МОДЕЛЮВАННЯ ГАЗОВОЇ ПРОНИКНОСТІ ПОРОШКОВОГО НАСИПУ В ОБЕРТОВІЙ ПЕЧІ 

Анотація

Обертові печі використовуються як реактори для прискорення хімічних процесів між порошком та газом, що його оточує. Обертання печі приводить до взаємного руху та розпушення шарів порошку, що полегшує доступ газу. Дослідження присвячено моделюванню поведінки порошкового насипу оксиду нікелю в обертовій печі та вивченню впливу швидкості її обертання на газову проникність при відновленні гранул оксиду нікелю в середовищі водню. За допомогою методу дискретно-елементного моделювання частинок порошку на комерційному пакеті EDEM компанії “Altair” проведено чисельне моделювання поведінки порошкового насипу в обертовій печі та отримані чисельні оцінки газової проникності насипу на різних стадіях процесу. Порошковий насип формували пакуванням у циліндричній горизонтально розташованій обертовій печі ідентичних сферичних гранул із розміром, що відповідав розміру гранул оксиду нікелю. Встановлено, що внаслідок обертового руху печі рух порошку має періодичний коливальний характер вздовж стінки печі з амплітудою, яка поступово зменшується до деякого усталеного значення. Газову проникність порошкового насипу оцінювали як функцію пористості, яку знаходили з відомих співвідношень для проникності пористих середовищ Кармана. Значне розпушення порошку та відповідне збільшення його газової проникності внаслідок обертання печі спостерігалось лише в зонах інтенсивного зсуву на поверхні порошкового насипу та в зоні контакту порошку з рухомою стінкою печі. Розмір зон зсуву залежав від швидкості обертання печі, але для практичних значень швидкості ніколи не переважав кількох діаметрів гранул порошку. Показано, що ефективність обертової печі як хімічного реактора визначається не стільки розпушенням порошку, скільки швидкістю оновлення поверхневого шару порошкового насипу, яка може бути обчислена і є нелінійною функцією швидкості обертання печі.