автореферат диссертации по энергетике, 05.14.05, диссертация на тему:Основы теории и техники процессов тепло- и массопереноса в аппаратах со встречными струями газовзвеси

РГО 0/1

) » миг

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Академический научный комплекс Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова

На правах рукописи

МЕЛЬЦЕ? ВАЛЕНТИН ЛЕОНИДОВИЧ

УДК 66.048.54

ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ТЕШКИ ПРОЦЕССОВ ТЕШ10-И МАССОПЕРЕНОСА В АППАРАТАХ СО ВСТРЕЧНЫМИ СТРУЯМИ ГАЗОВЗВЕСИ

Специальность 05.14.05 - теоретические основы теплотехники

Автореферат диссертавди на соискание ученой степени доктора технических наук

Минск 1994

Работа выполнен« в Академическом научном комплексе Института тепло- и массообмена им.А.В.Лыкова Академии наук Беларуси.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,, профессор

Бокун И.А.

доктор технических наук, профессор Куц П.С.

Заслуженный деятель науки и техники Российской федерации, доктор техническ! наук, профессор Леончик Б.И.

Ведущая организация -Одесский технологический институт

пищевой промышленности им.М.В.Ломоносов! Защита состоится 27 апреля 1994 г. в 14 часов на заседании специализированного совета Д 006.1Е.01 при ордена Трудового Красно Знамени Институте тепло- и мяссообмена им. Л.В.Лыкова АН РБ по адресу: 220072 г.Минск, ул.П.Бровки, 15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института тепло- и мяссообмена им. А.В.Лыкова АН РБ.

Автореферат разослан 25 марта 1994 г.

Ученый секретарь специолизи- .__

рованного совета, канд.физ.-мят.наук /■ Г.С.Романов

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Одним из направлений научно-технического прогресса является развитие высокоэффективных технологий на базе интенсификации существующих и разработки новых тешкжассооб-менных процессов и аппаратов для различных отраслей промышленности. Перспективным путем решения этой задачи является создание контактных аппаратов для организации процессов обмена во взвешенном состоянии с использованием активных гидродинамических режимов. Такие режимы реализуется, например, в фонтанирующих, проходных кипящих, вибровращающихся слоях,.закрученных, вихревых струях.

Среди этих процессов особое место занимает метод встречных струй, обеспечивавший наиболее высокие по сравнению с традиционными методами относительные скорости движения фаз и коэффициенты межфазового обмена. Высокая интенсивность процессов обмена, достигаемая в аппаратах со встречными струями, как будет показано далее в работе, имеет принципиальное значение, т.к. создаются предпосылки к интенсификации не только внешнего, но и внутреннего тепломассообмена. К тому же часто реализуются одновременно протекающие процессы дробления, грануляции, смешения, дегазации, кальцинации и т.д. Такая организация потоков создает условия для повышения энергосберегающих показателей технологических процессов и аппаратов, улучшения качества материала на основе проведения полезных физико-химических и биологических преобразований объекта.

Не менее актуальна проблема интенсификации сопутствующих процессов очистки отходящих газов и поверхностей технологической аппаратуры, переработки и утилизации отходов производства. Эти задачи также могут быть успешно решены при использовании данного метода. Решение проблемы невозможно без углубленного изучения процессов обмена в аппаратах со встречными струями.

Тема диссертационной работы связана с планами научно-исследовательских работ Академического научного комплекса "Институт теп-ло-и массообмена им.А.В.Лыкова АНБ в период 1965-1994 г.г. Она является обобщением результатов теоретических и прикладных исследований, выполненных под руководством и при участии автора по заданиям координационных планов ГКНТ СССР, республиканским и академическим проблемам.

Цель работы. Основной целью работы является создание научных основ теории и техники интенсивных тепломассообменных процессов

и аппаратов, основанных на методе встречных струй, исследование и внедрение в производство новых высокоэффективных модификаций метода, технологических процессов, обеспечивающих существенное повышение технико-экономических и экологических показателей применяемого оборудования и качества материала.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.

1. Разработать научно обоснованную классификацию способов и устройств, реализующих метод встречных струй.

2. Разработать основы гидродинамики аппаратов, учитывающие реальную структуру потоков и особенности каждой модификации метода встречных струй.

3. На основе исследований гидродинамики и тепломассообмена разработать:

- методы расчета процессов тепломассообмена в аппаратах со встречными струями с учетом природы обрабатываемых материалов;

- новые пути интенсификации процессов в аппаратах со встречными струями применительно к термообработке, смешению, очистке газов;

- новые технологии и оборудование на основе предложенных модификаций метода встречных струй.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработана классификация способов и устройств, в основе которых лежит структура потоков, природа обрабатываемых материалов, конструктивные особенности аппаратов со встречными струями и т. д.;

- разработана модель движения частиц в зоне встречных струй, численно и экспериментально выявлена реальная структура' потоков, получены зависимости для расчета коэффициентов удержания, параметров движения'частиц, гидродинамических сопротивлений одно- и двухфазных встречных струй. По концентрации плотной фазы определена область стабильного протекания обменных процессов во встречных струях. В новой модификации метода - встречных реверсивных потоках газовзвеси (ВРПГ) обнаружено существование подвижного флюидизирован-ного облака частиц повышенной концентрации - "поршня", выявлена динамика движения поршня и границы его существования;

- разработана модель процесса тепломассообмена во встречных струях, получены локальные и интегральные значения интенсивности теплообмена и соответствующие критериальные зависимости; выявлена область влияния концентрации плотной фазы на теплообмен. Определены

кинетические закономерности тепломассопереноса применительно к процессам сушки и высокотемпературной обработки твердых материалов различного типа Снепористых, капиллирярно-пористых коллоидных, кристаллических);

- разработан метод термической декстринизации зерна во встречных струях Стермовструдирование). Для различных модификаций метода выявлены закономерности кинетики сушки, нагрева и взрыва зерна, доказана взаимосвязь между параметрами обработки, физическими и химико-биологическими характеристиками зерна; предложен механизм внутреннего тепломассообмена при термовстудировании зерна;

- разработаны методы интенсивной сушки пастообразных материалов при использовании инертной насадки, ретурировании и дроблении материала, введении сорбентов и т.д.;

- разработан метод смешения тонкодисперсных твердых материалов во встречных струях; найдены закономерности, связывающие качество смеси с кинетикой процесса смешения;

- предложен новый метод очистки газов от пыли и вредных газовых примесей, включающий предварительное испарительное охлаждение. Определено влияние конструктивных и режимных факторов на эффективность работы аппаратов, реализующих данный метод;

Практическая ценность работы и ее реализация, разработаны инженерные методы расчета процессов и аппаратов со встречными струями газовзвеси. Создан ряд установок для проведения конкретных технологических процессов термообработки твердых, пастообразных и жидких материалов. Предложены и прошли промышленную или опытную производственную проверку новые ресурсо- и энергосберегающие технологии, повышающие качество продукта - термовст-рудирование кормового и пищевого зерна; обеззараживание бобовых культур, ржи и рапса; переработка в кормовую муку мясо-костного непищевого сырья; переработка гранул алюминиевых сплавов; переработка радиоактивных отходов; очистка, полировка и защитное покрытие внутренних поверхностей труб; сушка осадков сточных вод; новый метод сушки продуктов из картофеля и овощей в безотходной технологии переработки картофеля. Внесены в каталог "Сушильные аппараты и установки", в справочные и учебные пособия установки серии СВС (сушки со встречными струями). Утверждены соответствующими ведомствами и разрешены к производству составы комбикормов и кондитерских изделий, содержащих вструдированный компонент, имеют-

