CC BY
124
УДК 66.047.596
Доцент И.С. Юрова, аспирант И.В. Кузнецов, профессор С.В. Шахов, докторант Э.З. Матеев
(Воронеж. гос. ун-т инж. технол.) кафедра машин и аппаратов пищевых производств. тел. (473) 255-35-54 E-mail: s_shahov@mail.ru
Associate Professor I.S. Iurova, graduate I.V. Kuznetsov, professor S.V. Shakhov, doctoral E.Z. Mateev
(Voronezh state university of engineering technologies) Department of machinery and equipment for food production. phone ( 473) 255-35-54 E-mail: s_shahov@mail.ru
Барабанная сушилка для обезвоживания дисперсных продуктов
Drum dryer for drying the particulate products
Реферат. Для повышения эффективности процесса сушки предлагается барабанная установка, в барабане которой предусмотрен механизм создания различных зон обеспечивающих необходимый температурный и гидродинамический режим процесса сушки по мере прохождения продукта по барабану и изменения в нем соотношения различных форм связи влаги, а также интенсификация процесса на последней стадии сушки путем создания разряжения в непрерывном технологическом потоке сушки. Барабан обеспечивает образование зоны разделения теплоносителя с помощью рассекателя, зоны интенсивной сушки путем размещения лопастных насадок в шахматном порядке с разделительным кольцом, зоны разделения отработанного теплоносителя от жома в результате установки сепаратора, в котором располагается эллиптический диск, имеющий разрезы по прямой от края до центра, с образованием треугольной щели для прохождения подсушенного жома и теплоносителя, а также зоны досушки путем выполнения участка барабана соответствующего зоне перфорированным по длине которого расположены подпружиненные лопастные насадки, представляющие собой лопасти, соединенные дугообразной штангой с металлическими пластинами, расположенными с внешней стороны барабана и по форме повторяющие его контур, при этом дугообразная штанга с внутренней стороны барабана снабжены пружинами, концы которых упираются в верхнюю и нижнюю упорные гайки, причем лопасти и металлические пластины установлены с возможностью вращения относительно места крепления на барабане и снабжены ребрами жесткости.
Summary. For raise effectiveness drying process drum-type installation in which drum the mechanism of creation of various zones providing a necessary temperature and hydrodynamic regime of process of drying in process of product passage on a drum and changes in it of a relationship of various forms of communication of a moisture, and also a process intensification at last stage of drying by creation разряжения in a continuous technological stream of drying is provided is offered. The drum provides formation of a zone of separation of heat-transfer agent by means of the dissector, zones of intensive drying by disposing lobate nozzles in chessboard order with a dividing ring, zones of separation of the completed heat-transfer agent from жома as a result of separator installation in which the elliptic disk having cuts on a straight line from edge to the centre places, with formation of the triangular slot for passage dried pulp and heat-transfer agent, and also zones the final drying by performance of a section of a drum matching to a zone perforated on which length are had spring-loaded lobate nozzles representing the blades connected bow-shaped rod with metal plates, had with outer side of a drum and under the form repeating its contour, thus the bow-shaped rod from the interior of a drum which ends are supplied by springs rest against overhead and bottom persistent screw nuts, and blades and metal plates are installed with possibility of twirl concerning a fastening place on a drum and supplied by reinforcing ribs.
Ключевые слова: сушка, дисперсный материал, сыпучий продукт, барабанная сушилка, жом
Keywords: drying, particulate material, flowing product, tumble dryer, pulp
При сушке некоторых дисперсных продуктов в барабанных сушилках [1-3] в результате обезвоживания происходит изменение их физико-механических свойств.
Так, например, объемная усушка жома и изменение в следствие этого угла его естественного откоса, меняющегося в пределах от 60 до 40°, создает затруднение при сушке жома в барабанных сушилках с разряжением [4, 5], снижая эффективность процесса.
Для повышения эффективности процесса сушки в предлагаемой барабанной установке
предусмотрен механизм создания различных зон по мере прохождения продукта по барабану, обеспечивающих необходимый температурный и гидродинамический режим процесса сушки, меняющийся при изменении соотношения различных форм связи влаги в процессе. Кроме того, на последней стадии непрерывного технологического потока сушки предусмотрена зона разряжения для интенсификации процесса.
