Интенсификация процесса сушки в односекционных аппаратах кипящего слоя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России

Интенсификация процесса сушки в односекционных аппаратах кипящего слоя

Иванов Виталий Евгеньевич

кандидат наук, преподаватель

Аннотация

односекционный сушилка кипящий термочувствительный

В статье рассмотрены пути интенсификации процесса сушки в различных односекционных аппаратах кипящего слоя.

В настоящее время для сушки дисперсных материалов широко применяются аппараты с кипящим слоем. Процесс в кипящем слое позволяет значительно увеличить поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом, интенсифицировать испарение влаги из материала и сократить (до нескольких минут) продолжительность сушки [1-4]. Сушилки с кипящим слоем хорошо зарекомендовали себя в пищевой, химической, микробиологической, фармацевтической и др. промышленностях. Для осуществления процессов в кипящем слое применяют односекционные и многосекционные аппараты, которые имеют свои достоинства и недостатки. В односекционных аппаратах происходит обратное перемешивание сплошной и дисперсной фаз, снижается однородность псевдоожижения, что ухудшает эффективность процесса сушки. Многосекционные аппараты позволяют исключить эти недостатки путем горизонтального и вертикального секционирования кипящего слоя.

Существует большое разнообразие конструкций односекционных сушилок, которые различаются по форме сечения, направлению движения высушиваемого материала от загрузки к выгрузке и конструкцией механических устройств, способствующих интенсификации процесса сушки. Чертежи конструкций сушильных аппаратов в настоящее время разрабатываются с помощью систем автоматического проектирования КОМПАС, AutoCAD и др. [5]. Данные программы позволяют создавать не только чертежи, но и трехмерные модели различной сложности, которые могут быть использованы как в учебном процессе, так и в производстве [6-10].

Для обеспечения более равномерного высушивания материала широко применяются однокамерные сушилки кипящего слоя с направленным перемещением высушиваемого материала. На рисунке 1 представлена конструкция однокамерного аппарата с направленным перемещением слоя без применения каких-либо сложных дополнительных устройств.

Рисунок 1. Схема промышленной установки с направленным движением слоя: 1 - камера, 2 - решетка, 3 - газораспределительная щель, 4 - загрузочный бункер, 5 - газоподводящая коробка, 6 - газоотодящий коллектор, 7 - приемник сухого материала, 8 - заслонка.

Данный аппарат имеет сушильную камеру корытообразной формы, вследствие чего скорость теплоносителя по мере его подъема уменьшается. Это обеспечивает распределение частиц по крупности: более мелкие частицы будут находиться на большей высоте, т. е. в зоне более низких температур, в результате чего улучшается равномерность нагрева всего материала. Благодаря сужению щели для подачи сушильного агента, объемы проходящего теплоносителя уменьшаются по ее длине, а так как в верхних горизонтальных сечениях камера имеет одинаковую ширину, то вертикальные скорости теплоносителя также уменьшаются. Линии равных скоростей теплоносителя распределяются по опускающейся кривой. Результирующая сила тяжести и динамического давления газа заставляет частицу двигаться как бы по наклонной плоскости. В нижней части камеры перемещение частиц происходит вследствие того, что теплоноситель поступает в слой под углом. Данную сушилку рекомендовано использовать в производстве для сушки угля и различных солей.

Для улучшения перемешивания сушильного агента с влажным материалом в сушилках с кипящим слоем могут применяться механические перемешивающие устройства различного типа. В качестве примера на рисунке 2 приведена одна из конструкций сушилки кипящего слоя с мешалкой и наклонной газораспределительной решеткой.

Рисунок 2. Сушилка с мешалкой и наклонной решеткой: 1 - загрузочная труба, 2 - камера, 3 - мешалка, 4 - труба с питателем для разгрузки сухого продукта.

Сушилка имеет цилиндрический корпус и наклонную решетку и снабжена мешалкой, передвигающей крупный материал от центра к периферии. Время нахождения материала на решетке определяется либо скоростью движения мешалки, либо углом наклона решетки (на рисунке решетка показана горизонтально). Основная масса высушенного материала выгружается через циклон. Данная сушилка применяется для сушки волокнистых и стружкообразных материалов.

На рисунке 3 представлена установка для сушки термочувствительных сыпучих материалов в кипящем слое.

