Тепломассообмен капель концентрированных растворов при распылительной дегидратации в условиях конвективно-радиационного энергоподвода
Приведены результаты моделирования дегидратации капель концентрированной жидкости на примере керамики при конвективно-радиационном энергоподводе в условиях прямоточного и противоточного движения фаз, а также импульсных встречных потоков теплоносителя. Сформулирована модель дегидратации одиночной капли на основе уравнений теплопроводности с источниковым членом и диффузии влаги с учетом изменения ее размера вследствие испарения. При этом учитывается влияние конвективного потока пара с испаряющейся поверхности капли (поток Стефана), а также вдува испаряющегося пара в поток горячего газа на коэффициент теплоотдачи (поправка Сполдинга). Воздействие инфракрасного излучения описывается уравнением Бугера. Уравнение движения капли в газовом потоке учитывает силы, обусловленные гравитацией, разностью скоростей и плотностей фаз. В результате численного моделирования установлено, что при противоточном движении фаз интенсивность дегидратации выше, чем при прямотоке. Это обусловлено как повышением относительной скорости движения фаз, так и увеличением времени пребывания капли в интенсивной области инфракрасного излучения. Показано, что дальнейшая интенсификация испарения возможна за счет создания импульсных встречных потоков теплоносителя. Выполнено сравнение расчетных результатов с опытными данными, подтверждающее адекватность модели. Результаты исследования могут быть полезны при разработке новых теплотехнологий и аппаратов для дегидратации концентрированных растворов и суспензий.
