автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Сушка компонентов шихты стекольных и керамических производств в барабанной сушилке

На правах рукоииси //

□034842а <

Михайлов Юрий Юрьевич

СУШКА КОМПОНЕНТОВ ШИХТЫ СТЕКОЛЬНЫХ И КЕРАМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ В БАРАБАННОЙ СУШИЛКЕ

Специальность: 05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново - 2009

003484287

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет"

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор

Лабутин Виктор Алексеевич

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Рудобашта Станислав Павлович

Доктор технических наук, профессор Сафин Рушан Гарссвич

Ведущая организация ОАО «Полимерсинтез», г. Владимир

Защита состоится «2» ноября 2009 г. в 14 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.05 при ГОУВПО "Ивановский государственный химико-технологический университет" по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф.Энгельса, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного химико-технологического университета по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф.Энгельса, 10.

Автореферат разослан « 29 » сентября 2009 г.

Ученый секретарь совета Д 212.063.05, доктор физико-математических наук,

профессор

Г.А. Зуева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В современных условиях мирового финансового кризиса и тенденций роста тарифов на энергоносители особенно актуальной становится проблема энергосбережения в промышленности. По оценкам экспертов в ближайшие годы Российская Федерация войдет во Всемирную торговую организацию, что приведет к неизбежному повышению тарифов. Ввиду этого внедрение эффективных энергосберегающих технологий является одним из важнейших направлений повышения рентабельности производства, качества товара, а, следовательно, и конкурентоспособности предприятия в условия рыночной экономики.

Развитие производства строительной индустрии неразрывно связано с увеличением спроса на продукцию стекольной и керамической промышленности при одновременном повышении требований к качеству товара. Ввиду этого, стремление модернизировать действующие производства и снизить себестоимость товара способствует развитию здоровой конкуренции среди производителей. Одним из способов уменьшения себестоимости продукции является сокращение наиболее существенных статей затрат на производство, поэтому с научно-практической точки зрения наибольший интерес представляют энергоемкие процессы. Одним из таких технологических процессов в стекольной и керамической промышленности является сушка в барабанных сушилках, на режим которой оказывает воздействие множество факторов, по-разному влияющих на энергозатраты. Поскольку на испарение жидкости затрачивается значительное количество теплоты, соответственно, требуются значительные энергозатраты, то проблема оценки работы существующего оборудования и выбора оптимального режима сушки, обеспечивающего повышение эффективности использования сушильной установки, является актуальной задачей.

Содержание данной работы составляют результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в соответствии с ФЦП «Интеграция» (2.1 -AI 18. Математическое моделирование ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий) и планов НИР ВлГУ.

Цель работы - разработка математической модели процесса сушки в барабанной сушилке для выявления условий энергоэффективного использования оборудования.

Объектом исследования являются тепловые процессы удаления жидкости из дисперсных материалов в барабанных сушилках.

Предмет исследования - закономерности процесса сушки и их представление в математической модели. Задачи исследования:

1. Разработка расчетных методов определения температуры материала.

2. Обобщение экспериментальных данных равновесия между влажным материалом и сушильным агентом расчетными зависимостями.

3. Создание и экспериментальная проверка математических моделей различных стадий конвективной сушки дисперсных материалов в барабанной сушилке.

4. Разработка методики расчета сушильной установки.

Научная новизна. Предложен расчетный метод определения температуры материала в периоде прогрева и удаления связанной влаги, как с учетом разрабо-

тайных равновесных зависимостей, так и дополнительного подвода тепла от нагретых поверхностей элементов барабана.

Разработаны математические модели конвективной сушки материалов с учетом продольного перемешивания сушильного агента и при наличии контактного подвода тепла от нагретых поверхностей.

По результатам математического моделирования и экспериментальных исследований представлены закономерности конвективной сушки дисперсных материалов в барабанной сушилке и выявлены особенности процесса.

Показаны характерные зависимости между режимами сушки, параметрами сушильного агента и высушиваемого материала.

Практическая ценность. Использование предложенных методов исследования математическим моделированием процесса конвективной сушки глины в барабанной сушилке позволило выявить закономерности процесса, разработать рекомендации по интенсификации и управлению процессом.

Экспериментальные зависимости и математические модели процесса сушки, полученные в работе, позволяют анализировать процесс сушки, проводить его оптимизацию, управлять процессом, выявлять пути интенсификации, экономить энергетические ресурсы, снижать себестоимость продукции - в конечном итоге решать одну из первоочередных задач - повышать энергоэффективность.

Результаты проведенных в работе исследований по созданию методики расчета сушки дисперсных материалов в барабанной сушилке приняты к внедрению на стекольном заводе ОАО "Красное Эхо".

Автор защищает;

• формулы обобщения равновесных зависимостей эмпирическими и полуэмпирическими выражениями;

• расчетные методы определения температуры материала с учетом равновесных зависимостей между сушильным агентом и материалом и при дополнительном подводе тепла от нагретых конструктивных элементов барабана;

• .математическую модель конвективной сушки с учетом контактного подвода тепла и продольного перемешивания сушильного агента;

• результаты математического моделирования и экспериментального исследования конвективной сушки дисперсных материалов;

• методику расчета сушильной установки барабанного типа.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях: "ММТТ-19" (Воронеж, 2006); "Наукоемкие технологии XXI века" (Владимир, 2006); "ММТТ-20" (Ярославль, 2007); Всероссийской молодежной научной конференции "Мавлю-тинские чтения" (Уфа, 2007); "ММТТ-21" (Саратов, 2008).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 9 печатных работ, в том числе 1 статья в журнале, входящем в список ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы (105 наименований) и приложений. Работа изложена на 148 страницах основного текста, содержит 53 рисунка и 1 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена цель исследования, отмечена научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе рассмотрены равновесные зависимости между влажным газом и материалом, предложенные различными авторами, проведен анализ современного состояния теории тепломассообменных процессов и математических моделей конвективной сушки дисперсных материалов.

Обзор приведенных исследований показал, что наряду с большим количеством материалов, высушиваемых от жидких систем, в литературе не встречаются работы, посвященные системному и обобщающему исследованию равновесия влажного материала с сушильным агентом, которое чаще всего представляют в форме таблиц. Имеющиеся же аналитические исследования по равновесным зависимостям выполнены с рядом упрощающих допущений, которые приводят к описанию равновесия с большим приближением.

Анализ современного состояния теории тепломассообменных процессов дал научную основу для разработки методики исследования, создания лабораторной установки, а также рекомендаций по интенсификации и управлению процессом. Ввиду этого основной объем теоретических и экспериментальных разработок данной работы определен необходимостью исследования кинетических и равновесных закономерностей конвективной сушки в барабанной сушилке, причем подчеркнута целесообразность представления расчетного метода определения температуры материала в периоде прогрева и удаления связанной влаги самостоятельным разделом.

Надежным инструментом решения поставленных в работе задач являются такие составляющие системного исследования, как математическое моделирование и блочный метод, позволяющие проводить исследования и анализ кинетики различных стадий сушки, а также рассчитывать процесс и оборудование.

Анализ исследований по тепло- и массообменным процессам, протекающим при сушке в барабанных сушилках показывает, что на основании существующих исследований процесса сушки невозможно учесть все характерные особенности и изменения в кинетике такого процесса.

Более полной была бы такая модель, которая учитывала бы изменение температуры материала в каждой из стадий сушки, равновесие между влажным материалом и сушильным агентом, дополнительный подвод тепла от нагретых сушильным агентом конструктивных элементов барабана, эффект продольного перемешивания сушильного агента. Такие уточнения математической модели являются общей целью данной работы.

Во второй главе изложен расчетный метод определения температуры материала в периоде прогрева и периоде удаления связанной влаги, а также получены необходимые зависимости по равновесию между сушильным агентом и высушиваемым материалом.

