Установка для определения коэффициентов массопереноса

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 101078 (21) 2673291/18-25 (51) М. Кл. с присоединением заявки Мо(23) Приоритет 6 01 й 25/56 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В. В. Корнараки, В. А. Календерьян и Н. В. Рева Одесский технологический институт пищевой промышленности им. М. В. Ломоносова(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕдЕЛЕНИя КОЭФФИЦИЕНТОВ МАССОПЕРЕНОСА Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения массопереносных характеристик дисперсных капиллярнопористых зернистых материа лов, например абразивных порошков, плавленных флюсон и др.В настоящее время известны устройства для определения характеристик массопереноса в стационарных 11 1 О и нестационарных 2) условиях, содержащие термостатируемую влагоизолированную кассету с исследуемым материалом, к которому при помощи фитилей или влагопроницаемых пористых мембран подводится влага. С помощью датчиков или весовым способом определяется градиент влагосодержания по высоте материала и поток масСые 20Таким образом, в известных установках общим является принцип капиллярного унлажнения материалов в изотермических условиях, различие заключается н способе подвода вцаги, 25 методе определения градиента влагосодержания и потока массы. Следует отметить, что в процессе сушки массоперенос происходит в неизотермических условиях, и значения коэффи- ЗО циентон массопереноса, полученные в вышеуказанных условиях, будут существенно отличаться от коэффициентов массопереноса, имеющих место непосредственно в кинетических режимах.Прототипом является устройство 3), в котором определение коэффициента диффузии нлаги, массопроводимости и термоградиентного коэффициента про" водится в условиях конвективной сушки дисперсных капиллярнопористых зернистых материалов. устройство содержит последовательно установленные вентилятор, калорифер и аэродинамическую трубу, кассету с исследуемым материалом, присоединенную к аэродинамической трубе с помощью гофрированной манжеты, тепловлагоизоляцию, термопары, влагопроницаемуюсетку, взвешивающее устройство, узел контроля влажности и температуры сушильного агента. Со свободной поверхности материала, закрытой сеткой, в результате контакта с высокоскоростным потоком нагретого воздуха происходит конвективная сушка. Для нахождения коэффициента диффузии нлаги, массопронодности и термоградиентного коэффициента в процессе опыта определяются изменения во временитицами адсорбента и при этом значение относительной влажности теплоносителя остается постоянным.Сущность изобретения поясняетсячертежом, на котором представленапринципиальная схема устройства.Устройство содержит вентилятор 1,тепломассообменник 2, совмещенныйс калорифером 3, аэродинамическую трубу 4, на рабочем участке которой в отверстие заподлицо со стенкой введена кассета 5 с исследуемым материалом, закрытая влагопроницаемой сеткой б. Кассета снабжена тепловлагоизоляцией 7, термопарами 8 и размещена на взвешивающем устройстве 9.35 Установка содержит циклон 10, фильтруловитель материала (адсорбента) 11,загрузочный 12 и разгрузочный 13патрубки для ввода и вывода адсорбента, узел контроля влажности и тем О пературы сушильного агента 14. Тепломассообменник снабжен обогреваемой разделительной перегородкой 15,Исследуемый влажный материал помещается в кассету 5, установленнуюснаружи, эаподлицо со стенкой рабочего участка аэродинамической трубы4. В результате контакта открытойповерхности материала с сушильнымагентом - потоком газовэвеси объемной концентрацией 0,01-0,03 проис- ЗО ходит испарение влаги. Водяные пары адсорбируются взвешенными в потоке частицами активированного угля.Насыщенный влагой адсорбент отделяется в циклоне 10 от воздушного поЗ 5 тока и направляется в тепломассообменник 2, где происходит его регенерация путем прокалки при движении в виде плотного слоя вдоль обогреваемой разделительной перегородки 15. Для обеспечения стабильногобез зависания движения слоя адсорбента разделительная перегородка 15наклонена под углом 30-40 к горизонту, а ее длина выбирается из условий обеспечения времени контакта,необходимого для регенерации адсорбента. 50 В процессе сушки в замкнутом объеме тепловентиляционной системы происходит накопление паров влаги, ухудшающее условия массообмена материала с потоком. В этой связи возникает проблема отвода паров, которая может быть решена при использовании в качестве дисперсной Фазы газового потока адсорбента паров, например, активированного угля. Размер частиц, 0 расходная концентрация и время контакта адсорбента с влажным воздухом выбираются такими, чтобы обеспечить полную адсорбцию водяных паров. Испарившаяся влага связывается в потоке час интегральных значений температуры и влагосодержания.