Распылительные сушилки

В распылительных сушилках раствор, подлежащий высушиванию, рас­пыляется на капли (частицы) размером 20—60 мк и почти мгновенно высу­шивается, превращаясь в порошкообразный сухой продукт. При этом части­цы высушиваются раньше, чем они нагреваются до температуры окружаю­щей среды, что очень важно для растворов белкового происхождения, чувст­вительных к высоким температурам. Это дает возможность доводить темпе­ратуру в сушильных батттнях до 180—200° С без снижения качества продук­та.

Они обладают высокой производительностью, сравнительно эконо­мичны, работают по способу прямого контакта нагретого воздуха с высуши­ваемым продуктом.

К недостаткам распылительных сушилок следует отнести их большие габариты, дороговизну, необходимость наличия пара высокого давления.

Распылительная сушилка, как правило, состоит из устройства для на­гревания воздуха, сушильной камеры, механизма для распыления раствора, устройств для подачи и удаления воздуха, фильтров для очистки воздуха, выходящего из сушилки, и механизма для удаления высушенного продукта.

Конструкция их и производительность различны, в первую очередь они зависят от способа распыления раствора: механическими форсунками, пнев­матическими форсунками и дисковыми распылителями.

В механические форсунки раствор подается под давлением порядка 50—60 атм от насоса и распыляется через отверстия диаметром 0,5—1,5 мм При этом жидкости придается вращательное движение. В результате поверх­ность испарения продукта значительно возрастает. Так, 1л крови, распылен- ный в форсунках, имеет поверхность до 5000 см . Одна механическая фор­сунка может обеспечить распыление до 4 г раствора в час.

Недостаток механических форсунок в том, что они сравнительно часто засоряются, быстро разрабатывается их выходное отверстие и их производи­тельность нельзя регулировать в процессе сушки.

В пневматических форсунках раствор распыляется при помощи струи сжатого воздуха, подаваемого в форсунку одновременно с высушиваемым продуктом, по типу струйного насоса.

Эти форсунки меньше изнашиваются, реже засоряются, степень дис­персности распыляемого ими продукта высокая.

Наиболее совершенным и экономичным способом является распыление при помощи центробежной силы, возникающей при вращении диска (до 10000 об/мин)

Распиливающий диск приводится во вращение от паровой турбинки либо от специального электродвигателя. Окружная скорость диска в совре­менных распылительных сушилках достигает 120—130 м/сек. Чем больше диаметр диска и его окружная скорость, тем меньше размер капель (распы­ляемых частиц) раствора. Диском можно распылять даже довольно вязкие жидкости, диск очень ре ;ко засоряется

По способу подачи в сушильную камеру нагретого воздуха сушилки могут быть прямоточными, противоточными и смешанными.

Большей частью сушильную камеру выполняют конструктивно в виде вертикальной башни, в которую подают раствор и нагретый воздух. Механи­ческие форсунки могут быть неподвижными или вращающимися. Распылительные сушилки вытекают многие фирмы за рубежом — «Геринг» (ФРГ), «Таг» (ФРГ), «Краузе» (ФРГ), «Свенсон» (Швеция), «Ниро- Атомайзер» (Дания), «Империал» (ФРГ), «Нема» (ГДР) и др.

Распылительная сушилка «Геринг» с механическими вращающимися форсунками. Эта сушилка (рис. 166) — непрерывного действия, производи­тельностью до 300—500 кг испаренной влаги в час. Служит она для сушки крови, молока, клеевых растворов, производства яичного порошка.

Работает сушилка следующим образом. Кровь из бака 21 по всасы­вающему трубопроводу поступает к насосу высокого давления 17 и 18, а по­том под давлением 50 атм — в ресивер 19 с манометром для контроля за дав­лением. Из ресивера по нагнетательному трубопроводу 20 кровь подается во вращающуюся колонку 8 с форсунками 7.

Наружный воздух забирается центробежным вентилятором /, движется через пластинчатый калорифер 2, где нагревается при помощи пара и посту­пает в воздуховод 4. При этом количество поступающего воздуха регулиру­ется дроссельной заслонкой 3. Нагретый воздух подается в башню через хо­бот сверху и распределяется равномерно по всему сечению башни 6 при по­мощи тарельчатого распределителя 5.

