Математическая модель агломерации твёрдой дисперсной фазы в циклоне с жидкостно-капельным орошением


https://doi.org/10.20914/2310-1202-2016-4-49-55

Полный текст:


Аннотация

В работе рассмотрен процесс получения порошков с агломерированной структурой при распылительной сушке жидких пищевых и химических сред. Развитием этого направления служит метод, основанный на столкновении в циклонной камере диспергируемых жидких частиц и закрученного потока частиц уже высушенных, возвращаемых из системы отделения высокодисперсной фракции от отработанного теплоносителя. Таким образом, твёрдые частицы сталкиваются с каплями жидкости, смачиваясь при этом, за счёт этого при дальнейшем столкновении сухой частицы со смоченным участком другой сухой частицы образуется пространственная структура. Повторение такого процесса приводит к укрупнению частиц и к получению их агломератов или гранул. Для построения адекватной модели процесса агломерирования использование фундаментальных уравнений переноса импульса и массы затруднительно, поэтому для построения модели было решено применить принцип кинетических превращений при химических реакциях. Для учёта нанесения тонких плёнок жидкости на частицу и образования агломератов предлагается использовать кинетические коэффициенты, а при наложении гидродинамики идеального вытеснения задача записывается в виде Коши. Решение данной задачи происходит численным методом Эйлера по конечностно-разностной схеме. Качественный анализ результатов расчёта показывает, что эффективные режимы агломерации возможны в том случае, если кинетический коэффициент образования агломератов выше кинетического коэффициента образования плёнки на частицах, а также концентрация частиц твёрдой фракции должна быть выше концентрации частиц жидкой фракции, что в условиях стандартных распылительных сушилок с возвратом высокодисперсной фракции осуществить невозможно без разработки специальных узлов агломерации для сушильных установок.

Об авторах

И. А. Саранов
Воронежский государственный университет инженерных технологий
Россия

аспирант, кафедра технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающего производств,

пр. Революции 19, Воронеж, 394036



Г. О. Магомедов
Воронежский государственный университет инженерных технологий
Россия

д. т. н., профессор, заведующий кафедрой, кафедра технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающего производств, 

пр. Революции 19, Воронеж, 394036



В. И. Ряжских
Воронежский государственный технический университет
Россия

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой, кафедра прикладной математики и механики, 

Московский проспект, 14, г. Воронеж, 394026



С. В. Шахов
Воронежский государственный университет инженерных технологий
Россия

д.т.н., профессор, кафедра машин и аппаратов пищевых производств, 

пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036



Список литературы

1. Вестергаард В. Технология производства сухого молока. Выпаривание и распылительная сушка. Копенгаген, Niro A/S, 304 с.

2. Sommerfeld M., Stbing S. Lagrangian modelling of agglomeration for applications to spray drying // International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modeling and Measurements (ETMM 9), Thessaloniki, Greece. 2012.

3. Цветков Ф.Ф., Григорьев Б.А. Тепломассообмен. М.: Издательский дом МЭИ, 2011. 562 с

4. Волков К., Емельянов В. Вычислительные технологии в задачах механики жидкости и газа. М.: Физматлит, 2016.

5. Пат. 2570536 РФ, МПК F26B17/10(2006.01), 3/12 (2006.01) Установка для сушки и агломерации пищевых сред / Г.О. Магомедов, М.Г. Магомедов, С.В. Шахов, И.А. Саранов, С.С. Мурусидзе, (РФ), заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. ун-т. инж. технол. № 014135829/06; заявл. 02.09.2014; опубл. 10.12.2015 Бюл. № 34.

6. Pawar S.K. Multiphase flow in a spray dryer: experimental and computational study. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven, 2014.

7. Винокуров В. М. Математическое моделирование химико-технологических процессов. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине “Моделирование химико-технологических процессов” для студентов направления 240100 «Химическая технология». Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2013.

8. Демидович Б. П., Марон И. А., Шувалова Э. З. Численные методы анализа. Приближение функций, дифференциальные и интегральные уравнения. Рипол Классик, 2013.

9. Карышев А. К., Жинов А. А., Шевелев Д. В. Конденсация пара в струйной турбулентной зоне смешения теплообменного аппарата // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2016. №. 2-2. С. 40-46.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Саранов И.А., Магомедов Г.О., Ряжских В.И., Шахов С.В. Математическая модель агломерации твёрдой дисперсной фазы в циклоне с жидкостно-капельным орошением. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2016;(4):49-55. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2016-4-49-55

For citation: Saranov I.A., Magomedov G.O., Ryazhskikh V.I., Shahov S.V. Mathematical model of the agglomeration of solid disperse phase in the cyclone with a liquid-drip irrigation. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2016;(4):49-55. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2016-4-49-55

Просмотров: 4097

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)