Сушка в псевдоожиженном слое

В некоторых отраслях промышленности стали все чаще использовать метод соприкосновения твердых дисперсных материалов с газовой средой в установках псевдоожиженного слоя. Псевдоожиженный слой характеризуется интенсивным перемешиванием частиц, что в большей степени проявляется при псевдоожижении газовой средой. В процессе перемешивания происходит выравнивание параметров процесса по объему слоя, что в особенности касается температуры. Это крайне важно для экзотермических процессов.

Из-за постоянного движения частиц слоя он приобретает свойство текучести. Это необходимо для перемещения материала из секции в секцию и поддержания постоянства высоты слоя. При правильной организации псевдоожиженного слоя в нем нет застойных зон, что в свою очередь способствует хорошему взаимодействию частиц с ожижающим агентом.

Однако кроме положительных свойств псевдоожиженный слой имеет и ряд недостатков. Благодаря перемешиванию частицы материала находятся в слое неодинаковое время. В результате масса материала при выходе из аппарата оказывается неравномерно обработанной. Этот факт может быть очень важным для термочувствительных и некоторых других материалов. Из-за перемешивания частиц материала происходит и частичное перемешивание ожижающего агента, а это суммарно уменьшает движущую разность концентраций и других характеристик в объеме слоя в сравнении с самым благоприятным случаем противопоточного движения двух фаз. При сушке в псевдоожиженном слое может происходить процесс истирания частиц мягких материалов или частички твердых материалов могут истирать стенки установки. При обработке материалов с полидисперсным составом скорость газа будет ограничиваться выносом мелкой фракции.

В большинстве своем положительные свойства слоя являются гораздо более значимыми в сравнении с вышеперечисленными недостатками.

Сушка в псевдоожиженном слое и некоторые разновидности этого метода применяются при организации непрерывной сушки самых разнообразных материалов.

Существует множество литературных источников по описанию сушки в псевдоожиженном слое, но не все они содержат сведения о разработке модельных представлений о сушке дисперсных материалов. Систематизировать методы моделирования сушки в псевдоожиженном слое дисперсных материалов очень сложно из-за множества факторов, которые оказывают влияние на интегральный эффект этого процесса. Авторы анализируют эти факторы по-разному, что зависит от типа исследуемой системы (параметры процесса, свойства обрабатываемого материала и т.д.). Здесь подразумеваются предположения (которые принимаются в разных моделях) относительно вида внутреннего тепломассопереноса, характера движения частиц материала, степени перемешивания агента сушки и зависимого от этого соотношения температур агента сушки в объеме слоя и на выходе из него, вида экспериментальной кинетики процесса и нагрева материала. Проведение анализа работы секционированных аппаратов тоже имеет некоторые особенности, ведь влагосодержание в материале распределено неравномерно на входе во вторую и следующие секции.

При процессе моделирования принимаются некоторые упрощающие допущения, которые не приближают модель к реальному объекту, но дают возможность провести более подробный анализ сформулированной модели. Самым простым является допущение существования режима полного перемешивания частиц дисперсного материала и полного вытеснения для агента сушки в пределах слоя. Благодаря этому предположению можно установить распределение материала по влагосодержанию, получить соотношения для переходных режимов и провести анализ стационарных режимов работы в многосекционных аппаратах псевдоожиженного слоя. Но на данный момент пока нет полноценно разработанной модели стационарной сушки в одном псевдоожиженном слое, где учитывался бы факт наличия пузырей агента сушки при его прохождении через слой дисперсного материала.

Материал подготовлен по книге: В.Ф.Фролов. Моделирование сушки дисперсных материалов. Издательство "Химия" Ленинградское отделение, 1987 г, 208 с.