Способ определения коэффициентов тепло-и массопереноса дисперсных материалов при сушке и устройство для его осуществления

 

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОСА ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ при сушке, включающий измерение среднеинтегральных температур и влагосодержания с последующим вычислением по полученным данным искомых характеристик , отличающийся тем, что, с целью расширения области применения способа путем определения коэффициентов теплои массопереноса в процессе высокоинтенсивной сушки, дополнительно измеряют СО полное среднеинтегральное давление в слое, а искомые коэффициенты определяют по известным формулам.

СОЮЗ СООЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (Н) з ) С 01 N 25/5 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3529278/18-,25 (22) 24 ° 12.82 (46) 23.10.84. Бюп. N - 39 (72) В.В. Корнараки, В.А-. Календерьян и Н.С. Мельник (71) Одесский технологический инсти. тут пищевой промышленности им. М.В. Ломоносова и Одесский технологический институт холодильной промышленности (533 536.24(088.8) (56) 1. Филиппов В.А., Микшер А.М., Кобзон Ф.М. Определение термоградиентного коэффициента и коэффициен. та диффузии влаги в углях. — Труды

ИОТТ. вып. 1, 1973, с. 44-50.

2. Авторское свидетельство СССР

В 894517. кл. С 01 N 25/56, 1981 (прототип). (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОСА ДИСПЕРСHbtX МАТЕРИАЛОВ ПРИ СУШКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИ-

ЦИЕНТОВ ТЕПЛО- И MACCOIIEPEHOCA

ДИСПЕРСНЫК МАТЕРИАЛОВ при сушке, включающий измерение среднеинтегральных температур и влагосодержания с последующим выиислением по полученным данным искомых характеристик, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения способа путем определения коэффициентов тепло- и массопереиоса в процессе высокоинтенсивной сушки, дополнительно измеряют полное среднеинтегральное давление в слое, а искомые коэффициенты определяют по известным формулам.

1120230

2. Способ по п. 1, о т л и ч.аю шийся тем, что измерения проводят в слое, отношение толщины которого к размеру частиц дисперсного материала составляет 300-500.

3. Устройство для определения коэффициентов тепло- и массопереноса . дисперсных материалов при сушке, содержащее вентилятор, соединенный с аэродинамической трубой, внутри которой установлен калорифер, а в ее рабочей зоне — измерительная кас. сета с обогреваемым дном для иссле дуемого материала, внутренние стенки которой теплоизолированы, термометр сопротивления, установленный в центральном сечении кассеты перпендикулярно ее днищу, измеритель веса кассеты, узел контроля влажности и температуры сушильного агенИзобретение относится к определению коэффициентов массо- и теплопереноса в процессе сушки и предназначено для определения коэффициентов тепломассопереноса в проц|.ссе интенсивной сушки дисперсных материалов.

Известен способ определения коэффициентов при нестационарном массопереносе, учитывающий перераспределение массы в образце под действием градиента температуры (1), Недостатком данного способа является то, что при определении коэффициентов тепло- и температуропроводности влажных тел в процессе сушки существенное влияние оказывает термоградиентный перенос . влаги. Поэтому эти коэффициенты представляют собой некоторые эффективные значения, суммарно учитывающие все процессы переноса, происходящие во влажном материале.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ комплексного определения коэффициентов тепло- и массопереноса дисперсных материалов, включающий измерение среднеинтегральных температур и влагосодержания с

30 та, о т л и ч а ю щ е е с я тем„ что, с целью расширения области применения устройства путем определения коэффициентов тепло- и массопереноса в процессе высокоинтенсивной сушки, на корпусе термометра сопротивления установлен датчик давления, выполненный в виде капилляра, перфорированного по образующей, а внутренние стенки кассеты снабжены уплотнением.

4. Устройство по и. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что уплотнение выполнено в виде ребер треуголь. ного сечения, отношение высоты которых к диаметру частиц дисперсного материала составляет 30-50, а отношение их шага к диаметру частиц — 10-20. последующим вычислением искомых характеристик по известным формулам, и предусматривающий измерение коэффициентов массо- и теплопереноса в процессе сушки образцов при различных способах подвода тепла f2) .

Недостатком известного способа является невозможность определения коэффициентов переноса при интенсивных процессах сушки, когда существенную роль играет фильтрационный перенос.

Такие условия наблюдаются при кондуктивной, радиационной сушке и сушке токами высокой частОты.

Фильтрационный перенос Оказывает существенное влияние на коэффициенты тепло- и массопереноса, которое должно учитываться в методе их определения.

Цель изобретения — расширение области применения способа путем определения коэффициентов тепло- и массопереноса (коэффициенты фильтрационного переноса гара„ диффузии, влаги, тенлопроводности, температуро— проводности относительного коэффициента термодиффузии) в процессе высоко интенсивной сушки;

При интенсивном нагреве влажного тела внутри его пористой структуры

1120230 4

15

30

50 с большой скоростью происходит превращение жидкой фазы влаги в паровую что сопровождается значительным увеличением удельного объема влаги. Возникающее при этом избыточное давление не успевает мгновенно релаксироваться через пористую струк туру материала, так как часть пор тела заполнена жидкостью, а свободные от жидкой фазы капилляры создают определенное гидравлическое сопротивление.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу комплексного определения коэффициентов тепло- и массопереноса дисперсных материалов при сушке, включающему измерение среднеинтегральных температур и влагосодержания с последующим вычислением по полученным данным искомых характеристик, дополнительно измеряют полное среднЕинтегральное давление в слое, а искомые коэффициенты определяют по известным формулам.

