Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
2 results
Search Results
Item Гідродинаміка і тепломасообмін під час фільтраційного сушіння сировинних матеріалів виробництва шлакового гравію(Національний університет "Львівська політехніка", 2013) Барна, Ірина РоманівнаДисертаційну роботу присвячено теоретичним та експериментальним дослідженням фільтраційного сушіння сировинних матеріалів виробництва шлакового гравію, зокрема, шлаку ТЕС, глини та сирцевих гранул. Отримано критеріальні рівняння для опису гідродинаміки фільтраційного сушіння на основі внутрішньої задачі гідродинаміки. На основі теоретичних та експериментальних досліджень тепломасообміну під час фільтраційного сушіння запропоновано критеріальні залежності у вигляді безрозмірних комплексів для визначення коефіцієнтів тепло- й масовіддачі. Встановлено аналогію між зовнішнім тепло- й масообміном. Досліджено зміну температури по висоті шару досліджених матеріалів, встановлено її вплив на інтенсивність сушіння. Запропоновано математичну модель для розрахунку коефіцієнта внутрішньої дифузії вологи з частинок сферичної форми в навколишнє середовище. На основі узагальнення експериментальних та теоретичних досліджень гідродинаміки, тепломасообміну, кінетики та динаміки фільтраційного сушіння розроблено принципову схему сушильної установки сировинних матеріалів виробництва шлакового гравію, методику її розрахунку та обґрунтовано раціональні параметри процесу. Основні результати роботи передані ТзОВ “Буддеталь” для впровадження у виробництво та в навчальний процес. Диссертационная работа посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям фильтрационной сушки сырьевых материалов производства шлакового гравия, в частности, шлака ТЭС, глины и сырцовых гранул. Получены критериальные уравнения для описания гидродинамики фильтрационной сушки на основе внутренней задачи гидродинамики. На основе теоретических и экспериментальных исследований тепломассообмена при фильтрационной сушке предложено критериальные зависимости в виде безразмерных комплексов для определения коэффициентов тепло- и массоотдачи. Установлено аналогию между внешним тепломассообменом. Исследовано изменение температуры по высоте слоя исследованных материалов, установлено ее влияние на интенсивность сушки. Предложена математическая модель для расчета коэффициента внутренней диффузии влаги из частиц сферической формы в окружающую среду, которая является справедливой в широких пределах температур теплового агента. На основе обобщения экспериментальных и теоретических исследований гидродинамики, тепломассообмена, кинетики и динамики фильтрационной сушки разработана принципиальная схема сушильной установки сырьевых материалов производства шлакового гравия, методика ее расчета и обоснованы рациональные параметры процесса. Основные результаты переданы ООО "Буддеталь" для внедрения в производство и в учебный процесс. The work deals with the critical analysis of literature data about drying methods of feedstock for slag gravel production. The disadvantages of reviewed methods are represented from the standpoint of energy costs for drying processes. The filtration drying of dispersed materials is analyzed as the most effective method. It is shown that the results obtained by various authors to predict the hydrodynamics, kinetics and heat-and-mass transfer of filtration drying relating to specific dispersed materials and it is impossible to use them to predict the filtration drying of feedstock for slag gravel production due to large errors between experimental data and values calculated according to the dependencies proposed in these studies. On the basis of literature data critical analysis the purpose and objectives of theoretical and experimental studies were determined. The choice of investigation object and objectives of rational use of ash-slag wastes as secondary crude for slag gravel production are grounded in the second section of the work. Following positions are also represented here: main physico-chemical characteristics of the raw materials, the scheme of experimental plant, procedures of main parameters determination concerning layer porous structure and averaging of particles size, investigations of hydrodynamics, heat-and-mass transfer and kinetics, as well as estimation of measuring errors. The third section deals with the results of experimental hydrodynamic investigations of gas flow filtration through the porous structure of raw materials for slag grave production. It is shown that hydraulic resistance of the materials is conditioned by viscous and inertial components. To generalize the