КИНЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СУШИЛКИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ
Аннотация
Изложен теоретический метод расчета периодически действующей сушилки с псевдоожиженным слоем на основе зонального метода описания кинетики и дан пример расчета применительно к сушке зерна гороха. В расчете принято, что твердая фаза в аппарате полностью перемешана, а газ идеально вытесняется, частицы имеют сферическую форму и одинаковы по размеру. Учет изменения параметров сушильного агента в слое осуществляется на основе уравнений материального и теплового баланса для слоя с разбиением всего диапазона изменения влагосодержания материала на ряд концентрационных зон. Изменение температуры высушиваемых частиц в ходе процесса рассчитывается на основе аналитического решения линейной задачи теплопроводности при постоянной температуре внешней среды и условии, что испарение влаги происходит у поверхности частиц (внутреннее парообразование отсутствует). Расчет ведут методом последовательных приближений. Вначале задают продолжительность сушки материала в рассматриваемой концентрационной зоне, затем определяют средние параметры воздуха по высоте слоя и по времени сушки и, используя эти данные, по решению задачи массопроводности (диффузии влаги) находят продолжительность сушки в рассматриваемой зоне и сверяют ее с предварительно заданной. При значительном расхождении проводят вторую расчетную итерацию, приняв время сушки, найденное в первой расчетной итерации. Расчеты проводят до приемлемого совпадения предварительно принятого и рассчитанного времени сушки. Затем переходят ко второй концентрационной зоне, для которой делают то же самое. Общее время сушки равно сумме времен по концентрационным зонам. Данная методика была апробирована на примере расчета сушки зерна гороха, в расчетах использовали ранее найденные авторами данные по коэффициенту массопроводности (диффузии влаги), а также литературные справочные данные по коэффициентам теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости этого материала. Коэффициенты тепло- и массоотдачи рассчитывали по приводимым в литературе критериальным уравнениям. Для выбора рабочей скорости воздуха была рассчитана скорость начала псевдоожижения, рабочую скорость воздуха брали при числе псевдоожижения 1,05. Расчет критериев Био теплового и массообменного, показал, что тепловая задача является смешанной (число Био, теплового равно 5,81), т.е. на процесс теплообмена оказывают влияние как внутренний перенос тепла, так и внешний. Задача же массообмена является чисто внутренней (число Био массообменное модифицированное равно 122,5), что было учтено в расчете времени сушки. Рассчитанная кривая сушки была сопоставлена с экспериментальной. Приведена схема экспериментальной установки и дано описание эксперимента. Удовлетворительное соответствие расчетной и экспериментальной кривых сушки свидетельствует о корректности рассматриваемого метода расчета, который может быть рекомендован для инженерного применения.
Для цитирования:
Рудобашта С.П., Зуева Г.А., Бабичева Е.Л. Кинетический расчет сушилки периодического действия с псевдоожиженным слоем. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 6. С. 109-118. DOI: 10.6060/ivkkt.20246706.6968.
Литература
Lipin A.G., Lipin A.A. Nitrogen release from polymercoated urea granules. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 7. P. 100-106 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226507.6635.
Rudobashta S.P. Kinetic calculation of the process of convective drying of dispersed materials. Proceedings of IV Minsk International Heat and Mass Transfer Forum MMF-200. Minsk 2000. P. 41-48 (in Russian).
Atanazevich V.N. Drying food products. Reference manual. M.: DeLi. 2000. 295 p. (in Russian).
Voroshilov A.P., Mushtaev V.I. Devices with stable vibra-tion-fluidized layers. Sumy: Izd. «Korpunkt». 2002. 189 p. (in Russian).
Rudobashta S.P. Mass transfer in systems with a solid phase. M.: Khimiya. 1980. 248 p. (in Russian).
Sazhin B.S., Kosheleva M.K., Sazhina M.B. Processes for drying and washing textile materials. M.: RGU named by A.N. Kosygin. 2013. 301 p. (in Russian).
Akulich P.V., Akulich A.V. Convective dryers: methods and examples of calculation. Minsk: Vysheyshaya shk. 2019. 376 p. (in Russian).
Rudobashta S.P., Kartashov E.M. Chemical technology: diffusion processes. Pt. 1. M.: Urait. 2018. 282 p. (in Russian).
Rudobashta S.P., Kartashov E.M. Chemical technology: diffusion processes. Pt. 2. M.: Urait. 2018. 296 p. (in Rus-sian).
Rudobashta S.P., Zueva G.A., Dmitriev V.M., Zuev N.A. Mass conductivity during colloidal capillary-porous materials drying. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2014. V. 57. N 1. P. 103-107 (in Russian).
Rudobashta S.P., Muravleva E.A., Zueva G.A., Dmitriev V.M. Mass conductivity of capillaryporous colloidal materials subjected to convective drying. Inzh.-Fiz. Zhurn. 2018. V. 91.N 4. P. 845-853 (in Russian). DOI: 10.1007/s10891-018-1808-x.
Rudobashta S, Zueva G. Drying of seeds through oscil-latin infrared heating. Drying Technol. 2016. V. 34. N 5. P. 505-515. DOI: 10.1080/07373937.2015.1060997.
Rudobashta S.P., Zueva G.A., Dmitriev V.M., Kochetkov V.N. Mass conductivity during drying of kernels and shells of sunflower seeds. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 5. P. 80-86 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216405.6337.
Rudobashta S.P., Kuteinikov V.I., Zueva G.A. Phase concentration equilibrium of seeds the sunflower. Ross. Khim. Zhurn. 2021. V. 63. N 3-4. P. 75-79 (in Russian). DOI: 10.6060/rcj.2019633.10.
Rudobashta S.P., Zueva G.A., Stolbova A.S. Concentration equilibrium when drying collоidаl capillary porous material (carrot). ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 6. P. 75-80 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226506.6567.
Rudobashta S.P., Babicheva E.L., Dmitriev V.M. Study of the Mass Conductivity Coefficient during Convective Drying of Pea. Conf. Paper: AIP Conf. Proc. 2022. V. 2661(1). 050001. DOI: 10.1063/5.0108355.
Rudobashta S.P., Babicheva E.L., Zueva G.A. Phase concentration equilibrium during drying colloid capillaryporous material - pea. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 2. P. 104-110 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246702.6811.
Kafarov V.V., Dorokhov I.N. System analysis of chemical technology processes. Fundamentals of strategy. M.: Izd. Yurayt. 2023. 499 p. (in Russian).
Rudobashta S.P. Heat engineering. M.: Pero. 2015. 672 p. (in Russian).
Lykov A.V. Dying theory. M.: Energiya. 1968. 472 p. (in Russian).
Lykov A.V. Thermal conduction theory. М.: Vyssh. shk. 1967. 600 p. (in Russian).
Aerov M.E., Todes O.M. Hydraulic and thermal foundations of the operation of apparatuses with a stationary and fluidized granular layer. M.-L.: Khimiya. 1968. 510 p. (in Russian).
Gelperin N.I., Einstein V.G., Kvasha V.B. Fundamentals of fluidization technology. M.: Khimiya. 1967. 664 p. (in Russian).
Fedosov S.V., Bakanov M.O. Modeling of heat conduction and diffusion processes in canonical bodies using the "microprocesses" method for the range of low fourier numbers. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 10. P. 78-83. (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216410.6387.
Bobkov S.P. Use of discrete approaches for simulation the basic processes of chemical technology. Russ. J. Gen. Chem. 2021. V. 91. N 6. P. 1190-1197. DOI: 10.1134/S1070363221060311.
