Введение к работе
Актуальность. Волокнистые материалы из химических и природных волокон широко, применяются в резинотехнической, резино-асбестовой и шинной промышленности, а также во многих других отраслях народного хозяйства. Широко используются, например, различные ткани из полимерных и Натуральных волокон, промазанные клеями или покрытэжхз-Оые другими составами на основе органических растворителей. При обработке медицинских, пищевых и других продуктов широко применяются стерилизующие и фильтровальные пластины из смесей различных волокон, в том числе целлюлозы и асбеста, обладающего уникальными сорбционными и стерилизующими свойствами. (Специальными исследованиями, проведенными в последние годы в России и в Индии, а также в других странах, показано, что при соблюдении правильного обращения асбест не попадает в организм, и его применение совершенно безвредно).
При обработке все эти материалы и изделия подвергаются сушке, которая во
многом определяет качество продукции, экономику и экологическую безопас
ность производства. Вместе с тем, физический механизм и кинетические особен
ности многих процессов сушки, особенно таких, как сушка от органических рас
творителей, сушка смесевых композиций, сушка материалов на подложке и ряда
других, применяемых в полимерной промышленности, изучены недостаточно.
Это сдерживает совершенствование сушильных процессов и оборудования, и
поэтому поставленная проблема имеет большую практическую актуальность.
Такие исследования представляют и самостоятельный научный интерес, так как
методологическая общность возникающих проблем тепло- и массопереноса ха
рактерна для многих процессов в разных отраслях промышленности.и естество
знания. : і .
Вышесказанное определяет актуальность настоящей работы в "целом.
Тема исследований связана с Координационным планом АН России по Теоретическим основам химической технологии (тема 2.27.2.8.12 планов на 1991-1995и на 1996-2000 годы).
Эта работа актуальна также для Йеменской Республики, так как во многих отраслях хозяйства в Йемене используются аналогичные процессы и аппараты.
Цель работы. Изучение физического механизма и кинетических особенностей сушки волокнистых материалов в широком диапазоне скоростей обдува воздухом, испарения органических растворителей, сушки смесевых композиций из разных волокон, сушки материалов на подложке; разработка инженерных методов их расчета; выработка практических рекомендаций по совершенствованию исследуемых способов сушки и сушильной аппаратуры.
Объекты исследования. Проведено большое число экспериментов как по отдельным, так и по комбинированным процессам нагрева, испарения и сушки для различных волокнистых материалов, воды и растворителей, применяемых в промышленности, а также для модельных и эталонных материалов.
Научная новизна. На основе анализа механизма процессов и обработки полученных экспериментальных данных предложены способы учета определяющего размера в различных условиях обдува, в широком диапазоне скоростей воздуха, влияния рельефа поверхности, влияния начального влагосодержания, влияния свободной, гигроскопической и связанной влаги и других особенностей внешнего и внутреннего тепло- и массопереноса. Подтверждено отличие кинетической температуры мокрого термометра от термодинамической температуры адиабатического насыщения при испарении растворителей и показана возможность корреляции характеристик тепло- и массоотдачи с помощью безразмерного комплекса, учитывающего кинетическое взаимодействие процессов теплоот-
дачи и массоотдачи. Предложены способы аппроксимации коэффициентов теплоотдачи в процессе сушки и учета перепада температур по толщине материала, Выявлены особенности сушки смесевых волокнистых композиций и сушки материалов на подложке.
Практическая ценность. Предложены усовершенствованные методики инженерного расчета: интенсивности испарения органических растворителей, температуры и влагосодержания волокнистых материалов в процессе конвективно? сушки, сушки смесевых композиций.
Предложены возможности совершенствования сушильных процессов и обо рудования для обработки волокнистых материалов: путем более точного расчет; кинетики сушки и нагрева и выбора предпочтительных вариантов процессов і аппаратов; рациональным выбором подложки при сушке двухслойных материа лов; возможностью рециркуляции воздуха в клеепромазочных машинах; воз можностыо интенсификации сушки и экономии энергозатрат.
Материалы работы предложены для практического использования в Там бовские АО "Завод АРТИ", "НИИРТмаш" и "Полимермаш".
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатных работы.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти основных глав выводов, списка литературы из 121 наименования и приложений. Названия раз делов в диссертации и автореферате совпадают.
Работа является продолжением комплекса исследований, проводимых j ТГТУ и НИИРТмаше под научным руководством профессора В.И.Коновалова в том числе диссертационных и аспирантских работ Е.Н.Туголукова Н.Ц.Гатаповой, В.В.Косых и В.Н.Затоны. Всем им, а также В.М. Нечаеву А.А.Фролову, А.Н.Пахомову, И.Л.Коробовой, Е.А.Сергеевой, С.В.Понома реву, М.И. Лебедевой, В.И.Ляшкову и другим сотрудникам ТГТУ автор выра жает благодарность за помощь в работе.
Особо автор благодарен за всестороннюю поддержку ректору ТГТУ профес сору С.В.Мищенко.