Частицы крови в виде мельчайших капель, выбрасываемые из форсу­нок снизу вверх, встречаются с потоком горячего воздуха, почти мгновенно высушиваются и в виде сухого порошка падают на дно башни.

Вращающаяся щетка сметает их в отверстие пола 9 и они попадают в желоб шнека 11, который транспортирует продукт к выгрузному отверстию для затаривания. Отработанный воздух удаляется из башни через отверстие внизу и по воздуховоду 10 направляется в фильтр 12, в котором имеется сис­тема матерчатых рукавов 13 Воздух проходит через рукава из плотной ткани, которая задерживает частицы высушенного продукта. Рукава 13 при помощи специального механизма 14 периодически встряхиваются, частицы продукта падают в помещение фильтра 16, а оттуда также забираются шнеком 11. Очи­щенный воздух удаляется из фильтра по каналу 15.

Температура воздуха, поступающего в башню, составляет 130—135° С.

Производительность сушилки по испаренной влаге определяют по формуле:

4. = УА кг/ч, (Ш-38)

где: V — внутренний объем сушильной башни, м ;

А — напряжение объема сушилки, кг испаренной влаги на м³/ч

[принимают А = 2,5 - 4 кг/м -ч)].

Напряжением сушилки называют количество выпариваемой влаги при- ходящееся на 1 м объема сушильной каморы га 1 ч.

Количество тепла, передаваемого горячим воздухом частицам высуши­ваемого раствора и расходуемого на испарение влаги и нагрев частиц, нахо­дят по уравнению

<2 = И^Л(595 + 0,47?_я -t₀) + c₂G₂{t₂ -?₀)ккал/ч, (Ш-39)

где: —количество влаги, испаряемой из раствора, кг/ч;

Ог — производительность сушилки по сухому продукту, кг /ч;

С2 —теплоемкость сухого продукта, ккал/(кг-град);

^ — температура воздуха в конце сушки, °С;

• температура раствора до сушки, °С;

Х.2 — температура продукта после сушки, °С.

Потребляемую мощность при распылении форсунками определяют по формуле

N = — кВт, (111-40)

3600 -102 - /7

где: М — производительность сушилки по исходному продукту, кг/ч; Н — напор, создаваемый плунжерным насосом, подающим рас­твор в форсунки, м;

г) — к. п. д. насоса (принимаем г| — 0,6-0,8). Мощность двигателя при распылении диском определяют по формуле

2,2а>²М „ _/ттт

N = кВт, (Ш-41)

1000-2-3600

где: со — окружная скорость вращения диска, м/сек;

М — производительность диска по влажному продукту, кг/ч

.

ЛяьІумин

і**

777777777777777777,

Рис. 166. Распылительная сушилка:

1 - вентилятор; 2 - пластинчатый калорифер; 3 - дроссельная заслонка; 4, 10 - воздуховоды; 5 - тарельчатый рас­пределитель; 6 - башня; 7 - форсунки; 8 - вращающаяся колонка; 9 - выгрузное отверстие; 11 - шнек для продукта; 12, 16 - фильтры; 13 - матерчатые рукава; 14 - встряхиватель; 15 - канал дня воздуха; 17 - насос высокого давления; 18 - привод насоса; 19 - ресивер; 20 - нагнетательный трубопровод; 21 - бак для крови.

392

Распылительная сушилка с дисковым распылением продукта. Эта су­шилка (рис. 167) более производительна и надежна в эксплуатации. Свежий наружный воздух поступает в канал, проходит фильтр 10, в котором отделя­ются механические примеси, нагревается в калорифере 3 и при помощи на­гнетательного вентилятора 4 подается под напором в распылительную колон­ку 8, из которой через щелевидные жалюзи 11 поступает в сушильную баш­ню 1.

