CC BY
27
Научни трудове на Съюза на учените в България - Пловдив Серия В. Техника и технологии, том XIII., Съюз на учените, сесия 5 - 6 ноември 2015 Scientific Works of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series C. Technics and Technologies, Vol. XIII., Union of Scientists, ISSN 1311-9419, Session 5 - 6 November 2015.
ИЗСЛЕДВАНЕ РАБОТАТА НА ПРОМИШЛЕНА БАРАБАННА СУШИЛНЯ ЗА КРИСТАЛНА ЗАХАР Тодор Джурков,
Университет по хранителни технологии - Пловдив
INVESTIGATION ON OPERATION OF COMMERCIAL CRYSTAL SUGAR ROTARY DRYER
Todor Djurkov
Unive rsity of Food Technologies
Abstract
Investigation on operation of commercial sugar rotary dryer has been carried out. Drying gas parameters in different drying sections have been defined. Water evaporation per dryer volume in the drying section and effective heat exchange coefficient in cooling section have been calculated.
Key words: rotary dryer, cooler, crystal sugar
ВЪВЕДЕНИЕ
Барабанните сушилни намират широко приложение в хранителната промишленост за сушене на насипни материали - кристална захар, морска сол, зърно, цвеклови резанки и др. продукти [2]. Кристалната захар се отделя от матерния сироп в центрофуги с периодично действие, след които кристалите имат високи влажност (0,8 -2 %) и температура (60 - 80 0С) [4, 5, 6, 7, 8]. За да може да се съхранява в складове и да се експедира до потребителите, захарта трябва да бъде изсушена до съдържание на влага под 0,1 % и охладена до стайна температура. За целта в България се използват едно-барабанни сушилно-охладителни уредби, при които сушилната и охладителната зони са комбинирани в един барабан [1,2].
МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ
Изследването е проведено в „Кристал-91" АД в монтираната там едно-барабанна сушилна инсталация. Температурите са измервани с електронен термометър Alborn, а влагата на захарта с влагомерна везна „Kern". Размерите на отделните елементи на инсталацията са измерени с рулетка, а оборотите на въртене на барабана с датчик за обороти към многофункционалния уред "Alborn".
ОПИСАНИЕ НА ИНСТАЛАЦИЯТА
На фиг. 1 е показана схема на такава уредба. Барабанът е разделен на две секции /3/ и /9/, съединени помежду си с обща неподвижна смесителна камера /15/, през която вентилаторът /4/ изсмуква едновременно отработената смес от топъл и студен въздух. Чрез бандажни пръстени барабанът се опира върху ролките /14/, а се привежда във въртене с честота 4min-1 чрез зъбен превод от електродвигателя /12/. Барабанът е монтиран е с лек наклон (3-40), което облекчава придвижването на захарта.
Фиг. 1
Кристалната захар постъпва през улея /1/, в който е монтиран ротационен камерен дозатор /2/. По дължината на въртящия се барабан продукты се транспортира от лопатки, закрепени по винтова линия към вътрешната му повърхност. Изсушената и охладена захар се изтегля чрез ротационния дозатор /10/ по изходящия улей /11/.
Въздухът за сушилната зона се засмуква от помещението през филтър, загрява се в парен калорифер /13/ до температура 110-1200С и преминава в правоток със захарта през тази част на барабана. Студеният въздух за охлаждане се засмуква от десния край на барабана и се движи в противоток на захарта. Отработеният топъл и студен въздух се
изтеглят през отвори с жалузи, които се припокриват, за да се избегне попадането на захар в междинната смесителна камера, обхващаща барабана. Този въздух се подава от вентилатора в комбиниран прахоуловител, който се състои от две секции. Долната секция /5/ представлява циклон, агорната /6/ - скрубер. В последния от тръбопровода /7/ се впръсква вода, която е фино диспергирана. Дребните капчици вода улавят и разтварят остатъчния захарен прах, след което така получения разтвор се отделя през щуцера /8/ и се отвежда в клеровите разтворители за преработка.
