Гідродинаміка і тепломасообмін під час фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів

5. Кіндзера Д.П., Ханик Я.М., Атаманюк В.М. Гідродинаміка фільтраційного сушіння торфу // Вісник ДУ ”Львівська політехніка”, Хімія, технологія речовин та їх застосування. -Львів: -2001. -№426. -С.204-208. (участь в проведені експериментальних досліджень, математична обробка та аналіз отриманих результатів).

6. Ханик Я.М., Гузьова І.О., Атаманюк В.М. Математична модель процесу сушіння дисперсного матеріалу у щільному шарі // Науковий вісник УкрДЛТУ: Збірник наук.-техн.праць. -Львів: -2001. -Вип. 11.1. -С.104-110. (обговорення та узагальнення результатів експериментальних досліджень).

7. Ханик Я.М., Гузьова І.О., Атаманюк В.М. Гідродинаміка фільтраційного сушіння кавової сировини для екстрагування жиру // Хімічна промисловість України. -К.: -2001. -№5. -С.44-46. (участь в проведені експериментальних досліджень, аналіз отриманих результатів).

8. Атаманюк В.М. Вплив структури і фізико-хімічних властивостей зернистого матеріалу на процес сушіння у щільному шарі // Науковий вісник УкрДЛТУ: Збірник наук.-техн.праць. -Львів: -2001, -Вип.11.2. -С.86-89.

9. Кіндзера Д.П., Ханик Я.М., Атаманюк В.М. Зернистий матеріал. Гідродинаміка полідисперсного шару // Хімічна промисловість України. -К.: -2002. -№6. -С.38-42. (вибір методики експериментальних досліджень, обговорення та аналіз отриманих результатів).

10. Кіндзера Д.П., Ханик Я.М., Атаманюк В.М., Дулеба В.П. Кінетика фільтраційного сушіння торфу // Вісник ДУ ”Львівська політехніка”, Хімія, технологія речовин та їх застосування. -Львів: -2002. -№447. -С.179-182. (розробка програми і методики досліджень).

11. Кіндзера Д.П., Ханик Я.М., Атаманюк В.М. Вплив дисперсного складу вугілля на кінетику сушіння у щільному шарі // Науковий вісник УкрДЛТУ: Збірник наук.-техн.праць.-Львів: -2002. -Вип.12.5. -С.111-115. (участь в проведені експериментальних досліджень, підготовка матеріалів до публікації).

12. Кіндзера Д.П., Ханик Я.М., Атаманюк В.М. Вплив фракційного складу вугілля на гідродинаміку і кінетику сушіння у щільному шарі // Вісник ДУ ”Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. -Львів: -2002. -№461. -С.245-252. (участь в проведені експериментальних досліджень, математична обробка отриманих результатів).

13. Кіндзера Д.П., Ханик Я.М., Атаманюк В.М. Гідродинамічні особливості при сушінні дисперсних матеріалів у щільному шарі // Науковий вісник УкрДЛТУ: Збірник наук.-техн. праць. -Львів: -2003. -Вип.13.1. -С.126-133. (планування експериментальних досліджень, аналіз отриманих результатів).

14. Атаманюк В.М., Ханик Я.М., Гузьова І.О. Розрахунок обладнання для фільтраційного сушіння зернистих матеріалів // Вісник НУ ” Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. -Львів: -2003. -№488. -С.187-192. (розробка методики розрахунку сушильної установки).

15. Кіндзера Д.П., Ханик Я.М., Атаманюк В.М. Сушіння полідисперсної суміші вугілля після флотації // Науковий вісник УкрДЛТУ: Збірник наук.-техн. праць. -Львів: -2004. -Вип.14.1. -С.43-48. (розробка програми та участь в проведені експериментальних досліджень, аналіз отриманих результатів).

16. Атаманюк В.М. Фільтраційне сушіння. Гідродинамічний опір полідисперсного шару зернистого матеріалу // Хімічна промисловість України. -К.: -2004. -№6, - С. 47-51.

17. Атаманюк В.М., Ханик Я.М., Дулеба В.П. Комбіноване сушіння дрібнодисперсних матеріалів // Науковий вісник НЛТУ: Збірник наук.-техн. праць. -Львів: -2005. -Вип.15.5. -С.173-179. (планування та проведення експериментальних досліджень, аналіз отриманих результатів).

18. Атаманюк В.М. Гідродинаміка фільтраційного сушіння гранульованого поліакриламіду // Вісник НУ ”Львівська політехніка”, Хімія, технологія речовин та їх застосування. -Львів: -2005, -№536, - С. 139-146.

