Сушіння дисперсних матеріалів у нерухомому шарі Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши

УДК 66.047 Пошукувач 1.Я. Тимо, проф., д-р техн. наукЯ.М. Ханик,

д-р техн. наук - НУ "Л.beiecbrn полтехмка"

СУШ1ННЯ ДИСПЕРСНИХ МАТЕР1АЛ1В У НЕРУХОМОМУ ШАР1

Наведено результати дослщжень пдродинамши та кiнетики сушшня диспер-сних матерiалiв у нерухомому шарi, що сформованi Ï3 частин неправильно!' форми.

Ключов1 слова: конвекщя, сушiння, перший перiод, нерухомий шар.

Bread-winner 1.Уа. Тито; prof. Ya.M. Xanyk - NU "L'vivs'ka Politekhnika"

Drying of materials of dispersions is in the conditions of filtration of heat-air

In work results over of researches of hydrodynamics and kinetics of drying of materials of dispersions are brought in a steady-state layer which is formed from the particles of wrong form.

Keywords: Convection, drying, first period, a steady-state layer.

Постановка проблеми. Сушшня е складним тепломасообмшним про-цесом, який характеризуемся значними питомими енергетичними затратами [1]. Водночас зневоднення e i технолопчним процесом, який забезпечуе не-обхщну яюсть висушуваного матерiалу. Оргашзащя енергоощадного процесу сушшня iз забезпеченням високо1 якост кшцевого продукту залежить вщ врахування фiзико-хiмiчних властивостей матерiалу, енергiï зв'язку вологи, обгрунтування параметрiв сушiння.

Це вiдноситься i до сушшня дисперсних матерiалiв, яке знайшло ши-роке використання у рiзних галузях народного господарства.

Вщомо [2], що гiдродинамiка i кшетика сушiння дисперсного матерь алу залежить вщ структурноï модифiкацiï шару, яка представляе собою систему iз складними геометричними характеристиками, що визначають вшьний його об'ем, складнiсть геометри каналiв, крiзь якi рухаеться теплоносш, а для несферичних частин мае велике значення i орieнтацiя вщносно руху потоку.

Тому виникае потреба у додатковому вивченш гiдродинамiки i кшети-ки сушiння дисперсних матерiалiв у нерухомому шарi, що складаеться з частин цилiндрично-конiчноï форми. Водночас енергетику процесу та його три-валють визначае напрям руху теплоноЫя крiзь нерухомий шар. Розрiзняють два випадки руху теплоносiя в процес сушiння крiзь шар дисперсного мате-рiалу. Перший передбачае його рух у напрямку - "перфорована перегородка - зовшшня поверхня шару", а другий - рух теплоноЫя у напрямку "зовшшня поверхня - перфорована перегородка".

Предметом нашого дослiдження е вивчення пдродинамжи i кшети-ки сушiння дисперсного матерiалу, що складаеться з частин неправильноï форми у випадку руху теплоноЫя у напрямку - "зовшшня поверхня шару -перфорована перегородка".

Аналiз останшх дослiджень i публiкацiй. Енергозбереження, висока швидюсть сушiння i якiсть висушуваного матерiалу е актуальною проблемою зневоднення рiзноманiтних дисперсних матерiалiв. Одним iз шляхiв досяг-

134

Збiрник науково-техшчних праць

Науковий вкник НЛТУ Укра'1'ни. - 2008, вип. 18.3

нення штенсифжацп процесу сушшня дисперсних матерiалiв, зменшення пи-томих енерговитрат е сушiння в умовах фшьтраци теплоносiя крiзь шар дисперсного матерiалу у випадку його руху в напрямку до перфоровано! перегородки. Ряд теоретичних та експериментальних дослiджень [3, 4] доводять еко-номiчну ефективнiсть цього методу. Однак, безпосередне застосування отри-маних результат [3, 4] на сушшня дослщжуваного матерiалу (зерна солоду) е неможливим внаслiдок структурно! модифжаци шару, його усадкових влас-тивостей, енерги зв'язку вологи iз матерiалом.

Формулювання мети статтi. На основi експериментальних досль джень встановити характер пдродинамжи та кiнетики сушiння дослщжува-ного матерiалу у нерухомому шар^ який складаеться iз частин неправильно! форми (зерна солоду).

