Гидродинамика движения частиц распыленного материала и сушильного агента

Гидродинамика движения частиц распыленного материала и сушильного агента

В статье приведены особенности движения рабочих сред в сушилке распылительного типа при получении белофора пористой структуры. Приведена расчетная зависимость для определения факела распыла суспензии, содержащей газовый порообразователь.

Аннотация статьи
распылительная сушилка
распылительный диск
факел распыла
центробежная скорость
скорость движения частиц
Ключевые слова

Гидродинамика распылительных аппаратов

Согласно существующей классификации [1-5] аппараты, в которых проводятся непрерывные процессы делятся на:

– Аппараты идеального вытеснения.

– Аппараты идеального перемешивания.

– Аппараты промежуточного типа.

Так как для аппаратов промежуточного типа теоретическое определение движущей силы процесса невозможно, то в этих случаях необходимо проведение специальных экспериментальных исследований.

При разработке математической модели [2] делают обоснованное допущение о гидродинамической модели перемешивания по газовой фазе – идеальное вытеснение.

Трудности, связанные с аналитическим описанием действительной картины движения потоков газа в камере, являются причиной идеализации математических моделей распылительной сушки материалов. Практически для одних аппаратов применяется модель идеального перемешивания, для больших промышленных аппаратов с большой величиной  – модель идеального вытеснения [2].

Существуют три основных подхода к построению методик расчета процесса распылительной сушки материалов:

– эмпирические методы расчета;

– аналитические методики расчета;

– комбинированный способ (включает в себя эмпирико-аналитические зависимости).

Применительно к расчету распылительных аппаратов методики, основанные на решении общих дифференциальных уравнений движения продукта и тепло- массообмена, перспективны.

В условиях нисходящего газового потока уравнение равновесия вышеперечисленных сил записывается в виде

 ,                                      (1)

где wабс, wк – соответственно абсолютная и относительная скорости частицы; t – время движения частицы; fк – лобовая поверхность сопротивления капли; x – коэффициент сопротивления; rв – плотность воздуха.

Применение решений в разрабатываемой инженерной методике расчета только для бесконечно малого участка по высоте сушильной камеры.

, (2)

, (3)

где L – длина канала по которому движется частица (в нашем случае – высота некоторого сечения по высоте камеры, где можно принять, что масса и диаметр частицы остаются условно постоянными); tдв – время движения частицы за которое частица пройдет путь L (скорость частицы изменится от w0 до w), dk – диаметр капли.

В приведенных выше зависимостях коэффициент сопротивления вычисляется по формуле [2]

.   (4)

Однако, зависимость (4) не учитывает стесненный характер движения частицы. Введение поправки по уравнению (5), предложенному в [6] позволяет вычислить коэффициент сопротивления при движении частиц в реальном потоке

,    (5)

где Фv – объемная концентрация двухфазного потока, м33.

В уравнениях (2)-(3) скорость влажного двухфазного потока определяется как

,   (6)

где  – доля испарившейся жидкости к моменту времени t; Fапп – площадь поперечного сечения сушильной камеры, Fапп = 0,785 Dапп2.

Наиболее обоснованным является расчет диаметра камеры исходя из горизонтальных размеров факела распыла [3-5].

Для определения радиуса факела распыла при подаче суспензий красителей на сушку при помощи центробежных дисковых распылителей получена зависимость

,          (7)

где wд – окружная скорость диска; для производительности по исходной суспензии 400-1000 л/ч составляющие уравнения (7) принимают следующие значения А=1,7; В=4,5; Q0=400 л/ч; для расчета константы С используются следующие выражения

. (8)

Выводы

Предложенные уравнения, позволяют определить один из основных геометрических размеров распылительной сушилки – ее диаметр. В зависимости от производительности распыливающего диска.

Текст статьи
  1. Лыков М.В. Распылительные сушилки / М.В. Лыков, Б.И. Леончик // М.: Машиностроение, 1966. – 331 с.
  2. Долинский А.А. Оптимизация процессов распылительной сушки / А.А. Долинский, Г.К. Иваницкий // Киев.: Наукова Думка, 1984. – 240 с
  3. Mujumdar’s practical guide to industrial drying. Exergex corporation, Montreal; 2000. – VIII, 187 p.
  4. Kudra T. Thermal Processing of Bio-materials / Т. Kudra, С. Strumillo // Gordon and breach. Amsterdam, 1998. XV. –669p.
  5. Perry’s chemical engineers’ handbook. – 7th ed. McGraw-Hill Co 1997. – 2624 pp.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 12 июня по 18 июня
Осталось 7 дней до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
22 июня
Загрузка в eLibrary
22 июня
Рассылка печатных экземпляров
30 июня