ПСЕВДООЖИЖЕНИЕ СЕМЯН ПРОСА И ГОРОХА

Одним из способов конвективной сушки зернистых материалов, позволяющим интенсифицировать процесс, является их сушка в аппарате с псевдоожиженым слоем. Важными преимуществами сушилок с псевдоожиженным слоем являются равномерность сушки всех частиц, находящихся в слое, и легкость загрузки и выгрузки материала. Целью работы являлось экспериментальное исследование гидродинамики псевдоожиженного слоя семян проса и гороха и определение на основе этих данных первой критической скорости (скорости начала псевдоожижения). В эксперименте исследованы семена малого и большого размера (просо и горох). По полученным экспериментальным данным построены кривые псевдоожижения ∆Р = f(v) для проса и гороха, по которым определены первые критические скорости псевдоожижения (0,73 м/с для проса и 1,68 м/с для гороха). Найденные экспериментально значения первой критической скорости псевдоожижения сопоставлены со значениями, рассчитанными по уравнениям О.М. Тодеса, Вэнь и Ю. Грейс. Показано, что все указанные уравнения обеспечивают приемлемую точность вычислений, но точность расчетов по уравнению О.М. Тодеса несколько выше, поэтому она рекомендована авторами для инженерных расчетов. Значение первой критической скорости псевдоожижения, рассчитанное по формуле О.М. Тодеса, для проса составило 0,69 м/с, для гороха – 1,60 м/с. Исследования показали хорошую сходимость расчетных и экспериментальных данных по первым критическим скоростям псевдоожижения (относительная погрешность для проса составила 5,5%, для гороха – 4,8%), что обусловлено правильной геометрической формой исследованных семян, близкой к сферической. Доказана применимость формулы О.М. Тодеса для расчета первой критической скорости псевдоожижения исследуемых семян в процессе сушки.

1. Svinarev V.A., Planovskii A.N., Rudobashta S.P. et al. Study of mass transfer between a spherical body and a turbulent gas stream. Journal of Engineering Physics, 1970; 12 (1): 5-7. https://doi.org/10.1007/BF00829406

2. Rudobashta S.P., Planovskii A.N., Svinarev V.A. An investigation of mass transfer in a spherical capillary-porous body under drying conditions. Journal of Engineering Physics, 1971; 13 (3): 160-164. https://doi.org/10.1007/BF00831464

3. Рудобашта С.П., Климов А.М., Паничкин В.И. Вакуумная сушилка для листового материала // Авт. свид. SU600361 A1, 30.03.1978. Заявка № 2127676 от 24.04.1975. БИ № 12 от 06.04.1978.

4. Рудобашта С.П., Климов А.М., Паничкин В.И. Способ сушки листовых материалов // Авт. свид. SU601540 A1 от 05.04.1978. Заявка № 2400544 от 24.08.1976. БИ № 13 от 14.03.1978.

5. Rudobashta S.P., Tsetovich A.N., Kartashov E.M. Theory of combined granulation/drying process. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 1991; 24 (5): 419-425.

6. Зуев Н.А., Рудобашта С.П., Зуева Г.А. и др. Совмещенный процесс сушки и стимуляции семян с помощью импульсного инфракрасного излучения // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2013. № 3 (59). С. 7-9.

7. Рудобашта С.П., Зуева Г.А. Математическое моделирование процесса сушки материала в аппарате с псевдоожиженным слоем // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ. 2019. Т. 8. С. 77-80.

8. Рудобашта С.П., Зуева Г.А., Муравлева Е.А. Фермерская зерносушильная установка с тепловым насосом и ее расчет // Российский химический журнал. 2018. Т. 62. № 4. С. 22-27.

9. Кашменский Д.С., Рудобашта С.П. Влияние технологических параметров осциллирующей инфракрасной сушки семян на эффект стимуляции // Повышение эффективности процессов и аппаратов в химической и смежных отраслях промышленности: Сб. научных трудов Международной научно-технической конференции, посвящённой 105-летию со дня рождения А.Н. Плановского. 2016. С. 48-52.

