Влияние продольной диффузии на технологические параметры барабанной сушилки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На основании дифференциальных уравнений материального баланса и массопередачи для высушиваемого материала и сушильного агента выведены уравнения рабочей и равновесной линии при противоточном движении фаз в барабанной сушилке. Предложен алгоритм расчета и проведено сравнение технологических параметров процесса сушки с учетом продольной диффузии с аналогичными параметрами, рассчитанными по типовому алгоритму. Приведены графики полученных результатов в косоугольной диаграмме Рамзина и прямоугольных координатах Эйлера. Показано, что с учетом числа Пекле продольной диффузии, то есть перехода от режима вытеснения к режиму продольного смешения, рассчитанные длину и объем барабана необходимо увеличивать в 1.1 и более раз при Pe < 30.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Б. Голованчиков

ФГБОУ ВО “Волгоградский государственный технический университет”

Email: topilinmik@gmail.com
Россия, Волгоград

Н. А. Меренцов

ФГБОУ ВО “Волгоградский государственный технический университет”

Email: topilinmik@gmail.com
Россия, Волгоград

Н. А. Прохоренко

ФГБОУ ВО “Волгоградский государственный технический университет”

Email: topilinmik@gmail.com
Россия, Волгоград

А. А. Шурак

ФГБОУ ВО “Волгоградский государственный технический университет”

Email: topilinmik@gmail.com
Россия, Волгоград

М. В. Топилин

ФГБОУ ВО “Волгоградский государственный технический университет”

Автор, ответственный за переписку.
Email: topilinmik@gmail.com
Россия, Волгоград

Список литературы

  1. Нестеров А.В. Промышленная сушка: монография / А. В. Нестеров. 3-е изд. Санкт Петербург : Лань, 2023.
  2. Бобков В.И., Борисов В.В., Дли М.И., Мешалкин В.П. Интенсивные технологии сушки кускового материала в плотном слое // Теоретические основы химической технологии. 2017. Т. 51. № 1. С. 72.
  3. Акулич П.В., Слижук Д.С. Тепломассообмен в процессах распылительной сушки при конвективно-радиационном энергоподводе // Теоретические основы химической технологии. 2023. Т. 57. № 4. С. 389.
  4. Меньшутина Н.В., Гордиенко М.Г., Войновский А.А., Кудра Т. Динамические критерии для оценки эффективности энергопотребления сушильного оборудования // Теоретические основы химической технологии. 2005. Т. 39. № 2. С. 170.
  5. Кошелева М.К., Дорняк О.Р. Моделирование процессов тепло- и массопереноса при конвективной сушке хлопчатобумажных тканей // Теоретические основы химической технологии. 2024. Т. 58. № 1. С. 27.
  6. Акулич П.В., Слижук Д.С. Тепломассоперенос в плотном слое при дегидратации коллоидных и сорбционных капиллярно-пористых материалов в условиях нестационарного радиационно-конвективного энергоподвода // Теоретические основы химической технологии. 2022. Т. 56. № 2. С. 148.
  7. Акулич П.В., Слижук Д.С. Термогидродинамические процессы при распылительной сушке в условиях конвективно-радиационного энергоподвода // Теоретические основы химической технологии. 2021. Т. 55. № 1. С. 34.
  8. Шевцов А., Сайко Д.С., Дранников А.В., Шатунова Н.В. К решению краевой задачи теплопроводности гранулы с пленкой раствора на ее поверхности в процессе распылительной сушки // Теоретические основы химической технологии. 2013. Т. 47. № 6. С. 630.
  9. Сажин Б.С., Кочетов Л.М., Белоусов А.С. Удерживающая способность и структура потоков в вихревых аппаратах // Теоретические основы химической технологии. 2008. Т. 42. № 2. С. 135.
  10. Мошкин В.И., Десятов А.В., Какуркин Н.П. Гидродинамическая устойчивость двухфазного неизотермического потока в противоточной распылительной сушилке // Теоретические основы химической технологии. 2007. Т. 41. № 6. С. 619.
  11. Сажин Б.С., Сажин В.Б., Отрубянников Е.В., Кочетов Л.М. Сушка в активных гидродинамических режимах // Теоретические основы химической технологии. 2008. Т. 42. № 6. С. 638.
  12. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов / О. Левеншпиль; Пер. с англ. под ред. и с доп. чл.-кор. АН СССР М.Г. Слинько. Москва : Химия, 1969.
  13. Боровиков В.М. Теплотехническое оборудование. М.: “Академия”, 2011.
  14. Кафаров В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств: учебное пособие для вузов / В.В. Кафаров, М.Б. Глебов. 2-е изд., перераб. и доп. — Москва: Издательство Юрайт, 2024.
  15. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А.Г. Касаткин. – 14-е изд. М.: Альянс, 2014.
  16. Долгунин В.Н. Непрерывное смешивание сыпучих материалов при импульсном воздействии на сегрегированный поток порционно дозируемого компонента // Теоретические основы химической технологии. 2019. № 2. С. 174.
  17. Долгунин В.Н. Технологические возможности управления структурой потоков в барабанном тепломассообменном аппарате // Химическая технология. 2012. № 10. С. 600.
  18. Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Лаптева Е.А. Проблемы и решения масштабного перехода в химической технологии // Труды Академэнерго, 2019. № 4. С. 21.
  19. Голованчиков А.Б., Залипаева О.А., Меренцов Н.А. Моделирование сорбционных процессов с учетом структуры потока: монография // Волгоград: ВолгГТУ, 2018.
  20. Меренцов Н.А., Голованчиков А.Б., Топилин М.В., Персидский А.В. Экспериментальное определение параметров структуры потока фильтрационных течений через слои гранул адсорбентов в экологическом массообменном оборудовании // Экология и промышленность России. 2022. Т. 26. № 11. С. 42.
  21. Golovanchikov A.B., Zalipaeva O.A., Merentsov N.A., Shibitova N.V. Influence of the Shape of Differential Response Curve on Design Calculations of Chemical Reactor // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2023. V. 57, 4. P. 760.
  22. Merentsov N.A., Golovanchikov A.B., Topilin M.V., Persidskiy A.V. Modeling and Calculation of an Adsorber for Methanol Vapor Capture Using Active Carbon with a Diffusion Flow Structure in the Gas Phase // Chemical and Petroleum Engineering. 2023. V. 59, 5-6. Р. 376.
  23. Лакомкин В.Ю., Смородин С.Н. Расчет и проектирование пневматической сушильной установки: учебно-методическое пособие / СПб ГТУ РП. -СПб., 2012.
  24. Кузнецов И.В., Шахов С.В., Шаршов В.Н., Пивоваров Я.С. Движение продукта в барабане с положительным углом наклона // Современные наукоемкие технологии. 2013. № 8-2. С. 250.
  25. Голованчиков А.Б., Шурак А.А., Меренцов Н.А., Шибитова Н.В. Программа для расчета параметров барабанной сушилки с учетом продольной диффузии. Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2022613695 от 15.03.2022 г. РФ. Правообладатель: ФГБОУ ВО ВолгГТУ.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема барабанной сушилки с материальными потоками и их параметрами с учетом скорости продольной диффузии VD.

Скачать (140KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема барабанной сушилки для вывода уравнения массопередачи с учетом продольной диффузии.

Скачать (146KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Рабочие линии процесса сушки на J-x диаграмме Рамзина: I-II – действительная сушка при типовом расчете без учета продольной диффузии; I-III-H – пунктирная ломанная линия характеризует изменения влагосодержания с х1 до хн, температуры с t1 до tн и энтальпии с J1 до Jн (см. ниже строчки табл. 3 и значения этих параметров в табл. 1) при расчетах с учетом продольной диффузии при Pe = 10; Н-II – рабочая линия с учетом продольной диффузии.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. J-x диаграмма процесса сушки в прямоугольной координатной системе Эйлера: I-II для типового расчета сушки в действительной сушилке; H-II для сушилки с учетом продольной диффузии (Pe = 10); 2 – зависимость температуры воздуха от влагосодержания: а) с учетом продольной диффузии; б) без учета продольной диффузии (ступеньки энтальпии от J1 до Jн и температур от t1 до tн учитывают их скачки на входе в сушильном агенте от влагосодержания х1 до хн при учете продольной диффузии).

Скачать (195KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость рабочего (1а) и равновесного (2а) влагосодержания в воздухе от относительной влажности частиц поваренной соли без учета продольной диффузии, рассчитанные по типовому алгоритму; 1а, 2б – соответственно рабочее и равновесное влагосодержание в воздухе от относительной влажности частиц поваренной соли с учетом продольной диффузии при числе Пекле Pe = 10.

Скачать (317KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Относительное увеличение длины и объема барабанной сушилки в зависимости от числа Пекле продольной диффузии.

Скачать (89KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025