Представление зависимости давления насыщения пара от температуры уравнением Антуана позволило определить температуру материала из трансцендентного уравнения, отображающего тепловой баланс сушильного агента:

/ \ Мп

1м{сг + х0сж) + -^-

ехр

В

~<м + С

-ехр

В

>м + С

[(С/7-СжК/+(Г0-?д)]:

А-ф

= ^{сг + спха) + х0{гй-цд).

При отсутствии дополнительно подводимого (отводимого) тепла (<5дд/<55иж=0) и степени насыщения воздуха на поверхности испарения жидкости

равной единице, согласно положениям пленочной модели Льюиса и Уитмена, уравнение (1) служит для расчета температуры адиабатического насыщения.

Для учета равновесия между сушильным агентом и высушиваемым материалом предложены методики обобщения экспериментальных данных равновесия с у чегом зависимости равновесного влагосодержания материала не только от относительной влажности сушильного агента, но и от его температуры.

Обобщение экспериментальных данных по равновесию осуществлялось: 1. Эмпирической зависимостью:

[/ = ехр(&, -(р~к2 ■ / — Аг3); (2)

использованием закономерности уравнения БЭТ (Брунауэра, Эммета и

2. С

Теллера):

и=-

ехр(-у?-А'2)

(1-2 чр+д?)

(-¿4 VV -К ■ Ф+Ъ) ■ <Р

3. Для капиллярнопористых тел с учетом уравнения Кельвина (Томсона):

и=ии

1

а4Ъг

ехр

2<г

(3)

(4)

Наличие равновесных зависимостей (2-4), отображающих функциональные связи между параметрами состояния сушильного агента и высушиваемого материала, позволило перейти к следующему этапу работы - разработке математического описания процесса конвективной сушки.

В третьей главе на базе общих представлений о сушке и ее законах рассмотрена физическая картина процесса по стадиям, протекающим в сушильной установке, описаны разработанные математические модели и приведено их решение.

В основу разработки математической модели взяты известные законы сохранения энергии и массы вещества, положения из теории сушки и законы равновесия между материалом и сушильным агентом, отображенные зависимостями, предложенными во второй главе.

Рассмотрим характерные составляющие процессов, протекающих в сушильном барабане.

Период прогрева материала. Принимая высушиваемую частицу правильной формы, температуру ее поверхности при удалении свободной жидкости определим уравнением (1), в котором дд представляет дополнительную теплоту (подводимое

теплопроводностью), полученное в данном случае единицей количества испаренной жидкости за счет внутренней теплоты охлаждаемой частицы материала. Для рассматриваемого случая qд является переменной величиной и выразится, в соответствии с законом Фурье, формулой

А,

Чд=-

1'и

дЯ

дЯ-Зт

(5)

Для определения градиента температуры на поверхности сферической частицы необходимо знать распределение температуры по ее толщине, а последнее описывается дифференциальным уравнением теплопроводности, имеющим вид

д!

м

Э т

дяг+'я

Э/

м

дя

(6)

с начальными условиями

и граничными условиями

= со/иг при г=0 и 1К1 = /(Я) при г>0

■и

дя

= 0.

Решение дифференциального уравнения (6) осуществлялось численно с использованием метода прогонки.

Период удаления свободной н связанной влаги. Период удаления свободной влаги характерен тем, что сушильный агент у поверхности материала находится в насыщенном состоянии и испарение идет по законам превращения свободной жидкости в пар. В течение этого периода процесс сушки определяется, главным образом, скоростью подвода тепла от сушильного агента к высушиваемому материалу

путем конвекции.

Одним из важнейших параметров, определяющих режим сушки, является температура сушильного агента. В непрерывном процессе сушки температура сушильного агента меняется по длине сушилки за счет отдачи тепла на испарение жидкости и на нагрев материала, лопастей и стенок барабана.

Рассмотрим основной баланс передачи теплоты в сушильном барабане, схематичное отображение которого представлено на рис. 1.

Рис. 1. Ячеечная модель тепловой части процесса сушки в барабанной сушилке

Количество теплоты отдаваемого сушильным агентом материалу, стенкам и лопастям барабана в элементарном объеме Д V равно:

А(?сл - А0Г + ЛСЛ7 + Л& причем Д0С

~1сс.Мсл>

(7)

а влажный материал в свою очередь получает теплоту конвективно от сушильного агента поверхностью падающих частиц и лежащего слоя, а также в завале за счет кратковременного контакта от лопастей и стенки барабана

Ь<2м=Ь(2к+А(2лоп + А(2бар (8)

л расходуется на превращение жидкости в пар, перегрев паров и нагрев материала = АУУ\г + сп (гСА -/и )] + СмсмМм, где Ы^ = вмсмМм. (9)

Перенос тепла от сушильного агента к материалу осуществляется конвективно в соответствии с выражениями: доя падающих частиц Д= ау (1СА - см )АУ = а^ЛгАУ, (¡0)

для лежащих частиц = а(1СА -(М)А5 = аД/ДЗ, (10.1)

а перенос тепла от сушильного агента к стенкам и лопастям барабана по уравнениям теплоотдачи:

А~аБАР^СА~1БАг)^БАР = аБЛР^1БЛР^БАР' (Н)

А0.ЛОП ~ ®ЛОП {}сА ~ ^ЛОП ) А^лоя = ^ЛОП^ЛОП^ЛОП- (111)

Расчет периода удаления связанной влаги отличается от расчета периода удаления свободной влаги тем, что относительная влажность сушильного агента на поверхности материала становится меньше единицы, поэтому температуру поверхности материала, которая начинает повышаться, необходимо рассчитывать с использованием равновесной зависимости между сушильным агентом и высушиваемым материалом.

Дополнительный подвод тепла от конструкционных элементов барабана.

В результате теплового контакта материала с горячими стенками и лопастями барабаня появляется слой высушенного материала, толщина которого постепенно растет (рис.2). А в высушенном состоянии дисперсный материал по теплопроводным свойствам не так уж далек от свойств теплоизоляционных материалов. С згим связано то, что основное сопротивление теплопередаче сосредоточено в зоне материала, контактирующего с теплоотдающей поверхностью. Проходящие в этой зоне процессы существенно зависят от критерия Лыкова. При его малых значениях жидкость не будет успевать подводиться из внутренних слоев материала к поверхности контакта, появится прослойка сухого материала, разделяющая поверхность контакта и поверхность испарения. Температура этого слоя на поверхности контакта одинакова с температурой нагретой стенки, а на противоположенной стороне равна температуре испарения жидкости, определяемой величиной давления в сушильной камере.

и

Рис. 2. Схема расположения материала в процессе сушки: 1 - влажный материал; 2 - нагретая стенка; 3 - лопасть; 4 - слой высохшего материала

При сушке многих материалов можно считать, что пересыпание части материала в барабане происходит вверху с одной лопасти на другую или на слой материала, находящийся в нижней части барабана, остальной же материал остается неподвижным, т.е. лежит на нагретой поверхности. В зоне контакта этого материала с поверхностью происходит передача теплоты и за счет этого сушка пристенного слоя. Все частицы материала этого слоя находятся в контакте с нагретыми элементами барабана до следующего цикла пересыпания. Для процессов теплообмена в барабанных сушилках это время оказывается довольно малым по сравнению со временем пребывания материала в барабане, что дает возможность принять положения теории кратковременного контакта для математического описания теплопередачи внутри слоя.