логические инструкции СТЮ на технологии сушки алюминиевых гранул. Результаты диссертационной работы также положены в основу специального раздела "Справочника по индустриальным сушилкам" издательства Маркел Деккер, Нью-Йорк, 1993 г.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации обсуждались на трех Международных, 13 Всесоюзных и 4-х Республиканских конф. в том числе 1,И,У Всесоюзн.на-учно-технич. конф. "Аэрозоли в народном хозяйстве" Сг. Москва,1967, г. Одесса, 1972, Юрмала, 1987)-,111, IV,V,VI Всесоюзн. конф. по тепломассообмену г.Минск, 1968,1972,1976,1980; Всесоюзн.конф."Механика сыпучих материалов" Сг.Одесса,1975,1980 г.г.); II Всесоюзн.научн. конф. гранул Сг. Москва, 1987); VI Всепольский симпозиум по сушке СПольша, г.Лодзь, 1987); 1 Международном Минском форуме СММФ) по тепло-и массообмену Сдва доклада) г.Минск,1988;Всес. конф."Новые процессы и оборудование для нанесения покрытий" Сг.Севастополь, 1990) ;Междун.конф. по сушке II ММФ по тепло-и массообмену Сдва доклада)г.Киев, 1992.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано более 70 работ,, в том числе 2 монографии, 2 раздела в книгах, 4 препринта, более 50 авторских свидетельств на изобретения. Ряд работ опубликованы в зарубежных изданиях ССША, Канада, Индия, Польша). Автор защищает:

1.Принципы классификации способов и оборудования для организации процессов во встречных струях газов'звеси.

2. Модель динамики движения дисперсного материала и структуру двухфазных потоков для различных модификаций метода, уравнения для расчета параметров движения частиц и гидравлического сопротивления во встречных струях.

3. Организацию регулируемого движения дисперсного материала в реверсивных струях газовзвеси, обнаружение и исследование движения дисперсной фазы в виде подвижного флюидизированного облака частиц -"поршня".

4. Модель и результаты численного счета межфазового тепломассообмена, эмпирические зависимости, учитывающие влияние на него концентрации плотной фазы в зоне встречных струй.

5. Закономерности сушки и высокотемпературной обработки со взрывом капиллярно-пористых коллоидных материалов типа зерна во встречных струях, методы оценки качества конечного продукта.

встречных струях, методы оценки качества конечного продукта.

6. Научно обоснованные режимы глубокой сушки и высокотемпературного нагрева твердых непористых материалов типа металлических гранул, сушки с дроблением растворов, пастообразных и кристаллических материалов во встречных струях.

7. Методы и режимы высокоэффективного испарительного охлаждения газов и улавливание из них пыли и вредных газовых примесей.

8. Методы высокоинтенсивного смешения, зависимости между кинетикой смешения и качеством смеси.

Объем и структура. Работа состоит из введения,' пяти глав, выводов, списка цитированной литературы С 423 наименований? и приложений; имеет 541 страницу С текстовая часть 367 стр., 38 таблиц, 136 рисунков).

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и целесообразность исследований. Сформулированы основные цели и решаемые в диссертации задачи.

В первом разделе рассматриваются пути интенсификации в гетерогенных системах процессов обмена, приводится разработанная классификация процессов и аппаратов, реализующих метод встречных струй.

Проведенный анализ показывает, что главным путем повышения нагрузки обменных поверхностей является увеличение коэффициентов обмена с учетом взаимосвязи внешнего и внутреннего переноса тепла и влаги.

Предметом рассмотрения данной работы являются встречные прямоточные, а также созданные в процессе исследования встречные реверсивные и направленные криволинейные Сполукопадевые) струи, для которых осуществлена попытка создать единую теоретическую модель и экспериментальную основу для исследований встречных струй. В работе проиллюстрировано развитие прямоточных вариантов от простейшего варианта однофазных струй до варианта трезфазной системы с подвижной зоной соударений струй, инертной насадкой и управляемым временем пребывания дисперсной фазы.в активной зоне аппарата. Модификации метода с подвижной зоной соударения струй отнесены к новому поколению аппаратов и способов, обеспечивающих наиболее полную реализацию преимуществ встречных струй.

Разработанная с учетом природы объектов термообработки классификация процессов и аппаратов со встречными струями, охватывает

8 основных и 48 дополнительных признаков, обобщая все разнообразие режимных и конструктивных решений, использованных к настоящему времени в аппаратах со встречными струями.

Второй раздел посвящен изучение гидродинамики встречных струй, выявление влиияния факторов, определяющих формирование структуры зоны соударений потоков газовзвеси.

В первой части раздела исследована гидродинамика однофазных струй. Экспериментально выявлены закономерности изменения поля скоростей и статических давлений в зоне соударения струй при 1Л)= 1=0,5-8,0. Показано, что при 3<П<8 картина течения в зоне встречи струй при всех I, аналогична, величина относительной аксиальной скорости по оси струи изменяется приблизительно по закону гиперболического тангенса. При Г<3 уменьшается длина начального участка струй, возрастает статическое давление ' в зоне встречи газовых потоков, максимум относительной радиальной скорости лежит в зоне у=у/г=1,5-2. При изучении гидродинамического сопротивления однофазных встречных струй для противоточного варианта получено:

Ей = 8, За/ЮГ1'"Не-0'2В С1)

где 1,2'104<Ке<4-10* и 0,25<1ЛК1,25 и для автомодельной области С1?е>4,0-10*)

Ей = 0,6С1/03-1 С2Э

Для случая прямоточных встречных струй типа "крестовина" с острыми кромками Еи=1,16, для полукольцевых встречных струй типа "тройник" в автомодельной области для одной ступени аппарата Еи= 1,59, для крестовины с закругленными кромками С1М)=1) ЕиЗЭ,54.

Влияние концентрации твердой фазы на гидродинамическое сопротивление зоны встречных струй обобщается формулами: для встречных

струй типа "крестовина" при 45<Кев<1150 и /3_<1,0-10~3

в и

3,42Ее^'1в(Зр • СЗЗ

для варианта противоточных"встречных струй при использовании кварцевого песка в диапазоне 0,25<1/В<1,0 и /^<0,45-Ю-3

?,= 1,58(1Л)}~о'430р С4)

Установлен верхний предел Спо концентрации) транспортирования плотной фазы. Для прямоточных встречных струй он в 2-3 раза ниже, чем для режима пневмотранспорта, для реверсивных струй - на поря-

док вше.

Вторая часть раздела посвящена разработке модели, аналитическим и численным исследованиям динамики движения частиц плотной фазы во встречных струях различной модификации. Универсальная приближенная модель динамики движения частиц основана на использовании уравнения движения частицы в газовом потоке и в каждом конкретном случае учитывает все разнообразие краевых условий характерных для горизонтальных, вертикальных реверсивных, полукольцевых струй. При этом весь период движения частицы разбивается на ряд участков торможения и разгона и при 1Л)>2-3 учитывают реальное поле скоростей газа в зоне встречи струй. Уравнение движения с учетом ряда допущений в общем случае включает переносную С аэродинамическую) , гравитационную силу и силу сопротивления движению частиц (результирующую всех сил тормозящих движение частицы в полу-кояьцевом канале). При модификации метода встречных горизонтальных струй в автомодельной, переходной и стоксовской областях, получены обобщенные формулы для расчета времени пребывания и параметров движения частиц дисперсной фазы в зоне встречи струй. Численный расчет, проведенный по полученным формулам, показывает, что частицы плотной фазы совершают в зоне встречи струй сложное возвратно-поступательное затухающее движение. Для горизонтальных встречных струй момент прекращения колебаний и выноса частицы из активной зоны определяется по критической скорости.

В вертикальных встречных струях изучена динамика движения . частиц в струях равного и разного импульса. Рассмотрена,с учетом данных других авторов, динамика движения частицы в каждом из четырех специфических участков, определяющих ее колебательное движение (нисходящем или восходящем, прямотоке или противотоке).

