Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка процесса сушки технологических сред с использованием электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона Соболева Эльвира Булатовна

Разработка процесса сушки технологических сред с использованием электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона
<
Разработка процесса сушки технологических сред с использованием электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона Разработка процесса сушки технологических сред с использованием электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона Разработка процесса сушки технологических сред с использованием электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона Разработка процесса сушки технологических сред с использованием электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона Разработка процесса сушки технологических сред с использованием электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Соболева Эльвира Булатовна. Разработка процесса сушки технологических сред с использованием электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.08.- Уфа, 2001.- 160 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/438-7

Содержание к диссертации

Введение

1 Сушильные установки и технология сушки веществ 8

1.1 Традиционные промышленные сушильные установки 8

1.2 Теплоносители промышленных сушильных установок и особенности сушки различных технологических сред 22

1.3 Нетрадиционные способы подвода энергии в сушильную установку 27

1.4 Сверхвысокочастотный нагрев и его применение для интенсификации технологических процессов 30

1.4.1 Механизм СВЧ нагрева 30

1.4.2 Защита от электромагнитного излучения 35

1.4.3 СВЧ установки 41

2. СВЧ установки и исследование действия электромагнитного излучения на технологические среды 51

2.1 Экспериментальные исследования глубин проникновения СВЧ излучения в технологических средах 51

2.2 Исследование процессов теплопередачи в средах 63

2.2.1 Соединения бария 64

2.2.2 Цеолиты 77

2.3 Исследование зависимости степени дезактивации твердых катализаторов от поглощения СВЧ излучения 88

3. Моделирование процессов теплопередачи в сушильных установках с использованием электромагнитного излучения СВЧ диапазона 93

3.1 Математическая модель нагрева соединений бария в СВЧ сушилке 94

3.2 Моделирование термодинамики нагрева цеолитов в СВЧ установке 103

3.2.1 Решение стационарной одномерной задачи нагрева цеолита в СВЧ установке

3.2.2 Решение нестационарной одномерной задачи нагрева цеолита в электромагнитном поле СВЧ установки 106

3.2.3 Решение задачи нагрева цеолита в электромагнитном поле сверхвысоких частот при продуве аппарата инертным газом 110

3.2.4 Определение эффективной теплопроводности цеолитов 111

3.2.5 Применение математической модели к расчету температурных полей цеолита марки NaX в СВЧ установке 113

4. Технологические характеристики производственных установок с СВЧ нагревом 121

4.1 Интенсификация процесса и разработка установки для сушки соединений бария с использованием СВЧ излучения 121

4.1.1 Выбор и обоснование технологии сушки соединений бария под действием электромагнитного излучения СВЧ диапазона 121

4.1.2 Конструирование СВЧ сушилки 124

4.1.3 Тепловой баланс сушильной СВЧ установки 127

4.1.4 Расчет технологических параметров СВЧ сушилки 131

4.2 Регенерация цеолитов в установке с использованием электромагнитного излучения СВЧ диапазона 134

4.2.1 Конструирование СВЧ установки 134

4.2.2 Расчет технологических параметров СВЧ установки 137

4.2.3 Определение сопротивления слоя цеолита 139

4.2.4 Тепловой баланс и эффективность СВЧ установки 141

Выводы 145

Литература 147

Приложение 157

Введение к работе

Процесс сушки влажных материалов является одним из наиболее энергоемких в химической технологии. От него во многом зависит качество продуктов. Поэтому интенсификация этого процесса, способствующая экономии энергии, повышению качества продукта, снижению экологического риска и созданию условий для более гибкого управления процессом, является актуальной проблемой.

Для большинства сушильных установок основными недостатками при их эксплуатации являются нарушение герметичности, резкие изменения температур и давления, перегев парогазовой смеси, ослабление механической прочности корпусов аппаратов, вызванное коррозией, эрозией и др. Выбор способов подвода тепла, типа и конструкции аппаратов определяется назначением процесса, его безопасностью и экономическими соображениями.

При сушке влажных материалов скорость, с которой влага, находящаяся внутри материала, переносится к поверхности, определяет характерное время сушки. При оптимальных режимах сушки эта скорость соответствует скорости, с которой влага удаляется с поверхности. При этом условии не происходит повреждения структуры материала. Регулировка испарения с поверхности сама по себе не представляет проблемы, однако, глубокий эффективный прогрев, требуемый для того, чтобы вызывать нужное изменение давления пара в материале, порождает необходимость решения целого ряда задач.

В обычных сушильных печах, например, поверхностному испарению препятствует относительно высокая влажность в горячей атмосфере, необходимая для обеспечения проникновения тепла в толщу материала. Этот процесс протекает медленно и неэкономично вследствие низкой теплопроводности материала и трудности регулировки. Это относится к таким материалам как древесина, пшеница, волокна и другие. Если материалы нагреваются неравномерно, то оптимальная максимальная скорость сушки

5 может быть установлена для каждого частного случая путем подбора температуры воздуха и относительной влажности. Выход влаги зависит от градиента влагосодержания (от материала к воздуху) и коэффициента диффузии. Последний существенно растет с ростом температуры материала.

Можно глубоко прогревать влажные материалы без нагревания окружающего воздуха, используя, так называемую, диэлектрическую или сверхвысокочастотную (СВЧ) технику нагрева в относительно широком частотном диапазоне. В диапазоне выше 300 МГц в большинстве материалов в первую очередь мощность электромагнитного излучения поглощает вода.

В последние годы получили распространение исследования по использованию электромагнитного излучения сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона в химической технологии [1,58,59]. Характерной особенностью таких аппаратов является то, что источником энергии (энергоносителем), необходимым для проведения химических превращений является электромагнитное излучение. В настоящий момент конструкции известных СВЧ аппаратов обладают специфическими особенностями, что ограничивает область их применения. Таким образом, создание универсальных СВЧ сушильных установок для различных технологических сред является актуальной задачей. В частности, в работах [8,9,10,11,45,46,74] приведены результаты исследований и описаны конструкции СВЧ реактора для проведения эндотермических каталитических реакций, продольной электромагнитной сушилки, СВЧ установки регенерации цеолитов, а также способа определения активности катализатора.

Данная работа посвящена разработке энергосберегающего безопасного процесса сушки технологических сред, содержащих влагу в различных состояниях, таких как адсорбционном, химически связанном и капиллярно связанном, а также разработке конструкции сушильных установок с использованием электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона и методов их расчета.

В отличие от ранее известных в разработанной конструкции продольной электромагнитной сушилки предлагается шнековая загрузка материала, с применением формующей головки, что позволяет осуществлять варьирование высоты слоя вещества в зависимости от его электрофизических свойств, а также использование металлизированной ленты транспортера обеспечивает отражение не поглощенного в веществе электромагнитного излучения, и оно вторично взаимодействует с высушиваемым продуктом, т.е. электромагнитное излучение полностью поглощается высушиваемым материалом. Предложенная конструкция СВЧ регенератора позволяет использовать аппарат проведения основного процесса (например, осушки водорода цеолитом), в котором роль излучающей антенны играет верхняя крышка аппарата.

В первой главе - литературном обзоре, рассмотрены наиболее распространенные традиционные промышленные сушильные установки, а также их теплоносители. Проведен анализ нетрадиционных способов подвода энергии. Обобщены данные по применению СВЧ нагрева в химической промышленности. Представлены способы защиты от электромагнитного излучения в промышленных условиях.

Во второй главе приводятся результаты исследования воздействия электромагнитного излучения СВЧ диапазона на технологические среды. Представлены результаты экспериментальных исследований глубин проникновения электромагнитного излучения в соединения бария и цеолиты, а также изучены зависимости доли поглощенной электромагнитной энергии от физических свойств и высоты слоя материала. Приведены результаты экспериментальных исследований процесса нагрева веществ в СВЧ поле.

Третья глава посвящена теоретическому описанию процессов теплопередачи в сушильных СВЧ установках. Приведены результаты расчетов для соединений бария, в частности, получено распределение температуры в сушильной установке в условиях СВЧ нагрева. Определены температурные поля для цеолитов при регенерации в СВЧ реакторе, как без учета продува

7 инертной газовой фазы, так и с учетом последнего.

В четвертой главе предлагаются новые конструкции сушильного оборудования, а также приводится обоснование использования СВЧ излучения в промышленной технологии, в частности, для интенсификации процесса сушки. Показано, что сушильные СВЧ установки экологически безопасны и имеют более высокий тепловой КПД по сравнению с конвективными.

Исследования проводились в рамках научно-исследовательских работ

УГНТУ, направленных на решение проблем перевода химических и нефтехимических технологий на безопасные и ресурсосберегающие.

