УДК
621.762 (669.721)
Пестова Г.С.
Восточно-Казахстанский государственный технический университет
Проектирование
технологического процесса
грануляции расплавов
основная
задача расчёта процесса затвердевания при проектировании технологического
процесса грануляции и установки для его реализации состоит в определении
времени затвердевания 
. в
математической модели процесса затвердевания капли-гранулы учитывается
несколько методов расчет : численным
методом с помощью графиков безразмерных
коэффициентов, аналитическим методом с учётом и без учёта теплового
сопротивления расплава капли-гранулы и расчет площади холодильника из уравнения
процесса теплопередачи «расплав-охлаждающая среда». Компьютерная модель, с
достаточной для технологических целей точностью, показывает этот параметр,
рассчитанный любым из этих методов.
В процессе
«грануляции на поверхность» методом самораспада происходит конвективный
теплообмен между поверхностью падающей, с определенной скоростью, капли-гранулы
и встречным потоком воздуха, затем теплообмен между расплавом капли-гранулы и
охлаждаемой твердой поверхностью. Все расчеты выполняются, при определенных
допущениях, для одиночной капли-гранулы сферической формы. Результаты расчетов
для одиночной капли распространяются на все количество капель, образующихся при
распаде.
Количественная оценка тепла, которое следует отвести от капли-гранулы,
определяется из уравнения состояния расплава материала в момент диспергирования
[1].
Задача расчёта
затвердевания капли-гранулы на охлаждаемой металлической поверхности заключается
в определении площади охлаждения гранулы 
, а точнее, площадки на охлаждающей
поверхности, которая рассеивает тепло гранулы за единицу времени (рис. 1). Процесс
теплопередачи для
состыкованных тел
«расплав-стенка-охлаждающая жидкость» математически описывается системой
уравнений, результатом решения которой является параметр гранулы 
- основной параметр исходных данных для проектирования установки грануляции. Уравнение
теплообмена в этом случае записывается в виде уравнения Ньютона [2]:
,
(1)
где условные обозначения по рис.1.
Из условия,
что капля за время 
отдаёт тепло затвердевания
гранулы 
охлаждающей среде,
тепловой поток от гранулы 
численно равен 
, расчётная формула определения площади будет иметь вид:
,
(2)
где К – коэффициент теплопередачи,
определяемый по известному уравнению для плоской
стенки [2].
Конструктивно диск-холодильник представляет
теплообменный аппарат с перекрестным движением теплоносителей: направление
вращения диска и движение воды взаимно перпендикулярны, среднетемпературный напор
диска-холодильника определяется по формуле: 
.
Площадь
охлаждающей поверхности диска-холодильника 
определяется числом
гранул, поступающих на диск в единицу времени по формуле 
, где 
– производительность
плавильной печи по сливу в гранулах расчетного диаметра, помещённых на
диске-холодильнике по соответствующей схеме. Для схемы размещения гранул также
разработан алгоритм согласования регламентов слива и охлаждения на холодильнике,
решением которого является условие согласования производительностей по сливу и охлаждению [3]:
, 1/с при
, (3)
где 
- расчетное число гранул на дорожке
охлаждения; 
- число ручьев слива (количество
дорожек охлаждения); С – расстояние
между каплями-гранулами в радиальном и окружном направлениях; 
- скорость вращения диска-холодильника.
На рис. 2 приводится общий
вид установки, спроектированный по математической модели процесса грануляции расплава
фторида бериллия.
Заключение
●
Алгоритмы математической модели процесса грануляции агрессивного расплава на
охлаждаемую поверхность позволяют управлять процессом грануляции любого
расплава.
●
согласование реального слива
расплава и диска-холодильника конечных размеров выполняется при помощи
лотка-диспергатора с числом ручьев 
и скорости вращения
диска-холодильника . Охлаждение гранулы завершается за один оборот
диска-холодильника для исключения
«перекрытия» затвердевших капель-гранул вновь падающими.
Список литературы
1. Лыков А.В.
Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 599 с.
2. Гельперин
Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. В 2-х книгах. – М.: книга
1, 1981. – 384 с.
3. Пестова Г.С. Моделирование процесса и разработка технологии
грануляции расплава фторида бериллия. Кандидатская диссертация, Алматы.