МНОГОСЕКЦИОННАЯ ВИБРАЦИОННАЯ СУШИЛКА ДЛЯ САХАРА-ПЕСКА
MULTI-SECTIONAL SAND SUGAR VIBRATION DRYER

Изобретение относится к сушке сахара-песка и может применяться на предприятиях пищевой, химической и других отраслей промышленности.
Известен традиционный способ воздушной конвективной сушки, реализуемый в промышленных сушильно-охладительных установках барабанного типа СБУ-1 (см. стр.807-808 Антипов С.Т., Кретов И.Т., Остриков А.Н., Панфилов В.).
Известен способ сушки сахара-песка в псевдоожиженом слое, реализуемый в промышленной сушилке СПС-20 (см. стр 125-130 «Чагин О.В. Оборудование для сушки пищевых продуктов [Текст] учеб. пособие / Ивановский, гос.хим-технол. ун-т. Иваново, 2007, с.138»).
Недостатки способа - большой расход энергии на создание псевдоожиженного слоя и нагрев воздуха, истирание сахара в псевдоожиженном слое.
Известна промышленная сушилка псевдоожиженного слоя для сахара СПС-20, состоящая из призматического корпуса, разделенного перегородкой на сушильную и охладительные секции, содержащие в нижних частях наклонную сахароподдерживающую и воздухораспределительную решетки с шиберами, выгрузочного и загрузочного шиберных заслонов, патрубков подачи горячего и холодного воздуха, а также аспирационные коллекторы и патрубки отработанного воздуха.
Недостатки известной сушилки: конструктивная сложность исполнения аппарата; большой расход энергии на создание псевдоожиженного слоя и нагрев сушильного агента.
Известна многосекционная вибрационная сушилка для дисперсных и адгезионных материалов (патент РФ №2312286, опуб. 2007.12.10), содержащая корпус, состоящий из двух секций, соединенных между собой конвейером и закрепленных на виброизолированных рамах, в каждой секции расположена виброактивная решетка с жестко зафиксированными в шахматном порядке полыми электронагревательными трубками, воздуховодом переменного сечения для подачи газа по всей ее длине снизу и крышкой, герметично связанной со шлюзовым питателем и шлюзовым разгрузочным устройством, имеющая возможность изменять угол наклона, установленная на наклонных пружинах и соединенная с дымососом, отсеком подачи газа и индивидуальным вибратором, включающим в себя кривошипно-шатунный механизм и электродвигатель.
Недостатки: конструктивная сложность исполнения аппарата; большой расход электрической энергии на создание вибраций при транспортировании материала; большой расход тепла на сушку.
Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции аппарата; снижение расхода электрической тепловой энергии на сушку.
Технический результат достигается тем, что в многосекционной вибрационной сушилке, содержащей раму, корпус, крышку, два виброактивных лотка, разгрузочное устройство, вытяжной вентилятор, кривошипно-шатунный механизм и электродвигатель в крышке сушилки для подачи сахара на верхний лоток непосредственно из центрифуг установлены загрузочные воронки с шарнирными затворами, нижний лоток оборудован паровой камерой, кривошипно-шатунный механизм шарнирно соединен с лотками тягами, а лотки установлены на раме на ползунах.
На фиг.1 схематически показан общий вид вибрационной сушильной установки.
Вибрационная сушильная установка содержит раму 1, корпус 2, крышку 3, два виброактивных лотка 4 и 5 с бортами 6 и 7 разгрузочное устройство 8, вентилятор 9, кривошипно-шатунный механизм 10, электродвигатель 11, загрузочные воронки 12 с шарнирными затворами 13, паровую камеру 14, тяги 15, ползуны 16 и 17, патрубки входа свежего воздуха 18 и выхода отработанного воздуха 19.
Сушилка работает следующим образом.
Сахар непосредственно из центрифуг через загрузочные воронки 12 с шарнирными затворами 13 поступает на верхний виброактивный лоток 4. Кривошипно-шатунный механизм 10 посредством тяг 15 создает лоткам 4 и 5 противофазные асимметричные колебания, благодаря которым сахар перемещается по верхнему лотку 4 влево, пересыпается через борт 6 на нижний лоток 5 и по нему перемещается вправо, а затем пересыпается через борт 6 в разгрузочное устройство 8. Движение воздуха в сушилке организовано работой вытяжного вентилятора в направлении, противоположном движению потока сахара. При этом воздух из производственного помещения поступает в сушилку через патрубок свежего воздуха 18, пронизывает сахарную струю, стекающую с нижнего лотка 5, проходит над нижним лотком 5, пронизывает сахарную струю, стекающую с верхнего лотка 4, проходит над верхним лотком 4 и вентилятором 9 через патрубок отработанного воздуха 19 выбрасывается за пределы производственного помещения.
Борта 6 лотков 4 и 5 имеют возможность изменять угол наклона и предназначены для регулировки толщины слоя сахара на лотках. Борта 7 лотков 4 и 5 предназначены для предотвращения ссыпания сахара с лотков. Ползун 16 обеспечивает вертикальность перемещения конца шатуна, а ползуны 15 - горизонтальные перемещения лотков 4 и 5 (патент РФ №2378174, опубл. 10.01 2010). Корпус 2 обеспечивает контактный подвод тепла к высушиваемому сахару.