В диссертационной работе: предложена новая конструкция сушильной установки и разработана технология сушки соединений бария под действием электромагнитного излучения СВЧ диапазона, содержащих воду в химически связанном и свободном состоянии; предложен метод расчета таких сушильных установок, связывающих технологические параметры, параметры электромагнитного излучения и распределение температуры в среде; исследован процесс регенерации цеолитов в электромагнитном поле

СВЧ излучения и предложен аппарат для осуществления этого процесса; выведены соотношения для определения температурных полей в регенерируемом цеолите в СВЧ установке в зависимости от мощности электромагнитного излучения и свойств цеолитов; предложена конструкция СВЧ установки для регенерации цеолитов в электромагнитном поле СВЧ диапазона; установлена и изучена связь степени дезактивации катализаторов от глубины проникновения электромагнитного излучения СВЧ диапазона.

Теплоносители промышленных сушильных установок и особенности сушки различных технологических сред

Сушильный агент и режимы сушки выбираются с учетом взрывопожароопасных свойств высушиваемого материала, теплоносителя и возможности снижения взрывоопасное блока [47,54].

При выборе теплоносителей необходимо учитывать их физико-химические и токсические свойства. В промышленных сушильных установках теплоносителями обычно служат водяной пар, воздух, топочные и инертные газы (азот, гелий). В последнее время в сушильных установках малой производительности иногда используют электрический ток промышленной, высокой и сверхвысокой частоты (см. п. 1.5), а также радиационный нагрев высушиваемого материала.

Многие материалы, например песок, глину, топливо, неорганические соли(в частности, соли бария) и т.д., высушивают при довольно высоких температурах—от 300 до 800С и выше. Для этой цели обычно используют топочные газы, получаемые при сжигании газообразного, жидкого (мазут, нефть) или твердого (уголь, торф) топлива в топках с помощью горелок (топка для сжигания мазута с размещенными по фронту топки двумя мазутными форсунками, топка для сжигания газа с использованием эжекционной горелки внутреннего смешения [4] и т.д.) и смешивают их в специальных камерах (камерах смешения) с атмосферным воздухом для получения смеси определенной температуры.

Состав топочных (дымовых) газов зависит от количества воздуха, подводимого в топку для сжигания топлива (первичный воздух) и подмешиваемого к продуктам сгорания для понижения их температуры до заданной (вторичный воздух). Топочные газы состоят из кислорода, азота (и их соединений), окиси и двуокиси углерода, сернистого газа и водяных паров, установленные на них ПДК весьма низкие [49]. Обезвреживание и утилизация основных компонентов дымовых газов, получаемых в результате сушки, в частности, соединений бария, недостаточно эффективны [61, 68]. Лучшим, кардинальным решением может быть разработка новой технологии, исключающей само образования этих токсогенов. При сушке топочными газами наряду с определенными достоинствами (возможность получения высоких температур, простота топочных устройств, возможность применения отработанных газов других агрегатов) существенными являются следующие недостатки: возможность попадания на высушиваемый материал сажи или капель несгоревшего жидкого топлива, а, следовательно, загрязнение материала или возможность его загорания, наличие в газах вредных сернистых соединений, что тоже может вредно повлиять на качество высушенных материалов, а также возникновение пожаров в газоходах и пылеулавливающей аппаратуре при догорании угольной пыли или капель жидкого топлива. Возникает необходимость надежного регулирования подачи топлива и воздуха в строго заданном соотношении, а также эффективное их перемешивание перед сжиганием. Воздух (инертный газ - азот). Воздух или азот, нагретые в калорифере, являются теплоносителем и одновременно переносчиком паров воды, испарившейся из влажного материала, т.е. в сушильных установках воздух (азот) влажные. Атмосферный воздух также содержит водяной пар, количество которого зависит от температуры воздуха, времени года, погоды и других условий. Отдача теплоты нагретым воздухом стенке приблизительно в 500 раз ниже, чем насыщенным водяным паром, поэтому нагретый воздух используют для непосредственного соприкосновения с влажным материалом, а не отделяют стенкой [51]. Воздух характеризуется следующими параметрами: температурой t, точкой росы tp (температура, которую будет иметь воздух с влагосодержанием х в результате охлаждения до состояния насыщения (ф == 1 или 100%)), влагосодержанием х, относительной влажностью ф (массовое количество содержащихся в воздухе паров, отнесенное к содержанию их в состоянии насыщения при той же температуре), энтальпией і (количество содержащейся во влажном воздухе теплоты, отнесенное к 1 кг сухого воздуха). Так традиционный процесс регенерации цеолитов происходит при продуве азота, предварительно нагретого до температуры 400С. При проведении такого процесса необходимо предусматривать автоматический контроль содержания кислорода в инертном газе на входе (выходе) из сушилки, во избежания возможности образования взрывоопасных смесей в аппаратуре [47]. Решающую роль в технологии сушки, а также выбора сушильного аппарата играет форма связи влаги с материалом и его дисперсность, они же определяют во многом возможные методы интенсификации процесса. Различные формы связанной влаги обуславливают разные по величине и природе энергии связи с дисперсными системами, подвергающимися сушке. В представленной работе приведены результаты экспериментов с такими веществами как соединения бария (карбонат и гидроксид), а также цеолитами марок NaX и NaA. Согласно классификации форм связи влаги с материалом академика П.А.Ребиндера исследуемые вещества относятся к трем из пяти существующих форм [37].

