ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сушка из "Физические методы интенсификации процессов химической технологии" Процессы сушки влажных материалов являются одними из наиболее энергоемких в химической технологии. От процесса сушки во многом зависит качество продуктов. Поэтому интенсификация процесса, способствующая экономии энергии, повышению качества продукта и созданию условий для более гибкого управления процессом, остается актуальной на протяжении десятков лет. [c.160] Решающую роль в технологии сушки играет форма связи влаги с материалом [32] и его дисперсность [33], они же определяют во многом возможные методы интенсификации процесса. Изменение влагосодер-жания и температуры тела зависит от взаимосвязанного механизма переноса влаги и тепла внутри влажного материала и массотеплооб-мена поверхности тела с окружающей средой. [c.160] Элементарными актами сушки являются парообразование, перемещение влаГи внутри материала к поверхности и в окружающую среду. Сочетания этих механизмов и определяет характер сушки. Основные положения интенсификации сушки влажных материалов были разработаны в трудах А. В. Лыкова и его школы [32]. [c.160] В уравнении (7.22) не учитывается перенос жидкости под воздействием силы поля тяжести или градиента гидростатического давления (фильтрация жидкости через пористые среды), а также под воздействием сил инерции центробежных, вибрационных и т. п. [c.160] Последняя группа слагаемых в уравнении (7.22) учитывает пространственные неоднородности электрических и магнитных полей и отклонения от равновесных переменных полей, тепловой эффект же учитывается включением соответствующего источника тепла (4.12) в баланс энергии в полных уравнениях тепломассопереноса, что и приво дит к появлению дополнительных градиентов температуры и давления. Перемещение влаги с поверхности материала в окружающую среду происходит через пограничный слой. [c.161] Методы интенсификации сушки в зависимости от характера воздействия на механизмы процесса можно условно разделить на четыре группы интенсифицирующие фазовый переход, внутренний массо-перенос, внешний тепломассообмен и комбинированные. [c.161] Влияние на фазовый переход могут оказать внутренние источники тепла, создаваемые инфракрасными лучами (радиационная сушка) и электромагнитными колебаниями (ТВЧ- и СВЧ-сушка), а также ультразвук (акустическая сушка) и вакуумирование (сублимационная сушка). [c.161] Внешний тепломассообмен интенсифицируется вибрационными и акустическими методами, электрическими полями. Особенно эффективно сочетание этих воздействий с псевдоожижением слоя дисперсного материала. Внутренний массоперенос интенсифицируется акустическими и электрическими полями, центробежными силами и опосредовано всеми перечисленными выше методами. [c.161] Наложение низкочастотных колебаний (20- 35 Гц) на слой дисперсного материала приводит к виброожижению и интенсификации тепломассообмена частиц между собой и газом. В настоящее время разработаны различные вибросушилки [34, 35]. [c.161] Подробное обсуждение этих и других возможных механизмов дано в работе [36]. При высокой влажности материалов (200-500%) проявляется действие акустических потоков, приводящее к распылению жидкости, особенно в пучностях скорости стоячей волны. При влажности 10- 70% в первом периоде акустические потоки сильно утончают пограничный слой, а на второй стадии увеличивают диффузию влаги в результате нагрева. Процесс акустической сушки дисперсных материалов в первый период интенсифицируется, начиная с некоторого порогового давления, которое для сферических частиц диаметром меньше длины волны пропорционально квадратному корню из их диаметра. Поэтому наиболее перспективна акустическая сушка мелкодисперсных материалов. [c.162] Рассмотрим в качестве примера процесс сушки дисперсных материалов в псевдоожиженном слое при акустическом воздействии, основываясь на исследованиях, которые были проведены в МИХМе Ю. Б. Юрченко и др. [37]. [c.162] Для силикагеля фракции 0,22 мм Kj, ,= 5, для продукта САМ (сополимер стирола с а-метилстиролом) фракции d = 0,12 мм 12. [c.162] Так как процесс испарения жидкости зависит от скорости газа относительно стенок канала, для расчета процесса сушки необходимо знать колебательную скорость воздуха. Для этого воспользуемся методом электрических аналогий. [c.163] В отличие от общепринятого среднеквадратичного усреднения это выражение выбрано потому, что кинетику процесса определяет не квадрат скорости (энергия), а первая степень ркорости (импульс). [c.163] Из выражения (7.26) следует, что акустическое сопротивление с ростом частоты увеличивается и эффективная колебательная скорость при той же мощности падает. При малых частотах, когда частицы слоя увлекаются в колебательное, движение потока, скорбеть воздуха относительно них приближается к средней скорости фильтрации, т. е. эффективная скорость также убывает. [c.163] Сравнивая (7.26) и (7.27), можно определить степень соответствия одного выражения другому, а следовательно, и преимущество распространения акустических колебаний или гидродинамического потока. Например, для каналов радиусом 10 2 см акустическое сопротивление на порядок меньше гидродинамического. Так как в реальном слое размеры каналов подчиняются статистическому закону распределения, локальные полные сопротивления и локальные скорости будут статистически отличаться от расчетных средних величин. [c.164] Значения коэффициентов / j и к2 следующие для силикагеля ki = 5,72-10 и 2=0,23 г/(см -с), а для продукта САМ f i= I.MO h 2=0,23 г/(см с). [c.164] Выражение (7.28) напоминает известную формулу Фресслинга, описывающую процесс испарения капель в потоке. [c.164] Вернуться к основной статье