CC BY
31
631.563
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫМ СПОСОБ СУШКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ТЕПЛОПОДВОДЕ
А.А. ШЕВЦОВ, А.В. ДРАННИКОВ, С.А. БАРЫШНИКОВ,
Ю.В. ФУРСОВА
Воронежская государственная технологическая академия
В большинстве случаев существующие способы сушки нельзя признать оптимальными с точки зрения потребления энергии и максимально соответствующими кинетическим, гидродинамическим и термодинамическим закономерностям процесса.
Для решения задач рационального использования энергии был разработан энергосберегающий способ сушки пищевых продуктов при комбинированном энергоподводе на основе теоретических и экспериментальных данных о кинетике, тепломассообмене [1], гидродинамике [2] с использованием принципов энергосбережения по утилизации и рекуперации вторичных ресурсов [3].
Рис. 1
Предлагаемый способ реализуется в сушильной установке, схема которой приведена на рис. 1.
Установка включает соединенные последовательно высокотемпературную сушилку 1 для окончательной сушки материала перегретым паром и низкотемпературную сушилку 2 для подсушки материала воздухом. Высокотемпературная сушилка содержит трубопровод 3 циркуляции отработанного перегретого пара с пароперегревателем 4 и вентилятор 5 для нагнетания перегретого пара и снабжена теплообменником-утилизатором 6 для подогрева воздуха перед подачей его в низкотемпературную сушилку 2 отработанным перегретым паром.
Сушильная установка снабжена теплонасосной установкой 7, которая состоит из компрессора 8, конденсатора 9, терморегулирующего вентиля 10, двухпозиционного переключателя 11 и испарителя 12, включающего рабочую 13 и резервную 14 секции. Переключатель 11 снабжен теплоизолирующей перегородкой.
Трубопровод 15 предназначен для подачи части отработанного перегретого пара в теплообменник-утилизатор 6, который оснащен трубопроводом 16 для отвода конденсата.
Трубопровод 17 служит для подачи остальной части отработанного перегретого пара в резервную секцию 14 испарителя 12 для размораживания «снеговой шубы». Секции 13 и 14 снабжены трубопроводами 18, 19 соответственно для отвода конденсата отработанного перегретого пара и трубопроводами 20, 21 соответственно для отвода образовавшейся воды при размораживании «снеговой шубы».
Низкотемпературная сушилка 2 содержит вентилятор 22 для нагнетания воздуха. Сначала отработанный воздух по трубопроводу 23 поступает в рабочую секцию 13 испарителя 12 для осушения, а затем по трубопроводу 24 из рабочей секции 13 в конденсатор 9 для подогрева и далее по трубопроводу 25 в теплообменник-утилизатор 6 с последующим возвратом в низкотемпературную сушилку 2 с образованием замкнутого контура.
Контур рециркуляции хладагента 26 теплонасосной установки 7 включает в себя последовательно соединенные компрессор 8, конденсатор 9, терморегулирующий вентиль 10, двухпозиционный переключатель
11 и рабочую секцию 13 испарителя 12.
Теплонасосная установка работает по следующему термодинамическому циклу. Хладагент (рабочее тело) всасывается компрессором 8, сжимается до давления
а б
конденсации и направляется в конденсатор 9. Конденсируясь, он отдает теплоту осушенному отработанному воздуху, поступающему из низкотемпературной сушилки. Затем хладагент направляется в терморегулирующий вентиль 10, где дросселируется до заданного давления. С этим давлением рабочее тело поступает в рабочую секцию 13 испарителя 12 и испаряется. Подаваемый в секцию 13 отработанный воздух охлаждается и осушается. Влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется в «снеговую шубу» на охлаждающей поверхности рабочей секции испарителя 12. При образовании «снеговой шубы» определенной толщины рабочая секция 13 переключается на режим регенерации - размораживание «снеговой шубы», а секция 14 в рабочий режим осушения отработанного воздуха.