Анализ численного решения системы уравнений движения частицы в вертикальных встречных струях, проведенного для области изменения температур от 20 до 3000°С, показал, что увеличение размеров частицы и температуры газа приводит к'снижению максимальной скорости, увеличению времени первого колебания и длины максимального заброса. Полученные данные численных расчетов динамики движения частицы обобщены в виде зависимостей безразмерных параметров и использованы для выявления локальных и интегральных коэффициентов обмена.

Разработана методика расчета параметров движения частиц во встречных неизотермических струях с различными импульсами и диаметрами с учетом затухания скорости потока с большим импульсом вдоль оси х . При этом для приближенной оценки, влияния неизотер-мичности на движение твердой частицы использовано предположение • о равенстве динамических напоров горячей и моделирующей ее холодной струи. Данная методика использована для практически важных случаев расчета плазмохимических реакторов.

При рассмотрении динамики движения частиц во встречных реверсивных потоках модель движения частицы в горизонтальных встречных струях была дополнена экспериментально установленным условием существования только первичного заброса частицы в противоположные струи и колебательным движением частиц между меняющимися по времени и пространству зонами встречи струй С рис.13. Разработанная методика численного расчета позволила установить время выхода частицы на стабилизированное движение С1-3 с) и оценить глубину заброса частиц в противоположную струю, которая по мере выхода на стабилизированный участок увеличивается в 1.5-2.3 раза.

Во многих реальных процессах невозможно исключить влияние концентрации плотной фазы на характер движения частиц и процессы обмена. Аналитические исследования структуры двухфазного потока при достаточно высоких концентрациях, с использованием аналогии рассеяния молекулярного пучка в газе, позволили получить выражение для приближенного определения вероятности столкновений частиц за время их движения в зоне встречи струй

Т «ОТН^И

PCt) = ехрС- -g- ) C5D

т

Из условия PCОэО определены концентрации, при которых соударение частиц оказывает существенное влияние на процесс (0И>(1,О-1,5)1О~3 м3/м3). Анализ показал границы корректного использования расчетных уравнений, основанных на рассмотрении движения одиночной частицы.

При экспериментальном исследовании структуры двухфазных потоков использованы взаимно дополняющие друг друга: с одной стороны времяпролетный метод, основанный на использовании лазерного излучения, и метод меченых радиоактивных частиц с размером от 0,9 до 3,5 мм и плотностью 160-7160 кг/м2, с другой - метод радиоактивно-

го просвечивания /3-изяучением двухфазного потока. При изучении закономерностей движения частиц на разгонном участке и в зоне встречи струй впервые получены осциллограммы колебательного движения частиц, число полных колебаний достигает 3-5, глубина заброса -до 600 мм.

. Для характеристики времени удержания одиночной частицы предложен коэффициент удержания т "т. В диапазоне W = 9-30 м/с он практически не зависит от скорости газа и существенно зависит от аэродинамических характеристик частицы и симплекса dK/dT

т /т = 1,7 • 10~4 Re' '4 Сd /d_)1,3 3 с6)

I О Л 1 |

при 375<Re<1900 и 1р>1200 мм.

Аналитические зависимости удовлетворительно согласуются с результатами экспериментов, что позволило использовать численные расчеты для приближенных расчетов времени пребывания частиц в зоне стречи струй.

Изучение локальной структуры двухфазного потока по разработанной методике впервые показало многократное (более, чем на порядок) увеличение концентрации дисперсного материала в зоне встречи струй Срис.2), а также сглаживания в ней профиля концентраций по сечению разгонных каналов, вызванное в частности, сносящим влиянием вытекающего из зоны встречи струй газового потока.

Совместное использование различных методов экспериментальной оценки движения частиц позволило определить истинное время пребывания последних с учетом концентрации плотной фазы. При этом получены уравнения

тк/т = l,7-10"4Re^4CdK/dT)''"Cl-2,74/?pO'2) С 7)

действительное для ß^Sl,0-10~3м3/м3 и

т„/т = 0,47-10~4Re',4Cd„/d„)' '33 С8)

К в К I

действительное для 1,0-10-3</Зр<3,5-10~3.

Формулы С7),С8) справедливы для 50<Re <1900, 8<d„/d <62 и V/ =

Ъ Л 1

10-30 м/с. Среднеквадратичная ошибка С7), (8) составляет ±7.8X. Уменьшение тк в зоне встречи струй по сравнению с т^ объясняется

возрастанием количества' соударений между частицами, что нарушает их колебательное движение и ускоряет вынос из зоны.

Экспериментально установленные особенности гидродинамики встречных реверсивных потоков заключается в том, что, независимо от места и характера ввода материала, он собирается в флюидизиро-ванное облако повышенной концентрации С"поршень"), которое ревер-сивно, синхронно с переключением места вывода газовых потоков, перемещается между камерами встречи струй. Концентрация в локальном облаке частиц близка к верхней границе, наблюдаемой в флюидизиро-ванных потоках или концентрации разреженного продуваемого плотного слоя 0Я= 0,3-0,4 м3/м3; цт=300-500 кг/кг.

Предложено для оценки концентрации плотной фазы использовать симплекс С5?/Гр к , характеризующий весовую нагрузку материала на площадь поперечного сечения разгонного канала. Анализ экспериментальных данных, полученных в диапазоне изменения сЦ.= 0.9-4 мм; 1=20-550 °С, >/г=10-80 м/с, рт =800-2700 кг/м3, 1 = 0.8-1.5 м, показал, что область реверсирования материала в ВРПГ характеризуется максимальной достигнутой в опытах величиной к =250-300кг/мг.

На практике наиболее часто используется б^р к =20-80 кг/мг, ^ = ' 10-50 кг/кг. Часть исследований по гидродинамике ВРПГ имело практическую напрвленность в связи с разработкой процессов очистки и защитного покрытия внутренних поверхностей труб и изделий. Экспериментальное изучение динамики движения частиц во встречных полукольцевых потоках показало удовлетворительное совпадение данных опытов с результатами численного счета Срис.З).

Третий раздел посвящен исследованию межфазового тепломассообмена в двухфазных встречных струях.

В первой части раздела,проведено численное и экспериментальное исследование интенсивности процессов тепломассообмена на основе модели, предусматривающей совместное изучение процессов движения и межфазового обмена.

В общем случае к уравнениям движения частицы присоединено уравнение, характеризующее интенсивность межфазового теплообмена типа Ш=ГСЕе,Рг,6и). При решении указанных уравнений учтено реальное поле скоростей газа во встречных струях. Показано наличие в области взаимодействия струй микрозоны с пониженной в 5-7 раз интенсивностью теплообмена Срис.4). В остальной области отклонение локальных значений Ми от средних Ии не превышает 5-8'/,. Для слу-

чая взаимодействия двухфазных встречных струй учет истинной концентрации при изучении межфазового теплообмена обеспечил получение истинных средних С а не эффективых) коэффициентов межфазового теплообмена.'

Результаты экспериментов со среднеквадратичной ошибкой ±13.8% коррелируется выражением

Ии = 1,6 Ре0'" С9)

справедливым в области 300<1?е<2500 и /Зр<0,9-10_3.

Для условий 0,9-10~3</Зр<2,1-10~3 получена зависимость

Ш = 1,6 ке0'"(3~°'е' СЮ)

Из С9),С10) следует, что влияние (3^ на интенсивность теплообмена наступает позже, чем для обычных потоков газовзвеси, причем интен-сив-ность теплообмена во встречных струях сущестйенно выше, чем -в свободной газовзвеси. Кроме того, тепловое напряжение единицы объема активной зоны аппарата повышается примерно на порядок в связи с наличием эффекта удержания.

В ряде специальных случаев, например, при взаимодествии высокотемпературных плазменных потоков, значительная часть тепловой энергии потоков передается стенкам аппарата, поэтому важна информация о теплообмене между газовым потоком и стенкой.

