Influence of longitudinal diffusion on technological parameters of drum dryer

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

On the basis of differential equations of material balance and mass transfer for dried material and drying agent the equations of working and equilibrium line at countercurrent motion of phases in a drum dryer are derived. The algorithm of calculation is offered and comparison of technological parameters of drying process taking into account longitudinal diffusion with similar parameters calculated by the typical algorithm is carried out. Graphs of the obtained results in oblique Ramsin diagram and rectangular Euler coordinates are given. It is shown that taking into account the Peclet number of longitudinal diffusion, that is, the transition from the displacement mode to the longitudinal mixing mode, the calculated length and volume of the drum should be increased by 1.1 and more times at Pe< 30.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. B. Golovanchikov

FGBOU VO “Volgograd State Technical University”

Email: topilinmik@gmail.com
Russian Federation, Volgograd

N. A. Merentsov

FGBOU VO “Volgograd State Technical University”

Email: topilinmik@gmail.com
Russian Federation, Volgograd

N. A. Prokhorenko

FGBOU VO “Volgograd State Technical University”

Email: topilinmik@gmail.com
Russian Federation, Volgograd

A. A. Shurak

FGBOU VO “Volgograd State Technical University”

Email: topilinmik@gmail.com
Russian Federation, Volgograd

M. V. Topilin

FGBOU VO “Volgograd State Technical University”

Author for correspondence.
Email: topilinmik@gmail.com
Russian Federation, Volgograd

References

  1. Нестеров А.В. Промышленная сушка: монография / А. В. Нестеров. 3-е изд. Санкт Петербург : Лань, 2023.
  2. Бобков В.И., Борисов В.В., Дли М.И., Мешалкин В.П. Интенсивные технологии сушки кускового материала в плотном слое // Теоретические основы химической технологии. 2017. Т. 51. № 1. С. 72.
  3. Акулич П.В., Слижук Д.С. Тепломассообмен в процессах распылительной сушки при конвективно-радиационном энергоподводе // Теоретические основы химической технологии. 2023. Т. 57. № 4. С. 389.
  4. Меньшутина Н.В., Гордиенко М.Г., Войновский А.А., Кудра Т. Динамические критерии для оценки эффективности энергопотребления сушильного оборудования // Теоретические основы химической технологии. 2005. Т. 39. № 2. С. 170.
  5. Кошелева М.К., Дорняк О.Р. Моделирование процессов тепло- и массопереноса при конвективной сушке хлопчатобумажных тканей // Теоретические основы химической технологии. 2024. Т. 58. № 1. С. 27.
  6. Акулич П.В., Слижук Д.С. Тепломассоперенос в плотном слое при дегидратации коллоидных и сорбционных капиллярно-пористых материалов в условиях нестационарного радиационно-конвективного энергоподвода // Теоретические основы химической технологии. 2022. Т. 56. № 2. С. 148.
  7. Акулич П.В., Слижук Д.С. Термогидродинамические процессы при распылительной сушке в условиях конвективно-радиационного энергоподвода // Теоретические основы химической технологии. 2021. Т. 55. № 1. С. 34.
  8. Шевцов А., Сайко Д.С., Дранников А.В., Шатунова Н.В. К решению краевой задачи теплопроводности гранулы с пленкой раствора на ее поверхности в процессе распылительной сушки // Теоретические основы химической технологии. 2013. Т. 47. № 6. С. 630.
  9. Сажин Б.С., Кочетов Л.М., Белоусов А.С. Удерживающая способность и структура потоков в вихревых аппаратах // Теоретические основы химической технологии. 2008. Т. 42. № 2. С. 135.
  10. Мошкин В.И., Десятов А.В., Какуркин Н.П. Гидродинамическая устойчивость двухфазного неизотермического потока в противоточной распылительной сушилке // Теоретические основы химической технологии. 2007. Т. 41. № 6. С. 619.
  11. Сажин Б.С., Сажин В.Б., Отрубянников Е.В., Кочетов Л.М. Сушка в активных гидродинамических режимах // Теоретические основы химической технологии. 2008. Т. 42. № 6. С. 638.
  12. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов / О. Левеншпиль; Пер. с англ. под ред. и с доп. чл.-кор. АН СССР М.Г. Слинько. Москва : Химия, 1969.
  13. Боровиков В.М. Теплотехническое оборудование. М.: “Академия”, 2011.
  14. Кафаров В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств: учебное пособие для вузов / В.В. Кафаров, М.Б. Глебов. 2-е изд., перераб. и доп. — Москва: Издательство Юрайт, 2024.
  15. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А.Г. Касаткин. – 14-е изд. М.: Альянс, 2014.
  16. Долгунин В.Н. Непрерывное смешивание сыпучих материалов при импульсном воздействии на сегрегированный поток порционно дозируемого компонента // Теоретические основы химической технологии. 2019. № 2. С. 174.
  17. Долгунин В.Н. Технологические возможности управления структурой потоков в барабанном тепломассообменном аппарате // Химическая технология. 2012. № 10. С. 600.
  18. Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Лаптева Е.А. Проблемы и решения масштабного перехода в химической технологии // Труды Академэнерго, 2019. № 4. С. 21.
  19. Голованчиков А.Б., Залипаева О.А., Меренцов Н.А. Моделирование сорбционных процессов с учетом структуры потока: монография // Волгоград: ВолгГТУ, 2018.
  20. Меренцов Н.А., Голованчиков А.Б., Топилин М.В., Персидский А.В. Экспериментальное определение параметров структуры потока фильтрационных течений через слои гранул адсорбентов в экологическом массообменном оборудовании // Экология и промышленность России. 2022. Т. 26. № 11. С. 42.
  21. Golovanchikov A.B., Zalipaeva O.A., Merentsov N.A., Shibitova N.V. Influence of the Shape of Differential Response Curve on Design Calculations of Chemical Reactor // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2023. V. 57, 4. P. 760.
  22. Merentsov N.A., Golovanchikov A.B., Topilin M.V., Persidskiy A.V. Modeling and Calculation of an Adsorber for Methanol Vapor Capture Using Active Carbon with a Diffusion Flow Structure in the Gas Phase // Chemical and Petroleum Engineering. 2023. V. 59, 5-6. Р. 376.
  23. Лакомкин В.Ю., Смородин С.Н. Расчет и проектирование пневматической сушильной установки: учебно-методическое пособие / СПб ГТУ РП. -СПб., 2012.
  24. Кузнецов И.В., Шахов С.В., Шаршов В.Н., Пивоваров Я.С. Движение продукта в барабане с положительным углом наклона // Современные наукоемкие технологии. 2013. № 8-2. С. 250.
  25. Голованчиков А.Б., Шурак А.А., Меренцов Н.А., Шибитова Н.В. Программа для расчета параметров барабанной сушилки с учетом продольной диффузии. Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2022613695 от 15.03.2022 г. РФ. Правообладатель: ФГБОУ ВО ВолгГТУ.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diagram of a drum dryer with material flows and their parameters taking into account the longitudinal diffusion rate VD.

