Интенсификация сушки с помощью ультразвука

Применение акустической энергии вызывает явление кавитации в сушильном аппарате на границе раздела жидкость – твёрдое тело. Явления кавитации приводит к образованию пара даже при комнатной температуре, что особенно ценно для сушки взрывоопасных материалов и разработки мероприятий по экономии тепловой энергии за счёт интенсификации процесса сушки.

Акустические устройства могут устанавливаться в раз­личных типах существую­щих сушилок (рис. 29).

Рис. 29. Схема акустического сушильного агрегата

1 — пневматический звуковой гене­ратор; 2 — бункер; 3 — шнек; 4 — разбрасыватель;

5 — вибрирующее сито; 6 — привод сита; 7 — прием­ный бункер

Со­кращение расхода тепловой энергии по сравнению с су­шилками без акустических устройств приводит к эко­номии [25]

∆Q = Q₁ – Q₂, где Q₂ и Q₁ — расход тепло­вой энергии в сушилке с акустическими устройства­ми и без них. Снижение влажности ма­териала: ∆ω = 13,6 + 0,86τ + 2,7Т – 21J = 0,55JT

где τ — время пребывания материала в звуковом поле; Т — температура воздуха; J — интенсивность звука; оптимальные температура воздуха и интенсивность звука при сушке сыпучих материалов Т _опт = 140° С;

J _опт = 165 Дб.

Для описания процесса массообмена при испарении влаги рекомендуется формула

где D' – коэффициент диффузии; А–амплитуда звуковых колебаний; ω – круговая частота колебаний; D'=(1/3)А²ν (ν – частота тепловых колебаний частиц).

Коэффициент интенсивности испарения:

Акустический теплообмен выражается критериальным уравнением:

где Nu, Fo, Gr, Pr, Re —критерии Фурье, Грасгофа, Прандтля, Рейнольдса для процесса без акустических устройств; Re_v — колебательное число Рейнольдса;

( — определяющий размер частиц — динамическая вязкость; — плотность вещества).

Выбор излучателей колебаний производится по спра­вочникам. На базе экспериментальных данных установ­лено, что экономия тепловой энергии в реконструирован­ных сушилках с звуковыми излучателями (интенсивность звука 165 Дб) составляет 10%. Увеличение скорости сушки изделий приводит также к повышению производи­тельности сушилок.