19. Атаманюк В.М., Ханик Я.М. Розрахунок установки фільтраційного сушіння дрібнодисперсного вугілля після флотації // Український міжвідомчий наук.-техн. збірник “Автоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні”. -Львів: -2005, -№39, -С.5-11. (розробка методики розрахунку сушильної установки).

20. Атаманюк В.М. Аналогія між зовнішнім теплообміном та масообміном у стаціонарному шарі // Наукові праці Одеської національної академії харчових технологій. -Одеса: -2006. -№28. Т.2. -С.193-194.

21. Атаманюк В.М. Гідродинаміка фільтраційного сушіння дисперсного матеріалу // Всеукраїнський наук.-техн. журнал. Промислова гідравліка і пневматика. -Вінниця: -2006. -№1 (11), -С. 12-17.

22. Атаманюк В.М. Зовнішній тепломасообмін підчас фільтраційного сушіння // Промышленная теплотехника. -К.: -2006, Т. 28, -№5, -С.47-54.

23. Атаманюк В.М., Ханик Я.М. Класифікація дисперсних матеріалів, як об'єктів сушіння фільтраційним методом // Хімічна промисловість України. -К.: -2007. -№3. -С.37-45. (ідея створення класифікації дисперсних матеріалів, підготовка матеріалів до публікації).

24. Атаманюк В.М. Кінетика внутрішньодифузійного процесу сушіння кам'яного вугілля фільтраційним методом // Вопросы химии и химической технологии. -Дніпропетровськ: -2007. -№3. -С.139-142.

25. Атаманюк В.М. Дисперсні матеріали Механізм і кінетика фільтраційного сушіння // Хімічна промисловість України. К.: -2007. -№4, -С.24-29.

26. Ханик Я.М,. Аль-Ашкар Ясер, Атаманюк В.М. Гідродинаміка і кінетика фільтраційного сушіння гранульованого суперфосфату // Хімічна промисловість України. -К.: -1997. -№2. -С.20-22. (участь в проведені експериментальних досліджень, підготовка матеріалів до публікації).

27. Ханик Я.М,. Аль-Ашкар Ясер, Атаманюк В.М. Кінетика процесу фільтраційного сушіння піску в щільному шарі при ІЧ-нагріванні // Хімічна промисловість України. -К.: -1997. -№2. -С.22-25. (участь в проведені експериментальних досліджень, обговорення та аналіз результатів).

28. Кіндзера Д.П., Ханик Я.М., Атаманюк В.М. Особливості сушіння вугілля у щільному шарі // Вісник НУ ”Львівська політехніка”, Хімія, технологія речовин та їх застосування. -Львів: -2003. -№488. -С.195-200. ( проведення експериментальних досліджень, підготовка матеріалів до публікації).

29. Деклараційний патент на винахід 44604А Україна, МПК F26В3/06 Установка фільтраційного сушіння сипких матеріалів. / Атаманюк В.М., Ханик Я.М., Гузьова І.О., Кіндзера Д.П. (UA). -№2001063986; Заяв. 12.06.01; Опубл. 15.02.02 -Бюл. №2. -2с. (розробка принципової схеми сушильної установки).

30. Деклараційний патент на винахід 60587А Україна, МПК F26В3/06 Установка фільтраційного сушіння сипких матеріалів. / Атаманюк В.М., Ханик Я.М., Кіндзера Д.П, Дулеба В.П. (UA). -№2003010161 Заяв. 04.01.03; Опубл. 15.10.03 -Бюл. №10. -3с. (розробка принципової схеми сушильної установки).

31. Деклараційний патент на корисну модель 10197 Україна, МПК F26B3/06, 3/092 Спосіб фільтраційного сушіння сипких матеріалів. / Атаманюк В.М., Ханик Я.М., Дулеба В.П. (UA). -№200502010; Заяв. 0.4.03.05; Опубл. 15.11.05, -Бюл. №11. -3с. (обґрунтування використання нового способу для сушіння дисперсних матеріалів).

32. Патент на корисну модель 18113 Україна, МПК F26B3/06 Установка фільтраційного сушіння сипких матеріалів. / Атаманюк В.М., Ханик Я.М., Дулеба В.П., Люта О.В. (UA). -№200605865; Заяв. 29.05.06; Опубл. 16.10.06, -Бюл. №10. -2с. (ідея винаходу).

33. Кіндзера Д.П., Ханик Я.М., Атаманюк В.М. Фільтраційне сушіння - як метод захисту навколишнього середовища // Сб. науч. трудов межд. научно-техн. конф. “Современные проблемы химической технологии неорганических веществ”, -Одесса: -2001. Т.2. -С.57-61. (підбір методик експериментальних досліджень, участь в проведенні експериментів).

34. Атаманюк В.М., Ханик Я.Н. Гидродинамика фильтрационной сушки зернистых материаллов // Труды 1-ой межд. научно-практ. конф. “Современные энергосберегающие тепловые технологии”, -М.: -2002. Т.4. С. 148-152. (планування та проведення експериментальних досліджень, аналіз та узагальнення отриманих результатів).

35. Атаманюк В.М., Ханик Я.Н. Гидродинамика и кинетика фильтрационной сушки дисперсных материалов // Труды 2-ой межд. научно-практ. конф. “Современные энергосберегающие тепловые технологии”, -М.: -2005. Т.2. С.208-211. (проведення експериментальних досліджень, аналіз та узагальнення отриманих результатів).

36. Atamanyuk V. Heat-and-mass exchange during filtration drying of dispersion materials // Materialy XIX Ogulnopolskej konferencji inzynierii chemicznej i procesowej. -Rzeszow: -2007. Т1. -S.23-26.

37. Атаманюк В.М. Енергозбереження при фільтраційному сушінні зернистих матеріалів // Тези доповіді на IV міжнародній наук.-практ. конференції Проблеми економії енергії. -Львів: -2003. -С 45.

38. Атаманюк В.М. Кинетика фильтрационной сушки дисперсных материалов // Тезисы IV международной конференции. Проблемы промышленной теплотехники. -К.: -2005. -С.204-205.

39. Атаманюк В.М. Інтенсифікація процесу сушіння підчас виробництва мінеральних добрив // Тези доповідей ІІІ Української наук.-техн. конференції з технології неорганічних речовин. УДХТУ -Дніпропетровськ: -2006. -С. 295-296.

40. Атаманюк В.М. Гидродинамика и кинетика фильтрационной сушки мелкодисперсного угля после обогащения // Материалы конференции Перспективы развития химической переработки горючих ископаемых. СПГТИ (ТУ) - Санк-Петербург: -2006. Химиздат. -С.217.

41. Atamanyuk V.M. Mass-Transfer at the Filtration Drying of Dispersible Materials // Abstracts V-th International Conference. Problems of Industrial Heat Engineering. -Kyiv: -2007. -P.324 - 325.

42. Атаманюк В.М. Динаміка тепломасообміну підчас першого та другого періодів фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів // Збірка доповідей конференції Екологічна безпека: моніторинг, оцінка ризику, перспективні природоохоронні технології. НУЛП - Львів: -2007 - С.20-21.

АНОТАЦІЯ

Атаманюк В.М. Гідродинаміка і тепломасообмін під час фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.08 - процеси й обладнання хімічної технології. - Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2007.

Дисертація присвячена теоретичним та експериментальним дослідженням гідродинаміки, динаміки і кінетики фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів. Отримані критеріальні рівняння для опису гідродинаміки фільтраційного сушіння на основі внутрішньої задачі гідродинаміки, доповненої геометричним симплексом, що характеризує зовнішню задачу. На основі експериментальних досліджень отримані критеріальні залежності для визначення коефіцієнтів тепло- і масовіддачі і встановлена аналогія між зовнішнім теплообміном і масообміном.

Розроблені математичні моделі, які описують процес фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів і дають змогу прогнозувати енергетичні затрати під час проектних розрахунків нового сушильного обладнання. Запропоновано чотири типи сушильних установок, які враховують кінетичні і фізико-механічні властивості дисперсних матеріалів. Основні результати передані для впровадження у виробництво мінеральних добрив, збагачення кам'яного вугілля та у навчальний процес.

Ключові слова: еквівалентний діаметр, дисперсний матеріал, гідродинаміка, теплообмін, вологовміст, температура, тепловий агент, масообмін, кінетика, динаміка, фільтраційне сушіння, диференційні рівняння, математичні моделі.

АННОТАЦИЯ

Атаманюк В.М. Гидродинамика и тепломассообмен при фильтрационной сушке дисперсных материалов. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.17.08 - процессы и оборудование химической технологии. - Национальный университет “Львовская политехника”, Львов, 2007.

Диссертация посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям гидродинамики, динамики и кинетики фильтрационной сушки дисперсных материалов. На основании всестороннего анализа формы, структурного строения и механических свойств отдельных частиц и слоя дисперсного материала предложена их классификация как объектов фильтрационной сушки. Предложенная классификация позволила целенаправленно проводить теоретические и экспериментальные исследования гидродинамики, кинетики и динамики фильтрационной сушки дисперсных материалов. Исходя из предложенной классификации для экспериментальных исследований выбрано восемь объектов сушки (каменный уголь, фрезерный торф, средне- и крупнозернистый песок, кофейный шлам, осажденный и гранулированный полиакриламид, технический гранулированный углерод, гранулированный аммофос и суперфосфат) фильтрационным методом.