Download (140KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Scheme of a drum dryer for deriving the mass transfer equation taking into account longitudinal diffusion.

Download (146KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Operating lines of the drying process on the Ramzin J-x diagram: I-II – actual drying in a typical calculation without taking into account longitudinal diffusion; I-III-H – the dotted broken line characterizes the changes in moisture content from x1 to xn, temperature from t1 to tn and enthalpy from J1 to Jn (see the lines of Table 3 below and the values ​​of these parameters in Table 1) in calculations taking into account longitudinal diffusion at Pe = 10; H-II – operating line taking into account longitudinal diffusion.

Download (1MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. J-x diagram of the drying process in the Euler rectangular coordinate system: I-II for a typical calculation of drying in a real dryer; H-II for a dryer taking into account longitudinal diffusion (Pe = 10); 2 – dependence of air temperature on moisture content: a) taking into account longitudinal diffusion; b) without taking into account longitudinal diffusion (the steps of enthalpy from J1 to Jн and temperatures from t1 to tн take into account their jumps at the inlet in the drying agent from moisture content x1 to хн taking into account longitudinal diffusion).

Download (195KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of the working (1a) and equilibrium (2a) moisture content in the air on the relative humidity of table salt particles without taking into account longitudinal diffusion, calculated using a standard algorithm; 1a, 2b – respectively, the working and equilibrium moisture content in the air on the relative humidity of table salt particles taking into account longitudinal diffusion at the Peclet number Pe = 10.

Download (317KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Relative increase in the length and volume of a drum dryer depending on the Peclet number of longitudinal diffusion.

Download (89KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences