CC BY
29
№4, 2013
УДК 66.047 Профессор С.Т. Антипов, доцент А.В. Журавлев, соискатель А.В. Бородкина
(Воронеж. гос. ун-т. инж. технол.) кафедра машин и аппаратов пищевых производств, тел. (473) 255-55-57
ведущий специалист А.Ю. Баранов
(ООО «Аскон - Воронеж»)
Разработка высокоинтенсивной сушилки с регулируемым закрученным потоком теплоносителя
Разработана новая конструкция сушилки с регулируемым закрученным потоком теплоносителя для сушки мелкосемянных культур.
The article presents a new design of the dryer with adjustable twisted coolant flow for drying fine seeds.
Ключевые слова: сушилка, закрученный поток, завихритель, мелкосемянные культуры.
Наиболее распространенными и, следовательно, наиболее важными процессами пищевой технологий являются процессы сушки, т.к. они во многом определяют качество готовой продукции, энерго- и материалоемкость производства [1].
В настоящее время в промышленности при сушке мелкосемянных культур с незначительным диффузионным сопротивлением движению влаги в качестве одного из наиболее эффективных средств интенсификации процесса широко применяются высокоинтенсивные аппараты с активными гидродинамическими режимами, в частности, аппараты с закрученными потоками теплоносителя, развитая турбулентная структура потока в рабочем объеме которых позволяет избежать образования инертных зон вокруг частиц материала [2]. Технологический процесс в данных аппаратах происходит с одновременной сепарацией твердых частиц на стенку сушильной камеры в результате воздействия центробежных сил, что позволяет одновременно снизить унос дисперсного материала и повысить скорости обтекания частицами, что приводит к увеличению скорости ведения технологического процесса по сравнению с другими устройствами [3].
В ходе проведенного анализа литературных данных о конструкциях сушилок, относящихся к данному классу, и результатов исследования процесса сушки ряда мелкосемянных культур, нами была разработана высокоинтенсивная сушилка с регулируемым закрученным потоком теплоносителя [4].
© Антипов С.Т., Журавлев А.В.,
Бородкина А.В., Баранов А.Ю., 2013
Сушилка (рисунок 1) состоит из цилиндроконической сушильной камеры 1 с окном 2 и патрубком 3 для вывода смеси сушеного продукта и отработанного теплоносителя и крышкой 5, патрубком 4 для ввода исходного влажного дисперсного материала, патрубка 6 для подачи осевого потока теплоносителя, в котором в нижней части концентрично расположен завихритель 7 (рисунок 2), а в его верхней части тангенциально установлен патрубок 8 для подвода дополнительного потока теплоносителя. Удерживающая решетка 9 предназначена для предотвращения попадания частиц материала в воздуховод в случае экстренной оста -новки сушильной установки.
Траектории закрученных потоков теплоносителя, образованные подводом осевого и тангенциального потоков, показаны линиями 10.
Сушилка с регулируемым закрученным потоком теплоносителя работает следующим образом.
Через патрубок 6 для подвода осевого потока теплоносителя в сушильную камеру 1 подается горячий теплоноситель, проходит через завихритель 7 и закручивается. Через тангенциальный патрубок 8 подается дополнительный поток горячего теплоносителя, который докручивает основной поток теплоносителя до требуемой интенсивности закрутки. После этого исходный влажный дисперсный материал подается в сушильную камеру 1 через патрубок 4, где интенсивно происходит процесс сушки во взвешенно-закрученном слое, при этом ядро фонтана дисперсного
Фестнги^ФЧУУИШ, №4, 2013
материала вращается вокруг вертикальной оси сушилки, совпадая с направлением движения закручивающего потока, и этим самым достигается равномерное тангенциальное закручивание во взвешенно-закрученном слое.
