Дослідження зміни температури гранул мінеральних добрив після контакту з повітрям у грануляційній башті
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.286693Ключові слова:
гранула, карбамід, прилювання, обертовий вібраційний гранулятор, конвективне охолодження, теплообмін, теплопровідність температурний профільАнотація
Об’єктом дослідження є процес гранулювання азотних мінеральних добрив методом прилювання. Одним із найбільш проблемних місць є недостатня визначеність щодо динаміки зміни температури гранули при її охолодженні повітрям у грануляційній башті. У роботі розглядається процес гранулювання карбаміду за допомогою обертового вібраційного гранулятора. Представлена схема обертового вібраційного гранулятора у складі дослідного стенду для гранулювання плаву карбаміду, описана методика проведення експериментальних досліджень та конструктивні параметри гранулятора. Вказано, що у процесі експериментальних досліджень фіксувались температури плаву, гранул та охолоджуючого повітря. Підкреслено, що контакт охолоджуючого повітря з потоком гарячих гранул приводить до постійного підвищення температури повітря за рахунок тепла, яке передається від гранул, що зумовлює необхідність визначення кінцевої температури повітря, яке виходить із грануляційної башти. З цією метою розроблена математична модель та отримані розрахункові рівняння для визначення температури повітря, яке контактує з поверхнею гранули та температурного профілю всередині гранули. Чисельні розрахунки розрахункових рівнянь дозволили отримати температурні профілі гранули вздовж її радіусу. Наголошується, що теоретично отриманий температурний профіль не може бути точним показником реальних температур гранули при її падінні у грануляційній башті. Аналіз розрахункових результатів показує, що температура гранул у нижній частині грануляційної башти дорівнює 60–62 °С. Дана температура відповідає практично підтвердженій кінцевій температурі гранули, яка вимірювалась на експериментальному стенді.
Спонсор дослідження
- This research work has been supported by the project VEGA 1/0500/20 «Investigation of mechanical properties of materials with complex internal structure by numerical and experimental methods of mechanics» granted by the Ministry of Education, Science, Research and Sport of the Slovak Republic and project «Fulfillment of tasks of the perspective plan of development of a scientific direction «Technical sciences» Sumy State University» (State Reg. No. 0121U112684) funded by the Ministry of Education and Science and of Ukraine.
Посилання
- Jarchow, M. E., Liebman, M. (2012). Nitrogen fertilization increases diversity and productivity of prairie communities used for bioenergy. GCB Bioenergy, 5 (3), 281–289. doi: https://doi.org/10.1111/j.1757-1707.2012.01186.x
- DSTU 7312:2013. Sechovyna (karbamid). Tekhnichni umovy (2013). Kyiv: Minekonomrozvytku Ukrainy, 22.
- Baboo, P. (2021). Prilling tower and granulator heat and mass transfer. Journal of Global Optimization, 9 (1).
- Skydanenko, M., Sklabinskyi, V., Nadhem, A.-K. M., Nichvolodin, K. (2021). Determination of granule (prill) movement modes in the prilling tower for mineral fertilizer production. Technology Audit and Production Reserves, 5 (3 (61)), 6–9. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.241142
- Method for transforming a prilling section including a prilling tower, in particular in a plant for the synthesis of urea (2016). European patent specification. No. Publication: 28.09.2016. Bul. No. 2016/39.
- Gezerman, A. O. (2020). Mathematical modeling for prilling processes in ammonium nitrate production. Engineering Reports, 2 (6). doi: https://doi.org/10.1002/eng2.12173
- Yurchenko, O., Ostroha, R., Sklabinskyi, V., Gusak, O., Bocko, J. (2023). Formation of Liquid Droplets at the Prilling Bucket Outlet Under Free Oscillations of the Liquid Jet. Advances in Design, Simulation and Manufacturing VI, 177–185. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-031-32774-2_18
- Alamdari, A., Jahanmiri, A., Rahmaniyan, N. (2000). Mathematical modelling of urea prilling process. Chemical Engineering Communications, 178 (1), 185–198. doi: https://doi.org/10.1080/00986440008912182
- Rahmanian, N., Homayoonfard, M., Alamdari, A. (2013). Simulation of urea prilling process: an industrial case study. Chemical Engineering Communications, 200 (6), 764–782. doi: https://doi.org/10.1080/00986445.2012.722147
- Gurney, C. J., Simmons, M. J. H., Hawkins, V. L., Decent, S. P. (2010). The impact of multi-frequency and forced disturbances upon drop size distributions in prilling. Chemical Engineering Science, 65 (11), 3474–3484. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2010.02.030
- Abbasfard, H., Rafsanjani, H. H., Ghader, S., Ghanbari, M. (2013). Mathematical modeling and simulation of an industrial rotary dryer: A case study of ammonium nitrate plant. Powder Technology, 239, 499–505. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2013.02.037
- Mehrez, A., Ali, A. H. H., Zahra, W. K., Ookawara, S., Suzuki, M. (2012). Study on Heat and Mass Transfer During Urea Prilling Process. International Journal of Chemical Engineering and Applications, 3 (5), 347–353. doi: https://doi.org/10.7763/ijcea.2012.v3.216
- Saleh, S. N., Ahmed, S. M., Al-mosuli, D., Barghi, S. (2015). Basic design methodology for a prilling tower. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 93 (8), 1403–1409. doi: https://doi.org/10.1002/cjce.22230
- Saleh, S. N., Barghi, S. (2016). Reduction of fine particle emission from a prilling tower using CFD simulation. Chemical Engineering Research and Design, 109, 171–179. doi: https://doi.org/10.1016/j.cherd.2016.01.017
- Sharma, S. P., Garg, H. (2011). Behavioural analysis of urea decomposition system in a fertiliser plant. International Journal of Industrial and Systems Engineering, 8 (3), 271–297. doi: https://doi.org/10.1504/ijise.2011.041539
- Luikov, A. (1968). Analytical heat diffusion theory. New York: Academic. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-459756-3.x5001-9
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Al-Khyatt Muhamad Nadhem, Vsevolod Sklabinsky, Ruslan Ostroha, Maksym Skydanenko, Mykola Yukhymenko, Jozef Bocko, Denys Ostroha, Dmitry Zabitsky, Oleksii Moskalchuk, Andrii Serhiienko
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.
