Отримання формули, що описує взаємодії дрібнодисперсних частинок з потоком газу, що розширюється, в псевдозрідженому шарі

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.255258

Ключові слова:

псевдозріджений шар, конвективне сушіння, потоки газу, дрібнодисперсні частинки, сушарка, струмінь газу, тепло- та масообмін

Анотація

Розглянуто взаємодію дрібнодисперсних частинок з потоком газу, що розширюється, в умовах псевдозрідження. Об'єктом дослідження служили дрібнодисперсні матеріали, їх поодинокі частинки, потік газу в псевдозрідженому шарі. У дослідженні використані закони динаміки та гідродинаміки, класичні закони механіки, а також математичні методи аналітичного вирішення рівнянь. Робиться акцент на тому, що при русі частинки вгору в струмені газу на неї діють три сили: сила опору Fc, сила тяжіння P та сила Архімеда А. В результаті описано рух дрібнодисперсної частинки в газовому потоці, що розширюється, з урахуванням закону динаміки. Під час дослідження отримано аналітичне рівняння для визначення швидкості частки під час її підйому та падінні в струмені газу. Під час дослідження отримано аналітичне рівняння знаходження висоти підйому частки залежно від витрати газу при заданих геометричних параметрах газового потоку. Отримані формули можуть бути використані під час дослідження процесу конвективного сушіння дрібнодисперсних матеріалів при різних конструктивних параметрах сушарки. Насправді, зазвичай, зустрічаються різні емпіричні формули, що описують подібні взаємодії частинок при конкретних параметрах, що утруднюють їх узагальнення. У цій роботі доведено коректність допущених умов, які необхідні для аналітичного рішення диференціального рівняння руху частинок. В результаті отримані формули, що дозволяють визначити швидкості частинки струменя газу та висоти його підйому залежно від витрати газового потоку. На підставі цих формул побудовані графічні залежності швидкості газу в струмені від висоти VГ=f(Z), а також залежності висоти підйому частинки hm від витрати повітря в струмені L при різних кутах розширення струменя α=15°; α=20°; α=30°. Виявлено, що при підвищенні висоти Z в струмені, що розширюється, знижується швидкість газу в струмені Vr, при підвищенні витрати повітря в струмені L збільшується висота підйому частинки hm. Ці формули є основою при подальшому розгляді руху частинок у псевдозрідженому шарі в процесі конвективного сушіння дрібнодисперсних матеріалів для інтенсифікації процесу сушіння

Спонсор дослідження

  • This research has been funded by the Science Committee of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan (Grant No. AP09259673).

