<<
>>

1?7 Общие модели сушильной установки барабанного типа.

Общая модель, включающая в себя параметры, как твердого материала, так и барабана, обычно состоит из некоторого набора дифференциальных уравнений, описывающих передачу массы и тепла между газообразной и твердой фазами, которые упрощаются с целью получить удобные для решения, обычно линейные дифференциальные выражения.
Статические модели могут быть использованы для определения кривых содержания влаги и температуры для твердого материала и сушащего воздуха в осевом направлении, но их адекватность доказать достаточно трудно, из-за того, что внутри барабана трудно измерить содержание влаги и температуру. Динамические модели для барабанных сушилок - это дифференциальные уравнения в частных производных с распределенными параметрами, как для влажности, так и для температуры газов и твердых материалов. Для практических целей они обычно приводятся к соответствующим моделям со смешанными параметрами.

Первое исследование с целью создания общей математической модели для сушилки барабанного типа было проведено в начале 60-х годов, когда Миклестад [31 ] разработал статическую модель для барабанной сушки с противотоком, основываясь на следующих допущениях: -

может быть применен объемный коэффициент тепловой передачи; -

температура твердого материала в барабане постоянна в течение периода постоянной скорости сушки и температура линейно связана с содержанием влаги в твердом веществе в период снижения скорости сушки; -

может быть использована линейная зависимость между температурой сушащего воздуха и содержанием влаги в твердом материале.

Данная модель использовалась для получения графиков зависимостей влажности твердых материалов от длины барабана в период постоянной скорости сушки и в период снижения скорости сушки. Позже Миклестад [32] проверил пригодность данной модели при контроле конечной влажности на автоматически управляемой сушилке.

Шарплис [33] в 1964 г.

смоделировал сушильную установку барабанного типа посредством системы из четырех дифференциальных уравнений, описывающих процессы передачи тепла и массы. Эмпирическое выражение для скорости сушки твердых частиц определялось при допущении, что скорость сушки зависит от температуры твердого материала и не зависит от скорости сушащего воздуха. Время распределения частиц в барабане рассчитывалось по формуле 1.5 Скофилда и Гликина [25] , кроме того, было сделано допущение, что объемный коэффициент передачи тепла пропорционален скорости падения частиц, которая является функцией скорости вращения и количества лопаток. Валидность модели проверялась при сушке гранулированных удобрений в сушилке с противотоком.

Торп [34 ] в 1972 г. разделил барабан на большое количество идеальных ступеней и применил к каждой ступени закон равновесия передачи тепла и массы. Время распределения рассчитывалось по формуле 1.4 Саймана и Митчелла [24]. Но сходства между кривыми температуры и влажности, полученными в результате решения модели и экспериментальными кривыми найдено не было.

Дейк и Сталский [б] разработали динамическую модель при следующих допущениях: -

параметры твердого материала и сушащего газа распределены; -

твердые частицы имеют постоянные размеры и химический состав; -

удельный тепловой коэффициент твердых частиц - величина постоянная; -

коэффициенты передачи тепла и массы постоянны; -

скорости твердых частиц и сушащего воздуха вдоль оси барабана постоянны; -

теплопроводностью, диффузией радиацией можно пренебречь.

Данная модель является нелинейной из-за нелинейности скорости сушки.

Статическая и динамическая модели для барабанной сушки фосфатов, разработанные Наджимом [16], состояли из четырех дифференциальных уравнений передачи тепла и массы в частных производных. Результаты его очень хорошо сочетались с экспериментальными данными. Допущения же были очень похожи на допущения предыдущих исследований, а именно: -

удельные тепловые коэффициенты твердого материала и сушащего газа в основном не зависят от температуры; -

коэффициент тепловой передачи - величина постоянная; -

скорости фосфатов и сушащего воздуха в барабане постоянны; -

обмен теплом за счет проводимости незначителен.

Торн и Келли [35] разработали динамическую

математическую модель, скомбинированную из модели передачи частиц Келли и О'Доннелла [20] и кинетической модели сушки Гарсида [3 6] . Сушка в данной скомбинированной модели основывалось ни диффузии при испарении.

Модель эта была опробована при автоматической сушке гипсовой крошки. Рей [37 ] представил общую модель барабанной установки, которая включала в себя отдельно модель, описывающую поведение твердых частиц, и модель для описания оборудования. Первая модель показывала характеристики сушки для твердых частиц с помощью функциональной зависимости содержания влаги в твердом материале от температуры и влажности сушащего воздуха. Данная модель была независима от типа сушилки. Вторая модель описывала непосредственно сам барабан и включала в себя информацию передаче тепла от воздуха к твердым частицам и движение частиц. Форма контакта между газом и твердым веществом, и возможно даже степень смешивания газа и твердых частиц, должны были быть частью этой модели. Рей считал, что наибольшую трудность в создании фундаментальной модели барабанной сушильной установки составляет получение приемлемой зависимости для коэффициента тепловой передачи и времени распределения вещества в барабане.

