Basic HTML Version
13
Keramický zpravodaj 29 (1) (2013)
Rýchlootáčková rotačná pec
Charakteristika agregátu
Princíp sušenia v mechanicky fluidizovanej vrstve bol vy-
užitý pre návrh rýchlootáčkovej rotačnej pece (RORP). So
zvyšovaním otáčok dochádza v dôsledku odstredivých síl
k vynášaniu materiálu po stene pece a následne účinkom
gravitačných síl k jeho pádu na spodok pece. Pri kritických
otáčkach materiál vypĺňa celý prierez pece. Takto sú vy-
tvorené optimálne podmienky pre prenos tepla, nakoľko
sa významne zväčšuje teplo výmenná plocha. V dôsledku
pádovej a rotačnej rýchlosti materiálu sa zvyšuje súčiniteľ
prenosu tepla [1, 5]. Schéma rýchlootáčkovej rotačnej pece
je na obr. 5.
Obr. 4
Závislosť množstva unášaných prachových častíc od
rýchlosti plynu v rýchlootáčkovej peci
Simulačný model
Pre potreby virtuálneho overenia priebehu a vlastností pro-
cesu sušenia bol vytvorený simulačný matematický model.
Jeho súčasťou je:
• báza dát - údaje o peci a procese,
• simulačný model - riešenie matematických rovníc
a funkcií,
• vizualizačná časť - prezentácia výsledkov, grafov priebe-
hov (trajektórií) procesu.
Identifikácia a kalibrácia matematického modelu bola usku-
točnená pomocou fyzikálnych modelov. Získame tým pod-
klady pre správne nastavenie vstupných parametrov. Výho-
dou tohto riešenia je možnosť vykonávať tzv. „digitálne“
experimenty, kde nie je potrebné zasahovať do reálneho
zariadenia. Určované sú napr. konštrukčné parametre za-
riadenia.
Základné požiadavky, kladené na modely, sú rovnaké, t.j.
adekvátnosť modelovanému procesu a efektívna komuni-
kácia s používateľom. Parametrická adekvátnosť je viazaná
na dostatok dostupných informácii, ktoré by zohľadňovali
špecifické vlastnosti modelovaného objektu.
Pri tvorbe simulačného modelu sa vychádzalo z už vytvore-
ných čiastkových modelov, čo ovplyvnilo voľbu výpočtovej
metódy. Bola zvolená metóda elementárnych bilancií pre sek-
venčný model s využitím náhradných čiastkových modelov [2].
Matematický model procesu sušenia
v rýchlootáčkovej rotačnej peci
Je uvažovaný technologický proces, pri ktorom spracovaný
materiál prechádza agregátom a cez materiál prechádza plyn-
né médium, procesy prebiehajú ich vzájomnou interakciou.
Obr. 5
Schéma rýchlootáčkovej rotačnej pece
Tok materiálu a prúdenie plynov
Matematický model je navrhnutý ako jednorozmerný.
Po šírke pece je materiál uvažovaný ako homogénny a jeho
pohyb je imitovaný piestovým tokom. Možnosti prúdenia
plynného média voči toku materiálu sú:
• súprud (obr. 6 a),
• protiprúd (obr. 6 b).
Teplovýmenná plocha
Najdôležitejším parametrom zariadenia je aktívny povrch
vsádzky, ktorý vzniká pri mechanickej fluidizácii materiálu
a je určovaný z povrchu fluidizovaných častíc, ktoré sú roz-
ložené po priereze pece (obr. 7).
Obr. 6
Prúdenie plynného média voči toku materiálu
a) súprudné; b) protiprúdne