Спосіб безперервного сушіння дисперсних матеріалів з керованою подачею теплоагента

Спосіб безперервного сушіння дисперсних матеріалів з керованою подачею теплоагента, що включає генерування в робочій камері з газорозподільною решіткою, в яку подають газоподібний теплоносій, стійкого віброаерозрідженого шару, режим подачі якого змінюють в часі, який відрізняється тим, що зміну величини подачі потоку теплоносія в часі виконують імпульсною з частотою, що визначають із залежності Винахід відноситься до процесів хімічної технологи і може бути використаний в ХІМІЧНІЙ, аграрній, харчовій та інших галузях промисловості Відомий спосіб сушки дисперсних матеріалів в псевдоожиженому шарі, в якому в робочу камеру, що має патрубки для завантаження і вивантаження, через газорозподільну решітку подають газоподібний теплоносій [1] При взаємодії теплоносія з дисперсним матеріалом виникає псевдозріджений шар, процес сушки в якому протікає досить інтенсивно Відомий спосіб сушки дисперсних матеріалів з застосуванням віброкиплячого шару шляхом контактного підведення тепла під час пересування висушуваного матеріалу вздовж вібруючої поверхні [2] Підвищення інтенсивності сушки в даному способі досягнуто за рахунок чередування процесів контактного нагріву і взаємодії з повітрям сушильної камери в віброкиплячому шарі Відомо, ЩО при теоретичному аналізі процесів, що протікають при сушці, виявлена властивість двох процесів - поглинання теплоти і випарування вологи, протікати з періодичною зміною інтенсивності [3] Але конкретних рекомендацій по оптимізацм процесу сушки з хвилеподібною зміною про f= + К CmPT-R' -1 ГЦ, де h - висота псевдозрідженого шару, м, s - коефіцієнт заповнення псевдозрідженого шару твердою фазою, Vmax, V m - максимальна і мінімальна швидкість m подачі теплоагента, м/с, С т - теплоємність твердої фази, дж/кг 'град, р т - густина твердої фази, кг/м3, А т - коефіцієнт теплопровідності твердої фази, вт/м 'град, R - усереднений радіус частки матеріалу, м, Кі = 1,0, «2 = 0,1 - емпіричні коефіцієнти цесів поглинання теплоти і випарування вологи не виявлено Найбільш близьким по технічній суті і результату, що досягається, а тому прийнятим за прототип, є відомий спосіб сушки дисперсних матеріалів, при якому в стійкому віброаерозрідженому шарі, що генерують в робочій камері з газорозподільною решіткою, живий перетин якої змінюють ВІДПОВІДНО до фізико-хімічних і фізико-механічних властивостей матеріалу, що змінюються і в процесі сушки [4] Таким чином досягають більш ефективного використання теплової енергії Подача теплоносія в псевдоожижений або віброкиплячий шар матеріалу, що висушується, формує в частках цього матеріалу два градієнти - градієнт температур та градієнт насиченості вологою Безперервна подача теплоносія формує статичні градієнти, що направлені назустріч один одному і взаємно гасяться Очевидно, що рух парової фази з середини частки матеріалу назовні перешкоджає рухові теплової енергії ззовні всередину Це знижує ефективність витрат енергії теплоносія через надмірну його витрату і завищені втрати тепла з потоком теплоносія, що відводиться відпрацьованим Запропонований винахід дозволяє скоротити 00 ^ со ю 53482 питомі витрати теплової енергії при сушці Поставлена задача вирішується тим, що в відомому способі безперервної сушки дисперсних матеріалів з керованою подачею теплоагента, при якому в стійкому віброаерозрідженому шарі, що генерують в робочій камері з газорозподільною решіткою, в яку подають газоподібний теплоагент, режим подачі якого змінюють в часі, згідно з запропонованим винаходом, зміну величини подачі потоку теплоагента в часі забезпечують імпульсною з частотою, що визначають із залежності ,-1 K2-cmPT-R' f= , ги-Vn де h - висота псевдозрідженого шару, м, s - коефіцієнт заповнення псевдозрідженого шару твердою фазою, Vmax, Vmm - максимальна і мінімальна швидкість подачі теплоагента, м/с, С т - теплоємність твердої фази, дж/кг град, рт - густина твердої фази, кг/м3, Xj - коефіцієнт теплопровідності твердої фази, вт/м град, R - усереднений радіус частки матеріалу, м, Кі = 1, К2 = 0,1 При пульсуючій подачі теплоагенга в зону псевдозрідженого шару, коли частоту пульсації забезпечують згідно з запропонованим способом, взаємодія теплоагента з матеріалом, що висушується, має