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

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 091 (Н) 31 С 01 К 25/56 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(71) Одесский технологический институт пищевой промышленностиим. М.В. Ломоносова и Одесский технологический институт холодильнойпромышленности(56) 1. Филиппов В.А., Микшер А.М.,Кобзон Ф.М. Определение термоградиентного коэффициента и коэффициента диффузии влаги в углях. - ТрудыИОТТ. вып. 1, 1973, с. 44-50. 2. Авторское свидетельство СССР894517. кл. С 01 К 25/56, 1981прототип).(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОСА ДИСПЕРСНК МАТЕРИАЛОВ ПРИ СУШКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИ-ЦИЕНТОВ ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОСАДИСПЕРСНЫК МАТЕРИАЛОВ при сушке,включающий измерение среднеинтегральных температур и влагосодержания с последующим выиислением пополученным данным искомых характеристик, отличающийсятем, что, с целью расширения области применения способа путем определения коэффициентов тепло- и массопереиоса в процессе высокоинтенсивной сушки, дополнительно измеряютполное среднеинтегральное давлениев слое, а искомые коэффициенты определяют по известным формулам.1120230 5 2. Способ по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что измерения про. водят 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 исследуемого 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 процессе интенсивной сушки дисперсных материалов.Известен способ определения коэффициентов при нестационарном массопереносе, учитывающий перераспределение массы в образце поп действием градиента температуры ЦНедостатком данного способа является то, что при определениикоэффициентов 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 1 О 15 25 ЗО та, о т л и ч а ю щ е е с я темчто, е целью расширения областиприменения устройства путем определения коэффициентов тепло- и массопереноса в процессе высокоинтенсивной сушки, на корпусе термометра сопротивления установлен датчикдавления, выполненный в виде капилляра, перфорированного по образующей, а внутренние стенки кассетыснабжены 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 12,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 суш тока 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, температуропроводности относительного коэффициента термодиффузии) в процессе высоко интенсивной сушки;При интенсивном нагреве влажного тела внутри его пористой структуры1 О 15 го 30 35 45 50 с большой скоростью происходитпревращение жидкой фазы влаги в паровую что сопровождается значительным увеличением удельного объемавлаги. Возникающее при этом избыточное давление не успевает мгновеннорелаксироваться через пористую структуру материала, так как часть портела заполнена жидкостью, а свободные от жидкой фазы капилляры создаютопределенное гидравлическое сопротивление,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу комплексного определения коэффициентов тепло- и массопереноса дисперсныхматериалов при сушке, включающемуизмерение среднеинтегральных температур и влагосодержания с последующим вычислением по полученным даннымискомых характеристик, дополнительно измеряют полное среднЕинтегральное давление в слое, а искомые коэффициенты определяют по известнымФормулам,При этом измерения проводят вслое, отношение толщины которого кразмеру частиц дисперсного материала составляет 300-500.При указанных соотношениях размеров измерения перепада давлениймогут быть осуществлены с наибольшей точностью.Наличие градиента полного давления внутри капиллярно-пористого тела вызывает перемещение влаги. Поэтому в уравнение для потока влагиво влажном материале вводится член,учитывающий фильтрационный переноспод действием возникающего в телеизбыточного давления.Определение коэффициента фильтрации и учет Фильтрационной составляющей тепломассопереноса достигается тем, что используется математичес.кая модель взаимосвязанного тепломассопереноса, предусматривающая измерение среднеинтегрального полного давления и его распределение в образце дополнительнок 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 тепло- и массопереноса в процессах высоко- интенсивной сушки.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения коэффициентов тепло- и массо- переноса 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 видекапилляра, перфорированного по образующей, а внутренние стенки кассеты снабжены уплотнением.1120230 Составитель В. ЗайченкоРедактор 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, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 При этом уплотнение выполнено ввиде ребер треугольного сечения,отношение высоты которых к диаметручастиц дисперсного материала составляет 30-50, а отношение их шага к5диаметру частиц 10-20.Совмещение датчика давления с термометром сопротивления необходимодля минимального нарушения структуры слоя образца.1 ОДля предотвращения релаксациидавления, вследствие утечек парачерез разрыхленные зоны у боковьщстенок, на внутренних стенках установлены ребра треугольного сечения 15высотой 30-50 диаметров частиц ишагом 5-10 мм,Толщина разрыхленной зоны составляет 70-20)диаметров частиц.На чертеже представлена схема 20устройства для осуществления предлагаемого способаУстройство содержит вентилятор 1,калорифер 2, аэродинамическую трубу 3, на рабочем участке которой , 25установлена измерительная кассета4 высотой О, 15-0,20 м с исследуемымматериалом. Кассета снабжена нагревателем 5, тепловлагоизоляцией 6,термометром 7 сопротивления, сонмещенным с датчиком 8 давления, и размещена на взвешивающем устройстве 9.В аэродинамической трубе 3 установлен узел 10 контроля параметровтеплоносителя. На внутренних стенках кассеты 4 размещены ребра 11треугольного сечения высотой 30-50 диаметров частиц и шагом 5-10 мм.Датчик 8 давления подключен к микроманометру,12.Устройство работает следующим образом,Влажный материал помещается вкассету 4 .Процесс сушки осуществляется путем нагрева образца нагревателем 5 либо"теплоносителем, нагретымв калорифере 2, либо теплоподводомот нагревателя и теплоносителя. Приэтом плотность теплового потока10-30 кВт/м . Термометром 7 сопротивления и датчиком 8 давления, размещенными в центральном сечении образца перпендикулярно днищу кассеты,измеряют среднеинтегральные температуру и давление в слое. Перфорациядатчика давления ориентирована вслой 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 соответствующимФормулам.Использование предлагаемых способа н устройства позволит получитьновый положительный эффект, заключающийся в возможности определениякоэффициентов тепломассопереносав условиях высокоинтенсивной сушки,