cравнительная оценка способов подачи воздуха в слой льняной

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ
ТЕКСТИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
УДК 677.027.162
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОЗДУХА
В СЛОЙ ЛЬНЯНОЙ ТРЕСТЫ ПРИ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКЕ
Ю.В. Васильев, Н.В. Киселев
Предложена новая схема сушки льнотресты, сочетающая продольную продувку с горизонтальным
расположением слоя и обеспечивающая дифференциацию влажности по длине стеблей с целью повышения
выхода длинного волокна при трепании. На основании результатов моделирования процесса сушки выбран
наиболее перспективный способ подачи воздуха в слой тресты для данной схемы.
Льняная треста, сушка, способ подвода воздуха.
На существующих сушильных машинах для льняной тресты предусмотрены два способа организации
процесса сушки: в вертикальном слое при движении воздуха в направлении оси стеблей и в
горизонтальном слое с его поперечной продувкой. Преимуществом первого способа является более
равномерная сушка слоя и, как следствие, снижение энергозатрат. Однако на производстве
используется второй способ, исключающий перевалку слоя из вертикального положения в
горизонтальное для сопряжения с мяльно-трепальным агрегатом.
Нами предлагается новая схема сушки стланцевой льняной тресты (рис. 1), сочетающая
продольную продувку с горизонтальным расположением слоя. При анализе результатов
опубликованных работ, связанных с обескостриванием льна, также было обращено внимание на
зависимости остаточного содержания костры и прочности льняного волокна на разрыв от
влажности
обрабатываемых
стеблей
[1, 2]. При изменении влажности тресты от 10 до 20–24% разрывное усилие волокна возрастает. В
связи с этим целесообразно увеличить влажность концевых участков стеблей для уменьшения их
повреждаемости в процессе трепания и повышения выхода длинного волокна. В предлагаемой
схеме подвод воздуха в среднюю часть слоя и должен обеспечить ускоренную сушку средней части
стеблей.
Наиболее целесообразные варианты подачи сушильного агента в слой тресты, реализуемые в
рамках предложенной схемы, приведены на рис. 2. Вариант 1 предполагает продольную продувку
слоя в целом с дополнительным подводом воздуха к середине стеблей, варианты 2 и 3
предусматривают соответственно двустороннюю и одностороннюю подачу в среднюю часть слоя с
разветвлением потоков воздуха.
Рис. 1. Схема сушки льняной тресты
1– слой стеблей; 2– колковые транспортеры
для перемещения слоя; 3, 4 – воздуховоды
для подачи и отвода теплоносителя;
5 – крышка рабочей камеры
Сравнительная оценка способов подачи воздуха в слой льняной тресты при конвективной сушке
2
В среде САЕ-системы ANSYS CFX 12.0 разработана модель процесса сушки, учитывающая основные
параметры слоя материала и сушильного агента. Слой тресты рассматривался как пористая среда с
распределенными параметрами, а для расчета массообмена использовались критериальные уравнения,
полученные Н.Д. Хомуцким при экспериментальном изучении сушки слоя льнотресты [3, 4].
Рассмотрим результаты моделирования процесса сушки льнотресты длиной 0,8 м и влажностью
25% с постоянной проницаемостью в направлении оси стеблей 1,5∙10–9 м2, экспериментально
определенной для тресты с плотностью загрузки 50 кг/м3. Воздух с температурой 90°С подается в
воздуховоды под избыточным давлением 3000 Па, относительная влажность атмосферного воздуха
50%, температура 20°С, степень рециркуляции 2. Линии тока и распределение скорости движения
воздуха в вертикальном сечении слоя для указанных вариантов подвода приведены на рис. 3.
Анализ рис. 3 показывает, что для варианта 1 при равенстве давлений во всех подводящих
воздуховодах наибольшая скорость движения воздуха наблюдается в левой части слоя, в то время
как в правой части скорость примерно в 6 раз меньше, что объясняется повышенным
сопротивлением слоя для потока воздуха со стороны правого воздуховода. Это должно привести к
значительному замедлению сушки правой части слоя. Остальные варианты обеспечивают более
равномерное распределение воздуха, небольшие застойные зоны наблюдаются в местах встречи и
разветвления потоков воздуха.
1
2
3
Рис. 2. Варианты подачи сушильного агента в слой тресты
Скорость, м/с
1
2
3
Рис. 3. Распределение скорости воздуха в слое льняной тресты
Сравнительная оценка способов подачи воздуха в слой льняной тресты при конвективной сушке
3
Кривые сушки, построенные по средней влажности слоя, (рис. 4) показывают, что наименьшее
время сушки до равновесной достигается при вариантах 2 и 3.
Однако данные рис. 5, где приведено распределение влажности в среднем сечении слоя на
заключительном этапе сушки, позволяют заключить, что эти варианты в недостаточной степени
отвечают поставленной задаче по ускорению сушки средней части стеблей.
Наилучший результат дает периодическое переключение потока воздуха между нижним и
верхним подводящими воздуховодами (см. рис. 5, поз. 3). Такой способ позволяет избежать
влияния застойных зон в местах разветвления потоков и предотвратить их появление в месте
встречи потоков при двустороннем подводе. Кривая сушки для этого случая практически
совпадает с кривой варианта 2 на рис. 4, таким образом, время сушки не увеличивается.
Аналогичный результат можно ожидать и при чередовании верхнего и нижнего подвода в
смежных секциях сушильной машины, при этом отпадает необходимость коммутировать поток
воздуха.
Влажность, кг/кг
Выводы
1.
Предложена схема сушки льняной тресты, сочетающая продольную продувку с
горизонтальным расположением слоя и обеспечивающая дифференциацию влажности по длине
стеблей с целью повышения выхода длинного волокна при трепании.
2.
На основании результатов моделирования процесса сушки выбран наиболее
перспективный способ подачи воздуха в слой тресты для данной схемы.
1
2
3
Время, с
Рис. 4. Кривые сушки слоя для различных вариантов подвода воздуха
Влажность, кг/кг
1
2
3
Рис. 5. Распределение влажности в сечении слоя через 250 с сушки.
Сравнительная оценка способов подачи воздуха в слой льняной тресты при конвективной сушке
4
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Благовещенский В.П. Технологическое значение влажности льняной тресты: автореф. дис.
… канд. техн. наук / Благовещенский В.П. – Кострома : КТИ, 1962. – 15 с.
2. Волков В.В. Исследование технологического значения влажности стеблей льна в процессе
лубовыделения : дис. … канд. техн. наук / Волков В.В. – Смоленск, 1970. – 150 с.
3.
Хомуцкий Н.Д. Критериальные уравнения массообмена для тонких лубоволокнистых
материалов / Н. Д. Хомуцкий // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. – 1964.
– №5. – С. 27.
4. Хомуцкий Н.Д. Относительная скорость сушки тонких лубоволокнистых материалов /
Н. Д. Хомуцкий // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. – 1963. – №2. –
С. 48.
COMPARATIVE ESTIMATION OF AIR SUPPLY METHOD INTO FLAX STALK LAYER
DURING CONVECTIVE DRYING
Yu.V. Vassiliev, N.V. Kisselev
New scheme of flax drying is offered combining longitudinal blowing with layer horizontal position and providing
moisture differentiation with aim long fibre rise during scutching. The most promising way of air supply into flax stock
layer for this scheme has been chosen based on results of drying process modelling.
Flax stalks, drying, air supply method.
Рекомендована кафедрой ТПЛВ КГТУ
Поступила 15.04.2010