АНАЛИЗ И ОБОБЩАВАНЕ НА ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИТЕ РЕЗУЛТАТИ
Измерените параметри на сушилната инсталация са представено в Таблица 1.
Таблица 1.
Експериментални резултати
Поз. Наименование на параметрите Означение и Стойност
№ размерност
1 Температура на околния въздух 11, 0с 20
2 Температура на въздуха след калорифера 12, 0С 110
3 Температура на въздуха в края на сушилната секция 13, 0С 70
4 Температура на въздуха в края на охладителната секция 14, 0С 45
5 Температура на въздуха след смесване 15, 0С 55
6 Температура на входящата захар 01, 0С 60
7 Температура на изходящата захар 82, 0С 30
8 Температура на захарта преди охладителната секция 0з, 0С 65
9 Производителност по влажна захар с1, 14000
10 Начална влажност на захарта % 2
11 Крайна влажност на захарта % 0,1
12 Обороти на барабана п, шт1 3
13 Диаметър на барабана Б, шш 2500
14 Дължина на сушилната секция 1с, шш 7600
15 Дължина на охладителната секция 1а, шш 4000
16 Дължина на смесителната камера 1ш, шш 2300
17 Дебит на смукателния вентилатор д0, ш3/Ь 40000
18 Напор на вентилатора Р, Ра 1800
19 Площ на парните калорифери Рь, ш2 307,2
Изчислява се количеството на изпарената вода в сушилната част на инсталацията: ^ = ^^2 = 14000°^—0001 = 266,27 /1/
1 1—И,2 1-0,001 и'
Определя се приведения специфичен обем на засмукания от атмосферата въздух:
рпр = (287,1 + 461,5. /2/
Масовият дебит на засмукания от атмосферата въздух е:
L_-^,kg/h, /3/
^пр
Пресмята се поправката за действителен сушилен процес:
A_ cw. в1 — qMaT — qoc, kj/kg /4/
Аналитично се определя влагосъдържанието на напускащия сушилната секция
въздух:
IB-tc-A.dB g/kg /5/
c 2500+l,B6.tc-A u' u
От материалния и топлинен баланс на смесителната камера, чрез система уравнения се определя степента на смесване на сушилния агент и входящия хладен въздух:
dD + п. dc = (1 + п). dM /6/
ID+n.Ic = (1+п).!м, /7/
а енталпията в точка Dсе изчислява аналитично от уравнението:
ID = tD + (2500 + 1,86. tD). dD /8/
След като по уравнение /8/ се изрази ID и се преобразуват равенстава /6/ и /7/, за влагосъдържанието на въздуха в точка DdD, kg/kg се получава:
dM lM~tD
j _ dC~dM 'c~'M /9/
dD ~ 1 2500+1,S6.tD
dC~dM 'C~'M
По уравнение /9/ се изчисляваdD,kg/kg а от уравнение /6/ се намира степента на смесване п:
п _ /10/
dc-d-M
От материалния баланс по въздух се изразява масовия дебтХм, kg/Ьна въздуха в точката на смесване М:
LM_LD(1 + n) /11/
Тогава може да се намери масовия дебит на изходящия от сушилната зона въздух:
Lc_n±M, kg/h /12/
c l+n ö
Общият масов дебит на засмукания от вентилатора въздух се пресмята от материалния баланс по въздух:
LM _ Ld + Lc,kg/h /13/
Количеството на изпарената в сушилната част на барабана вода се изчислява по:
Аисуш _ Ad. Lc _ (dc — dB). Lc, kg/h /14/
Параметрите на въздуха изчислени аналитична въз основа на експерименталните даннип получени в резултат на измерванията в различните секции и зони на сушилната
105
инсталация са представенив Таблица 2. С тяхна почощ могат да се изчислят важни характеристики на сушилно-охладителната уредба като влагонапрежението на сушилното пространство и ефективния коефициент на топлоотдаване от частиците на продукта към охлаждащия ги въздух в охладителната зона.
Влагонапрежението на сушилната част от инсталацията се пресмята по форулата: ау = ,кд/(т3.К) /15/
След като се определи количеството на изпарената вода в сушилната част на инсталацията за изчисленото по формула /15/ влагосъдържание се получава аг = 7,06 кд/(т3. К).
Таблица 2.
Параметри на състоянието на въздухав различните точки на сушилната инсталация
Обозначение на състоянието на въздуха Температура на въздуха, t, 0С Влагосъдържание на въздуха, d, g/kg Енталпия на въздуха, I, kJ/kg Масов дебит на въздуха, L, kg/h
A 20 10 45,372 18430
B 110 10 137,05 18430
С 70 24,3 133,91 18430
М 55 15,7 95,86 46783
D 45 10,11 71,12 28354
Масовият дебит на въздуха в охладителната част на инсталацията LD се използва за пресмятане на ефективния коефициент на топлоотдаване от повърхността на кристалите захар към охлаждащия ги въздух в охладителната секция на сушилната инсталация:
K Qo™= Qexn W/(m2K) /16/
е F.At m.afmAt '
където: Qoxn, ^е топлинния поток необходим за охлаждане на кристалната захар от 650С до 300С;
m, kg е масата на материала в охладителната секция; Изчислява се като се приеме, че времето за минаване на захарта през сушилната инсталация е 15 min [3].
a.fm,m2/kg e специфичното натоварване на материала в охладителната секция, което за средна едрина на кристалите от 2 mm е 2 m2/kg;
At, Ке средно-логаритмичната температурна разлика.
След заместване в уравнение /16/ за ефективния коефициент на топлоотдаване се получава 4,87 W/(m2.K), сравнима с литературните данни за подобни съоръжения [3].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Измерени са основни параметри необходими за пресмятане на сушилния и охладителния процес в промишлена сушилна инсталация за кристална захар.
Определени са параметрите на въздушната среда в различните секции на инсталацията и са изобразени в I-d диаграма.
Пресметнато е влагонапрежението на сушилното пространство и ефективния коефициент на топлоотдаване в охладителната секция на инсталацията.
ЛИТЕРТУРА
1. Бабев Д.Н. Технологично обзавеждане на захарната и захаропреработващата промишленосй част. ВИХВП, Пловдив. 1995 г.
2. Еленков Вл. Р. Сушене и сушилна техника. Земиздат, София. 1988 г. 256 с.
3. Заборсин А.Ф., А. А. Дмитрюк. Сушка и охлаждение сахара-песка в псевдоожиженном слое. Пищевая промышлесоть. Москва, 1979.
4. Маринова Н.Д. Технология на захарта. ВИХВП, Пловдив. 2002 г.
5. Пашамов Е., Т.Джурков. Нова технологична схема за съвместна преработка на захарно цвекло и сурова тръстикова захар. Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив. Серия В. Техника и технологии, том X., Съюз на учените в сесия 25-26 октомври 2012 г. 231 - 235 стр.
6. Пашамов Е.Р., Т.Г. Джурков., М. Дживодерова. Технологични схеми при преработване на сурова тръстикова захар с високо технологично качество I. VI Международна научна конференция на младите учени. 11 - 13 юни, Пловдив, 2015 г.
7. Пашамов Е.Р., Т.Г. Джурков., М. Дживодерова. Технологични схеми при преработване на сурова тръстикова захар с високо технологично качество II. VI Международна научна конференция на младите учени. 11 - 13 юни, Пловдив, 2015 г.
8. Pashamov E.R., T.G. Djurkov, M. Dzhivoderova. Process flow with two white and three yellow products in the crystallization compartment. Journal of Food and Packaging Science, Technique and Technologies, №6, 2015.
