Модельные представления процесса распылительной сушки фильтрата спиртовой барды на основе уравнений Навье-Стокса
Автор: Шевцов А.А., Муравьев А.С.
Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet
Рубрика: Процессы и аппараты пищевых производств
Статья в выпуске: 4 (66), 2015 года.
Бесплатный доступ
Распылительная сушка растворов и суспензий является одним из наиболее распространенных методов производства широкого спектра порошкообразных продуктов в химической, пищевой и фармацевтической промышленности. Для сушки термочувствительных материалов, к которым в полной мере относится фильтрат барды, рассматривается прямоточный тип контакта сушильного агента и капель раствора. Применялось двухфазное моделирование методом вычислительной гидродинамики в стационарном состоянии для изучения процесса сушки фильтрата барды в экспериментальной распылительной сушилке при следующих допущениях: компоненты образуют идеальную смесь, свойства которой рассчитывались непосредственно из свойств компонентов и их пропорций; капли представлялись в сферической форме; плотность и удельная теплоемкость раствора и коэффициент диффузии паров в газовой фазе оставались неизменными. Для решения уравнений теплообмена между сушильным агентом и каплями методом конечных объемов использовался пакет программного обеспечения ANSYS CFX. Связь между двумя фазами устанавливалась уравнениями Навье-Стокса. Непрерывная фаза (капли фильтрата) описывалась k-ε моделью турбулентности. Полученные результаты показали, что взаимодействие «капля-стенка» вызывает значительные изменения скорости, температуры и влажности как сушильного агента, так и частиц продукта. Зависимость физических параметров процесса сушки от геометрических размеров сушилки позволили установить поведение частиц при распылении, столкновении со стенками и осаждении готового продукта. Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными показали удовлетворительное схождение результатов: для температуры порошка 10 % его влажности 12 % и температуры отработанного сушильного агента на выходе из сушилки 13 %. Показана возможность использования модели при проектировании распылительных сушилок и управления параметрами в процессе сушки.
Моделирование, фильтрат барды, распылительная сушка, уравнения навье-стокса, вычислительная гидродинамика
Короткий адрес: https://sciup.org/14040500
IDR: 14040500
Список литературы Модельные представления процесса распылительной сушки фильтрата спиртовой барды на основе уравнений Навье-Стокса
- Алексанян И.Ю., Максименко Ю.А., Феклунова Ю.С. Математическое моделирование тепломассопереноса при распылительной сушке растительных экстрактов//Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2013. №1. C.9-13.
- Шевцов А.А. и др. Моделирование процесса распылительной сушки суспензии протеинового зеленого концентрата (ПЗК)//Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2015. №1 (63). C.51-57.
- Шевцов А.А. и др. К решению краевой задачи теплопроводности гранулы с пленкой раствора на ее поверхности в процессе распылительной сушки//Теоретические основы химической технологии. 2013. Т. 47. №6. C. 630-633.
- Ali M. et al. CFD modeling of a counter-current spray drying tower//International conference in multiphase flow. Jeju, South Korea, 2013.
- Mezhericher M., Levy A., Borde I. Three-Dimensional Spray-Drying Model Based on Comprehensive Formulation of Drying Kinetics//Drying Technology. 2012. V. 30. № 11-12. P. 1256-1273.
- Евграфова А.В., Ибраев Д.Ф., Сухановский А.Н. Моделирование конвективных течений в CFD-пакетах//Вестник Пермского университета. 2012. №3. C. 37-41.
- Лаптев А.Г., Фарахов Т.М. Математические модели и расчет гидродинамических характеристик пограничного слоя//Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. №82. C. 12-47.
- Ермаков М.К. Исследование возможностей матричных методов для решения уравнений Навье-Стокса//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2010. Т. 9. C. 1-8.
- Шевцов А.А., Дранников А.В., Муравьев А.С. Постановка задачи математического моделирования процесса барботажного выпаривания фильтрата барды на основе балансовых уравнений: матер. IV Междунар. науч-техн. конф. «Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений». Воронеж: ВГУИТ, 2014. C.741-744.
- Алексанян И.Ю., Васина Н.П. Исследование кинетики сушки защитного покрытия лечебно-профилактических пищевых добавок//Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК-продукты здорового питания. 2014. № 4. С. 62-67.
