Удк 66. 099. 2 Оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж при виробництві гранульованих продуктів з розчинів icon

Удк 66. 099. 2 Оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж при виробництві гранульованих продуктів з розчинів




Скачати 72.52 Kb.
НазваУдк 66. 099. 2 Оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж при виробництві гранульованих продуктів з розчинів
Дата14.07.2012
Розмір72.52 Kb.
ТипДокументи

УДК 66.099.2


ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ КОНІЧНИХ ГРАНУЛЯЦІЙНИХ ВЕЖ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ ГРАНУЛЬОВАНИХ ПРОДУКТІВ З РОЗЧИНІВ


В.М. Маренок, асп.; В.І. Склабінський, д-р техн. наук, проф.

Сумський державний університет


У результаті аналізу були зроблені висновки: застосування грануляційних веж “зворотної” конічної форми замість класичних циліндричних веж дозволить значною мірою зменшити габаритні розміри грануляційного обладнання.


Важливу роль у розвитку сільського господарства відіграють хімічні підприємства, що випускають мінеральні й органічні добрива. У цей час мінеральні добрива постачаються споживачам у рідкому, порошкоподібному вигляді, також у вигляді гранул, кристалів і т.д. Безліч видів мінеральних добрив являють собою розчинні солі, які найбільш зручно застосовувати у вигляді твердих частинок [1]. Існує два основних способи одержання таких продуктів у твердому вигляді. Це кристалізація й гранулювання.

Значного поширення в сучасній хімічній промисловості для виробництва гранульованих продуктів із розчинів і розплавів набув баштовий спосіб. Основним устаткуванням у таких виробництвах є грануляційні вежі. Вони являють собою циліндричні апарати вертикального типу з бетонним корпусом. Застосовуються грануляційні вежі діаметром 8-12 м і висотою 30 – 60 м [2]. У верхній частині корпусу встановлені розподільні пристрої (лійкові, вібраційні, обертові й інші гранулятори), які розподіляють розчин гранульованої речовини по перетину корпусу вежі у вигляді монодисперсних крапель заданого розміру. У нижній частині вежі вводиться потік повітря, що є сушильним та охолоджувальним агентом. Гранули під дією сил гравітації рухаються назустріч повітряному потоку. При цьому із краплі відокремлюється частина розчинника і відбувається її охолодження, що приводить до кристалізації гранули.

Будівництво, обслуговування й ремонт таких веж вимагає значних матеріальних витрат та витрат праці [2]. Заміна циліндричних грануляційних веж на менш громіздкі види грануляторів є досить актуальною проблемою.

Альтернативою циліндричним грануляційним вежам можуть бути гранулятори псевдозрідженого шару. Також у вигляді альтернативи було запропоновано використання грануляційних веж конічної форми, які б поєднували в собі переваги грануляторів псевдозрідженого шару й грануляційних веж.

З метою аналізу доцільності застосування того чи іншого виду грануляційного встаткування була проведена орієнтовна оцінка зменшення висоти грануляційних веж за рахунок застосування корпусів конічної форми, або відмови від конструктивного виконання грануляторів у вигляді веж на користь грануляторів із псевдозрідженим шаром, фонтануючим шаром, вихрових грануляторів і т.п.

Основними початковими умовами для розв’язання такого завдання є такі припущення:

  1. Швидкість газового потоку у верхньому перетині вежі не повинна перевищувати критичної величини, що, у свою чергу, визначається властивостями розчину речовини, яку гранулюють. Тут критичною швидкістю названа така швидкість газового потоку, при якій відбувається руйнування краплі розчину.

  2. У нижньому перетині конічного корпусу грануляційної вежі швидкість газового потоку повинна забезпечувати витання твердих гранул.

Для розв’язання цього завдання розглянемо сили, що діють на гранулу сферичної форми, що рухається в газовому потоці. При цьому на гранулу діють: сила ваги Ft, сила аеродинамічного опору Fс і сила Архімеда. Дією сили Архімеда на гранулу ми можемо знехтувати, тому що щільність розчину й щільність газу відрізняються на кілька порядків.

Результуючі сили, що діють на гранулу:


. (1)


З урахуванням маси гранули m і діаметра гранули dч сила ваги й сила аеродинамічного опору рівні:


, (2)


де а – прискорення, що діє на гранулу,

або з урахуванням шляху S, пройденого гранулою за час t:


. (3)


Розрахункова схема конічної грануляційної вежі наведена на рис. 1.

Швидкість руху гранули щодо газового потоку являє собою суму швидкості газового потоку ^ U і швидкості руху гранули щодо корпусу грануляційної вежі W:


. (4)


У рівнянні (4) змінна U залежить від шляху S, пройденого гранулою за час t, і кута розкриття конуса корпусу грануляційної вежі :


, (5)


де Q - об'ємна витрата повітря, яке подають у грануляційну вежу.





