Антипов С.Т. и др. Машины и аппараты пищевых производств. Книга 2. Том 2

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 17 Аппараты для сушки

пищевых сред

101

На рис. 17.1 представлена классификация сушильных установок.

Сушильные установки

Состояние

слоя

ю-

ЦП

ир

ный

ль

ный

Ё?

звешен

ш о.

звешен

опод

раз

звешен

анны

ал

зов

2 s :5

зов

S S

—

св

н с

ло

пере

тонкод

Вид

теплоносителя

Способ

теплоподвода

ый

"т"

со со

"т"

Я о

<три'

ект

укт

аци

<три'

со

X я ч ч

СЗ m

о.

Величина дав"-

ления воздуха

, ,

са

Па

з'о

Па

ее

>я

о\

од)

анн

со

авл(

ени

иро

ч ч Я

зон

дав

мби

о.

то

СО

осф

ннэ

повыш

ат

повыш

Рис.

17.1 Классификация сушильных установок

Сушка токами сверхвысокой частоты основана на том, что диэлектрические

свойства воды и сухих веществ пищевых продуктов различаются, при этом влажный

материал нагревается значительно быстрее, чем сухой. Возникающие здесь градиенты

влагосодержания и температуры совпадают, что интенсифицирует процесс сушки.

При сублимационной сушке отсутствует контакт продукта с кислородом возду-

ха, основное количество влаги удаляется при сублимации льда ниже

°С, и только

удаление остаточной влаги происходит при нагреве продукта до 40.. .50 °С.

Конструкция сушилки должна, прежде всего, обеспечить равномерный нагрев и

сушку продукта при надежном контроле его температуры и влажности. Сушилки

должны иметь достаточно высокую производительность, но при этом должны быть

экономичными по удельным расходам теплоты и электроэнергии, иметь возможно

меньшую металлоемкость.

Наука как систематизированные знания

возникает только из потребностей производства

и развивается лишь в тесном и неразрывном

взаимодействии с производством.

БАХ АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ (1857-1946),

биохимик, академик АН СССР

17.3

ШАХТНЫЕ И РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ

ЗЕРНОСУШИЛКИ

В шахтных сушилках (прямоточных и рециркуляционных) процесс сушки ос-

нован на конвективном способе подвода тепла к продукту, а агент сушки выполняет

102

Часть

Машины и

аппараты-преобразователи

пищевых

сред

функции тепловлагоносителя. Камеры для сушки и охлаждения представляют собой

вертикальные шахты прямоугольного сечения с расположенными в них в шахтном

порядке (шаг по вертикали и по горизонтали 200...300 мм) подводящими и отводя-

щими коробами.

Короба (рис. 17.2) служат для подвода и отвода агента сушки в сушильных ка-

мерах и атмосферного воздуха в охладительных камерах.

В прямоточных шахтных сушилках (типа ДСП, СЗШ-16, ЗСПЖ-8, К4-УСА)

продукт проходит через сушильную камеру один раз, а в рециркуляционных (типа

РД-2х25-70, У2-УЗБ-50, А1-ДСП-50, А1-УЗМ) - несколько раз и число рециркуля-

ции зависит от начальной влажности продукта. В шахтных сушилках (прямоточных

и рециркуляционных) продукт при охлаждении проходит через шахту один раз.

Обидее число коробов в сушильной и охладительной шахтах выбирают в зави-

симости от количества подаваемого сушильного агента в сушильную шахту или от

количества подаваемого атмосферного воздуха в охладительную шахту при скоро-

сти отработавшего агента сушки не более 6 м/с. В новых сушилках устанавливают

пятигранные клиновые короба с жалюзи на боковых стенках, что позволяет обеспе-

чивать максимальное влагонапряжение сушильных и охладительных шахт.

244

200

100

а)

380

100 100

150

А"

300

——

и ^

Рис.

17.2 Схемы расположения коробов, их форма и размеры:

ДСП;

б -

СЗШ-]

в -

ЗСПЖ-8;

г - К4-УСА; д -

РД-2х25-70;

е -

А1 -УЗМ

Зерносу шильный агрегат

ДСП-32-ОТ

открытого типа предназначен для суш-

ки сырого зерна кукурузы, пшеницы, ржи, ячменя, овса, семян подсолнечника и

других зерновых культур.

