Влияние технологических параметров на кинетику сушки распылением Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

и режимов эксплуатации пленочных подогревателей и выпарных аппаратов.

ВЫВОДЫ

1. Найдены закономерности изменения толщины, амплитуды, фазовой скорости и длины волны вдоль поверхности теплообмена при турбулентном отекании жидкостиых пленок.

2. Установлена взаимосвязь между волновыми параметрами течения и интенсивностью теплообмена.

3. Получены критериальные уравнения для расчета теплоотдачи при различных режимах испарения пленки.

4. Определены условия перехода от поверхностного испарения пленки к режиму развитого кипения.

5. Результаты исследований могут быть исполь зованы при проектировании и эксплуатации пленочных теплообменных аппаратов и испарителей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Оптимизация теплообменного оборудования пищевых производств/Под ред. Г. Е. Каневца, И. И. Саганя.— Киев, 1981.

2. Ф е д о т к и н И. М., Л и п с м а н В. С. Интенсификация теплообмена в аппаратах пищевых производств.— М., 1972.

3. Та на й ко Ю. М., Воронцов Е. Г. Методы расчета и исследования пленочных процессов.— Киев, 1975.

4. Ч е п у р н о й М. Н., Шнайдер В. Э., С и-н ю к Н. И.//И. Ф. Ж.— 1986.— 50 —№ 2,—С. 218.

5. Д о м а н с к и й И. В., Соколов В. Н.//П. X.— 1967,— 40,— № 2,— С. 365.

6. Ко з л о в В. М., Миронов Ю. Л., М у с в и к А. Б. Теплофизика ядерных энергетических установок.— Свердловск, 1982.— С. 41.

7. Struve Н. A. I. Ch. Е. J'ourn.— 1969.— )5.— № 5.— Р. 719.

Кафедра электрических станций Поступила 28.01.89

ИЗВЕСТИЯВУЗОН

637.143:66.047.791.

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА КИНЕТИКУ СУШКИ РАСПЫЛЕНИЕМ

Н. С. ЛОКО'ГАНОВ, В. И. ЛЕВЕРАШ, А. П. ХОМЯКОВ Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения

Кинетические особенности процесса сушки в значительной мере определяют размеры и конструкцию распылительных сушилок. С целью выбора рациональных технических решений при конструировании сушилок нами проведены исследования на промышленной установке с производительностью 1000 кг/ч испаренной влаги на одном из молочно-консервных комбинатов Казахстана. Установка включала в себя прямоточную распылительную сушилку (рис. 1) с нисходящим потоком теплоносителя и диспергированного продукта. Изучались закономерности распределения продукта по содержанию массовой доли влаги (влажность) и температура в объеме сушильной камеры в зависимости от условий распыления, начальной температуры теплоносителя (воздуха), влажности исходного продукта и его

раметрах: температура воздуха: на входэ в камеру ^1 = 155—180° С, на выходе из нее ^=93—98° С, исходного продукта ^=68—80° С, массовый рас,\ед

продукта Л1=1300—1700 ке/ч, влажность исходного продукта ао==76—86%. Диспергирование продукта осуществлялось центробежным дисковым распылителем с диаметром диска 0,22 м и частотой вращения 250 и 300 с~‘. В каждом опыте значения указанных параметров поддерживались постоянными.

Отбор проб продукта с целью определения его влажности осуществлялся по известной методоке [1,2] с помощью зонда, оборудованного 7 ловушками. Зонд вводился в камеру в точках а, б, в, г, д, показанных на рис. 1. Посредством зонда в тех же точках измерялась температура среды.

Исследования проводились при сушке казеината натрия. Известно, что на физические свойства казеината натрия — вязкость, поверхностное натяжение и т. д.— заметно влияет незначительное изменение температуры и влажности [3]. Поэтому оказалось возможным отметить влияние этих параметров в процессе сушки.

Результаты определения влажности продукта в объеме сушильной камеры представлены графически в виде линий постоянной влажности на рис. 2. Содержание влаги в продукте, как показали исследования, распределяется по сечению камеры крайне неравномерно. Максимальное 50—60% значение содержания массовой доли влаги в продукте имеет место в центре сушилки на уровне распылительного диска. На этой же высоте в периферийной части сушильной камеры содержание влаги на порядок меньше (у стенки 4—5%). По мере удаления от потолка сушилки вниз неравномерность содержания влаги в продукте по сечению камеры уменьшается и на расстоянии от потолка 5,5 м составляет по всему сечеиию 2—4%. Зона с продуктом, содержащим более 25% влаги, занимает центральную часть камеры и распространяется вниз на 3 ж от распылительного диска. Вблизи потолочной и цилиндрической частей сушильной камеры обнаружен сухой продукт с влажностью 3—5%.

* ¥

с

I я 1,0

£ гд

К

ъл

$

I 4*

| 5*

р

о W

«с

11 JC

h

(

о д \

\ \

\ N Ч

\

3,0 | Ралсгпй

Проведенные увеличение час диска с 250— а процесс сушки: соответствующий заметно уменьш ней части сушил дукта более 25% Данные о не{ дукта по влажн изучения темпері Неравномерності диаметральной п ной камеры. Так ратуры (80—90° они растут и на рі максимального д лее высокие тем и ниже 3 л от не от 1,16 ж до 2,32 самое низкое знг С целью коли технологических обработаны полу грамме [4], кото[ фициентов уравь одночлена.