^ Рисунок 1 – Розрахункова схема конічної грануляційної вежі


Швидкість руху частинки відносно нерухомого корпусу грануляційної вежі, до якого прив'язана прийнята система координат, дорівнює


(6)


Підставивши формули (4), (5), (6) у рівняння (3, одержимо диференціальне рівняння другого порядку


, (7)



розв’язавши яке відносно змінної S для певного часу руху гранули всередині корпусу гранулятора, ми одержимо орієнтовне значення висоти конічної грануляційної вежі H.

Розв’язання рівняння (7) аналітично у цей час викликає певні труднощі, тому застосуємо чисельний метод розв’язання диференціальних рівнянь. Для цього розбиваємо конічний корпус грануляційної вежі на ряд циліндричних ділянок малої величини, як показано на рис. 2.

При цьому розрахунок проводять для циліндричних ділянок, а результати розрахунків на одній ділянці є вихідними даними для розрахунку на наступній ділянці по ходу руху гранули.

Для циліндричної ділянки грануляційної вежі рівняння (7) має вигляд


. (8)


Для орієнтовних розрахунків не враховувалися термодинамічні умови утворення гранули, зміна її щільності, що відбувається при зміні агрегатного стану, вплив інших гранул і стінок вежі на гідродинаміку польоту гранули, вплив гідродинамічного режиму на значення коефіцієнта опору.

Як аналог для порівняння була взята грануляційна вежа для виробництва гранульованої аміачної селітри висотою 30 м, розрахунок якої наведений у роботі [4].

У вихідних даних для розв’язання рівняння (7) необхідно визначити: час для кристалізації гранули, значення верхнього й нижнього діаметрів перетинів корпусу конічної грануляційної вежі, а також значення швидкостей газового потоку в цих перетинах.

За даними [4] був прийнятий середній час, необхідний для кристалізації гранули аміачної селітри, що дорівнює 3,5 с.

Для визначення мінімального діаметра верхнього перетину конічної грануляційної вежі необхідно виконати розрахунок критичної швидкості газового потоку перевищення, який може привести до руйнування краплі розчину, що виходить із розподільного пристрою. Для цього скористаємося критерієм Вебера (We). Виходячи з вищесказаного, мінімально припустимий верхній діаметр конічного корпусу розраховується за формулою


, (10)


де ^ We - критерій Вебера;

? - величина поверхневого натягу для розчину;

?р – щільність розчину.


Критичне значення критерію Вебера для розпилення краплі розчину в газовому потоці, за даними [5], знаходиться у діапазоні 12 - 14.

При розрахунку діаметра корпусу конічної грануляційної вежі виходимо з того, що швидкість газового потоку в цьому перетині повинна забезпечувати витання гранул. Таким чином, визначимо критерій Архімеда, а за його значенням критерій Рейнольдса, звідки знаходимо швидкість витання гранули, за якою визначаємо нижній діаметр грануляційної вежі

Для розв’язання поставленого завдання була складена програма для ЕОМ, блок-схема якої наведена на рис. 3.

У результаті розрахунку було визначено, що за рахунок застосування “зворотної” конічної форми грануляційної вежі можна знизити її висоту з 30 до 12 м.



^ Введення вихідних даних властивостей газового потоку ,,

витрат газу Q, діаметра гранули dч, властивостей гранули , р, часу, параметра точності розрахунків ,

розрахункового шагу по висоті H

Беремо висоту грануляційної

вежі Н=1 м

Розрахунок кута конусності вежі , ділимо грануляційну вежу на N ділянок

^ Розрахунок часу польоту гранули 

на кожну ділянку

Одержання результатів розрахунку: висота вежі, верхній діаметр,

нижній діаметр, кут розкриття конуса, розрахунковий час польоту гранули



^ Рисунок 3 - Блок-схема розрахунку




Таким чином, попередня оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж показала, що конічна форма корпусу дозволяє зменшити висоту грануляційної вежі в кілька разів. Це відповідно дає можливість знизити витрати на будівництво, ремонт й обслуговування грануляційних веж.

Найкращі гідродинамічні умови утворення гранули при мінімальній висоті грануляційної вежі можна забезпечити за рахунок застосування веж складного перетину. При цьому швидкість газового потоку в кожному перетині грануляційної вежі повинна забезпечувати утворення гранули заданих форми й розміру. Для цього треба забезпечити, щоб швидкість руху гранули в газовому потоці відповідала властивостям частинки, які змінюються під час руху гранули всередині корпусу. Роботи в цьому напрямку тривають.

