CC BY
4АННОТАЦИЯ
В статье представлен подход к исследованию и расчету кинетики сушки жидких материалов в тонких слоях. Указывается на возможность применения расчетных методов для описания кинетики сушки широкого класса продуктов.
ABSTRACT
The article presents the research approach and the calculation of the kinetics of drying liquid materials in thin layers. The possibility of application of computational methods to describe the drying kinetics of a wide class of products is presented. Ключевые слова: сушка, жидкость, слой, кинетика. Keywords: drying, liquid, layer, kinetics.
Сушка суспензий, паст, эмульсий и растворов в виде слоев или частиц малых размеров широко распространена в промышленности. Тонкослойная термическая обработка влажных материалов часто исследуется в научных работах [1].
В тонких слоях (и 0.5 - 2 мм) резко уменьшаются перепады концентраций и температур по толщине материала, что дает возможность исследовать механизм и кинетику внешнего и внутреннего переноса в более "чистом" виде.
Полученные результаты могут использоваться для расчета и моделирования процессов сушки как в тонких слоях, так и в материалах значительной толщины.
В качестве подложек нами использовались нейлоновые сетки, фторопластовые и металлические пластины. Температура и скорости воздуха были Твозд = 40 - 160 °С, 2-9 м/с.
Нанесение высушиваемого продукта производилось на "холодные" подложки (при комнатной температуре) и на "горячие" подложки (при температуре сушки). Измерялись кинетические кривые сушки Т(т) и и(т), а затем после охлаждения высушенного образца снималась кинетика "сухого" нагрева Тсух(т). Проводились также визуальные наблюдения поверхности материала (вид поверхности, пузыре- и кристалле- образование, цвет и прочее).
За основу механизма и кинетики сушки в рассматриваемых условиях были приняты: коэффициенты теплоотдачи аисп и асух; коэффициенты массоотдачи рисп; температурно-влажностная зависимость Т^); зависимости а^) и р^); критические влагосодержания дисперсных
систем u1кр и u2кр. Выполнен качественный и количественный анализ экспериментальных данных [2].
Полученные результаты дают возможность разработки методов расчета и моделирования процессов сушки в тонких слоях без использования коэффициентов диффузии или при их грубо-приближенной оценке.
Это является большим практическим достоинством предлагаемой методики, так как коэффициенты диффузии в материалах, изменяющих свое состояние в процессе сушки от жидкости до сухого остатка, надежному определению не поддаются.
Полученные и приведенные в работе результаты могут быть использованы также для описания механизма и кинетики сушки многих других технических и биотехнологических продуктов.
Литература
1. 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.
2. Гатапова, Н.Ц. Теплофизические и кинетические особенности сушки дисперсий и кристаллообразу-ющих 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.
НЕОДНОРОДНОСТИ КИПЯЩЕГО СЛОЯ ВБЛИЗИ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ
РЕШЕТКИ
Пахомова Юлия Владимировна
к.т.н., доцент, ФГБОУ ВПО «ТамбГТУ.», каф. «ТПАиТБ», г. Тамбов
Кривопалова Дарья Александровна студент, ФГБОУ ВПО «ТамбГТУ», каф. «ТПАиТБ», г. Тамбов
Мамедова Мадина Айдыновна студент, ФГБОУ ВПО «ТамбГТУ», каф. «ТПАиТБ», г. Тамбов
Кочетов Вячеслав Владимирович студент, ФГБОУ ВПО «ТамбГТУ», каф. «ТПАиТБ», г. Тамбов
The heterogeneity of the fluidized bed near the gas distribution grid
Pakhomova U.V., Tambov State Technical University, PhD, associate Professor, Chemical Engineering Department Krivopalova D.A., Tambov State Technical University, student, Chemical Engineering Department Mamedova M.A., Tambov State Technical University, student, Chemical Engineering Department Kochetov V.V., Tambov State Technical University, student, Chemical Engineering Department
АННОТАЦИЯ
В статье представлены результаты экспериментального исследования кинетики формирования неодно-родностей кипящего слоя, вблизи газораспределительной решетки. Сделан вывод о влиянии формы отверстий решетки и соотношения высоты и диаметра слоя на характер возникающих неоднородностей.