Октагидрат бария относится к соединениям, влага которых является химически связанной (вода молекулярных соединений типа кристаллогидратов - молекулярная связь). Химически связанная вода может быть выделена при химическом взаимодействии с определенным веществом или прокаливанием. Как правило, химически связанная вода в процессе сушки удаляется с большими энергозатратами.

Исследование зависимости степени дезактивации твердых катализаторов от поглощения СВЧ излучения

Наряду с широким применением электромагнитного излучения СВЧ диапазона для нагрева различных материалов предлагается использовать данный энергоноситель для экспресс-метода определения активности твердых катализаторов, что позволяет эффективнее проводить промышленные процессы, а также быстро и своевременно регенерировать катализаторы, не допуская потерь катализатора в связи с его перегревом и закоксовыванием.

В настоящее время используется метод определения активности катализаторов, основанный на проведении химической реакции на соответствующем катализаторе в изотермических условиях.

Например, активность промышленных оксидных катализаторов дегидрирования углеводородов (бутенов С4Н8, изоамиленов С5Н8) определяют с использованием реактора типа "труба в печи" [35], представляющего собой кварцевую трубку диаметром 20 мм, снабженную карманами для установки термопар. Реактор устанавливается в печь с электрообогревом, загружается катализатором в объеме 10 см . Температуру в реакторе поддерживают постоянной по всей высоте слоя катализатора, например, для определения активности катализатора К-24И (ТУ38.103404-89) реакцию дегидрирования изоамиленов проводят при температуре 600 С, с использованием инертного разбавителя (водяной пар, азот) для снижения парциального давления углеводородов. Контактный газ анализируют хроматографическим методом. По отношению количества целевого продукта (изопрена С5Н6) к общему количеству углеводородов, выраженному в процентах, измеряют активность катализатора.

В нефтяной промышленности принят стандартный метод испытания катализаторов крекинга в кипящем слое с помощью теста на микроактивность, обозначенного Американским обществом испытания материалов (ASTM) как D3907-80 [75]. Через реактор с неподвижным слоем катализатора крекинга пропускают газойль с установленной ASTM скоростью потока. В жидких продуктах крекинга определяют содержание не превращенного газойля. Конверсией считают разность масс поданного и не превращенного газойля.

Стандартизированную степень превращения находят как соотношение измеренной конверсии с полученной на эталонном катализаторе ASTM.

Тест на микроактивность дает информацию для определения относительной эффективности катализаторов крекинга в кипящем слое [98].

На практике также применяются импульсные реакторы для определения совершенно инертных или малоактивных катализаторов от активных [85], количественных оценок активности или селективности они не имеют. Импульсные реакторы представляют собой трубчатые реакторы малых размеров, непосредственно связанные с газовыми хроматографами. Они работают в переходном режиме, поскольку катализатор не достигает стандартного состояния по компонентам потока из-за адсорбционно-десорбционных эффектов. Недостатком данных методик определения активности катализаторов является относительно большое время проведения анализа (от нескольких часов и более), использование лишь одной хорошо известной технологии -эндотермической реакции и очень небольшого числа катализаторов.

Определенное количество исследуемого катализатора загружается в волновод и при заданной экспозиции облучения электромагнитным излучением определяется доля поглощенной энергии. По заданному значению доли поглощенной энергии по градуировочной кривой, построенной экспериментально, определяется активность катализатора. Длительность одного измерения не превышает 1 минуту. Характер зависимости активности от поглотительной способности определяется химическим составом катализатора. Например, для катализатора ИМ-2204 со снижением активности катализатора глубина проникновения увеличивается, а для катализатора К-24И наблюдается обратная зависимость.

