Стрічкова сушарка для термолабільних матеріалів

Реферат: Стрічкова сушарка для термолабільних матеріалів, яка має дві ізольовані сушильні зони, кожна з яких облаштована циркуляційним контуром, до складу якого входять сушильна камера, вентилятор, теплогенератор, з'єднувальні повітропроводи і патрубки входу свіжого та виходу відпрацьованого повітря, перфорований конвеєр. Згідно з винаходом, сушильна установка додатково оснащена тепловим насосом з охолоджувачем-випарником, вологовідокремлювачем, компресором, нагрівачем-конденсатором, дросельним вентилем, системою циркуляції холодильного агента, при цьому патрубок виходу відпрацьованого після першої зони сушильного агента з'єднаний з випарником і конденсатором теплового насоса, теплогенератором і патрубком входу у другу сушильну зону, що сприяє інтенсифікації процесу досушування матеріалу та скороченню енергетичних витрат. UA 113700 C2 (12) UA 113700 C2 UA 113700 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до технології і техніки сушіння капілярно-пористих і колоїдних капілярнопористих термолабільних матеріалів і може бути використаний в харчовій, будівельній, фармацевтичній та інших суміжних з ними галузях промисловості. Відома багатострічкова однозонна установка для сушіння сипучих термочутливих матеріалів [А. с. № 1151049, МПК F26В 7/04], що складається з теплоізольованої сушильної камери, всередині якої поярусно розташовано п'ять безкінечних конвеєрів, що переміщують зневоднювальний матеріал від місця завантаження до місця вивантаження, зміщених відносно один одного по довжині сушильної камери для пересипання продукту з однієї стрічки на іншу. Камера підключена до тепловентиляційного обладнання, а система вентиляторів забезпечує у ній тиск нижчий, за тиск навколишнього середовища. Подача сушильного агента з постійною температурою здійснюється зверху вниз, між ведучими і веденими гілками стрічкового конвеєра встановлені колектори охолоджуючого повітря, подачу якого регулюють дросельними заслінками. Застосування охолоджуючих колекторів запобігає перегріванню термочутливого матеріалу вище гранично допустимої температури, але у першому періоді сушіння, коли температура матеріалу дорівнює температурі мокрого термометра і вплив підвищених температур не призводить до незворотних якісних змін продукту, додаткове охолодження вологого матеріалу уповільнює процес зневоднення. Крім того, додаткове охолодження зволоженого сушильного агента після омивання вологого матеріалу, розташованого на верхніх ярусах, знижує продуктивність сушарки і не завжди дозволяє досушити матеріал до низької кінцевої вологості. Відома однострічкова багатозонна сушарка [Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов. -М.: Химия. 1988. - 353 с], в кожну зону якої нагрітий у паровому калорифері сушильний агент подається через розподільний канал, проходить крізь шар матеріалу зверху вниз і через вікна, розташовані під стрічкою у кожній зоні, повертається на рециркуляцію. Частина відпрацьованого повітря викидається назовні. Кожна зона працює самостійно в заданому гідродинамічному та температурному режимах, що дозволяє інтенсифікувати процес сушіння. Однак, використання однієї стрічки може бути ефективним при сушінні матеріалів з відносно невисокою початковою вологістю (до 50 %). При сушінні високовологісних термолабільних матеріалів, вологовміст яких перевищує 100 %, досягнення рівноважного вологовмісту відбувається дуже повільно і більш доцільним буде забезпечувати необхідний час перебування матеріалу в камері шляхом використання декількох стрічок, що рухаються з різними швидкостями. Найбільш близькою до конструкції стрічкової сушарки, що заявляється, вибраної нами як найближчий аналог, є сушильна установка, що входить в Агрегат гігротермічної обробки, сушіння і охолодження [Снежкин Ю.Ф., Боряк Л.А., Хавин А.А. Энергосберегающие теплотехнологии производства пищевых порошков из вторичных сырьевых ресурсов. - Киев: Наукова думка, 2004. - 230 с] і являє собою двосекційну багатозонну стрічкову установку, секції якої з'єднані загальним повітроводом, а вихідна частина стрічкового конвеєра першої секції розташована над приймальною частиною стрічкового конвеєра другої секції. Кожна з сушильних зон оснащена паровим калорифером і вентилятором, що дозволяє забезпечувати в них свій температурно-вологісний режим, кожна секція установки Агрегату гігротермічної обробки, сушіння і охолодження має механізм регулювання швидкості руху сушильних стрічок. При переході матеріалу зі стрічки на стрічку забезпечується швидке і безупинне перекидання матеріалу і його перемішування, що сприяє вирівнюванню градієнта вологості по товщині матеріалу. Можливість регулювання тепловологісного режиму по зонах в залежності від стану матеріалу дозволяє реалізовувати багатоступеневі режими сушіння, підвищуючи продуктивність сушарки, і отримувати достатньо високу якість кінцевого продукту з багатьох видів термолабільних матеріалів. Кількість сушильних зон визначається початковою вологістю матеріалу, тому при зневодненні високовологих термолабільних матеріалів число зон істотно збільшується, що потребує додаткових енергетичних і капітальних витрат на необхідне обладнання і його функціонування. Крім того, досушування таких матеріалів до низької кінцевої вологості є досить тривалою, оскільки температура сушильного агента в останніх зонах повинна бути близькою до гранично припустимої для даного матеріалу, що також збільшує енерговитрати сушарки. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення стрічкової сушильної установки шляхом організації двох сушильних зон, замкненого контуру циркуляції сушильного агента та додаткового встановлення теплового насосного пристрою, що забезпечує часткове нагрівання теплоносія у конденсаторі теплового насосного пристрою при подачі його у другу зону сушарки, осушування агента у випарнику теплового насоса та рекуперацію теплоти відпрацьованого 1 UA 113700 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сушильного агента після першої сушильної зони, за рахунок чого досягається зниження енергетичних витрат, інтенсифікація процесу досушування матеріалу та покращення енергоефективності роботи теплового насоса. Поставлена задача вирішується тим, що стрічкова сушарка для термолабільних матеріалів, яка має дві ізольовані сушильні зони, кожна з яких облаштована циркуляційним контуром, до складу якого входять сушильна камера, вентилятор, теплогенератор, з'єднувальні повітропроводи і патрубки входу свіжого та виходу відпрацьованого повітря, перфорований конвеєр, згідно з винаходом, додатково оснащена тепловим насосним пристроєм з охолоджувачем-випарником, вологовідокремлювачем, компресором, нагрівачемконденсатором, дросельним вентилем, системою циркуляції холодильного агента, при цьому патрубок виходу відпрацьованого після першої зони сушильного агента з'єднаний з випарником і конденсатором теплового насоса, теплогенератором і патрубком входу у другу сушильну зону. Облаштування стрічкової сушарки для термолабільних матеріалів тепловим насосом дозволяє зменшити витрати енергії на 1 кг випареної вологи на 10-15 % у порівнянні з існуючими стрічковими сушильними установками без теплового насоса. Часткове нагрівання теплоносія у конденсаторі теплового насоса дозволяє суттєво знизити енергетичні витрати в теплогенераторі на нагрівання сушильного агента для досягнення ним необхідної температури на вході до другої зони сушарки, оскільки енергетичний коефіцієнт корисної дії теплового насоса більше 1. Осушування сушильного агента у випарнику теплового насоса сприяє інтенсифікації процесу зневоднення матеріалу на заключному етапі сушіння у другій зоні сушарки. Організація замкненого циклу руху сушильного агента забезпечує рекуперацію теплоти відпрацьованого сушильного агента після першої сушильної зони та подачу у випарникохолоджувач теплоносія з тепловмістом зазвичай більшим, ніж тепловміст зовнішнього повітря, що підвищує енергетичну ефективність теплового насоса. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 і фіг.2 представлена стрічкова сушарка для зневоднення термолабільної сировини, до складу якої входять послідовно з'єднані дві зони 1 з розміщеними в них конвеєрними стрічками, калорифери 2, які підігрівають сушильний агент, що подається в першу і другу зони, вентилятори 3, що відсмоктують теплоносій на виході з першої та другої зони, а також тепловий насосний пристрій в якому циркулює холодоагент, що включає охолоджувач-випарник 4, компресор 5, нагрівачконденсатор 6, терморегулюючий (дросельний) вентиль 7 та конденсатозбірник 8. Стрічкова сушарка для зневоднення термолабільної сировини працює наступним чином. Сушильний агент, проходячи крізь калорифер 2, нагрівається до температури Тс0, яка суттєво вище гранично допустимої Т* для даного матеріалу, і подається в першу зону сушарки. Початковий тиск і швидкість сушильного агента визначаються потужністю вентилятора 3, встановленого після першої зони сушарки, а вологовміст відповідає на 1-d діаграмі вологого повітря температурі Tc0. Швидкість перфорованої стрічки задається такою, що після проходження першої зони сушарки температура на зовнішній границі тіла наближається до значення Т*, а парціальний тиск пари в сушильному агенті і відповідно вологовміст досягає значення, при якому зміна вологовмісту на поверхні матеріалу практично не спостерігається. Далі матеріал пересипається на стрічку другої зони, в процесі чого відбувається перемішування матеріалу і вирівнювання вологості по товщині шару. Холодоагент, стиснений в компресорі 5 до тиску насичення, подається в конденсатор 6, де внаслідок фазового перетворення віддає теплоту сушильному агенту. Після цього холодоагент дроселюється через терморегулюючий вентиль 7 до тиску, при якому потрапляє в охолоджувач-випарник 4 та випаровується за рахунок теплоти відпрацьованого після першої зони сушильного агента. Сушильний агент у випарнику 4 охолоджується нижче точки роси, пари вологи, що в ньому містяться, конденсуються і конденсат відводиться в конденсатозбірник 8. Потім повітря потрапляє в нагрівач-конденсатор теплового насоса 6, де за рахунок теплоти конденсації холодильного агента нагрівається до температури 60-70 °C, а проходячи крізь калорифер 2 повітря підвищує температуру до необхідної для подачі у другу зону. Ця температура вибирається максимально можливою, але щоб її вплив не допустив перегріву тіла на другому етапі вище значення T*. Тиск сушильного агента на вході в другу зону визначається потужністю вентилятора 3, який встановлено на виході з цієї зони. Якщо дисперсність вологого матеріалу така, що він може продуватись потоком сушильного агента, проходження теплоносія в другій зоні ефективніше здійснювати шляхом продування крізь шар матеріалу, як показано на фіг.2. 60 2 UA 113700 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Стрічкова сушарка для термолабільних матеріалів, яка має дві ізольовані сушильні зони, кожна з яких облаштована циркуляційним контуром, до складу якого входять сушильна камера, вентилятор, теплогенератор, з'єднувальні повітропроводи і патрубки входу свіжого та виходу відпрацьованого повітря, перфорований конвеєр, яка відрізняється тим, що додатково оснащена тепловим насосним пристроєм, до складу якого входить охолоджувач-випарник, вологовідокремлювач, компресор, нагрівач-конденсатор, дросельний вентиль, система циркуляції холодильного агента, при цьому патрубок виходу відпрацьованого після першої зони сушильного агента з'єднаний з випарником і конденсатором теплового насосного пристрою, теплогенератором і патрубком входу у другу сушильну зону. 3 UA 113700 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4