Величина толщины слоя сухого материала определяется из известного решения задачи теплообмена с изменением агрегатного состояния вещества при наличии небольшого градиента температур применительно к процессу сушки с углублением зоны испарения. Считая контакт кратковременным, данный процесс можно свести к задаче Стефана, из решения которой вытекает

# = 02) где Р0 — коэффициент пропорциональности, характеризующий скорость углубления зоны испарения, определяемый из условий, заданных на подвижной границе испарения и рассчитываемый из трансцендентного уравнения

4а

А 2 4а

Введя замену в (13) ¡5= , получим

ехр (~рг) г(и-ир) ^ и'=4жКо, где Ко — —^-Ц-

В соответствии с полученным выражением (14) безразмерная величина /У зависит только от критерия Коссовича и, следовательно, сама является критерием. Физический смысл этого критерия можно представить как меру соотношения между скоростью распространения фронта высушенного слоя материала и скоростью изменения его температуры.

При нестрогом соблюдении условий кратковременного контакта зависимость между критериями и Коссовича

ув = /{Ко) (15)

можно выявить для конкретного случая экспериментальным путем.

Учет эффекта продольного перемешивания сушильного агента. Принимая диффузионную модель движения сушильного агента в барабане сушилки, используем допущение, что структура потока описывается уравнением, аналогичным уравне-

Я-ехр --г—

('л: - 0/ )-УтА = г(и-ир)Рнп (13)

(14)

нию молекулярной диффузии. Параметром такой модели для маесообменного процесса является коэффициент, аналогичный коэффициенту молекулярной диффузии, который в теории процессов химической технологии носит название коэффициент продольного (обратного) перемешивания. Допуская наличие подобия между массо-обменными и тепловыми процессами, полагаем, что в тепловых процессах аналогом коэффициента продольного перемешивания является тепловой коэффициент продольного перемешивания.

Диффузионная модель переноса теплоты сушильным агентом на элементарном участке длины барабана имеет вид:

+ = сд-гЛ,). (16)

Это уравнение дает связь температуры сушильного агента с длиной пути его перемещения в дифференциальном виде. Для его решения необходимо знать изменение температуры материала по длине сушильного барабана, которая зависит от хода процесса сушки, поэтому уравнение (16) решается численно. Свойства материала по длине ячейке считаем постоянными. Кроме того, ввиду незначительного изменения температуры и влагосодержания сушильного агента в ячейке, принимаем его линейную скорость постоянной. Решение уравнения (16) осуществлялось методом прогонки. Так как граничные условия заданы только исходной температурой в начале (на входе в сушилку), то в связи с этим используем метод последовательного уточнения решения при первом произвольном задании конечной температуры с последующим уточнением этой температуры повторными расчетами до требуемой точности. Эту методику расчета можно также использовать и для тех случаев, когда движение сушильного агента описывается моделью идеального вытеснения.

Моделирование всего процесса сушки велось по элементам барабана, имеющим одинаковый шаг, величина которого определялась длиной барабана и числом принятых элементов.

Общий расчет представленных математических моделей процесса сушки состоял из трех блоков, отображающих отдельные стадии процесса, рассмотренные выше. Каждый блок алгоритма содержал циклы расчета температур и влагосодер-жаний материала и сушильного агента по длине барабана.

В четвертой главе приведена проверка сходимости и точности решения исследуемых моделей, изложены результаты математического моделирования процессов конвективной сушки на примере удаления воды из глины, дана оценка влияния технологических характеристик на ход процесса.

Для оценки точности расчета при распределении температуры по слоям частицы выявляли ее зависимость от количества шагов по времени и радиусу.

Результаты анализа показали, что минимальное количество шагов при оценке распределения температуры по радиусу и по времени, которое существенно не влияет на точность расчета, можно ограничить 40 и 30 соответственно.

Для всего процесса сушки количество шагов, обеспечивающих точность расчета по длине барабана, составило 250.

В процессе моделирования оценивалось влияние исходных свойств сушильного агента и высушиваемого материала на кинетику процесса сушки в условиях производства. Оценка кинетики процесса сушки проводилась по кривым изменения влаго-

содержаний и температур сушильного агента и материала по длине сушильного барабана. Анализ полученных зависимостей показывает, что характер процесса сушки в барабане идет согласно теоретическим закономерностям. Для исследованного диапазона процесса сушки выявлены практически линейные зависимости между некоторыми параметрами и режимами. Также отмечено, что при значительном повышении интенсивности продольного перемешивания снижаются показатели процесса сушки.

В пятой главе представлено описание экспериментальной установки и методик проведения исследований, а также приведены результаты проверки основных кинетических закономерностей, установлена адекватность разработанной математической модели реальному процессу.

Эксперименты проводились на лабораторной установке (рис. 3), специально созданной с целью проверки на адекватность математического описания, оценки характерных сторон и особенностей поведения процесса. В качестве материала при математических расчетах и в экспериментальных исследованиях кинетики сушки была выбрана глина как наиболее распространенный компонент сырья в керамической промышленности. Влажный материал имел начальную температуру в пределах от 20 "С до 22 °С . Начальное влагосодержание задавалось равное 20 % ± 0,5 %.

т

Рис. 3. Схематичное изображение экспериментальной установки: 1 - пылесос; 2 - диафрагма;

3 - калорифер; 4 - загрузочная камера; 5 - шнековый дозатор; 6 - электродвигатель привода барабана; 7 - бункер подачи материала; 8 - барабан, 9 - разгрузочная камера; 10 — ворошитель; 11 - компьютер; 12 - термопреобразователь; 13 - терморегулятор; 14 - редуктор привода барабана; 15 - регулировочный выпрямитель

Анализ результатов моделирования проводился по оценке влияния начальной температуры и расхода сушильного агента на процесс.

На рис. 4 показаны зависимости изменения среднего влашсодержания глины, температуры ее и сушильного агента от начальной температуры последнего.

Рис. 4. Изменение параметров по длине барабана при различных начальных температурах сушильного агента: а - влагосодержание материала; б - температура сушильного агента; в - температура поверхности частицы; г - температура центра частицы материала

"•"85 ttC;*J15 0О#"135 <>С:-+-150 "( '•♦•175 "О;

Анализ кривых показывает, что процесс сушки идет в основном в периоде удаления связанной влаги. Можно отметить, что при довольно высокой начальной температуре сушильного агента более четко проявляется период удаления связанной влаги, которой заметен по изменению температуры поверхности глины и снижению скорости ее сушки.

Анализ математического моделирования периода прогрева (рис. 4в и 4г) и удаления свободной влаги показывает, что температура материала в центральных слоях частицы в процессе сушки отстает от температуры на его поверхности, но в периоде удаления свободной влаги это отставание существенно меньше.

Для более глубокого анализа процесса сушки обработкой кривых проведена оценка влияния начальной температуры сушильного агента на влагосодержание материала для ряда сечений, а также на температуру материала и сушильного агента (рис. 5).

Анализ этих кривых показывает, что связь влагосодержания материала с температурой сушильного агента для различных длин барабана характеризуется линейным законом. Изменение температуры сушильного агента также имеет линейный вид.

Сопоставлением рис. 4в и рис. 56 можно отметить, что в периоде удаления свободной влаги температура материала в различных сечениях барабана меняется по линейному закону, а в периоде удаления связанной влаги приближается к экспоненциальному.

'м, °с

б)

: Г---0,

;

1

С. А.

°С

100

120

140

160

180

Рис 5. Влияние начальной температуры сушильного агента на параметры сушки для различных длин барабана: а - температура сушильного агента; б - температура материала; в - влагосодержание материала; *0,1 м;-|4г0,3 м;-@- 0,62 м; -+-0,85 м; -а- 1,25 м

Существенное влияние на процесс сушки, наряду с начальной температурой сушильного агента, оказывает и его расход. Ниже представлены результаты исследования этого влияния на сушку (рис. 6).

Анализ проведенных исследований, представленных на этих графических зависимостях, показывает, что расход сушильного агента оказывает небольшое влияние на температуру сушильного агента, но на влагосодержание и температуру материала влияет более значительно.