Рисунок 3. Сушилка кипящего слоя для сушки термочувствительных материалов: 1 - корпус; 2 - газораспределительная решетка; 3 - газоподводящий коллектор; 4 - излучатель звука; 5 - трубопровод сжатого воздуха; 6 - обечайка; 7 - загрузочное устройство; 8 - разгрузочное устройство; 9 - газоотводящий патрубок; 10 - пылеотделитель; 11 - датчик давления; 12, 13, 14 - датчики температуры, 15 - микропроцессор.

Данный аппарат работает следующим образом: сжатый воздух под давлением 3...3,5 кГс/см² подается к трубопроводу 5 и к излучателю звука 4, который преобразует энергию сжатого воздуха в акустическую энергию. Одновременно в корпус 1 загрузочным устройством 7 на газораспределительную решетку 2 подается сырой термочувствительный сыпучий материал, например, аминокостный бактороденцид. В результате наложения сфокусированной звуковой энергии на слой высушиваемого материла последний псевдоожижается. Высушиваемый материал в месте наложения звукового пучка начинает кипеть. Одновременно происходит подсасывание материала с периферии камеры к пучку, так как сфокусированный звуковой пучок обладает высокой эжекционной способностью, а затем его псевдоожижение. Аппарат позволяет интенсифицировать процесс сушки и повысить качество готового продукта.

Существуют и другие конструкции односекционных сушилок кипящего слоя, в которых интенсификация процесса сушки достигается одним из приведенных выше способов или достигается иным путем, позволяющим повысить эффективность процесса сушки и снизить удельные затраты тепловой энергии на единицу выпускаемой продукции [11,12].

Список литературы

1. Пат. 82587 Российская Федерация, МПК F26B17/10. Многосекционный аппарат кипящего слоя // Иванов В.Е., Натареев С.В., Кочетков А.Е., Натареев А.С., Соловьева Е.А.; заявитель и патентообладатель Ивановский государственный химико-технологический университет. - № 2008147940/22; заявл. 04.12.2008; опубл. 10.05.09, Бюл. № 18.

2. Иванов В.Е. Сушка дисперсных материалов в сушилке кипящего слоя непрерывного действия: Дис...канд. техн. наук. - Иваново, 2010. - 121 с.

3. Натареев С.В. Сушка дисперсных материалов в многосекционном аппарате кипящего слоя / С.В. Натареев, В.Е. Иванов, Е.Н. Венкин // Химия и химическая технология. 2010. Т. 53. №1. С. 129-130.

4. Иванов В.Е. Сушка дисперсных материалов в сушилке кипящего слоя непрерывного действия // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Ивановский государственный химико-технологический университет. Иваново, 2010.

5. Легкова, И.А. Визуализация учебного материала средствами системы КОМПАС-3D / И.А. Легкова, С.А. Никитина, В.П. Зарубин, В.Е. Иванов. - Современные проблемы высшего образования: материалы международной научно-методической конференции. - Курск: ЮЗГУ, 2015. - С. 34-38.

6. Легкова, И.А. Опыт использования трехмерного моделирования в образовательном процессе / И.А. Легкова. - НоваИнфо, №53. - 2016. - Том 2. - С. 335-338.

7. Легкова, И.А. Использование трехмерной графики при изучении устройства узлов и механизмов / И.А. Легкова, В.П. Зарубин, В.Е. Иванов. - Аграрная наука в условиях модернизации и инновационного развития АПК России: материалы всероссийской научно-методической конференции с международным участием. - Иваново: ИГСХА, 2015. - С. 140-143.

8. Иванов В.Е. Внедрение 3D технологий в учебный процесс. // В.Е. Иванов, И.А. Легкова, А.А. Покровский, В.П. Зарубин, Н.А. Кропотова. / Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Современное научное знание: теория, методология, практика» в 3-х частях. ООО «Новаленсо». - Смоленск, 2016. С. 37-39.

9. Кропотова Н.А. Электронное обеспечение современного образовательного процесса. // NovaInfo.Ru (Электронный журнал.) - 2016. - № 54. Т.2. С. 241-243.

10. Иванов В.Е. Инженерно-проектировочные решения для разработки типового класса подготовки пожарных-спасателей // В.Е. Иванов, В.В. Киселев, П.В. Пучков, И.А. Роммель / Фундаментальные и прикладные вопросы науки и образования: Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 2-х частях. Смоленск. 2016. С. 27-29.

11. Иванов В.Е. Современное состояние теории и практики процесса конвективной сушки - равновесие при термической сушке // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 55. С. 82-84.

12. Иванов В.Е. Современное состояние теории и практики процесса конвективной сушки - кинетика процесса сушки // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 55. С. 85-87.

Размещено на Allbest.ru