Сушка сахара проходит по мере его перемещения и по лоткам в результате его омывания встречным потоком воздуха, преимущественно за счет тепла горячего сахара, поступающего из центрифуг.
На верхнем лотке, в струе сахара, пересыпающегося на нижний лоток, и на части нижнего лотка до паровой камеры сушка проходит с постоянной скоростью до критической влажности, соответствующей переходу постоянной скорости сушки в падающую. Сушка до критической влажности идет исключительно за счет тепла горячего сахара, поступающего из центрифуг. При этом температура сахара снижается, что ведет к быстрому снижению дальнейшей скорости сушки.
Для повышения интенсивности процесса после критической влажности в предлагаемой установке предусмотрен подвод дополнительного тепла, подводимого от паровой камеры контактом потока сахара с поверхностью лотка. Таким образом, часть нижнего лотка, оборудованная паровой камерой, предназначена для сушки сахара от критической до требуемых значений конечной влажности.
Оставшаяся часть нижнего лотка предназначена для охлаждения сахара противоточным потоком воздуха. Процесс охлаждения завершается в струе сахара, ссыпающегося в разгрузочное устройство, ее пронизыванием потоком свежего воздуха.
Использование дополнительного подводимого тепла непосредственно к сахару и противоточной схемы движения потоков воздуха и сахара позволяет на предлагаемом устройстве высушивать сахар до требуемых параметров.
Упрощение конструкции на предлагаемом устройстве достигнуто за счет исключения конвейера между секциями и использованием одного вибропривода.
Экономия электроэнергии достигается за счет исключения вертикальной составляющей колебаний виброактивных элементов и отсутствием необходимости подъема сахара при его перемещении из одной секции в другую.
Экономия тепловой энергии на сушку достигается использованием избыточного теплосодержания сахара, поступающего из центрифуг и исключением расходов тепла на нагрев воздуха. Установка паровой камеры в предлагаемом устройстве предусмотрена для интенсификации процесса в периоде падающей скорости сушки. При этом тепло подводится непосредственно к высушиваемому сахару.
Достаточность тепла, поступающего с сахаром из центрифуг, на испарение влаги подтверждается тепловым балансом процесса.
н
к
При значениях начальной влажности сахара u=1,00% и конечной - u=0,04% количество удаляемой влаги на 1 кг высушенного сахара (с.315 в учебном пособии Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1981, 624 с.) составит
н
к
При температуре сахара, выгружаемого из центрифуг t=70°С и из сушилки t=25°С, теплоемкость сахара (с 14. в Забросин А.Ф., Дмитрюк А.А. Сушка и охлаждение сахара-песка в псевдоожиженном слое. М.: Пищ. пр-ть, 1979, - 104 с.) составит
н
н
н
c=0,994+0,0072·t+0,293·u=0,994+0,0072·70+0,293·1=1,791 кДж/(кг·гр)
и
Тепло, выделившееся при охлаждении сахара, определим как разность энтальпий сахара на входе и на выходе
Это тепло расходуется на испарение влаги сахара, нагрев воздуха и потери в окружающую среду.
Как известно (с.135 в Гинзбург А.С., В.А.Резчиков. Сушка пищевых продуктов в кипящем слое. Пищ. пр-сть.: 1966, 196 с.), влага сахара является в основном межкристальной и входит в состав сиропа, обволакивающего поверхность кристаллов. Межкристальная влага является свободной, и ее удаление подчиняется законам испарением воды со свободной поверхности. Согласно этим законам на поверхности высушиваемого материала в периоде постоянной скорости процесса сушки устанавливается температура мокрого термометра, и нагревания окружающего воздуха при высушивании не происходит. Нагрев воздуха может происходить лишь после завершения периода постоянной скорости сушки. Таким образом, расходом тепла на нагрев воздуха в первом приближении можно пренебречь.
Тепловые потери примем равными 20%. Тогда тепло, расходуемое на испарение влаги, составит
ис
Q=Q·(100-20)/100=95,73·0,8=76,6 кДж/кг.
Возможное количество удаляемой влаги будет равно
макс
ис
W=Q/r=76,6/2382,5=0,0321 кг/кг,
где r=2382,5 кДж/кг - удельная теплота парообразования при температуре сушки t=50°C (М.П.Вукалович, С.Л.Ривкин, А.А.Александров. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. Издательство стандартов: М., 1969, 408 с.).
Возможное количество удаляемой влаги превышает необходимое, равное 0,0097 кг/кг, в 0,0321/0,0097=3,3 раза.
Следует также отметить, что предлагаемая многосекционная вибрационная сушилка предполагает установку на производстве непосредственно у центрифуг вместо вибротранспортеров (трясунов), используемых совместно с элеватором и ленточными, транспортерами для подачи сахара в отделение сушки. Ожидаемая мощность привода предлагаемой установки соизмерима с мощностью трясунов, а расход тепловой энергии ниже, чем в аналогах. При этом освободятся производственные площади, занимаемые сушильным отделением, и исчезнет необходимость в использовании трясунов.