Как можно видеть по рис. 7, изменения температуры сушильного агента и вла-госодержания материала в зависимости от расхода сушильного агента носят линейный характер. Изменение температуры материала имеет линейный закон лишь при малых расходах, очевидно из-за того, что процесс сушки идет в основном в периоде удаления свободной влаги и температура его мало меняется. При более высоких расходах изменение температуры проходит по закону, близкому к параболическому.

Проведенная проверка по критерию Фишера при уровне значимости 0,05 подтвердила адекватность математических описаний результатам экспериментальных исследований.

Результаты проведенных исследований позволили предложить рекомендации по режимным параметрам конвективной сушки для соответствующих начальных характеристик сушильного агента и материала.

' ] •

Ж-1-* —г~

1 А

1

— ——

♦—!- — -----

■ 1 ,

1 1

и

<м3/с

0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05

1м. "С

1 1 « 1 I 1 " Ь)

111« ^^

[ 1

_ Л, -

" 11111

и

0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05 м, кг/кг

О 0,25 0,5 0,75 1 1,25 Рис. 6. Изменение параметров материала и сушильного агента по длине барабана при различных расходах сушильного агента: а - температура сушильного агента; б - температура материала; в - влагосодержание материала; ч»г 0,02119 мУс\ * 0,02914 мУс\ 0,03797 мУс\ 0,04680 мУс

0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05 Рис 7. Влияние расхода сушильного агента на параметры сушки при различной длине барабана; а - температура сушильного агента; б - температура материала; в - влагосодержание материала; #0,1 млАг 0,3 м;-ф-0.62 м; -♦-0,85 м;-«- 1,25 м

В приложениях к работе приведены элементы программ расчета исследуемых процессов на ПЭВМ, результаты опытов, методика и пример расчета барабанной сушилки, сравнительный анализ методики расчета по Н.М. Михайлову и разработанной нами, акты внедрения, подтверждающие практическое использование основных результатов работы предприятием.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 1. Разработанные методики обобщения экспериментальных данных по равновесию между влажным материалом и сушильным агентом позволили получить ряд расчетных формул для математического описания процесса сушки.

2. Предложенный расчетный метод определения температуры материала в периодах прогрева и удаления связанной влага существенно упростил математическое описание и алгоритм расчета процесса сушки.

3. Применение положений теории кратковременного контакта позволило создать методику для определения количества тепла, переданного материалу от нагретых поверхностей барабана и этим уточнить математическое описание процесса сушки.

4. Предложенный метод учета теплового эффекта продольного перемешивания сушильного аге1гга и его использование для решения математической модели позволил оценить влияния его на КПД процесса.

5. Теоретические и экспериментальные исследования на специально созданной экспериментальной установке потвердели адекватность математической модели методами математической статистики, что позволило обоснованно рекомендовать ее применение для анализа или расчета процесса сушки в сушильных установках барабанного типа.

6. Математическим моделированием выявлены и экспериментальным путем подтверждены линейные формы зависимости температуры сушильного агента и влагосодержаний материала в различных сечениях барабана от расхода и начальной температуры сушильного агента, которые важны для анализа процесса сушки и разработки системы управления.

7. Научные и прикладные результаты исследований переданы заводу в виде методики расчета процесса сушки и рекомендаций для реконструкции автоматической системы управления процессом.

Условные обозначения а - коэффициент температуропроводности, м21с; А, В, С - константы уравнения Антуана; с - удельная теплоемкость, Дж/(кг ■ К) \ с! - диаметр, м; О - массовый расход, кг/с; А", ы - константы уравнений; Ко - критерий Коссовича; / - длина, м;

Ь - объемный расход, л/1 /с ; М - количество вещества, кг; Рд- общее давление, 77а; q - удельное количество теплоты, Дж/кг; <2 - тепловая мощность, Вт\ Я - радиус, м\ г, го - теплота парообразования при температуре испарения и при О "С, Дж/кг\ 8 - площадь, л/2; I - температура, "С; {] - влагосо держание материала, кг/кг; V-объем, л«3; и» - скорость, м/с, х - влагосодержание сушильного агента, кг/кг\ а - коэффициент теплоотдачи, теплообмена, Вт/(м2 ■ К)-, ау - объемный коэффициент теплопередачи, Вт/(м} ■ К); р - безразмерная величина (критерий); /?0- коэффициент пропорциональности, а//с"2; X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-Ку, Хц- тепловой коэффициент продольного перемешивания, Вт /(м- К); £ - толщина

слоя сухого материала, м;р - плотность, кг/м1; а - дисперсия; г - время, с\ ср - относительная влажность воздуха.

Индексы: БАР - барабан; Г - газ; ГС - нагретая стенка; Д - дополнительная величина; Ж - жидкость; И - испарение; ЛОП - лопасть; М - материал; Н - начальная величина; НАС - при состоянии насыщения; НП - насыпная плотность; П - пар; Р - в состояния равновесия; СА - сушильный агент; СР - средняя величина; 0 - начальное значение.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Лабутин, В.А. Исследование сушки компонентов шихты керамических материалов / В.А. Лабутин, Ю.Ю. Михайлов // Тезисы докладов XIX Международной научной конференции "ММТТ-19", Воронеж, 2006. С. 85-86.

2. Михайлов, Ю.Ю. Исследование теплообмена и массообмена при сушке компонентов керамической шихты / Ю.Ю. Михайлов, O.A. Валенкова, В.А. Лабутин // Материалы Всесоюзной научно-технической конференции "Наукоемкие технологии XXI века", Владимир, 2006. С. 62-63.

3. Михайлов, Ю.Ю. Исследование сушки компонентов шихты керамической и стекольной промышленности / Ю.Ю. Михайлов, O.A. Валенкова, В.А. Лабутин // Материалы Всесоюзной научно-технической конференции "Наукоемкие технологии XXI века", Владимир, 2006. С. 61-62.

4. Михайлов, Ю.Ю. Математическое моделирование процесса сушки компонентов стекольной и керамической шихты / Ю.Ю. Михайлов, O.A. Валенкова, В.А. Лабутин // Материалы Всесоюзной научно-технической конференции "Наукоемкие технологии XXI века", Владимир, 2006. С. 148-149

5. Лабутин, В.А. Метод расчета температуры материала при моделировании процесса сушки / В.А. Лабутин, Ю.Ю. Михайлов // Тезисы докладов XX Международной научной конференции "ММТТ-20", Ярославль, 2007. С. 80-81.

6. Михайлов, Ю.Ю. Тепловое влияние лопастей на сушку в барабанной сушилке / Ю.Ю. Михайлов, Ю.С. Федосова, В.А. Лабутин // Тезисы докладов Всероссийской молодежной научной конференции "Мавлютинские чтения", Уфа, 2007.

7. Михайлов, Ю.Ю. Критериальная оценка сушки с углублением зоны испарения / Ю.Ю. Михайлов, В.А. Лабутин, Ю.С. Федосова // Естественные и технические науки. -Москва, 2008. -№1(33)-С. 313-317.

8. Лабутин, В.А. Модель равновесия капиллярно-пористого материала с влажным воздухом / В.А. Лабутин, Ю.Ю. Михайлов, Ю.С. Федосова // Тезисы докладов XXI Международной научной конференции "ММТТ-21", Саратов, 2008. С.72-74.

9. Лабутин, В.А. Математическая модель процесса сушки с контактным подводом тепла. / В.А. Лабутин, Ю.Ю. Михайлов // Химическая промышленность сегодня. - Москва, 2009. - №3 - С. 54-56

Подписано в печать 29.09.09 Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ

Издательство Владимирский государственный университет 600000, Владимир, ул. Горького, 87.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ ТЕПЛОМАССООБМЕН-НЫХ ПРОЦЕССОВ.

1.1 Равновесие между влажным газом и материалом.

1.2 Внешний тепломассообмен.