Біографії авторів

Yessenbay Alpeissov, S. Seifullin Kazakh Agro Technical University

Doctor of Technical Sciences, Professor

Department of Electrical Equipment Operation

Ruslan Iskakov, S. Seifullin Kazakh Agro Technical University

PhD, Associate Professor

Department of Agrarian Technique and Technology

Sultanbek Issenov, S. Seifullin Kazakh Agro Technical University

PhD, Associate Professor

Department of Electrical Equipment Operation

Аru Ukenova, L. N. Gumilyov Eurasian National University

Master of Agricultural Sciences

Department of Systems Analysis and Management

Посилання

  1. Chasiotis, V. K., Tzempelikos, D. A., Filios, A. E. (2021). Assessment of constant and time-varying temperature schemes on the convective drying characteristics of hemp leaves. Case Studies in Thermal Engineering, 26, 101098. doi: https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101098
  2. Kudra, T., Mujumdar, A. S. (2009). Advanced Drying Technologies. CRC Press, 438. doi: https://doi.org/10.1201/9781420073898
  3. Mujumdar, A. S. (Ed.) (2006). Handbook of Industrial Drying. CRC Press, 1312. doi: https://doi.org/10.1201/9781420017618
  4. Iskakov, R. M., Iskakova, A. M., Issenov, S. S., Beisebekova, D. M., Khaimuldinova, A. K. (2019). Technology of Multi-stage Sterilization of Raw Materials with the Production of Feed Meal of High Biological Value. Journal of Pure and Applied Microbiology, 13 (1), 307–312. doi: https://doi.org/10.22207/jpam.13.1.33
  5. Iskakov, R. М., Issenov, S. S., Iskakova, A. M., Halam, S., Beisebekova, D. M. (2015). Microbiological Appraisal of Feed Meal of Animal Origin, Produced by Drying and Grinding Installation. Journal of Pure and Applied Microbiology, 9 (1), 587–592. Available at: https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-84930038169&origin=resultslist
  6. Iskakov, R. M., Iskakova, A. M., Nurushev, M. Z., Khaimuldinova, A. K., Karbayev, N. K. (2021). Method for the Production of Fat from Raw Materials and Animal Waste. Journal of Pure and Applied Microbiology, 15 (2), 716–724. doi: https://doi.org/10.22207/jpam.15.2.23
  7. Iskakov, R. М., Issenov, S. S., Iskakova, A. M., Halam, S., Beisebekova, D. M. (2013). Heat-and-Moisture Transfer at the Feed Meal Particles Drying and Grinding. Life Science Journal, 10 (12s), 497–502. Available at: http://www.lifesciencesite.com/lsj/life1012s/083_22175life1012s_497_502.pdf
  8. Issenov, S., Iskakov, R., Tergemes, K., Issenov, Z. (2022). Development of mathematical description of mechanical characteristics of integrated multi-motor electric drive for drying plant. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (8 (115)), 46–54. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.251232
  9. Wang, W., Lu, Y., Xu, K., Wu, K., Zhang, Z., Duan, J. (2021). Experimental and simulated study on fluidization characteristics of particle shrinkage in a multi-chamber fluidized bed for biomass fast pyrolysis. Fuel Processing Technology, 216, 106799. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2021.106799
  10. Li, J., Liu, Y. Y. (2008). Particle-wave duality and coherent instability control in dense gas–solid flows. Chemical Engineering Science, 63 (3), 732–750. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2007.09.047
  11. Wu, G., He, Y., Chen, W. (2018). Hydrodynamics of activated char in a novel multistage circulating fluidized bed for dry desulfurization. Chemical Engineering Journal, 351, 1104–1114. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.06.177
  12. Hou, Q. F., Zhou, Z. Y., Yu, A. B. (2013). Contact analysis of different flow regimes in gas fluidization. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/1.4812129
  13. Geng, Q., Wang, P., Zhu, X., You, X., Li, C. (2015). Flow dynamics and contact efficiency in a novel fast-turbulent fluidized bed with ring-feeder internals. Particuology, 21, 203–211. doi: https://doi.org/10.1016/j.partic.2015.02.002
  14. Zhou, Y., Ren, C., Wang, J., Yang, Y., Dong, K. (2013). Effect of hydrodynamic behavior on electrostatic potential distribution in gas–solid fluidized bed. Powder Technology, 235, 9–17. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2012.09.025
  15. Gan, J., Zhou, Z., Zou, R., Yu, A. (2013). Discrete element modeling of gas fluidization of fine ellipsoidal particles. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/1.4812135
  16. Hou, Q. F., Zhou, Z. Y., Yu, A. B. (2012). Micromechanical modeling and analysis of different flow regimes in gas fluidization. Chemical Engineering Science, 84, 449–468. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2012.08.051
  17. Espin, M. J., Quintanilla, M. A. S., Valverde, J. M. (2015). Effect of particle size polydispersity on the yield stress of magnetofluidized beds as depending on the magnetic field orientation. Chemical Engineering Journal, 277, 269–285. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.04.124
  18. Strobel, A., Köninger, B., Romeis, S., Schott, F., Wirth, K.-E., Peukert, W. (2020). Assessing stress conditions and impact velocities in fluidized bed opposed jet mills. Particuology, 53, 12–22. doi: https://doi.org/10.1016/j.partic.2020.02.006
  19. Espin, M. J., Quintanilla, M. A. S., Valverde, J. M. (2017). Magnetic stabilization of fluidized beds: Effect of magnetic field orientation. Chemical Engineering Journal, 313, 1335–1345. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.11.023
  20. Chirone, R., Poletto, M., Barletta, D., Lettieri, P. (2020). The effect of temperature on the minimum fluidization conditions of industrial cohesive particles. Powder Technology, 362, 307–322. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.11.102
  21. Lepek, D., Valverde, J. M., Pfeffer, R., Dave, R. N. (2010). Enhanced Nanofluidization by Alternating Electric Fields. AIChE Journal, 56 (1), 54–65. doi: https://doi.org/10.1002/aic.11954
  22. Kutsakova, V. E., Frolov, S. V., Alpeisov, E. A. (1994). Gidrodinamicheskiye osobennosti potoka v skoromorozil'nom apparate s napravlennym psevdoozhizhennom sloyem. Sat. scientific tr. Theoretical, experimental studies of processes, machines, units, automation, management and economics of food technology. Saint Petersburg, 120–124.
  23. Todes, O. M., Tsitovich, O. B. (1981). Apparat s kipyashym sloem. Leningrad: Chemistry, 286.
  24. Minaev, G. A., Mikhailin, V. D. (1982). Gydrodynamicheskye i teploobmennye osobennosty struinogo psevdoozizeniya. Chemical industry, 5, 44–48.
  25. Kutsakova, V. E., Utkin, Yu. V., Markov, N. V. (1986). Raschet appparata so vzveshennym sloyem inertnykh tel pri sushke belkovosoderzhashchikh rastvorov. Leningrad: LTIHP, 52–55.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-28

Як цитувати

Alpeissov, Y., Iskakov, R., Issenov, S., & Ukenova А. (2022). Отримання формули, що описує взаємодії дрібнодисперсних частинок з потоком газу, що розширюється, в псевдозрідженому шарі. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(1 (116), 87–97. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.255258

Номер

Том 2 № 1 (116) (2022): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Yessenbay Alpeissov, Ruslan Iskakov, Sultanbek Issenov, Аru Ukenova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.