Зерносушильный агрегат такого типа (рис. 17.3) состоит из двух параллельно

работающих шахт 3 высотой 11,57 м. Каждая из них состоит из семи секций и по

высоте делится на три зоны: первая зона сушки высотой 4,95 м расположена на

верхней части шахты; вторая зона сушки высотой 2,85 м находится в средней части

шахты; третья зона является охладительной. Высота одной секции составляет

1,65 м, причем в каждой секции расположено 8 рядов коробов по 16 в каждом ряду.

Глава 17 Аппараты для сушки

пищевых сред

15500

Рис. 17.3 Зерносушильный агрегат ДСП-32-ОТ

Атмосферный воздух вентилятором 1 также подается в напорно-распредели-

тельную камеру охладительной шахты 10. Надшахтный бункер 2 высотой 2,5 м и вме-

стимостью около 20 м

(15 т зерна) выполнен из листовой стали. Под каждой шахтой

имеются выпускные механизмы 11 периодического действия и подсушильные бунке-

ры 12. Зерно из них попадает на транспортер, а далее - в норию и на склад.

В зерносушилке ДСП-32-ОТ агент сушки выполняет роль как теплоносителя,

так и влагоносителя (испаренная влага из зерна поглощается агентом сушки и выно-

сится в атмосферу) и представляет собой смесь топочных газов с воздухом.

103

Шахта по высоте имеет 27 рядов подводящих и 29 рядов отводящих коробов. Агент

сушки и воздух подаются вентиляторами I, б и 8 в распределительные камеры для

зон сушки и охлаждения. Сырое зерно самотеком поступает в надсушильный бункер

2 и далее равномерно распределяется по сушильным шахтам 3 и по охладительной

шахте 10. Из шахт зерно выпускается механизмом 11 периодического действия.

Агент сушки из топки 9 вентиляторами 6 и 8 через всасывающие воздуховоды 4 и 7

подают в напорно-распределительные камеры первой и второй зон сушки. Подача

сушильного агента регулируется исполнительным механизмом 5.

104

Часть

II Машины и

аппараты-преобразователи

пищевых

сред

Техническая характеристика зерносушильного агрегата

ДСП-32-ОТ

Производительность

по пшенице при снижении влажности с 20 до 14 %, т/ч.... 32

Производительность

по испаренной влаге, кг/ч 2300

Удельный

расход условного топлива, кг/т 12,2

Расход

дизельного топлива, кг/т:

удельный

8,5

часовой

272

Удельное

количество теплоты, кДж/кг 5040

Мощность,

кВт:

установленная

125

потребляемая

99,2

Удельный

расход электроэнергии, кВт-ч/т 3,1

Температура

сушильного агента в зоне сушки, °С:

первой

50... 130

второй

50... 160

Число

рядов коробов:

первой зоне сушки 23

во

второй зоне сушки 14

зоне охлаждения 18

Число

коробов в одном ряду 16

Расход

сушильного агента в зоне сушки, м

/ч:

первой

80 000

второй

42 000

Расход

атмосферного воздуха на охлаждение зерна, м

/ч 49 000

Габаритные

размеры агрегата (с топкой), мм 15 500x8300x18 724

Масса

зерносушильного агрегата, кг 32 600

Зерносушилка

СЗШ-16

предназначена для сушки продовольственного и се-

менного зерна различных зерновых культур. Зерносушилка (рис. 17.4) состоит из

двух параллельно расположенных шахт 10, установленных на общей станине 1, двух

выносных охладительных камер 11, вентиляторов 13 и сушильных шахт 14, диффу-

зоров 3 и 4.

Сушильная шахта 10 состоит из двух однотипных секций, установленных одна

на другую. В шахте расположено 14 рядов коробов, по 8 в каждом ряду. Каждая су-

шильная шахта имеет по одному вентилятору Ц9-57 № 8 или Ц4-70 № 8, которые

соединены с ней диффузорами со всасывающим коробом. Зерносушилка СЗШ-16

работает под разрежением. Топка 2 соединена с сушильными шахтами воздухово-

дом 75.

Над каждой шахтой располагаются надсушильные бункеры 8 и 9. Излишек ма-

териала из бункеров ссыпается через сливной самотек 7 норий 5 или 6 для сырого

зерна. Зерносушилка снабжена выпускными механизмами непрерывного действия.

Они совершают непрерывное движение с амплитудой колебания 4...20 мм и перио-

дическое движение с амплитудой 135 мм (через каждые 4 мин).

