точному определению времени окончания процесса, что в свою очередь приведет к снижению удельных энергозатрат.

12. По результатам исследований автором предложено:

- для ОАО «Ивановский силикатный завод» метод расчета процесса обжига известняка в шахтной противоточной обжиговой печи и средства его компьютерной поддержки, что позволило повысить точность прогноза распределения рабочих характеристик процесса по длине печи и качество готового продукта;

- для МУП «Стройдеталь» и ОАО «Ивановский силикатный завод» методика расчета промышленной вращающейся барабанной сушилки с помощью, которой ведет-

ся разработка режимных карт эксплуатации и модернизации используемого оборудования;

- для ОАО «Ивановский завод керамических изделий» метод расчета процесса обжига глинистого сырья на керамзит, его программно-алгоритмическое обеспечение, а также программное обеспечение для оптимального управления параметрами процесса вдоль барабана с целью максимального приближения кинетики прогрева материала к требуемой кинетической кривой обжига и рекомендации по повышению технологической эффективности процесса обжига;

- для ОАО «БИМ» - комбинированная установка для термообработки х/б тканей и утилизации тепловых потерь на базе сушильной машины фирмы «Шторк» позволяющая снизить энергозатраты и повысить производительность на 40%;

- для ОАО «Ивановский завод керамических изделий» метод расчета процесса обжига керамических изделий в туннельной обжиговой печи.

- для ОАО «НИМ» - комбинированная установка для термообработки х/б тканей и утилизации тепловых потерь на базе сушильной барабанной машины типа МСБ, способствующая снижению энергозатрат на прогрев и температурных пульсаций в слое материала, а также повышению производительности оборудования на 30%;

- для ОАО «НИМ», ОАО «Самтекс», ОАО «БИМ» и других отделочных фабрик г. Иваново передано программно-алгоритмическое обеспечение для расчета процесса сушки листовых и полотенных материалов в барабанных и сопловых машинах позволяющее отслеживать изменение полей влагосодержания и температур в материале по длине аппаратов, а также повысить точность прогноза времени сушки и расчета количества сушильных барабанов и секций, необходимых для сушки ткани до заданного конечного влагосодержания.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Свидетельство на полезную модель. № 2005137119/22 (041426). МПК F 26 В 3/02, 13/02. Установка для термообработки листовых и полотенных материалов/ Волынский В.Ю., Зайцев В.А.

2. Волынский В.Ю. Ячеечная модель тепломассообмена в барабанной сушилке // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 6. -с.55-57.

3. Бирюкова Т.И., Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Головушкин Б.А. Математическое описание процессов тепло- и массопереноса в тонких полотенных материалах с помощью упрощенных моделей с сосредоточенными параметрами // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2003. Т. 46. Вып. 6. -с.3-6.

4. Чугунова Н.В., Волынский В.Ю. Расчет требуемого количества пара для сушки ткани в сушильных барабанных машинах типа МСБ // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2001. Т. 44. Вып. 5. -с.124-126.

5. Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е., Суханов С.Б. Ячеечная модель сушки пластины с перемещающейся зоной парообразования // Известия вузов. Вестник ТГТУ, 2005, Т. 11, Вып. 2. - с.381-387.

6. Волынский В.Ю. Математическое моделирование движения сыпучего материала во вращающемся барабане // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 6.-с.53-55.

7. Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е. Математическое моделирование процесса обжига глины на керамзит в барабанной печи // Известия вузов. Вестник ТГТУ, 2005, Т. 11, Вып. 3.-с.890-895.

8. Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е.. Математическая модель прогрева одиночной частицы при протекающей в ней химической реакции // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 9. -с.83-85.

9. Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е. Нелинейная математическая модель взаимосвязанного тепломассопереноса в плоском сечении произвольной конфигурации // Известия вузов. Вестник ТГТУ, 2005, Т. И, Вып. 4. - с.852-857.

Ю.Волынский В.Ю. Ячеечная модель процесса обжига материала в вертикальной печи // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 11.-е. 9093.

П.Чугунова Н.В., Волынский В.Ю., Зайцев В.А. Оптимальное управление процессом кондуктивной сушки материалов // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2001. Т. 44. Вып. 5. -с.121-124.

12. Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е., Суханов С.Б. Математическая модель термообработки листовых материалов в барабанной сушильной машины типа МСБ И Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 11.-е. 97-99.

13. Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е., Berthiaux Н.. Ячеечная модель теплообмена между стохастически движущимися одномерными потоками газа и сыпучего материала // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 6. -с.50-52.

14.Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е., Суханов С.Б. Математическая модель термообработки листовых материалов в сопловой сушильной машины фирмы «STORK» // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 12. -с. 19-22.

15. Volynskii V.U., Zaitzev V.A., Biryukova T.I. Research of utilization technology of secondary power resources for convective drying machines // Shenyang Institute of Chemistry Technology. China, 2004. -p.508-511.

16. Volynskii V.U., Zaitzev V. A., Golovushkin. B. A. Optimal management of the proccss of convective drying of thin fabric matcrials // Shenyang Institute of Chemistry Technology. China, 2004.-p. 153-156.

17. Наумов ВJI., Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е. Состояние вопроса и перспективы математического моделирования термической обработки керамических изделий в обжиговых печах. Монография. - Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2005. -56с.

18. Макаров Б.Н., Волынский В.Ю., Зайцев В.А. Состояние вопроса и перспективы математического моделирования и управления процессами получения керамзита в барабанных печах. Научное издание. - Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2005. -60с.

19. Ванюшкин В.А., Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е. Состояние вопроса и перспективы математического моделирования термической переработки строительных материалов в шахтных печах. Научное издание. - Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2005. -52с.

20. Бирюкова Т.И., Волынский В.Ю. Термическая обработка полотенных материалов в установках конвективного типа. Научное издание. - Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2003.-130с.

21.Тальянов Ю.Е., Волынский В.Ю. Состояние вопроса и перспективы математического моделирования термической обработки строительных дисперсных материалов в барабанных аппаратах. Научное издание. - Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2003. -24с.

22. Волынский В.Ю., Зайцев В.А. Математическая модель конвективной сушки тонких полотенных материалов с сосредоточенными параметрами И Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. Том 17, №1. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2003.-с. 105-110.

23. Волынский В.Ю., Бирюкова Т.И. Технология утилизации теплоты с уходящим сушильным агентом и испаренной влагой // Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. Том 17, №7. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2003. - с. 52-56.

24. Волынский В.Ю., Федосов C.B., Головушкин A.A., Зайцев В.А. Математическая модель процесса кондуктивной сушки калиллярнопористых материалов // Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: Сб. тез. докл. Международная научно-техническая конференция. Вологда: ВоПИ, 1998. -с.61-63.

25. Волынский В.Ю. Математическая модель процесса сушки ткани // Тез. докл. Первая научная конференция аспирантов. — Иваново: ИГ АСА, 1997. -с. 80.

26. Волынский В.Ю., Головушкин A.A., Федосов C.B., Зайцев В.А., Особенности управления кондуктивной сушкой текстильных материалов // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Межвуз. сб. науч. тр. Иваново: ИГХТУ, 1998.-Вып. 1.-C.313-323.

27. Волынский В.Ю., Федосов C.B., Головушкин A.A., Зайцев В.А. Влияние структуры калиллярнопористых материалов на процессы тепломассообмена, протекающие при кондуктивной сушке // Современные наукоёмкие технологии и перспективные материалы текстильной и лёгкой промышленности (Прогресс-98): Сб. тез. док. Международной научно-технической конф. Иваново: ИГТА, 1998. -с.322-323.

28. Волынский В.Ю., Головушкин A.A. Оптимизация управления процессом кондуктивной сушки «тонких» листовых материалов. // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Межвуз. сб. науч. тр. Иваново: ИГХТУ, 1998, -Вып. 2. —с.334-339.

29. Волынский В.Ю. Система управления организации производства. Сб. тез. докл. 2-ой Межд. науч.-техн. конференции: Актуальные проблемы химии и химической технологии («Химия-99»), Иваново: ИГХТУ. 1999. -с.177-178.

30. Волынский В.Ю., Федосов C.B. Оптимизация заключительной стадии кондуктивной сушки «тонких» полотенных материалов. // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Межвуз. сб. науч. тр. Иваново: ИГХТУ, 1999, -Вып. 3. -с.445-453.

31. Волынский В.Ю. Федосов C.B., Головушкин А А., Зайцев В.А. Математическое моделирование термической обработки «тонких» полотенных материалов при высоких температурах греющей поверхности. Сб. ст.: Современные проблемы строительного материаловедения: Шестые академические чтения РААСИ, ИГАСА. Иваново, 2000. -с. 120-125.

32. Волынский В.Ю., Головушкин A.A., Зайцев В.А., Бирюкова Т.И. Математическое моделирование нестационарных режимов конвективной сушки тонких материалов. // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Межвуз. сб. науч. тр. Иваново: ИГХТУ, 2001, -Вып. 5. -с.367-372.

33. Волынский В.Ю., Федосов C.B., Головушкин А! А., Зайцев В Л. Особенности кондуктивной сушки тонких листовых материалов при наличии термосопротивления контакта. Сб. тез. докл. конф.: Научные школы и направления Ивановской государственной архитектурно-строительной академии. ИГАСА. Иваново, 1999. -с. 2223.' •■

34. Волынский В.Ю. Особенности комбинированной сушки «тонких» полотенных материалов. // Сб. тез. докл. второй научной конф. аспирантов. — Иваново: ИГАСА, 2000.-с. 20-21.

35. Волынский В.Ю., Чугунова Н.В., Зайцев В.А., Головушкин A.A. Повышение эффективности работы сушильных барабанных машин типа МСБ // Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных химико-технологических процессов и оборудования: Сб. докладов 5-ой Международной научной конференции, - Плёс, 2001. -с.246-252.

36. Бирюкова Т.И., Волынский В.Ю., Зайцев В.А. Математическое моделирование конвективной сушки полотенных материалов с учетом внешних воздействий // Сб. тез докладов международной школы молодых ученых: Методы кибернетики в технологиях, экономике и управлении производством. Иваново: ИГХТУ, 2002. -с. 3943.

37. Бирюкова Т.И., Волынский В.Ю., Зайцев В.А. Решение задачи оптимального управления конвективной сушки полотенных материалов // Сб. тез докладов международной школы молодых ученых: Методы кибернетики в технологиях, экономике и управлении производством. Иваново: ИГХТУ, 2002. - с. 37-39.

38. Волынский В.Ю., Суханов С.Б., Зайцев В.А. Ячеечная модель несимметричного теплообмена пластины с газом. // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Сб. науч. трудов ВУЗов России - Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2004. Вып. 16. -с.342-345.

39. Наумов В.Л., Волынский В.Ю., Зайцев В.А. Ячеечная модель тепло- и массообме-на в плоском сечении произвольной конфигурации П Проблемы экономики, финансов и управления производством: Сб. науч. трудов ВУЗов России.- Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2004. Вып. 16.-С.336-338.

40.Ковалевский A.B., Головушкин A.A., Головушкин Б.А., Волынский В.Ю. Технологические особенности производства химических веществ на основе последовательно-параллельных реакций // Современные наукоёмкие технологии и перспективные материалы текстильной и лёгкой промышленности (Прогресс-98): Сб. тез. док. Международной научно-технической конф. Иваново: ИГТА, 1998. -с.75-79.

41.Ванюшкин В.А., Волынский В.Ю., Зайцев В.А. Моделирование процесса обжига в шахтной печи. Сб. науч. трудов ВУЗов России // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Сб. науч. трудов ВУЗов России.- Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2004. Вып. 16. -с.506-509.

42. Волынский В.Ю., Ванюшкин В.А. Моделирование кинетики прогрева частицы при проходящей в ней эндотермической реакции. // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Сб. науч. трудов ВУЗов России. — Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2004. Вып. 15. -с.510-513.