Проведены исследования гидродинамики фильтрации газового потока сквозь стационарный слой дисперсного материала в направлении “слой дисперсного материала - перфорированная решетка”. Для обобщения экспериментальных данных использовали метод теории подобия для внешней и внутренней задач гидродинамики с целью их сравнения. Определено, что решающее влияние на потери давления имеет эквивалентный диаметр каналов, а общие потери в пласте влажного материала во время сушки состоят из потерь давления в высушенной зоне и в слое влажного материала. Сравнительный анализ описания гидродинамики фильтрационной сушки на основе теории внутренней и внешней задачи выявил наилучшую адекватность при использовании критериальных уравнений внутренней задачи с геометрическим параметрами внешней.

В результате обобщения многочисленных экспериментальных данных установлены новые неизвестные прежде закономерности фильтрационной сушки дисперсных материалов, которые расширили знания о ее природе и характере. Установлено существование пяти этапов фильтрационной сушки дисперсных материалов, которые различаются между собой интенсивностью удаления влаги (механическое вытеснение свободной влаги, сушка только в первом периоде, одновременное существование первого и второго периодов сушки, сокращение высоты фронта первого периода до нуля, сушка только во втором периоде). Теоретически рассчитана высота существования фронта первого периода и показана ее зависимость от интенсивности тепло- и массообмена между тепловым агентом и поверхностью частиц дисперсного материала.

Доказано независимость интенсивности фильтрационной сушки от высоты слоя дисперсного материала. На основании результатов экспериментальных исследований получены критериальные зависимости для определения коэффициентов тепло- и массоотдачи, установлена аналогия между внешним теплообменом и масообменом.

Предложена физическая модель распределения влаги внутри твердой частицы и механизм сушки дисперсных материалов во втором периоде на основании процесса масообмена с подвижной внутренней границей фаз и получена теоретическая зависимость, которая позволяет определить коэффициенты внутренней диффузии на основании экспериментальных данных. Выявлено формальное влияние внешней гидродинамики на коэффициент внутренней диффузии.

Исследована динамика тепломассообмена для первого и второго периодов сушки дисперсных материалов. Разработаны математические модели, которые описывают динамику процесса фильтрационной сушки дисперсных материалов в первом и втором периодах, которые позволяют теоретически определить поля температур и влагосодержания высушиваемого материала, скорость параллельного переноса зоны сушки, а также время формирования фронта влагосодержания.

На основании обобщений экспериментальных и теоретических исследований предложены четыре типа сушильных установок (барабанного, ленточного и скребкового типов), которые учитывают физико-механические свойства дисперсных материалов. Определены оптимальные технологические параметры теплового агента, предложена методика расчета основных конструктивных размеров сушильных установок и энергетических затрат на процесс сушки, позволяющие прогнозировать целесообразность применения фильтрационной сушки для конкретного материала.

Основные результаты переданы для внедрения в производство минеральных удобрений, для сушки обогащенного каменного угля и в учебный процесс.

Ключевые слова: эквивалентный диаметр, дисперсный материал, гидродинамика, теплообмен, влагосодержание, температура, тепловой агент, массообмен, кинетика, динамика, фильтрационная сушка, дифференциальные уравнения, математические модели.

ABSTRACT

V. M. Atamanyuk. The hydrodynamics and heat-and-mass transfer during filtration drying of dispersion materials. - Manuscript.

The dissertation for acknowledge of scientific doctor's grade in technical sciences in 05.17.08 speciality - processes and equipment of chemical technology. - National University “Lvivska Polytechnica”. Lviv, 2007.

The dissertation is dedicated to theoretical and experimental investigation of hydrodynamics, dynamics and kinetics of filtration drying of dispersion materials. The criterial equations for dissertation of hydrodynamics of filtration drying based on inner hydrodynamics task and completed geometrical simplex, that describes external task are received. On base of experimental investigations the criterial dependences for determination of heat-and-mass transfer are received and the analogy between external heat transfer and mass transfer is determined.

The mathematical models, which describe the process of filtration drying of dispersion material, are enable to foresee the energetic losses during project calculations of new drying equipment are developed. Four types of drying equipment, which conclude kinetical and physical and mechanical properties of dispersion material, are proposed. The main results are passed for introduction in production of mineral fertilizers, for enriching of coal and in education process.

Key words: equivalent diameter, dispersion material, hydrodynamics, heat transfer, humidity, content, temperature, head agent, mass transfer, kinetics, dynamics, filtration drying, filtration equations, mathematical models.

Размещено на Allbest.ru