Сумісний процес фільтрування та сушіння дисперсних матеріалів

Abstract

Дисертаційна робота присвячена теоретичним та експериментальним дослідженням фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів, зокрема Fe(II) сульфат гептагідрату, відпрацьованого деревного борошна й залізоокисного пігменту з метою проектування енергоощадного обладнання. Встановлені основні фізико-механічні характеристики стаціонарного шару досліджуваних матеріалів, а саме: насипна густина, пористість, питома поверхня, еквівалентний діаметр каналів, крізь якіфільтрується тепловий агент, усереднений діаметр частинок. На основі узагальнення результатів досліджень гідродинаміки запропоновані рівняння для встановлення гідравлічного опору стаціонарного шару за різних параметрів теплового агенту, які можуть бути використані на етапі проектування нового сушильного обладнання. Експериментальним шляхом досліджений теплообмін під час фільтраційного сушіння й запропоновані критеріальні залежності у вигляді безрозмірних комплексів для визначення коефіцієнтів тепловіддачі від теплового агенту до шару Fe(II) сульфат гептагідрату. Встановлений характер впливу висоти стаціонарного шару Fe (II) сульфат гептагідрату, відпрацьованого деревного борошна й залізоокисного пігменту, а також температури теплового агенту й швидкості фільтрування на інтенсивність фільтраційного сушіння та запропоновані розрахункові залежності для прогнозування процесу висушування вказаних матеріалів в періодах повного та часткового насичення теплового агенту вологою. Розроблена схема сушильної установки для зневоднення дисперсних матеріалів в стаціонарному шарі шляхом профільтровування теплового агенту крізь пористу структуру, на яку отриманий патент України на винахід. Наведена методика розрахунку та проведені технологічні обчислення, які дали змогу розрахувати основні розміри сушарки та встановити параметри процесу фільтраційного сушіння. The work deals with the filtration method for drying Fe (II) sulfate of heptahydrate, the exhausted wood flour and iron oxide pigment. This method is elected as the most effective according to the critical analysis of literature data. The work is dedicated to the theoretical and experimental researches of filtration drying of dispersed materials, in particular Fe (II) sulfate of heptahydrate, the exhausted wood flour and iron oxide pigment for the purpose of designing of the energy saving equipment. The basic physical and mechanical characteristics of the stationary layer of the studied materials are determined, such as: bulk density, porosity, specific surface area, averaging of particles size, equivalent diameter of the channels through which the heat agent is filtered. On the basis of obtained experimental data of hydrodynamics research, the equations for establishing the hydraulic resistance of the stationary layer at variable parameters of the heat agent are proposed. Heat transfer during filtration drying is investigated experimentally and criterion dependences in the form of dimensionless complexes for determination of heat transfer coefficients from heat agent to Fe (II) sulfate heptahydrate layer are proposed. The nature of the influence of the height of the stationary layer of Fe (II) sulfate heptahydrate, exhausted wood flour and iron oxide pigment, as well as the temperature of the heat agent and filtration rate on the intensity of filtration drying and the proposed dependences for predicting the drying process of these materials. The basic scheme of the drying installation for dehydration of dispersed materials, a technique of its calculation are developed and the basic technological calculations are carried out. The patent of Ukraine for the invention has protected the plant.