43.Тальянов Ю.Е., Волынский В.Ю., Зайцев В.А. Моделирование движения сыпучего материала во вращающемся барабане. // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Сб. науч. трудов ВУЗов России. - Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2004. Вып. 15. -с.506-510.

44. Ванюшкин В. А., Волынский' В.Ю., 'Зайцев В.А. Математическое'моделирование процесса обжига сферических частиц // Энерго - ресурсосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства: Сб. тез докладов международной научной конференции. Иваново, 2004, том.2. -с. 115.

45. Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е., Суханов С.Б. Ячеечная модель взаимосвязанного тепло - и массообмена пластины и газа с учетом переменности теп-

лофизических свойств // Сб. докладов 7-ой Международной научной конференции «Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных химико-технологических процессов и оборудования», - Иваново, 2005. — с 151-157.

46.Мизонов В.Е., Чернов В.Н., Зайцев В.А., Волынский В.Ю. Ячеечная модель для расчета прогрева плоской пластины с перемещающимся локальным источником тепла // Сб. докладов 7-ой Международной научной конференции «Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных химико-технологических процессов и оборудования», - Иваново, 2005. — с 217-222.

47. Волынский В.Ю., Зайцев В.А, Мизонов В.Е. Моделирование неоднородного прогрева сферической частицы с учетом реакции разложения // Сб. трудов XVIII Международной науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-18». Казань, 2005. -с. 207-208.

48. Волынский В.Ю., Зайцев В.А, Мизонов В.Е. Исследование процессов в одиночной частице при ее однородном прогреве // Сб. трудов XVIII Международной науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-18». Казань, 2005. -с. 208.

49. Наумов В.Л., Волынский В.Ю. О рациональной форме поперечного сечения садки при обжиге керамических изделий. // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Сб. науч. трудов ВУЗов России. -Иваново: ГОУ ВПО «ИГ-ХТУ», 2005. Вып. 17. -с.320-323.

50. Макаров Б.Н., Волынский В.Ю. Моделирование и управление процессами обжига керамзита в противоточной барабанной печи. // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Сб. науч. трудов ВУЗов России.-Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2005. Вып. 18. -с.288-291.

Автор выражает глубокую благодарность научным консультантам профессору, д.т.н. Федосову Сергею Викторовичу, профессору, д.т.н. Зайцеву Виктору Александровичу и профессору, д.т.н. Мизонову Вадиму Евгеньевичу за оказанную помощь и поддержку при выполнении работы.

Подписано в печать 25.04.2006. Усл. п. л. 2,0. Уч. изд. л. 2,32. Бумага писчая. Формат 60x84 1/16. Тираж 100 экз. Заказ 267 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ивановский государственный химико-технологический университет 153000 г. Иваново, пр-т Ф.Энгельса, 7 Отпечатано на полиграфическом оборудовании кафедры экономики и финансов ГОУВПО «ИГХТУ»

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СЫПУЧИХ И ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.1. Общие представления о процессах термообработки сыпучих и листовых материалов в среде газообразного теплоносителя и на горячей поверхности.

1.2. Оценка энергетической и технологической эффективности процессов термообработки материалов в промышленных аппаратах.

1.2.1. Оценка энергетического совершенства сушильных установок и обжиговых печей.

1.2.2. Направления повышения технологической эффективности промышленного оборудования для термообработки материалов.

1.3. Современное состояние проблем моделирования и расчета термической обработки листовых и сыпучих материалов.

1.3.1. Фундаментальные основы математического моделирования процессов переноса теплоты и вещества внутри материала.

1.3.2. Методы математического моделирования процессов тепломассообмена.

1.3.3. Математическое моделирование процесса в потоке частиц.

1.4. Методология моделирования процессов термической обработки сыпучих и листовых материалов на основе теории цепей Маркова.

1.5. Постановка задачи исследования.

ЧАСТЬ I. ЯЧЕЕЧНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ

ТЕРМООБРАБОТКИ КАНОНИЧЕСКИХ И ПЛОСКИХ ТЕЛ ПРОИЗВОЛЬНОЙ

КОНФИГУРАЦИИ.

ГЛАВА 2. ЯЧЕЕЧНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОГРЕВА ТЕЛ

РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ.

2.1. Базовые ячеечные модели теплопроводности в сферической частице, прямоугольной пластине и пластине произвольной конфигурации.

2.1.1. Математическое описание процесса нагрева теплоизолированной сферической частицы.

2.1.2. Математическое описание процесса нагрева теплоизолированной прямоугольной пластины.

2.1.3. Математическая модель теплопроводности в плоской пластине произвольной конфигурации.

2.2. Влияние переменности свойств материала на условия прогрева тел.

2.3. Влияние внешнего теплообмена на условия прогрева

2.3.1. Влияние конвективного теплообмена на условия прогрева частицы.

2.3.2. Несимметричный теплообмен пластины с горячей средой

2.3.3. Моделирование теплообмена пластины произвольной конфигурации с горячей средой.

2.4. Влияние числа ячеек и продолжительности перехода на эволюцию распределения температуры.

2.5. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ЯЧЕЕЧНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ

ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОСА С УЧЕТОМ ВНУТРЕННИХ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛОТЫ.

3.1. Моделирование взаимосвязанного тепло- и массопереноса в материале.

3.1.1. Математическое моделирование процесса массопереноса в материале.

3.1.2. Общая ячеечная модель взаимосвязанного тепломассопереноса при термообработке сыпучих и листовых материалов.

3.1.3. Взаимосвязанный тепломассоперенос в пластине при конвективном и контактном способе подвода теплоты.

3.1.4. Влияние термодиффузии на влагоперенос в плоском сечении произвольной конфигурации.

3.1.5. Влияние переменности термодинамических характеристик и теплофизических свойств материала на кинетику процесса сушки.

3.2. Влияние внутренних источников теплоты на условия тепло- и массопереноса в листовом материале.

3.2.1. Ячеечная модель тепловлагопереноса с перемещающейся границей фазового перехода.

3.2.2. Ячеечная модель тепловлагопереноса в материале при конвективном и контактном способе подвода теплоносителя с учетом движущейся зоны парообразования и конденсации.

3.3. Моделирование тепломассообменных процессов сопряженных с протеканием в материале химических реакций.

3.3.1. Влияние внутренних источников теплоты, вызванных химической реакцией, на условия неоднородного прогрева частицы.

3.3.2. Математическое описание однородного прогрева частицы с движущейся границей химической реакции.

3.3.3. Математическое описание прогрева плоского сечения с учетом эндотермической реакции.

3.4. Выводы по главе 3.

ЧАСТЬ II ЯЧЕЕЧНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ТЕРМООБРАБОТКИ СЫПУЧИХ И ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОМЫШЛЕННЫХ АППАРАТАХ

ГЛАВА 4. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ТЕРМООБРАБОТКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОМЫШЛЕННЫХ АППАРАТАХ.

4.1. Ячеечная модель движения сыпучего материала.

4.2. Термообработка глины во вращающейся барабанной сушилке.

4.2.1. Одномерная ячеечная модель теплообмена между потоками сыпучего материала и газа в барабанной сушилке

4.2.2. Математическое описание процесса взаимосвязанного тепло- и массообмена между потоками сыпучего материала и газа.

4.2.3. Алгоритм расчета сопряженного тепломассопереноса при одномерной модели движения материала и газа.

4.2.4. Многоканальная модель процесса тепломассообмена в барабанной сушилке.

4.3. Термическая переработка глинистого сырья на керамзит в противоточном обжиговом барабане.

4.3.1. Модель движения сыпучего материала и газа с ячейками переменного объема.

4.3.2. Математическая модель теплообмена между потоками материала и газа в противоточном обжиговом барабане

4.3.3. Анализ численных экспериментов по моделированию теплообмена.

4.3.4. Математическая модель тепло- и влагообмена между потоками материала и газа при их противоточном движении

4.3.5. Расчетное исследование влияния изменения плотности материала на установившиеся распределения температур.

4.3.6. Повышение эффективности управления процессом нагрева материала по длине барабана.

4.4. Термообработка известняка в вертикальной обжиговой печи.

4.4.1. Ячеечная модель вертикальной обжиговой печи.

4.4.2. Расчетное исследование процесса в обжиговой печи.

4.5. Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА СУШКИ ЛИСТОВЫХ И КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОМЫШЛЕННЫХ АППАРАТАХ

5.1. Математическое описание конвективной сушки листовых материалов в сопловых машинах.

5.1.1. Ячеечная модель сопловой сушильной машины фирмы «ШТОРК».

5.1.2. Расчетное исследование влияния интенсивности обдува материала по длине аппарата на кинетику сушки.

5.2. Математическое описание сушки листовых материалов в барабанных машинах.

5.2.1. Ячеечная модель барабанной сушилки типа МСБ.

5.2.2. Расчетные исследования влияния соотношения времени контакта и свободного пробега материала между барабанами на кинетику сушки.

5.3. Математическое описание обжига керамических изделий в туннельной печи.

5.3.1. Особенности процесса обжига керамических изделий в туннельной печи.

5.3.2. Ячеечная модель однородного прогрева кирпичной садки в туннельной печи.

5.4. Выводы по главе 5.

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА

ПРОМЫШЛЕННЫХ СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК И ОБЖИГОВЫХ ПЕЧЕЙ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛИСТОВЫХ И ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

6.1. Разработка метода расчета и практических рекомендаций по совершенствованию процесса сушки глины.

6.1.1. Адаптация разработанной модели к методу расчета процесса.

6.1.2. Анализ расчетных исследований и рекомендации по повышению эффективности работы сушильного барабана

6.2. Разработка метода расчета обжига известняка в шахтной печи и его экспериментальная проверка.

6.2.1. Исследование кинетики нагрева и разложения в процессе обжига известняка.

6.2.2. Инженерный метод расчета процесса и его программно-алгоритмическое обеспечение.

6.2.3. Экспериментальная проверка математической модели и метода расчета на промышленной обжиговой печи.

6.3. Расчет процесса термической обработки глинистого сырья на керамзит в обжиговой печи.

6.3.1. Параметрическая идентификация и экспериментальная проверка модели по результатам испытаний промышленной барабанной печи.

Актуальность проблемы. Процессы термической обработки занимают важное место в производстве химических, строительных, текстильных и других материалов. От качества термообработки зависит как энергоемкость производства, так и потребительские свойства производимых продуктов и полуфабрикатов. Термическая обработка химических и других материалов сопровождается, как правило, фазовыми превращениями, эндо - и/или экзотермическими процессами, теплота которых влияет на процесс нагрева материала или его охлаждение, что делает задачу поиска рациональных режимов термообработки весьма сложной, а поиск ее эмпирических решений - трудоемким и дорогостоящим.

Для осуществления указанных процессов в производстве используются современные промышленные аппараты (в частности, сопловые, контактные, барабанные и др. сушилки, а также многочисленный ряд обжиговых печей), которые широко применяются не только в химической, но и в строительной, текстильной и других отраслях промышленности. При обработке традиционных материалов, по которым накоплен опыт их проектирования и эксплуатации, они зарекомендовали себя как аппараты, обеспечивающие достаточно высокую эффективность проводимых в них процессов и надежность эксплуатации. Однако спектр перерабатываемых материалов, их свойств и индивидуальных физико-механических и химических особенностей непрерывно расширяется.

Разработанные к настоящему времени математические модели этих процессов, основанные, как правило, на интегральных балансах тепла и массы и моделях однородного прогрева частицы и пластины, обобщающие большой опытный материал по эксплуатации существующего оборудования, уже не могут служить надежной основой для проектирования новых процессов и аппаратов для материалов с существенно иными свойствами, а также для разработки научно обоснованных мероприятий по повышению энергетической эффективности термической обработки в действующем оборудовании.