ABSTRACT
The article presents the results of experimental studies of the kinetics of formation of inhomogeneities in the fluidized bed, near the gas distribution grid. The conclusion about the influence of the shape of the holes of the gas distribution grid and the ratio of height and diameter of the layer on the nature of the resulting discontinuities is given.
Ключевые слова: неоднородность, кипящий слой, кинетика, решетка
Keywords: heterogeneity, fluidized bed, kinetics, gas distribution grid
Важным вопросом исследования процесса псевдоожижения и применения той или иной конструкции газораспределительного устройства является выбор способа измерения гидравлического сопротивления слоя и решетки.
Если одно колено дифференциального манометра располагать под газораспределительной решеткой, то будет измеряться суммарное сопротивление слоя и решетки. При этом сопротивление чистой решетки растет монотонно со скоростью потока, не испытывая существенного излома в точке псевдоожижения слоя, в то время как сопротивление решетки с насыпанным слоем несколько
В длинных и узких лабораторных колонках при различных конструкциях газораспределителя нами наблюдался эффект формирования разрывов слоя на отдельные участки — поршневой режим псевдоожижения (см. рис. 2).
Неполное псевдоожижение может быть вызвано и неравномерностью подачи газа по сечению газораспределителя. В широко полидисперсных слоях наиболее крупные зерна могут так и остаться лежать на газораспределителе. При проведении высоко температурных процессов эти лежащие на решетке зерна могут спекаться и закрыть отверстия последней, образуя так называемый «козел». Для предотвращения последнего приходится конструировать решетки с направленной горизонтальной подачей газовых струй, сдувающих осевшие частицы к месту выгрузки [1].
отлично от сопротивления «сухой» решетки и поэтому точно неизвестно.
С другой стороны, неоднородность в структуре самого стационарного слоя и входящего через газораспределительную решетку потока могут приводить к тому, что процесс псевдоожижения слоя растянется на некоторый интервал скоростей.
При невысоких слоях и относительно малом сопротивлении газораспределителя нами наблюдался локальный проскок газа по образовавшимся отдельным каналам — так называемый канальный проскок (см. рис. 1).
Нами были отмечены следующие особенности при варьировании количества и размеров отверстий газораспределительной решетки. При небольшом числе отверстий для входа сушильного агента наблюдаются значительные неоднородности слоя при всех скоростях потока (растущие с увеличением скорости газа). При этом возможно сильное каналообразование.
При большом числе отверстий: появление неоднородностей незначительно при низких скоростях потока, но при высоких скоростях они вновь становятся значительными. Как правило наблюдается пузыреобразование. Образующиеся пузыри имеют небольшие размеры. Исследование пористых газораспределителей и пластин с большим числом малых отверстий показывает, что в этом случае контактирование будет наилучшим [2].
Рисунок 1. Формирование канала в тонком слое зернистого шарообразного материала
Однако, применение таких газораспределителей на крупных промышленных установках связано с серьезным препятствием — большим перепадом давления.
Последний может значительно увеличить потребляемую мощность, а она часто является главным фактором стоимости.
Рисунок 2. Формирование поршня в длинной узкой колонке
При выборе газораспределителя должно быть определено оптимальное соотношение между допустимым падением давления и формированием возможных неоднородностей слоя, связанных с конструкцией газораспределителя [3].
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/magazine/archive /n4y2014/2727
2. 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.
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 // Научно-производственный периодический журнал, спецвыпуск по итогам международной конференции «Достижения европейской науки» «Наука в центральной России». - 2012. - С.15-17.
ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕТАЛЕЙ ДОЛОТА
Папшева Нина Дмитриевна
к.т.н., доцент, Самарский Государственный Технический Университет, г. Самара
Акушская Ольга Мордуховна ст. преподаватель, Самарский Государственный Технический Университет, г. Самара
IMPROVING PERFORMANCE PARTS BITS
Papsheva Nina, (PhD), Associate professor, Akushskaia Olga, senior Lecturer, Samara State Technical University, Samara АННОТАЦИЯ
Представлены результаты исследования параметров напряженно-деформированного состояния детали в программном комплексе ANSYS при ультразвуковом упрочнении свободными шариками. Приведено описание и результаты расчета основных параметров установки, результаты экспериментальных исследований циклической стойкости зубков при повышенной температуре.
