Глава 9. Применение осциллирущих режимов в сушилках псевдоожиженного слоя

Совершенствование процесса сушки дисперсных материалов является одной из основных проблем создания высокоэффективных и эко­номичных сушильных аппаратов. Применение осциллирующих режимов - часть решения этой проблемы. Метод осциллирования позволяет исполь­зовать высокотемпературные теплоносители для сушки термолабильных продуктов с сохранением их качества и достижением оптимальных тех­нико-экономических показателей процесса.

Осциллирующий режим в сушильных установках с псевдоожиженным слоем материала можно создать тремя путями:

временным чередованием температурного режима во всем объеме рабочей камеры (осциллирование во времени),

введением позонного переменного температурного режима в рабо­чей камере (осциллирование по месту),

комбинированным способом (осциллирование во времени и по мес­ту) .

Наиболее эффективным по технико-экономическим показателям представляется аппарат, с локальным фонтанированием в псевдоожиженный - который позволяет применять раздельную подачу теплоносителя: на псевдоожижение и на подвод теплоты для испарения влаги из материала. Таким образом, сушку в псевдоожиженном слое с локальным фонтанированием можно рассматривать как осциллирующий тепло - гидродинамический режим (комбинированный способ).

         Исследования проводились на опытной установке псевдоожиженного слоя с локальным фонтанированием. Сушилка типа КС-ЛФ (рис. I) предоставляет собой прямоугольную камеру с расширяющейся верхней (сепарационной зоной). В нижней части камеры расположены распределительная решетка и сопла. Сушильный аппарат снабжен штуцерами для загрузки, выгрузки материала и вывода отработанного воздуха.

Эффективность работы сушильных аппаратов псевдоожиженного слоя КС в значительной степени зависит от характера движения твердых частиц дисперсного материала. Исследования по определению характера гидродинамической модели в аппарате КС-ЛФ проводились методом пульсирующей функции, по которому в основной установившийся поток материала практически мгновенно вводились меченные частицы. На основе кривых вымывания меченных частиц (рис. 2) установлено,  что коэффициент продольного перемешивания изменялся в пределах от  0.03 * 10^-3 м²/с до 0,13 * 10^-3 м²/с при следующих условиях сушки:

скорость воздуха, м/с:

        под решеткой                                                               0,25-0,5

        в соплах                                                                        7,8-13,2

        высота слоя, м                                                             0,145-0,230

        отношение длины аппарата к его ширине               5,6.

На основе ячеечной модели определена гидродинамическая модель аппарата. Число ячеек идеального вытеснения в аппарате КС-ЛФ равно 2,0, и по характеру движения твердой фазы этот аппарат близок к аппаратам идеального перемешивания. По экспериментальным данным расстановлено, что число ячеек

П_я = 0,5 ехр (0,16 Ре)  где Ре - критерий Пекле.

Был исследован процесс теплообмена между газом и дисперсным материалом. В первой серии экспериментов определяли локальный коэффициент теплоотдачи. Исследования проводили в условиях стационарного режима при граничных условиях второго рода (g = const,  u = const) [2] методом термозондирования. В качестве модельного материала применялся сополимер стирола с дивинилбензолом (ДВЕ). Коэффициент теплоотдачи определялся в зоне кипящего слоя и зоне фонтанирующего слоя по оси факела.

Рис. I. Схема экспериментальной установки сушилки кипящего слоя с локальным фонтанированием:

I - камера; 2 - поверхность нагрева; 3 - камера вывода готового про­дукта; 4 - приемная емкость; 5 - решетка газораспределительная; б - сопла; 7 - ротаметр; 8 - калорифер; 9 - электродвигатель; 10 - виб­ропривод; II - питатель шнековый; 12 - циклон; , Т₂, Т₃ - термопа­ра, М, , М_г - манометр