В прототипе следует отметить основные недостатки:1. Низкие значения теплофизичвских характеристик теплоносителя (воздух) требуют для обеспечения условия О(9- со , Вв-оо высоких скоростей циркуляции, например для кварцевого песка со средним размером частиц 0,23 мм и начальной влажностью 20- порядка 40-45 м/с.2. Повышение относительной влажности воздуха в замкнутой системе приводит к уменьшению массопереносного критерия Био в конце опыта (за счет накопления испаренной влаги в системе),Целью предлагаемого изобретения является повышение точности определения коэффициентов массопереноса.Эта цель достигается тем, что устройство снабжено тепломассообменником, установленным на вход в аэродинамическую трубу и имеющим наклонную разделительную перегородку, контактирующую с калорифером, а на входе в тепломассообменник установлен циклон, центральный газовыводящий патрубок которого. соединен через фильтр-уловитель со входом вентилятора, причем устройство имеет патрубки для ввода и вывода из потока сушильного агента мелкодисперсного адсорбента.Интенсификация теплообмена и, следовательно, теплового критерия Био В)9 твердыми частицами адсорбента осуществляется за счет увеличения кажущегося коэффициента теплопроводности пристенного слоя, уменьшения среднего температурного напора или увеличения градиента температур, возникающего в результате уменьшения толщины пограничного слоя и поперечного теплопереноса частицами. При введении в поток сушильного агента частиц адсорбента теплообмен интенсифицируется в 2-5 раз. Введение в воздушный поток твердых частиц адсорбента объемной концентрацией 001-003 позволяет получать значения В 9 оР, Вв фсф при меньших (приблизительно в 2-4 раза) скоростях. Регенерированный адсорбент на выходе иэ тепломассообменника смешивается с потоком нагретого в калорифере 3 воздуха и движется к рабочему участку аэродинамической трубы. При этом происходит выравнивание температур в потоке газовзвеси, загрузка адсорбента осуществляется через загрузочный 12, выгрузка через разгрузочный 13 патрубки, а фильтр- уловитель 11 предотвращает попадание частиц в вентилятор и калорифер.Использование в качестве сушильного агента воздушного потока с твердыми частицами мелкодисгерсного адсор-. бента концентрацией 0,01-0,03, например, активированного угля, и тепломассообменника для его регенерации, а также циклона и Фильтра-уловителя721725 формула изобретения 1019 Подписное аэ 9187 ЦНИИПИ Т лиал ППППатент является новым техническим решением, за счет которого получается новый положительный эффект, обусловленный повышением точности определения коэффициентов массопереноса и связанный с:1) улучшением условий тепломассообмена на границе свободная поверхность материала - сушильный агент;2) поддержанием постоянного влажностного режима;3) достижением значений теплового и массопереносного критериев Био В 9 во, Вя-ч при меньших (примерно в 2-4 раза) скоростях сушильного агента. Устройство для определения коэффициентов массопереноса, содержащее последовательно установленные вентилятор, калорифер и аэродинамическую трубу, на рабочем участке которой заподлицо со стенкой введена кассета с исследуемым материалом, закрытая влагонепроницаемой сеткой, измеритель веса кассеты, узел контроля влажности . и температуры сушильного агента, установленный в аэродинамическойтрубе, и термопары, размещенные повысоте слоя исследуемого материалав кассете, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиопределения, оно снабжено тепломассообменником, установленным на входе ваэродинамическую трубу и имеющим наклонную разделительную перегородку,контактирующую с калорифером, а навходе в тепломассообменник установлен циклон, центральный газовыводящий патрубок которого соединен черезФильтр-уловитель со входом вентилятора, причем устройство имеет патруб 15 ки для ввода и вывода из потока сушильного агента мелкодисперсного адсорбента,Источники информации,щ принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 605157, кл. 6 01 й 25/56, 1977.2. Авторское свидетельство СССРР 572991, кл. С 01 Н 25/56, 1976.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2587051/25,кл. С 01 й 25/56, 1978 прототип). город, ул. Проектная,