1.3 Анализ математических моделей кинетики сушки.

1.4 Выводы.

2. ТЕМПЕРАТУРА МАТЕРИАЛА В ПЕРИОДАХ УДАЛЕНИЯ СВОБОДНОЙ И СВЯЗАННОЙ ВЛАГИ.

2.1 Характеристика пара.

2.2 Определение температуры материала в периодах удаления свободной и связанной влаги.

2.2.1 Приближенное определение температуры материала при удалении свободной влаги.

2.2.2 Определение температуры материала численным путем.

2.3 Исследование влияния состояния сушильного агента на равновесное влагосодержание материала.

2.3.1 Обобщение экспериментальных данных по равновесию эмпирическим путем.

2.3.2 Обобщение экспериментальных данных по равновесию с использованием закономерности БЭТ.

2.3.3 Обобщение экспериментальных данных по равновесию капиллярнопористых тел.

3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСОГО ОПИСАНИЯ КОНВЕКТИВНОГО ПРОЦЕССА СУШКИ.

3.1 Период прогрева материала.

3.2 Сушка в режиме удаления свободной влаги.

3.3 Сушка в режиме удаления связанной влаги.

3.4 Дополнительный подвод тепла от нагретых поверхностей.

3.4.1 Численное определение критерия j.3.

3.5 Диффузионная модель переноса тепла сушильным агентом.

3.5.1 Математическое решение диффузионной модели.

3.6 Математическое решение ячеечной модели процесса сушки.

3.6.1 Период прогрева материала.

3.6.2 Период удаления свободной влаги.

3.6.3 Период удаления связанной влаги.

4. АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ.

4.1 Проверка сходимости и точности решения ячеечной модели.

4.1.1 Проверка модели периода прогрева.

4.1.2 Проверка модели всего процесса сушки.

4.2. Оценка влияния технологических характеристик на кинетику процесса сушки.

4.2.1 Влияние температуры сушильного агента.

4.2.2 Влияние производительности.

4.2.3 Влияние начального влагосодержания материала.

4.2.4 Влияние расхода сушильного агента.

4.2.5 Выводы.

4.3 Проверка сходимости и точности решения диффузионной модели.

4.4 Оценка влияния коэффициента продольного перемешивания на процесс сушки.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СУШКИ ИССЛЕДУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ.

5.1 Лабораторная барабанная сушилка.

5.1.1 Описание экспериментальной установки.

5.1.2 Методика проведения эксперимента.

5.1.3 Анализ результатов исследования сушки в барабанной установке

5.2 Общий анализ адекватности математической модели процесса сушки.

5.3 Оптимизация процесса.

Актуальность темы. В современных условиях мирового финансового кризиса и тенденций роста тарифов на энергоносители особенно актуальной становится проблема энергосбережения в промышленности. По оценкам экспертов в ближайшие годы Российская Федерация войдет во Всемирную торговую организацию, что приведет к неизбежному повышению тарифов. Ввиду этого внедрение эффективных энергосберегающих технологий является одним из важнейших направлений повышения рентабельности производства, качества товара, а, следовательно, и конкурентоспособности предприятия в условия рыночной экономики.

Развитие производства строительной индустрии неразрывно связано с увеличением спроса на продукцию стекольной и керамической промышленности при одновременном повышении требований к качеству товара. Ввиду этого, стремление модернизировать действующие производства и снизить себестоимости товара способствует развитию здоровой конкуренции среди производителей. Одним из способов уменьшения себестоимости продукции является сокращение наиболее существенных статей затрат на производство, поэтому с научно-практической точки зрения наибольший интерес представляют энергоемкие и длительные процессы. Одним из таких технологических процессов в стекольной и керамической промышленности является сушка в барабанных сушилках, где на ее режим оказывает воздействие множество факторов, по различному влияющих на энергозатраты. Поскольку на испарение жидкости затрачивается значительное количество тепла, соответственно, требуются значительные энергозатраты, то проблема оценки работы существующего оборудования и выбор оптимального режима сушки, обеспечивающего повышение эффективности использования сушильной установки, является актуальной задачей.

Содержание данной работы составляют результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в соответствии с ФЦП «Интеграция» (2.1 - А118 Математическое моделирование ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий) и планов НИР ВлГУ.

Цель работы разработка математической модели процесса сушки в барабанной сушилке для выявления условий энергоэффективного использования оборудования.

Объектом исследования являются тепловые процессы удаления жидкости из дисперсных материалов в барабанных сушилках.

Предмет исследования — закономерности процесса сушки и их представление в математической модели.

Задачи исследования:

1. Разработка расчетных методов определения температуры материала.

2. Представление расчетными зависимостями равновесия между влажным материалом и сушильным агентом.

3. Создание и экспериментальная проверка математических моделей конвективной сушки дисперсных материалов.

4. Разработка методики расчета сушильной установки.

Научная новизна. Предложен расчетный метод определения температуры материала в периоде прогрева и удаления связанной влаги, как с учетом равновесных зависимостей, так и дополнительного подвода тепла от нагретых поверхностей элементов барабана.

Разработаны математические модели конвективной сушки материалов при наличии контактного подвода тепла от нагретых поверхностей и учетом продольного перемешивания сушильного агента.

По результатам математического моделирования и экспериментальных исследований представлены закономерности конвективной сушки дисперсных материалов в барабанной сушилке и выявлены особенности процесса.

Показаны характерные зависимости между режимами сушки, параметрами сушильного агента и высушиваемого материала.

Практическая ценность. Использование предложенных методов исследования процесса конвективной сушки позволило выявить закономерности процесса сушки, разработать рекомендации по интенсификации и управлению процессом.

Экспериментальные зависимости и математические модели процесса сушки, полученные в работе, позволяют анализировать процесс сушки, проводить его оптимизацию, управлять процессом, выявлять пути интенсификации, экономить энергетические ресурсы, снижать себестоимость продукции - в конечном итоге решать одну из первоочередных задач — повышать энергоэффективность экономики.

Реализация работы. Результаты проведенных в работе исследований при создании метода расчета сушки дисперсных материалов конвективным способом приняты к внедрению на стекольном заводе ОАО «Красное Эхо»

Апробация. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях: "ММТТ-19" (Воронеж, 2006); "Наукоемкие технологии XXI века" (Владимир, 2006); "ММТТ-20" (Ярославль, 2007); Всероссийской молодежной научной конференции "Мавлютовские чтения" (Уфа, 2007); "ММТТ-21" (Саратов, 2008).

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии и приложений.

Результаты исследования кинетики сушки дисперсных материалов при удалении из них воды анализировались на примере сушки глины и песка по расчетным и экспериментальным кривым изменения влагосодержания и температур сушильного агента и материала. Анализ результатов проводился по выявлению влияния начальной температуры и расхода сушильного агента на процесс.

Сначала оценим влияние температуры на характер процесса сушки.

На рис. 5.4 - 5.6 показаны зависимости изменения влагосодержания глины, температуры ее и сушильного агента от начальной температуры последнего. Влажный материал имел начальную температуру в пределах от 20"С до 22 0С. Начальное влагосодержание задавалось равным 20 % ± 0,5 %.

Рис, 5.4. Изменение влагосодержания материала по длине барабана при различных начальных температурах сушильного агента: «175 °С; — 150 °С; — 135 °С; — 115 °С; mm 85 °С

Рис. 5.5. Изменение температуры сушильного агента по длине барабана при его различных начальных значениях: —i 175 °С; — 150 °С; — 135 °С; — 115 °С; — 85 °С

Рис. 5.6. Изменение температуры материала по длине барабана при различных начальных температурах сушильного агента: — 175 °С; — 150 °С; 135 °С; — 115 °С; — 85 °С

На этих графиках точки отображают результаты экспериментов, а линии - расчетные зависимости, полученные по математической модели.

Анализ представленных на рис. 5.4 - 5.6 зависимостей показывает, что для глины процесс сушки идет в основном в периоде удаления связанной влаги, а для песка (прил. 5) - в периоде удаления свободной влаги. По экспериментам (прил. 5) сушки песка можно отметить, что с увеличением температуры сушильного агента на входе в барабан интенсивность процесса сушки песка возрастает более существенно, чем при сушке глины. Это можно связать с тем, что большая часть процесса сушки песка идет в периоде удаления свободной влаги, т.е. когда движущая сила теплообмена является наибольшей.

Также можно отметить, что при довольно высокой начальной температуре сушильного агента более четко проявляется период удаления связанной влаги, который заметен по резкому возрастанию температуры поверхности глины и снижению скорости сушки.

Анализ математического моделирования периода прогрева показывает, что температура материала в центральных слоях частицы в процессе сушки отстает от температуры ее поверхности.

Сопоставлением экспериментальных данных с результатами математического моделирования и графической обработкой выявлена небольшая разница в степени соответствия реальных процессов закономерностям, полученным в главах 3 и 4.

Отклонение экспериментальных данных от расчетных не превышало 5%.

Для более глубокого анализа процесса сушки обработкой кривых, представленных выше, проведена оценка влияния начальной температуры сушильного агента для ряда сечений барабана на влагосодержание материала, а также температуру материала и сушильного агента (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Влияние начальной температуры сушильного агента на параметры сушки в различных сечениях барабана а - температура сушильного агента; б - температура материала; в - влагосодержание материала; ■■ 0,1 м; 0,3 л*; ■■ 0,62 м; 0,85 м; шш 1,25 м

Анализ этих кривых показывает, что связь влагосодержания материала с температурой сушильного агента для различных длин барабана характеризуется линейным законом. Изменение температуры сушильного агента также имеет линейный вид.

Сопоставлением рис. 5.6. и рис, 5.76 можно отметить, что в периоде удаления свободной влаги температура материала в различных сечениях барабана меняется по линейному закону, а в периоде удаления связанной влаги приближается к экспоненциальному.

Существенное влияние на процесс сушки, наряду с начальной температурой сушильного агента, оказывает и его расход. Ниже представлены результаты исследования этого влияния на сушку глины (рис. 5.8).

В)

Рис. 5.8. Изменение параметров материала и сушильного агента по длине барабана при различных расходах сушильного агента: а - температура сушильного агента; б - температура материала; в - влагосодержание материала; —«0,02119 мъ!с\ — 0,02914 м3/с; — 0,03797 мъ/с; — 0,04680 мъ Iс

Анализ проведенных исследований, представленных на этих графических зависимостях, показывает, что расход сушильного агента оказывает небольшое влияние на температуру сушильного агента, но значительно влияет на влагосодержание и температуру материала.

Как и в предыдущем случае, отклонения расчетных зависимостей от экспериментальных данных составило менее 5 %.

Для более полной оценки влияния расхода сушильного агента проследим изменение исследуемых параметров на различных длинах барабана (рис. 5.9). tCA.,<C

----- 'г ~ ~ — — | ж; \ t -----

Д- i г * 1 1 f

Ф ---- 1 ,,1- • . 1

60

50 tM, "С

------1 — — т--- 1 1 1 1 1 1 - "Г - - 1 1 1 --1-- i i ----1 1 1 ш I

1 Т 4 1 1 1 11 . !---- ■ >- - J* 1 ( ( , J - ^— 1 ( 1 < j 1 | \ 1 А J > 1 1 1 <

- 1 1 1 1 1 ---г--- t 1 —I- 1 1 к 1 1 ----1 1 1 -.

В)

Рис. 5.9. Влияние расхода сушильного агента на параметры сушки на различных длинах барабана: а - температура сушильного агента; б - температура материала; в - влагосодержание материала; 0,1 м; 0,3л(; ^т 0,62л*; 0,85м; "i 1,25м

Как можно видеть из данных графиков, изменения температуры сушильного агента и влагосодержания материала в зависимости от расхода сушильного агента носят линейный характер.

Изменение температуры материала имеет линейный характер лишь при малых расходах, очевидно из-за того, что процесс сушки идет в основном в периоде удаления свободной влаги и температура мало меняется. При более высоких расходах изменение температуры проходит по закону, близкому к параболическому.

5.2 Общий анализ адекватности математической модели процесса сушки

Системный анализ физических явлений, имеющих место при сушке, подтверждает сложность исследуемого процесса. Ввиду этого разработка математической модели произведена по отдельным периодам процесса сушки. В реальном процессе сушки при экспериментальном исследовании не всегда можно выделить требуемы периоды, поэтому проверка адекватности в ряде случаев проведена на совокупности эффектов или на всем процессе сразу.

Для оценки адекватности математического описания экспериментальным данным проводились три повторных опыта при одинаковых условиях, которые проверялись на однородность по критерию Кохрена.

Проведенная далее проверка по критерию Фишера при уровне значимости 0,05 подтвердила адекватность математических описаний результатам экспериментальных исслёдований.

Оценка также проводилась по сопоставлению разработанной нами методики (прил. 7) с методикой Н.М. Михайлова, которая представлена в прил. 9.

Применимость расчетных зависимостей оценивалось также по относительной ошибке.

Анализ расхождения расчетных и экспериментальных данных показал, что они связаны не только с введением определенных упрощений физической картины процесса и использованием приближенных методов решения, но и с неточностями свойств материалов и погрешностями постановки и проведения экспериментов.

Также следует отметить, что подтверждение адекватности по критерию Фишера не исключает оценку точности по величине относительной ошибки, поскольку повышение точности экспериментов понижает остаточную дисперсию, что может привести к отрицательным результатам при оценке адекватности даже при малых относительных погрешностях. Подтверждение адекватности предложенных математических описаний только для определенных условий их применения не означает, что математические модели нельзя распространять за отмеченные границы. Однако выход за рамки ограничений требует экспериментальной проверки и, следовательно, для оценки возможности применения предложенных математических описаний необходима информация о свойствах материала в широком диапазоне температур и влагосодержаний материала.

5.3 Оптимизация процесса

Трудности выбора режима сушки, аппаратурного оформления заключаются в многообразии свойств материалов и в неограниченной возможности варьирования конструктивными решениями и зависимости от них качества продукта, а также в неполной определенности к требованиям выбора [57]. В'зависимости от того, необходимо ли выбрать или уточнить режим работы аппарата, принимают во внимание [63] требования по качеству готового продукта, минимальных удельных тепловых и энергетических затрат, максимальной интенсивности процесса, минимальным габаритам аппарата, конкурирующим между собой. При этом должны учитываться технологические требования, особенности конкретных предприятий, характер производства, процессы, предшествующие сушке и последующие, а также свойства материала. Все эти особенности, требования и условия должны быть оценены количественно. Здесь наиболее корректным показателем является приведенный доход с единицы высушиваемого материала.

С учетом того, качество продукта существенно не меняется от режимов сушки (кроме температуры), критерий оптимизации сведен к выражению

Я0 = Сс + 0,33^. (5.1) тг

Использование его позволило представить критерий оптимизации как функцию режима сушки и свойств материала в виде вектора-функции

R = < R2(^A]2,A22,.,AKy,Pn,P22,.,Pl^ (5.2) каждый компонент R соответствует определенному способу сушки. Группа показателей А характеризует режим сушки, а группа Р - высушиваемый материал.

Эти показатели учитывают капитальные затраты на сырье, оборудование, его ремонт, зарплату, вспомогательные материалы, электроэнергию, тепловую энергию по всем аппаратам установки [102].

Проведение оптимизации в данной работе базируется на использовании предложенных математических описаний, которая проводится методом перебора возможных режимов сушки и конструкций аппаратов; из них определяется глобальный оптимум.

