Расчет и выбор распылительной сушилки
Лекция 9
Оборудование для сушки микробных суспензий
План:
1. Сушка методом распыления;
2. Расчет и выбор распылительной сушилки;
3. Сублимационная сушка.
Сушка продуктов микробного синтеза – сложный технологический процесс. Сушке подвергается широкий класс продуктов, различающихся по физико-химическим и биологическим свойствам.
Все продукты микробиологического синтеза можно классифицировать на две большие группы: продукты, которые после сушки не требуют сохранения жизнеспособности микроорганизмов или высокой активности препарата (кормовые дрожжи, некоторые ферментные препараты, аминокислоты); продукты, требующие сохранения жизнеспособности или высокой активности (ферменты, антибиотики, средства защиты растений, хлебопекарные дрожжи и т. д.). Для продуктов первой группы можно рекомендовать сравнительно жесткие режимы сушки в распылительных сушилках и аппаратах с кипящим слоем. Для второй группы продуктов, которые требуют более мягких условий сушки, используются вакуумные, сублимационные сушилки, а в некоторых случаях – распылительные.
Обычно эффективность сушильной установки оценивают по двум показателям: удельному влагосъему и затратам теплоты 1 кг испаренной влаги. Однако для обоснованного выбора сушильного оборудования этих показателей недостаточно, и для окончательного принятия решения следует учитывать технологические, теплотехнические и экономические показатели процесса.
|
|
|
Выбор способа сушки и типа аппарата в значительной мере зависит от масштабов производства. Так, технико-экономический расчет показывает, что малотоннажные производства, выпускающие до
3500 кг исходного продукта в час, целесообразно укомплектовывать серийными аппаратами и установками, а крупные производства, как правило, требуют индивидуальных разработок с учетом особенностей продукта и производства.
Сушка методом распыления
Распылительные сушилки нашли широкое применение в
микробиологической промышленности. В зависимости от способа взаимодействия сушильного агента с продуктом сушилки бывают прямоточные, противоточные и смешанного типа. Прямоточные распылительные сушилки обладают рядом преимуществ. При достаточной простоте конструкции в них можно сушить самые разнообразные материалы, в том числе термолабильные продукты микробного синтеза. При прямоточной сушке устраняется опасность перегревания частиц порошка благодаря их быстрому движению вдоль сушилки, незначительной длительности пребывания в зоне высоких температур, а также интенсивному охлаждению вследствие испарения влаги в период постоянной скорости сушки.
|
|
|
Существует два способа распыления исходного продукта в распылительной сушилке: пневматический и центробежный. В микробиологической промышленности наибольшее распространение получили сушилки с центробежным механизмом распыления. Основные преимущества его – это возможность распыления грубых суспензий и вязких растворов, равномерность распыления, надежность в работе, возможность регулирования производительности без существенного изменения дисперсности, небольшой расход электроэнергии.
Распылительная сушилка представляет собой цилиндрическую камеру с коническим днищем. В верхней части камеры установлен центробежный распылитель (для сушилок типа РЦ) или пневматические форсунки (для сушилок типа РФ). Камера оснащена взрывными клапанами и дверью для обслуживания сушильной камеры. В качестве теплоносителя используется воздух (установки типов ПВ, ЖВ и ЭВ) или смесь топочных газов с воздухом (установки типов ЖТ и ГТ).
Условное обозначение установок: первая буква – источник тепловой энергии (П – пар, Ж – жидкое топливо, Э – электроэнергия); вторая буква – сушильный агент (В – воздух, Т – топочные газы); цифра после букв – температура теплоносителя на входе в сушилку (“3” – до 300 °С; “5” – до 500; “6” – до 600 °С); цифры после тире – модель установки; буквы после цифр модели установки – тип сушилки (РЦ –
распылительная с центробежным распылением; РФ – распылительная с форсуночным распылением); следующие цифры – диаметр сушильной камеры, м; цифры после тире – объем сушильной камеры, м3; буквы после цифр – исполнение по взрывозащищенности (В – взрывозащищенная, Н – невзрывозащищенная); затем буква – группа материалов, соприкасающихся с продуктом (К – коррозионно-стойкая сталь);
последние две цифры – модель сушилки (11 – с нижним газоподводом и коническим днищем, 21 – с верхним газоподводом и коническим днищем).
|
|
|
Источником тепловой энергии являются жидкое (газообразное) топливо, пар, а для установок с камерами объемом 0,9 м3 – электроэнергия. В комплект оборудования распылительных сушильных установок входят сушилка с распылителями, оборудование для подготовки теплоносителя, циклоны дли очистки отработавшего теплоносителя, для подачи и выгрузки продукта, система управления, КИП и автоматика.
Сводные технические характеристики сушильных установок, применяемых в микробиологической промышленности, приведены в
таблице 3.16.
|
|
|
Расчет и выбор распылительной сушилки
Распылительную сушилку подбирают по расходу испаренной влаги W, который определяется из материального баланса сушилки:
(3.68)
где 
– массовый расход исходного влажного материала, 
;
, 
– массовое содержание сухих веществ во влажном и высушенном продукте, 
.