При этом измерения проводят в слое, отношение толщины которого к размеру частиц дисперсного материа— ла составляет 300 †5.

При указанных соотношениях размеров измерения перепада давлений могут быть осуществлены с наибольшей точностью.

Наличие градиента полного давления внутри капиллярно-пористого тела вызывает перемещение влаги. Поэтому в уравнение для потока влаги во влажном материале вводится член, учитывающий фильтрационный перенос под действием возникающего в теле избыточного давления.

Определение коэффициента фильтрации и учет фильтрационной составляющей тепломассопереноса достигается тем, что используется математическая модель взаимосвязанного тепломассопереноса, предусматривающая измерение среднеинтегрального полного давления и его распределение в образце дополнительно к измерению распределения влагосодержания и температуры.

Известно устройство для опре деления характеристик тепломассопереноса капиллярно-пористых тел и дисперсных материалов при фазовом превращении рабочего вещества в ста- ционарных условиях, состоящее из холодильной и теплообменной камер, между которыми размещена кассета с исследуемым материалом. При этом датчиками или весовым способом определяется распределение влаги и температуры и поток массы.

Недостатком данного устройства является невысокая точность измерений.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения коэффициентов тепло- и массопереноса дисперсных материалов при сушке, содержащее вентилятор, соединенный с аэродинамической трубой, внутри которой установлен калорифер, а в рабочей зоне — измерительная кассета с обогреваемым дном для исследуемого материала, внутренние стенки которой теплоизолированы. термометр сопротивления, установленный в центральном сечении кассеты перпендикулярно ее днищу, узел контроля влажности и температуры сушильного агента (21;

Недостатком известного устройства является невозможность определения коэффициентов тепломассопереноса в процессах высокоинтенсивной сушки с учетом фильтрационной составляющей переноса.

Цель изобретения — расширение области применения устройства путем определения коэффициентов теплои массопереноса в процессах высокоинтенсивной сушки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения коэффициентов тепло- и массопереноса дисперсных материалов при сушке, содержащем вентилятор, соединенный с аэродинамической трубой; внутри которой расположен калорифер, а в ее рабочей зоне — измерительная кассета с обогреваемым дном для исследуемого материала, внутренние стенки которой теплоизолированы, термометр сопротивления, установленный в центральном сечении кассеты перпендикулярно ее днищу, измеритель веса кассеты, узел конт-. роля влажности и температуры сушильного агента, на корпус термометра сопротивления установлен датчик давления, выполненный в виде капилляра, перфорированного по образующей, а внутренние стенки кассеты снабжены уплотнением.

1120230

Составитель В. Зайченко

Редактор А. Козорнз ТехредС.Легеза Корректор О. Билак

Заказ 7731/31 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

При этом уплотнение выполнено.в виде ребер треугольного сечения, отношение высоты которых к диаметру частиц дисперсного материала составляет 30-50, а отношение их шага к Г 5 диаметру частиц 10-20.

Совмещение датчика давления с термометром сопротивления необходимо для минимального нарушения структуры слоя образца. f0

Для предотвращения релаксации давлений, вследствие утечек пара через разрыхленные зоны у боковьж стенок, на внутренних стенках установлены ребра треугольного сечения З высотой 30-50 диаметров частиц и шагом 5-10 мм.

Толщина разрыхленной зоны состав ляет (10-20)диаметров частиц.

На чертеже представлена схема 20 устройства для осуществления предлагаемого способа °

Устройство содержит вентилятор 1, калорифер 2, аэродинамическую трубу 3, на рабочем участке которой . 25 установлена измерительная кассета

4 высотой О, 15-0,20 м с исследуемым материалом. Кассета снабжена нагревателем 5, тепловлагоизоляцией 6, термометром 7 сопротивления, сонме- 30 щенным с датчиком 8 давления, и размещена на взвешивающем устройстве 9.

В аэродинамической трубе 3 установлен узел 10 контроля параметров теплоносителя. На внутренних стенках кассеты 4 размещены ребра 11 треугольного сечения высотой 30-50 диаметров частиц и шагом 5-10 мм.

Датчик 8 давления подключен к микро-! манометру,12.

Устройство работает следующим образом, Влажный материал помещается в кассету 4 . Процесс сушки осуществляется путем нагрева образца нагревателем 5„либо"теплоносителем, нагретым

s калорифере 2, либо теплоподводом от нагревателя и теплоносителя. При этом плотность теплового потока

10-30 кВт/м . Термометром 7 сопротивления и датчиком 8 давления, размещенными в центральном сечении образца перпендикулярно днищу кассеты, измеряют среднеинтегральные температуру и давление в слое. Перфорация датчика давления ориентирована в слой материала. С помощью взвешивающего устройства 9 измеряют изменение среднеинтегрального влагосодержания в процессе высокоинтенсивной сушки. Коэффициенты теплои массопереноса (коэффициент фильтрационного переноса пара, коэффициент диффузии влаги, теплопроводности, температуропроводности, относительного коэффициента термодиффузии) определяют по соответствующим формулам.

Использование предлагаемых способа н устройства позволит получить новый положительный эффект, заключающийся в возможности определения коэффициентов тепломассопереноса в условиях высокоинтенсивной сушки.