Введение к работе
Актуальность теми. Вибрационные технологические процессы, а такжа вибрационные методы интенсификации технологические процессов широко используются в различных отраслях народного хозяйства. Применение вибрационного воздействия на обрабатываемые сыпучие матл лалы значительно сні:-. зет эксплуатационные затраты, ' повивает производительность оборудования и качество выпускаемой продукции
Среди вибрационных технологических npouacccs значительное место занимает сушка сыпучим материалов, используемых в лицевой промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, химической промышленности И ДРУГИХ.
В современны}? сушильных установках создается виброкипящий слой, открывающий значительные возможности интенсификации процесса сушки. Сушка в таком слое может проводиться при различных ш-тодаи подвода тепла к материалу, из них конвективный является наиболее распространенным в промышленности. Тепло к материалу подает нагретый газ С воздух-)-агент, являкишйся также и влагопогло-тителем,
Однако способы расчета оптимальных значений температуры сушильного агента, скорости егс подачи, параметров колебаний а соответствии со свойствами перерабатываемых смесей разработаны недостаточно. Для исследования процесса, в котором осуществляется перенос масс в смеем с 'изменением объемной концентрации каждого компонента, п условиях переменного температурного поля, применим аппарат механики сплошных многофазных сред, на основании которо-* го открывается возможность разработки теории и методов расчета вибрационных технологических операций, в частности, процесса суы-ки.
Разработка способов сушки сыпучих материалов в виброкипяшм слое конвективным методом в замкнутом объеме в условиях ' переменного температурного поля имеет научный и прикладноп интерес, тах как вибрациогчке воздействия, особенно комплексные, на обрабатываемые многофазные с?ды оет^тся мало изиченньам. В частности, такие разработки, необходимы при изготовлении сушильных аппаратов. Это сложная проблема и репать ее с помощью эмпиричес-
4-.
кии методов удается далеко не всегда. Поэтому целесообразным представляется подход, основанный на создании математических моделей, описывающих как поведенме многокомпонентных и многофазных сыпучих сред, так и процессы взаимодействия обрабатываемых сред с приводом. Таким образам, разработка теории вибрационный технологических процессов переработки . .многокомпонентных сыпучих сред. с учетом переменного температурного поля и их методов расчета, представляют' собой актуальную научно-техническую проблему.
Цельи работы является повышение эффективности . технологии вибрационной сушки сыпучих материалов на основе применения численного моделирования -рабочего процесса.
Достижение- поставленной цели потребовало решение слэдукции
задач: _ . .
разработать математическую модель движения двуккояпокен-твого сыпучего материала при вибрации на основе аппарата адкачи-кй сплошных многофазных сред;
разработать дискретную математическую модель расчета температурного поля в двухкошонентной сыпучей ере .це на основа катода крупных частиц, адекватно описываэдую поведение пэреробетшей-иой.среды с учетом механизма взаимодействия при вибрации:
ра^паботать математическую модель с-*ту, сьгпучаго ї/атак гида конвективным методом, осуществляемым нагретым ' поздухоу при вибровоздапствии:
изучить закономерности поведения'дзухкамлонэнтнай сглучэп среды на вибрирующем лотке при различных видах акбра!'ионного воздействия! .
экспериментально проварить адекватность предложенной математической модели результатам технологических процессов суеки.
. Четолика исследования, Дина.\щчзсшя кэдель cvvsw ешучгго материала конвективным способогл в виброкипяиеы слоа построена л а основе законов механики сплошной среды. Данная psSotq шляется дальнейшим развитием теории вибрационный таккологичас;:их процае-сов, в которых осуществляется тепломассопорэкос о кного&азноя среде с изменением объекноа концентрации.
Построение математической ыоделм течения киогоФазной сыпучей среды в условиям изааняшегося температурного поля и мэтодоь
расчета вибрационных технологических процессов сушки, оптимальных по.технологическим критериям качества, основывалось на теории механики сплошных сред, нелинейна колебаний, подобия и размерностей, векторного анализа, тензорного исчисления, методах численного интегрирования систем нелинейных' дифференциальных уравнений.
іучная новизна., Впепвые построена математическая модрлъ
вибрационного движения сьшучего материала, как многофазной среды,
с четом тепло-массообмена. переменной объемной концентрации и
дилатантных свойств.
Разработан метод'расчета вибрационных технологических, про- . цессов'сушки сипучих материалов в виброкипящем слое, построенный на основе дискретизации исходной системы дифференциальных уравнений, основанный на представлении движущегося континуума в виде крупных частиц.
Разработан "механизм" взаимодействия двухкомлонентнол' сыпучей среды при вибрации, заключащияся в блокировке' движение каждой составляилей смеси в расчетную ячейку, объемная концентрация материала ( А или В ) в которой достигла дилатантного значения.
Проведено численное моделирование методом крупных частиц, позволившее изучить влияние основных параметров колебания на кинетику процессов сушки, сепарации, нагрева сыпучего материала и установить ряд закономерностей:
существенное влияние вибрации как по уровни виброускоре--ния, так и по частоте на процессы теплообмена:
интенсификация процесса с .ростом уровня виброускорения, что объясняется переходом материала от безотрывных режимов к * отрывным:
увеличение частоты при постоянной амплитуде не дает существенного увеличения скорости сушки и другие.
. На защиту выь...;ятся:
матв&датическпя модель поведения двухкоыпонентноЯ сыпучей среды на вибрирущем лотке с учетом тепло-массообмена, изменяющейся объемной.концентраций и тилатантных свойств каждого материала: "
методика расчета процессов суигси сыпучих материалов кон-
6.
взктнвньм ьетодом в плоском вибрмруодем сосуде в условиях переменного температурного ПОЛЯ, с учетом механизма межкомпонентного ё.-щмиодействия и при отсутствии химических реакции.
Практическая ценность. Предложенная в работе методика расчета и разработанный пакет программ позволяют:
-- исследовать динамику сушки сыпучих материалов конвективна; матовом: ' .
- осуществлять выбор значений параметров вибрации, движения
суггллъного агента и его температуры, необходимых для наилучшего
прэтзкания технологического процесса сушки.
Результаты работы ыогут быть использованы для- соверианство-г:-.;іиі: u проектирования нового вибрационного оборудова, ш для суш-;оі сыпучего материала, в 'частности кварцевого песка заданного гр^уламзтрмчэского состава, применяемого для заполнений плавких пгадокраяителей. типа ПП-57, ПЛ-60 на Курском А/0 "Зх-актрааппарат";' при расчете сушильного агрегата чмнмкомплекса г.о пгсереботке гречихи по заданим технологическим критериям ка-u'.iavji па заводе "Эдэватормэльыаш" г. Курска.
Ачгабаиия работы. Основные положения диссертационной работы щкквд^залисъ на:
П каядународной конференции "Дктуаль.ша проблемы фундаментальная ні г" С Москва, 1994):
V Всесоюзной конференции "Механика сыпучих материалов" (Одесса, 1991): ....
научном семинаре кафедры "Теоретической механики" Курского политехнического института, г. Курск, 1991-1S94 г. г.
научно-технических конференциях Курского политехнического института 1991-1994 г. г.
Публикации, Результаты диссертационной работы отражены в материалах 4 публикация в сборниках научно-технических трудов, тезисах д^.спадов международных и всесоюзных конференций.
Сгруктура н объем'диссертации. Диссертация состоит из введе
ния, четырех глав, основных вьводов, списка используемой литера
туры из наименования и приложения.
Работе- изложена на . страницах основного машинописного
текста, включая . рисунка. таблиц и приложения.
