Материал: Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 2 Технология

Рис. 135. Вальцы 1500 660/660:

1 — загрузочное устройство; 2 — узел механизированного съема «чулка»; 3 — система обдува воздухом; 4 — узел регулирования зазора; 5 — уст­ ройство замера зазора; 6 — узел смыва россыпей

277

1 . Загрузка

Воздух на очистку

Рис. 136. Сушилка СШТС модернизированная:

1 — управляемый привод; 2 — система нагнетания нагретого воздуха; 3 — система отсоса воздуха на очистку; 4 — узел промывки желобов и шне­ ков; 5 — секции сушилки; 6 — межсекционные перегружатели

Вальцы 1500 660/660 имеют более высокую в сравнении со штатными производительность за счет большего диаметра вал­ ков и интенсификации тепло-массообмена с окружающей сре­ дой. В конструкцию аппарата внесен целый ряд изменений, затрагивающих как основные рабочие органы (валки, кольца), так и вспомогательные узлы (загрузочное устройство, измере­ ние и регулирование зазора между валками и т. д.), направлен­ ные на повышение безопасности и создание необходимых ры­ чагов управления процессом в автоматическом режиме.

Модернизированная сушилка СШТС-М в отличие от се­ рийной имеет систему регулирования параметров погранично­ го слоя потоком воздуха с изменяющимися температурой и влагосодержанием. За счет интенсификации процесса испа­ рения влаги с поверхности «таблетки» это позволяет сократить время сушки или при прочих равных условиях повысить про­ изводительность с 800 до 1000 кг/ч. Однако в целом вследст­ вие отрицательного воздействия на процесс диффузии влаги температурного градиента (вектор термодиффузии направлен внутрь материала) параметры сушки остаются неоптимальны­ ми, что приводит к большой загрузке аппарата взрывоопас­ ным продуктом.

2 7 8

С целью создания в материале температурного поля с по­ ложительным градиентом были проведены работы по сушке в осциллирующем режиме.

Проведенные ранее работы по сушке в вакууме с нагревом материала в высокочастотном электрическом поле показали, что при совмещении направлений векторов диффузии и тер­ модиффузии и увеличении градиента влагосодержания поверх­ ность материала — окружающая среда время сушки может быть сокращено на порядок. На рис. 137 приведены графики функции W = У(т) при различной глубине вакуума. Очевиден вклад как того, так и другого факторов, обеспечивающих при совместной реализации ускорение процесса более чем на по­ рядок. Однако применение СВЧ-метода нагрева (рис. 138) в промышленности не обеспечивает необходимой безопасно­ сти вследствие существенной зависимости диэлектрических свойств материала от его влажности.

Примененный искусственный прием поворота термодиф­ фузии (осциллирующий метод) существенно проигрывает СВЧ-сушке в вакууме по двум параметрам:

— время нагрева материала за счет теплопотока извне с последующим охлаждением для создания положительного температурного градиента значительно больше;

— градиент влагосодержания поверхность — окружающая среда не увеличивается вследствие невозможности применения вакуума ниже 8 КПа.

Рис. 137. Кинетика сушки в вакууме с нагревом материала в высокочас­ тотном электрическом поле при давлении:

1 — 8,0 кПа; 2 — 16,0 кПа; 3 — 34,7 кПа; 4 — 48,0 кПа; 5 — без вакуума

279

5

Рис. 138. Схема высокочастотной вакуумной сушильной установки:

1 — генератор ЛГД-10А; 2 — фидер; 3 — рабочие электроды; 4 — шнеко­ вые затворы; 5 — вакуумный насос; 6 — вакуумная камера; 7 — конден­ сат влаги

На рис. 139 представлена схема опытного образца сушиль­ ного аппарата, обеспечивающего проведение процесса в вибро­ кипящем слое и в осциллирующем режиме. Вибрация перфо­ рированного поддона, на котором находится полуфабрикат, осу­ ществляется механически. Воздух, поступающий снизу через отверстия поддона, имеет изменяющиеся по пяти зонам пара­ метры (T, W) и обеспечивает как осциллирующий режим про­ цесса, так и в комбинации с вибрацией создает кипящий слой.

В табл. 26 представлены результаты испытаний сушилки КСВР-4 в опытном производстве. Как видно из таблицы,

280

1 — вибрирующая решетка; 2 — крыльчатка; 3 — система подачи воздуха в I и III зону с добавкой пара, T = 348±5К, Q = 1100±50 м3/ч; 4 — сис­ тема подачи воздуха во II и IV зону, T = 388±5К, Q = 1200150 м3/ч; 5 — вибратор; 6 — привод крыльчатки

в реальном технологическом процессе переработки время суш­ ки может быть достигнуто в пределах 10...15 минут, что суще­ ственно ниже, чем в СШТС (60...90 минут). Однако, несмотря на радикальное улучшение основного параметра процесса, рассматриваемый метод в данном аппаратурном оформлении для нового технологического процесса не может быть принят по следующим соображениям:

—при времени сушки до 15 минут и производительности около 1000 кг/ч загрузка аппарата достигает 250 кг, что в слу­ чае загорания на новых гетерогенных топливах может привес­ ти к переходу горения во взрыв;

—вследствие трудности регенерации воздуха, содержащего пары нитроглицерина, КПД аппарата по энергозатратам со­ ставляет всего 5...7%, что исключает возможность применения

внастоящее время такого аппарата;

—увеличение действующих сил сушки (градиентов влагосодержания и температуры) приводит к повышению неодно­ родности распределения влаги в конечном продукте и готовых

изделиях.

2 8 1

Таблица 26

Результаты испытаний сушилки КСВР-4 в производственных условиях

Расчеты и экспериментальные исследования по дальней­ шей интенсификации процесса за счет увеличения коэффици­ ента теплоотдачи (а) от теплоносителя к материалу показали,

a время сушки сокращенно до 5...7 минут. Однако КПД при этом падает до 1...2%, что исключает возможность использова­ ния данного направления.

Итак, проведенные исследования процессов вальцевания и сушки показали, что на пути усовершенствования данных методов в традиционном варианте может быть достигнут толь­ ко эффект рационализации без кардинального решения выше­ названных задач. Поэтому усилия были направлены на поиск нетрадиционных технических решений, дающих возможность создать технологию переработки новых топлив, отвечающую требованиям безопасности, качества и экономичности с энер­ гетической точки зрения.

4.3.2.3 Основные теоретические принципы построения новой технологии

При разработке новой технологии были использованы ре­ зультаты исследований, которые в конструктивном плане мож­ но свести к нескольким важным положениям:

—с целью ускорения процесса сушки и поворота вектора термодиффузии влаги в направлении влагопереноса необходи­ мо иметь тепловыделение внутри высушиваемого материала (диссипативное рассеяние, СВЧ-электрический нагрев);

—из двух практически возможных для использования ис­ точников энергии (химический не рассматривается вследствие трудности управления им при высоком уровне тепловыделе­ ний) предпочтителен диссипативный, поскольку в силовом механическом поле (давление, сдвиг) одновременно и интен­ сивно протекает процесс пластификации;

—для обеспечения безопасности процесса интенсивно­ стью диссипативного нагрева необходимо управлять. При этом течение массы должно быть организовано таким обра­ зом, чтобы и значение тепловыделений в единицу времени,

иинтегральная энергия не привели к критическому разогреву пороха;

—процесс сушки должен проводиться в максимально бла­ гоприятных условиях с точки зрения массообмена с окружаю­ щей средой. Наиболее оптимальным условием является вакуум

283