Вторым важным технологическим параметром является расход сушильного агента. Его определяют из теплового баланса сушильной камеры:
, (3.69)
где 
– теплота, вносимая сушильным агентом, Дж/кг;
– теплота на испарение влаги, Дж/кг;
– потери теплоты в окружающую среду, Дж/кг;
– теплота, выносимая высушенным материалом, Дж/кг.
, (3.70)
где 
– массовый расход воздуха, ;
и 
– энтальпия воздуха на входе в сушильную камеру и на выходе из нее, 
.
Таблица 3.16 – Технические характеристики распылительных сушильных установок
| Условное обозначение | Производительность по испаренной влаге, т/ч | Расход теплоносителя, т/ч | Габаритные | Количество циклонов газоочистки* | Диаметр циклона выгрузки продукта, мм | Установочная мощность оборудования, кВт | |
| диаметр | высота | ||||||
| Тип ЖТ | |||||||
| ЖТ5-01РЦ8-300ВК-11 | 3,5…6 | 54,5 | 10256 | 15660 | 4 | 700 | 380 |
| ЖТ6-02РЦ8-300ВК-21 | До 6 | 54,5 | 10256 | 15660 | 4 | 700 | 380 |
| ЖТ5-01РЦ10-550ВК-11 | 7…12 | 109 | 12556 | 18175 | 8 | 1000 | 600 |
| ЖТ5-02РЦ10-550ВК-21 | До 12 | 109 | 12556 | 18175 | 8 | 1000 | 600 |
| ЖТ5-01РЦ12,5-1100ВК-11 | 10…17 | 157 | 14456 | 22370 | 12 | 1200 | 935 |
| ЖТ5-01РЦ12,5-1500ВК-11 | 15…25 | 233 | 14456 | 25401 | 16 | 1400 | 1260 |
| ЖТ6-02РЦ12,5-1500ВК-21 | До 30 | 233 | 14456 | 26700 | 16 | 1400 | 1260 |
| Тип ЖВ и ПВ | |||||||
| ПВ2-01РЦ8-300ВК-21 | 1,2 | 52 | 10256 | 14320 | 4 | 700 | 235 |
| ЖВ3-01РЦ8-300ВК-11 | 3,5 | 47,5 | 10526 | 15490 | 4 | 700 | 412 |
| ЖВ3-01РЦ8-400ВК-11 | 3,76 | 79 | 10206 | 16315 | 6 | 700 | 518 |
| ЖВ3-01РЦ10-550ВК-11 | 7 | 95 | 12256 | 17935 | 8 | 1000 | 655 |
| ЖВ3-01РЦ12,5-1100ВК-11 | 10 | 150 | 14500 | 21640 | 12 | 1200 | 932 |
| ЖВ3-01РЦ12,5-1500ВК-11 | 15 | 200 | 14500 | 24620 | 16 | 1400 | 1320 |
| * - в системе газоочистки применяют циклоны СКЦН-34 диаметром 1700 мм. | |||||||
; (3.71 а)
, (3.71 б)
где 
– удельная теплоемкость воздуха, 
;
, 
– начальная и конечная температуры воздуха, 
;
– теплота парообразования при 0 ºС, 
;
и 
– начальное и конечное влагосодержание воздуха, .
, (3.72)
где 
– удельная теплоемкость воды при 
, .
, (3.73)
где 
– расход высушенного продукта, 
;
– удельная теплоемкость высушенного продукта, 
;
, 
– начальная и конечная температуры продукта, .
После совместного решения уравнений материального и теплового баланса расход сушильного агента определяют по формуле (в кг/с):
. (3.74)
С учетом потерь теплоты расход сушильного агента:
, (3.75)
где 
– доля потерь; 
.
Удельный расход сушильного агента (в кг/кг):
. (3.76)
Сублимационная сушка
Сублимационная сушка представляет частный случай вакуумной дистилляции методом испарения примесей (льда) из продукта. По принципу работы сублимационные установки можно разделить на установки периодического и непрерывного действия. Технологический процесс сублимационной сушки состоит из большого числа этапов, включающих подготовку материала, замораживание его, сушку сублимацией, упаковку. Важная стадия процесса сублимационной сушки – замораживание. Наиболее распространенными способами замораживания являются испарительное замораживание, контактное на охлаждаемых полках, конвективное с помощью охлажденного газа, комбинированное замораживание (контакт и вентиляция), кондуктивное замораживание путем погружения в охлаждающую ванну.
После замораживания продукта до заданной температуры начинается процесс сушки. Для поддержания заданной интенсивности удаления влаги необходимо, чтобы поток тепловой энергии в зону сублимации был постоянным. Для нагревания продукта используют в основном электронагревательные устройства. Процесс сушки происходит в сублимационной камере. При проектировании сублимационной камеры следует проводить расчеты поверхности теплообмена, вместимости камеры, потерь давления по трактам движения парогазовой
смеси.
До сих пор нет инженерной методики расчета формы и удельной емкости сублимационных камер.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 1776; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!