10. Рудобашта С.П., Зуева Г.А. Моделирование динамики нагрева частиц в псевдоожиженном слое при осциллирующем инфракрасном энергоподводе // Современные задачи инженерных наук: Сб. научных трудов Международного научно-технического симпозиума. 2017. С. 75-76.

11. Ciesielczyk W., Stojiljkovic M., Ilic G. et al. Experimental study on drying kinetics of solid particles in fluidized bed. University of NIS, Facta Universitatis. Series: Mechanical Engineering, 1997; 1 (4): 469-478.

12. Alverez P.I., Shene C. Experimental study of the heat and mass transfer during drying in a fluidized bed dryer. Drying Technology, 1996; 14 (3-4): 701-718. https://doi.org/10.1080/07373939608917121

13. Kumaresan R., Viruthagiri T. Simultaneous heat and mass transfer studies in drying ammonium chloride in a batch-fluidized bed dryer. Indian Journal of Chemical Technology, 2006; 13 (5): 440-447.

14. Roy P., Vashishtha M., Khanna R. et al. Heat and mass transfer study in fluidized bed granulation - Prediction of entry length. Particuology, 2009; 7 (3): 215-219.

15. Biswal K.C., Bhowmik T., Roy G.K. Prediction of minimum fluidization velocity for gas-solid fluidization of regular particles in conical vessels. Chemical Engineering Journal, 1985; 30 (1): 57-62.

16. Wen C.Y., Yu Y.H. A generalized method for predicting the minimum fluidization velocity. Aiche Journal. 1966; 12: 610-612. https://doi.org/10.1002/aic.690120343

17. Ergun S. Fluid flow through packed columns. Chemical Engineering Progress, 1952; 48 (2): 89-94.

18. Peng Y., Fan L.T. Hydrodynamic characteristics of fluidization in liquid-solid tapered beds. Chemical Engineering Science, 1997; 52 (14): 2277-2290. https://doi.org/10.1016/S0009-2509(97)00061-4

19. Jing S., Hu Q.Y., Wang J.F. et al. Fluidization of coarse particles in gas-solid conical beds. Chemical Engineering Progress, 2000; 39(4): 379-387. https://doi.org/10.1016/S0255-2701(99)00103-8

20. Jing S., Cai G.B., Mei F. et al. Fluidization of fine particles in conical beds. Powder Technology, 2001; 118 (3): 271-274. https://doi.org/10.1016/S0032-5910(00)00385-5

21. Sheng Fang, Yanding Wei, Lei Fu et al. Modeling of the minimum fluidization velocity and the incipient fluidization pressure drop in a conical fluidized bed with negative pressure. Applied Sciences. 2020; 10 (24): 8764-8783. https://doi.org/10.3390/app10248764

22. Kaewklum R., Kuprianov VI. Theoretical and experimental study on hydrodynamic characteristics of fluidization in air-sand conical beds. Chemical Engineering Science, 2008; 63(6): 1471-1479. https://doi.org/10.1016/j.ces.2007.11.033

23. Sau D.C., Mohanty S., Biswal K.C. Minimum fluidization velocities and maximum bed pressure drops for gas-solid tapered fluidized beds. Chemical Engineering Journal, 2007; 132 (1-3): 151-157. https://doi.org/10.1016/J.CEJ.2007.01.036

24. Khani M.H. Models for prediction of hydrodynamic characteristics of gas-solid tapered and mini-tapered fluidized beds. Powder Technology, 2011; 205 (1): 224-230. https://doi.org/:10.1016/j.powtec.2010.09.018

25. Rasteh M., Farhadi F., Ahmadi G. Empirical models for minimum fluidization velocity of particles with different size distribution in tapered fluidized beds. Powder Technology, 2018; 338 (6): 563-575.

26. Rudobashta S.P., Zueva G.A. On-farm heat pump - assisted fluidized bed dryer and its kinetics calculation. Drying technology, 2020; 38 (1-2): 6-18. https://doi.org/10.1080/07373937.2019.1591436