Закономірності нанесення покрить на дисперсні матеріали та дифузійного вивільнення активних компонентів з капсульованих частинок

Abstract

Дисертація присвячена теоретичним і експериментальним дослідженням гідродинаміки, кінетики капсулювання дисперсних матеріалів у стані псевдозрідження та закономірностям дифузійного вивільнення розчинів компонентів із капсульованих частинок. Отримані рівняння для опису гідродинаміки капсулювання з урахуванням взаємодії тверде тіло – рідина. Розроблена методика та експериментально визначено коефіцієнти тепловіддачі та масовіддачі під час капсулювання залежно від швидкості повітря для різних шарів дисперсного матеріалу і кінетики нарощування оболонки представлені у формі критеріальних рівнянь. Встановлена аналогія між зовнішнім теплообміном і масообміном. Розроблені математичні моделі, які описують процес дифузійного вивільнення розчинів компонентів з частинок, обмежених плоскою напівпроникною мембраною, капсульованих частинок кулястої форми. Удосконалено алгоритм розрахунку основних технологічних параметрів процесу капсулювання у стані псевдозрідження. Запропоновано принципові технологічні схеми капсулювання гранульованих мінеральних добрив розробленими плівкоутворювальними композиціями. Розроблено конструктивно-технологічна концепція апарата псевдозрідженого стану для капсулювання гранульованих мінеральних добрив. Основні результати передані для впровадження у виробництво і застосування капсульованих мінеральних добрив та у навчальний процес. Диссертация посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям гидродинамики, кинетики капсулирования дисперсных материалов в состоянии псевдоожижения и закономерностям диффузионного высвобождения растворов компонентов из капсульованих частиц. Для капсулирования гранулированных минеральных удобрений разработаны ряд пленкообразующих композиций, которые состоят из смеси отходов полистирола и гидролизного лигнина, растворенной в четыреххлористом углероде, смеси гидролизного лигнина и бентонита, гидролизного лигнина и фосфорита, свекольной мелясы и палыгорскита растворенные в воде. Проведены исследования гидродинамики слоя дисперсных частиц в процессе капсулирования в состоянии псевдоожижения. Определено, что сопротивление слоя материала имеет функциональную зависимость от скорости воздуха и расхода раствора - пленкообразователя. На основании обобщенных экспериментальных данных получены уравнения для описания гидродинамики капсулирования в состоянии псевдоожижения с учетом взаимодействия твердое тело – жидкость. Исследована кинетика тепломассобмена в шаре дисперсионного материала в процессе капсулирования. Для обобщения экспериментальных данных использованы критерии подобия на основании которых получены зависимости для определения коэффициентов тепло- и массоотдачи. Разработанное уравнение кинетики наращивания оболочки в безразмерном виде с помощью которого можно производить расчеты в широком диапазоне параметров твердых частиц и пленкообразующего раствора. Установлена аналогия между внешним теплообменом и массообменом в результате которого получено уравнения для расчета коэффициента массоотдачи за известным значением коэффициента теплоотдачи. Разработаны математические модели, которые описывают процесс диффузионного высвобождения растворов компонентов из частиц, ограниченных плоской полупроницаемой мембраной, капсулированных частиц шаровидной формы. На основании модели массопереноса из капсулированной частицы сферической формы определены параметры процесса для полидисперсной смеси, получены диаграммы для определения свойств капсулированных материалов. Определен механизм и получено математическое описание сложного шестистадийного процесса извлечения активных компонентов из капсулированных частиц адсорбента. Усовершенствован алгоритм расчета основных технологических параметров процесса капсулирования в состоянии псевдоожижения. Проведен расчет параметров капсулирования гранулированных минеральных удобрений. Предложены принципиальные технологические схемы капсулирования гранулированных минеральных удобрений разработанными пленкообразующими композициями. На основании экспериментальных исследований тепломасообмена обосновано улучшение работы аппарата для капсулирования минеральных удобрений за счет обеспечения более равномерного распределения пленкообразователя по поверхности материала. Основные результаты переданы для внедрения в производство и усовершенствование технологии применения капсулированны минеральных удобрений, а также в учебный процесс. The work deals with the theoretical and experimental investigations of hydrodynamics, kinetics of dispersed materials capsulation in the pseudoliquefied state and regularities of components diffusion release from capsulated particles. The equations for the description of capsulation hydrodymanics have been derived taking into account solid body – liquid interaction. On the basis of experiments the criterial dependencies have been obtained for the determination of heat- and mass-transfer coefficients, as well as kinetics of capsule growing. The analogy between external heat- and mass-exchange has been established. The mathematical models describing the components diffusion release from the particles bounded by flat semipermeable membrane and from spheric capsulated particles have been developed. The algorithm of main technological parameters calculation has been improved for capsulation process in the pseodoliquefied state. The technological flowsheets of granulated fertilizers capsulation by the developed film-forming compositions are proposed. The main results were directed for manufacturing application and usage of capsulated fertilizers as well as education institutions.