До настоящего времени значительная часть научных исследований в этой области была направлена на: 1) углубление описания тепло - и массообменных процессов между телами канонической формы (в особенности шаром и пластиной) и газом, а также горячей поверхностью; 2) исследование кинетики фазовых превращений и реакции термического разложения, и в этом направлении достигнут значительный прогресс. Однако, при переходе к описанию процессов в реальном аппарате, в основном используются простейшие балансовые модели, представляющие собой достаточно приближенный подход, не позволяющий описывать развитие процессов по длине аппарата, разрабатывать мероприятия по снижению энергоемкости, повышению технологической эффективности, управляемости и их оптимизации. Кроме того, вводимые в расчет модели тепломассообмена между сыпучим материалом и газом зачастую неразрывно связаны с описанием механизма движения компонентов вдоль аппарата, вносимого стохастическую составляющую, в результате чего каждая новая или уточняющая модель тепломассообмена приводит к необходимости пересматривать модель всего процесса и соответствующего аппарата. Естественно, что это существенно снижает универсальность предлагаемых моделей и алгоритмов расчета, которые могут быть использованы в практике инженерного проектирования.

Таким образом, актуальным и имеющим важное практическое значение является развитие единого подхода к построению математических моделей, описывающих явления тепломассопереноса в процессах термообработки сыпучих и листовых материалов в промышленных аппаратах, основанного на фундаментальных принципах системного анализа, аналитических методах теории теплопроводности и теории цепей Маркова.

Диссертационная работа выполнена в ГОУ ВПО «Ивановский государственный архитектурно - строительный университет» и «Ивановский государственный химико-технологический университет» в соответствии с:

1. Координационным планом НИР РАН (направление «Теоретические основы химической технологии») - разделы 2.27.2.8.6 и 2.27.6.16.

2. ФЦП «Интеграция» (2.1 - All8 Математическое моделирование ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий).

3. Постановлением Правительства РФ № 1414 от 23.11.1996г.

4. Планами госбюджетных и хоздоговорных НИР ГОУ ВПО «ИГАСА» (1996.2005) и ГОУ ВПО «ИГХТУ» (2001.2005).

Цель работы - развить на единой алгоритмической основе новый подход к математическому моделированию процессов термической обработки сыпучих и листовых материалов, позволяющий находить пути повышения ее технологической и энергетической эффективности.

Объект исследования - процессы термической обработки сыпучих и листовых материалов

Предмет исследования - математическое описание совмещенных тепломассообменных процессов и химических реакций в промышленных аппаратах для термической обработки, сыпучих и листовых материалов и подходы к их управлению.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем: о На основе теории случайных марковских процессов и физической кинетики развит единый подход к построению ячеечных моделей кинетики сушки и обжига сыпучих и листовых материалов. Его применение позволило на единой алгоритмической основе построить систему универсальных моделей кинетики нагрева, сушки и обжига сыпучих и листовых материалов, адекватно описывающих физическую картину тепло- и массообмена между материалом и теплоносителем с учетом стохастической составляющей их движения в аппаратах различной конструкции. о Сформулированы и решены одномерные задачи тепло- и влагопроводности в одиночной сферической частице и стержне с учетом внутренних источников теплоты, вызванных эндо- и экзотермическими реакциями разложения реагирующего компонента, а также парообразованием и конденсацией влаги, о Разработаны двух- и многоканальные модели переноса масс компонентов, тепла и влаги в них при движении материала вдоль ряда аппаратов, учитывающие стохастическую составляющую этого движения и тепло- и массообмена между компонентами. Выполнены численные эксперименты, позволившие оценить чувствительность характеристик тепломассообмена к изменению режимных и конструктивных параметров процесса, о Разработаны ячеечные модели рабочего процесса во вращающейся барабанной сушилке, противоточной шахтной, туннельной и барабанной

10 печах, сопловой и контактной сушильных машинах, позволяющие рассчитать распределение параметров процессов по их длине, о Предложено рациональное управление программой нагрева материала путем изменения времени его пребывания на различных участках сушильного барабана по его длине, о Разработана двумерная ячеечная модель тепло- и массопроводности в плоском теле произвольной конфигурации, позволяющая численно моделировать распределение температуры и концентрации по сечению при любых граничных условиях протекания процесса, изменении теплофизических свойств материала и наличии внутренних источников теплоты, вызванных химической реакцией. Выявлено влияние формы сечения на скорость прогрева и протекания реакции в различных его точках. о Выполнена идентификация параметров модели для обжига керамических изделий и на ее основе предложен метод моделирования и расчета процесса в туннельной обжиговой печи, а также рациональные формы садки. о На основе полученных моделей термообработки листовых и полотенных материалов в сушильных машинах выполнены расчеты и предложены рекомендации по рациональному управлению кинетикой сушки материала, путем изменения соотношения времени воздействия теплоносителя и свободного прохода, а также использования нестационарного подвода теплоты к материалу с целью интенсификации процесса сушки. о Предложены технологические схемы утилизации теплоты с испаренной влагой и отработанным сушильным агентом в конвективных и контактных сушильных машинах, позволяющие организовать возврат вторичного энергоносителя с более высоким потенциалом. Их внедрение позволяет повысить энергетическую эффективность и производительность промышленного сушильного оборудования.

Практическая ценность результатов работы состоит в следующем: 1. Разработанные на единой методологической основе ячеечные модели сушки и обжига сыпучих и листовых материалов являются базисом для создания теоретически обоснованных инженерных методов расчета сушилок, обжиговых печей и комбинированных аппаратов.

2. Выполнена параметрическая идентификация моделей и на их основе предложены инженерные методы расчета термической обработки сыпучих материалов в барабанных сушилках, шахтных и барабанных обжиговых печах и керамических материалов в туннельных печах, позволяющие использовать любые модели тепло- и массообмена между частицами сыпучего материала, керамическими материалами произвольной формы и газом. Выработанные рекомендации по совершенствованию процессов тепло- и массообмена в промышленных аппаратах. Методы расчета и их программное обеспечение используются при разработке режимных карт эксплуатации и проектов модернизации участков сушки и обжига на МУП «Стройдеталь» (г. Волгореченск), ОАО «Ивановский силикатный завод» (г. Иваново), ОАО «Ивановский завод керамических изделий» (г. Иваново).

3. Разработанная стохастическая математическая модель и ее программно-алгоритмическое обеспечение позволяет выбирать режимные параметры обжига глинистого сырья на керамзит во вращающейся барабанной печи, обеспечивающие максимальное соответствие программы термообработки требуемой программе, то есть обеспечивать наилучшее качество готового продукта. Разработанные пути оптимального управления программой термической обработки нашли применение при модернизации обжиговых печей.

4. Проведена параметрическая идентификация моделей и на ее основе предложены методы расчета сушки листовых материалов в сопловых и контактных сушильных машинах, позволяющие использовать разнообразные модели тепло- и массообмена между материалом и теплоносителем. Выработаны рекомендации по интенсификации процессов тепло- и массообмена в сушильных аппаратах, методы расчета и программно-алгоритмической обеспечение переданы на отделочные предприятия г. Иваново.

5. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны новые технологические схемы утилизации вторичных энергоресурсов для сопловых и контактных сушильных машин, применение которых позволит снизить удельные затраты теплоты на единицу готового продукта и повысить производительность промышленных аппаратов, защищенные свидетельством на полезную модель.

6. Разработанные инженерные методы расчета, программно-алгоритмическое обеспечение, рекомендации по повышению эффективности работы комбинированных установок и номограммы, упрощающие определение энергосберегающих режимов работы внедрены со значительным экономическим эффектом на ОАО «БИМ» (г. Иваново) и ОАО «НИМ» (г. Иваново).

Автор защищает:

1. Предложенный на основе теории цепей Маркова единый подход к моделированию процессов термической обработки листовых и сыпучих материалов в промышленных аппаратах.

2. Разработанные ячеечные модели для решения сопряженных нелинейных задач тепло- и массопроводности в телах канонической формы и плоских телах произвольной формы с учетом внутренних источников теплоты, вызванных фазовыми переходами и химическими реакциями.

3. Одномерные и многомерные стохастические модели, описывающие кинетику взаимосвязанного тепломассообмена между теплоносителем и сыпучим материалом движущимися в прямо- или противоточном режимах в барабанной вращающейся сушилке, шахтной и барабанной обжиговых печах, методы расчета процессов сушки и обжига в указанных аппаратах и их программно-алгоритмичекое обеспечение.

4. Ячеечные модели взаимосвязанного тепломассопереноса в листовых и полотенных материалах с учетом движущейся границы фазового перехода при их термообработке, методы расчета процессов сушки в сопловых и контактных сушильных машинах и их программно-алгоритмичекое обеспечение.

5. Ячеечную модель обжига кирпича в садке в туннельной обжиговой печи, позволяющую рассчитывать распределение всех параметров садки по ее сечению в процессе продвижения ее по длине печи, метод расчета процесса обжига кирпичной садки и его программно-алгоритмичекое обеспечение.

6. Подход к управлению программой нагрева путем изменения времени пребывания сыпучего материала на различных участках барабанной вращающейся печи.

7. Разработанную новую технологию вторичного использования теплоты уходящей с паровоздушной смесью и технологические схемы для сушильных установок с конвективным и контактным способом подвода теплоносителя к листовым материалам.

8. Методы расчета модернизированной сопловой сушильной машины DD-1 голландской фирмы «Шторк» и барабанной сушильной машины типа МСБ, с учетом используемой энергосберегающей технологии.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Международных и Российских научных конференциях: Международной научно-технической конференции «Современные наукоёмкие технологии и перспективные материалы текстильной и лёгкой промышленности (Прогресс - 98)» (Иваново, 1998); Международной научно - технической конференции: «Повышение эффективности теплообменных процессов и систем» (Вологда, 1998); 2-ой Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы химии и химической технологии («Химия-99»)» (Иваново, 1999); 5-ой Международной научной конференции «Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных химико-технологических процессов и оборудования» (Плёс, 2001); конференции Международной школы молодых ученых «Методы кибернетики в технологиях, экономике и управлении производством» (Иваново, 2002); XVII Международная конференция молодых ученых по химии и химической технологии «МКХТ-2003» (Москва, 2003); International Scientific Conference Shenyang Institute of Chemistry Technology. (China, 2004); XVIII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-18» (Казань, 2005); 9-ой Международной научной конференции «Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных химико-технологических процессов и оборудования» (Иваново, 2005) и других российских и региональных конференциях.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 печатных работ и получено одно свидетельство на полезную модель.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка использованных источников (367 наименования) и приложений. Основной текст работы изложен на 379 страницах, содержит 165 иллюстраций, 11 таблиц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Предложен новый подход к решению проблем моделирования процессов ' термообработки листовых и сыпучих материалов в промышленных аппаратах, основанный на теории цепей Маркова. Использование данного подхода позволяет строить математические модели, описывающие локальный перенос масс компонентов и теплоты и влаги в них при их движении вдоль и поперек аппаратов, учитывая стохастическую составляющую этого движения и нелинейность указанных процессов .

2. Разработаны ячеечные модели тепло- и массопроводности в сферической частице, стержне, пластине и плоских телах произвольной конфигурации, позволяющие численно моделировать распределение температуры и концентрации по сечению при любых граничных условиях, изменении теплофизических свойств материала и наличии внутренних источников тепла, вызванных химическими реакциями, парообразованием и конденсацией. Выполнены численные эксперименты, позволившие установить влияние параметров процесса на распределение температуры и концентрации в материале; формы плоского сечения на скорость прогрева и протекания реакции в различных его точках.

