CC BY
7К ВОПРОСУ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА СУШИЛКИ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ ИНЕРТНЫХ ТЕЛ
Пахомов Андрей Николаевич, Скрипникова Светлана Геннадьевна, Сироткин Алексей Олегович, Загребнев Роман Сергеевич, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов
E-mail: panpost@yandex.ru
Аннотация. Статья посвящена подходам к моделированию сушильных аппаратов с кипящим слоем инертных тел. Показаны сложности в математическом описании теплообмена в реальном аппарате с кипящим слоем инертных тел. Показаны возможности моделирования теплообмена с помощью получения эмпирических зависимостей и теории вероятностей.
Ключевые слова: инерт, сушилка, теплоообмен, моделирование, расчет, зависимость, критерий.
Типовым методом решение задач теплообмена в аппаратах с кипящим слоем является применение критериальных уравнений. Как показывают исследования структура кипящего слоя зависит от гидродинамического режима потока сушильного агента и характера движения инертных частиц [1].
Классически характер потока можно определить по величине критерия Рейнольдса и Архимеда [2]. Однако в случае наличия неоднородностей в кипящем слое, классические критериальные зависимости оказываются малоэффективными.
Для получения надежных расчетных зависимостей необходимо учитывать не только чистый теплообмен, но и взаимосвязь механического взаимодействия частиц, а также взаимосвязанный тепло и массообмен. Это особенно актуально при моделировании процессов сушки жидких дисперсных продуктов в сушилках с кипящим слоем инертных тел [3].
Как правило, применение критериальных зависимостей требует от исследователя определения значений показателей степеней и множителей уравнения, актуальных для условий проведения эксперимента в заданных
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
диапазонах изменения режимных параметров [4].
Однако, как показала практика, подобный подход дает удовлетворительные результаты только в случае, когда поток в аппарате определенным образом упорядочен. В случае применения различных устройств создающих переменные воздействие на отдельные частицы, например, при использование различного рода рассекателей или турбулизаторов, наиболее актуально использование в инженерных расчетах эмпирических корреляционных зависимостей.
Например, для расчета скорости потока вблизи частицы необходимо получение функциональной зависимости от размеров аппарата, свойств частиц, свойств потока и режимных параметров. Очевидно, что такая зависимость будет весьма громоздкой и актуальной только для узкого диапазона исследуемых параметров [5].
Наиболее перспективным направлением моделирования характера теплообмена в аппаратах с кипящим слоем инертных тел является использование вероятного подхода и методов фрактального анализа. Применение теории вероятностей позволит определить характер взаимодействия частиц кипящего слоя. Применение фрактального анализа позволит • распространить данные, полученные для некоторого малого объема, на весь слой.
При этом необходимо учитывать реальную физическую картину взаимодействия сушильного агента, частиц слоя и выслушиваемого материала. Отдельно надо учитывать характер возникновения неоднородностей слоя, влияющих на качество готового продукта и энергетические показатели аппарата.
Литература:
1. Пахомов, А.Н. Типы кинетических кривых, получаемых при сушке капель жидких дисперсных продуктов / А.Н. Пахомов, Ю.В. Пахомова // Химическая технология. 2014. №10. С. 620-623.
2. Гатапова, Н.Ц. О температурных площадках при высокотемпературной кондуктивно-барабанной сушке влажных материалов / Н.Ц. Гатапова, В.И. Коновалов, А.Н. Колиух, А.Н. Пахомов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2004. Т. 10. №4-1. С. 968-977.
3. Пахомов, А.Н. Расчет кинетики сушки капли жидкости на подложке / А.Н. Пахомов, Б.Ш.Д. Аль Саиди, Е.А. Ильин // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2013. - Т. 19, № 2, - С. 339 - 345.
4. Гатапова, Н.Ц. Теплофизические и кинетические особенности сушки дисперсий и кристаллообразующих растворов / Н.Ц. Гатапова, В.И. Коновалов, А.Н. Шикунов, А.Н. Пахомов, Д.В. Козлов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2003. Т. 9. №2. С. 210-229.
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
5. Пахомов, А.Н. Алгоритм расчета кинетики испарения капли с диффузионно-непроницаемой подложки / А.Н. Пахомов, Е.А. Ильин // Вопросы современной науки и практики. - Университет им. В.И. Вернадского, № 2(45), 2013 г. - С. 292 -296.
