Математическая модель агломерации твёрдой дисперсной фазы в циклоне с жидкостно-капельным орошением

В работе рассмотрен процесс получения порошков с агломерированной структурой при распылительной сушке жидких пищевых и химических сред. Развитием этого направления служит метод, основанный на столкновении в циклонной камере диспергируемых жидких частиц и закрученного потока частиц уже высушенных, возвращаемых из системы отделения высокодисперсной фракции от отработанного теплоносителя. Таким образом, твёрдые частицы сталкиваются с каплями жидкости, смачиваясь при этом, за счёт этого при дальнейшем столкновении сухой частицы со смоченным участком другой сухой частицы образуется пространственная структура. Повторение такого процесса приводит к укрупнению частиц и к получению их агломератов или гранул. Для построения адекватной модели процесса агломерирования использование фундаментальных уравнений переноса импульса и массы затруднительно, поэтому для построения модели было решено применить принцип кинетических превращений при химических реакциях. Для учёта нанесения тонких плёнок жидкости на частицу и образования агломератов предлагается использовать кинетические коэффициенты, а при наложении гидродинамики идеального вытеснения задача записывается в виде Коши. Решение данной задачи происходит численным методом Эйлера по конечностно-разностной схеме. Качественный анализ результатов расчёта показывает, что эффективные режимы агломерации возможны в том случае, если кинетический коэффициент образования агломератов выше кинетического коэффициента образования плёнки на частицах, а также концентрация частиц твёрдой фракции должна быть выше концентрации частиц жидкой фракции, что в условиях стандартных распылительных сушилок с возвратом высокодисперсной фракции осуществить невозможно без разработки специальных узлов агломерации для сушильных установок.