6.2.3. Оборудование для сушки глюкозы.

Для сушки гидратной глюкозы в основном применяют одно или двух барабанные сушилки, а так же пневматические сушильные установки.

Однобарабанная сушилка (производительность 10 т/сутки) (рисунок 6.14) предназначена для высушивания кристаллической глюкозы до влажности 9%.

Рисунок 6.14. Барабанная сушилка для глюкозы.

Однобарабанная сушилка состоит из: вращающегося барабана 1; опорных роликов 2; загрузочной камеры 3; разгрузочной камеры 4; течки 5; привода 6; фильтра 7; калорифера 8.

Принцип действия. Влажные кристаллы глюкозы поступают во вращающийся барабан (n= 3,2÷6 мин^-1) через течку и по мере перемещения вдоль него высушиваются, после чего попадают в разгрузочную камеру температурой не выше 40^оС, из которой, пройдя магнитный сепаратор для улавливания случайно попавших кусочков металла, глюкоза шнеком и норией направляется на просеивание для отделения крупки. Воздух протягивается вентилятором через матерчатый фильтр и паровой калорифер, где он нагревается до 50÷55^оС, а затем проходит через барабан с глюкозой, после чего выбрасывается через мокрый пылеуловитель (скруббер) в атмосферу. Процесс сушки осуществляется в параллельном потоке воздуха, так как в этих условиях обеспечиваются лучшие теплотехнические показатели и сухая глюкоза получается при более низкой температуре, чем при противотоке.

Расчёт однобарабанной сушилки производится по методике, рассмотренной в п. 4.2 данного пособия.

6.3. Методика расчета оборудования

Производительность конвертора:

, т/сут (6.1)

где V – полная вместимость конвертора, м³;

φ – коэффициент заполнения конвертора;

a – содержание абсолютно сухого крахмала в крахмальном молоке, поступающем на гидролиз, %;

k – выход товарного продукта (патоки или глюкозы) из абсолютно сухого крахмала, поступающего в производство, %;

n – число циклов работы конвектора в сутки.

Тепловой расчет конвектора:

Составляется уравнение теплового баланса на 1 т готового продукта:

(6.2)

где q₀, q₁ – количество теплоты в продукте соответственно до и после заварки, кДж/кг;

q_к1 – расход теплоты на клейстеризацию после заварки, кДж/кг;

q_г1 – расход теплоты на гидролиз, кДж/кг;

d₁ – расход греющего пара, кг/т;

i₁^˝ - энтальпия греющего пара, кДж/кг.

Проведя преобразования уравнения 6.2, получим выражение с учетом потерь теплоты для определения расхода греющего пара:

, кг/т (6.3)

где g₀ – количество продукта до заварки, кг;

с₀, с₁ – удельная теплоемкость продукта до и после заварки, кДж/(кг ∙ К);

t₀, t₁ – температура продукта до и после заварки, ⁰С;

А – расход абсолютно сухого крахмала, кг/т;

К₁ – степень клейстеризации после заварки, %;

Г₁ – степень гидролиза после заварки, %;

η – к.п.д. конвертора.

Тепловой расчет осахаривателей непрерывного действия:

Составляется уравнение теплового баланса на 1 т готового продукта без учета потерь теплоты:

(6.4)

где d₁ – расход греющего пара на предварительный подогрев продукта, кг/т;

d₂ – расход пара на подогрев продукта до температуры гидролиза, кг/т;

d_вт – расход вторичного пара, кг/т;

i₁˝ - энтальпия греющего пара на предварительный подогрев продукта, кДж/кг;

i₂˝ - энтальпия греющего пара на подогрев до температуры гидролиза, кДж/кг;

i_вт˝ - энтальпия вторичного пара, кДж/кг;

t_к1 – температура конденсата греющего пара на предварительный подогрев продукта, ⁰С;

t_к2 – температура конденсата греющего пара на подогрев продукта до температуры гидролиза, ⁰С;

q_кл – количество теплоты на клейстеризацию, кДж/кг;

q₂ – расход теплоты на гидролиз, кДж/кг;

q₅ – расход теплоты с готовым продуктом, кДж/кг.

Проведя преобразования уравнения 6.4, получим выражение для определения расхода пара на окончательный подогрев продукта с учетом потерь:

, кг/т (6.5)

где t₁, t₂ – температура продукта после предварительного и окончательного подогрева, ⁰С;

К₁, К₂ – степень клейстеризации после предварительного и окончательного подогрева, %;

Г₁, Г₂ – степень гидролиза после предварительного и окончательного подогрева, %;

η – к.п.д. осахаривателя;

с₂ – удельная теплоемкость продукта после окончательного подогрева, кДж/(кг ∙ К).

Производительность дисковых и патронных фильтров:

, м³/4 (6.6)

где ΔР- перепад давления, Па;

F- площадь поверхности фильтрации, м²;

τ- время фильтрации, с; R-сопротивление фильтрованию, Па∙с/м;

с - скорость фильтрации, м³/ (м²∙с).

Расчёт выпарного аппарата. Составляется уравнение материального баланса, из которого определяется количество воды в единицу времени:

, кг/т (6.7)

где G_o- масса выпариваемого продукта (сиропа), кг/с;

a_o и a₁- начальная и конечная концентрации продукта, %.

Площадь поверхности нагрева аппарата:

, м² (6.8)

где Q - расход тепла на выпаривание, кДж/с;

Δt - средняя полезная разность температур теплоносителя, ^оС;

k - коэффициент теплопередачи, Bm/ (с²∙К).

Расход греющего пара:

, кг/т (6.9)

где P- производительность установки по готовому продукту, кг/ч.

i- энтальпия греющего пара, кДж/кг;

t_к - температура конденсата, ^оС.

Расчёт трёхкорпусной выпарной установки. Расчёт установки производится в следующем порядке:

1. Составляется расчётная схема установки, с нанесением известных и расчётных параметров.

2. Осуществляется продуктовый расчёт выпарной установки, определяется количество влаги (W), выпариваемой в единицу времени.

3. Выпариваемая влага распределяется по корпусам. Если выпарка предназначена для работы без отбора экстрапаров, выпариваемая влага распределяется по корпусам следующим образом:

W₁ : W₂ : W₃ = 1:1,1:1,23 (6.10)

4. После определения W_i рассчитываются изменения концентрации раствора по корпусам (а_i) и теплоёмкости (С_i).

5. Распределяется перепад давления между греющим паром и давлением в последнем корпусе (для паточных и глюкозных сиропов желательна температура кипения не выше 100^оС).

6. Составляется таблица температурного режима выпаривания, куда вносятся значения давления по корпусам, температуры пара и продукта, депрессии, полезные разности температур и т.п.

7. Составляются тепловые балансы по каждому корпусу и определяется количество теплоты, необходимое для подвода к каждому корпусу:

Q_i= W_i ∙ r_i ∙ G_i-1 ∙ C_i-1 ∙ (ν_i-1 – ν_i), кДж (6.11)

где r_i- скрытая теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг;

G_i-1- количество исходного сиропа по корпусам, кДж/ (кг∙К);

ν_i-1 , ν_i – температура кипения предыдущего и последующего корпусов, ^оС;

С_i-1 – теплоёмкость по корпусам, кДж/(кг∙К).

8. Производится распределение полезной разности температур, исходя из минимальной или одинаковой поверхности нагрева аппаратов.

9. Определяются площади поверхности нагрева корпусов:

10. Определяются расходы пара по корпусам (см. формулу 6.9), если нужно, вводятся коэффициенты, учитывающие тепловые потери.

11. Определяются направления расходования экстрапара.

12. Подсчитывается расход пара из котельной на решоферы, общий расход пара.

Расчёт барометрического конденсатора:

Диаметр конденсатора:

d_k = 0,0188 , м (6.12)

где W- расход пара (количество выпариваемой влаги), кг/ч;

ρ - плотность пара, кг/м³;

v - скорость пара для сечения, не занятого полками (v = 10 м/с).

Расход холодной воды:

, кг/ч (6.13)

где i^׀׀- энтальпия пара, кДж/кг;

t_в^׀ - начальная температура воды, ^оС;

t_в^׀׀ – конечная температура воды, ^оС

4,19- удельная теплоёмкость воды, кДж/(кг · к).