ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сушилки для материалов с небольшим внутренним сопротивлением переносу тепла и массы из "Сушка в химической промышленности" Из статического расчета известно количество тепла, которое необходимо передать материалу, чтобы снизить влажность продукта до заданной, а также известны количество агента сушки (газа) и. его параметры. На основании опытных работ определены оптимальные температурный и гидродинамический режимы сушки, обеспечивающие получение продукта высокого качества. Для определения габаритов сушилки по имеющимся данным необходимо рассчитать поверхность материала, через которую происходит перенос тепла и испарение влаги, или соответственно длительность сушки материала. [c.88] Длительность сушки при заданных краевых условиях промышленной сушилки было бы наиболее правильно определять путем решения системы дифференциальных уравнений тепло- и массо-переноса и динамики движения частиц (при сушке дисперсных материалов во взвешенном или полувзвешенном состоянии). Однако в большинстве интересующих нас случаев эти решения не могут быть получены по следующим причинам. Во-первых, коэффициенты переноса тепла и массы внутри тела в процессе сушки значительно меняются, причем характер изменения их пока еще не исследован. Во-вторых, недостаточно исследовано влияние молекулярной структуры тела на протекание процесса сушки. Для сушки во взвешенном состоянии не изучена динамика движения частиц. Поэтому в расчетах сушилок обычно исходят из установившихся процессов сушки с большим количеством допущений и условностей и используют эмпирические критериальные уравнения, полученные для промышленных или модельных установок. [c.89] Сушка таких материалов протекает при малых значениях критерия Био (Bi s 3), когда градиентами температур и влажности внутри тела можно пренебречь. Сюда можно отнести сушку тонких листовых материалов (ткань, бумага, кожа и т. д.), волокнистых продуктов (вата, хлопок, пенька и т. д.) и различных дисперсных материалов, высушиваемых в ленточных, пневмо-газовых, барабанных, распылительных и других сушилках. Однако следует заметить, что в каждом конкретном случае необходимо учитывать влияние на условия процесса форм связи влаги с материалом и режима сушки. Например, при сушке зернистого материала в спокойном слое с продувкой через него агента сушки при малых скоростях средняя интенсивность процесса определяется подводом тепла к поверхности испарения. При сушке этого же материала в пневмо-газовой установке при больших скоростях агента сушки и высоких температурах внутри частиц возникают большие градиенты температур, и интенсивность процесса будет обусловлена внутренним сопротивлением переносу тепла и массы. [c.90] Рс и рп — парциальное давление паров влаги соответственно в агенте сушки и на поверхности материала, мм рт. ст. [c.90] При сушке дисперсных материалов в аппаратах происходит перемешивание потоков сушильного агента и материала. В результате выравниваются температурные и концентрационные поля в объеме сушильной камеры, что приводит к снижению движущей силы по сравнению с теоретическим потенциалом переноса. Например, в камеру поступает сушильный агент при температуре tlt которая в результате взаимодействия агента сушки с материалом снижается до tz, т. е. потенциал переноса непрерывно уменьшается по мере испарения влаги. В реальных аппаратах при перемешивании возникают обратные токи, которые возвращают уже взаимодействовавший поток с минимальным потенциалом и разбавляют им свежий поток, снижая его движущую силу. Следовательно, от кратности перемешивания зависит суммарная движущая сила и масса сушильного агента на входе в сушилку и выходе из нее. Перемешивание потоков может происходить в газовой фазе (например, в распылительных сушилках) и в жидкой или твердой фазе (например, в установках с кипящим слоем). [c.91] На практике чаще всего встречается перемешивание газовой фазы, приводящее к снижению движущей силы. В этом случае перемешивание обусловлено гидродинамическим режимом, размерами и конструкцией сушильной камеры. [c.91] При установившемся течении материала через аппарат создаются режимы полного перемешивания или полного вытеснения. В расчетах большинства сушильных аппаратов предполагается режим полного вытеснения. Однако реальный режим течения потоков не соответствует предельным моделям. А. Н. Планов-ский [73], П. В. Даниверц, Д. Гаррисон [86] и др. предложили следующую классификацию аппаратов. [c.91] Аппараты полного (идеального) вытеснения, в которых движущая сила плавно изменяется по направлению потока от максимальной величины до минимальной. Протекающие через аппарат объемы вещества не смешиваются с предыдущими и полностью вытесняются. Коэффициент П = 1, а движущая сила в аппарате равна среднему потенциалу тепла и массы, т. е. Д = Д4р и Др = Дрср. [c.91] Аппараты промежуточного типа, в которых происходит частичное перемешивание последующих и предыдущих объемов, и движущая сила после некоторого скачка плавно изменяется. Для этих аппаратов П С 1, Ai С Д/ср и Ар Арср. [c.92] Для аппаратов полного вытеснения движущая сила имеет максимальное значение, для аппаратов полного смешения — минимальное. Следовательно, в аппаратах полного вытеснения процесс сушки при прочих равных условиях должен проходить более интенсивно. Из этого, однако, не следует, что аппараты полного вытеснения более рациональны. Напротив, в аппаратах полного смешения можно использовать агент сушки практически с неограниченно высокой начальной температурой, не опасаясь перегрева материала. При этом можно обеспечить минимальные расходы тепла и электроэнергии и получить высокие концентрации испаряющихся веществ в агенте сушки. Последнее обстоятельство очень важно при возврате в технологический цикл испаряющихся веществ или улавливании их для предупреждения загрязнения атмосферы. Для противоточных аппаратов, в которых необходимо последовательно проводить несколько процессов с непрерывным повышением температуры материала, наиболее рациональны режимы, близкие к полному вытеснению (например, при совмещении процессов сушки и дегидратации). [c.92] Таким образом, изучение гидродинамических потоков смешения в непрерывнодействующих сушилках ведется в следующих аспектах . [c.92] Описываемая модель применяется, когда явление, вызывающее перемешивание, имеет статистический характер. Проскок материала, образование мертвых зон не могут быть представлены этой моделью. [c.93] Вид диаграммы зависит от относительного времени т/т0 пребывания газа или материала в аппарате. [c.94] Данные, полученные из / -диаграммы, могут быть представлены задержкой и проскоком частиц или числом псевдосекций. [c.94] Ниже описаны методы определения степени перемешивания. [c.95] Метод пульсирующей функции заключается в том, что в некоторый момент времени во входящий поток мгновенно и равномерно по сечению аппарата вводят меченое вещество. Измеряя зависимость концентрации меченого вещества в потоке на выходе из аппарата от времени, можно определить перемешивание. Графическая зависимость, характеризующая этот метод, обычно называется С-диаграммой. При режиме идеального вытеснения С-диа-грамма имеет вид прямоугольника, при режиме идеального перемешивания — вид плавной кривой без экстремумов. Для случая, характеризующего промежуточный тип аппарата, С-диаграмма представляет собой кривую, имеющую экстремальный характер. Форма С-диаграммы является характеристикой степени перемешивания. [c.95] Метод ступенчатой функции состоит в том, что в поток на входе в аппарат равномерно и непрерывно вводят меченое вещество, а по установлении стационарного режима мгновенно прекращают подачу и одновременно определяют концентрацию вещества в потоке на выходе из аппарата как функцию времени. [c.95] Графическая зависимость относительной концентрации С/С0 от относительного времени т/т0 получила, как было сказано выше, название -диаграммы (см. рис. П-9). [c.95] С0 — начальная концентрация меченого вещества С — концентрация вещества в момент Tt- п — число псевдосекций. [c.96] Вид кривых вымывания (см. рис. II-9) соответствует определенному числу псевдосекций идеального перемешивания сравнение опытных и теоретических кривых позволяет определить число псевдосекций. [c.96] Вернуться к основной статье