Глава 45.2 Сушка в пульсирующем потоке и при вибрациях частиц

В пульсирующем газовом потоке или при вибрациях частиц интенсифицируются тепло- и массообменные процессы, что объ­ясняется гидродинамической теорией пограничного слоя. Наиболь­ший интерес для сушки представляет вибрация частиц. Для ее получения частицы помещают в вибрационный аппарат.

Ускорение частиц а находят из соотношения:

Если слой материала поместить на вибрирующую плоскость, наблюдается следующая картина. Сначала с увеличением ускоре­ния колебательного движения слой уплотняется и имеет макси­мальную плотность при ускорениях 9,8—10 м/сек². При дальней­шем увеличении а слой расширяется и по своему состоянию напоминает кипящий слой при продувке его потоком газа.

На рис. VI1-16 приводится зависимость порозности слоя от ускорения колебательного движения и частоты колеба­ний, полученная Ф. И. Кога­ном [87] при изменении частоты колебаний в преде­лах 20—50 гц и амплитуды в пределах 0—4 мм. Из рис. VI1-16 видно, что до ускорения 9,5 м/сек² частота не влияет на порозность слоя. При а > 9,8 м/сек² с умень­шением частоты слой расши­ряется в большей степени. Со­стояние слоя при а > 9,8 м/сек² называют виброкипящим, если происходит перемеши­вание частиц материала.

По данным [16], в виброкипящем слое происходит перемеши­вание частиц одинакового размера, но с разной плотностью. Однако для полидисперсного материала с одинаковой плотностью частиц наблюдается сепарация с увеличением содержания круп­ных частиц в верхней части слоя. В опытах В. А. Членова [101] с кварцевым песком обнаружена периодическая смена разрежения и давления под слоем материала, т. е. виброкипящий слой обла­дает «насосным» свойством и транспортирует через себя газ (или воздух). 

Величина разрежения под слоем зависит от многих факторов. С уменьшением газопроницаемости слоя разрежение увеличи­вается, т. е. оно зависит от дисперсности и влажности частиц, высоты слоя и т. д. На перепад давления в слое влияют также амплитуда и ускорение частиц. С уменьшением частоты перепад давления увеличивается. Вследствие перепада давления возникает фильтрация газа через слой материала, поэтому в определенных условиях на перемешивание частиц в вертикальной плоскости наибольшее влияние оказывает газовый поток. Это подтверждается опытами по созданию виброкипящего слоя в вакууме, где значи­тельно уменьшается интенсивность перемешивания частиц при прочих равных условиях. Перемешивание слоя ухудшается с увеличением влажности частиц и при возникновении электро­статических зарядов. Фактор перемешивания в интенсификации тепло- и массообмена играет большую роль, особенно при сушке термочувствительных материалов.

Слой материала в состоянии виброкипения легко перемещается по горизонтальной и наклонной поверхностям. По винтовой плоскости он перемещается вверх. На этом принципе основаны виброподъемники для зернистых и гранулированных материалов; пылевидные материалы поднимаются плохо.