Прогнозирование свойств обрабатываемых материалов как элемент повышения пожаровзрывобезопасности сушильных установок Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ КАК ЭЛЕМЕНТ ПОВЫШЕНИЯ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ

СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

А.М. Гавриленков, д.т.н., профессор, Воронежский государственный университет инженерных технологий, г. Воронеж, Д.В. Каргашилов, к.т.н., С.О. Потапова, к.т.н., Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж

Сушка используется на предприятиях различных отраслей промышленности и в АПК. При этом обрабатываются материалы, существенно отличающиеся по физико-механическим и теплофизическим свойствам: зерно, древесина, минеральные удобрения, молоко, химико-фармацевтические препараты и др. Они могут быть сыпучими, жидкими, пастообразными и др.; горючими, трудногорючими и негорючими. Их способность к выгоранию зависит не только от химического состава, но и от влажности, размеров и формы высушиваемых объектов.

Во время сушки происходит снижение влажности материалов, которое существенно изменяет не только их способность к воспламенению, но и линейные размеры, а также прочность. (Например, поступающее на сушку молоко -негорючий материал, а порошкообразное сухое молоко горит и образует с воздухом взрывоопасные смеси) [1]. Ранее [2] было установлено наличие критической влажности 'к, при превышении которой горение материала невозможно.

Анализируя процесс сушки с точки зрения пожаровзрывобезопасности, можно выделить три основные случая:

- начальная влажность '0 больше критической и соответственно весь процесс пожароопасен;

- 'о <'к - весь процесс пожаробезопасен;

- '0 >'к, конечная влажность <'в, при этом пожароопасен период снижения влажности от 'в до

Исходя из этого, при проектировании многозонных сушилок, необходимо принимать меры защиты в этих зонах установок.

Стремление повысить интенсивность и энергоэффективность сушки [3,4] часто реализуется путем повышения температуры сушильного агента[4, 5,6]. Однако при этом значение ' в достигается раньше, соответственно меняется и размер пожароопасной зоны сушильной установки, в которой должны быть приняты меры пожаробезопасности.

Кроме того, необходимо учитывать неравномерность распределения влаги по сечению высушиваемого материала, возникающую при сушке [5].

Образующийся у поверхности слой с влажностью W, меньше WB приводит к возможности горения, хотя среднее значение W материала будет больше WB.

При некоторых способах сушки (например, в барабанных сушилках и установках с «кипящим слоем» материала) происходит интенсивное взаимодействие частиц материала друг с другом и с конструктивными элементами сушильной камеры. В результате происходит образование пыли, которая высыхает быстрее основных частиц. Она может образовывать с нагретым воздухом взрывоопасные смеси. Интенсивность образования пыли для конкретного материала связана с его влажностью и интенсивностью механического воздействия на него. Эту возможность необходимо учитывать как при интенсификации сушки на действующих сушилках, так и при проектировании новых установок.

Пожаробезопасность должна быть одним из критериев как при выборе способа сушки и режима ее проведения, так и при разработке конструкции установки [8]. Пожароопасность материалов предлагается учитывать путем введения в выражение комплексного критерия оптимальности двузначного предиката, принимающего значения, равное единице при пригодности данного способа сушки для данного материала, и равное нулю - при непригодности.

Однако методика оценки «пригоден - непригоден» при этом не раскрывается. Очевидно, что она должна базироваться на анализе динамической системы свойства материала - режим сушки - конструкция установки с учетом всех происходящих в ней взаимодействий и их результатов.

Список использованной литературы

1. Корольченко А.Я, Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средств их тушения. Справочник: в 2-х ч.-2е изд.,перераб. И доп.-М.: Асс. «Пожнаука», 2004

2. Лебедев П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок. М.: Госэнергоиздат, 1963. - 376с.

3. Данилов О.Л., Леончик Б.И. Экономия энергии при тепловой сушке. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 136с.

4. Меньшутина Н.В., Гордиенко М.Г., Войновский А.А., Кудра Г. Динамические критерии для оценки эффективности энергопотребления сушильного оборудования//» Теоретические основы химической технологии». -2005. - Т.39, - №2. - с.1 - 5

5. Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 136с.

6. Лыков А.В. Теория сушки. М.: Энергия, 1968. - 470.

7. Машин Н.И. Энергосберегающая сушка зерна. - М.: Колос С, 2004. -

240с.

8. Голубев Л.Г. Сушка химико-фармацевтической промышленности // Л.Г. Голубев, Б.С. Сажин, Е.Р. Валашек. - М.: Медицина, 1978. - 272с.