experimental results the dimensionless complexes were used as the functional dependencies of Euler criterion Eu on Reynolds criterion Re. Such generalization method simplifies the use of obtained results while projecting new equipment and allows to consider the process technological parameters and plant geometrical sizes. To extend the application area of experimental results while project calculation of industrial-scale plants the coefficient of hydraulic friction was determined in explicit form. The calculated pressure losses are in a good agreement with experimental values and maximal relative error is no more than 11.4%, permissible for project calculations. The forth section represents the results of experimental investigations concerning external heat-and-mass transfer during filtration drying of feedstock for slag gravel production. The coefficients of heat-transfer from heat agent to the dry material were calculated according to convective heat transfer Newton law and the transfer from heat agent to moist material – according to heat transfer equation, where heat amount transferred to the material layer is spent for moisture evaporation. The experimental data were averaged by means of criteria and. Both equations are characterized by the same exponent near Reynolds number indicating the same effect of hydrodynamics on these coefficients. The change of heat agent temperature along the layer of dry and moist materials was investigated experimentally and theoretically. The fifth section is dedicated to the experimental kinetic investigations of filtration drying of feedstock for slag gravel production, in particular the effect of temperature t, filtration rate of heat agent 0 and height of material layer H on the kinetics of filtration drying of feedstock for slag gravel production. On the basis of obtained experimental data the graphical dependence of water content and filtration drying rate on water content of slag, clay and raw granules was plotted at different temperatures of heat agent. The kinetics of filtration drying of single raw granule in the second period was studied. The intradiffusion coefficient was determined based on the mathematical solution of intradiffusion differential equation. The dependence of intradiffusion coefficient on temperature was established within the determined limits of Reynolds number. The sixth section deals with the design of new equipment for filtration drying of feedstock for slag gravel production. On the basis of averaged theoretical and experimental data concerning hydrodynamics, heat-and-mass transfer and kinetics during filtration drying we developed and patented the schematic diagram of drying plant. The methodic for calculations of main construction sizes was worked out. The economic efficiency of filtration drying of feedstock for slag gravel production was calculated. The economic effect after the designed process implementation would be 311.712 kWh for slag, 1513.194 kWh for clay and 244.938 kWh for raw granules.Item Сушіння глини у нерухомому шарі(Національний університет "Львівська політехніка", 2008) Римар, Тетяна ІванівнаДисертаційна робота присвячена дослідженню процесу сушіння глини методом фільтрації теплоносія крізь шар висушуваного матеріалу. В роботі подано методику проведення експериментальних досліджень гідродинаміки та кінетики сушіння, схеми експериментальних установок, представлено отримані результати досліджень та розрахункові залежності для прогнозування гідродинаміки та кінетики сушіння у першому та другому періодах. Наведено розрахунок ефективності сушіння глини у нерухомому шарі. Визначено коефіцієнти масовіддачі та розроблені критеріальні рівняння для їх розрахунку. Проаналізовано отримані результати сушіння досліджуваними методами і технологічні параметри процесу, які забезпечують найменші загальні затрати на процес зневоднення досліджуваного матеріалу. Обґрунтовано переваги сушіння глини методом фільтрації теплоносія крізь шар матеріалу порівняно з іншими дослідженими методами, подано методику розрахунку конструктивних параметрів сушильного апарату і його схему. Диссертационная работа посвящена исследованию эффективности процесса сушки глины методом фильтрации теплоносителя через слой высушиваемого материала, снижения затрат на его проведение с целью внедрения энергоэкономных технологических процессов. Стремительное развитие отраслей промышленности строительных материалов требует реконструкцию технической базы, последующее внедрение энерго- охранных технологических процессов и изделий улучшённого качества. Одним из энергоемких процессов в этой отрасли есть