_1У
Рисунок 1 - Сушилка с регулируемым закрученным потоком теплоносителя: 1 - сушильная камера; 2 - выводное окно; 3, 4, 6, 8 - патрубки; 5 - крышка; 7 - завихритель; 9 - решетка; траектории закрученных потоков
Рисунок 2 - Завихритель
Теплоноситель вместе с частицами материала совершает сложное циркуляционное движение вдоль окружности аппарата, увеличивая при этом свою скорость. Тангенциальная скорость частиц обусловливает возникновение центробежной силы, которая отбрасывает частицы от центра сушильной камеры к ее стенкам, образуя взвешенно-закрученный слой
- вращающееся кольцо. При этом процесс сушки протекает в неустановившемся режиме при высоких относительных скоростях частиц материала и теплоносителя. Осевая составляющая скорости закрученного потока по высоте сушильной камеры падает, скорость витания продукта по мере его высыхания - уменьшается. За счет этого продукт по мере его высыхания фонтанирует в закрученном потоке теплоносителя и поднимается на большую высоту по оси сушильной камеры. Суммарный расход теплоносителя подбирается таким образом, что, достигнув необходимой влажности, продукт удаляется из сушильной камеры, увлеченный отработанным потоком теплоносителя через выводное окно 2 и патрубок 3 для вывода смеси сушеного продукта и отработанного теплоносителя сушильной камеры 1. Конечная влажность готового продукта регулируется скоростью осевого и тангенциальных потоков теплоносителя. За счет изменения тангенциальной составляющей потока теплоносителя можно добиться максимальной равномерности закручивания потока материала и теплоносителя, а меняя осевую составляющую потока теплоносителя, можно регулировать время пребывания продукта в сушильной камере, тем самым значительно интенсифицировать тепломассообменные процессы при прочих равных параметрах сушки.
В случае экстренной остановки сушилки продукт задерживается на решетке 9 и не проваливается в воздуховод.
Таким образом, предлагаемая сушилка с регулируемым закрученным потоком теплоносителя имеет следующие преимущества:
- позволяет получить готовый продукт более высокого качества за счет организации равномерного закручивания потоков материала и теплоносителя и за счет исключения его контакта с поверхностью тангенциальных воздуховодов;
- благодаря установке завихрителя, снижаются энергетические затраты на закручивание потока теплоносителя;
- организация выгрузки готового продукта через окно в патрубок облегчает процесс выгрузки и сбора готового продукта;
- упрощает процессы изготовления и монтажа сушилки, а также позволяет снизить металлоемкость конструкции;
- благодаря возможности регулирования закрученности потока теплоносителя и времени пребывания материала в сушильной камере, сушилка может настраиваться на различные режимы сушки различного рода дисперсных материалов;
- предлагаемая сушилка является универсальной, то есть она может использоваться во всех отраслях промышленности, где необходима сушка дисперсных материалов.
ЛИТЕРАТУРА
1 Антипов, С.Т. Установки для сушки высоковлажных полидисперсных вторичных материальных ресурсов пищевой промышленности [Текст] / С.Т. Антипов, А.В. Прибытков, А.В. Журавлев // Инженер, технолог, рабочий.
- 2005. - № 12. - С. 7-11.
2 Антипов, С. Т. Новые технические решения в технике сушки дисперсных материалов [Текст] / С.Т. Антипов, Д.А. Казарцев, А.В. Журавлев, Е.С. Бунин и др. // Техника машиностроения. - 2009. - № 1. - С. 55-58.
3 Антипов, С.Т. Тепло- и массообмен при сушке послеспиртовой зерновой барды в аппарате с закрученным потоком теплоносителя [Текст] / С.Т. Антипов, А.В. Журавлев. -Воронеж: ВГТА, 2006. - 252 с.
4. Пат. 2480693 РФ МКП7 F26B 17/10. Сушилка с регулируемым закрученным потоком теплоносителя [Текст] / С.Т. Антипов, А.В. Журавлев, Д.А. Казарцев, А.Ю. Баранов; заявитель и патентообладатель: ГОУ ВПО Воронежская государственная технологическая академия. - № 2011113204/06; заявл.
05.04.2011; опубл. 27.04.2013.
REFERENCES
1 Antipov, S.T. Systems for drying high moisture polydisperse secondary material resources food industry [Text] / S.T. Antipov, A.V. Pribitkov, A.V. Zhuravlev // Engineer, technologist, working. - 2005. - №12. - P. 7-11.
2 Antipov, S.T. New technical solutions in the art drying of dispersed materials [Text] / S.T. Antipov, D.A. Kazartsev, A.V. Zhuravlev, E.S. Bunin et al // Technology engineering. -2009. - №1. - P. 55-58.
3 Antipov, S.T. Heat and mass transfer during drying distillers grains wastes in the device with twisted coolant flow [Text] / S.T. Antipov, A.V. Zhuravlev. - Voronezh: VSTA, 2006. - 252 p.
4 Pat. 2480693 RF MKP7 F26B 17/10 .
Dryer with adjustable twisted coolant flow [Text] / S.T. Antipov, A.V. Zhuravlev, D.A. Kazartsev, A.Yu. Baranov; applicant and patentee: SEI HPE Voronezh State Technological Academy. -№2011113204/06; appl. 05.04.2011, publ.
27.04.2013.
