Сушіння глини у нерухомому шарі (стр. 3 из 5)
N = 1,78×10-6 · T0,87×w0 0,37×H-1,94, (7)
. (8)На основі експериментальних даних кінетики першого періоду сушіння у нерухомому шарі визначено кінетичні коефіцієнти ак: для кускової полідисперсної глини ак = 20,51/м;для глини, сформованої у вигляді циліндричних частинок ак = 23,45 1/м.За одержаними результатами розрахунків визначено коефіцієнти масовіддачі у першому періоді сушіння для досліджуваних параметрів процесу:
. (9) | Рис. 7. Залежність коефіцієнта масовіддачі від фіктивної швидкості теплоносія: 1 – кускова полідисперсна глина; 2 – глина, сформована у вигляді частинок циліндричної форми |
Значення коефіцієнтів масовіддачі у досліджуваному діапазоні зміни параметрів процесу змінюється в межах 0,66 ч 2,15
для частин кускової полідисперсної глини та 0,76 ч 2,46 для глини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми, та залежить від фізичних характеристик теплоносія (рис. 7).Також розроблено критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів масовіддачі у першому періоді:
– длякускової полідисперсної глини:
Nu¢ = 2,6 ×Re0,92×Pr¢0,9×
; (10)– дляглини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми розміром(d´h = 0,006 ´ 0,01 м):
Nu¢ = 1,86 ×Re0,99×Pr¢1,0. (11)
Узагальнення другого періоду сушіння у нерухомому шарі виконували за рівнянням, запропонованим Ликовим:
(12)Після інтегрування рівняння (12) маємо:
(13)Розраховано відносний коефіцієнт сушіння:
– для кускової полідисперсної глини
= 0,105 %;– для глини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми розміром (d´h = 0,006 ´ 0,01 м)
= 0,146 %.Визначено тривалість другого періоду сушіння та отримано розрахункову залежність для визначення вологості матеріалу у періоді падаючої швидкості сушіння.
Одержано розрахункову залежність для визначення вологості матеріалу під час сушіння залежно від параметрів процесу та загальну його тривалість:
– длякускової полідисперсної глини:
(14) 
. (15)– дляглини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми розміром(d´h = 0,006 ´ 0,01 м):
. (16) 
. (17)У п’ятому розділі „Вибір параметрів процесу сушіння та розробка сушильного агрегата” виконано розрахунок питомих енергетичних затрат на сушіння. Енергозатрати зменшуються із зменшенням висоти шару матеріалу, швидкості руху теплоносія та збільшенням температури теплоносія (рис. 8). У разі використання запропонованого методу для сушіння кускової полідисперсної глини у нерухомому шарі економія енергетичних ресурсів зростає в 1,46–2,6 раза порівняно із конвективним методом, тривалість сушіння скорочується удвічі. Під час сушіння глини, сформованої у вигляді частинок циліндричної форми питомі затрати тепла зменшуються в 1,46–1,53 раза порівняно із сушінням кускової полідисперсної глини, тривалість сушіння зменшується у 1,43 раза.
На основі одержаних результатів досліджень процесу сушіння у нерухомому шарі та їх узагальнень запропоновано конструкцію установки безперервної дії (рис. 9) та методику розрахунку сушильного агрегата. Виконано порівняння технічних характеристик запропонованої сушарки із відомими аналогами.
Установка містить сушильну камеру 1 і розміщені у ній чотири транспортери 2 для переміщення шару висушуваного матеріалу від завантажувального транспортера 3 до розвантажувального 4, газові пальники 5, які розміщені над шаром матеріалу, і короби 6 для відсмоктування відпрацьованих газів. Транспортер 2 виконаний у вигляді перфорованої стрічки 7. Короб 6 приєднаний до металічного корпусу сушарки. Для захисту країв стрічки 7 від перегрівання у боковій стінці камери 1 передбачено кутовий виступ, який разом із похилою площиною 9 короба 6 містить охолоджуючі пристрої 11.