найбільш економний режим Це пояснюються тим, що одну частину періоду між двома імпульсами подачі теплоагента за рахунок зменшеної швидкості руху іде інтенсивний теплообмін, а під час іншої частини періоду іде інтенсивний рух теплоагента, що стимулює випарування вологи Таким чином, досягають, з одного боку, більшповне, ніж в прототипі, поглинання теплоти, а з іншого - більш інтенсивне випарування вологи Залежність, по якій визначають частоту пульсацій, забезпечує умови проходження теплоагентом за активну частину періоду пульсацій всю товщину псевдозрідженого шару, а за пасивну частину періоду - ефективний нагрів усереднених за розміром часток матеріалу, що висушується Крім того, потік теплоагента має забезпечувати безперервне існування псевдозрідженого шару Остання умова накладає певний взаємний зв'язок між параметрами процесу і робить ці параметри залежними Тобто значення параметрів, що входять до запропонованої залежності, не можуть бути змінені незалежно Слід зауважити, що під ефективним нагрівом треба розуміти не повне прогрівання частки матеріалу, а лише досягнення температури, близької до температури теплоагента, поверхнею цієї частки Подальший нагрів частки, при якому хвиля тепла поширюється вглиб частки, протікає зі значно меншою інтенсивністю і не є ефективним Повна зміна теплоагента в псевдозрідженому шарі за активну частину періоду пульсацій забезпечує вивід з цього шару відпрацьованого теплоагента максимально насиченим вологою і з мінімальною температурою Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг 1 представлено графіки залежності в часі миттєвих значень швидкості теплоносія, питомого поглинання теплоти та інтенсивність випаровування вологи На фіг 2 приведено спрощену схему реалізації запропонованого способу Крива 1 на фіг 1 показує зміну в часі швидкості подачі теплоносія з розрахованим періодом пульсацій Т, частину якого Тд швидкість задають максимальною, а другу частину періоду Т, що дорівнює Ти - швидкість задають мінімальною Крива 2 показує зміну в часі інтенсивності поглинання теплоти в імпульсному режимі Слід відзначити, що цей показник хоча і має хвилеподібний характер, все ж не досягає мінімальних значень, бо в пасивній стадії теплопередача протікає в умовах, близьких до статичних, а в активній іде випарування вологи зі зниженням температури поверхні часток матеріалу, що дозволяє подальше зниження температури відпрацьованого теплоагента Крива 3 показує зміну в часі інтенсивності випарування вологи Ця крива має мінімуми при мінімумах швидкості руху теплоагента (крива 1) В цілому процес в певному сенсі можна порівняти з резонансом, хоча процеси теплопередачі і випарування в природних умовах не мають періодичного характеру Саме імпульсна подача теплоносія генерує хвилеподібні процеси Але саме та частота імпульсів подачі теплоносія, яка визначена згідно з запропонованим способом, дозволяє, на відміну від прототипу, найефективніше використати теплову енергію теплоагента Практична реалізація запропонованого способу може бути виконана при подачі теплоагента вентилятором - 4 через пульсатор - 5 і калорифер - 6 в робочу камеру 7 Через трубу - 5а пульсатор - 5 періодично з'єднує робочу камеру - 7 з всмоктувальним каналом - 56 вентилятора - 4 В сушильній камері подачею теплоагента з швидкістю V max = 2,5м/с генерують псевдозріджений шар, товщиною h = 0,20м , порозністю s = 0,5 При властивостях матеріалу, що висушується Ст = 2,1Кдж/кг град, рт= 1500кг/м3, Ят=0,12Вт/м град, R = 0,002м, Кі = 1, К2 = 0,1 Частоту пульсацій подачі теплоагента, визначають у ВІДПОВІДНОСТІ з запропонованим винаходом Вона складає f = 1,1 гц При такій організації процесу питомі затрати теплової енергії скоротились в 1,8 рази, порівняно з способом - прототипом за рахунок оптимізацм процесів нагріву матеріалу, що висушується та випаруванню вологи (або іншої рідини, яку необхідно видалити з дисперсного матеріалу) Джерела інформації, взяті до уваги при складанні заявки 1 Тодес О М , Цитович О Б Апарати з киплячим зернистим шаром Л "Химия", 1981 -296с 2 Авт Свід СРСР №315885, М Кл F 26B3/22 від 20 12 3 Лыков А В Тепломассообмен Справочник - М «Энергия», 1978 4 Патент України №13718 4F 26В17/10 опубл 25 04 97 Бюл 2 53482 Фіг. J. ФІг. 2. ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24