3. Разработаны одномерные ячеечные модели переноса масс компонентов и тепла и влаги в них при движении вдоль аппаратов (вращающегося сушильного барабана, барабанной обжиговой и шахтной печи), учитывающие стохастическую составляющую движения компонентов и протекание экзо- и эндотермических реакций. Выполнены численные эксперименты с моделями, позволившие оценить чувствительность характеристик всех процессов к параметрам описания его составляющих, а также выявить степень влияния на установившиеся распределения температур материала и газа продольного перемешивания материала, начальной влажности, переменной плотности материала и ряда других факторов.

4. Сформулирована и для модельных процессов решена задача оптимального управления параметрами процесса вдоль барабана с целью максимального приближения кинетики прогрева материала к требуемой кинетической кривой обжига. Показаны возможности управления распределением температуры материала по длине барабана путем варьирования

346 распределением по длине загрузки барабана материалом и степенью его заполнения материалом. Количественно подтверждена известная идея о предпочтительности обжига в двухступенчатом барабане.

5. Разработаны ячеечные модели термообработки листовых и полотенных материалов в барабанных и сопловых сушильных машинах описывающие взаимосвязанный тепло - и массоперенос, сопряженный с внутренним парообразованием и конденсацией, переменностью термодинамических и теплофизических свойств материалов, а также периодичностью воздействия теплоносителя. Проведенные численные эксперименты позволили предложить рациональные режимы термообработки тканей в промышленных сушильных машинах обеспечивающие повышение интенсивности обезвоживания материалов.

6. Предложена технология утилизации вторичных энергоресурсов (ВЭР), которая может быть использована при сушке листовых и полотенных материалов в сушильных установках с конвективным и контактным способом подвода теплоносителя к обрабатываемому материалу. Использование технологии утилизации ВЭР позволяет помимо сокращения собственно потерь теплоты, снизить удельное энергопотребление на выпуск единицы готового продукта и повысить производительность сушильных машин.

7. Разработаны инженерные методы расчета и программно-алгоритмическое обеспечение расчета термической обработки сыпучих материалов в барабанных сушилках, позволяющие использовать любые модели тепло- и массообмена между сыпучим материалом и газом. Методы расчета адаптированы к сушке глины во вращающемся барабане, обжигу глинистого сырья на керамзит в барабанной печи и известняка в шахтной печи. Выполнены численные эксперименты и выявлено влияние основных параметров процесса и характеристик реакции на установившиеся распределения температур газа и твердого компонента, а также степени завершения реакции. Экспериментально исследована кинетика обжига известняка, предложены зависимости, описывающие эту кинетику.

8. Выполнена идентификация параметров модели для обжига кирпича и на ее основе предложен метод моделирования и расчета процесса в туннельной обжиговой печи, обеспечивающий удовлетворительное совпадение с экспериментальными данными. Выработаны рекомендации по рациональной форме поперечного сечения садки, повышающей равномерность ее прогрева и обжига.

9. Разработаны методики расчета конструктивных характеристик и параметров ведения процесса термообработки текстильных материалов в сопловой сушилке фирмы «Шторк» и барабанной машине типа МСБ, включающие схему утилизации тепловых потерь с испаренной влагой и расчета кинетики сушки материалов.

10. Выполнены экспериментально-теоретическое исследование процессов сушки ряда текстильных материалов. На лабораторной установке исследованы процессы конвективной сушки, определены основные теплофизические и тепломассопереносные характеристики и их зависимости от температуры и влагосодержания, а также температуры сушильного агента. Результаты представлены в виде эмпирических зависимостей и таблиц.

11. Выработаны рекомендации по совершенствованию процессов тепло- и массообмена в барабанных аппаратах, которые помогут в проведении мероприятий по повышению теплового КПД промышленных аппаратов, интенсификации процесса сушки и более точному определению времени окончания процесса, что в свою очередь приведет к снижению удельных энергозатрат.

12. По результатам исследований автором предложено:

- для ОАО «Ивановский силикатный завод» метод расчета процесса обжига известняка в шахтной противоточной обжиговой печи и средства его компьютерной поддержки, что позволило повысить точность прогноза распределения рабочих характеристик процесса по длине печи и качество готового продукта;

- для МУП «Стройдеталь» и ОАО «Ивановский силикатный завод» методика расчета промышленной вращающейся барабанной сушилки с помощью, которой ведется разработка режимных карт эксплуатации и модернизации используемого оборудования;

- для ОАО «Ивановский завод керамических изделий» метод расчета процесса обжига глинистого сырья на керамзит, его программно-алгоритмическое обеспечение, а также программное обеспечение для оптимального управления параметрами процесса вдоль барабана с целью максимального приближения кинетики прогрева материала к требуемой кинетической кривой обжига и рекомендации по повышению технологической эффективности процесса обжига;

- для ОАО «БИМ» - комбинированная установка для термообработки х/б тканей и утилизации тепловых потерь на базе сушильной машины фирмы «Шторк» позволяющая снизить энергозатраты и повысить производительность на 40%;

- для ОАО «Ивановский завод керамических изделий» метод расчета процесса обжига керамических изделий в туннельной обжиговой печи.

- для ОАО «НИМ» - комбинированная установка для термообработки х/б тканей и утилизации тепловых потерь на базе сушильной барабанной машины типа МСБ, способствующая снижению энергозатрат на прогрев и температурных пульсаций в слое материала, а также повышению производительности оборудования на 30%;

- для ОАО «НИМ», ОАО «Самтекс», ОАО «БИМ» и других отделочных фабрик г. Иваново передано программно-алгоритмическое обеспечение для расчета процесса сушки листовых и полотенных материалов в барабанных и сопловых машинах позволяющее отслеживать изменение полей влагосодержания и температур в материале по длине аппаратов, а также повысить точность прогноза времени сушки и расчета количества сушильных барабанов и секций, необходимых для сушки ткани до заданного конечного влагосодержания.

1. Гупало Ю.П., Полянин А.Д., Рязанцев Ю.С. Массотеплообмен реагирующих частиц с потоком. М.: Наука, 1985. -336с.

2. Астарита Д.М. Массопередача с химической реакцией. Пер. с англ. Л.: Химия, 1971. -224с.

3. Головин A.M., Животягин А.Ф. Нестационарный конвективный массо-перенос внутри капли при наличии объемной химической реакции. -ПМН, 1983, т.47, №5. -с.771-780.

4. Полянин А.Д., Рязанцев Ю.С. Тепломассоперенос к реагируемой частице в потоке газа в случае произвольной зависимости коэффициентов переноса от температуры. Изв. АН СССР, МЖГ, 1984, №1. -с.111-119.

5. Шрайбер А.А., Глянченко В.Д. Термическая обработка полидисперсных материалов в двухфазном потоке. Киев: Наукова думка, 1976. -156с.

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

7. Рабинович Н.И. Тепловые процессы в фонтанирующем слое. Киев: Наукова думка, 1977. -174с.

8. Календерьян В.А., Корнараки В.В. Теплоотдача плотного движущегося слоя и методы ее интенсификации. М.: Высшая школа, 1973. -186с.

9. Любшиц А.И., Шейман В.А. Регенеративный теплообмен в плотном слое. Минск: Наука и техника, 1970. -200с.

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

11. Сажин Б.С. Основы техники сушки. -М.: Химия, 1984.-319с.

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

13. Кисельников В.Н. Исследование процессов грануляции минеральных удобрений и комбинированных методов сушки во взвешенном слое. Дисс. . докт. техн. наук, Иваново: ИХТИ, 1971.

14. Фролов В.Ф. Моделирование сушки дисперсных материалов. Л.: Химия, 1987. -207с.

15. Блиничев В.Н. Разработка оборудования и методов его расчета для интенсификации процессов тонкого измельчения материалов и реакций в твердых телах. Дисс. докт. техн. наук, Иваново, ИХТИ. 1975.

16. Коваль В.П. Механика закрученного потока в вихревой камере. Дисс.докт. наук, -Киев: АН УССР. 1981.

17. Сабуров Э.Н. Аэродинамика и конвективный теплообмен в циклонных нагревательных устройствах. Л,: ЛГУ, 1982. -239с.

18. Сабуров Э.Н., Леухин Э.Л. Аэродинамика и теплообмен закрученного потока в циклонной камере // ИФЖ, 1985, т.48, №3. -с.369-375.

19. Сажин Б.С., Лукачевский Б.П., Чувпило Е.А. и др. Однопараметрическая модель гидродинамики сушильного аппарата со встречными закрученными потоками // ТОХТ, 1977, т. II, N4. -с.633-636.

20. Сажин Б.С., Лукачевский Б.П., Джунисбеков М.Ш. и др. Моделирование движения газа в аппаратах со встречными закрученными потоками // ТОХТ, 1985, т. 19, №5. -с.687-690.

21. Сидельников Л.Н., Шурыгин А.П. Циклонные энерготехнологические установки. М.: ГЭИ, 1962. -80с.

22. Смульский И.И. Исследование гидродинамики вихревых камер. Дисс. . канд. наук, - Новосибирск: ИТФ, 1979.

23. Кнорре Г.Ф., Палеев И.И. Теория топочных процессов. М-Л.: Энергия, 1966.-491с.

24. Устименко Б.П. Исследование аэродинамики и теплообмена во вращающихся течениях вязкой несжимаемой жидкости. Дисс. . докт. наук, Алма-Ата, 1970.

25. Бельцов В.М. Технологическое оборудование отделочных фабрик текстильной промышленности. М.: Машиностроение, 1974. -294с.

26. Бунин О.А., Малков Ю.А. Машины для сушки и термообработки ткани. М.: Машиностроение, 1971. -304с.

27. Бунин О.А., Малков Ю.А. Современное оборудование для сушки ткани. -М.: Обзор ЦНИИГЗИЛегпищемаш, 1971. -28с.

28. Самойлов В.П. Теплоиспользующие установки хлопчатобумажной промышленности. М.: Издательство научно-технической литературы РСФСР, 1961.-284с.

29. Отделка хлопчатобумажных тканей. В 2-х ч. 4.2. Оборудование для отделки хлопчатобумажных тканей: Справочник / Под ред. Н.В. Егорова. -М.: Легпромбытиздат, 1991.-240с.

30. Ганин Е.А., Корнеев С.Д., Корнюхин И.П., Щербаков В.И. Теплоисполь-зующие установки в текстильной промышленности. М.: Легпромиздат, 1982.-392с.

31. Жучков П.А. Процессы сушки в целлюлозно-бумажном производстве. -М.: Энергия, 1966.-476с.

32. Михайлов Ю.А. Сушка перегретым паром. М.: Энергия, 1967. -200с.

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

34. Красников В.В. Контактная и комбинированная сушка тонких капил-лярнопористых материалов. М.: МТИПП, 1957.

35. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. М.: Химия, 1970

36. Нехорошев А.В. Теоретические основы технологии тепловой обработки неорганических строительных материалов. М.: Стройиздат, 1978. -232с.

37. Ахундов А.А. и др. Обжиг в кипящем слое в производстве строительных материалов. М.: Стройиздат, 1975. -248с.

38. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника / Под общ ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1983.

39. Михайлов В. В., Гудков Л. В., Терещенко А. В. Рациональное использование топлива и энергии в промышленности. М.: Энергия, 1978.

40. Капустин В.П., Торопов Л.И., Дианов В.Н. Перспективы внедрения систем утилизации тепла отработанных паровоздушных смесей на предприятиях текстильной промышленности. Иваново: ИвНИТИ, 1989.

41. Семененко П.А. Вторичные энергетические ресурсы промышленности. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1951.

42. Левичев П.И. Нормирование расхода тепла в отделке тканей. М.: Легкая индустрия, 1973.

43. Богословский В.Н., Поз М.Я. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Стройиздат, 1983.

44. Левин М.С. Использование отработавшего и вторичного пара и конденсата.-Л.: Энергия, 1971.

45. Данилов О.JI., Леончик Б.И. Экономия энергии при тепловой сушке. -М.: Энергоиздат, 1986.-136с.