С учетом практической направленности изучен случай теплообмена со стенкой в зоне взаимодействия вертикальных неизотермических (плазменных) потоков разного импульса. Получены зависимости демонстрирующие изменение величины теплового потока к стенкам реактора по его длине. Эти зависимости могут быть использованы не только для получения локальных коэффициентов теплообмена, но и для анализа гидродинамики потоков, в частности, определения глубины проникновения холодной двухфазной струи газа в плазменный поток, . сформированный в многоструйном плазменном нагревательном устройстве.

При моделировании процесса межфазного тепломассообмена в ВРПГ установлено, что интенсивность теплообмена на участках разгона и торможения существенно меняется, а средние значения коэффициентов теплообмена весьма велики С600-1200 вт/м2град.). Эти исследования были использованы, например, для разработки основ нового метода покрытия защитным слоем внутренних поверхностей труб и из-

делий.

В расчетах интенсивности теплообмена во встречных полукольцевых разгонных каналах выявлена специфика процесса, обусловленная существованием участков разгонного и стабилизированного движения частиц плотной фазы.

Вторая часть раздела посвящена решению вопросов термообработки твердых материалов различной природы. При сушке во встречных струях коллоидных капиллярно-пористых дисперсных материалов выявлена существенная интенсификация тепломассообмена, что проявляется в более высоких значениях критериев Коссовича и формировании участка квазистационарной температуры материала, резком повышении скорости сушки Срис. 5). Так, при сушке в ВРПГ при 1=60-120°С стабилизация температуры материала возникает через 30-60 с и продолжается до влажности р =4-5%, при этом данная температура для капиллярно-пористого материала (силикагеля) ниже температуры зерна на 6-7°С, что связано с различной структурой материала; в процессе сушки материала в периоде постоянной скорости температура материала существенно выше температуры мокрого термометра. Установлено наличие прямой пропорциональности для квазистационарного участка между ростом температуры газа и материала, получены соответствующие расчетные уравнения. Для характеристики кинетики процесса сушки зерна и других материалов на начальном участке предложены зависимости для определения критерия Ребиндера. Так, для силикагеля при (рд=39.5'/., 1Г=185°С, р^-р<гТ/„ V/ =21 -29м/с:

йэ=ехр{-0,2-ССр + 5,2]} СИ)

Л

Для. зерна Спшеница, ячмень, рожь) при 17,4^, 1Г=55-105°С, РН-Р<5У„ \*/г=18,7-27,0 м/с:

1?ь=ехр<-о ,ддс р-ч>у-1,зэз> с 12)

Л

Для ряда практически важных .случаев сушки во встречных струях установлена удовлетворительная сходимость численных расчетов по предложенной физичёской модели и данных экспериментов. Интенсивность сушки для зерна выше, чем в псевдоожиженном слое примерно на порядок. В частности, такая высокая интенсивность сушки приводит уже при умеренных температурах теплоносителя С80-120°С) к потере семенных свойств зерна и повышению кормовых за счет декст-рйнизации зерна. Указанные результаты явились основанием для раз-

/

вития нового направления высокотемпературной термической встречно-струйной декстриниэации зерна Сметода термовструдирования). В процессе развития этого направления была решена задача взрыва и (или) вспучивания зерна (деструктивных изменений в. крахмалобелковом комплексе) при минимально возможном времени управляемого воздействия высоких температур и скоростей теплоносителя на каждую зерновку в режиме встречных струй.

В исследованиях проведенных на лабораторных, укрупненных опытных и промышленных установках, реализующих реверсивный, прямоточный, эллипсоидный и полукольцевой вариант организации соударения встречных струй, в качестве теплоносителя использовался нагретый воздух, смесь воздуха и дымовых газов, перегретый водяной пар при температурах 220-450°G. Объект исследований - злаковые культуры - ячмень, пшеница, рожь, кукуруза, овес, рис, зернобобовые -соя, горох, вика, а также рапс.

В отличие от низкотемпературной сушки (60-120°С) установлено отсутствие участка постоянной скорости сушки (рис.6) при сохранении высокой скорости сушки до влажности существенно более низкой, чем равновесная (рк=3-5%), а также возможность проведения совмещенных процессов термовструдирования и сушки высоковлажного зерна при скорости сушки до 3,5-4,0%/с. Для оценки степени взорванности или вспученности зерна введен коэффициент взорванности k=V„/V„.

14 Н

Выявлено, что значения к, характеризующие условия декстринизации, составляют 1,5-2,5. В диапазоне приемлемых для взрыва температур 230-270°С для режимов ВРПГ при т=10-90с k&onst; для ячменя к=2,36, для пшеницы к=1,9б.

Для более коротких времен обработки ячменя и пшеницы, характерных для прямоточных и полукольцевых струй при т=. 5 с

к = 8,3-10"ЧГ - 1,3 (13)

при с

к = 1,0-10"Чг - 1,1 (Н)

При повышении температуры теплоносителя от 250 до 300°С достигается снижение времени обработки культур ячменя, пшеницы, ржи и др. в несколько раз. Определена взаимосвязь между химико-бйоло-гическими характеристиками зерна (степенью декстринизации, степенью клейстеризации, числом декстринов) и температурно-временными параметрами процесса термообработки. Показано, что, повышая темпе-

ратуру теплоносителя пропорционально росту начальной влажности зерна, можно поддерживать на одинаково высоком уровне степень дек-стринизации. Совместно с биологами предложен универсальный вариант тестирования качества термовструдированного зерна по снижению в зерне содержания ингибиторов трипсина. Этот тест качества продукта введен в разработанные ТУ на "продукт термовструдированный".

Зоотехническими испытаниями на молодняке крупного рогатого -скота, свиней и птицы подтверждена эффективность метода термовст-рудирования зерна, применение которого обеспечивает дополнительные привесы до 15-20%, полное обеззараживание зерна, а для зернобобовых, ржи и рапса существенное снижение активности или полное удаление ингибиторов трипсина, препятствующих эффективному усвоению кормов. Положительные результаты получены и при производственных испытаниях термовструдированной пшеницы для пищевых целей.

На основании результатов исследований и промышленных испытаний нескольких вариантов установок разработана классификация и технические предложения по созданию типоразмерного ряда термовст-рудеров производительностью от 150кг до 10-20т/ч зерна.

.На базе изучения кинетики сушки и дробления кристаллических пищевых материалов экспериментально установлены условия многократной интенсификации процесса сушки и управляемого дробления материала до кондиционных параметров. Так, термообработка полидисперсного кристаллического лизина с <рп=15'/. в режиме ВРПГ с рециклом при наличии инертной насадки и температурах теплоносителя, близких к температуре размягчения лизина 120-135°С позволила провести его глубокое обезвоживание до рг=0,5Я с одновременным дроблением

fv

в течение 10-15 с без снижения показателей качества конечного продукта Срис.73. Влагонапряженность установок по сравнению с кипящим слоем повысилась с 20-50 до 1700 кг/м3ч, продолжительность процесса уменьшилась с 300-500 с до 10-15 с.

В третьей части раздела рассмотрены новые способы сушки механически обезвоженных, а в некоторых случаях и обезжиренных пастообразных и плохосыпучих Скомкующихся) материалов. Выявлена основная особенность термообработки во встречных струях таких материалов - сочетание одновременно протекающих процессов сушки и дробления. Управление процессом осуществлялось специальной подготовкой материала перед сушкой, регулированием скорости,, температуры и вида теплоносителя, ретурированием материала, а также сов-

местной сушкой двух и более материалов, один из которых сорбент. Для материалов различной природы определены кинетические характеристики процесса сушки и дробления, оптимальные режимы сушки с учетом качества конечного продукта. Так, для механически обезвоженного картофеля при температуре теплоносителя 200°С скорость сушки составила 8-10%/с, а для картофельно-свекольно-морковной сме-,си, в которой картофель использован в качестве сорбента-наполнителя - 13-15%/с при времени сушки 3-S с. Разработана установка производительностью 230 кг/ч по сухому порошку.

