<<
>>

1.5 Модели для времени распределения материала в барабане.

Изучение времени распределения вещества в барабанной установке показало, что движение твердого материала может рассматриваться как движение практически на одном месте с очень малой дисперсией в осевом направлении.
Современные сушилки могут быть вполне использованы в качестве идеальных миксеров с частичной функцией перемешивания в обратном направлении. Однако вполне резонно использовать лишь основное время распределения материала, чтобы вычислить скорость движения частиц. Правда, в последнее время исследования сосредоточились на том, чтобы определить те факторы, которые заставляют одни частицы двигаться по барабану быстрее, чем другие.

Основное время распределения твердого материала определяется как отношение между количеством материала в барабане и скоростью подачи материала по формуле Келли [20]):

где г - время распределения твердых частиц, с; Н - задержка твердых частиц в барабане, кг; F - скорость твердых частиц в осевом направлении, кг/с.

Задержка определяет количество частиц в барабане в условиях устойчивого состояния.

Время распределения зависит от линии действия частиц в воздушном потоке и от наличия и формы перемешивающих лопаток. Также на время распределения влияют скорость сушащего воздуха, скорость подачи материала и характеристики и физические параметры барабана. Сложность движения частиц во вращающейся сушилке очень затрудняет получение модели времени распределения, которая была бы обоснованна для большого количества различных ситуаций. В связи с этим наибольшее число исследований проводилось для небольших сушилок для особых материалов и при особых условиях процесса.

Праттон [21] опубликовал первое большое исследование, показывающее, что данные для загруженного материалом барабана могут коррелировать посредством эмпирического равенства:

kL mvg

т= (1.2)

Dntga 60

где L - длина барабана, м;

D - диаметр барабана, м;

п - скорость вращения барабана, рад/мин; а - угол наклона барабана к горизонту; v - скорость газа, м/с;

о

к - безразмерная постоянная, зависящая от количества и конструкции перемешивающих лопаток;

w - эмпирическая постоянная, зависящая от

характеристик твердых частиц, которая должна определяться экспериментально для каждого материала.

Основываясь на глубоком исследовании Фридмана и Маршалла [22], в котором задержки были измерены для большого числа различных твердых частиц в сушильной установке барабанного типа, таких как песок, деревянная щепа, пластик, зерна и хлопья и для различных условий сушки, Перри и Чилтон [23] опубликовали следующее равенство:

0.23L м ^ г-—z- . (1.3)

Dn^tga

Позже, Сайман и Митчелл [24] провели теоретические исследования, которые также принимали во внимание при определении времени распределения загрузку барабана и профиль лопаток.

Время распределения материала в барабане выглядело следующим образом:

т — , (1.4)

f(H)Dn(tga±mvg)

где f(H) - коэффициент падения, значение которого находится между 2 для мало загруженных сушилок и к для сильно загруженных сушилок, имеющих маленькие лопатки. При нахождении данного равенства допускалось, что горизонтальное направление частиц линейно зависит от скорости газа и длины падения.

Основой исследования времени распределения, проведенного Скофилдом и Гликиным [25], было то, что принципиальным механизмом движения частиц по барабану являлось падение. Они провели теоретический анализ этого падения и получили модель, которая устанавливает теоретически более точную базу для вычисления времени распределения. Основная формула следующая:

т = — — -— * (времяпадения) , (1.5)

(длинападения)ау "

где (длинападения )QV - расстояние вдоль барабана, на

которое средняя частица продвигается вперед благодаря падению;

(времяпадения) - время, требующееся средней частице для

каждого падения. Келли и О'Доннелл [20] применили данную формулу для полностью загруженного барабана.

Бейкер [26] сделал подробный обзор всех исследований, которые рассматривались выше, сравнивая различные формулы времени распределения в

гипотетической сушилке с сонаправленной сушкой, с внешним диаметром в 2 м, длиной 12 м, скоростью вращения 5 рад/мин и наклоном в 1°. Скорость сушащего воздуха была типичной для барабанных сушилок - 3 м/с. Вычисления показали, что диапазон предполагаемого времени распределения, представленный ниже, так широк, что практически делает все исследования бессмысленными.

І БИБЛИОТЕКАj

Итак, вот значения времени распределения, полученные по формулам всех авторов:

Праттон - 0-16.9 мин; Фридман и Маршалл - 0.8 мин; Сайман и Митчелл - 5.8-9.2 мин; Скофилд и Гликин - 4.5 мин; Келли и Доннел - 4.5 мин.

Камке и Вилсон [27] разработали компьютерную модель для вычисления значения времени распределения в любой точке вдоль барабана с расположенными в центре лопатками в течение фазы падения твердого материала.

В этой модели на время распределения влияли скорость сушащего воздуха, скорость барабана и диаметр барабана.

Шерритт [28 ] разработал модель для времени распределения, в которой рассматривалось продвижение частиц вдоль барабана, состоящим из двух потоков: часть, переносимая по воздуху с помощью внутренних лопаток, которые поднимали твердые частицы и управляли их падением сквозь воздушный поток; вторая часть - плотный слой твердых- частиц на дне барабана. Задержка и скорость движения частиц в осевом направлении в двух этих потоках определялись отдельно. Данная модель является более гибкой, чем предыдущие благодаря тому, что барабан может быть как наклонным, так и горизонтальным, с сонаправленным потоком воздуха или с противотоком, может иметь перемешивающие лопатки или не иметь их, а также быть загруженным материалом или быть пусты.

Даже, несмотря на такое большое количество исследований, которые были проведены для того, чтобы создать модель времени распределения, оно во многих случаях все еще определяется экспериментально. В автоматически управляемых барабанах подача материала прекращается внезапно, барабан разгружается и материал взвешивается. Если известна скорость подачи, основное время распределения можно вычислить по формуле 1.1. В больших промышленных барабанах используется так называемая трассирующая технология. Келли и Доннелл [20] писали об использовании радиоактивной трассирующей технологии. Они изучали поведение радиоактивной частицы, обыкновенная частица пемзы окрашивалась и пропитывалась раствором радиоактивного кобальта 60. Этим преследовалась цель - подтвердить точность теоретических моделей основного временного цикла падения частицы во вращающей барабанной установке.

<< | >>
Источник: Янюк Ю. В.. Математическое моделирование и оптимизация процессов сушки сыпучих материалов в сушильной установке барабанного типа / Диссертация / Петрозаводск. 2003

Еще по теме 1.5 Модели для времени распределения материала в барабане.:

  1. 1.8 Динамическая модель процесса сушки в барабане.
  2. Модернизация модели дистанционной и методической поддержки ФЭП на основе использования новых информационных технологий (распределенная модель ФЭП) А.И. АДАМСКИЙ, В.Г. АНАНИН
  3. ИНФОРМАЦИЯ. ИНФОРМАТИЗАЦИЯ СЕТИ ФЭП. РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ.
  4. Материал для самостоятельного изучения
  5. § 4 Методологические выводы и рекомендации для освоения материала 1 раздела
  6. §4 Методологические выводы и рекомендации для освоения материала 2 раздела
  7. 4. Принципы построения текста как материала для действий языковой личности при разных типах понимания
  8. § 3.3. Модель дискретно-непрерывной структуры пространства-времени
  9. МОДЕЛЬ ДИСКРЕТНО-НЕПРЕРЫВНОЙ СТРУКТУРЫ ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ
  10. Глава 3. Модель дискретно-непрерывной структуры пространства-времени