Продукт, подлежащий сушке, поступает в бак 18, забирается центро­бежным насосом 6, подается в напорный бак 7, откуда по трубопроводу 19 самотеком подается непрерывной струей в центр быстро вращающегося рас­пылительного диска 9. Как уже указывалось, диск приводится во вращение от быстроходной паровой турбинки либо от специального высокочастотного электродвигателя. Применяют также специальные повышающие редукторы (червячные, шестеренчатые) разных конструкций. Распылительные диски устраивают либо со щелями для прохода продукта, либо с распыливающими треками. Конструкция диска зависит от рода распыливаемой жидкости и про­изводительности сушилки. Диаметр диска выбирают обычно пределах от 200 до 320 мм.

Жидкость, попадая на вращающийся диск 9, под действием возникаю­щей центробежной силы распыляется, и мельчайшие частицы ее высушива­ются потоком горячего воздуха, поступающего из колонки 8.

Высушенные частицы в виде порошка падают на пол, сметаются щет­ками 12 и подаются к выгрузному шнеку 13. Частично продукт уносится с воздухом, уходящим из башни, и поступает в рукавный фильтр 2, где дви­жется через матерчатые рукава 15, в которых задерживаются высушенные частицы, а воздух через канал 16 отсасывается вентилятором 5 и выбрасыва­ется в атмосферу.

Задержанные рукавным фильтром высушенные частицы продукта от­деляются от стенок рукавов при помощи встряхивания, падают на дно и по­ступают к выгрузному отверстию 17.

В описанной конструкции наиболее ответственным узлом является распыливающее устройство, которое работает в условиях высокой темпера­туры, что значительно осложняет его эксплуатацию.

продукт высушивается горячим воздухом, который нагревается в пла­стинчатых калориферах, обогреваемых паром. За последнее время для этой цели применили более экономичный способ - нагрев газом или использова­ние для сушки продукта смеси продуктов газа и воздуха.

Для этой цели устраивают специальную выносную топку, в которую подают природный газ и сжигают его. Далее продукты горения направляют в металлическую или кирпичную камеру, где их смешивают со свежим возду­хом и доводят смесь до необходимой температуры, а затем направляют ее в сушилку.

Производительность распылительной сушилки фирмы «Нема» (ГДР) 300 и 500 кг испаренной влаги в час. Распиливающий диск приводится в движение от паровой турбинки, число оборотов диска 800.0 в минуту, мощ

­

ность турбинки 12,5 кВт, диаметр диска 360 мм.

Отра^а/панныи йоздцх

Сбежай ШОцх,

Рис. 167. Распылительная сушилка с дисковым распылением:

1 — сушильная башня; 2 — рукавный фильтр; 3 — калорифер; 4, 5 — вентиляторы; 6 — центробежный насос; 7 — напорный бак; 8 — распыли­тельная колонка; 9 — распылительный диск; 10 — фильтр; 11 — жалюзи; 12

• щетки (скребки); 13 — выгрузной шнек; 14, 16 — каналы для воздуха; 15

• матерчатые рукава; 17 — выгрузное отверстие; 18 — бак для продукта; 19

• трубопровод.

Сушилка фирмы «Ннро-Атомайзер» (Дания) производительностью 500 кг крови в час (420 кг испаренной влаги в час) работает с электрическим при­водом распылительного диска, который делает до 15000 об/мин.

Температура воздуха, входящего в сушилку, 140° С, выходя-щего 70° С. Расход пара на 1 кг испаренной влаги 2,2 кг.

Производительность распылительной сушилки определяют по количе­ству испаренной влаги в час, обозначаемой

Напряжение, обозначаемое А, для распылительных сушилок составляет от 2,5 до 5 кг/(м³- ч).

П

б

м

Г = -

аА/,

где: О — количество тепла, передаваемое от воздуха к частицам рас-

ользуясь формулой (Ш-38) и зная высоту Н сушильной камеры (баш­ни), которую конструктивно выбирают равной 1,1 — 1,25 Б (где Б — диа­метр сушильной башни), находят объем синильной башни по формуле

твора, ккал/ч;

а —коэффициент теплообмена, ккал/(м -ч-град);

Аі_Ср — средняя разность температур между воздухом и поверхно­стью испарения, град.