Бразил и Секлер [38] представили модель для сушки гранулированных удобрений, которая базировалась на уравнениях равновесия тепла и массы, разработанных Шарплисом и Гликиным [33], но так же принимал в расчет влияние диаметра частиц на процесс сушки, допуская, что скорость сушки есть функция диаметра частиц. Дальнейшие расчеты показали, что предложенная модель подходит только для сушилки данной конкретной конструкции.

Дуглас [18] разработал модель со смешанными параметрами, разделив барабан на несколько секций, при допущении, что они имеют равные условия процесса, в них хорошо перемешиваются газ и твердые частицы и сушка происходит постоянно. Ванг [3 9] убрал эти ограничения, разработав модель с распределенными параметрами для промышленной сушки сахара. Математическое решение было представлено в виде системы дифференциальных уравнений.

Допущения о том, что не существует взаимодействия между падающими частицами, которое использовалось для определения между фазового коэффициента тепловой передачи, также удалось избежать.

Для проверки поведения обеих моделей, т. е. модели с распределенными параметрами и модели со смешанными параметрами при разделении барабана на десять равных секций, использовались режим устойчивого состояния и режим изменения параметров процесса при сушке сахара.

Дачесне [19] представил динамическую модель барабанной сушильной установки, которая состояла из четырех «подмоделей»: модель камеры сгорания, модель продвижения твердых частиц, модель сушащего газа и модель для явлений передачи тепла и массы. Эффект от введения различий между входными переменными процесса и параметрами на выходе, т. е. температуры и влажности сушащего воздуха и твердого материала, был проверен с помощью моделирования. Результаты показали, что скорость подачи топлива является параметром в два раза больше влияющим на выходное содержание влаги в твердом материале, чем скорость сушащего воздуха. И, следовательно, становится очевидно, что скорость подачи топлива должна выбираться в качестве основного управляющего параметра при контроле выходной влажности. Вторичный параметр - скорость сушащего воздуха должна поддерживаться настолько низкой, насколько это возможно, что означает, что температура газа должна быть настолько высокой, насколько это технически возможно. Результаты также показывают, что очень важно для моделирования и применения той или иной формы управления измерять входное и выходное содержание влаги в твердом материале в течение процесса.

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

Еще по теме 1?7 Общие модели сушильной установки барабанного типа.:

  1. 1.2 Сушка в установках барабанного типа и типичная сушильная установка (устройство, принцип действия).
  2. Янюк Ю. В.. Математическое моделирование и оптимизация процессов сушки сыпучих материалов в сушильной установке барабанного типа / Диссертация / Петрозаводск, 2003
  3. 1.3 Задач и упра вл е ии я пр оце с сом сушки в бар а ба и н ой сушильной установке.
  4. ПРИЛОЖЕНИЕ З ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ РАБОТЫ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
  5. Два типа установки
  6. Установки кавитационного типа (с баросмесителями)
  7. 2.6.5. Влияние типа привода буровой установки на энергетические затраты при СПО
  8. Глава 4 Теоретическая модель личности безопасного типа поведения
  9. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ К ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ПОМЕЩЕНИЯМ, УСТАНОВКАМ И ОБОРУДОВАНИЮ
  10. Глава 2. ОБЩИЕ НАПРАВЛЕНИЯ, Модели И ТЕХНОЛОГИИ СОВРЕМЕННОЙ СОЦИАЛЬНОЙ РАБОТЫ
  11. 2. Общие подходы к реформированию модели предоставления социальных услуг на примере Канады и некоторых других стран
  12. 1.5 Два типа «священнических богословий» и два типа Храма: «исторический» и эсхатологический
  13. Глава 12 ШАМАНЫ И БАРАБАНЫ
  14. БЕЗОПАСНОСТЬ РАБОТ НА 3EPHOTOKAX, ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНЫХ И СУШИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСАХ
  15. 14.3. Понятие «МОДЕЛЬ» 14.3.1. Общее представление о модели
  16. Модернизация модели дистанционной и методической поддержки ФЭП на основе использования новых информационных технологий (распределенная модель ФЭП) А.И. АДАМСКИЙ, В.Г. АНАНИН
  17. БЕТОНОСМЕСИТЕЛИ ГРАВИТАЦИОННОГО ТИПА