CC BY
6
Щ SCIENCE TIME Щ
(jj II < 5л ' 1-1Ф -1 щг 1 - 4_W JT |Г1 1 r^g) К ВОПРОСУ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИИ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ РЕШЕТКИ В СУШИЛКАХ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ ИНЕРТНЫХ ТЕЛ Пахомов Андрей Николаевич, Скрипникова Светлана Геннадьевна, Сироткин Алексей Олегович, Бирюкова Ирина Александровна, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов E-mail: panpost@yandex.ru
Аннотация. Представлены основные подходы к выбору конструкции газораспределительной решетки в сушилках с кипящим слоем инертных тел. Дано описание характера влияния типа решетки на гидродинамические особенности поведения кипящего слоя и на кинетику сушки. Показаны основные идеи и направления по выбору конструкции газораспределительной решетки в сушилках с кипящим слоем инертных тел.
Ключевые слова: конструкция, сушилка, кипящий слой, решетка, неоднородность, выбор.
Использование аппаратов с кипящим слоем на сегодняшний день является одним из наиболее перспективных методов для сушки жидких дисперсных продуктов, продуктов, склонных к термодеструкции, термолабильных продуктов, продуктов тонкого химического синтеза, пищевых продуктов и продуктов фармацевтической промышленности. Также применение аппаратов в кипящем слое является перспективным для тепловой обработки зернистых и порошкообразных продуктов.
Выбор вида и конструкции газораспределительной решетки в сушилках с кипящим слоем является определяющим фактором характера гидродинамики слоя, а, соответственно, характера тепломассообмена при сушке. Этот выбор зачастую определяет производительность и устойчивости работы аппарата. Одной из главных целей выбора газораспределительной решетки является возможность распределения сушильного агента по сечению сушилки, обеспечивающего равномерное кипение, минимизацию застойных зон (в идеале
| SCIENCE TIME |
их отсутствие), уменьшению различного рода неоднородностей слоя, в частности, исключению локальных прорывов сушильного агента, ухудшающих энергетические показатели аппарата, а также уменьшающих производительность и ухудшающих качество продукта. Неоднородности слоя, возникающие вследствие некорректного выбора газораспределительной решетки, в основном влияют на снижение выхода целевого продукта и уменьшение его качественных характеристик. Такие же особенности наблюдаются и при процессах термообработки зернистых и порошкообразных материалов [1, 2].
Зачастую решение задачи выбора газораспределительного устройства связано с взаимоисключающим решением. При этом, как правило, необходимо знание особенностей работы выбранного типа газораспределительной решетки для выбранной конструкции аппарата и для вида высыхающего материала. Выбор вида решетки, как правило, лимитируется минимизацией энергетических затрат при максимально возможном выходе целевого продукта. Исследование выбранного типа газораспределительной решетки в широком диапазоне скоростей сушильного агента, как правило, приводит к формированию различных гидродинамических режимов поведения кипящего слоя: от режима фильтрования неподвижного слоя, через однородное кипение к наблюдению неоднородностей слоя в виде пузырьков, каналов, поршнеобразованию и уносу. При этом, как правило, необходимо остановиться на некотором значении скорости сушильного агента, обеспечивающего наибольшую интенсивность взаимодействий частиц в слое и наибольшую скорость сушки продукта [2].
Как правило, выбор скорости течения сушильного агента и, соответственно, режима кипения связан с характером материала и способом выгрузки сухого продукта из аппарата. При этом границы существования различных режимов псевдоожижения для определенных видов газораспределительной решетки важны с точки зрения повышения качества готового продукта, зависящего в большей степени от гидродинамического режима. Необходимо отметить, что переход от одного режима кипения к другому для газораспределительных решеток разного типа может происходить при разных скоростях сушильного агента [3].
Например, переход от высокопористой газораспределительной решетки с высоким гидравлическим сопротивлением и низким живым сечением к крупноперфорированной решетке приводит к переходу от равномерного псевдоожижения по всему сечению аппарата к наблюдению формирования областей значительных неоднородностей, в частности, появлению каналообразования и застойных зон [4]. Соответственно, для одной и той же конструкции сушильного аппарата применение разных видов газораспределительных устройств будет приводить к существенному смещению границ между режимами псевдоожижения, а также наблюдение переходных
I SCIENCE TIME I
областей, когда разные режимы могут существенно вырождаться при близких значениях скоростей сушильного агента. Особую роль в выборе вида гидродинамического режима зависимости от вида газораспределительной решетки является моделирование механики течения сушильного агента и движения частиц в кипящем слое [4].
Исследование данной проблемы в последнее время ведется очень интенсивно с использованием современных программных пакетов моделирования течений на современных ЭВМ [2]. Наиболее простым способом выбора газораспределительной решетки видится применение моделей сушилки с удачным масштабным переходом, работающим на заданном высушиваемом продукте, и исследование этой сушилки при разных газораспределительных решетках с получением опорных значений по переходу от одного режима кипения к другому [1].
Литература:
1. Пахомов А.Н. Интенсификация процесса сушки жидкой послеспиртовой барды в аппарате с кипящим слоем инертных тел / А.Н. Пахомов, Н.С. Сорокина, А.В. Баландина // Инженерный вестник Дона, 2014, № 4. - URL: ivdon.ru/ru/ magazme/archive/n4y2014/2727
2. Пахомов А.Н. Исследование характера кипящего слоя в сушилке с инертными телами / А.Н. Пахомов, С.Г. Скрипникова, А.О. Сироткин, Р.С. Загребнев // Инженерный вестник Дона, 2016, № 1. - URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n1y2016/3547
3. Пахомов А.Н. Возможности повышения энергоэффективности утилизации жидкой послеспиртовой барды / А.Н. Пахомов, Е.А. Ильин, А.В. Баландина, Л.А. Козлова, Е.А. Хатунцева // Наука в центральной России. - 2013. - № 5S.—С. 1417.
4. Пахомова Ю.В. Оценка качества готового продукта при сушке жидких дисперсных веществ / Ю.В. Пахомова, В.И. Коновалов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - 2011. - № 2 (33). - С. 407 -412.