Зерно охлаждается в охладительной камере 77 и двух вертикальных бункерах

12 с перфорированными стенками и конусными днищами, шлюзовыми затворами и

вентиляционным оборудованием. Рециркуляционные сушилки по конструктивному

исполнению и способу нагрева зерна можно разделить на рециркуляционные с про-

тивоточной продувкой зерна и с камерами нагрева; на рециркуляционные с перпен-

дикулярной продувкой зерна и с подогревателем.

Глава 17 Аппараты для сушки

пищевых сред

105

Ш Ш Ш

8,5

166

Рис.

17.4 Зерносушилка СШЗ-16

Техническая характеристика зерносушилки

СЗШ-16

Производительность по пшенице при снижении влажности с 20 до 14 %, т/ч 16

Производительность по испаренной влаге, кг/ч 1150

Удельный расход условного топлива, кг/т 12,2

Расход дизельного топлива, кг/т:

удельный

часовой

Удельное количество теплоты, кДж/кг 5040

Мощность, кВт:

установленная 60,8

потребляемая 54,7

Удельный расход электроэнергии, кВт-ч/т 3,4

Температура сушильного агента в зоне сушки, °С

первой

второй

Число рядов коробов:

в первой зоне сушки 14

во второй зоне сушки 14

в зоне охлаждения охладительная колонка

Число коробов в одном ряду 8

Расход сушильного агента в зоне сушки, м

/ч:

первой 27 000

второй 14 100

Расход атмосферного воздуха на охлаждение зерна, м

/ч 19 000

Габаритные размеры агрегата (с топкой), мм 2030x1000x6400

Масса зерносушильного агрегата, кг 16 000

.50..

.50.

130

.160

Зак, 710

106

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

Зерносушильный рециркуляционный агрегат РД-2х25-70 (рис. 17.5) пред-

ставляет собой два совмещенных аппарата РД-25 и предназначен для сушки пшени-

цы,

ржи, овса и ячменя. Состоит из отдельных секций и снабжен двумя нориями для

рециркуляции зерна производительностью по 125 т/ч. Каждый аппарат зерносушил-

ки включает камеру нагрева 1 с вентилятором 5, бункер 4, загрузочное устройство 3,

тепловлагообменник 7, шахты промежуточного и окончательного охлаждения 8 с

вентиляторами 12, осадочную камеру 2 с циклонами, бесприводной выпускной ме-

ханизм 9, топку 10 и диффузоры тепловентиляционной системы 6 и 11.

В нижней части бункера 4 установлено загрузочное устройство 3, которое слу-

жит для равномерной подачи зерна в камеру нагрева 1 и образования зерновой по-

душки. Камера нагрева 1 соединена с осадочной камерой 2 и состоит по высоте из

четырех секций. В качестве тормозящих элементов установлено 19 рядов металли-

ческих труб диаметром 27 мм с вертикальным шагом 200 мм и горизонтальным -

400 мм. В каждом ряду 6.. .7 стержней, расположенных в шахматном порядке.

Агент сушки в камеру нагрева подают через диффузор, расположенный в ее ниж-

ней части над термовлагообменником 7. Отработавший агент сушки отводят из каме-

ры нагрева через осадочную камеру вентилятором Ц9-55 № 8. Температура агента

сушки на входе в камеру нагревания составляет 250.. .350 °С, на выходе - 80 °С.

Рис.

17.5 Зерносушильный агрегат РД-2х25-70

Одна из шахт охлаждения 8 используется по прямому назначению, вторая (ре-

циркуляционная) предназначена для частичного охлаждения зерна и удаления влаги.

Глава

Аппараты для сушки 107

пищевых сред

Производительность по испаренной влаге, кг/ч 3500

Удельный расход условного топлива, кг/т 12,3

Расход дизельного топлива, кг/т:

удельный 8,4

часовой 420

Удельное количество теплоты, кДж/кг 5330

Мощность, кВт:

установленная 119,7

потребляемая 112,7

Удельный расход электроэнергии, кВтч/т 3,4

Температура агента сушки, °С 300.. .350

Расход агента сушки, м

/ч 68 400

Расход воздуха в зоне охлаждения, м

/ч 80 000

Размеры зерносушилки (без норий и топки), мм 6400x6300x21 700

Масса агрегата, т 71:100

Инженерные расчеты. Скорость теплоносителя и воздуха в отводящих коро-

бах v (м/с) не должна превышать 6,0 м/с во избежание уноса зерна из шахты. Для

расчета числа коробов определяют площадь F (м

) поперечного сечения отводящих

коробов (по зонам).