© Юрова И.С., Кузнецов И.В., Шахов С.В., Матеев Э.З., 2014
ГЬдачо жома
Барабанная сушилка для дисперсных продуктов (рисунок 1) состоит из цилиндрической топки с двойной инжекцией воздуха 1, барабана 2 с приводом 3, венцовой шестерней 4, опорными бандажами 5 и роликами 6, кольцом с прорезями 7, разгрузочного бункера 8, подающего
На участке расположения подпружиненных лопастных насадок 15 барабан (рисунок 3) выполнен перфорированным и снабжен опорой 18, пружиной 19, дугообразной штангой 20 с верхней 21 и нижней 22 упорными гайка-
шнека-смесителя 9 с приводом 10 и разгрузочного шнека для сухого жома 11. При этом барабан 2 (рисунок 2) сушилки снабжен рассекателем 12, лопастными насадками 13, сепаратором 14, подпружиненными лопастными насадками 15, защитным покрытием 16, кольцом 17.
ми, а также лопастями 23 и металлическими пластинами 24, установленными с возможностью вращения относительно места крепления на барабане и снабжены ребрами жесткости, соответственно 25 и 26.
Сепаратор 14 (рисунок 4) имеет корпус 27, эллиптический диск 28 и полосу креплении 29. Эллиптический диск 28 имеет разрезы по прямой от края до центра, с образованием треугольной щели для прохождения подсушенного жома и теплоносителя.
А ^ Б-Б А-А
L 0;Ш
Рисунок 4. Сепаратор
Топка (рисунок 5) 1 включает в себя опору 30, футеровку 31, газовую горелку 32, нагнетающий воздуховод 33, насос 34, камеру сгорания 35, кольцевую щель для подачи воздуха 36.
Конструкция барабана 2 сушилки обеспечивает образование следующих зон: разделения теплоносителя с помощью рассекателя, быстрой или интенсивной сушки, разделения отработанного теплоносителя от жома и зоны досушки.
Описанная выше сушилка для дисперсных продуктов работает следующим образом (на примере жома сахарной свеклы).
Жом (рисунок 1) через подающий шнек-смеситель 9 попадает в сушильный барабан 2 в
зону быстрой или интенсивной сушки, где с помощью лопастной насадки 13 из жома образуется жомовая шторка.
Лопастная насадка 13 (рисунок 2), размещенная в шахматном порядке с разделительным кольцом (например, диаметром 2295 мм) обеспечивает удержание жома на лопасти насадки 13 и не позволяет напору воздуха сдувать его с лопастей, создавая одновременно по всей длине данной зоны равномерную шторку жома, которая вызывает большое сопротивление проходящему теплоносителю. При этом теплоноситель с высокой температурой соприкасается с наиболее влажным жомом и быстро охлаждается. Благодаря непрерывному испарению влаги из жома его температура в барабане не поднимается выше точки кипения воды при данном давлении, а температура жома остается ниже температуры кипения воды.
В зоне разделения отработанного теплоносителя от жома установлен сепаратор 14 (рисунок 3), в котором располагается эллиптический диск 28, имеющий разрезы по прямой от края до центра. Разрезы образуют треугольную щель для прохождения подсушенного жома и теплоносителя. За счет создавшегося изменения направления теплоносителя происходит отделение отработанного теплоносителя от жома и уноса жома не происходит.
За счет большого сопротивления в первых трех зонах и обеспечения герметичности в зоне досушки, в последней создается кипящий слой, обеспечивающий унос более легких частиц и удаление их отработанным теплоносителем. В свою очередь установка подпружиненной лопастной насадки 15 исключает пересушку жома, поскольку насадка 15 обеспечивает подачу теплоносителя непосредственно к высушиваемому жому: за счет силы тяжести жом давит на насадку 15, тем самым сжимая пружину 19, открывает доступ теплоносителя к высушиваемому продукту. Когда на подпружиненную лопасть 23 перестает действовать сила тяжести жома, пружина 19 разжимается и перекрывается отверстие на перфорированном барабане, что обеспечивает герметизацию. За счет создаваемой герметизации жом находится в псевдоожиженном слое.
Жом удаляется из барабана с помощью разгрузочного бункера 8 и разгрузочного шнека для сухого жома 11 (рисунок 1).
Очистка воздуха от жомовой пыли осуществляется в циклонах (не показаны), откуда жомовая пыль подается в шнек 11, а отработанный теплоноситель, имеющий температуру 120-140 °С, контактирует с водой, создавая пар, который направляется на первый корпус выпарки или на другие технологические нужды.
