МАРКОВСКАЯ МОДЕЛЬ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СУШКИ ЧАСТИЦ В КОНИЧЕСКОМ ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ
Аннотация
Целью исследования является разработка модели для описания гидродинамики, тепло- и массопереноса в коническом псевдоожиженном слое с частицами, у которых значительно меняются свойства. Предлагаемая модель построена на основе теории цепей Маркова, а монофракция кубиков влажного картофеля используется как модельный материал. Сжатие образцов картофеля в процессе сушки было учтено, чтобы повысить адекватность модели. Таким образом, три новых фактора, которые влияют на процесс, приняты во внимание: изменение расходной скорости газа по высоте реактора из-за его конической формы, изменение массы частиц благодаря сушке и изменение размера частиц из-за их сжатия. Слой представлен двумя параллельными цепями ячеек идеального перемешивания: одна цепь для частиц и другая цепь для сушильного газа. Эволюция распределения частиц по своей цепи описана матрицей переходных вероятностей, которая зависит от текущего состояния цепи и меняется с течением времени. Тепло и массоперенос между ячейками обеих соседних цепей описаны обычными уравнениями тепло и массоотдачи. Модель позволяет прогнозировать кинетику сушки, если известны коэффициенты тепло и массоотдачи. Соотношения для расчета коэффициента аэродинамического сопротивления частиц, чисел Нуссельта и Шервуда и коэффициентов сжатия и диффузии заимствованы из литературы. Модель верифицирована на лабораторной сушилке псевдоожиженного слоя с конической формой реактора. Получено хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных.
Литература
Ding J., Gidaspow D. A bubbling fluidization model using kinetic theory of granular flow. AIChE J. 1990. N 36 (4).
P. 523-538.
Kwauk M. Fluidization. Idealized and bubbleless, with ap-plications. Beijing: Science Press. 1992. 277 p.
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. DOI: 10.1146/annurev. fluid.40.111406.102130.
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. DOI: 10.1016/S0009-2509(00)00262-1.
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. N 188 (3). P. 195-205.
Smith P.G. Applications of fluidization to food processing. UK: BlackWell science. 2007. 243 p.
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. DOI: 10.1137/S0036139996306316.
Balagurov I.A., Mizonov V.E., Mitrofanov A.V. Ma-tematicheskaya model' formirovaniya mnogokomponentnoy smesi segregiruyushchikh komponentov. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim.Tekhnol. 2014. V. 57. N 8. P. 67-70 (in Russian).
Fedosov S.V., Mizonov V.E., Ogurtsov V.A. Modeliro-vanie klassifikatsii polidispersnykh materialov na vi-brogrokhotakh. Stroitel'nye materialy. 2007. N 11. P. 26–29 (in Russian).
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. DOI: 10.1080/02726351.2013.839016.
Mujumdar A.S. Handbook of Industrial Drying. New York: CRC Press; Taylor & Francis Group. 2006. 1312 p. DOI: 10.1201/9781420017618.
Spomer L.A., Tibbitts T.W. Humidity, in Plant Growth Chamber Handbook. R.W. Langhans and T.W. Tibitts (Ed.). Iowa State University of Science and Technology. 1997. P. 43-64.
Bird R.B., Steward W.E., Lightfood E.N. Transport Phe-nomena. New York: John Wiley & Sons, Inc. 2002. 1069 p.
Kiseleva T.F. Tekhnology of drying: Educational-Metodo-logical Complex. Kemerovo: Kemerovo Technological Insti-tut of Food Industry.2007. 117 p. (in Russian).