Для зон сушки F

(м

) при общем расходе агента сушки

(м

/ч)

iau

/(3600v).

Для зоны охлаждения при общем расходе холодного воздуха V

(м

/ч) площадь

поперечного сечения будет равна

Fioe =V

/{3600 v).

Число отводящих коробов для каждой зоны zo определяется как

где /-площадь сечения короба, м

Производительность шахтной сушилки по испаренной влаге W (кг/ч) определя-

ется по формуле

[{щ-и

)/{Ю0-и

)],

где П

- производительность зерносушилки по сырому зерну, кг/ч; щ, иг - начальное

и конечное влагосодержание зерна в зоне сушки, %.

Массовый расход агента сушки L (кг/ч) рассчитывается в виде зависимости

L = W

/(d

-d

Каждая из шахт по высоте состоит из трех звеньев. В каждой шахте по 24 ряда ко-

робов переменного сечения, установленных в шахматном порядке кассетами по 2

короба в каждой. Всего в шахте 52 подводящих короба и 14 полукоробов, 56 отво-

дящих коробов и 8 полукоробов..

Техническая характеристика зерносушильного агрегата РД-2х25-70

Производительность по пшенице при снижении влажности с 20 до 14 %, т/ч.... 50

108

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

а)

+ г

г)

ж)

где d\, di - влагосодержание теплоносителя

на входе в шахту и на выходе из нее, кг/кг.

Число подводящих и отводящих коро-

бов,

установленных в сушильной шахте или

шахте охлаждения, можно определить сле-

дующим образом:

z = L/3600vFp,

где р - плотность теплоносителя, кг/м

Коэффициент циркуляции рассчитыва-

ют в виде

(и

{

-и

)/Ли,

где Ли - снижение влажности за один цикл

сушки, %.

Мощность электродвигателя N (кВт)

для привода вентилятора определяется по

формуле

Рис.

17.6 Насадки сушильных барабанов

N = 0,02

•

10"

КУР /(Л1Ч2Л3 )>

где К - коэффициент запаса; V - подача воздуха, м

/ч; Р - полное давление, Па;

Гц

КПД подшипников; ц

- КПД ременной передачи; т)

- КПД вентилятора.

Как ни коротки слова: «да», «нет», все же

|fli они требуют самого серьезного размышления.

ПИФАГОР

70-500 до

н.э.),

древнегреческий математик и философ

17.4

БАРАБАННЫЕ СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ

Барабанные сушилки применяются для сушки семян подсолнечника (одно- и

двухбарабанные), зерна (СЗСБ-8), сахара песка (СБУ-1), молочного сахара (СБА-1),

отжатого жома (А2-ПСА), витаминной муки (АВМ) и других сыпучих материалов.

Основным элементом барабанных сушилок является горизонтальный или наклонный

вращающийся цилиндрический барабан, внутри которого перемещается по длине,

перемешивается и сушится сыпучий продукт.

Внутри барабана в зависимости от высушиваемого продукта установлены раз-

личного типа насадки (рис. 17.6), способствующие повышению эффективности про-

цесса сушки.

Конструкции насадок (внутренних устройств) выбираются в соответствии с

требованиями технологического процесса (подъемно-лопастные, распределитель-

ные,

концентрические, перфорированные, канальные и др.). Основной характери-

стикой сушильного барабана является его влагонапряжение по испаренной влаге А =

6...44

кг/(м

-ч), величина которого зависит от степени заполнения и частоты враще-

ния барабана, теплофизических свойств и размеров продукта, а также от температу-

ры,

влажности и скорости движения агента сушки.

Глава

Аппараты для сушки

пищевых сред

109

Барабанная сушильно-охладительная установка СБУ-1 предназначена для

сушки и охлаждения сахара-песка.

Установка СБУ-1 (рис. 17.7) состоит из вращающегося барабана 8, опорно-

приводной станции, в которую, входит электродвигатель 18 и редуктор 20, установ-

ленные на раме 19, загрузочной головки 1, двух неподвижных кожухов 10, трубы с

дефлектором 17 для отсоса отработавшего горячего воздуха.

Барабан 8 представляет собой стальной перфорированный цилиндр длиной око-

ло 10 м, наклоненный в сторону движения сахара. В передней части барабана имеет-

ся распределительная царга 2 шириной 550 мм, внутри которой вварено десять ло-

паток 24, расположенных под углом 45° к образующей. Лопатки 24 обеспечивают

равномерное распределение сахара, поступающего из загрузочной головки / с по-

мощью турникета 25. К торцу распределительного устройства по периметру крепят-

ся 24 секции фигурных лопаток (8 - по окружности, 3 - в длину).