Это объясняется тем, что [69, 72] в процессе работы катализатора ИМ-2204 происходит его зауглероживание, приводящее к тому, что соотношение между мнимой и действительной частями диэлектрической проницаемости уменьшается, а, следовательно, уменьшается и тангенс "угла потерь" tg5, что и приводит к снижению доли поглощенной энергии. Увеличение доли поглощенной энергии в процессе работы катализатора К-24И объясняется измельчением частиц катализатора и соответственно увеличением насыпной плотности.

Исследование твердых катализаторов для процессов дегидрирования углеводородов как термотрансформаторов энергии СВЧ излучения [46] сопровождалось измерениями их каталитической активности на стандартных смесях по существующим методикам [28]. Как показали эксперименты, электрофизические свойства катализаторов (проводимость, диэлектрическая и магнитная проницаемости и др.) коррелируются с их активностью, измеряющейся в процессе эксплуатации [9,25]. Действительно, если помещать катализатор с различной степенью дезактивации (после проведения процесса дегидрирования) в СВЧ поле (рис. 2.1), то у всех образцов коэффициент поглощения СВЧ энергии оказывается разным. В частности, проводились экспериментальные исследования по определению зависимости между активностью катализаторов дегидрирования и глубиной проникновения электромагнитного излучения сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона [1], которая находится согласно выражению (2.2) и определяет способность катализаторов поглощать энергию СВЧ излучения.

Решение нестационарной одномерной задачи нагрева цеолита в электромагнитном поле СВЧ установки

Из графиков 3.11 - 3.12 видно, что, варьируя глубину проникновения электромагнитного излучения в цеолит, изменяя насыпную плотность (например, с помощью насадок), можно регулировать режим нагрева цеолита. Увеличение глубины проникновения позволяет добиться более плавного разогрева цеолита до необходимой температуры его регенерации. Однако, при небольших значениях глубины проникновения электромагнитного излучения выход на заданную температуру регенерации цеолита происходит быстрее. Следовательно, необходимо подобрать такой режим нагрева, при котором не будет происходить сильного перегрева в начальной зоне реактора, а также остальная масса цеолита будет относительно быстро набирать температуру, необходимую для его регенерации.

Таким образом, как показывают представленные графики, расчетные зависимости достаточно хорошо описывают реальный процесс, что свидетельствует об адекватности предложенной модели протекающему в СВЧ реакторе процессу регенерации цеолитов, что дает возможность использовать данную математическую модель в расчете реакционных устройств и технологических установок, использующих в качестве теплоносителя электромагнитное излучение СВЧ диапазона. В данной главе приведены результаты теоретического исследования процесса сушки различных установок. В частности, получены уравнения, описывающие нагрев соединений бария в продольной электромагнитной сушилке. При заданной производительности определялись: длина ленты транспортера, ее ширина, скорость протяжки ленты, а также удельная мощность СВЧ генератора. Описано распределение температуры по длине сушилки в зависимости от влагосодержания материала. Получена система уравнений и найдено решение, в одномерном стационарном приближении, описывающее температурные поля в цеолитах при продуве газовой фазы по высоте СВЧ реактора. Рассмотрено влияние различных физических и технологических параметров на конечное распределение температур в твердой и газовой фазе на основании численного моделирования распределения температур по последней предложенной модели. При заданном объеме аппарата были найдены следующие параметры: мощность электромагнитного излучения, скорости подачи газа.

Совершенствование химической технологии, создание аппаратов нового поколения является обязательным условием решения комплексной проблемы увеличения объемов и качества выпускаемой продукции, снижения экологического и промышленного рисков, а также улучшения условий труда на предприятиях химии и нефтехимии. Переход на технологии нового типа: менее энергоемкие, более безопасные, с замкнутым циклом по отходам требует создания эффективных аппаратов, в которых наряду с традиционными физическими и химическими явлениями будут использоваться нетрадиционные, в частности, сверхвысокочастотное электромагнитное излучение. Такие аппараты не требуют применения теплоносителей в виде перегретого пара или нагретого воздуха или азота, а, следовательно, исключают процесс горения топлива в топочных камерах.

