Способ сушки зернисто-волокнистых материалов
Изобретение относится к технике сушки и может быть использовано, преимущественно , в масложировой промышленности для сушки, например, опушенных семян хлопчатника, а также других зернисто-волокнистых материалов (ЭВМ) Цель изобретения - снижение энергозатрат и сокращение времени сушки. Сушку осуществляют при продувании слоя ЭВМ в течение 5 мин горячим теплоносителем с температурой 105-110°С при числе псевдоожижения материала 0,4-0,8, обеспечивающем увеличение объема слоя ЭВМ в 1,1-1,7 раза относительно первоначального, при порозности слоя 0,6-0,85 до конечной влажности 7-10%. 4 ил., 2 табл
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s F 26 В 17/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4657744/13 (22) 02.03.89 (46) 07.12.91. Бюл. (Ф 45 (71) Ташкентский политехнический институт им. А,P.Áèðóíè (72) Х.С.Нурмухамедов, 3.Салимов, П.В.Классен, С.К,Нигмаджанов, LU.П.Шарипов и Х.А.Хайридинов (53) 66.047.754 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР йв 1196631, кл. F 26 В 1/00, 1985.
Авторское свидетельство СССР
М 531968, кл. F 26 В 17/10, 1976. (54) СПОСОБ СУШКИ ЗЕРНИСТО-ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Изобретение относится к сушке и может быть использовано при сушке зернисто-волокнистых материалов (ЗВМ), преимущественно семян хлопчатника или сои, Цель изобретения — снижение энергозатрат и сокращение времени сушки, Из классической теории псевдоожижения следует, что при скоростях, меньших критической скорости псевдоожижения, высота слоя материала, а следовательно, и его объем практически не изменяется, Реализация предлагаемого способа позволяет обеспечить условия, при которых расширение неподвижного зернистого слоя при этих скоростях значительно (при наличии определенной шероховатости поверхности частиц слоя), а расширение зернисто-волокнистого слоя, характеризующееся отношением объема Чр расширившегося, но остающегося неподвижным (при его!
Ы 1696823 А1 (57) Изобретение относится к технике сушки и может быть использовано, преимущественно, в масложировой промышленности для сушки, например, опушенных семян хлопчатника, а также других зернисто-волокнистых материалов (ЗВМ). Цель изобретения — снижение энергозатрат и сокращение времени сушки. Сушку осуще- ствляют при продувании слоя ЗВМ в течение 5 мин горячим теплоносителем с температурой 105-110 С при числе псевдоожижения материала 0,4-0,8, обеспечивающем увеличение объема слоя ЗВМ в
1,1-1,7 раза относительно первоначального, при порозности слоя 0,6-0,85 до конечной влажности 7-10 Д. 4 ил., 2 табл. продувании. газовым теплоносителем) слоя, к первоначальному объему Vo неподвижного слоя (до продувания) достигает значений ф = Чр/Ч0 = 1,1-1,7 (в зависимости от скорости продувания и от волокнистости). Подобное увеличение объема неподвижного слоя
ЗВМ обеспечивается за счет сил сцепления между частицами, которые имеют значительную величину вследствие волокнистой структуры поверхности материала по сравнению с сыпучими материалами. На использовании этой специфической особенности слоя ЗВМ и основан предлагаемый способ сушки.
Условия обтекания частиц слоя ЗВМ теплоносителем при его сушке по предлагаемому способу в связи с волокнистой структурой поверхности этих материалов приближены к условиям обтекания частиц в псевдоожиженном слое.