Виклад основного матерiалу. Встановлення гiдродинамiчних i кше-тичних закономiрностей шд час сушiння зерен солоду у нерухомому шарi дае змогу визначити тривалють процесу i гiдравлiчний ошр шару, та, вiдповiдно, проаналiзувати економiчну доцiльнiсть його використання. В промислових умовах солод сушиться у вертикальних сушарках, у випадку, коли теплоно-сш подаеться знизу вверх, а матерiал рухаеться зверху вниз. Зпдно зi за-водськими даними процес характеризуеться значними питомими енергетич-ними затратами, причиною яких е складний тепломасообмiн, що трапляеться в сушарцi за наявних режимiв руху потокiв. Висота зони сушарки становить приблизно 6 м. Теплоносш, рухаючись знизу вверх сушарки, на певнш дшян-цi шару насичуеться вологою i, проходячи ^зь наступнi шари, волога ви-конденсовуеться внаслщок того, що у верхнш частинi шару нижча температура. Ця волога повторно випаровуеться тому затрачаеться додаткова кшь-юсть теплоти. Така волога конденсаци iз матерiалу мае зональний характер i завершуеться на виходi вiдпрацьованого теплоносiя iз зони сушiння. Нами в лабораторних умовах проведет дослщження процесу зневоднення зерен солоду тд час руху теплоноЫя в напрямку вщ зовнiшньо!' поверхнi матерiалу до перфоровано! перегородки. У цьому випадку за можливо! конденсацi! вологи, вона виноситься iз зони конденсацi! мехашчно, без додаткових затрат теплово! енерги.

Дослщження гiдродинамiки сухого шару матерiалу висотою Н = 6 • 102 м показано на рис. 1, iз якого гiдродинамiчна залежнiсть визначаеться як iнерцiйною, так i в'язкою зi складовими (параболiчний характер).

Дослiдження кiнетики сушiння зерен солоду виконували за темпера-

-2

тури теплоношя Т = 80 °С, товщинi шару Н = 6-10" м у дтпазош швидкостi руху теплоноЫя крiзь шар матерiалу со = 0,48 ^ 1,2 м/с. Як видно на рис. 2 ю-нетичш кривi характеризуються наявшстю першого та другого перiодiв.

Швидюсть руху теплоносiя крiзь шар дисперсного матерiалу iстотно впливае на швидюсть процесу в першому перiодi i загальну тривалiсть процесу сушшня. Так, за швидкост руху теплоноЫя с = 1,2 м/с тривалють процесу сушiння при змш вологостi матерiалу вiд 11 % до 3 % становить т = 16 хв., а за с = 0,72 м/с - т = 28 хв., а за швидкост с = 0,48 м/с -т = 38 хв.

3. Технолопя та устаткування лiсовиробничого комплексу

135

Нащональний лкотехшчний унiверситет УкраТни

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 10 20 30 40

Рис. 1. Залежшсть гiдравлiчного опору шару сухого матерiалу (зерен солоду) вiд фжтивноХ швидкостiруху теплоноыя за умов: Т = 20 С, Н = 610'2 м

Рис. 2. Змша вологосmi матерiалу (зерен солоду) в процеЫ суштня його у

нерухомому шарi за умов: 1 - со = 1,2 м/с; 2 - со = 0,75 м/с; 3 - со = 0,48 м/с;

Т = 80 °С, Н = 610-2 м

Однак порiвняно iз сушшням в промислових умовах, процес штенси-фжуеться в 1,5-2,0 рази за одночасного зменшення питомих енерговитрат.

Висновок. Вивчення пдродинамши i кшетики сушшня зерен солоду в нерухомому шарi у випадку, коли теплоносш рухаеться в напрямку до перфо-ровано! перегородки (напрям ди сили ваги зб^аеться з напрямом руху тепло-ноЫя), дало змогу встановити ютотну перевагу дослщжуваного процесу сушшня порiвняно iз сушшням, коли теплоносш рухаеться у протилежному напрямку.

Лггература

1. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 471 с.

2. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский Д.А. Аппараты со стационарным зернистым слоем. - Л.: Химия, 1979. - 176 с.

3. Ханик Я.М., Римар Т.1., Креховецький О.М. Пдродинамка 1 кшетика процесу сушшня глини в щшьному шар1 тд час 1Ч нагр1вання// Наук. вюник НЛТУ Украши: Зб. наук-техн. праць. - Льв1в: НЛТУУ. - 2006, вип 16.5. - С. 310-312.

4. Гузьова 1.О., Ханик Я.М. Пдродинамша фшьтрацшного процесу сушшня диспер-сних матер1ал1в// Вюник ДУ "Льв1вська пол1техшка": Х1м1я, технология речовин та !х застосу-вання. - Льв1в: ДУ "Льв1вська полггехнка". - 2000, № 414. - С. 168-172.

УДК674.047 Ст. наук. ствроб. В.С. Коваль, канд. техн. наук;

асист Н.В. Марченко; проф. Г.Б. 1ноземцев, д-р техн. наук -Нащональний аграрний утверситет, м. Кит

ЩОДО ОЦ1НКИ ПРИПУСК1В НА УСИХАННЯ ПИЛОМАТЕР1АЛ1В Р1ЗНОГО ВИДУ РОЗПИЛЮВАННЯ

Дослщжено величину усихання пилопродукци листяних порiд pi3HOi товщини, ширини та рiзного виду розпилювання при застосуванш м'яких режимiв сушiння.

136

Збiрник науково-технiчних праць