Уменьшение теплопотерь обеспечивается за счет защитного покрытия 16, имеющего теплоизоляцию, а также ложного потолка (рисунок 2). В образовавшееся воздушное про-
% 1200
400
странство ложного потолка всасывается атмосферный воздух, который далее подается на цилиндрическую топку.
800 1200 % 1400
60
%/с
dW/dx
15
0 10 20 30 40 50 мин 60
Рисунок 6. Кинетика процесса сушки свекловичного жома 1,3 - в предлагаемой барабанной сушилке; 2,4 - в традиционной барабанной сушилке
Экспериментальные исследования процесса сушки свекловичного жома в рассматриваемой барабанной сушилке (рисунок 6) показывают, что при температуре теплоносителя 100 °С время сушки до равновесного влагосо-держания 12-13 % снижается на 50 %, а скорость сушки в период постоянной скорости сушки увеличивается до 50 %/с. Увеличение эффективности процесса удаления влаги происходит за счет гидродинамического увеличения разности парциальных давлений, создаваемых сушильным агентом.
ЛИТЕРАТУРА
1 Антипов С.Т., Шахов С.В., Кузнецов И.В. Совершенствование конструкции барабанной сушилки для обезвоживания свекловичного жома // Четвёртая Международная научно - практическая конференция «Современные энергосберегающие тепловые технологи (сушка и термо-влажностная обработка материалов) СЭТТ -2011». 20-23 сентября 2011 Труды конференции. Том 2. М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2011. С. 52-54.
2 Кузнецов И.В., Шахов С.В., Шаршов В.Н., Пивоваров Я.С. Движение продукта в барабане с положительным углом наклона // Современные наукоемкие технологии. 2013. № 8-2. С. 250.
3 Воронов С.С., Кузнецов И.В., Гаври-ленков А.М., Шахов С. В. Реализация осциллирующих режимов сушки в барабанном сушильном агрегате // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5. Часть 1. С. 161.
4 Пат. 2296282, RU, МКИ 26 B 11/04 Барабанная сушилка для продуктов, подверженных комкообразованию / Антипов С.Т., Шахов С.В., Поплавский А.Г., Бабенко Д.С., Федичкин Е.Н., Мамкина Ю.В. № 2005133741/06; Заявл. 27.03.2007; Опубл. 2007, Бюлл. № 9.
5 Пат. 2367865, RU, МКИ F 26 В 11/04 Барабанная сушилка с канальной насадкой / Антипов С.Т., Шахов С.В., Гавриленков А.М. № 2008128107/06; Заявл. 09.07.2008; Опубл. 20.09.2009, Бюлл. № 26.
REFERENCES
1 Antipov S.T., Shakhov S.V., Kuznetsov I.V. Improving the design of the drum dryer for dehydration of sugar beet pulp. Chetvertaia Mezhdunarodnaia nauchno-prakticheskaia konferentsiia «Sovremennye energosberegaiushchie teplovye tekhnologii (sushka i termovlazhnostnaia obrabotka materialov) SETT -2011 » [Fourth International scientific - practical conference "Modern energy-saving thermal technology (drying and hydrothermal treatment of materials) SETT - 2011"], Moscow, 2011, pp. 52-54. (In Russ.).
2 Kuznetsov I.V. , Shakhov S.V. , Sharshov V.N. , Pivovarov Ia.S. The movement of the product in the drum with a positive slope. Sovremennye nau-koemkie tekhnologii. [Modern high technologies], 2013, no. 8-2, pp. 250. (In Russ.).
3 Voronov S.S., Kuznetsov I.V., Gavrilen-kov A.M., Shakhov S. V. Implementation of the oscillating modes of drying in a tumble dryer unit. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. [Modern high technologies], 2014, no. 5, part 1, pp. 161. (In Russ.).
4 Antipov S.T., Shakhov S.V., Poplavskii A.G., Babenko D.S., Fedichkin E.N., Mamkina Iu.V. Bara-bannaia sushilka dlia produktov, podverzhennykh kom-koobrazovaniiu [Drum dryer for products subject to lump formation]. Patent RF, no. 2296282, 2007. (In Russ.).
5 Antipov S.T., Shakhov S.V., Gavrilenkov A.M. Barabannaia sushilka s kanal'noi nasadkoi [Drum dryer with a nozzle channel]. Patent RF, no. 2367865, 2008. (In Russ.).
