CC BY
55
Исследование процесса сушки конверсионного карбоната кальция в трубе-сушилке Ю.А. Долматова, А.А. Ермаков, М.О. Долматова
Сушка является самым распространенным процессом в химических пищевых производствах, в обогащении полезных ископаемых, в сельском хозяйстве и других. Для многих производств сушка является единственным способом достижения требуемого качества продукции [1-3]. Конверсионный карбонат кальция после сушки должен содержать частиц размером меньше 60 мкм 91,65%, 60^100 - 8,35% [5]. Продукт поступает на сушку с влажностью не более 13%. Простота конструкции, малая металлоемкость, возможность использования высоких температур теплоносителя, экономия топлива и электроэнергии, высокое влагонапряжение (4=600^800 кг/м час) позволяют рекомендовать трубу-сушилку для сушки карбоната кальция [13].
Результаты расчетов по предлагаем методикам, например, длины трубы-сушилки отличаются в 5-10 раз. Объяснить это можно тем, что при проектировании сушилок обычно используются опытные данные и эмпирические уравнения для конкретных продуктов.
Опыты по исследованию аэродинамики потока газовзвеси и по исследованию процесса сушки конверсионного карбоната кальция проводились в трубе-сушилке диаметром 0,069 м и длиной 4,8 м [5].
Опыты по выявлению изменения влажности карбоната кальция по длине трубы-сушилки проводились следующим образом: при
установившемся режиме с помощью дисков, соединенных общей тягой, труба перекрывалась, одновременно отключали питатель, калорифер и вакуум-насос. Начиная с нижнего диска, продукт разгружали из объемов трубы, отбирая пробы на влажность.
После выгрузки продукта из объемов трубы между дисками, включали вакуум-насос для охлаждения калорифера. Затем взвешивали продукт, по навескам Он, кг, определяли действительную концентрацию карбоната кальция - л, кг/м3, и скорость материала - п, м/с, в данном объеме V, м3, трубы-сушилки [5]:
И = О,
V
О ■ ь
п =-----,
О,
где О - производительность сушилки, кг/с;
Ь - длина соответствующего участка трубы, м.
Исходную концентрацию цр определяли по формуле:
О
Из = —,
6 V
а
где ^ - производительность сушилки по воздуху, м3/с.
Ранее были определены концентрации - ¡л, и скорости - п, карбоната кальция по длине трубы-сушилки, получены зависимости для их расчета [5].
В данной работе необходимо было изучить, как изменяется влажность карбоната кальция и влагонапряжение по длине трубы-сушилки в зависимости от ее длины и температуры воздуха.
Отобранные пробы карбоната кальция высушивали до постоянного веса и определяли влажность материала и.
Количество влаги Ж, удаляемое в процессе сушки от ин до ик, определяется по формуле:
Ж = о и - иё
100 - иё ’
где Он и ин - начальная масса и влажность материала соответственно, Ок и ик - конечная масса и влажность материала соответственно, Далее определяли влагонапряжение А на каждом участке трубы:
А. = Ж
' V
где V =
Были также проведены опыты с отбором проб по длине трубы-сушилки с помощью пробоотборника.
Результаты опытов по определению изменения значения среднего влагонапряжения по длине трубы-сушилки представлены на рис. 1. Величина достоверности аппроксимации составила Я =0,9397.
Рис. 1. Изменение влагонапряжения по длине трубы-сушилки
Влагонапряжение трубы-сушилки длиной Ь может быть определено по следующей зависимости (рис. 1):
А = А ■ е~ъь,
Аь = 615,82 ■ е-0’026ь,
3
где Аь - влагонапряжение участка трубы длиной Ь, кг/м ч;
Ан - влагонапряжение начального участка трубы, кг/м ч;
Ь - длина участка трубы, считая от места подачи материала, м;
Ь - коэффициент, зависящий от режима сушки, свойств материала, м-1. Также были получены зависимости вида:
А=622,23Г0,085 (Я2=0,9267);
А=7,9813£2-68,786£+695,36 (Я2=1).
Опыты по определению влияния температуры воздуха на влагонапряжение проводили следующим образом: диски устанавливались вертикально, включали вакуум-насос и калорифер. При установившемся режиме (постоянной температуре, скорости воздуха) включали шнек. Пробы на влажность отбирались от загружаемого продукта и после циклона.
Результаты этих опытов представлены на рис. 2. Величина
достоверности аппроксимации составила Я =0,761.
Рис. 2. Изменение влагонапряжения трубы-сушилки в зависимости от начальной температуры сушильного агента
Полученная по рис. 2 зависимость имеет вид:
А = 8,2494е0,0162/.
При обработке результатов опытов по среднему влагонапряжению были получены следующие зависимости:
А=4,57/-662,26 (Д2=0,9045);
А = 9,086е0,0Ш (Д2=0,9329).
Эти зависимости могут быть использованы при проектировании труб-сушилок для конверсионного карбоната кальция.
Основные выводы работы.
Результаты расчетов по предлагаемым методикам, например, длин труб-сушилок, для тонкодисперсных продуктов, таких как конверсионный карбонат кальция, различаются в несколько раз.
Полученные ранее уравнения для определения концентрации карбоната кальция по длине трубы-сушилки, а также уравнения для расчета его скорости [5], и полученные в настоящей работе зависимости влагонапряжения трубы-сушилки от начальной температуры воздуха или газов и от длины трубы-сушилки позволят проектировать трубы-сушилки для многотоннажных производств карбоната кальция.
Литература
1. Сажин, Б.С. Основы техники сушки [Текст] / Б.С. Сажин. - М.: Химия, 1984. - 319 с.
2. Муштаев, В.И. Сушка дисперсных материалов [Текст] / В.И. Муштаев, В.М. Ульянов. - М.: Химия, 1984. - 319 с.
3. Хомяков, А.П. Экспериментальные исследования сушки химических веществ в прямоточной распылительной сушилке. Сообщение 1. Карбонат кальция [Текст] // Вестник УГТУ-УПИ, серия химическая. 2004. №7 (37). С. 187-190.
4. Лисовая, Г.К. Исследование сушки минеральных солей в пневматической трубе-сушилке [Текст] / Г.К. Лисовая, К.Н. Шабалин // Химическая промышленность. - 1969. - №11. - С. 64-66.
5. Долматова Ю.А., Ермаков А.А., Долматова М.О. Исследование аэродинамики полидисперсной газовзвеси конверсионного карбоната кальция в трубе-сушилке [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №2. - Режим доступа:
http://ivdon.ru/magazine/archive/n2y2012/835 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