Изменение режимов работы рабочей и резервной секций происходит с помощью запорно-регулирую-щей арматуры 27-32, которая осуществляет переключение соответствующих потоков при изменении положения теплоизолирующей перегородки двухпозиционного переключателя 11 из позиции а в позицию б (рис. 2).
Циклоны 33 и 34 служат для очистки соответственно отработанного перегретого пара и воздуха.
Сушильная установка работает следующим образом.
В низкотемпературную сушилку 2 поступает влажный материал, где осуществляется его предварительная сушка воздухом, подаваемым из теплообменника-утилизатора 6. Затем подсушенный материал направляется в высокотемпературную сушилку 1, в которой происходит окончательная сушка материала перегретым паром. Выходящий из высокотемпературной сушилки отработанный перегретый пар проходит через циклон 33, далее одна его часть по трубопроводу 3 подается в пароперегреватель 4, где осуществляется его перегрев. Вентилятором 5 перегретый пар нагнетается в сушилку 1.
Другая часть отработанного перегретого пара в количестве, равном испаренной влаге из материала в высокотемпературной сушилке, делится на два потока.
Первый поток по трубопроводу 15 поступает в теплообменник-утилизатор 6 на подогрев воздуха, который затем направляется в низкотемпературную сушилку 2 для подсушки влажного материала. Образованный конденсат отводится по трубопроводу 16.
Второй поток пара по трубопроводу 17 подается в резервную секцию 14 испарителя 12 для размораживания «снеговой шубы» на ее охлаждающей поверхности. Использование отработанного перегретого пара для размораживания «снеговой шубы» позволяет значительно интенсифицировать процесс оттайки резервной секции испарителя по сравнению, например, с воздухом, так как коэффициент теплоотдачи у пара намного выше, чем у воздуха. Конденсат из резервной секции 14 отводится по трубопроводу 19.
Отработанный воздух из низкотемпературной сушилки 2 по трубопроводу 23 направляется для очистки в циклон 34, а затем в рабочую секцию 13 испарителя
12, где происходит его осушение и охлаждение. После этого воздух по трубопроводу 24 подают для нагрева сначала в конденсатор 9 теплонасоной установки 7, а затем в теплообменник-утилизатор 6 по трубопроводу 25. Нагретый и осушенный воздух вентилятором 22 возвращается в низкотемпературную сушилку 2 с образованием замкнутого контура.
С помощью двухпозиционного переключателя 11 происходит переход режимов работы секций испарителя: рабочая секция 13 начинает работать в режиме размораживания «снеговой шубы», а резервная секция 14 в режиме осушения отработанного воздуха; при этом работа переключателя и запорно-регулирующей арматуры 27-32, осуществляющей переключение соответствующих потоков, синхронизирована.
Применение перегородки из теплоизолирующего материала в переключателе 11 вызвано необходимо -стью исключить передачу тепла от отработанного перегретого пара, подаваемого по трубопроводу 17, к хладагенту, циркулирующему по контуру 26 теплонасосной установки 7.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить степень использования и рекуперации теплоты отработанного воздуха и, тем самым, создать условия энергосберегающей технологии сушки влажного материала; достичь высокой экологической чистоты производства за счет исключения выброса отработанного воздуха в атмосферу; интенсифицировать процесс сушки пищевых продуктов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кретов И.Т., Кравченко В.М., Дранников А.В. Кине -тика процесса сушки свекловичного жома перегретым паром атмо -сферного давления // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. - № 7.
2. Дранников А.В., Шевцов А.А., Дятлов В.А., Калоша М.Н. Гидродинамика виброкипящего слоя свекловичного жома при сушке перегретым паром // Там же. - 2005. - № 3.
3. Остриков А.Н., Кретов И.Т., Шевцов А.А., Добро -миров В.Е. Энергосберегающие технологии и оборудование для сушки пищевого сырья. - Воронеж, 1998. - 344 с.
Кафедра технологии хранения и переработки зерна
Поступила 28.06.05 г.
