ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сушка жидких и пастообразных материалов из "Массообменные процессы химической технологии" Сушка в фонтанирующем слое. Аппараты взвешенного слоя с расширяющимся кверху поперечным сечением используются при сушке материалов значительной полидисперсности. Наиболее крупные частицы или агломераты влажных частиц преобладающую часть времени сушки находятся в нижней зоне аппарата, где температура и скорость сушильного агента наибольшие, что благоприятно сказывается на скорости сушки крупных частиц. [c.333] В конических аппаратах в отличие от аппаратов постоянного сечения (цилиндрических) взвешенный слой имеет значительно более упорядоченную структуру по центру дисперсный материал перемещается вверх струей восходящего сушильного агента в верхней части слоя частицы отбрасываются в периферийную зону, в которой происходит нисходящее движение плотного слоя дисперсного материала (рис. 5.21). В нижней части центрального фонтана частицы вновь попадают в восходящий поток сушильного агента и т. д. [c.334] Гидродинамика фонтанирующего слоя оказывается весьма сложной для анализа. Действительно, в центральном фонтане дисперсный материал ускоряется восходящим потоком сушильного агента значительной скорости и динамическая ситуация здесь похожа на вертикальный пневмотранспорт с тем отличием, что расход сушильного агента в фонтане уменьшается за счет фильтрования некоторой его части в периферийную зону поперечное сечение самого фонтана также непостоянно и формируется самими процессами межфазного взаимодействия и взаимодействия фаз со стенками аппарата. Опускающийся плотный слой материала взаимодействует с той частью газа, которая неравномерно поступает в периферийное кольцо материала по всей высоте фонтана и величина которой также является функцией процесса. [c.334] В связи со сложной, неоднородной структурой фонтанирующего слоя и с недостаточной степенью изученности в нем гидродинамики движения фаз модельные представления о процессе сушки дисперсных материалов в фонтанирующем слое развиты в недостаточной степени. [c.334] Допущение об интенсивном перемещивании частиц твердой фазы во всем объеме фонтанирующего слоя в рамках этой модели позволяет рассматривать процесс сущки как непрерывный процесс, характерный для аппарата полного перемешивания, а специфика внутреннего движения частиц и сушильного агента здесь оказывается не учтенной. Такого рода предельные допущения, видимо, оправданы только для случаев весьма интенсивной циркуляции твердой фазы, обеспечивающей практическую изотермичность всего рабочего объема фонтанирующего слоя. [c.335] Здесь и — влагосодержание, усредненное по объему частицы и — постоянное значение влагосодержания на поверхности частицы Х = ( р/Ур) л/ОзХ = [6/(Ф э)]— безразмерное время сушки частицы 5р, 1 р, Ф, э — поверхность, объем, фактор формы и эквивалентный диаметр частицы. [c.335] Для практических расчетов метод может быть использован в тех случаях, когда имеется информация о величинах коэффициента внутренней диффузии влаги и о значениях поверхностного влагосодержания конкретных материалов. [c.336] Величина аппроксимационного коэффициента Кк зависит от начального влагосодержания частиц исследуемого сорта пшеницы и от температуры воздуха на входе в фонтанирующий слой, а значение поверхностного влагосодержания является функцией /о согласно некоторому эмпирическому соотношению, приведенному в [67]. [c.336] Совместное решение кинетического соотношения (5.188) и уравнения (1.66) приводит к простому равенству для среднего влагосодержания материала, выгружаемого из аппарата непрерывного действия (и — иа)/ иа — Ып)= 1/(1 + кт), использование которого требует информации о численных значениях Кк и Ип для конкретных дисперсных материалов. [c.336] Рассматриваемый метод расчета может иметь разновидность, при которой вместо температуры /о вводится некоторая температура в объеме слоя Ту, от величины которой считаются зависящими величины параметров Кк и ип- Для определения этой температуры предлагается эмпирическое соотношение, в котором величина Ту представлена степенной функцией от о, о, йр и диаметра аппарата фонтанирующего слоя. [c.336] Два уравнения для сг и с двумя неизвестными и позволяют определить эти параметры и использовать гидродинамическую модель для расчета процесса непрерывной сушки дисперсного материала. [c.337] Моделирование собственно процесса сушки