ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физическая модель грануляции из "Промышленное обезвоживание в кипящем слое" Самонастранваемость процессов с внутренним рециклом, общность бимодального вида кривых и тенденций укрупнения или разукрупнения материала в зависимости от температуры КС или длительности пребывания материала в нем позволили предположить, что появление новых частиц вызвано термическим разрушением гранул. [c.59] Рассматривая прогрев частиц при периодических колебаниях температуры на поверхности как тепловую волну, можно оценить характеристическую глубину интенсивности прогрева (и наиболее значительного градиента температур), приняв ее равной длине температурной волны. Заметим, что мелкие частицы, радиус которых близок к масштабу температурной волны, успевают прогреваться на полную глубину, в них не могут возникнуть значительные температурные напряжения, и они не могут разрушиться под влиянием термических процессов. Крупные частицы прогреваются на глубину тепловой волны, в них возникает существенный перепад температур и, как результат, происходит раскол гранулы. [c.60] Если при прогреве крупной гранулы на глубину тепловой волны происходит ее разрушение, она должна расколоться на две неравные части одна из которых имеет масштаб тепловой волны. [c.60] Аналогичные соображения следуют из рассмотрения характеристического времени прогрева гранулы [2]. Период цикла круговых движений, совершаемых гранулой в КС, согласно модели гравитационных пульсаций по Тодесу может быть оценен как То = 2п y L/g, где L — масштаб аппарата. [c.61] Достаточно малые частицы успевают прогреваться и охлаждаться полностью в случае же гранул достаточно крупных размеров изменение температуры не успевает следовать за изменением положения частицы в зоне охлаждения и нагревания, в результате чего в грануле возникают значительные градиенты температур и она разрушается. Размер откалывающегося куска при таком способе рассмотрения должен быть порядка длины тепловой волны. [c.61] Отмечено, что бимодальный характер плотности распределения частиц по размерам по сути выражает идеализированную схему термического дробления, как это показано на рис. П1.7. Первый пик на кривой соответствует осколкам дробления масштаба тепловой волны, положение второго максимума определяется наибольшим размером наименее дробящихся гранул [2, 38]. [c.61] Как показано выше, скалывающие напряжения пропорциональны круговой частоте смены циклов нагревания — охлаждения физический смысл этой зависимости заключается в оценке роли необратимых деформаций, накапливающихся в грануле при смене температур, степени усталости , приводящей к ее разрушению. Развивая эти представления, Радин [9, 37] экспериментально показал, что остаточные деформации накапливаются в грануле от цикла к циклу и критическое значение пластической деформации достигается при числе смен температур порядка нескольких десятков размер осколка оценивается как lo=aR, где a — коэффициент глубины пластической деформации R — размер гранулы. [c.61] Анализ уравнения (111.4) показывает, что вероятность дробления частиц объема V состоит как бы из двух вероятностей вероятности появления при дроблении частиц заданной дисперсности и вероятности частиц данного размера раздробиться на две неравные части. Однако в стационарном режиме при росте и дроблении гранул число частиц, выводимых из слоя при выгрузке, равно числу частиц, образующихся при дроблении. [c.62] Очевидно, что процессы дробления не влияют на баланс массы КС и среднее время пребывания материала в слое то, определяемые значением константы выгрузки. Следовательно, раскрытие уравнения, выражающего плотность распределения по размерам (объемам), должно быть основано на раскрытии всех кинетических функций роста X, и дробления. [c.62] Решение системы уравнений для дискретных фракций проведено на электронной цифровой вычислительной машине. [c.62] На рис. П1.8 приведены экспериментально полученные зависимости скорости дробления гранул сульфата цинка от высоты слоя, которые также хорошо подтверждают модель термического дробления. [c.63] Рещение систем приведенных уравнений, так же как расчет содержания дискретных фракций, проведены на ЭЦВМ. [c.64] При оценке возможности использования результатов экспериментального исследования кинетических характеристик дробления гранул сульфатов цинка и натрия для расчетного определения гранулометрического состава других солевых растворов выявлено влияние физико-химических свойств материала на структуру гранулы. Следовательно, условия ее разрушения в значительной степени определяются физико-химическими свойствами материала, поэтому в каждом конкретном случае необходим эксперимент. Поскольку он может быть выполнен только на гранулах данного материала, очевидно, что методика расчетного определения может быть полезной как вспомогательный прием, подтверждающий физическую модель процесса и возможности его управления и оптимизации в зависимости от требуемой гранулометрической характеристики продукта. [c.64] Радиным и Налимовым [37, 39] проанализирована устойчивость стационарного режима при возможных внешних возмущениях путем оценки времени релаксации переходного периода. В результате ряда преобразований получена матрица собственных колебаний системы анализ решений уравнения матрицы показал, что время переходного процесса намного больше среднего времени пребывания материала в КС [(6—10)то]. Следовательно, память системы весьма значительна и ее необходимо учитывать при разработке условий регулирования процесса. На рис. 111.9 представлена расчетная динамика изменения гранулометрического состава в переходный период при обезвоживании раствора сульфата цинка. [c.64] методика расчетного определения гранулометрического состава основывается на экспериментальных значениях коэффициентов скорости дробления гранул, полученных практически иными словами, расчетный этап следует за этапом реализации. [c.65] Гранулометрический состав рассчитывали по скорости роста нулевого порядка, принимая ее не зависящей от размера частиц. Согласно терминологии Шаховой [40] этот закон соответствует так называемому нормальному росту [41, 42], при котором материал распределяется равномерно по сферической поверхности всех гранул слоя на срезе гранулы в таких случаях отчетливо видны кольца роста. Расширяя сферу приложения метода обезвоживания солей, мы обнаружили случаи явного отклонения от нормального роста. Например, при обезвоживании растворов хлорида магния образуются гранулы с шишковидными наростами, известны также другие примеры отклонения от нормального роста (рис. 111.10). [c.65] При обезвоживании высоковязких растворов пленка также не успевает обволакивать всю поверхность гранулы, но если теплоты, аккумулированной гранулой, достаточно для испарения капли, образуются плотные шишковидные наросты. Возможны случаи, когда капля не испаряется полностью (теплоты недостаточно), влажные гранулы в этих случаях слипаются, рост частиц происходит путем агломерации. Значительная агломерация приводит к нарушению нормального псевдоожижения. Таким образом, в зависимости от теплового режима процесса (температуры слоя) и свойств раствора возможны различные условия роста гранулы. [c.66] Здесь R, Ro—диаметр частиц исходного материала и текущего Сс ходная масса слоя. [c.66] Нормальный рост или достаточно близкое приближение к нему получены в работах с обезвоживанием нитратов при периодически вводимой подкраски в раствор. В этом случае по измерении толщины колец на срезе гранулы можно судить о скорости роста. [c.67] Предложен метод оценки скорости роста А, в непрерывном процессе при подаче внешнего рецикла мелких частиц [8]. Количество и гранулометрический состав рецикла известен, задана также производительность процесса, следовательно, известно значение константы выгрузки, что позволяет выразить скорость роста X, как функцию подачи рецикла и выгрузки. Результаты испытаний показали немонотонный ход изменения скорости роста в зависимости от размера частиц с максимумом в области й = 2,5 мм. [c.67] Вернуться к основной статье