Трьохфазна математична модель процесу зневоднення та гранулювання у псевдозрідженому шарі

Леся Ростиславівна Ладієва, Світлана Володимирівна Борзенкова

Анотація


Розроблена математична модель, що враховує гідродинаміку псевдозрідженого шару, контакт крапель з частинками та їх адгезію до поверхні, а також кінетику сушіння розчину на поверхні частинок. При розробці моделі були зроблені наступні припущення: зміна параметрів псевдозрідженого шару відбувається в часі, без урахування радіальної складової та зміни по висоті; теплообмін між повітрям, частинками та краплями є конвективним; частинки монодисперсні, непористі, агломерація відсутня. Інтенсивність перемішування частинок між шарами описується коефіцієнтом осьової дисперсії r, який залежить від швидкості руху газової фази, а також властивостей частинок. Краплі, одержувані за допомогою пневматичної форсунки, мають вузький розподіл за розміром, що дозволяє розглядати їх як монодисперсну фазу. Між краплями відсутні зіткнення і злипання, немає налипання на стінках апарату. Краплі рухаються крізь псевдозріджений шар співспрямовані з потоком повітря. При створенні моделі процес зневоднення і гранулювання в псевдозрідженому шарі розглядається як гетерогенний трьохфазний процес, під час якого взаємодіють з трьома окремими фазами: частинки - центри грануляції, вихідний матеріал - сульфат амонію у вигляді крапель і теплоносій - повітря. Система рівнянь розроблена з урахуванням емпіричних співвідношень для розрахунку питомої швидкості сушки, питомої швидкості осідання крапель на частинках в результаті адгезії, коефіцієнта аксіальної дисперсії частинок, коефіцієнтів теплопередачі, співвідношень для розрахунку втрат матеріалу і товщини шару покриття, а також початкових умов. Для отримання динамічних характеристик розробленої системи використовується бібліотека Simulink пакету програм Matlab. За допомогою вбудованих елементів бібліотеки отримано схему диференціальних рівнянь, що описують модель об'єкта керування. Для підтримання стабільної роботи апаратів із псевдозрідженим шаром та необхідного гідродинамічного режиму всередині апаратів необхідно розробити ефективну систему керування процесами зневоднення та гранулювання. Якість керування розробленої системи напряму залежить від точності моделі об’єкту. Результати досліджень дозволяють уточнити модель об’єкту керування та стати надійним підґрунтям для розробки ефективної системи керування.

Ключові слова


трьохфазна математична модель; псевдозріджений шар; зневоднення; гранулювання

Посилання


Ладієва Л. Р., Колесник М. В. Побудова оптимальної системи керування процесом гранулювання в псевдозрідженому шарі. Інтелектуальні системи прийняття рішень та проблеми обчислювального інтелекту : Праці міжнар. конф. ISDMCI 2015 (Залізний порт, 25-28 травня 2015 р.). Херсон, 2015. С. 78-80.

Ладієва Л. Р., Мироненко О. М. Стохастичне керування процесом гранулювання мінеральних добрив у псевдозрідженому шарі. Інтелектуальні системи прийняття рішень та проблеми обчислювального інтелекту : Праці міжнар. конф. ISDMCI 2014 (Залізний порт, 28-31 травня 2014 р.). Херсон, 2014. С. 121-123.

Корнієнко Б. Я. Інформаційні технології оптимального управління виробництвом мінеральних добрив : монографія. К.: Вид-во Аграр Медіа Груп, 2014. 288 с.

Корнієнко Б. Я. Двохфазна модель процесу зневоднення та гранулювання у псевдозрідженому шарі. Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут», Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». 2012. Т. 10. № 2. С. 31–35.

Корнієнко Б. Я. Математичне моделювання динаміки процесів переносу при зневодненні та гранулюванні у псевдозрідженому шарі. Науковий журнал «Вісник Національного авіаційного університету». 2012. Т. 53. № 4. С. 84 – 90.

Korniyenko B. Y. Modeling of transport processes in disperse systems. The Advanced Science Journal. 2013. Іssue 1. P. 7–10.

Корнієнко Б. Я. Мінеральні добрива. Двохфазна модель утворення в грануляторі із псевдозрідженим шаром. Хімічна промисловість України. 2013. № 1. С. 39 – 43.

Korniyenko B. Y. The two phase model of formation of mineral fertilizers in the fluidized–bed granulator. The Advanced Science Journal. 2013. Іssue 4. P. 41 – 44.

Корнієнко Б. Я., Ладієва Л. Р., Снігур О. В. Гранулювання у псевдозрідженому шарі. Дослідження детермінованого хаосу процесу. Хімічна промисловість України. 2013. № 2. С. 20 –23.

Korniyenko B. Y. Research modes of a fluidized bed granulator. The Advanced Science Journal. 2013. Іssue 5. P. 12 – 15.

Корнієнко Б. Я. Ідентифікація процесу гранулювання мінеральних добрив у апараті з псевдозрідженим шаром. Наукоємні технології. 2013. Т. 19. № 3. С. 280 – 284.

Korniyenko B. Y., Osipa L. Identification of the granulation process in the fluidized bed. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018. Vol. 13. Issue 14. P. 4365-4370.


Повний текст: PDF

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


E-ISSN 2310-5461, ISSN 2075-0781

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License.

Ulrich's Periodicals DirectoryIndex CopernicusDOAJSSMРИНЦWorldCatCASBASEDRIVERНаціональна бібліотека ім. ВернадськогоНауково-технічна бібліотека НАУ