Пример. Рассчитать основные параметры сушилки для кропи с диско­вым распылением, если дано количество распыляемой крови Оі = 250 кг/ч; влажность сырой крови = 82%; влажность высушенной крови = 6%; температура воздуха, входящего в калорифер, ^ = 20°С; температура воздуха, выходящего из калорифера її =90° С; влажность воздуха, входящего в ка­лорифер, фо = 70%; температура воздуха, уходящего из сушилки, і₂ — 40° С; температура продукта, поступающего на сушку, ()₀ = 20°С; температура про­дукта после сушки 0_О = 40° С; теплоемкость сухой крови т₂ ⁼ 0,88 ккал/(кг- град); давление пара в калорифере р = 2 атм; диаметр диска сушилки 260 мм; число оборотов распыливающего диска сушилки 8000 об/мин.

По диаграмме і-сі находим остальные параметры воздуха, поступающе­го в сушилку, проходящего через калорифер и направляемого на сушку про­дукта, после чего сгруппируем все данные следующим образом (табл. 4 а).

Таблица 4 а Показатели	Воздух
	Входящий в калорифер	Выходящий из калорифе­ра	Выходящий из сушилки
Температура, °С	о (N1 II о	и = 90	12 = 40
Влажность, %	О г~- II о 9-	Фі = 3	ф2 = 63
Влагосодержание, г/кг	СІ0 = 10,5	сі! = 10,5	СІ2 = 30
Теплосодержание, ккал/кг	40 сГ II о нч	І! = 28	12 = 28

Затем определяем:

1. Производительность сушилки по сухому продукту [по формуле (III—35)]

^ 100-^ 100-82 ^ ,

= С, = 250 = 48 кг/ч.

\00-Ж₂ 100-6

2.Общее количество выпариваемой влаги

\\Г = О! — С₂ = 250 — 48 = 202 кг/ч.

2. Расход воздуха для высушивания продукта [по формуле (III—36)]

Ж 202

1. = 1000 = 1000 = 10370 кг/ч.

с1₂ -с1₀ 30-10,5

2. Количество тепла, которое передается от воздуха к частицам про­дукта и расходуется на испарение влаги и нагрев частиц продукта [по формуле (III—39)]

2. = ^(595 + 0,47?_п -?₀) + с₂С₂(?₂ -?₀)

или, подставляя величины,

О = 202(595 + 0,47- 40 +- 20) + 0,88- 48 (40 - 20) =

= 119948 + 845 = 120793ккал/ч.

2. Расход тепла, затраченного на сушку, определяется по расходу теп­ла, израсходованного на нагрев воздуха в калорифере

1. = Ц11 —1₀)= 10370 (28 — 10,6) = 180000 ккал/ч.

2. Расход пара для нагревания воздуха [по формуле (III—15)]

а 180000 ,

£> = 7—— = 7 г = 352 кг/ч,

Ц~*к)Пк (645-105)-0,95

где р = 2 атм и по таблице \ = 645 ккал/кг; температура конденсата ^ = 105° С; коэффициент полезного действия калорифера г|_к = 0,95.

2. Мощность электродвигателя для распиливающего диска [по фор­муле (111-41)]

2

Ы = -

,2 со²М 1000-2-3600

где со — окружная скорость вращения диска, м/сек;

О! производительность сушилки (по влажному продукту), О! =

250 кг/ч.

Зная диаметр дискак (с! = 0,26 м) и число оборотов диска п (п = 8000 об/мин), находим

тЮп 3,14-0,26-8000 _ ,

со = = — = 109 м/сек.

60 60

соответственно

2. 25-109²-250

N = — = 0,93 кВт (принимаем 1 кВт).

1000-2-3600

Для определения объема сушильной башни принимаем напряжение сушильной башни А = 2,5 кг/(м³-ч).

Тогда объем сушильной башни составит V = 202/2,5 = 80,6 м . Если высота башни Н = 1,2 Б (где Б — диаметр башни), то

У _ 3,14(0,835#) _{Я = 0 785}._{0 695Я}2 ₌ 0 545 н² ,

4

откуда:

Я = з -0,545 =зШ^-=³_Л/148 =5,3 м, а Б = 4,4 м.

\ V 0,545