Рис. 9. Установка безперервної дії для сушіння кускової глини у нерухомому шарі:
1 – сушильна камера; 2 – транспортер; 3 – завантажувальна стрічка; 4 – розвантажувальна стрічка; 5 – газові пальники; 6 – короб для відсмоктування відпрацьованих газів; 7 – перфорована стрічка; 8 – трубопровід для відпрацьованого повітря; 9 – похила площина короба; 10 – вентилятор; 11 – охолоджуючі пристрої; 12 – циліндричні опорні ролики нижньої стрічки; 13 – ролики верхньої стрічки; 14 – корпус сушарки; 15 – рециркуляційний трубопровід
Установка працює так. Вологий дисперсний матеріал завантажувальним транспортером 3 подається на транспортерні перфоровані стрічки 2 до розвантажувального транспортеру 4, і нагрівається тепловим потоком газових пальників 5.
Із стрічки першого конвеєра матеріал надходить на стрічку другого конвеєра і т.д. Під час руху матеріалу через його шар „профільтровується” теплоносій в напрямку до перфорованої стрічки транспортеру і відсмоктується вентилятором.
Як теплоносій використовується нагріте газовими пальниками повітря. Відпрацьований теплоносій після третьої та четвертої транспортерних стрічок має високу температуру, оскільки висушуваний матеріал має низьку вологість (практично сухий). Тому, з метою економії енергоносіїв відпрацьоване повітря вентилятором подають на першу стрічку, де матеріал ще вологий. Такі заходи дають можливість здійснення „м’якого” режиму сушіння на його початку.
Умовні позначення:
– коефіцієнт дифузії, м2/с; F – площа поперечного перерізу контейнера, м2; Н – висота шару матеріалу, м; П – барометричний тиск, Па; N – швидкість сушіння у першому періоді, %/с; 
– коефіцієнт сушіння, 1/с; 
– дифузійний критерій Нуссельта; РS – парціальний тиск насиченої пари, Па; 
– дифузійний критерій Прандтля; 
– критерій подібності Рейнольдса; Q – біжуче значення затрат теплоносія на сушіння, кДж/кг;S – загальна зовнішня поверхня частин матеріалу, м2; W0, W,Wкр,Wр – початкова, біжуча, критична, рівноважна вологості матеріалу, %; ак – кінетичний коефіцієнт, 1/м; de – еквівалентний діаметр каналу, м; d, h – геометричні розміри частинки, м; 
– коефіцієнт пропорційності, 1/с; b– коефіцієнт масовіддачі, м/с; b¢– модифікований коефіцієнт масовіддачі, ; л – коефіцієнт опору; 
– динамічний коефіцієнт в’язкості теплоносія, Па · с; 
– густина газового потоку, кг/м3; ф, фкр, фк – біжучий,критичний, кінцевий тривалості сушіння, с; j – відносна вологість повітря; – відносний коефіцієнт сушіння, %; 
, 
– фіктивна швидкість руху теплоносія крізь шар сухого та вологого матеріалу, м/с; ДСсух, ДСв – перепад тисків в шарі сухого та вологого матеріалу, Па; 
– зміна відносної вологості повітря в шарі матеріалу висотою Н, 1/м; 
– зміна вологості матеріалу у часі (швидкість сушіння), %/с.ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
1. Сушіння дисперсних матеріалів (глини) у нерухомому шарі довело перспективність досліджуваного методу, внаслідок зростання швидкості обтікання частинок дисперсного матеріалу, збільшення інтенсивності процесу зневоднення, зменшення питомих енергозатрат, а також зменшення антропогенного впливу на довкілля.
2. Отримано розрахункові залежності гідравлічного опору монодисперсного шару сухого матеріалу. Уточнено розрахункову залежність для коефіцієнта опору від режиму руху теплоносія
. Гідродинаміка вологого шару характеризується незначною зміною гідравлічного опору та швидкості руху теплоносія крізь його шар внаслідок явища сідання матеріалу під час сушіння у нерухомому шарі.