Для промышленных установок серии СВС, использующих досушку в аэрофонтанном режиме и ретурирование осадков сточных вод, получены необходимые расчетные зависимости для определения кратности циркуляции материала. При этом влажность конечного продукта -осадков сточных вод при размерах частиц от 0,25 до 4 мм составила от 2 до 19.5Я, что обеспечило надежное хранение материала и возможность использования его в качестве топлива или строительного материала. При сушке обезжиренного мясо-костного сырья выявлено, что предварительное радиоактивное ^-облучение материала на 10-15'/. повышает эффективность последующей сушки и более чем на порядок дробление кости. Определены режимы обработки, обеспечивающие управление размером частиц Сих коагуляцией или дроблением) путем изменения скоростей встречных струй. При термообработке жидких материалов учтена специфика сушки растворов и осадков не поддающихся механическому обезвоживанию. Разработана схема сушки растворов с учетом предварительного концентрирования их в многоступенчатых адиабатных контактных выпарных установках. При сушке без использования инертной насадки модельных двухкомпонентных растворов Сна примере сульфата алюминия) выявлены преимущества встречноструйно-го метода по сравнению с прямоточным. В опытах с многокомпонентными низко- и высококонцентрированными технологическими растворами сульфата алюминия, продувочными стачными водам Новолипецкого металлургического завода разработаны режимы сушки технологических растворов с начальной концентрацией 80-300г/л в одноступенчатой встречноструйной сушилке до р =10-14Ji. Предложен приближенный полуэмпирический метод расчета сушки растворов. Численные результаты удовлетворительно согласуются с экспериментами.

Четвертый раздел посвящен исследованию тепломассообменных процессов, в которых существенно взаимодействие трех фаз - газооб-

разной, твердой и жидкой. К' таким процессам условно можно отнести процессы сушки жидких материалов во встречных струях на инертной твердой насадке, сушку непористых материалов до влажности ¡о>0.2-1^, отверждение на поверхности гранул распыляемой в газовых потоках жидкости, коагуляцию во встречных струях распыленных в жидкости капель и твердых пылевых частиц между собой и на инертной насадке, испарительное охлаждение запыленных газов. Указанные процессы достаточно сложны и потребовали в каждом конкретном случае учета специфики протекающих явлений.

В первой части раздела 4 изложена методика численного расчета сушки и нагрева влажных непористых частиц. При постановке задачи исходили из того, что частица представляет собой монолитное твердое тело, покрытое слоем адсорбированной на его поверхности воды. С учетом теплообмена получено выражение для скорости изменения диаметра частицы

dD 1

а?г= Wp^

а также выражение для плотности частицы

р = ?т+ ъЧ-Рв3 С16]

г

Уравнение С15) при совместном решении с уравнением движения частицы и при начальных условиях, в которые входит выражение С16), составило систему уравнений для расчета параметров движения и сушки частиц, например, гранул алюминиевых сплавов. В условиях последующего нагрева частиц исходные уравнения для проведения численного счета записываются в виде системы из уравнения движения и следующего уравнения теплообмена, при нагреве

dlL NuXCT -Тт)

= т-тг-н— — 47)

Разработанные программы численного счета динамики сушки и нагрева частиц позволили выявить режимы обработки, при которых время ее проведения зависит от температуры и скорости газа, и условия, при которых расчет можно вести по балансовым соотношениям. Численные исследования были подтверждены результатами экспериментов.

При создании технологии производства гранул алюминиевых спла-

вов разработан и внедрен в промышленность двухстадийный процесс и установка для сушки гранул в полукольцевых и щелевых встречност-руйных аппаратах, сокращающие расход энергии при производстве продукции в 1.8-3 раза. Совмещение сушки и скоростной дегазации во встречных струях при температурах близких к температуре солидуса алюминиевых гранул и скоростях нагрева гранул 102-10* °С/с обеспечивает уменьшение времени процесса на один-два порядка.

При численном расчете таких процессов/как сушка растворов на инертной насадке, намораживание жидкого водорода на твердых гранулах, использованы аналогичные методы расчета совместно протекающих процессов движения и тепломассообмена. Получены данные о динамике нарастания пленки затвердевающего материала на частицах, количестве осажденного материала и времени протекания процесса.

При проведении экспериментальных исследований по сушке растворов на инертной насадке предложено оценку величины поверхности теплообмена (поверхности насадки) вести на основании балансового уравнения

С1-К35всравхчвых3 = С183

где а - расчетный коэффициент теплообмена, К - коэффициент потерь,

определяемый экспериментально.

Результаты экспериментальных исследований по сушке растворов нитрата натрия и калия (иммитаторов радиоактивных отходов) на инертной насадке, а также исследования по плазменной встречноструйной обработке были использованы для разработки принципиальных основ новой технологии переработки радиоактивных отходов, затрагивающей как вопросы концентрирования, сушки и кальцинации радиоактивных отходов в ВРПГ с инертной насадкой, так и вопросы их остекловыва-ния в плазменных струях.

Во второй части раздела 4 приводятся разработанные процессы подготовки высотемпературных газов к очистке и собственно очистки газов от пыли и химических вредностей. Рассмотрены варианты сочетания этих процессов с физико-химической обработкой ценных материалов. Анализ факторов, влияющих на степень улавливания пыли, вытекает из функциональной зависимости т)=ТСе,вж,ву,т3ф), где скорость коагуляции частиц Так как размеры пылевых частиц,

их плотность, физические параметры несущего газового потока заданы условия™ конкретного технологического процесса, повысить Т) возможно увеличением относительной скорости частиц пыли и капель.

повышением локальной концентрации и времени пребывания твердой и жидкой фазы в активной зоне аппарата. Эти условия в значительной мере реализуются в аппаратах со встречными струями, в которых рас-■ четы и эксперименты показывают наличие повторного тонкодисперсного дробления частиц жидкости в зоне встречи струй, а также роста концентрации плотной фазы в 20-50 раз по сравнению с разгонным участком. Данный анализ с некоторыми уточнениями применен и к процессам очистки газов от газовых примесей и испарительному охлаждению запыленных газов.

Рассмотрены вопросы мокрого улавливания и физико-химической обработки пыли. Выявлено, на примере обработки тонкодисперсной алунитовой пыли, влияние на степень улавливания пыли режимных и конструктивных факторов и определены значения параметров обеспечивающие эффективное пылеулавливание.

Установлено, что при двух- трехступенчатом улавливании пыли с размером частиц dT<10-25 мк степень ее улавливания может достигать 99.5-99. 9'4.

Далее рассмотрены вопросы очистки газов от вредных газовых примесей. На примере исследования десорбции аммиака и очистки воздуха от сернистого ангидрида с учетом влияния скорости газа, характера распыления, концентрации и коэффициента использования жидкости -адсорбента установлена высокая эффективность во встречных струях процессов сорбции и десорбции газовых примесей, проявляющаяся даже при низких концентрациях примеси. Показано, что для эффективного улавливания сернистого ангидрида в диапазоне скоростей газа W?=10 -50 м/с следует использовать в качестве адсорбента известковые растворы с концентрацией 5-7 г/л. При пневматическом распылении раствора на степень очистки воздуха от S02 в большей степени влияет содержание извести в растворе, чем скорость газа.

Вопросы подготовки высокотемпературных газов к тонкой очистке путем их испарительного охлаждения исследованы во встречных прямоточных и реверсивных струях в режиме полного испарительного охлаждения. В аппаратах ВРПГ с охлаждением газов за счет испарения подаваемой жидкости на поверхности реверсивно циркулирующей инертной насадки распыление жидкости на насадку в 3-4 раза повышает интенсивность теплообмена по сравнению с прямоточным вариантом.

В разделе 5 приведены результаты исследований процесса смеше-

ния. Полагали, что процесс смешивания для достаточно высоких значений ß протекает в квазиизотропной системе и может быть описан приближенно уравнением концентрационной диффузии, решение которого приводит к следующей зависимости между концентрациями компонентов смеси в некоторой фиксированной точке для моментов времени г и т

Р = Р exp[-R т Ст/т - 1)] С193

Т 0^10 о

где Рт=рт-р, Ро=ро~р, R, ■ Связь между Ро и Рт может быть установлена экспериментально.

Из совместного рассмотрения (19) и уравнения регрессии получено

а=а expC-R т (т/т - 1)] (20)

Т О г 10 о

или при замене а коэффициентом вариации V=(cr/p)100^ и учете многоступенчатости смесительных аппаратов, в которых продолжительность перемешивания в одной ступени (т ) постоянна

ln(Vn/V )=-RCn-l) (21)

n I

где п=т/то=1,2,3... количество ступеней в аппарате. Величина R= R( -то, названная коэффициентом смешения, является аналогом коэффициента диффузии и характеризует кинетику процесса, состояние смеси в любой момент времени характеризуется величиной V или ff. Выражения (20), (21) использованы в экспериментах для анализа процесса смешения.

Так, при изучении противоточного по ступеням варианта встречных струй и использовании в качестве компонентов смеси ряда полимерных композиций полихлорвиниловой смолы С-5 и талька при H/d =1 и W=10-13 м/с получены при 1<п<4

lnCVn/V )=-0,55Сп-1) (22)

при

ln(Vn/Vi 3 =-0,1 ln-1,13 ' (23)

где V=7,17K; Ve =1,17554.

Изменение интенсивности смешения наблюдается при п>4. Оптимальное "для условий смешения H/d„ лежит в пределах 0. 5<H/d„<l. При

К 1ч

использовании варианта прямоточных по ступеням встречных струй типа "крестовина" установлено, что интенсивность смешения при скорости газа в разгонных каналах 6Ж30 м/с в диапазоне 0,1/Зр< 1,6■ 10~3мэ/м3 возрастает с уменьшением ß^. Так например, при смешении хлористого натрия и кварцевого песка с dT=0,26 мм в

указанном диапазоне и при п<4 величина коэффициента смешения И изменяется от 0,19 до 0,13 (рис.8).

Установлено, что интенсивность смешения при /3=сопз1 практически не зависит от скорости газа в диапазоне >/=18-30 м/с и резко падает при снижении Ут до '6-8 м/с. Используя данные о структуре потока (раздел II), получена связь между коэффициентом удержания материала т^/т и коэффициентом вариации V. Для шестикратного смешения при У/>18 м/с и 0,15</Зр<1,6-10~3м3/м эта связь характеризуется простой формулой т^/т = 1 - 0,ЗУп.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложена классификация способов и усторойств, реализую-

в

щих метод встречных струй, учитыаюшая структуру потоков газовзвеси, природу обрабатываемых материалов, конструктивные особенности аппаратов и другие признаки. Классификация включает реверсивные и полукольцевые модификации метода, разработанные автором.

2. Разработана методика исследования структуры двухфазных потоков -и динамики движения дисперсных материалов во встречных струях на базе использования радиоактивного /3-просвечивания потока и меченых радиоактивных частиц.

3. Разработана модель движения частиц в зоне встечи струй, выявлена реальная структура встречных струй газовзвеси, характеризующаяся ростом истинной концентрации твердой фазы в десятки раз, получены зависимости для расчета коэффициентов удержания, параметров движения частиц, гидродинамических сопротивлений одно- и двухфазных струй, по концентрации плотной фазы определена область стабильного протекания обменных процессов во встречных струях, обнаружено в модификации ВРПГ существование флюидизированного облака частиц-"поршня", выявлена динамика движения"поршн^1 и границы его существования.

4. Проведено моделирование межфазового тепломассообмена во встречных струях газовзвеси. Определены зависимости для расчета, полученные в результате численного и экспериментального исследования. Выявлена область влияния концентрации материала на тепломассообмен в зоне встречи струй.

5. Разработаны новые процессы термообработки дисперсных материалов различной природы, обеспечивающие существенное повышение интенсивности тепломассообмена, а также качество конечного материала.

5.1. Для твердых коллоидных капиллярно-пористых материалов (зер-

на) выявлены закономерности кинетики сушки при умеренных и высоких температурах теплоносителя, предложено объяснение механизму интенсификации внутреннего тепломассообмена. Разработан метод высоко-темпеартурной обработки Стермовструдирования) зерна во встречных струях, изучены особенности сушки, нагрева и взрыва зерна, найдена взаимосвязь между режимами термовструдирования, физическими и химико-биологическими характеристиками продукта. Предложены новые методы оценки глубины обработки продукта при организации взрыва и вспучивания зерна.

5.2. Для твердых тонкопористых материалов типа гранул алюминиевых сплавов выявлена кинетика скоростной сушки, нагрева и дегазации материала. Предложен двухстадийный метод обработки материала

с кратковременным повышением его температуры до температуры соли-дуса, разработаны методы интенсивной сушки до глубокой влажности СО. 005-0.02%).

5.3. Для твердых кристаллических материалов получены кинетические характеристики процесса сушки и дробления, которые использованы при разработке метода высокоинтенсивной термообработки материалов в ВРПГ с инертной насадкой и рециклом материала.

5.4. Для сушки пастообразных и жидких материалов разработаны и изучены методы совмещения процессов сушки, дробления, грануляции, введения адсорбентов-наполнителей, ретурирования, научно обоснованы режимы интенсивной сушки.

6. Предложены и изучены методы испарительного охлаждения и улавливания из газа пыли и вредных газовых примесей, совмещения этих процессов с физико-химической обработкой пыли. Обоснован механизм процесса улавливания и выявлено влияние основных факторов, обеспечивающих эффективность указанных процессов.

7. Разработаны процессы смешения тонкодисперсных материалов во встречных струях. Выявлены зависимости, определяющие влияние основных параметров системы на кинетику процесса и качество смеси. Показано, что при сохранении высокого качества смеси, длительность процесса сокращается в десятки раз.

8. Внедрены или прошли промышленную апробацию новые ресурсо-и энергосберегающие способы, устройства и технологии, обеспечивающие повышение качества материала. Среди них: технология термовструдирования пищевого и кормового зерна; обеззараживания 'бобовых культур, ржи и рапса; переработки в кормовую муку мясокостного не-

пищевого сырья; переработки гранул алюминиевых сплавов; переработки радиоактивных отходов; очистки и полировки внутренних поверхностей труб; сушки осадков сточных вод. Экономический эффект составил более 1.0 млн.руб.Спо ценам 1991 г.).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: монографии, препринты, разделы в книгах и справочниках:

1. Эльперин И.Т., Мельцер В.Л., Павловский Л.Л. , Енякин Ю.П. Процессы переноса во встречных струях Сгазовзвеси).-Минск: Наука и техника, 1972. - 216 с.

2. Таубман Е. И., Горнев В. П., Мельцер В. Л. и др. Контактные теплообменники.-М. : Химия, 1988.- 256 с.

3. Мельцер В.Л. Гидродинамика и тепломассоперенос при термообработке дисперсных материалов во встречных реверсивных потоках газовзвеси. Препринт N 28. ИТМО АН БССР. Минск, 1989. 42с.

4. -Мельцер В. Л., Красяков'Е. А. , Завьялов В. В. Высокотемпературная обработка зерна во встречных Среверсивных и прямоточных) потоках газовзвеси//Препринт N 4. ИГМО АН БССР. - Минск: ИТМО АН БССР, 1990. - 23 с.

5. Kudra Т. ,Mujumdar A. ,Meltser V. Impinging stream dryers: Principles practice and potential, Chapter by "Drying of Solids". India. 1993.

6. Мельцер В. Л., Бурачонок И. H., Родов 0. Е. Получение кормовой муки при интенсивной сушке мясокостного сырья в установках со встречными струями//Препринт.-Минск:ИТМО АН БССР,1990.-23с.

7. Мельцер В. Л., Гуревич Г. Л., Красяков Е. А. Гидродинамика и теплообмен во встречных полукольцевых потоках газовзвеси// Препринт N 17 ИТМО АН БССР.-Минск: ИТМО АН БССР,1990.-43 с.

8. Kudra Т., Mujumdar А., Meltser V. Characteristics and application of impinging stream systems, chapter by "Handbook of Industrial Drying"-NYCUSA), Marcel Deccer, 1993.

Статьи:

9. Эльперин И.Т., Галерштейн Д.M., Мельцер В.Л., Антипов В.В. В кн. : Исследование тепло- и массообмена в технологических процессах и аппаратах.-Минск. : Наука и техника, 1966. С. 64-70.

10. Галерштейн Д.М. , Эльперин И.Т., Мельцер В.Л. и др. Исследование процесса смешения тонкодисперсных материалов в аппартах со встречными струями//В кн.: Исследование тепло- и массообмена в технологических процессах и аппаратах.-Минск. : Наука и

техника, 1966. С. 64-70.

И. Эльперин И. Т., Енякин Ю. П., Мельцер В. Л. Экспериментальное исследование гидродинамики встречных струй газовзвеси//Тепло-и массоперенос. - 1968. - Т. V. -С. 454-468.

12. Мельцер В. Л., Эльперин И. Т., Галерштейн Д. М. Движение частиц твердой фазы во встречных струях газовзвеси//ИФЖ. -1968.-Т. УУ. N6.-0.1034-1039.

13. Мельцер В. Л., Галерштейн Д. М., Эльперин И. Т. Межфазовый теплообмен во встречных струях газовзвеси//Изв АН БССР. Серия физ.-знерг.наук. - 1968,- N 4.-С. 107-110.

14. Мельцер В.Л., Эльперин И.Т. Движение частиц твердой фазы на разгонном участке встречных струй//В кн.: Исследование процессов переноса в аппаратах с дисперсными системами. - Минск: Наука и техника, 1969,- С. 74-79.

15. Мельцер В. Л., Эльперин И. Т. Смешение дисперсных материалов во встречных струях газовзвеси//В кн.: Исследование процессов переноса в аппаратах с дисперсными системами. -Минск.:Наука и техника, 1969. С. 85-90.

16. Мельцер В. Л., Эльперин И. Т., Левенталь Л. И. Движение твердых частиц во встречных газовых струях//В кн.: Тепло- и массоперенос в аппаратах с дисперсными системами.-Минск, 1970.-С.83-91.

17. Мельцер В. Л.,' Эльперин И. Т. 0 движении одиночной частицы в аппаратах со встречными струями//В кн.: Исследование по конвективному тепло-и массообмену:-Минск, 1970.- С.334-343.

18. Мельцер В.Л., Эльперин И.Т., Левенталь Л.И. и др. О влиянии концентрации частиц твердой фазы на их движение во встречных газовых потоках//Изв. АН БССР. Сер. физ.-мат. наук.-1971.- N 4. С.57-61.

19. Мельцер В.Л., Эльперин И.Т., Лайнер А.И. и др. Исследование улавливания тонкодисперсной пыли во встречных струях//В кн.: Тепло- и массоперенос в сушильных и термических процессах. Минск, 1971,- С. 85-95.

20. Эльперин И. Т., Мельцер В. Л., Левенталь Л. И. и др. К расчету на ЭЦВМ параметров движения частиц дисперсного материала во встречных струях//Изв. АН БССР. Сер. физ.-энерг. наук.-1972. N2.-0. 95-100.

21. Эльперин И. Т., Мельцер В. Л., Туровский И. С. и др. Некоторые вопросы методики исследования и расчета процессов сушки пас-

тообразных продуктов в установках со встречными струями//В кн.:Тепло- и массоперенос. - Минск, 1972.- Т. VI.-С.448-453.

22. Эльперин И. Т., Мельцер В. Л. , Моссэ А. Л. и др. Движение твердых частиц в вертикальных встречных струях//Изв. АН БССР. Серия физ. -энерг.наук.- 1975. -И 1.- С. 97-104.

23. Лайнер А. И., Эльперин И. Т. , Мельцер В. Л. и др. Исследование процесса улавливания обожженной и восстановленной алунитовой пыли во встречных потоках//Изв. вузов. Цветная металлургия. -1975.- N 6.- С. 51-53.

24. Лайнер А. И., Мельцер В. Л., Эльперин И. Т. и др. Исследование процесса улавливания алунитовой пыли во встречных потоках// Цветные металлы. - 1975.- N 9,- С. 42-45.

25. Белобородов Ю. П., Мельцер В. Л., Моссэ А. Л. и др. Исследование плазменных реакторов со встречными струями//В кн.: Высокотемпературный тепло-и массоперенос.-Минск, 1975.-С.129-139.

26. Мельцер В. Л., Эльперин И. Т., Сагарда М. В. и др. К расчету движения твердых частиц в вертикальных встречных плазменных струях//В кн.: Исследование плазмохимических процессов и плазменных устройств.- Минск, 1975.- С.102-107.

27. Мельцер В. Л., Эльперин И. Т., Сагарда М. В. и др. Движение твердых частиц в вертикальных встречных струях//Изв. АН БССР. Сер. физ.-энерг. наук, - 1975.- N 1.- С. 97-104.

28. Эльперин И. Т. , Мельцер В. Л. , Островский О.П. и др. Термическая обработка промышленных сточных вод во встречных струях^Вопро-сы сушки и термообработки.- Минск, 1976.-С.101-115.

29. Мельцер В. Л., Эльперин И. Т. , Лайнер А. И. и др. Исследование процесса выпарки солевых растворов в аппарате со встречными потоками//Изв. Вузов. Цветная металлургия.-1976.-К 6.-С. 51-53.

30. Эльперин И. Т., Мельцер В. Л., Моссэ А. Л. и др. Исследование одно- и двухфазных неизотермических вертикальных встречных струй разного импульса//Изв. АН БССР. Серия физ.-энерг. наук. 1977. - N 2. - С. 47-52.

31. Мельцер В. Л. , Байда М. М., Сагарда М. М. Численный анализ движения дисперсного материала во встречных струях газовзвеси// Изв. АН БССР. - 1978.- N 4.- С. 114-117.

32. Мельцер В. Л., Писарик Н.К. Межфазовый теплообмен одно- и двухфазных встречных струй//Тепломассообмен-У1. -Минск, 1980.-Т. VI, Ч.1.- С. 132-135.

33. Левенталь Л. И. , Мельцер В. Л., Байда М. Н. Исследование динамики движения частиц твердой фазы в реверсивной газовзвеси//Ис-следование процессов переноса в дисперсных системах.-Минск, 1981.- С. 69-86.

34. Мельцер В.Л., Кондратов В.В., Вальдберг А.Ю. Испарительное охлаждение газов в аппарате со встречными струями//Промышленная и санитарная очистка газов.- 1983.- N 2.- С. 11-12.

35. Мельцер В. Л. Исследование контактной жидкостной очистки газов от вредных компонентов//В кн.: Тепломассоперенос в аппаратах с дисперсными системами. - Минск, 1983.- С.155-157.

36. Мельцер В. Л., Вальдберг А. Ю., Левенталь Л. И, Испарительное охлаждение газов в апппарте с реверсивными потоками газовзве-си//Промышленная и санитарная очистка газов.- 1984. -N 4.-С.5.

37. Мельцер В. Л., Гуревич Г. Л. О динамике движения частиц в реверсивных потоках газовзвеси//В кн.:Проблемы тепло- и массо-обмена в теплоэнергетических установках с дисперсными системами. - Минск, 1985.- С.114-120.