формулируется в данном случае в упрощенном виде. Полагается, что кинетика сушки индивидуальных частиц соответствует или периоду постоянной скорости, или периоду убывающей скорости с неизменными величинами коэффициентов скорости сушки N и К. Предположение о постоянстве N п К в различных зонах слоя является существенным упрощением, поскольку через фонтан сушильный агент проходит, имея высокую температуру, тогда как в периферийную зону фильтруется обычно незначительное количество сушильного агента, температура которого быстро уменьшается при контакте с развитой поверхностью дисперсного материала. Допущение о возможном постоянстве N и К приближается к реальной ситуации лишь при быстром циркуляционном движении материала, обладающего значительной инерционностью внутреннего переноса теплоты и массы. [c.337] При кинетике сушки частиц только в периоде постоянной скорости согласно результату (5.193) наличие рецикла материала и периферийных зон вытеснения не оказывает влияния на конечное влагосодержание материала, а существенно лишь сум-.марное время пребывания частиц в объеме фонтанирующего слоя, что является следствием принятого постоянства скорости сушки во всех зонах слоя. [c.338] При кинетике сушки частиц, соответствующей периоду убывающей скорости, ситуация изменяется, особенно для значительных интенсивностей процесса, т. е. при больших величинах константы скорости сушки К. Здесь оказывается существенным время пребывания частиц в каждой из зон даже при принятом условии К = onst. Разумеется, что для численных расчетов влагосодержания выгружаемого материала по приведенным соотношениям значения констант скорости сушки частиц должны быть предварительно определены в кинетических опытах с каждым конкретным материалом. [c.338] Физическое моделирование процессов сушки дисперсных материалов в фонтанирующем слое должно иметь в своей основе информацию о внутренней гидродинамике данного аппарата. Для детального анализа гидродинамической ситуации существенным представляется поступление дисперсного материала в зону фонтана, что значительным образом влияет на величину концентрации материала в фонтане, на распределение статического давления по его высоте, на количество газа, фильтрующегося в периферийный слой и на распределение материала по времени пребывания в каждой из зон и во всем объеме аппарата фонтанирующего слоя. [c.339] Фильтрование части сушильного агента из центрального восходящего потока в периферийную зону плотного слоя обеспечивается перфорацией перегородки 3. Схема на рис. 5.23 может иллюстрировать также характер работы аппарата с фонтанированием и двухсторонним плотным слоем (на рисунке не показан) и вертикальной плоскостью симметрии, проходящей по месту отсутствующей в симметричном аппарате вертикальной стенки 1. [c.340] Суммарная интенсивность процесса сушки дисперсного материала в аппарате фонтанирующего слоя в значительной. мере определяется значениями скоростей сушильного агента в каждой из зон аппарата, а также скоростями и концентрациями частиц в фонтане. Существенно, что численные значения этих величин не могут быть заданы, а определяются характером взаимодействия фаз внутри аппарата. [c.340] Гидродинамическая модель поведения фаз в аппарате должна включать уравнения, описывающие пневмотранспорт частиц дисперсного материала в фонтане, уравнения фильтрования газа в периферийном плотном слое материала и условия сопряжения давлений и скоростей газа по линии раздела двух зон. Анализ пневматического транспорта частиц в фонтане здесь осложняется тем обстоятельством, что расход и скорость вертикального потока газа по высоте фонтана уменьшается в зависимости от количества газа, проходящего через перфорированную перегородку 3. [c.340] Гидродинамическая модель процесса может быть основана на следующих упрощающих допущениях изменение плотности газа во всех зонах аппарата незначительное движение газа через плотный слой дисперсного материала соответствует закону ламинарного фильтрования движение частиц в фонтане одномерное взаимодействием частиц друг с другом и со стенками фонтана можно пренебречь вследствие относительно небольшой высоты фонтана и малой объемной концентрации монодисперсного материала в зоне фонтана. [c.341] Предпоследнее слагаемое уравнения (5.194) соответствует сопротивлению, которое испытывает восходящий поток газа со стороны взвешенных в зоне фонтана частиц материала. [c.341] Вернуться к основной статье