Узбекистан академия наук республики узбекистан

Рис. 1. Принципиальная схема вихревой сушилки: 
1-вентилятор, 2-калорифер, 3-питатель, 4-вихревая сушилка, 5-циклон, 6-вентилятор. 
Перечисленные выше особенности движения дисперсной среды, как установлено, 
зависит от большого числа факторов, среды которых наибольшее влияние оказывают: 
скорость частиц на входе в аппарат, их геометрическая форма и плотность, расходная 
концентрация материала, упругие свойства стенки и продукта. В значительной мере 
характер движения частиц определяется концентрацией твердой фазы. Это влияние в 
закрученных потоках объясняется тем, что часть материала входит в соприкосновение со 
стенками камеры сразу же на начальных участках, а весь дальнейший процесс определяется 
не движением пыли в потоке, а законами скольжения и перекатывания твердых частиц по 
сухой стенке. Понижение концентрации взвеси приводит к такому движению, когда 
частицы не оказывают заметного влияния друг на друга и на воздушный поток. В этом 
случае особую роль играют упругие свойства стенок и частиц, за счет чего они двигаются 
по сложным ломаным траекториям. Увеличение или уменьшение концентрации вызывает 
не только количественные изменения остальных характеристик, но при отдельных 
значениях параметров и качественное изменение механизма движения, тепло - и 
массообмена. 
Математический анализ тепло - и массообмена в струе теплоносителя, который 
сводится к совместному решению системы уравнений движения газа и материала, 
неразрывности и распределения тепла, переноса массы с учетом турбулентных свойств 
течения газовой фазы в аппаратах с закрученными потоками, в настоящее время 
затруднителен. В этих случаях наиболее оправданы экспериментальные исследования, 
результаты которых можно обобщить, методами теории подобия [1,2,3]. 
Единый процесс теплообмена можно разделить на внутренний межфазный 
теплообмен твердого материала с потоком газа и на внешний межфазный теплообмен всего 
двухфазного потока со стенками аппарата. Коэффициенты теплоотдачи однофазного 
потока к стенке аппарата часто рассчитываются из уравнения общего вида: 
n
A
Nu
Re

При исследовании теплообмена в вихревом нагревательном устройстве [12] 
получено: А=0,184; n=0,6. В критериях Nu и Re характеристики воздушного потока 
вычислялись: при температуре, полной среднеарифметическому значению входа и выхода 
из камеры, качестве линейного размера принят диаметр обогреваемой вставки в камере. В 
работе [6] при исследовании теплоотдачи от стенки в закрученному однофазному потоку 
дается А=0,018; n=0,8. Коэффициент теплоотдачи для расчета Nu определяется как 
отношение теплового потока в разности средне интегральных значений температуры 
стенки и потока; в качестве линейного размера принят внутренний диаметр трубы, скорости 
– среднерасходное значение скорости, считая на поперечное сечение. 

---

10 
Аналогия процессов тепло - и массообмена основана на близком следствие 
дифференциальных уравнений движения, температурного получения концентрации одного 
из компонентов смеси, что позволит узнать интенсивность массоотдачи от твердых частиц 
к газу уравнениями, схожими для конвективного теплообмена. Эти зависимости 
характеризуют гидродинамику потока, влияние на её технологически и несметрических 
параметров и обычно приводятся в форме критериалных уравнений: 
)
,...,
(Re,
1
n
Г
Г
f
Nu

где, 
r
d
Nu



- критерий Нуссельта; Re - критерий Рейнольдса; Г
1, ٠٠٠,
Г
n 
- симплексы, 
характеризующие технологические и геометрические параметры. 
Необходимо отметить, что при переходе одного режима движения газовой взвеси к 
другому характер зависимости изменяется. Иногда в уравнение движения газовой среды 
вводят центробежную силу, получая дополнительный критерий учитывающий характер 
вихревого потока: 
R
z
tl
K
)
(
)
(






где, υφ
' 
и υz
' 
- тангенциальная и осевая скорости; 
𝑙
– характерный размер; β – коэффициент 
объемного расширения газа; ∆t - температурный перепад. 
Тогда, уравнение (Nu) с учетом (K
φ
) записывается в виде: 
)
...,
,
(Re,
,
1
n
Г
Г
K
f
Nu


При исследовании процесса сушки хлопковой целлюлозы в вихревой сушилке [20] 
экспериментальные данные обобщены следующим критериальным уравнением: 
6
.
0
0
15
.
0
3
.
0
1
.
0
2
)
(
)
(
)
(
Re
10
75
.
4











q
q
D
h
d
D
Ar
Nu
d
где, D - диаметр аппарата; d – диаметр частицы; h – суммарная высота щели; 
0
q
q
- 
относительное количество материала в аппарате (относительно режимного значения). 
Для улучшения крутки газового потока и более равномерной нагрузки вихревой 
камеры по материалу можно применить камеру с несколькими тангенциальными вводами. 
Следует учесть, что в этом случае изготовление вихревой камеры усложняется. Опыт 
эксплуатации вихревой камеры показал, что даже для столь большой камеры достаточно 
одного ввода. 
Проведенные исследования вихревых камер в лабораторных и промышленных 
условиях выявили следующие рациональные значения режимно - конструктивных 
параметров.
Таблица 1.