126334 (717757), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Для опису зміни гідравлічного опору сухого шару досліджуваної глини від геометричних його характеристик та фізичних параметрів теплоносія використано рівняння Дарсі-Вейсбаха:

. (1)

Наведені у літературі рівняння для розрахунку коефіцієнту опору, який враховує втрати на тертя та на місцеві опори, не дають можливості розрахувати л під час руху теплоносія крізь нерухомий шар. Тому, для досліджуваного шару матеріалу, приймаючи в загальному вигляді л = f (Re), значення коефіцієнта опору можна виразити у вигляді:

. (2)

Коефіцієнти С, В та показник степеня п для розрахунку коефіцієнта опору та гідравлічного опору (1) шару глини, сформованої у вигляді частин циліндричної форми різних діаметрів, визначено експериментально (рис. 3). Для визначення залежності коефіцієнта опору від значень числа Re використано результати експериментальних дослід-жень гідравлічного опору шару висотою 0,13 – 0,3 м (рис. 1 криві 1 – 3), а також результати досліджень гідродинаміки монодисперсних шарів за змінного діаметру частин (рис. 2).

Експериментальне вивчення гідродинаміки монодисперсних шарів виконано у діапазоні чисел Рейнольдса . Враховуючи, що числа Re дуже близькі до ламінарної області , то значення коефіцієнта опору л залежить тільки від числа Re. Отримані результати досліджень (рис. 3) дали змогу визначити аналітичну залежність коефіцієнта опору від режиму руху теплоносія крізь шар матеріалу в діапазоні :

; (2, а)

Отримана залежність для розрахунку зміни гідравлічного опору має вигляд:

(3)

Внаслідок вивчення гідродинаміки під час руху теплоносія крізь шар вологої кускової полідисперсної глини (рис. 4, а) та глини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми (рис. 4, б), встановлено, що протягом часу сушіння гідравлічний опір шару та швидкість руху теплоносія змінюються незначно внаслідок явища сідання матеріалу.

В четвертому розділі „Дослідження кінетики сушіння дисперсних матеріалів” наведено результати досліджень кінетики сушіння кускової полідисперсної глини та глини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми у нерухомому шарі, конвективним та радіаційним способами. Виконано узагальнення отриманих результатів та аналіз впливу форми частин матеріалу та параметрів сушіння на процес зневоднення. Кінетичні криві сушіння кускової полідисперсної глини у нерухомому шарі показано на рис. 5, а, б.

Подібний характер мають кінетичні криві сушіння глини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми різних діаметрів у нерухомому шарі. Встановлено, що сушіння відбувається у першому та другому періодах. Тривалість першого періоду є меншою, ніж другого, однак у першому періоді видаляється 50 % вологи. Експериментально встановлено, що коефіцієнт використання теплової енергії на сушіння у нерухомому шарі становить
= 0,63– 0,75.

Зменшення діаметра частин від d = 0,012 м до d = 0,006 м (рис. 6) призводить до зменшення тривалості сушіння від 4130 до 2500 с (в 1,65 раза). Під час сушіння частин глини розміром (d h = 0,004 0,01 м) кінетичні криві збігаються з кривими для частинок (d h = 0,006 0,01 м), що свідчить про те, що подальше зменшення діаметру частинок є недоцільним.

Вивчено кінетику конвективного та радіаційного сушіння кускової полідисперсної глини. Встановлено, що конвективне сушіння є інтенсивнішим, ніж радіаційне. Доведено, що радіаційне сушіння досліджуваного матеріалу є недоцільним, що пояснюється природою досліджуваного матеріалу, складністю регулювання температури теплоносія і низькою швидкістю зневоднення.

Для узагальнення першого періоду кінетики сушіння кускової полідисперсної глини та глини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми у нерухомому шарі, використано систему диференційних рівнянь матеріального балансу в шарі та кінетики сушіння (рівняння (4)¹):

, (4)

Узагальнення першого періоду сушіння досліджуваного матеріалу у нерухомому шарі дало змогу визначити швидкість сушіння у першому періоді залежно від параметрів процесу та його тривалість:

– для кускової полідисперсної глини швидкість сушіння N у першому періоді описана емпіричною залежністю:

N = 1,9510^-7 · T ^0,71 ₀ ^0,33 H ^-1,73, (5)

. (6)

– для глини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми розміром (d h = 0,006 0,01 м), швидкість сушіння N у першому періоді описана емпіричною залежністю:

N = 1,7810^-6 · T ^0,87 ₀ ^0,37H ^-1,94, (7)

. (8)

На основі експериментальних даних кінетики першого періоду сушіння у нерухомому шарі визначено кінетичні коефіцієнти а_к: для кускової полідисперсної глини а_к = 20,5 1/м; для глини, сформованої у вигляді циліндричних частинок а_к = 23,45 1/м. За одержаними результатами розрахунків визначено коефіцієнти масовіддачі у першому періоді сушіння для досліджуваних параметрів процесу:

. (9)

Значення коефіцієнтів масовіддачі у досліджуваному діапазоні зміни параметрів процесу змінюється в межах 0,66 ч 2,15 для частин кускової полідисперсної глини та 0,76 ч 2,46 для глини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми, та залежить від фізичних характеристик теплоносія (рис. 7).

Також розроблено критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів масовіддачі у першому періоді:

• для кускової полідисперсної глини:

Nu = 2,6 Re^0,92 Pr^0,9 ; (10)

• для глини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми розміром (d h = 0,006 0,01 м):

Nu = 1,86 Re^0,99 Pr^1,0. (11)

Узагальнення другого періоду сушіння у нерухомому шарі виконували за рівнянням, запропонованим Ликовим:

(12)

Після інтегрування рівняння (12) маємо:

(13)

Розраховано відносний коефіцієнт сушіння:

– для кускової полідисперсної глини = 0,105 %;

– для глини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми розміром (d h = 0,006 0,01 м) = 0,146 %.

Визначено тривалість другого періоду сушіння та отримано розрахункову залежність для визначення вологості матеріалу у періоді падаючої швидкості сушіння.

Одержано розрахункову залежність для визначення вологості матеріалу під час сушіння залежно від параметрів процесу та загальну його тривалість:

• для кускової полідисперсної глини:

(14)

. (15)

• для глини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми розміром (d h = 0,006 0,01 м):

. (16)

. (17)

У п’ятому розділі „Вибір параметрів процесу сушіння та розробка сушильного агрегата” виконано розрахунок питомих енергетичних затрат на сушіння. Енергозатрати зменшуються із зменшенням висоти шару матеріалу, швидкості руху теплоносія та збільшенням температури теплоносія (рис. 8). У разі використання запропонованого методу для сушіння кускової полідисперсної глини у нерухомому шарі економія енергетичних ресурсів зростає в 1,46–2,6 раза порівняно із конвективним методом, тривалість сушіння скорочується удвічі. Під час сушіння глини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми питомі затрати тепла зменшуються в 1,46–1,53 раза порівняно із сушінням кускової полідисперсної глини, тривалість сушіння зменшується у 1,43 раза.

На основі одержаних результатів досліджень процесу сушіння у нерухомому шарі та їх узагальнень запропоновано конструкцію установки безперервної дії (рис. 9) та методику розрахунку сушильного агрегата. Виконано порівняння технічних характеристик запропонованої сушарки із відомими аналогами.

Установка містить сушильну камеру 1 і розміщені у ній чотири транспортери 2 для переміщення шару висушуваного матеріалу від завантажувального транспортера 3 до розвантажувального 4, газові пальники 5, які розміщені над шаром матеріалу, і короби 6 для відсмоктування відпрацьованих газів. Транспортер 2 виконаний у вигляді перфорованої стрічки 7. Короб 6 приєднаний до металічного корпусу сушарки. Для захисту країв стрічки 7 від перегрівання у боковій стінці камери 1 передбачено кутовий виступ, який разом із похилою площиною 9 короба 6 містить охолоджуючі пристрої 11.

Рис. 9. Установка безперервної дії для сушіння кускової глини у нерухомому шарі:

1 – сушильна камера; 2 – транспортер; 3 – завантажувальна стрічка; 4 – розвантажувальна стрічка; 5 – газові пальники; 6 – короб для відсмоктування відпрацьованих газів; 7 – перфорована стрічка; 8 – трубопровід для відпрацьованого повітря; 9 – похила площина короба; 10 – вентилятор; 11 – охолоджуючі пристрої; 12 – циліндричні опорні ролики нижньої стрічки; 13 – ролики верхньої стрічки; 14 – корпус сушарки; 15 – рециркуляційний трубопровід

Установка працює так. Вологий дисперсний матеріал завантажувальним транспортером 3 подається на транспортерні перфоровані стрічки 2 до розвантажувального транспортеру 4, і нагрівається тепловим потоком газових пальників 5.

Із стрічки першого конвеєра матеріал надходить на стрічку другого конвеєра і т.д. Під час руху матеріалу через його шар „профільтровується” теплоносій в напрямку до перфорованої стрічки транспортеру і відсмоктується вентилятором.

Характеристики

Список файлов реферата