ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ГРАНУЛИРОВАНИЯ В ПЕРИОДИЧЕСКОМ КИПЯЩЕМ СЛОЕ
Аннотация
Целью исследования является построение простой; но информативной модели; позволяющей качественно оценить влияние параметров процесса на кинетику гранулирования в периодическом кипящем слое. Для построения модели использован подход; основанный на теории цепей Маркова. Высота реактора кипящего слоя разбита на ячейки идеального перемешивания; и введены две параллельные цепи ячеек: одна для исходных частиц; другая для гранулированных частиц. Частицы могут стохастически двигаться вдоль своих цепей и переходить из одной цепи в другую из-за увеличения их размера вследствие гранулирования. Считается; что собственно грануляция происходит только в той ячейке цепи исходных частиц; куда подается суспензия. Объем суспензии; который оказывается в ячейке за шаг по времени; распределяется только между теми частицами; которые могут быть полностью покрыты суспензией до желаемого конечного размера. Эти частицы переходят в соседнюю ячейку цепи для уже гранулированных частиц. Затем оба сорта частиц перемещаются вдоль своих цепей в соответствие со своими матрицами переходных вероятностей. Эта «холодная» модель может быть легко скомбинирована с марковской моделью сушки в кипящем слое; разработанной в наших предыдущих работах. Численные эксперименты с моделью позволили оценить качественное влияние параметров процесса на кинетику гранулирования. Показано существование оптимальной расходной скорости газа; обеспечивающей максимальную скорость гранулообразования.
Для цитирования:
Митрофанов А.В.; Мизонов В.Е.; Tannous K.; Овчинников Л.Н. Теоретическое исследование кинетики гранулирования в периодическом кипящем слое. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 5. С. 81-87Литература
Handbook of Powder Technology. Vol. 11. Granulation. Ed. by A.D. Salman, M.J. Hounslow and J. P. K. Seville. Elsevier B.V. NY., 2010. 1402 p.
Hede P.D. Advanced granulation theory at particle level. BookBoon. UK. L., 2006. 62 p.
Handbook of pharmaceutical granulation technology. Ed. by Dilip M. Parikh. 3rd ed. Informa Healthcare USA, Inc., New York., 2010. 659 p.
Kwauk M. Fluidization. Idealized and bubbleless, with applications. Beijing: Science Press, 1992. 277 p.
Hu X., Cunningham J.C., Winstead D. Study growth kinetics in fluidized bed granulation with at-line FBRM. International Journal of Pharmaceutics. V. 347. 2008. P. 54–61.
Catak M., Bas N., Cronin K., Tellez-Medina D., Byrne E.P., Fitzpatrick J.J. Markov chain modelling of fluidised bed gran-ulation. Chem. Engin. J. 2010. V. 164. P. 403–409.
van der Hoef M.A., van Sint Annaland M., Deen N.G., Kuipers J.A.M. Numerical simulation of dense gas-solid fluidized beds: A Multiscale modeling strategy. Annu. Rev. Fluid Mech. 2008. N. 40. P. 47–70.
Goldschmidt M.J.V., Kuipers J.A.M., Van Swaaij W.P.N. Hydrodynamic modeling of dense gas-fluidized beds using the kinetic theory of granular flow: Effect of coefficient of restitution on bed dynamics. Chem. Eng. Sci. 2001. N. 56. P. 571-578.
Duarte C.R., Olazar M., Murata V.V., Barrozo M.A.S. Numerical simulation and experimental study of fluid-particle flows in a spouted bed. Powd. tech. 2009. V. 188. N 3. P. 195-205.
Berthiaux H., Mizonov V. Applications of Markov Chains in Particulate Process Engineering: A Review. Canadian J. Chem. Engin. V. 85. N 6. 2004. P. 1143-1168.
Dehling H.G., Hoffmann A.C., Stuut H.W. Stochastic models for transport in a fluidised bed. SIAM J. Appl. Math. 1999. V. 60. P. 337–358.
Mizonov V., Mitrofanov, A., Ogurtzov, A., Tannous, K. Modeling of particle concentration distribution in a fluidized bed by means of the theory of Markov chains. Part. Sci. Technol. 2014. V. 32. N. 2. P.171-178.
Mitrofanov A.V. Mizonov V.E., Tannous K. A mathematical model of fluidized bed state evolution at moisture transfer. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2015. V. 58. N 4. P. 75-78 (in Russian).
Mitrofanov A.V., Mizonov V.E., Tannous K. Markov chain model of particulate solids batch drying in a conical fluidized bed. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2016. V. 59. N 12. P. 93-99.