Предварительно производится подоптимизация анализируемых режимов сушки. Варьируемые параметры входят в показатели А, характеризующий режим сушки. Ограничения, налагаемые на варьируемые параметры возможностями аппаратуры и условиями проведения технологического процесса, представляется в виде неравенств.

Оптимальные значения А определяются из системы уравнений dR,

- = 0 z = l,.,»?; j = \,.,п. (5.3)

8Аи где п>т, решаемой аналитически или численно с соответствующей проверкой на условия оптимальности и глобальности [103].

140

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработанные методики обобщения экспериментальных данных по равновесию между влажным материалом и сушильным агентом позволили получить ряд расчетных формул для математического описания процесса сушки.

2. Предложенный расчетный метод определения температуры материала в периодах прогрева и удаления связанной влаги существенно упростил математическое описание и алгоритм расчета процесса сушки.

3. Применение положений теории кратковременного контакта позволило создать методику для определения количества тепла, переданного материалу от нагретых поверхностей барабана и этим уточнить математическое описание процесса сушки.

4. Предложенный метод учета эффекта продольного перемешивания сушильного агента и его использование для решения математической модели позволил оценить влияния его на КПД процесса.

5. Теоретические и экспериментальные исследования на специально созданной экспериментальной установке потвердели адекватность математической модели методами математической статистики, что позволило обоснованно рекомендовать ее применение для анализа или расчета процесса сушки в сушильных установках барабанного типа.

6. Математическим моделированием выявлены и экспериментальным путем подтверждены линейные формы зависимости температуры сушильного агента и влагосодержаний материала в различных сечениях барабана от расхода и начальной температуры сушильного агента, которые важны для анализа процесса сушки и разработки системы управления.

7. Научные и прикладные результаты исследований переданы заводу в виде методики расчета процесса сушки и рекомендаций для реконструкции автоматической системы управления процессом.

141 '

1. Гинзбург А. С., Дущенко В. П., Никитина Л. М. Массообменные характеристики влажных материалов //Тепло- и массоперенос.- т. 10, ч II. — Мп.: ИТ-МО АН БССР, 1974. 356 с.

2. Гинзбург А. С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. — М.: Пищевая промышленность, 1973. 528 с.

3. Лыков А. В. Термическая диффузия. М.: Гизлегпром, 1941. - 196 с.

4. Лыков А. В. Теплопроводность и диффузия. М.: Гизлегпром, 1941.196 с.

5. Лыков А'. В. Теплопроводность нестационарных процессов. Л.: Гос-энергоиздат, 1948. -232 с.

6. Лыков А. В. Явление переноса в капиллярно-пористых телах. — М.: Гос-техиздат, 1954. 296 с.

7. Лыков А. В. Теория теплопроводности. -М.: высшая школа, 1952. 392с.

8. Лыков А. В. Тепло- и массообмен в процессах сушки. — М. — Л.: Гос-энергоиздат, 1956. 464 с.

9. Лыков А. В., Михайлов Ю. А. Теория тепло- и массопереноса. — М. Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 536 с.

10. Лыков А. В. Теория сушки. М. - Л.: Энергия. 1968, - 472 с.

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

12. Лебедев П. Д. Сушка инфракрасными лучами. Госэнергоиздат, 1955. -232 с.

13. Лебедев П. Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. М.: Энергия, 1972. - 320 с.

14. Лебедев П. Д. Расчет и проектирование сушильных установок. — М. — Л.: Госэнергоиздат, 1963. 320 с.

15. Поснов Б. А. Конвективно-высокочастотный способ сушки. — Л.: Техническая физика, 1953, №3, 865 с.

16. Поснов Б. А. Обобщенное уравнение скорости процессов тепло- и мас-сообмена твердых тел. ЖТД, 1953, т.23, №5, 865с.

17. Филоненко Г. К. Кинетика сушильного процесса. Оборонгиз, 1939.140 с.

18. Филоненко Г. К., Лебедев П. Д. Сушильные установки. — М. — Л.: Гос-энергоиздат, 1952. 254 с

19. Кавказов Ю. Л. Основы технологии сушки. — Всесоюзное научно-техническое совещание, пленарное заседание. Профиздат, 1958. — 239 с.

20. Кавказов Ю. Л. Тепло- и массообмен в технологии кожи и обуви. -М.: Легкая индустрия, 1973. 272 с.

21. Лурье М. Ю., Михайлов Н. М. Испарение влаги со свободной поверхности. ВТИ, №3, 1935, с. 35-39.

22. Лурье М. Ю. Сушильное дело. М. -Л.: Госэнергоиздат, 1938.-384 с.

23. Лурье М. Ю. Современные проблемы сушильной техники в текстильной и легкой промышленности. М.: Гизлегпром, 1956. - 27 с.

24. Лыков М. В. Сушка в химической промышленности. М.: Химия, 1970.-432 с.

25. Федоров И. М. Сборник "Современные проблемы сушильной техники", вып. 2, 1948.-420 с.

26. Федоров И. М. Теория и расчет процесса сушки во взвешенном состоянии. М. —Л.; Госэнергоиздат, 1955. - 176 с.

27. Сажин Б. С. Современные методы сушки. М.: Знание, 1973. - 64 с.

28. Сажин Б. С. Типовые сушилки со свешенным слоем материала. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1975. 72 с.

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

30. Михайлов Ю. А. Сушка перегретым паром. — М.: Энергия, 1967. 200с.

31. Романков П. Г., Рашковская Н. Б., Фролов В. Ф. Некоторые вопросы теории и практики сушки. Теоретические основы химической технологии, 1967, т.1, №3, с. 283-296.

32. Романков П. Г., Рашковская Н. Б., Фролов В. Ф. Массообменные процессы химической технологии. Л.: Химия, 1975. - 336 с.

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

34. Голубев Л. Г., Сажин Б. С., Валашек Е. Р. Сушка в химико-фармацевтической промышленности. М.: Медицина, 1978. - 272 с.

35. Рудобашта С. П. Массоперенос в системах с твердой фазой. М.: Химия, 1980.-248 с.

36. Казанский М. Ф. Анализ форм и состояния влаги, поглощенной дисперсным телом с помощью кинетических кривых. ДАН СССР, т. 130, №5, 1960, с. 1059-1062.

37. Гуйго Э. И. Сублимационная сушка пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1966. - 434 с.

38. Ребиндер П. А. и др. Физико-химические основы пищевых производств. М.: Пищевая промышленность, 1962.

39. Фролов В. Ф. Моделирование сушки дисперсных материалов. Л.: Химия, 1987.-209 с.

40. Казанский М. Ф. ЖТФ, 1949, т. 19, с. 743-748.

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

42. Муштаев В. И., Ульянов В. М. Сушка дисперсных материалов. М.: Химия, 1988.-352 с.

43. Миниович Я. М. Дополнение к книге Гирша "Техника сушки". — М.: ОНТИ, 1937.-87 с.

44. Михайлов Н.М. Вопросы сушки топлива на электростанциях. — М -Л.: Госэнергоиздат, 1957. 156 с.

45. Романков П. Г., Фролов В. Ф. Теплообменные процессы химической технологии. Л.гХимия, 1982. — 288 с.

46. Свинарев В. А. ИФЖ, 1970, т. 19, № 1, с. 110-112.

47. Аксельруд Г. А. Массообмен в системе твердое тело — жидкость. — Львов: Изд-во Львовск. ун-та, 1970. 186 с.

48. Krischer О., Kast W. Die Wissenschaftlichen Girunlagen der Trocknungstechik. Berlin.: Springen, 1978. - 489 s.

49. Нестеренко А. В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Высшая школа, 1971. - 460 с.