46. Рей Д. Экономия энергии в промышленности: Пер. с англ./ Под ред. В.Е. Аракелова. М.: Энергоатомиздат, 1983.

47. Онацкий С.П. Производство керамзита. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1987. -333с.

48. Ганин Е.А., Корнеев С.Д., Корнюхин И.П., Щербаков В.И. Теплоисполь-зующие установки в текстильной промышленности. М.: Легпромиздат, 1982. -392с.

49. Краткая техническая характеристика теплоутилизаторов. Иваново: ИвНИТИ, 1991

50. Кафаров В,В. Принципы создания безотходных химических производств. М.: Химия, 1982.

51. Шински В. Управление процессами по критерию экономии энергии: Пер. с англ. / Под ред. Е.К. Масловского. М.: Мир, 1981.

52. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. -М.: Энергия, 1967.

53. Алексеев В.П. Исследование эффекта вихревого температурного разделения газов и паров. Дисс. канд. тех. наук. М.: МЭИ, 1954.

54. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты, Госэнергоиздат, 1960.

55. Мартынов А.В., Бродянский В.М. Исследование вихревой трубы с внешним охлаждением // Холодильная техника, №5, 1964.

56. Мартынов А.В. Исследование эффекта Ранка-Хильша в адиабатных и не адиабатных условиях. Дисс. канд, тех. наук. М.: МЭИ, 1965.

57. Соколов Е.Я. Характеристика вихревой трубы // Теплоэнергетика, №7, 1966.

58. Мартынов А.В. Установки для трансформации тепла и охлаждения. -М.: Энергоатомиздат, 1989.

59. Бродянский В.М., Мартынов А.В. Зависимость эффекта Ранка-Хильша от температуры // Теплоэнергетика, № 6, 1964.

60. Вулис Л.А. Термодинамика газовых потоков, Госэнергоиздат, 1950.

61. Дейч М.Е. Техническая газодинамика, Госэнергоиздат, 1961.

62. Немцев З.Ф., Арсеньев Г.В. Теплоэнергетические установки и теплоснабжение. М.: Энергоиздат, 1982. -400с.

63. Kotelnikov V.I., High-Efficiency Vortex Pipes. TIEES-96, Trabzon, Turkey, ISBN 975-95505-8-X.

64. Hilsch R., Die Expansion von Gasen im Zentrifugaifeld als Kalteprozess, Naturforschung, April, 1946.

65. Ranken F., Heat Pumps in H. M. Sips Modern Refrigeration, April, 1944.

66. Strommen I. and K. Kramer. 1994. New applications of heat pumps in drying processes. Drying Tech., 12(4). pp.889-901.

67. Prasertsan S., P. Saen-Saby P. Ngamsritrakul and G. Prateepchaikul. Heat pump dryer part 1: Simulation of the models. Intl. J. Energy Res., 20. 1996. pp.1067-1079.

68. Hodgett D.L. Efficient drying using heat pump. Chem. Engineer, 311. 1976. pp.510-512.

69. Strflfmmen I., Kramer K. New Applications of Heat Pumps in Drying Processes. DryingTechnology; vol. 12, No.4, 1994, ISSN 0703-3937, Marcel Dek-ker Inc., New York, USA.

70. Alves-Filho O., Strammen I. Heat Pump Fluidized bed Drying of FruitiL ^

71. Pieces. 19 International Congress of Refrigeration. The Hague, The Netherlands, Aug 1995.

72. Strommen I., Eikevik T.M., Alves-Filho O.: Design and Dimensioning Criteria of Heat Pump Dryers, 20th International Congress of Refrigeration, IIR/IIF, Sydney, Australia. September 1999.

73. Alves-Filho A., Tystad Т., Eikevik Т., Strommen I. «А new carbon dioxide heat pump dryer an approach for better product quality, energy use and environmentally friendly technology». IDS, Amsterdam, Holland. August 28-31, 2000.

74. Prasertsan S. and P. Saen-Saby. Heat pump drying of agricultural materials. Drying Tech, 16(1). 1998. pp.235-250.

75. Alves-Filho O. and Strommen I. Performance and improvements in heat pump dryers. Drying 96 Proceedings of the 10th International Drying

76. Symposium, Krakow, Poland, 30 July-2 Aug 1996, vol A., pp.405-416.

77. Eikevik Т., Alves-Filho 0., Strommen I.: Dimensioning of heat pump dryer components aneconomical operation for quality, energy use and water removal". IDS, Amsterdam, Holland.August 28-31, 2000.

78. Strommen I., Eikevik T.M., Alves Filho O., Syverud K.; Heat Pump Drying of Sulphateand Sulphite Cellulose, IDS, Sao Paolo, Brazil, August 2004, ISBN: 85-904573-1-1.

79. Strommen I.; Eikevik T.M.; Alves-Filho O.; Syverud K., Jonassen O.; Low temperature Drying with Heat Pumps New Generations of High Quality Dried products. The 2nd NordicDrying Conference, Copenhagen Denmark, June 25 - 27th 2003 ISBN 82-594-2550-5.

80. Alves-Filho O. In Combined new Heat Pump Drying Technologies and New Cold Extrusion Techniques for Production of Instant Powders. Drying Technology an International Journal Issue on Heat Pump Drying. Vol 7 (5). Marcel Dekker Inc. NY. USA, 2002.

81. Alves-Filho O. and Strommen I. Performance and improvements in Heat Pump Dryers. Proceedings of the International Drying Symposium, Krakow, Poland. 1996

82. Flikke A.M., H.A. Cloud and A. Hustrulid. Grain drying by heat pump. Agric. Engng., 38(8). 1957. pp.592-597.

83. Aceves-Saborio S. 1993. Analysis of energy consumption in heat pump and conventional driers. Heat Recovery Systems & CHP, 13(5). pp.419-428.

84. Alves-Filho O. and Strommen I. The application of heat pump in drying of biomaterials. Drying Tech., 14(9). 1996. pp.2061-2090.

85. Соколов Е.Я. Расчет и построение характеристики пароструйных компрессоров и водоструйных насосов с цилиндрической камерой смешения// Известия ВТИ, № 9, 1948.

86. Соколов Е.Я. Экспериментальное исследование пароструйных компрессоров // Известия ВТИ, № 11,1948.

87. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. Изд. 2-е перераб. и доп. М.: Энергия, 1968. -304с.

88. Михайлов А.К, Ворошилов В.П. Компрессорные машины. М.: Энер-гоатомиздат, 1989.

89. Аралов А.Д, Быстров В.П., Зайцев В.А. Методика оценки эффективности работы теплообменных аппаратов // Вопросы теплопередачи в технологических процессах.-М.: МЛТИ, 1983, вып. 152,-с.113-119.

90. Рогачевский В.И. Исследование и оптимизация конвективных сушильных установок для тканей. Дисс. канд. Техн. Наук. М.: МЭИ, 1978.

91. Куц П.С. Современные направления оптимизации процессов и техника сушки. -Минск: Наука и техника, 1979.

92. Справочник по отделке текстильных материалов / Г.С. Сарибеков, Е.Е. Старикович, Ю.И. Осик, В.Л. Молоков. Киев: Техника, 1984

93. Кожурин И.А. Оборудование трикотажно-отделочного производства. -М.: Легпромиздат, 1989. -336с.

94. Бунин О.А. Интенсификация сушки ткани. Дисс. . канд. техн. наук -Иваново, ИвНИТИ, 1953.

95. Муштаев В.И. и др. Теория и расчет сушильных процессов. М.: МИХМ, 1974. -152с.

96. Бельцов В.М. Оборудование текстильных отделочных предприятий, -М.-СПб: СПГУТД, 2000. -568с.

97. Лебедев П.Д, Щукин А.А. Теплоиспользующие установки химических предприятий. М.: Энергия, 1970. -408с.

98. Чернобыльский И.И, Тонанайко Ю.Н. Сушильные установки химической промышленности. Киев: Техника, 1969.

99. Филоненко Г.К., Лебедев П.Д. Сушильные установки. М.:ГЭИ, 1952, -264с.

100. Красников В.В. Исследование процесса контактной сушки. Дисс. . канд. техн. наук. -М., МТИПП, 1955. -157с.

101. Красников В.В. Процесс сушки на горячей поверхности и пути его интенсификации: Сб. науч. тр. всесоюзного совещания: Сушка древесины. -М.: Профиздат, 1958. -с.87-94.

102. Бунин О.А. Интенсификация контактной сушки ткани.//Текстильная промышленность, 1964. № 4, -с.62-68.

103. Бунин О.А. Исследование контактной сушки тканей: Сб. науч. тр. Ив-НИТИ. -М: Лёгкая индустрия, 1965. Т. 27, -с. 176-193.

104. Бунин О.А. Определение продолжительности сушки ткани: Сборник науч. тр./ИЭИ. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1968, Вып. 8, -с. 144-162.

105. Бычков П.П., Шухман Ф.Г. Контактная сушка волокнистых материалов: Сб. науч. тр./ЦНИИБ. М.:ЦНИИБ, 1959. - Вып. 43, -с. 17-26.

106. Бычков П.П., Шухман Ф.Г. Контактная сушка волокнистых материалов: Сб. науч. тр./ЦНИИБ. -М.:ЦНИИБ, 1960. Вып. 45,-с.35-46.

107. Шухман Ф.Г. Бумагоделательные машины. М.-Л.: Гослесбумиздат, 1967.-146с.

108. Капустин В.П., Дианов В.Н., Ершов Ю.Г. Контактный нагрев тканей на сушильных цилиндрах: Сб. науч. тр. ИвНИТИ. Иваново, ИвНИТИ, 1982. -с.54-66.

109. Ш.Красников В.В. Закономерности кинетики сушки влажных материалов //ИФЖ, 1979.-Т. 19, -N 1, С. 34-41.

110. Гатапова Н.Ц., Коновалов В.И., Колиух А.Н., Савельев А.А. Особенности кинетики теплопередачи и сушки на контактных барабанах // Вестник ТГТУ. 2001. - Т.7, №3. - с.399-406.

111. Колиух А.Н. Кинетика процессов охлаждения, нагрева и сушки рулонных материалов на контактных барабанах. Дисс. . докт. техн. наук. -Тамбов: ТГТУ, 2001.-209с.

112. Васильков Ю. В., Романов А.В. Термообработка текстильных изделий технического назначения. М.: Легпромбытиздат, 1990. -208с.

113. Рашковская Н.Б. Сушка в химической промышленности. М.: Химия, 1977.-79с.

114. Кабалдин Г.С. Модернизация распылительных и барабанных сушильных установок. М.: Энергоиздат, 1991. -112с.

115. Каганович Ю.А. Промышленное обезвоживание в кипящем слое. JL: Химия, 1990. -144с.

116. Каганович Ю.А. Промышленные установки для сушки в кипящем слое. -Л.: Химия, 1970.-175с.

117. Любошиц И.Л. и др. Сушка дисперсных термочувствительных материалов. Минск: Наука и техника, 1969. -214с.

118. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1995, ч.1,2.-730с.

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

120. Кривошеев Н.П. Основы процессов химической технологии. Мн.: Высшая школа, 1972. -304с.

121. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. В двух книгах. М.: Химия, 1981. -812с.

122. Смирнов Н.Н. Процессы и аппараты химической технологии (основы инженерной химии). СПб.: Химия, 1996. -296с.

123. Сажин Б.С, Сажин В.Б. Научные основы техники сушки. М.: Наука, 1997.-448с.

124. Сушильное оборудование. Сб. науч. тр. (хим. Машиностроение 75). Науч. ред. И.И. Румянцев, А.А. Корягин. - М.: ВНИИхиммаш, 1976. -183с.

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

126. Канторович З.В. Машины химической промышленности. М.-Л.: Маш-гиз, 1957. T.I. -568с.

127. Комар А.Г, Баженов Ю.М, Сулименко Л.М. Технология производства строительных материалов. М.: Стройиздат, 1990. -195с.

128. Сушильные аппараты и печи для химических производств. Сб. науч. тр. Под ред. А.А. Корягина. и Е.В. Коровкина. М.: НИИхиммаш, 1981. -203с.

129. Теплотехнический справочник. Под ред. В.Н. Юренева и П.Д. Лебедева. В 2-х т. Т.2. Изд. перераб. М.: Энергия, 1976. -896с.

130. Бакластов A.M., Горбенко В.А. и др. Промышленные тепломассообмен-ные процессы и установки. М.: Энергоатомиздат, 1986. -328с.

131. Исламов M.LLI. Печи химической промышленности. 2-е изд. перер. и доп. -Л.: Химия, 1975. -432с.

132. Теплотехнические расчеты печей химической промышленности: Учеб. пособие. Дементьев А.И., Смирнов В.А. М.:МХТИ, 1985. -58с.

133. Муштаев В.И. и Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов. М.: Химия, 1988.—352с.

134. Нехорошев А.В. Теоретические основы технологии тепловой обработки неорганических строительных материалов. М.: Стройиздат, 1978. -232с.

135. Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича. М.: Стройиздат, 1982. -384с.

136. Хохлов В.К., Штеерман В.А. Пути совершенствования обжига клинкера в цементной промышленности. М.: Центральный научно— исследовательский институт информации и технико-экономических исследований промышленности строительных материалов, 1966. -52с.

137. Мухина Т.Г, Производство силикатного кирпича. Уч. пособие. М.: Профтехизд, 1968.-132с.

138. Крамм А.С. Интенсификация обжига извести в шахтных пересыпных печах. М.: Госстроизд, 1958. -67с.

139. Классен В.К. Обжиг цементного клинкера. Красноярск: Стройиздат, 1994.-321с.

140. Машины и оборудование для производства керамических и силикатных изделий: Каталог—справочник. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1982. -311с.

141. Левченко П.В. Расчеты печей и сушилок силикатной промышленности. Уч. пособ. -М.: Высшая школа, 1968. -367с.

142. Лыков А.В. Теплопроводность нестационарных процессов. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1948.-231с.

143. Лыков А.В. Явления переноса в капиллярнопористых телах. М.: Гос-техиздат, 1954.-296с.

144. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория переноса энергии и вещества.// АН БССР, — Минск, 1959. -330 с.

145. Лыков А.В. Тепло и массообмен в процессах сушки. Учебное пособие.- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1956. -464с.

146. Лыков А.В. Теоретические основы строительной теплофизики.// АН БССР, Минск, 1961.-519с.

147. Bruin S. Heat and Mass Transfer. 1969, V. 12. № 1.

148. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло — и массопереноса. М.-Л.': Госэнергоиздат, 1963.-535с.

149. Лыков А.В. Тепло и массоперенос. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. -243с.

150. Лыков А.В. Тепло и массообмен в капиллярнопористых телах.// Проблемы теплообмена. -М.: Атомиздат, 1967, -с. 123-141.

151. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М: Высшая школа, 1967. -599с.

152. Лыков А.В. Тепломассообмен. Справочник. -М.: Энергия, 1972. -560с.

153. Лыков А.В. Тепломассообмен. Справочник. -М.: Энергия, 1978. -480с.

154. Михайлов М.Д. Нестационарный тепло- и массоперенос в одномерных телах. Минск: Наука и техника, 1969, -184с.

155. Крылов А.Н. О некоторых дифференциальных уравнениях математической физики. М.-Л.: 1950. -с.368.

156. Темкин А.Г. Аналитическая теория нестационарного тепло- и массообмена в процессе сушки и обратные задачи аналитической теории сушки.- Минск: Наука и техника, 1964. -364с.

157. Рудобашта С.П. Массоперенос в системе с твёрдой фазой. М.: Химия, 1980.-248с.

158. Карташов Э.М, Любов Б.Я. Метод решения обобщенных тепловых задач в области с границей движущейся по параболическому закону. // Журнал техническая физика, 1971, т.61, №1. -с.3-16.

159. Карташов Э.М. Аналитические методы в теплопроводности твердых тел. М.: Высшая школа, 1985. -480с.

160. Карташов Э.М. Аналитические методы смешанных граничных задач теории теплопроводности. Обзор// Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1986. №6. -с. 116-129.

161. Карташов Э.М. Метод интегральных преобразований а аналитической теории теплопроводности твёрдых тел. Изв. АН РФ. - М.: Энергетика. 1993, -№ 2, -с.99-127.

162. Карташов Э.М. Расчёты температурных полей в твёрдых телах на основе улучшенной сходимости рядов Фурье Ханкеля. - Изв. AIT РФ. - М.: Энергетика, 1993. - № 3, -с. 106-125.

163. Цой П.В. Методы расчета отдельных задач тепломассопереноса. М.: Энергия, 1971. -407с.

164. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности. М.: Высшая школа, 1982. в 2-х частях.

165. Ладыженская О.А. Краевые задачи математической физики. М.: Наука, 1973.-407с.

166. Бабенко Ю.И. Тепломассообмен: Метод расчета тепловых и диффузионных потоков. Л.: Химия, 1986. -144с.

167. Фролов В.П. Моделирование сушки дисперсных материалов. Л.: Химия, 1987.-208с.

168. Федосов С.В. Процессы термической обработки дисперсных материалов с фазовыми и химическими превращениями. Дисс. . докт. техн. наук. -Л.: ЛТИим. Ленсовета, 1987.

169. Федосов С.В., Лебедев В.Я., Барулин Е.П., Кисельников В.Н. Расчет поля температур влажной частицы в первом периоде сушки в потоке газа переменной температуры // ЖПК. 1983. Т.56, №2. с.446-449.

170. Федосов С.В., Ким А.П., Кисельников В.П. Моделирование влагопере-носа в зоне сушки и конденсации при агломерации фосфоритной мелочи. // Материалы Всесоюзной науч.-техн. конф. «Химтехника-83». Навои. 1983. ч.З. - с.106-107.

171. Федосов С.В., Амирова Ф.Р., Кисельников В.П. Теплоперенос при интенсивной сушке дисперсного материала // Материалы Всесоюзной науч.-техн. конф. «Химтехника-83».-Навои. 1983. ч.З. с.108-109.

172. Федосов С.В., Амирова Ф.Р., Кисельников В.П. Теплоперенос при интенсивной сушке дисперсного материала // Материалы Всесоюзной науч.-техн. конф. «Химреактор 8». Чимкент, 1983. ч.З. -с.324-328.

173. Федосов С.В, Кисельников В.Н. Конвективная сушка дисперсных материалов в условиях переменной аэродинамической и тепловой обстановки среды. ЖПХ, 1984,т.57, N11, -с.2502-2507.

174. Федосов С.В, Зайцев В.А, Романов B.C. и др. Распределение температур в системе «сфера-пластина» при конвективной теплоотдаче с поверхности пластины. Изв. ВУЗов "Химия и хим. технология", 1986, т.29, ном.5.

175. Федосов С.В, Сокольский А.И, Зайцев В.А. Тепловлагоперенос в сферической частице при условии 3-го рода и неравномерном начальном условии. // Изв. вузов: Химия и химическая технология. 1989. т.32, вып. 3. -с.99-104.

176. Федосов С.В, Кисельников В.Н, Шертаев Т.У. Применение методов теории теплопроводности для моделирования процессов конвективной сушки. Алма-Ата: Гылым, 1992, -168с.

177. Федосов С.В. Академик А.В. Лыков и развитие учения о тепломассопе-реносе. Изв. Ив. отдел, петр. акад. наук и искусств, 1995,Bbin.Nl, -с.158-164.

178. Зайцев В.А. Термическая обработка листовых и дисперсных материалов. В сб. докл. межд. науч. конф. «Теоретические и экспериментальные основы создания нового оборудования». Иваново - Плес, 1993, -с. 134141.

179. Федосов С.В., Зайцев В.А., Осипов В.А. Теплопроводность системы «сфера-пластина» при конвективном теплообмене с окружающей средой и объемном источнике теплоты в пластине. Межвуз. сб. научн. тр. «Процессы в зернистых средах», Иваново, 1989, -с.90-95.

180. Зайцев В.А. Процессы термической обработки сыпучих и листовых материалов в аппаратах интенсивного действия. Дисс. . докт. техн. наук. - Иваново: ИГАСА, 1996. -387с.

181. Герасимов М.Н. Математическая модель процесса заполнения капил-лярнопористой структуры волокнистого материала при его пропитке жидкостью. Изв. вузов «Технология текстильной промышленности». -1987, N6, -с.77-79.

182. Герасимов М.Н. Применение паровой обработки текстильных материалов для повышения эффективности процессов их отделки. Дисс. . докт. техн. наук. СПб., 1991.

183. Зуева Г.А. Моделирование совмещенных процессов термообработки гетерогенных систем, интенсифицированных комбинированным подводом энергии. Дисс. . докт. физ.-мат. наук, Иваново: ИГХТУ, 2002. -300с.

184. Зуева Г.А, Блиничев В.Н, Постникова И.В. Моделирование термического разложения сферической частицы. // Теоретические основы химической технологии, 1999, т.ЗЗ, №3. -с.323-327.

185. Падохин В.А. Стохастическое моделирование диспергирования и меха-ноактивации гетерогенных систем. Описание и расчёт совмещенных процессов. Дисс. . докт. техн. наук. Иваново: ИГАСА, 2000.

186. Липин А.Г. Разработка и расчет процессов получения полимерных материалов и их аппаратурного оформления. Дисс. . докт. тех. наук. Иваново: ИГАСА, 2002.

187. Луцык Р.В, Малкин Э.С, Абаржи И.И. Тепломассообмен при обработке текстильных материалов. Киев: Научная мысль, 1993. -344с.

188. Гупало Ю.П, Полянин А.Д, Рязанцев Ю.С. Массотеплообмен реагирующих частиц с потоком. М.: Наука, 1985, -336с.

189. Астарита Д.М. Массопередача с химической реакцией. Пер. с англ. Л.: Химия, 1971, -224с.

190. Головин A.M., Животягин А.Ф. Нестационарный конвективный массоперенос внутри капли при наличии объемной химической реакции. -ПМН, 1983, т.47, N5, -с.771-780.

191. Полянин А.Д, Рязанцев Ю.С. Тепломассоперенос к реагируемой частице в потоке газа в случае произвольной зависимости коэффициентов переноса от температуры. Изв. АН СССР, МЖГ, 1984, N1, -с. 111-119.

192. Николаев Н.С. Моделирование процесса термообработки мясного сырья как сложной системы. Дисс. . докт. техн. наук. М.: МГАПБ, 1996.

193. Keey R.B. Drying principles and practice.-New York, Pergamon Press, 1972. 358p.

194. Slattery J.P. Momentum energy and mass transfer in continua.- Mc. Graw Hill, 1972, New York.

195. Таганов И.Н. Моделирование процессов массо- и энергопереноса. Нелинейные системы. Л.: Химия, 1979, -208с.

196. Коновалов В.И. Исследование процессов пропитки и сушки кордонных материалов и разработка пропиточно-сушильных аппаратов резиновой промышленности. Дисс. . докт. Техн. наук. -Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1976.-415с.

197. Коновалов В.И., Романков П.Г., Соколов В.Н. Описание кинетических кривых сушки и нагрева тонких материалов. ТОХТ, 1975, т.9, N2, -с.203-209.

198. Коновалов В.И., Коробов В.Б., Плановский А.Н., Романков П.Г. Приближенные модели полей температуры и влагосодержания материалов в процессе сушки на основе соотношений тепло переноса. ТОХТ, 1978, т. 12, N3, -с.337-346.

199. Коновалов В.И., Туголоков Е.Н., Гатапова Н.Ц. О возможностях использования точных, интервальных и приближенных аналитических методов в задачах тепло- и массопереноса в твердых телах // Вестник ТГТУ. -1995. -Т.1, №1-2. -с.75-90.

200. Коновалов В.И., Туголоков Е.Н., Гатапова Н.Ц. и др. К расчету внешнего тепло- и массообмена при сушке и нагреве волокнистых материалов // Вестник ТГТУ. 1997.-Т.З, №3.-с.224-236.

201. Герасимов М.Н. Исследование процесса сушки тканей, пропитанных растворами нелетучих веществ, и создание высокопроизводительной сушильной установки для его осуществления. Дисс. . канд. техн. наук. -Иваново, ИвНИТИ, 1975.

202. Кошляков Н.С, Глинер Э.Б, Смирнов М.М. Уравнения в частных производных математической физики. -М.: Высшая школа, 1970. 712с.

203. Kudra Т, Mujumdar A.S. (Eds). Advanced Drying Technologies, New York: Dekker. 2002. 460p.

204. Turner I, Mujumdar A.S. (Eds). Mathematical Modeling and Numerical Techniques in Drying Technology. -New York: Dekker, 1996. XIX. 688p.

205. Mohammed Farid. A unified approach to the heat and mass transfer in melting, solidification, frying and different drying processes. Chemical Engineering Science 56 (2001). pp.5419-5427.

206. Van Brakel, J. Mass Transfer in Convective Drying. In: Advances in Drying. Vol. 1. Washington: Hemisphere Publishing, 1980. pp.217-267.

207. Loeser E. Grundlagen der Losungsmitteltrocknung von Textilien. Diss. . Dr. Sc. Techn. - Karl-Mrx-Stadt (Chemnitz): Techn. Hochschule, 1981.-147 s. (Anglage).

208. Mathematical modeling and numerical techniques in drying technology / Ed. By I. Turner and A.S. Mujumdar. -New York: Marcel Dekker. Inc., 1996. 688p.

209. Masoud S.A, Hassan A.M., Al-Nimr M.A. Mass diffusion onto two-layer media // Heat Mass Transfer, Springer. 2000. Vol. 36. pp. 173-176.

210. Mohammed Farid. A new approach to modeling of single droplet drying. Chemical Engineering Science 58 (2003). pp.2985-2993.

211. Pakowski, Z. and A.S. Mujumdar. 1995. Basic process calculations in drying. In: Handbook of Industrial Drying, Mujumdar, A.S. ed. Marcel Dekker, Inc., New York, NY. pp.71-111.

212. J. J. Nijdam, T. A. G. Langrish, R. B. Keey. A high-temperature drying model for softwood timber. Chemical Engineering Science 55 (2000). pp.3585-3598.

213. T.R. Rumsey , C.O. Rovedo. Two-dimensional simulation model for dynamic cross-flow rice drying. Chemical Engineering and Processing 40 (2001). pp.355-362.

214. Gekas, V. 2001. Mass transfer modeling. J. Food Engng, 49. pp.97-102.

215. Christian Fyhr Ian C. Kemp, Roland Wimmerstedt. Mathematical modeling of fluidized bed dryers with horizontal dispersion. Chemical Engineering and Processing 38 (1999). pp.89-94.

216. Wolff E., Bimbenet I.J. Internal and Superficial Temperature of Solids during Drying // Drying'86, Vol. 1. Pp. 77-84. New York: Hemisphere, 1986. -XXVII. 874p.

217. Zhao Hui Wang, Guohua Chen. Heat and mass transfer in fixed-bed drying. Chemical Engineering Science 54 (1999). pp.4233-4243.

218. R.D. Radford A model of participate drying in pneumatic conveying systems Powder Technology 93 (1997). pp. 109-126.

219. Avi Levy, David J. Mason, DavidLevi-Hevroni, Irene Borde. Diying of wet solid particles in a steady-state one-dimensional flow. Powder Technology 95 (1998). pp.15-23.

220. Helge Didriksen. Model based predictive control of a rotary dryer. Chemical Engineering Journal 86 (2002) pp.53-60.

221. Farkas, I., C.S. Meszaros and A. Balint. 2000. Mathematical and physical foundations of diying theories. Drying Tech., 18(3). pp.541-559.

222. D.M. Elustondo, M.P. Elustondo, M. Urbicain. Drying with superheated steam: maximum drying rate as a linear function of pressure. Chemical Engineering Journal 86 (2002). pp.69-74.

223. Бахвалов H.C. Численные методы. M.: Высшая школа, 1973. -632с.

224. Никитенко Н.И. Исследование процессов теплообмена методом сеток. -Киев, 1978.

225. Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем. М.: Наука, 1971. -552с.

226. Михайлов Н.М. и Мамрукова J1.A. Теплообмен между газом и струей частиц, падающих с лопаток барабанной сушилки // Химическое и неф-тянное машиностроение. 1966, № 1. —с.29—31.

227. Романков П.Г. и Фролов В.Ф. Массотеплообмен реагирующих частиц с потоком. -М.: Наука, 1985. —336с.

228. Орлов В.П., Пеньков H.B. и Шишко И.И. Стохастическая модель грануляции частиц в псевдоожиженном слое. // Тез. докл. Всесоюз. научн.-техн. совещания: «Термия-75». Секция высокотемпературных процессов в псевдоожиженном слое. JI. ,1975. -с.30-33.

229. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. В 2-х томах. Т. 1: М.: Мир, 1984. -528с.

230. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. В 2—х томах. Т.2. М.: Мир, 1984.-738с.

231. Тихонов В.И. и Миронов М.А. Марковские процессы. М.: Советское радио, 1977.-488с.

232. Анисимов В.В. Случайные процессы с дискретной компонентой. М.: Наука, 1988.-183с.

233. Ховард Р.А. Динамическое программирование и марковские процессы. Пер. с англ. В.В. Рыкова. Под ред. И.П. Бусленко. -М.: Советское радио, 1964,.-886с.

234. Протодьяконов И.О., Богданов С.Р. Статистическая теория явлений переноса в процессах химической технологии. Л.: Химия, 1983. -400с.

235. Венцель Е.С. и Овчаров JI.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. -М.: Наука, 1988. -664с.

236. Венцель Е.С. и Овчаров Л.А. Прикладные задачи теории вероятностей. -М.: Радио и связь, 1983. -416с.

237. Гихман И.И. и Скороходов А.В. Теория случайных процессов. Т.1. М.: Энергия, 1969.-95с.

238. Андреев В.Н. и Иоффе А.Я. Эти замечательные цепи. М.: Знание, 1987. -191с.

239. Баруча-Рид А.Т. Элементы теории Марковских процессов и их приложения. М.: Наука, 1969.-511с.

240. Tamir A. Applications of Markov chains in Chemical Engineering. Elsevier publishers, Amsterdam, 1998, 604 p.

241. Mizonov V, Berthiaux H, Marikh K, Zhukov V. Application of the Theory of Markovian Chains to Processes Analysis and Simulation. Ecole des Mines d'Albi, 2000,61р.

242. Mizonov V, Berthiaux H, Zhukov V. Application of the Theory of Markov Chains to Simulation and Analysis of Processes with Granular Materials. Ecole des Mines d'Albi, 2002, 64p.

243. Марик К, Баранцева E.A, Мизонов B.E, Бертье А. Математическая модель процесса непрерывного смешения сыпучих материалов. Изв. вузов «Химия и хим. технология», т.44, вып.2, 2001, -с. 121-123.

244. Marikh К, Mizonov V, Berthiaux Н, Barantseva Е, Zhukov V. Algorithme de construction de modeles markoviens multidimensinnels pour le melagne des poudres. Recents Progres en Genie des Procedes. V15(200l)No.82. pp.41-48.

245. Mizonov V. E., Brthiaux H, Zhukov V. P., Bernotat S. Application of MultiDimensional Markov Chains to Model kinetics of Grinding with Internal Classification. Proc. of the 10-th symposium on Comminution Heidelberg 2002 14 p. (on CD).

246. Aoun-Habbache M., Aoun M., Berthiaux H., Mizonov V. E. An experimental method and a Markov chain model to describe axial and radial mixing in a hoop mixer. Powder Technology, 2002, vol. 128 / 2-3, pp. 159-167.

247. Пономарев Д.А., Мизонов B.E., Berthiaux H., Баранцева E.A. Нелинейная математическая модель транспорта сыпучего материала в лопастном смесителе. Изв. ВУЗов «Химия и хим. Технология», т.46, вып.5, 2003, -с.157-159.

248. Marikh К., Berthiaux Н., Mizonov V. Residence Time Distribution Experiments and Modeling in a Continuous Mixer. Program of the 4-th European Congress of Chemical Engineering "A Tool for Progress". Granada, Spain, Sept.21-25, 2003.

249. Zhukov V.P., Mizonov V.E., Otwinowski H. Modelling of Classification Process. Powder Handling and Processing, vol.15, No 3, May/June 2003, pp.184-188.

250. Огурцов А.В. Жуков В.П. Мизонов В.Е. Овчинников JI.IT. Моделирование истирания частиц в кипящем слое на основе теории цепей Маркова. Изв. ВУЗов, «Химия и химическая технология», 2003, т.46, вып. 7, -с.64-66.

251. Жуков В.П., Мизонов В.Е., Berthiaux Н., Otwiniwski Н., Urbaniak D., Zbronski D. Математическая модель гравитационной классификации на основе теории цепей Маркова. Изв. ВУЗов, «Химия и химическая технология», 2004, т.47, вып. 1, -с. 125-127.

252. Mizonov V. Berthiaux H, Zhukov V. and Bernotat S. Application of multidimensional Markov chains to model kinetics of grinding with internal classification. Int. J. Miner. Process, v.74, issue 1001 (2004), pp.307-315.

253. Berthiaux H, Mizonov V. Applications of Markov Chains in Particulate Process Engineering: A Review. The Canadian Journal of Chemical Engineering. V.85, No.6, 2004, pp.1143-1168.

254. Berthiaux H. Analysis of grinding process by Markov chains, Chem. Eng. Sci.; 55,19,2000, pp.4117-4127.

255. Berthiaux H, Dodds J.A. Modeling classifier network by Markov chains, Powder Technology, 105, 1999, pp.266-273.

256. Баранцева E.A. Исследование процессов непрерывного смешения сыпучих материалов и разработка метода их расчета на основе теории цепей Маркова. Дисс. . канд. техн. наук. Иваново: ИГАСА, 2003. -106с.

257. Wang R.H, Fan L.T. Stochastic modeling of segregation in a motionless mixer, Chem. Eng. Sci.; 32,1977, pp 695-701.

258. Geynis J, Katai F. Determination and randomness in mixing of particulate solids, Chem. Eng. Sci.; 45,9, 1990, pp 2843-2855.

259. Boss J, Dabrowska D. Stochastic model of mixing during discharging of granular materials from a bin 1: Two-components system. Journal of Powder and Bulk Solids Technology, 9, 4, 1985, pp. 1-11.

260. Dehling H.G, Hoffmann A.S, Stuut H.W. Stochastic models for transport in a fluidized bed, SIAM Journal of Applied Mathematics, 60, 1, 1999, pp.337358.

261. Srinivasan S.K, Mehata K.M. A Markov chain model for a backed bed, AIChE Journal, 18, 3, 1972, pp.650-652.

262. Raghuraman J, Mohan A. A Markov chain model for residence time and contact distributions in packed beds, Chem. Eng. Sci.; 30,1975, pp.549-553.

263. Wei J, Lee W, Krambeck F.J. Catalyst attrition and deactivation in fluid catalitic cracking system, Chem. Eng. Sci.; 32,1977, pp.1211-12.18.