38. Мельцер В. Л., Гуревич Г. Л., Старовойтенко Е. И. и др. О методе расчета процесса термообработки влажных частиц в реверсивных потоках газовзвеси//В кн.: Исследование тепломассопереноса при сушке и термообработке капиллярно-пористых материалов: -Минск, 1985.-С. 131-138.

39. Мельцер В. Л., Тутова Э. Г. Сушка кристаллического лизина во встречных реверсивных потоках//Биотехнология. - 1986.- N 2. - С.70-74.

40. Мельцер В. Л. Кинетика дробления материала во встречных реверсивных потоках//В кн.: Тепломассоперенос и гидродинамика в топочных устройствах, газогенераторах и химических реакторах.-Минск, 1986.- С. 75-81.

41. Мельцер В. Л., Любошиц А. И. , Смагина Т. В. Сушка термолабильных зернистых материалов в реверсивных потоках//Интенсификация су-шильно-термических процессов.-Минск, 1985.-С. 62-71.

42. Мельцер В.Л. Исследование процесса дробления материала инертной насадки в реверсивных потоках газовзвеси//В кн.: Процессы переноса в аппаратах с дисперсными системами.- Минск, 1986.

С.113-119.

43. Мельцер В. Л., Тутова Э. Г. Интенсификация процесса сушки кристаллических пищевых продуктов//В кн.:Научные записки Лодзин-

ского политехнического института. Химическая инженерия. - 1987. N 14.- С. 21-24.

44. Мельцер В. Л. Численное и экспериментальное исследование межфазного тепломассообмена во встречных реверсивных потоках га-зовзвеси//Тепломассообмен-ММФ. Секц. 5. Минск, 1988.-С.89-91.

45. Старовойтенко Е. И. , Мельцер В. Л. , Дерюгин А. И. и др. Высокоскоростная сушка алюминиевых гранул во встречных струях газо' взвеси//Вопросы авиационной науки и техники. Серия Технология . легких сплавов. - 1988. - Вып. 2. Не публ.

46. Мельцер В. Л. Особенности гидродинамики и тепломассообмена при сушке капиллярно-пористых материалов во встречных реверсивных потоках газовзвеси//Тепломассообмен-ММФ. Секц. 5. Минск, 1988.- С. 80-82.

47. Мельцер В.Л., Гуревич Г.Л., Красиков Е.А. Гидродинамика и теплообмен во встречных полукольцевых потоках газовзвеси// Низкотемпературные процессы тепло-и массопереноса в энергосберегающих технологиях.-Минск, 1990.- С. 31-46.

48. Мельцер В. Л. , Завьялов В.В., Красяков Е.А. Особенности высо-температурной обработки зерна//Исследование тепломассобмена в аппаратах с дисперсными системами.-Минск, 1991.- С.90-100.

49. Мельцер В. Л. , Завьялов В.В., Красяков Е.А. Высокотемпературная сушка с термовструдированием зерна во встречных струях газовзвеси//Тезисы докл. Межд. конф. по сушке 2-го ММФ-92. -Киев, 1992,- Т. 8.- С. 177-180.

50. Мельцер В., Кудра Т., Мужумдар А. О классификации и особенностях сушки со встречными струями//Тезисы докл. Межд. конф. по сушке 2-го ММФ-92.- Киев, 1992,- Т. 8. - С. 181-184.

51. Мельцер В. Л. , Лекарев В. И. Глубокая термообработка фуражного

зернам/Комбикормовая промышленность. - 1992.- N 2. - С.17-20.

Авторские свидетельства на изобретения: 248716, 312492, 486185, 569825, 419699, 671059, 659633, 596811, 565176, 495521, 569825, 566502, 566115, 567894, 596792, 735885, 606067, 659173, 656646, 618625, 808088, 719678, 656647, 765632, 789398, 823783, 929132, 712639, 929176, 1079997, 782568, 782567, 893063, 989278, 884464, 986216, 921604, 1071906, 1173141 и др.

Всего по теме диссертации имеется более 70 публикаций и 50 авторских свидетельств на изобретение.

Рис. I. Динамика движения частицы От= 1.3 мм, уг -

940 кг/и3 в ВРПГ при 12.0 м/с I - численный расчет, ® - результаты экспериментов.

5 3

ОД 0,2 о.} 0,4 0,5 О,

.1 0.1 Ь.М.

\

А 1

1

1

»

—с —1 5— ->

Рис. 3. Расчетные и экспериментальные данные по динамике движения частицы на разгонном участке и в зоне соударения полукольцевых потоков при 4= 26.4 м/с, радиусе полукольца 160 мм, материал -горох

I - расчетная зависимость

2,3 - расчетная и экспериментальная зависимости

г=4(1)

Рис. „ 2.Зависимость 9п/&. = = для силикагеля

с1т= 1,32 мм. I - =20.2м/с; Л» 0,37 • Ю"э м3/мЗ;

2 -15.5 , 0.43 : 10"® ;

3 - 9.9, 0.75 ; КГ3 ;

4 - 20.2 , 0.88 ? Ю-3 ;

5 - 15.6, 1.14 • Ю-3 .

Ии 60 ЛО 2.0 О

0.6 Т,С

Рис, 4..Зависимость и Ый - ^Сг) при разгоне и реверсивном движении частицы до ее выноса из зоны встречи струй.

i

б ií" -

250 30 О Г, С

Рис. 5. Кинетика сушки зерна в БРПГ. I - t= 200 ®С Ч = 29.2 м/с; 2 - 20, 29.2; а 3 - 122, 25.5; 4 - 120, 24; 5 - 120, 21.8; 6 - 75, 20.4; 7 - 75, 20.6; 8 - 52, 165.5; 9 - кипящий слой Wr=. 2.2 м/с,

G„ Д.к= ИЗ кг/м2.

di й. di' С 2.0

1.5 1.0 Q5

.-"I o-S

3 rV- 2

1 »--

Рис. 6. Кривые скорости сушки зерна при высоких температурах

1 - перловка, БРПГ, 'Ь,

2 - ячмень ВП ( на основе ОС-6), -Ьг« 302 °С.

263 °С;;

47. м 12 10 6 6

2

О

Рис. 7. Кинетика сушки и дроб-' ления кристаллического лизина: I - сушка монодисперсного продукта: 2 - сушка полидисперсного продукта; 3 - дробление полидисперсного продукта.

MM En0

0.6 ■V

Q6

Q4 ' -Cfi

Q2

Рис. 8. Зависимость^ 1,2,3 - для смеси УУаСС и при \л/= 18,3 м/с и

$ соотв. 0.152 • Ю-3; 0.645 • Ю-3 и 1.58 • 10~э; 4 - смесь железного и медного порошка ^ = 12.8 м/с и = 0.575 • Ю"э мэ/м3.

УСЛОВНЬЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

х,у - координаты; Б, с1 - диаметр канала, частицы; с^-- коэффициент лобового сопротивления частицы; Г - поверхность; 1 - длина; в -вес или удельный расход вещества; Т - температура;И - коэффициент смешения, р,р - концентрация данного компонента в смеси и среднее его значение; V - коэффициент вариации смеси; V/ - скорость, ¡3 -концентрация плотной фазы; т - время;сг - среднеквадратичное отклонение; ? - коэффициент сопротивления, вызванный присутствием твер дой фазы в потоке; р - плотность; /к - весовая концентрация твердой фазы; р - влажность; Н - расстояние между торцами разгонных каналов; Р±>,Ей,Си,Рг - критерии Ребиндера, Эйлера, Гухмана, Пран-дтля. Индексы: г - газ, ж - жидкость, в - витание, и - истинный, к - конечный или канал, н - начальный, т - твердое, р - расходный, отн. - относительный, р.к. - разгонные каналы, V - пылевая, л - локальный.