В машину ввод зависимой перем в высушиваемом висимых перемі воздуха /і, выхо, дукта ^2, влажно іцее значение ра ного продукта на В результате верхней части с; толка на 1,68 м' вающее законом* массовой доли ві текущему радиус]

а = 20,4-10‘'Г'

оаания пищевых И. И. Саганя.—

В. С. Интенси-пищевых произ-

Е. Г. Методы и процессов.—

1 в. Э., С и-

Ш 2,-С. 218. В. Н.//П. X,—

М у с в и к А. Б. (х установок.—

9.— 15. ~№ 5.— ступил а 28.01.89

3:66.047.791.1

т

гость исходно-ирование про-ым дисковым 22 л и часто-.ом опыте зна-)живались по-

ределения его 'ной методоке ного 7 ловуш-|х а, б, в, г, <?, вида в тех же 1.

оке казеината свойства каютное натяже-гельное изме-[3]. Поэтому ие этих пара-

а продукта в !ы графически 1а рис. 2. Со-зали исследо-амеры крайне )% значение эодукте имеет распылитель-периферийной 1лаги на поря-!ере удаления )ность содер-амеры умень-м составляет уктом, содер-

центральную в на 3 ж от точной и ци-ы обнаружен

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2-3, 1990

85

\ / \\

н ГС Ч 2о\ \

?! А \ \У \

( ) і р 5

V V к X [/ 7 I I

\ \ V / </ I \

\ V уч 2? / та и \

\ \ V \ ч X, / Я / )

\ \ Ч 1 ч 6 .10

\ ’ч

N -

1 ^

_ і і і .

3,0 2А 1,0 0 1,0 2§ у

а о

Расстояние от ц/енгт суишлхч/,м

Рис. 2

Проведенные исследования показали также, что увеличение частоты вращения распылительного диска с 250—а до 300 с”1 — б интенсифицирует процесс сушки: содержание влаги в продукте в соответствующих точках уменьшается. Особенно заметно уменьшение влажности продукта в верхней части сушилки: объем зоны с влажностью продукта более 25% уменьшается почти в 2 раза.

Данные о неравномерности распределения продукта по влажности согласуются с результатами изучения температурных полей в сушильной камере. Неравномерность температуры особенно заметна в диаметральной плоскости в верхней части сушильной камеры. Так, в центре отмечены низкие температуры (80—90° С), по мере удаления от центра они растут и на расстоянии 2,5 м от центра достигают максимального значения. Установлено, что наиболее высокие температуры имеют место у потолка и ниже 3 м от него. В центральной части камеры — от 1,16 ж до 2,32 м по высоте — температуры имеют самое низкое значение.

С целью количественного определения влияния технологических параметров на процесс сушки были обработаны полученные данные на ЕС ЭВМ по программе [4], которая обеспечивала определение коэффициентов уравнения регрессии в виде степенного одночлена.

В машину вводились данные, в которых в качестве зависимой переменной была массовая доля влаги в высушиваемом продукте а, а в качестве независимых переменных — температура: входящего

воздуха /ь выходящего воздуха 1.^, исходного продукта I2, влажность исходного продукта а0 и текущее значение радиуса. Влагосодержание высушенного продукта на выходе из сушилки — ак.

В результате обработки опытных данных для верхней части сушильной камеры (зона ниже потолка на 1,68 м) получено уравнение (1), описывающее закономерность распределения содержания массовой доли влаги в высушиваемом продукте по текущему радиусу:

Как видно, что наиболее значимым фактором,

влияющим на влажность высушиваемого продукта в верхней части сушильной камеры, является температура входящего воздуха, следующим по значимости является температура исходного продукта.

Аналогичная обработка опытных данных для нижней части сушильной камеры, удаленной от потолка на 3,52 м, приводит к уравнению:

/Л-'-Р/ и у 2'54 ТР чоо/

&

(2)

Анализ уравнения (2) показывает, что здесь наиболее существенным фактором, определяющим интенсивность сушки, является температура исходного продукта.

Решение уравнений (I) и (2) дает возможность представить графически (рис. 3) зависимость

і Г,**

массовой доли влаги в продукте от радиуса сушильной камеры. Кривая / относится к верхней, кривая 2 — к нижней части сушильной камеры. Из графика видно, что зона с продуктом, имеющим влажность 3—5%, находится в пристенном пространстве верхней части (л>2,5 м) и распространяется к центру (до г= 1,5 м) в нижней части сушильной камеры.

ВЫВОДЫ

1. При сушке казеината натрия в прямоточной распылительной сушилке распределение его по влажности в объеме сушильной камеры крайне неравномерно.

2. Получены эмпирические уравнения, описывающие зависимость содержания массовой доли влаги в продукте от параметров процесса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Липатов Н. Н. Теоретические предпосылки производства сухого быстрорастворимого молока. М.: ЦНИИТЭИ А'іясомолпром СССР, 1972: Обзоры, информ. Сер. Молочно-консервная пром-сть.— 62 с.

2. Козловский О. В., Шаманов Ю. М. Кинетика процесса сушки молочных смесей на прямоточных распылительных установках ВМИ,-1967,— С. 208—214.

3. Липатов Н. Н., Харитонов В ко.— М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1981.

4. Математическое обеспечение ЕС ЭВМ: Пакет научных программ на Фортране: Руководство для программиста.— Ч. 9.— Минск: Институт Математики АН БССР.

Вып. ЕУ-

Д. Сухое моло-

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

Поступила 30.05.Й