сушка, которая характеризуется низким коэффициентом использования тепловой энергии. Керамические материалы, полученные из глиняных масс, владеют высокой долговечностью, простотой изготовления, и потому занимают одно из первых мест среди других строительных материалов. Их поддают сушке и обжигу, на что тратится огромное количество энергии. Часть энергозатрат на обезвоживание глины превышает 20 % от всех затрат топлива и электроэнергии. В роботе приведены схемы и описание экспериментальных установок. Разработаны методики проведения исследований сушки глины (кусковой полидисперсной и сформированной у виде частиц цилиндрической формы) в неподвижном слое: гидродинамики при движении теплоносителя через слой сухого и влажного материала и кинетики сушки в зависимости от параметров процесса. На основании экспериментальных исследований гидродинамики при движении теплоносителя через слой сухого материала получены расчётные зависимости для прогнозирования гидравлического сопротивления. Получена уточнённая зависимость коэффициента сопротивления от режима движения теплоносителя. Изучена гидродинамика при движении теплоносителя через слой влажного материала и установлено, что гидравлическое сопротивление и скорость движения теплоносителя изменяются незначительно, вследствие усадки материала на протяжении времени обезвоживания. В работе изучена кинетика сушки глины (кусковой полидисперсной и сформированной у виде частиц цилиндрической формы) в неподвижном слое, конвективным и радиационным методами и их обобщение. Получены кинетические коэффициенты ак, для уравнений, описывающих кинетику в первом периоде. Рассчитаны коэффициенты пропорциональности и показатели степеней для критериальных уравнений, которые описывают процесс массообмена для кусковой полидисперсной глины и для глины, сформированной в виде частиц цилиндрической формы в первом периоде. Разработаны эмпирические зависимости для определения длительности и изменения влажности исследуемого материала в первом периоде в зависимости от параметров процесса. Определены: скорость сушки в первом периоде N и относительный коэффициент сушки во втором периоде. Теоретически и опытным путём доказан энергетический смысл метода сушки глины в неподвижном слое материала. Разработана методика расчёта установки непрерывного действия для сушки кусковой глины в неподвижном слое. На основании результатов исследований выбраны методы сушки и технологические параметры процесса, которые обеспечивают наименьшие общие затраты на процесс обезвоживания исследуемого материала. Приведены преимущества сушки глины методом фильтрации теплоносителя через слой материала, а также сравнительная характеристика с другими исследованными методами. Установлено, что использование предлагаемого метода сушки кусковой полидисперсной глины в неподвижном слое приводит к уменьшению энергетических затрат в 1,46 – 2,6 раза в сравнении с конвективным методом, длительность сушки сокращается вдвое. В случае сушки глины, сформированной в виде частиц цилиндрической формы удельные затраты тепла уменьшаются в 1,46 – 1,53 раза в сравнении с сушкой кусковой полидисперсной глины, продолжительность сушки уменьшается в 1,43 раза. Представлена методика расчёта конструктивных параметров сушильного аппарата для обезвоживания глины и предложена схема установки непрерывного действия для сушки дисперсного материала в неподвижном слое. Результаты работы переданы для внедрения на ЗАО «Львовский керамический завод» г. Львов. The dissertation is dedicated to the investigation of the drying process of clay by the method of heatcarrier filtration through the drying material layer. The work contains the methods of experimental investigation of the hydrodynamics and kinetics of drying, the schemes of experimental equipment; it presents the obtained results of investigations and the calculation dependencies for prognosticating hydrodynamics and kinetics of drying in the first and second periods. The calculation of drying efficiency of clay in a steady-state layer is offered. Mss-exchange coefficients are determined and criterial equations for their calculations have been worked out. The obtained results of drying are analyzed by the methods under investigation and technological parameters of the process which ensure minimum of the total expenditure for the process of dehydration of the investigated material. The advantages of clay drying by the method of heatcarrier filtration through the material layer over the other methods under investigation are stated; the calculation methods of the constructive parameters of the drying apparatus and their scheme are offered.