Для увеличения жесткости секций и предотвращения прохода воздуха вдоль

секции между фигурными лопатками ставят поперечные перегородки. Конфигура-

ция лопаток обеспечивает возможность прохождения воздуха внутрь корпуса и в то

же время не дает сахару просыпаться наружу. В конце барабана на фланце крепится

ситовая часть 9 корпуса, предназначенная для отделения комков сахара.

10898

Рис.

17.7 Барабанная сушильно-охладительная установка СБУ-1

На центральную часть перфорированного барабана надевают кожух 10, состоя-

щий из крышки 4 и днища 5. По краям кожуха в специальных обоймах крепят коль-

цевые уплотнения из прямоугольного резинового шнура, препятствующие выходу

воздуха в атмосферу. Кроме того, с двух сторон барабана имеются продольные уп-

по

Часть

II Машины и

аппараты-преобразователи

пищевых

сред

лотнения, обеспечивающие подачу воздуха только к сахару в барабане. На кожухе

имеются четыре патрубка 3 для ввода горячего и холодного воздуха. На концевую

часть барабана также ставят неподвижный кожух, имеющий сбоку патрубок для по-

дачи холодного воздуха и на торцевой стенке - патрубок 14 для отсоса отработав-

шего воздуха. На той же торцевой стенке крепят трубу 17, проходящую через бара-

бан до зоны горячего воздуха. Труба служит для отсоса воздуха. В нижней части

кожуха имеются желоб 11 и турникет 75 для сухого охлажденного сахара-песка и

желоб 72 и турникет 13 для вывода комков. Сушильный барабан приводится в дви-

жение через бандажи 6, установленных с помощью клиньев 7 на металлоконструк-

циях 16, 23 и фрикционных роликах 22, вращающихся с помощью валов 21.

Сахар, загружаемый в аппарат через загрузочную головку и царгу, равномерно

распределяется по фигурным элементам внутренней поверхности барабана и распо-

лагается'сегментом, образуемым углом естественного откоса. Именно эта зона отде-

лена продольными уплотнениями, обеспечивающими подачу воздуха только через

слой сахара. Кроме интенсификации процессов влаго- и теплообмена, такой метод

подачи воздуха способствует образованию псевдоожиженного слоя, поддерживая

кристаллы сахара в полувзвешенном состоянии, что предохраняет их от истирания.

Техническая характеристика СБУ-1

Производительность,

т/ч 20

Установленная

мощность, кВт 9,7

Испарительная

способность, кг/ч 280

Удельное

количество теплоты на испарение влаги, кДж/кг 7000

Габаритные

размеры, мм 11 600x3800x3570

Масса,

кг 35 800

Горячий воздух подается через первые два патрубка (по ходу сахара), холод-

ный- через два последних. Средний патрубок может быть использован или для го-

рячего, или для холодного воздуха, что соответственно меняет длину сушильной

или охладительной зоны.

Разделение отсоса горячего и холодного воздуха предотвращает возможность

образования конденсационных паров и завихрений, повышающих скорость воздуш-

ного потока, в результате чего возможен унос кристаллов сахара.

В целях предотвращения запыления помещения, нагнетание и отсос воздуха

рассчитаны таким образом, что внутри барабана поддерживается разряжение.

Барабанная зерносушилка СЗСБ-8 предназначена для сушки различных зер-

новых культур любой степени влажности и засоренности без предварительной очи-

стки (рис. 17.8).

Сушильный барабан 2 шестисекционный с подъемно-лопастной системой внут-

ренних устройств. В передней (конусной) части барабана шесть винтовых дорожек,

подводящих материал к секторам. Сушильный барабан заканчивается конусным

патрубком, к наружному фланцу которого присоединено съемное подпорное кольцо

с шестью люками, и имеет два бандажа, которыми опирается на металлические ро-

лики, приводящие барабан в движение за счет приводного механизма 9. Зерно вы-

гружается непрерывно при помощи шлюзового затвора разгрузочной камеры 3 и

разгрузочного элеватора 5.

Охладительная колонка 4 вертикальная, образована из двух концентрических

цилиндров, нижняя часть которых перфорирована, верхняя - сплошная. Кольцевое