50. Barrer R. М. The Structure and Properties of Porous Materials. London.: Colston Papers, 1958. - 170 p.

51. Никитина Л. M. Термодинамические параметры и коэффициенты мас-сопереноса во влажных материалах. М.: Энергия, 1968. - 500 с.

52. Куатбеков М. К., Романков П. Г., Фролов В. Ф. ТОХТ, 1973, т. 7, № 3, с. 429-431.

53. Бабенко В. Е., Буевич Ю. А., Шепщук Н. М. ТОХТ, 1975, т. 9, № 2, с. 274-277.

54. Плановский А. Н. ТОХТ, 1972, т. 6, № 6, с. 832-841.

55. Коновалов В. И. и др. ТОХТ, 1975, т. 9, № 6 с. 834-843; 1978, т. 12, № 3, с. 337-345. '

56. Михайленко А. В., Фролов В. Ф. ТОХТ, 1979, т. 13, № 3, с. 389-395.

57. Баумштейн И. П., Майзель Ю. А. Автоматизация процесса сушки в химической промышленности. М.: Химия, 1961. 325 с.

58. А. с. № 152425. Б. и. № 24, 1962.

59. Берлинер М. А. Электрические измерения, автоматический контроль и регулирование влажности. М. Л.: Энергия, 1965. - 230 с.

60. А. с. № 335512 Б. и. № 13, 1974.

61. А. с. № 294531 Б. и. № 9, 1963.

62. Патент США № 3204341, пер. № 2266/4. Торгово-промышленная палата СССР. Ленинградское отд., бюро переводов. 1980.

63. Баумштейн И. П., Людмирский М. И. Математическое моделирование сушильных аппаратов. Труды ЦНИИКа, изд. ЦНИИКа, № 15, 1966, с. 84.

64. Perry J.'H. Chemical Engineers. Handbook/McGraw-Hill, Ins, New-York, 1963, p. 22-107.

65. Harbert F. C. Control of dryers by the temperature difference technique// Instruments and Control Systems. 1973, p. 71-72.

66. Shinskey F. G. Process control systems with variable structure// Control Eng August. 1974, p. 63-66.

67. Robinson J. The Delta T- A new drying model for pulp and paper// Proc. TAPPI Engineering conference, Atlanta. 1989, p. 183-187.

68. Douglas P. L., Kwade A., Lee P. L., Mallick S. K. Simulation of a rotary dryer for sugar crystalline// Drying Technol. 1992, №11,- p. 129-155.

69. Duchesne C., Tribault J., Bazin C. Modeling and dynamic simulation of an industry rotary dryer// Dev Chem Eng Mineral Process. 1997, №5, p. 155-182.

70. Sharpies K., Glikin P. G., Warne R. Computer simulation of rotary driers// trans Inst Chem Eng. 1964, №42, p. 274-275.

71. Schofild F. R., Glikin P.'G. Rotary dryers and coolers for granular fertilizers// Trans IchemE. 1992, №40, p. 183-190.

72. Deich V. G., Stalskii V. V. Optimum control of drying process in a rotary drum drier// Theoretical foundation of chemical engineering. 1975, №9(1), p. 85-90.

73. Thorpe В., Kelly J. J. Mathematical model of rotary drier// In: Mujumdar A. S. (ed) Advances in Drying, Washington. 1980, №1, p. 160-169.

74. Kelly J. J., O'Donnel P. Residence time model for rotary drums// Trans IchemE. 1977, №55, p. 243-252.

75. Garside J., Lord L. W., Reagan R. The drying of granular fertilizers// Chem Eng. 1970, №25, p. 1133-1147.

76. Reay D. Fluid flow, residence time simulation and energy efficiency in industrial dryers// In: Mujumdar A. S. (ed) Advances in Drying, Washington 1989, №1.

77. Brasil G. C., Seckler M. M. A model for the rotary drying of granular fertilizers// Proc. 6 Int Drying Symposium, Versailles. 1989, p. 247-256.

78. Wang F. Y., Cameron I. Т., Litster J. D., Douglas P. L. A distributed parameter approach to the dynamich of rotaiy processes// Drying Tech. 1993, №11(7), p. 1641-1656.

79. Prutton C. F., Miller С. O., Schuette W. H. Factors influencing rotary dryer performance// Trans AIChE. 1942, №38, p. 251-257.

80. Freidman S. J., Marshall W. R. Jr. Studies in rotary drying. Holdup and dusting// Chem Eng Prog. 1949, №45(8), p. 482-493.

81. Saeman W. C., Mitchell J. R. Analysis of rotary dryer and cooler performance// Chem Eng Prog. 1954, №50(9), p. 454-467.

82. McCormic P. Y. Gas velocity effects on heat transfer in direct heat rotary dryers// Chem Eng Prog. 1962, №58(6), p. 57-62.

83. Kuramae M., Tanaka T. An analysis of the volumetric heat transfer coefficient for a rotary dryer// Heat Transfer Jpn Res. 1977, №6(1), p. 66-80.

84. Myklestad 0. Moisture control in rotary dryers// Chem Eng Prog Symp. 1963, №58, p. 129-137.

85. Antoune С, C. R., Acad, Sei, Paris, 107, 681, 836, 1143 (1888).

86. Репринцева C.M., Федорович H.B. Новые методы термообработки и сушки химико-фармацевтических препаратов. Минск: Наука и техника, 1979. - 248 с.

87. Шадрина М.Е. Исследование тепловых, гидротермических и сорбци-онно-структурных характеристик полимерных материалов и выбор рационального метода их сушки. — Дис.канд.техн. наук. Калинин, 1974. — 225 с.

88. Буляндра А.Ф., Таранов И.Т. Сушка мучных изделий. Киев: Техника, 1977.-160 с.

89. Кабатов Ю. Ф. , Славин М. Б. Вероятностно-статические методы вмедицинских исследованиях и надежность медицинской аппаратуры М.: Ме-дицинал 1976. - 296 с.

90. Кафаров В. В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия, 1971.

91. Жоров Ю. М. Моделирование физико-химических процессов нефтепереработки и нефтехимии. М.: Химия, 1978. 376 с.

92. Лыков А. В. Тепломассообмен: (справочник). 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1978. - 480 с.

93. Лебедев П. Д. Теплообменные сушильные и холодильные установки. -М.: Энергия, 1972.-320 с.

94. Гельперин Н. И., Айнштейн В. Г., Кваша В. Б. Основы техники псевдоожижения. -М.: Химия, 1967. 664 с.

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

96. Араманович И. Г., Левин В. И. Уравнение математической физики. -М.: Наука, 1969.-287 с.

97. Любошиц И. Л., Слободкин Л. С., Пикус И. Ф. Сушка дисперсных термочувствительных материалов. Минск: Наука и техника, 1969 - 217 с.

98. Лабутин В. А., Голубев Л. Г., Садыков Р. А. Исследование процесса сушки сыпучих материалов в вакуум-гребковых сушилках. Казань, 1978 - 5 с. - Рукопись представлена Казан, хим.-технол. ин-том. Деп. ОНИИТЭ хим, 1978, №1471 -78.

99. Кришер О. Научные основы техники сушки. М.: Издат. ин. лит., 1961 -539 с.

100. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1969 —253 с.

101. Кетков Ю. Л., Кетков А. Ю., Шульц М. М. MATLAB 7: программирование, численные методы. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 752 с.

102. Балакирев B.C., Володин В.М., Цирлин A.M. Оптимальное управление процессами химической технологии. М.: Химия, 1978. - 384 с.

103. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. 2-е изд. - М.: Химия, 1975. - 576 с.

104. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973.-319 с.

105. Телегин А.С., Швыдкий B.C., Ярошенко Ю.Г. Тепломассоперенос: Учебник для вузов: 2-е изд., перераб. и доп. / Под редакцией Ю.Г. Ярошенко. — М.: ИКЦ «Академия», 2002. 455 с.