1696823
Так при (= 1,1.порозность слоя 3ВМ (доля свободну о объема в слое) для семян (; волокниатбстью 4% е = 0,6, а при максимальном расширении ((=-1,7)e = 0,85. Для сравнения: порозность слоя зернистого материала (семян сои) при активном псевдоожижении К,„= = 2, где Семена хлопчатника не относятся к сыпучим, зернистым материалам, так как имеющиеся на поверхности частиц волокна резко изменяют его гидромеханические свойства, в частности текучесть слоя (ухудшается), угол естественного откоса, коэффициент трения по поверхности и т.д. Кроме того, при ожижении сыпучих материалов при К„ 1 слой не расширяется, и только при К„,> 1 начинается плавное, постепенное расширение слоя, а при К=2 слой сыпучего материала имеет порозность =: 0,8-0,9 и расширение V/Vo - =1,5-1,8. Семена хлопчатника, согласно вышеуказанным особенностям, следует считать ЗВМ и классические закономерности для сыпучих материалов непригодны при ожижении семян хлопчатника, Характерной особенностью ЗВМ является его существенное расширение при К,> 1, т.е, e = =0,4-0,85, ИЧо = 1,1-1,7 в зависимости от степени волокнистости Оп. Следует отметить, что в докритической области псевдоо>кижения имеем порозность е и расширение слоя V/Vp такое же, как и при устойчивом псевдоожижении (К,= 2) сыпучих материалов, Если учесть, что интенсивность тепло- и массообмена при сушке в псевдоожиженном слое (ПС) зависит от условий обтекания частиц (пороэность, расширение слоя) слоя материала, то при ожижении ЗВМ Кд 1 параметры, характеризующие слой, такие же как и при ожи>кении сыпучих материалов, соответствующие устойчивому псевдоожижению К„=,2. На фиг.1 показана зависимость степени расширения неподвижного слоя (от числа . псевдоожижения К >для семян с различной волокнистостью (0 — семена сои; остальные обозначения относятся к семенам хлопчатника с различной волокнистостью (On): ,У вЂ”.O„=0%; — Оп = 4,2%, П- O„= 6,8%; Л вЂ” Оп=94%;o — 0Ä=120%; нафиг2,3и 4 — кривые сушки семян хлопчатника, т.е, зависимость относительной влажности семян (И/) от продолжительности сушки (z), 5 55 полученные при сушке семян по предлагаемому способу, На фиг.2 приведена кривая сушки при постоянной температуре теплоносителя Т = 110 С, скорости теплоносителя а = 1,6 м/с, начальной влажности W4 = 18%, удельной нагрузке 45 кг/м для семян с различной опушенностью, %: кривая 1 — Oп = 4; 2 On =8; 3 On =12. Как следует из фиг.2, для семян с большей волокнистостью характерна и большая крутизна кривой в начальный период сушки; это объясняется тем, что подпушок содержит в основном свободносвязанную влагу, которая наиболее легко и быстро удаляется из материала, На фиг.3 приведена кривая сушки для семян хлопчатника опушенностью 8%, В4 = 19% при температуре теплоносителя 11 С при различной скорости последнего„м/с:кривая 1 — 0,8; 2 — 1,0; 3 — 1,4; 4— 1,8. При скорости 0,8 м/с влажность семян за контрольное время (5 мин) снижается до 11,6% (однако, согласно требованиям, конечная влажность должна быть в пределах 7-10 ), С возрастанием скорости теплоносителя процесс сушки интенсифицируется. При скорости, большей 2 м/с слой переходит в псевдоожиженное состояние. На фиг.4 приведена кривая сушки при волокнистости семян 8%, И4 = 19% и скорости теплоносителя 1,6 м/с при температуре последнего, ОС;1 — 60; 2 — 80; 3 — 100; 4 — 120. С повышением температуры процесс сушки интенсифицируется, однако повышение температуры теплоносителя свыше 120ОС при продолжительности процесса 5 мин для семян хлопчатника, как теплолабильного материала, недопустимо (это приводит к необратимым биологическим изменениям в ядре семян). Как видно на фиг.1, зернистый, сыпучий слой сои при его продувании теплоносителем до скорости псевдоожижения не расширяется. Это объясняется очень малыми силами сцепления между семенами; так как поверхность семян сои гладкая. Для семян хлопчатника картина получается иной. Даже для оголенных семян хлопчатника с возрастанием скорости характерно некоторое расширение неподвижного слоя, С возрастанием волокнистости величина степени расширения увеличивается и достигает при опушенности 12, (= 1,7. Испытание йредлагаемого способа сушки проводилось в опытном аппарате конической формы с газораспределительным устройством, состоящим из двух перфорированных решеток, расположенных на расстоянии 100 мм одна от другой. Живое 1696823 сечение верхней решетки -5,2$, нижней— 21,8, диаметр решеток — 150 мм. Конус- . ность аппарата составляет 17 . Способ сушки 3ВМ преимущественно семян сои или хлопчатника, реализуется 5 следующим образом. На газораспределительную решетку аппарата укладывается слой семян, например, хлопчатника. Снизу подается теплоноситель (горячий воздух t = 105-110 С). 10 Скорость его подачи находится в области докритического псевдоожижения К,д = = 0,4-0,8. При этом степень расширения слоя составляет 1,1-1,7 до конечной влажности 7-107. 15 При ожижении ЭВМ происходит следующее. При продувании теплоносителем слоя 3ВМ с увеличением скорости за счет высокой парусности частиц семян хлопчатника и большей удельной их поверхности, 20 обусловленной волокнистой поверхностью семян хлопчатника, слой начинает разбухать, т,е. увеличивается высота слоя, порозность и объем V/Vo, Большое влияние на эффект расширения ЗВМ оказывают и силы 25 сцепления между частицами, при этом частично преодолеваются эти силы, и слой расширяется. Но так как подъемная сила меньше сопротивления слоя 3ВМ (а она больше, чем для сыпучих материалов), то 30 разрыва между частицами не происходит, и слой расширяется по высоте, Подъемная сила будет больше, чем гидравлическое сопротивление слоя только тогда, когда скорость теплоносителя достигнет значения скоро- 35 сти начала псевдоожижения в,. Данные по скорости начала псевдоожижения для семян хлопчатника различной волокнистости и ри веден ы в та бл.1. Пример 1. На газораспределительное 40 устройство укладывают слой семян хлопчатника волокнистостью 12 с начальной влажностью 14, взятых в количестве 805 г. Снизу подают горячий воздух. Температура теплоносителя 105 С при скорости теплоно- 45 сителя 1,4 м/с, а число псевдоожижения К = 0,54. Степень расширения неподвижного слоя (= 1,4, порозность c= 0,77. Время сушки 5 мин. Конечная влажность 8 . Расход теплоносителя 0,035 м /с. з Пример 2 (известный способ). Условия проведения сушки аналогичны условиям примера 1, Скорость теплоносителя 3,5 м/с, К = 1,35 (наблюдается активное псевдоожижение), я = 0,91, время сушки 55 3 5 мин. Конечная влажность 7о, расход теплоносителя 0,123 м /с, з Пример 3. Условия проведения аналогичны условиям примера 1, Скорость теплоносителя 1,2 м/с, К, 0,46, степень расширения 1,1, e = 0,71, температура теплоносителя 105ОС. Время сушки 4,5 мин, конечная влажность 8, расход теплоносителя 0,025 м /с. Пример 4. Условия проведения аналогичны условиям примера 1. Скорость теплоносителя 2,0 м/с, K = 0,77, степень расширения 1,7, е = 0,84, Температура теплоносителя 105 С,, время сушки 3,8 мин, конечная влажность 8 ..Расход теплоносителя 0,045 м /с. Как следует из примеров конкретной реализации предложенного способа, при режимах, лежащих в пределах указанных интервалов, т.е, К = 0,4-0,8 и e = 0,6-0,85 обеспечивает сокращение энергозатрат и времени сушки, что подтверждается также графиками и табл.2. Из примеров, представленных в табл.1, видно, что при сушке 3ВМ с волокнистостью Ол = 6% расход теплоносителя Q npu К,= 0,5 в 4 раза меньше, чем при условии известного способа, т.е. устойчивости псевдоожижении K =2, а при К„= 0,8, соответственно, в 2,5 раза. Если сравнивать с расходом теплоносителя при псевдоожижении в области числа псевдоожижения К„= 1,5, то при К,= 0,5 расход меньше в 3 раза, и, соответственно, в 1,5 раза при К = 0,8. Следовательно, при некотором увеличении времени сушки (от 5 до 17 ) существенно уменьшается (от 1,5 до 4 раза) расход теплоносителя, и, соответственно, энергозатраты для осуществления процесса сушки влажных 3ВМ до конечной влажности 7-10, Граничные значения температурного интервала обусловлены тем, что при т< 105 С увеличивается время сушки, поскольку затруднен процесс испарения влаги, а при t > 110 С увеличивается расход энергии на разогрев газового теплоносителя. Формула изобретения Способ сушки зернисто-волокнистых материалов, преимущественно семян сои или хлопчатника, включающий продувку зернисто-волокнистого материала газообразным агентом в псевдоожиженном слое, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и сокращения времени сушки, продувку ведут при температуре газообразного агента 105-110 С при числе псевдоожижения К = 0,4-0,8 и порозности псевдоожиженного слоя е = 0,6-0,85 до влажности, равной 7-10 . 1696823 7 8 Таблица 1 ° ° On, 0 2 4 6 8 10 12 14 W с м/с 1,25 1,78 1,90 2,02 2,07 2,12 2,16 2 20 таблица 2 до- Скорость теп К„ лоносителя в мlс 0,6 1,0 1,6 3,0 4,0 05 0,4 (3,5 О,Ь (j,$ д g 9 Я Раг. / 1696823 , м н. Составитель А. Баранов Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая Редактор О. Хрипта Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, i01 Заказ 4294 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
