Исследование процесса сушки конверсионного карбоната кальция в трубе-сушилке

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование процесса сушки конверсионного карбоната кальция в трубе-сушилке

Ю.А. Долматова, А.А. Ермаков, М.О. Долматова

Сушка является самым распространенным процессом в химических пищевых производствах, в обогащении полезных ископаемых, в сельском хозяйстве и других. Для многих производств сушка является единственным способом достижения требуемого качества продукции [1-3]. Конверсионный карбонат кальция после сушки должен содержать частиц размером меньше 60 мкм 91,65%, 60ч100 - 8,35% [5]. Продукт поступает на сушку с влажностью не более 13%. Простота конструкции, малая металлоемкость, возможность использования высоких температур теплоносителя, экономия топлива и электроэнергии, высокое влагонапряжение (А=600ч800 кг/м³час) позволяют рекомендовать трубу-сушилку для сушки карбоната кальция [1-3].

Результаты расчетов по предлагаем методикам, например, длины трубы-сушилки отличаются в 5-10 раз. Объяснить это можно тем, что при проектировании сушилок обычно используются опытные данные и эмпирические уравнения для конкретных продуктов.

Опыты по исследованию аэродинамики потока газовзвеси и по исследованию процесса сушки конверсионного карбоната кальция проводились в трубе-сушилке диаметром 0,069 м и длиной 4,8 м [5].

Опыты по выявлению изменения влажности карбоната кальция по длине трубы-сушилки проводились следующим образом: при установившемся режиме с помощью дисков, соединенных общей тягой, труба перекрывалась, одновременно отключали питатель, калорифер и вакуум-насос. Начиная с нижнего диска, продукт разгружали из объемов трубы, отбирая пробы на влажность.

После выгрузки продукта из объемов трубы между дисками, включали вакуум-насос для охлаждения калорифера. Затем взвешивали продукт, по навескам G_н, кг, определяли действительную концентрацию карбоната кальция - µ, кг/м³, и скорость материала - w, м/с, в данном объеме V, м³, трубы-сушилки [5]:

,

,

где G - производительность сушилки, кг/с;

L - длина соответствующего участка трубы, м.

Исходную концентрацию µ_р определяли по формуле:

,

где V_г - производительность сушилки по воздуху, м³/с.

Ранее были определены концентрации - µ, и скорости - w, карбоната кальция по длине трубы-сушилки, получены зависимости для их расчета [5].

В данной работе необходимо было изучить, как изменяется влажность карбоната кальция и влагонапряжение по длине трубы-сушилки в зависимости от ее длины и температуры воздуха.

Отобранные пробы карбоната кальция высушивали до постоянного веса и определяли влажность материала u.

Количество влаги W, удаляемое в процессе сушки от u_н до u_к, определяется по формуле:

,

где G_н и u_н - начальная масса и влажность материала соответственно,

G_к и u_к - конечная масса и влажность материала соответственно,

Далее определяли влагонапряжение А на каждом участке трубы:

,

где .

Были также проведены опыты с отбором проб по длине трубы-сушилки с помощью пробоотборника. кальций сушильный температура карбонат

Результаты опытов по определению изменения значения среднего влагонапряжения по длине трубы-сушилки представлены на рис. 1. Величина достоверности аппроксимации составила R²=0,9397.

Рис. 1. Изменение влагонапряжения по длине трубы-сушилки

Влагонапряжение трубы-сушилки длиной L может быть определено по следующей зависимости (рис. 1):

,

,

где A_L - влагонапряжение участка трубы длиной L, кг/м³ч;

A_н - влагонапряжение начального участка трубы, кг/м³ч;

L - длина участка трубы, считая от места подачи материала, м;

b - коэффициент, зависящий от режима сушки, свойств материала, м^-1.

Также были получены зависимости вида:

A=622,23L^-0,085 (R²=0,9267);

A=7,9813L²-68,786L+695,36 (R²=1).

Опыты по определению влияния температуры воздуха на влагонапряжение проводили следующим образом: диски устанавливались вертикально, включали вакуум-насос и калорифер. При установившемся режиме (постоянной температуре, скорости воздуха) включали шнек. Пробы на влажность отбирались от загружаемого продукта и после циклона.

Результаты этих опытов представлены на рис. 2. Величина достоверности аппроксимации составила R²=0,761.

Рис. 2. Изменение влагонапряжения трубы-сушилки в зависимости от начальной температуры сушильного агента

Полученная по рис. 2 зависимость имеет вид:

.

При обработке результатов опытов по среднему влагонапряжению были получены следующие зависимости:

A=4,57t-662,26 (R²=0,9045);

(R²=0,9329).

Эти зависимости могут быть использованы при проектировании труб-сушилок для конверсионного карбоната кальция.

Основные выводы работы.

Результаты расчетов по предлагаемым методикам, например, длин труб-сушилок, для тонкодисперсных продуктов, таких как конверсионный карбонат кальция, различаются в несколько раз.

Полученные ранее уравнения для определения концентрации карбоната кальция по длине трубы-сушилки, а также уравнения для расчета его скорости [5], и полученные в настоящей работе зависимости влагонапряжения трубы-сушилки от начальной температуры воздуха или газов и от длины трубы-сушилки позволят проектировать трубы-сушилки для многотоннажных производств карбоната кальция.

Литература

1. Сажин, Б.С. Основы техники сушки [Текст] / Б.С. Сажин. - М.: Химия, 1984. - 319 с.

2. Муштаев, В.И. Сушка дисперсных материалов [Текст] / В.И. Муштаев, В.М. Ульянов. - М.: Химия, 1984. - 319 с.

3. Хомяков, А.П. Экспериментальные исследования сушки химических веществ в прямоточной распылительной сушилке. Сообщение 1. Карбонат кальция [Текст] // Вестник УГТУ-УПИ, серия химическая. 2004. №7 (37). С. 187-190.

4. Лисовая, Г.К. Исследование сушки минеральных солей в пневматической трубе-сушилке [Текст] / Г.К. Лисовая, К.Н. Шабалин // Химическая промышленность. - 1969. - №11. - С. 64-66.

5. Долматова Ю.А., Ермаков А.А., Долматова М.О. Исследование аэродинамики полидисперсной газовзвеси конверсионного карбоната кальция в трубе-сушилке [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №2. - Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n2y2012/835 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.

Размещено на Allbest.ru