264. Pippel W, Philipp G. Utilization of Markov chains for simulation of dynamics of chemical Systems, Chem. Eng. Sci.; 32,1977, pp.543-549. •

265. Pippel W, Philipp G. An improved approach of simulating chemical reactions by a Markov chain cell model, Chem. Eng. Sci.; 32,1977, pp.1535-1536.

266. Danckwerts P.V. Continuous flow systems: distribution of residence time, Chem. Eng. Sci.; 2,1953, pp. 1-11.

267. Fan L.T., Shen B.C., Chou S.T. Stochastic modeling of transient residence time distribution during start-up, Chem. Eng. Sci.; 50,2,1995, pp.211-221.

268. Rubinovitch M., Mann- U. Single-particle approach for analyzing flow systems Part 1: Visit to flow region, AIChE Journal, 29, 4, 1983, pp.658-662.

269. Gibilaro L.G., Kropholler H.W., Spikins D.J. Solution for a mixing model due to Van de Vusse by a simple probability method, Chem. Eng. Sci.; 22,1967, pp.517-523.

270. Fan L.T., Fan L.S., Nassar R.F. A stochastic model for the unsteady stage age distribution in a flow system, Chem. Eng. Sci.; 34,1979, pp.1172-1174.

271. Rubinovitch M., Mann U. Single-particle approach for analyzing flow systems Part 1: Visit to flow region, AIChE Journal, 29, 4, 1983, pp.658-662.

272. Fan L.T., Too J.R., Nassar R. Stochastic simulation of residence time distribution curves, Chem. Eng. Sci.; 40,9,1985, 1743p.

273. Кафаров B.B., Дорохов Н.И., Арутюнов С.Ю. Системный анализ процессов химической технологии. Процессы измельчения и смешения сыпучих материалов. М.: Наука, 1985, -440с.

274. Кафаров В.В., Дорохов Н.И. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. М.: Наука, 1976, -500с.

275. Тальянов Ю.Е. Моделирование процесса конвективной сушки при переменной начальной влажности материала // Сб. тезисов международной научно-практической конференции: «Актуальные проблемы развития экономики». Иваново: ГОУВПО «ИГХТУ», 2003. - с. 145-147.

276. Перегудов В.В., Роговой М.И. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей: Учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1983.-416с.

277. Кузнецова Т.В., Кудряшов И.В., Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1989. -384с.

278. Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов. / Науч. ред. Г.В. Геращенко. T.l . -М.: ВИНИТИ, 1988. -133с.

279. Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов. / Науч. ред. П.Д. Саркисов и М.Д. Ходаковский. Т.2 . -М.: ВИНИТИ, 1989.-175с.

280. Ильин А.П. и др. Химия твердого тела: Сб. лаб. работ. Иваново: ИГХТУ, 2002. - 198с.

281. Шестак Я. Теория термического анализа. -М.: Мир, 1987. -456с.

282. Берг Л.Г. Введение в термографию. -М: Наука, 1969. -395с.

283. Браун М, Доллимор Д.,. Галвей А. Реакция твердых тел: Пер. с англ. -М.: Мир, 1983.-360с.

284. Фиалко М.Б. Неизотермическая кинетика в термическом анализе. -Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1980. -106с.

285. Отчет о предварительных (эксплуатационных) испытаниях опытного образца машины сушильной барабанной МСБ-24/140-1. Ивановский НИЭКМИ, 1989.

286. Руководство пользователя Project Expert 6. М.: Про-Инвест Консалтинг, 1998.

287. Вестник Банка России, №35, 25.06.2003.

288. Павлов К.Ф, Романков П.Г, Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1987. -576с.

289. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов. М.: Энергоатом-издат, 1990.

290. Вьюшин В.Д, Герасимов М.Н. и др. Теплофизические свойства тканей: Сб. науч. тр. /ПТЭФ: Тепломассообмен в промышленных установках. -Иваново: ИЭИ, 1972. С. 33-37.

291. Вьюшин В.Д, Герасимов М.Н, Гусев В.А, Ершов Ю.Г, Капустин В.П. Влажностные характеристики тканей: Изв. высш. учеб. зав./Технология текстильной промышленности. 1974. -№ 2, -С. 115-118.

292. Герасимов М.Н. Исследование и изучение теплофизических свойств текстильных материалов: Отчёт ИвНИТИ 18а/5—0306Н, -Иваново, 1970. -52 с.

293. Шевельков В.Л. Теплофизические характеристики теплоизоляционных материалов. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958. 96 с.

294. Рудобашта С.П, Очнев Э.Н, Плановский А.Н, Дмитриев В.Н. Зональный метод определения коэффициента массопроводности от концентрации.//ТОХТ, 1975. Т.9. - С. 491-495.

295. Сокольский А.И. Сушка дисперсных материалов в аппарате с активной гидродинамикой двухфазного потока. Диссертация на соискание учёной степени канд. техн. наук, Иваново, ИХТИ, 1988. - 147 с.

296. Отчёт о научно-исследовательской работе/Поисковые работы по совершенствованию оборудования для термообработки текстильных материалов. Иваново, НИЭКМИ, 1989. - 118 с.

297. Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е. Математическая модель прогрева одиночной частицы при протекающей в ней химической реакции // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 9. -с.83-85.

298. Ванюшкин В.А., Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е. Состояние вопроса и перспективы математического моделирования термической переработки строительных материалов в шахтных печах. Научное издание. Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2005. -52с.

299. Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е., Суханов С.Б. Ячеечная модель сушки пластины с перемещающейся зоной парообразования // Известия вузов. Вестник ТГТУ, 2005, Т. 11, Вып. 2. с.381-387.

300. Волынский В.Ю. Математическая модель процесса сушки ткани // Тез. докл. Первая научная конференция аспирантов. Иваново: ИГАСА, 1997.-с. 80.

301. Волынский В.Ю., Суханов С.Б., Зайцев В.А. Ячеечная модель несимметричного теплообмена пластины с газом. // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Сб. науч. трудов ВУЗов России-Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2004. Вып. 16. -с.342-345.

302. Наумов B.JL, Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е. Состояние вопроса и перспективы математического моделирования термической обработки керамических изделий в обжиговых печах. Монография. -Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2005. -56с.

303. Тальянов Ю.Е, Волынский В.Ю. Состояние вопроса и перспективы математического моделирования термической обработки строительных дисперсных материалов в барабанных аппаратах. Научное издание. -Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2003. -24с.

304. Волынский В.Ю, Зайцев В.А, Мизонов В.Е. Нелинейная математическая модель взаимосвязанного тепломассопереноса в плоском сечении произвольной конфигурации // Известия вузов. Вестник ТГТУ, 2005, Т. 11, Вып. 4. с.852-857.

305. Макаров Б.Н., Волынский В.Ю., Зайцев В.А. Состояние вопроса и перспективы математического моделирования и управления процессами получения керамзита в барабанных печах. Научное издание. Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2005.-60с.

306. Волынский В.Ю., Зайцев В.А, Мизонов В.Е. Исследование процессов в одиночной частице при ее однородном прогреве // Сб. трудов XVIII Международной науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-18». Казань, 2005. -с. 208.

307. Волынский В.Ю., Зайцев В.А. Математическая модель конвективной сушки тонких полотенных материалов с сосредоточенными параметрами // Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. Том 17, №1. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2003. с. 105-110.

308. Волынский В.Ю, Зайцев В.А, Мизонов В.Е, Berthiaux Н. Ячеечная модель теплообмена между стохастически движущимися одномерными потоками газа и сыпучего материала // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 6. -с.50-52.

309. Волынский В.Ю. Ячеечная модель тепломассообмена в барабанной сушилке // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 6. -с.55-57.

310. Волынский В.Ю. Математическое моделирование движения сыпучего материала во вращающемся барабане // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 6. -с.53-55.

311. Волынский В.Ю, Зайцев В.А, Мизонов В.Е. Математическое моделирование процесса обжига глины на керамзит в барабанной печи // Известия вузов. Вестник ТГТУ, 2005, Т. 11, Вып. 3. с.890-895.

312. Волынский В.Ю. Ячеечная модель процесса обжига материала в вертикальной печи // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 11.-с. 90-93.

313. Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е., Суханов С.Б. Математическая модель термообработки листовых материалов в сопловой сушильной машины фирмы «STORK» // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 12. -с. 19-22.

314. Бирюкова Т.И., Волынский В.Ю. Термическая обработка полотенных материалов в установках конвективного типа. Научное издание. Иваново: ГОУ ВПО «ИГХТУ», 2003. -130с.

315. Volynskii V.U., Zaitzev V. A., Golovushkin. В. A. Optimal management of the process of convective drying of thin fabric materials // Shenyang Institute of Chemistry Technology. China, 2004. -p. 153-156.

316. Волынский В.Ю., Зайцев В.А., Мизонов В.Е., Суханов С.Б. Математическая модель термообработки листовых материалов в барабанной сушильной машины типа МСБ // Известия вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 11.-е. 97-99.

317. Волынский В.Ю. Особенности комбинированной сушки «тонких» полотенных материалов. // Сб. тез. докл. второй научной конф. аспирантов. -Иваново: ИГАСА, 2000. -с. 20-21.

318. Волынский В.Ю., Головушкин А.А. Оптимизация управления процессом кондуктивной сушки «тонких» листовых материалов. // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Межвуз. сб. науч. тр. Иваново: ИГХТУ, 1998, -Вып. 2. -с.334-339.

319. Волынский В.Ю, Федосов С.В. Оптимизация заключительной стадии кондуктивной сушки «тонких» полотенных материалов. // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Межвуз. сб. науч. тр. Иваново: ИГХТУ, 1999, -Вып. 3. -с.445-453.

320. Волынский В.Ю, Головушкин А.А, Федосов С.В, Зайцев В.А, Особенности управления кондуктивной сушкой текстильных материалов // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Межвуз. сб. науч. тр. Иваново: ИГХТУ, 1998. -Вып. 1. -с.313-323.

321. Чугунова Н.В, Волынский В.Ю, Зайцев В.А. Оптимальное управление процессом кондуктивной сушки материалов // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2001. Т. 44. Вып. 5. -с. 121-124.

322. Чугунова Н.В, Волынский В.Ю. Расчет требуемого количества пара для сушки ткани в сушильных барабанных машинах типа МСБ // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2001. Т. 44. Вып. 5. -с. 124-126.

323. Волынский В.Ю. Система управления организации производства. Сб. тез. докл. 2-ой Межд. науч.-техн. конференции: Актуальные проблемы химии и химической технологии («Химия-99»). Иваново: ИГХТУ. 1999. -с. 177-178.

324. Волынский В.Ю, Бирюкова Т.И. Технология утилизации теплоты с уходящим сушильным агентом и испаренной влагой // Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. Том 17, №7. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2003. с. 52-56.

325. Volynskii V.U., Zaitzev V.A., Biryukova T.I. Research of utilization technology of secondary power resources for convective drying machines // Shenyang Institute of Chemistry Technology. China, 2004. -p.508-511.

326. Свидетельство на полезную модель. № 2005137119/22 (041426). МПК F 26 В 3/02, 13/02. Установка для термообработки листовых и полотенных материалов/ Волынский В.Ю., Зайцев В.А.

327. Бодров М.В., Дыскин JI.M. Коэффициенты расхода вихревых труб // На-учно-технич. конф, профессорско преподавательского состава,- аспирантов и студентов «Строительный комплекс - 98»: Тезисы докладов, ч.5. Н. Новгород, ННГАСУ, 1998. - с.66-67.

328. Бодров М.В. Методика исследования низконапорных вихревых труб // Труды аспирантов ННГАСУ. Н. Новгород, ННГАСУ, 1998. - с. 14-18.

329. Бодров В.И., Бодров М.В Процессы обработки приточного воздуха при круглогодичном хранении сочного растительного сырья // Известия Академии ЖКХ. Городское хозяйство и экология, №2, 2000. с.28-37.