Внутрішній конус вихрового гранулятора [6] має конфігурацію, показану на рис. 1. Проведені розрахунки, аналіз отриманих результатів і фізичної картини руху потоків дозволяє також говорити про доцільність застосування також таких грануляторів для виробництв невеликої потужності замість класичних циліндричних грануляційних веж.

SUMMARY


As a result of the analysis the following fixed: application granulator towers with the conic form will allow to lower their height in comparison with similar cylindrical towers in some times, also as the alternative decision it is possible to apply granulators of a fluidized bed.
^ СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Анаников С. В., Поляков Е. В. О движении капли в свободной струе// Изв. вузов. Авиационная техника. - №1. – 1977. – С.11 – 16.

  2. Кочетков В. Н. Гранулирование минеральных удобрений.   М.: Химия,1975. – 244 с.

  3. Генералов М.Б., Классен П.В., Степанова А.Р., Шомин И.П. Расчёт оборудования для гранулирования минеральных удобрений   М.:Машиностроение, 1984.-192 с., ил.

  4. Казакова Е.А. Гранулирование и охлаждение азотосодержащих удобрений. – М.: Химия, 1980. – 288 с., ил

  5. Холин Б.Г. Центробежные и вибрационные грануляторы плавов и распылители жидкости.   М.: Машиностроение, 1977. – 182 с.

  6. Деклараційний патент на винахід №2003109471 Спосіб гранулювання рідкого матеріалу і пристрій для його здійснення/ В.І. Склабінський, В.М. Маренок,
    М.О. Кочергін.

Надійшла до редакції 11 липня 2005 р.

Схожі:

Удк 66. 099. 2 Оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж при виробництві гранульованих продуктів з розчинів iconСагер Л. Ю. Науковий керівник – к е. н., доц. Божкова В. В. Сумський державний університет Застосування експертних підходів при оцінці ефективності організаційних комунікацій
Застосування експертних підходів при оцінці ефективності організаційних комунікацій
Удк 66. 099. 2 Оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж при виробництві гранульованих продуктів з розчинів icon"Затверджено"
Приготування розчинів пепсину, желатину, крохмалю, метилцелюлози та інших напівсинтетичних та синтетичних високомолекулярних сполук....
Удк 66. 099. 2 Оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж при виробництві гранульованих продуктів з розчинів iconІ.І. Ліннік О. А. Тамаргазін, д-р техн наук оцінка ефективності функціональних систем авіаційної техніки
Розглянуто оцінку ефективності технічної системи при побудові поліструктурної моделі її надійності. Запропоновано алгоритм розкриття...
Удк 66. 099. 2 Оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж при виробництві гранульованих продуктів з розчинів iconОцінка економічної ефективності
Оцінка економічної ефективності. Методичні вказівки для виконання економічної частини дипломного проекту (для студентів усіх спеціальностей)....
Удк 66. 099. 2 Оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж при виробництві гранульованих продуктів з розчинів iconПовідомлення удк 330. 322. 5 К. В. Ілляшенко 1 Аналіз помилок при визначенні економічної ефективності інвестицій на підприємствах апк
У статті висвітлені проблеми оцінки інвестиційних проектів на підприємствах апк. Проаналізовані основні помилки, що при цьому виникають....
Удк 66. 099. 2 Оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж при виробництві гранульованих продуктів з розчинів iconКалендарний план практичних занять з технології лікарських засобів для студентів ІІІ курсу фармацевтичного факультету на VІ семестр 2012-2013 н р. спеціальність „клінічна фармація
Розчини високомолекулярних сполук (вмс), колоїдні розчини. Приготування, оцінка якості, упакування, оформлення до відпуску, зберігання...
Удк 66. 099. 2 Оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж при виробництві гранульованих продуктів з розчинів iconМіністерство освіти І науки, молоді та спорту україни херсонський державний університет
Даний екзамен з хімії розчинів повинен показати розуміння теоретичних основ хімії розчинів, уміння зв’язувати загальні та окремі...
Удк 66. 099. 2 Оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж при виробництві гранульованих продуктів з розчинів iconПаспорт спеціальності 05. 18. 05 – технологія цукристих речовин та продуктів бродіння
Аналіз фізико-хімічних процесів у виробництві цукристих речовин та продуктів бродіння
Удк 66. 099. 2 Оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж при виробництві гранульованих продуктів з розчинів iconПаспорт спеціальності 05. 18. 05 технологія цукристих речовин та продуктів бродіння
Аналіз фізико-хімічних процесів у виробництві цукристих речовин та продуктів бродіння
Удк 66. 099. 2 Оцінка ефективності застосування конічних грануляційних веж при виробництві гранульованих продуктів з розчинів iconПаспорт спеціальності 05. 18. 05 технологія цукристих речовин та продуктів бродіння
Аналіз фізико-хімічних процесів у виробництві цукристих речовин та продуктів бродіння
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи