CC BY
15ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
Т 49 (1) ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2006
УДК 66.096,5
ВЖ ЛЕБЕДЕВ
СУШКА СЫПУЧИХ И ПАСТООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯНИИ,
СООБЩЕНИЕ 2
(Ивановский государственный химико-технологический университет)
Показаны недостатки одноступенчатых аппаратов с псевдоожиженньт слоем. Рассмотрены некоторые конструкции комбинированных сушилок с закрученными потоками
Широкое распространение в промышленности для термообработки материалов получили аппараты со взвешенным слоем» За сравнительно короткое время появилось много технологических схем и конструктивных модификаций таких сушилок. Это объясняется тем, что кипящий слой обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с неподвижным слоем: весьма развитой поверхностью контакта фаз, достаточно активной тепловой и гидродинамической обстановкой процесса, наличием высоких тепло- и массообменных характеристик.
Рис.1, Аппарат для проведения процессов во взвешенном слое: 1 - корпус; 2 - общий подводящий штуцер; 3 — перфорированная коническая решетка; 4 - завшфитель; 5 - патрубок.
Однако в одноступенчатых аппаратах с псевдоожиженным слоем не всегда удается достичь должного эффекта по следующим основным причинам:
а) большинство чувствительных полимерных материалов и минеральных солей трудно поддаются псевдоожижению, так как наблюдается слипание и комкование частиц во влажном со-
стоянии вследствие чего приходится применять мешалки, рыхлители, вибраторы, ретур сухого продукта, специальные грануляторы и т.п.;
б) высушенный продукт получается с неравномерной конечной влажностью^ что значительно осложняет его дальнейшую переработку;
в) температура и скорость сушильного агента в большинстве случаев имеют резко ограниченные значения;
г) глубокая сушка для большинства материалов невозможна из-за отсутствия в слое влажных частиц;
д) удельная производительность и технико-экономические показатели получаются невысокими,
Использование техники взвешенного слоя создает благоприятные предпосылки для разработай аппаратов большой единичной мощности. Вместе с тем^ дальнейшее развитие технологии производства дисперсных материалов настоятельно требует создания принципиально новых сушильных установок, конструкция которых предусматривает экономичное расходование тепловой и электрической энергии, использование вторичных источников тепла, совмещение в одном аппарате различных технологических операций, что направлено, в конечном итоге, на повышение качества готовой продукции и снижение общей себестоимости ее производства.
Для проведения непрерывных процессов термообработки сыпучих материалов во взвешенном слое (вихревом, псевдоожиженном или фонтанирующем) может быть использован аппарат, представленный на рис. 1.
Аппарат состоит из конического корпуса 1, общего подводящего штуцера 2, перфорированной конической решетки 3 и завихрителя 4? образующего с корпусом аппарата регулируемую провальную
кольцевую щель, которая в зависимости от диаметра частиц обрабатываемого материала и высоты взвешенного слоя (вихревого, кипящего, фонтанирующего) может быть изменена до желаемого размера путем перемещения решетки и завихрителя по оси аппарата за счет подъема или опускания штуцера 2, на котором они установлены, Завихритель 4 имеет патрубок 5 для разделения воздуха на два потока, один из которых подается в завихритель, а другой по кольцевому зазору между штуцером 2 и патрубком 5 поступает под решетку 3. Работа аппарата заключается в следующем. Теплоноситель подается в общий штуцер 2, где разделяется на два потока, один из которых направляется по кольцевому зазору под решетку 3, а второй - в завихритель 4, В зависимости от устанавливаемых расходов газа и сыпучего материала в аппарате можно создать только вихревой слой, при этом газ под решетку можно и не подавалъ, или режим кипящего слоя с одновременным перемешиванием у стенок камеры или режим фонтанирования [1].
ев
Л - *
Рис, 2. Установка для сушки высоковлажных дисперсных материалов во взвешенном слое: I - сушильная камера; 2 -патрубок ввода теплоносителя и взвешенного материала; 3 -патрубок вывода газовзвеси; 4 - пневмоподъемник, выполненный в виде шнека; 5 - вал; 6 - завихритель; 7 - патрубок подвода дополнительного теплоносителя; 8 - патрубок для вывода высушенного материала; 9 - циклон; 10 - рассекатель; 11 - дополнительный циклон; 12 - бункер для подачи высушиваемого материала в установку.
В процессе работы аппарата высота взвешенного слоя, а вместе с ним и время пребывания (обработки), регулируются размером провальной щели без остановки аппарата.
Предлагаемый аппарат позволяет создать различные гидродинамические режимы взвешенного слоя без изменения конструкции аппарата, комбинировать указанные режимы взвешенного слоя в одном аппарате в связи с предлагаемыми конструктивными особенностями устройства, устранить застойные зоны у стенок аппарата в режиме псевдоожиженного или фонтанирующего слоя.
На рис. 2 показана установка для сушки высоковлажных дисперсных материалов во взвешенном слое [2].
Установка содержит сушильную камеру 1 с патрубком 2 ввода теплоносителя и высушиваемого материала и патрубком 3 вывода газовзвеси. По оси сушильной камеры 1 установлен пневмоподъемник 4, выполненный в виде колеса центробежного вентилятора. Сушильная камера снабжена также патрубком 7 подвода дополнительного теплоносителя и патрубком 8 для вывода высушенного материала. В сушильной камере размещены также циклон 9 для создания многоходового движения высушиваемого материала» а также рассекатель 10. Патрубок 3 вывода газовзвеси соединен с патрубком 2 ввода теплоносителя и высушиваемого материала через дополнительный циклон 11. Для подачи высушиваемого материала в установку служит бункер 12. Установка работает следующим образом. Из бункера 12 в циклон 11 загружают высушиваемый материал, туда же через патрубок 3 из сушильной камеры 1 поступает газовзвесь - унос с отработавшим теплоносителем. Высушенные частицы после сушильной камеры 1 смешиваются с влажным материалом из бункера 12, в результате чего влажный материал подсушивается. В циклоне 11 отработавший теплоноситель очищается от уноса и по патрубку 3 вместе с влажным материалом вновь поступает в сушильную камеру 1 в ее нижнюю часть, В патрубок 3 подают также свежий горячий теплоноситель. В нижней части сушильной камеры 1 происходит частичное удаление поверхностной влаги, после чего подсушенный материал с теплоносителем перемещается в режиме закрученного потока пневмоподъемником 4. Регулированием числа оборотов пневмоподьемника можно изменять время пребывания материала в пневмоподъ-емнике, а, следовательно, продолжительность обработки материала в нем и количество удаляемой влаги из материала в зависимости от производительности установки, начальной температуры теплоносителя и свойств высушиваемого материала.
На выходе из пневмоподъемника 4, благодаря размещенному на валу завихрителю поток теплоносителя с высушиваемым материалом меняет направление на обратное и поступает в циклон 9, где происходит окончательное удаление из материала поверхностной влаги. После циклона 9 высушиваемый материал вновь поступает в сушильную камеру К В этой части сушильной камеры расположен патрубок 7 для тангенциальной подачи дополнительного теплоносителя, благодаря чему в этой части сушильной камеры 1 создается вихревой слой материала, способствующий его лучшему высушиванию. Меняя расход теплоносителя, поступающего через патрубок 7, можно регулировать продолжительность сушки материала. Отсутствие застойных зон в сушильной камере 1 позволяет повысить
температуру теплоносителя, подаваемого через патрубок 7, а, следовательно интенсифицировать процесс сушки. Высушенный материал выгружают через патрубок 3 в циклон 11, Увеличение темпера-туры теплоносителя, подаваемого через патрубок 7, ведет к увеличению температуры теплоносителя, поступающего в циклон 11, что позволяет в большей степени подсушить влажный материал,
ЛИТЕРАТУРА
1. Барулин и др, А,С № 611668 [СССР], Аппарат для проведения процессов во взвешенном слое. - Опубл. в БИ 1978 г. № 23. 2* Романов B.C. и др. A.C. № 690259 [СССР]. Установка для высоковлажных дисперсных материалов во взвешен ноу слое. Опубл. в БИ 1979 г № 37.
УДК 544.726
СЖ ЛАЗАРЕВ, ВЖ ГОЛОВАШШ, В.В. МАМОНТОВ, СЖ КОВАЛЕВ
ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИОННОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МЕМБРАННОГО ЭЛЕМЕНТА ТРУБЧАТОГО ТИПА В ВОДНОМ РАСТВОРЕ СУЛЬФАТА НАТРИЯ
(Тамбовский государственный технический университет)
Проведены исследования коэффициента диффузионной проницаемости мелгбран-ного элемента трубчатого типа в водном растворе сульфата натрия в процессе диффузии. Определено* что с увеличением исходной концентрации сульфата натрия в растворе значение коэффициента диффузионной проницаемости уменьшается. Установлено, что с повышением температуры раствора сульфата натрия значение коэффициента диффузионной проницаемости увеличивается*
При математическом моделировании работы мембранного аппарата в расчетах используют коэффициент самодиффузии воды и коэффициент диффузии в мембране. Однако данные величины экспериментально определить сложно, поэтому в расчетах используют коэффициенты диффузионной и осмотической проницаемостей* Зная коэффициент диффузионной проницаемости можно оценить вклад диффузионного потока в массопе-ренос. Коэффициенты диффузионной и осмотической проницаемостей можно определить опытным путем. Для этой цели существуют мембранные ячейки различных типов, Наиболее простой является плоскокамерная ячейка [1]. Недостатком данной ячейки является то, что в ней не отражается гидродинамика реальных аппаратов, например трубчатого типа. Этого недостатка лишена уста-
новка, приведенная на рис. 1,
Установка включает в себя мембранный модуль 2? термостатированные емкости с насосами для исследуемого раствора 6 и дистиллированной воды 5, систему вентилей 6,
Рис. 1. Схема проточной установки трубчатого типа. К4-потенциометры; 2 - мембранный модуль; 3 - термопары градуировки ХК; 5,6 - термостатированные емкости с насосами;
7 - вентили.