Сравнительно давно эксплуатируются ленточные и петлевые сушилки (см. п. 1.1). Уже само название говорит о том, что главная часть ленточной сушилки - ленточный транспортер, на который насыпан слой, высушиваемого материала. Сушильный агент продувается сквозь или вдоль слоя. Область применения ленточных сушилок значительно расширилась, когда после предварительной подготовки на ленту стали загружать пастообразные материалы. Большое распространение в последние годы получили вальцово-ленточные сушилки для различных пастообразных материалов, в которых осуществляется также формование материала перед укладкой на ленту (рис. 1.2). Затем с появлением других методов сушки, например, в фонтанирующем слое и закрученном потоке, ленточные и особенно вальцово ленточные сушилки оказались неконкурентноспособными.

В настоящее время также широко используется барабанная вращающаяся сушилка (рис. 1.4), получившая наибольшее распространение благодаря сравнительно высокой производительности, несложности конструкции и возможности сушить разнообразные продукты. Внутри металлического барабана, в зависимости от свойств высушиваемого материала, располагается насадка различных типов, в частности стальная. Вращение барабана осуществляется приводом, загрузка материала обычно составляет 20...25 % общего объема сушилки. Нагрев высушиваемого материала происходит вследствие конвективного теплообмена, как правило, противотоком. Необходимое для процесса сушки тепло подводится за счет дымовых газов, образующихся при сжигании в топке барабанной сушилки топлива, в частности природного газа.

Расчет технологических параметров СВЧ сушилки

Для расчета эффективности работы СВЧ реактора регенерации цеолитов используем данные удельного теплового баланса (табл. 4.5). Характеристикой эффективности работы установки является коэффициент полезного действия (КПД), определяемый для цеолита марки NaX как:

КПД определяется отношением энергии, затрачиваемой на регенерацию цеолита марки NaX (QpO к общему количеству энергии, поступающей в СВЧ реактор (SQ). Учитывая, что КПД преобразования тепловой энергии при сжигании твердого или жидкого топлива в электроэнергию на ТЭС примерно 0,38 [64], КПД СВЧ реактора равен 20,53%.

Таким образом, КПД промышленного СВЧ реактора по сравнению с традиционным реактором регенерации увеличивается примерно в 1,8 раза.

В данной главе предложены конструкции промышленных сушильных установок для различных веществ. Приведены методики технологического расчета сушильных установок: скорость протяжки ленты транспортера и производительность продольной электромагнитной сушилки, а также расчет диаметра СВЧ аппарата и высоты слоя цеолита в зависимости от электрофизических свойств высушиваемых материалов. Произведен сравнительный расчет эффективности работы традиционного оборудования и предлагаемых СВЧ установок для сушки соединений бария, а также регенерации цеолитов. КПД промышленной сушильной СВЧ установки по сравнению с традиционной барабанной сушилкой увеличивается примерно в 1,5 раза, а КПД промышленного СВЧ реактора по сравнению с традиционным реактором регенерации увеличивается примерно в 1,8 раза. 1. Установлена зависимость скорости сушки твердых сред с различной связью влаги (адсорбционной, химической, капиллярной) в электромагнитном поле СВЧ диапазона от мощности излучения и электрофизических свойств сред. Показано, что обобщающим параметром, характеризующим интенсивность взаимодействия среды с электромагнитным излучением, является глубина проникновения излучения в вещество. Проведено экспериментальное изучение глубины проникновения в зависимости от электрофизических свойств веществ, их влагосодержания и характера связи с влагой на примере карбоната бария, гидроксида бария и цеолитов марок NaX и NaA. 2. Разработана математическая модель процесса сушки, связывающая конструктивные параметры, электрофизические свойства материала и мощность электромагнитного излучения СВЧ диапазона, а также разработана принципиальная схема конструкции ленточной сушильной СВЧ установки. 3. Выведены соотношения параметров температурных полей и скорости изменения влагосодержания в зависимости от конструктивных параметров установки и мощности генератора электромагнитного излучения заданной частоты. 4. Исследована скорость регенерации цеолитов марок NaX и NaA в зависимости от степени влагосодержания и мощности электромагнитного излучения, и разработана принципиальная схема конструкции реактора-регенератора. 5. Исследованы температурные поля, возникающие в СВЧ реакторе при регенерации цеолитов. Получены соотношения, позволяющие определять режимы регенерации, при которых температура по высоте реактора практически однородна, что обеспечивает равномерный нагрев цеолита. 146 6. Установлена зависимость между степенью дезактивации твердых катализаторов и поглощением ими электромагнитного излучения СВЧ диапазона.

Похожие диссертации на Разработка процесса сушки технологических сред с использованием электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона