Способ автоматического управления процессом сушки высоковлажных дисперсных материалов

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано для сушки высоковлажных дисперсных материалов, таких, как свекловичный жом, яблочные и виноградные выжимки и т.п. Способ автоматического управления процессом сушки высоковлажных дисперсных материалов характеризуется тем, что он предусматривает сушку исходного материала в виброкипящем слое перегретым паром под разряжением с разделением отработанного перегретого пара на два потока. Дополнительно измеряют расход и влажность материала до и после сушки, амплитуду и частоту колебаний виброкипящего слоя, разряжение перегретого пара в процессе сушки, расход и температуру перегретого пара на входе в виброкипящий слой материала, расход отработанного перегретого пара, направляемого в конденсатор, расход и температуру холодной воды, расходы рабочего пара и паров хладагента, уровней конденсата в барометрической трубе и воды в парогенераторе, давления паров в парогенераторе. В результате чего определяют необходимые параметры процесса сушки. Технический результат изобретения заключается в получении готового продукта высокого качества, увеличении выхода готового продукта и снижении удельных теплоэнергетических затрат. 1 ил.

 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процесса сушки высоковлажных дисперсных материалов, таких как свекловичный жом, яблочные и виноградные выжимки и т.п.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ сушки высоковлажных дисперсных материалов и установка для его осуществления [Патент РФ №2487652. Способ сушки высоковлажных дисперсных материалов и установка для его осуществления, A23L 3/50. (Россия) - №2012106079/13; заявлено 20.02.2012; опубликовано 20.07.2013], предусматривающий сушку исходного материала в импульсном виброкипящем слое перегретым паром при разряжении, разделение потока перегретого пара на два, один из которых направляют в вибросушилку, второй используют для создания разряжения при конденсации в противотоке с холодной водой, которую охлаждают парами хладагента в результате его эжекции рабочим паром, а полученную после эжектирования смесь рабочего пара и паров хладагента направляют на перегрев пара, образовавшийся при этом конденсат возвращают для подготовки рабочего пара и хладагента с образованием контура рециркуляции.

Недостатками известного способа являются:

- не обеспечивается оперативное управление технологическими параметрами процесса сушки высоковлажных дисперсных материалов по информации, получаемой непосредственно с объекта управления в условиях случайных возмущений как со стороны изменения исходных свойств сырья, так и со стороны возможных технологических сбоев оборудования, что в свою очередь не позволяет получить готовый продукт высокого качества;

- не достигаются рациональные режимы работы оборудования в зависимости от подаваемых на него нагрузок;

- не обеспечивается точность и надежность управления за счет накладываемых двусторонних ограничений на управляемые параметры и, как следствие, не создаются условия для увеличения выхода готового продукта и экономии теплоэнергетических затрат.

Технической задачей изобретения является повышение качества и выхода готового продукта, снижение удельных теплоэнергетических затрат.

Для решения технической задачи изобретения предложен способ автоматического управления процессом сушки высоковлажных дисперсных материалов, характеризующийся тем, что он предусматривает сушку исходного материала в виброкипящем слое перегретым паром под разряжением с разделением отработанного перегретого пара на два потока, один из которых перегревают в конденсаторе-пароперегревателе посредством рекуперативного теплообмена с греющим паром и затем возвращают на сушку с образованием замкнутого цикла, а второй поток в количестве испарившейся из материала влаги конденсируют в конденсаторе с барометрической трубой за счет теплообмена без границы раздела поверхности фаз в противотоке с холодной водой, в результате чего в процессе сушки создают необходимое разряжение, причем часть образовавшегося конденсата из барометрической трубы охлаждают и возвращают в конденсатор в количестве, необходимом для создания разряжения; используют пароэжекторную холодильную машину, состоящую из испарителя, теплообменника-рекуператора, эжектора, конденсатора-пароперегревателя, терморегулирующего вентиля и парогенератора, работающих по замкнутому термодинамическому циклу, при этом охлаждение конденсата из барометрической трубы осуществляют в результате рекуперативного теплообмена с парами хладагента, в качестве которого используют воду, причем пары хладагента эжектируются из испарителя в эжектор рабочим паром, а полученную после эжектирования смесь рабочего пара и паров хладагента в качестве греющего пара направляют в конденсатор-пароперегреватель на перегрев пара, направляемого на сушку, образовавшийся при этом конденсат греющего пара возвращают на пополнение уровня воды в парогенераторе и испарителе; дополнительно измеряют расход и влажность материала до и после сушки, амплитуду и частоту колебаний виброкипящего слоя, разряжение перегретого пара в процессе сушки, расход и температуру перегретого пара на входе в виброкипящий слой материала, расход отработанного перегретого пара, направляемого в конденсатор, расход и температуру холодной воды, расходы рабочего пара и паров хладагента, уровней конденсата в барометрической трубе и воды в парогенераторе, давления паров в парогенераторе; по текущим значениям расхода и влажности исходного материала устанавливают амплитуду и частоту колебаний виброкипящего слоя, расход и температуру перегретого пара на процесс сушки с коррекцией по влажности сухого материала воздействием на расход исходного материала; по текущим значениям расхода и влажности исходного и сухого материала определяют количество испарившейся из материала влаги и отводят ее в конденсатор, причем по текущему расходу испарившейся из материала влаги устанавливают расход холодной воды в конденсатор; по измеренному значению разряжения в процессе сушки устанавливают температуру холодной воды, направляемой в конденсатор воздействием на соотношение расходов рабочего пара и паров хладагента путем изменения расхода рабочего пара; необходимый уровень конденсата в барометрической трубе поддерживают воздействием на его расход из сборника конденсата барометрической трубы.

Технический результат изобретения заключается в получении готового продукта высокого качества, увеличении выхода готового продукта и снижении удельных теплоэнергетических затрат.

На фиг. 1 представлена схема управления процессом сушки высоковлажных дисперсных материалов.

Схема содержит герметичную сушильную камеру 1, снабженную шлюзовыми затворами 2, 3, наклонной перфорированной решеткой 4 с виброприводом 5, патрубками подвода отвода перегретого пара 6, 7; делитель потоков отработанного перегретого пара 8; вентилятор 9; конденсатор-пароперегреватель 10; конденсатор 11, включающий патрубки подвода отработанного перегретого пара 12, отвода несконденсировавшихся газов 13, подвода холодной воды 14 и барометрическую трубу 15 с патрубком отвода конденсата на охлаждение 16; сборник конденсата 17 с вентилем для сброса избыточного конденсата 18; насос для холодной воды 19; пароэжекторную холодильную машину, состоящую из парогенератора 20 с предохранительным клапаном 21, эжектора 22, насоса 23, регулирующего вентиля 24, испарителя 25, теплообменника-рекуператора 26, регулирующих клапанов 27, 28, 29; микропроцессор 30; датчики: FE - расхода, WE - влажности, TE - температуры, PE - давления, HE - уровня, AE -амплитуды колебаний, nE - частоты колебаний.

Предлагаемый способ управления процессом сушки высоковлажных дисперсных материалов осуществляется следующим образом.

Исходный влажный материал с помощью шлюзового затвора 2 подают в герметичную сушильную камеру 1, где осуществляют его сушку до конечной влажности в виброкипящем слое перегретым паром под разряжением. Материал в камере перемещается по наклонной перфорированной решетке 4, соединенной с виброприводом 5. Высушенный до требуемой влажности готовый продукт выводят из камеры 1 с помощью шлюзового затвора 3.

Отработанный перегретый пар из сушильной камеры 1 отводят через патрубок 7 в делитель 8, который разделяет его на два потока. Один поток с помощью вентилятора 9 направляют в конденсатор-пароперегреватель 10, где осуществляют его перегрев посредством рекуперативного теплообмена с греющим паром и возвращают в камеру 1 через патрубок 6 с образованием контура рециркуляции.

Второй поток отработанного перегретого пара в количестве, равном количеству испарившейся из материала влаги, направляют в конденсатор 11 через патрубок 12. В конденсаторе происходит конденсация этих паров за счет теплообмена без границы раздела поверхности фаз в противотоке с холодной водой, непрерывно подаваемой сверху в конденсатор через патрубок 14 насосом 19 с достижением необходимого разряжения. Несконденсировавшиеся газы выводят из конденсатора 11 через патрубок 13.

Образовавшийся конденсат удаляют из конденсатора 11 через барометрическую трубу 15, которую используют для уравновешивания имеющегося в ней столба воды атмосферным давлением, в сборник конденсата 17, используемый для бесперебойного создания разряжения в установке. С помощью вентиля 18 из сборника 17 отводят избыток конденсата на технологические нужды. Барометрическая труба 15 снабжена патрубком 16, через который отбирают такое количество образовавшегося конденсата, которое необходимо для создания разряжения, и подают на охлаждение в теплообменник-рекуператор 26 и далее насосом 19 возвращают в конденсатор 14 с образованием контура рециркуляции.

Охлаждение отведенного конденсата в теплообменнике-рекуператоре 26 осуществляют за счет рекуперативного теплообмена с парами хладагента пароэжекторной холодильной машины, состоящей из испарителя 25, теплообменника-рекуператора 26, эжектора 22, конденсатора-пароперегревателя 10, терморегулирующего вентиля 24 и парогенератора 20 с предохранительным клапаном 21.

В парогенераторе 20 с электронагревательными элементами при затрате электроэнергии образуется рабочий пар, который направляют в эжектор 22, создавая при этом разряжение в испарителе 25. Причем потенциальная энергия рабочего пара превращается в кинетическую энергию струи, которая вытекает из эжектора 22 с большой скоростью, и под действием энергии струи пары хладагента, в качестве которого используют воду, поступают из испарителя 25 в теплообменник-рекуператор 26 на охлаждение конденсата, отведенного из барометрической трубы 15 в результате рекуперативного теплообмена. Полученная после эжектирования смесь рабочего пара и паров хладагента образует греющий пар, который направляют в конденсатор-пароперегреватель 10. Конденсируясь, он отдает теплоту пару, который становится перегретым, и подают его в сушильную камеру 1 через патрубок 6.

Образовавшийся при этом конденсат греющего пара насосом 23 возвращают в пароэжекторную холодильную машину для подготовки рабочего пара и хладагента. Причем одну часть конденсата направляют через терморегулирующий вентиль 24 в испаритель 25 для пополнения убыли воды, а другую его часть отводят в парогенератор 20 с образование контура рециркуляции.

По текущей информации о влажности и расходе влажного исходного материала, получаемой с датчиков, микропроцессор 30 с помощью исполнительного механизма вибропривода 5, соединенного с решеткой 4, устанавливает необходимые амплитуду и частоту колебаний виброкипящего слоя в сушильной камере 1, а также расход и температуру перегретого пара на входе в камеру 1 воздействием на исполнительные механизмы соответственно вентилятора 9 и регулирующего клапана 27. При этом коррекцию по влажности сухого материала микропроцессор 30 осуществляет воздействием на расход исходного материала с помощью исполнительного механизма питателя 2.

По текущим значениям расхода и влажности исходного и сухого материала, получаемых с датчиков, установленных на входе и выходе из сушильной камеры 1, микропроцессор 30 определяет количество испарившейся из материала влаги, которую с помощью исполнительного механизма делителя потоков 8 отводят в конденсатор 11. Причем по текущему расходу испарившейся из материала влаги микропроцессор 30 устанавливает расход холодной воды в конденсатор посредством исполнительного механизма насоса 29.

По измеренному с помощью датчика давления значению разряжения в сушильной камере 1 устанавливают температуру холодной воды, направляемой в конденсатор 11, воздействием на соотношение расходов рабочего пара и паров хладагента путем изменения расхода рабочего пара в эжектор с помощью исполнительного механизма регулирующего клапана 29. Необходимый уровень конденсата в барометрической трубе поддерживают воздействием на его расход из сборника конденсата 17 с помощью исполнительного механизма вентиля 18.

Информация о текущем значении уровня конденсата в парогенераторе 20 передается в микропроцессор 30. При изменении уровня конденсата микропроцессор осуществляет двухпозиционное регулирование исполнительным механизмом привода насоса 23, включает питающий насос при достижении уровня конденсата в парогенераторе нижнего заданного значения и отключает его при достижении верхнего заданного значения.

В случае технологических и аварийных сбоев в работе парогенератора, связанных с возможным увеличением давления насыщенного водяного пара в его рабочем объеме, предусмотрен предохранительный клапан 21.

Таким образом, предлагаемый способ управления процессом сушки высоковлажных дисперсных материалов позволяет:

- получить готовый продукт высокого качества, так как обеспечивается оперативное управление технологическими параметрами процесса сушки высоковлажных дисперсных материалов;

- достичь высокого выхода готового продукта за счет рациональных режимов работы оборудования в зависимости от подаваемых на него нагрузок;

- получить высокий выход готового продукта и снизить теплоэнергетические затраты вследствие обеспечения точности и надежности управления процессом сушки высоковлажных дисперсных материалов.

Способ автоматического управления процессом сушки высоковлажных дисперсных материалов, характеризующийся тем, что он предусматривает сушку исходного материала в виброкипящем слое перегретым паром под разряжением с разделением отработанного перегретого пара на два потока, один из которых перегревают в конденсаторе-пароперегревателе посредством рекуперативного теплообмена с греющим паром и затем возвращают на сушку с образованием замкнутого цикла, а второй поток в количестве испарившейся из материала влаги конденсируют в конденсаторе с барометрической трубой за счет теплообмена без границы раздела поверхности фаз в противотоке с холодной водой, в результате чего в процессе сушки создают необходимое разряжение, причем часть образовавшегося конденсата из барометрической трубы охлаждают и возвращают в конденсатор в количестве, необходимом для создания разряжения, используют пароэжекторную холодильную машину, состоящую из испарителя, теплообменника-рекуператора, эжектора, конденсатора-пароперегревателя, терморегулирующего вентиля и парогенератора, работающих по замкнутому термодинамическому циклу, при этом охлаждение конденсата из барометрической трубы осуществляют в результате рекуперативного теплообмена с парами хладагента, в качестве которого используют воду, причем пары хладагента эжектируются из испарителя в эжектор рабочим паром, а полученную после эжектирования смесь рабочего пара и паров хладагента в качестве греющего пара направляют в конденсатор-пароперегреватель на перегрев пара, направляемого на сушку, образовавшийся при этом конденсат греющего пара возвращают на пополнение уровня воды в парогенераторе и испарителе, дополнительно измеряют расход и влажность материала до и после сушки, амплитуду и частоту колебаний виброкипящего слоя, разряжение перегретого пара в процессе сушки, расход и температуру перегретого пара на входе в виброкипящий слой материала, расход отработанного перегретого пара, направляемого в конденсатор, расход и температуру холодной воды, расходы рабочего пара и паров хладагента, уровней конденсата в барометрической трубе и воды в парогенераторе, давления паров в парогенераторе, по текущим значениям расхода и влажности исходного материала устанавливают амплитуду и частоту колебаний виброкипящего слоя, расход и температуру перегретого пара на процесс сушки с коррекцией по влажности сухого материала воздействием на расход исходного материала, по текущим значениям расхода и влажности исходного и сухого материала определяют количество испарившейся из материала влаги и отводят ее в конденсатор, причем по текущему расходу испарившейся из материала влаги устанавливают расход холодной воды в конденсатор, по измеренному значению разряжения в процессе сушки устанавливают температуру холодной воды, направляемой в конденсатор воздействием на соотношение расходов рабочего пара и паров хладагента путем изменения расхода рабочего пара, необходимый уровень конденсата в барометрической трубе поддерживают воздействием на его расход из сборника конденсата барометрической трубы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пищевой, фармакологической и другим отраслям промышленности и служит для определения периодов процесса сушки зернистых материалов в вакуумной сушильной установке.

Изобретение относится к процессам тепловой обработки сыпучего зернового материала и может быть использовано в агропромышленном комплексе при переработке зерна в муку или крупу.

Изобретение относится к термической сушке тестообразных материалов, в частности осадка очистных станций. Способ содержит две ступени сушки: первую ступень сушки (2) косвенного типа, запитываемую горячей текучей средой, которая принимает осадок, обладающий сухостью Se на входе, а на выходе выдает осадок, обладающий промежуточной сухостью Si, и водяной пар, который направляется в конденсатор (8) для нагревания в нем контура текучей среды для нагревания, в частности воды, которая в свою очередь будет нагревать нагревающий газ для второй ступени сушки (6); этап (5) придания осадку формы шнуров на выходе из первого этапа; вторую ступень сушки (6) шнуров из осадка при помощи газа, который нагревается, по меньшей мере, частично теплотой, отводимой из конденсатора.

Изобретение относится к технике сушки, к способам автоматического управления процессами сушки дисперсных материалов в аппаратах, работающих в закрученном потоке с применением энергоподвода, и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и смежных с ними отраслях промышленности.

Изобретение относится к способам контроля процесса сублимационного высушивания медицинских, ветеринарных и других препаратов во флаконах в камерных сублимационных установках, в которых теплоподвод осуществляется к дну флаконов, и может найти применение в медицинской, микробиологической и фармацевтической промышленности.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматическом управлении процессами сушки и хранения зерновых культур, в частности зерна пшеницы, семян подсолнечника, пивоваренного солода и т.д.

Изобретение относится к способам управления сушкой зерна и семян и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, в системе хлебопродуктов и хранения зерна и смежных отраслях промышленности.

Предлагаются три варианта устройств для серийной сублимационной сушки фармацевтических растворов в медицинских полых телах и три способа контролирования и/или управления серийной сублимационной сушкой фармацевтических растворов в медицинских полых телах.

Изобретение относится к пищевой, химической и другим отраслям промышленности, а также к научным исследованиям при разработке новой технологии и техники сушки для прогнозирования температуры материала, содержащего свободную и связанную влагу, в процессе конвективной сушки.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при управлении процессом сушки, преимущественно зерна злаковых и масличных культур, например, пшеницы, ячменя, ржи, тритикале, семян рапса, льна, амаранта, подсолнечника.

Изобретение может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности при импульсной сушке пиломатериалов хвойных и лиственных пород древесины. Сушку пиломатериалов осуществляют в несколько этапов, включающих предварительный нагрев, сушку и дополнительную выдержку. Процесс импульсной сушки пиломатериалов осуществляют циклично, он включает предварительный нагрев и дополнительную выдержку. Производят чередование режима подачи свежего воздуха в сушильный объем и энергоносителя в калорифер при циркуляции нагретого воздуха в сушильном объеме, что соответствует операции «работа», с режимом полного прекращения подачи свежего воздуха, энергоносителя в калорифер и циркуляции нагретого воздуха в сушильном объеме, что соответствует операции «пауза». В операциях «пауза» определяют температуру по сухому термометру и относительную влажность агента сушки, по которым находят равновесную влажность высушиваемого пиломатериала, а среднюю текущую влажность высушиваемого пиломатериала определяют по его равновесной влажности в конце операции «пауза». Способ позволяет повысить производительность, улучшить качество высушиваемого пиломатериала при снижении трудозатрат. 1 ил., 3 табл.

Способ и устройство для транспортировки и технологической обработки сыпучих материалов относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ включает перемещение обрабатываемого материала электроприводным рабочим органом с одновременным технологическим воздействием, например сушкой, при этом требуемые параметры технологической обработки, например влажность обрабатываемого материала, обеспечивают поддержанием постоянного крутящего момента в приводе перемещения рабочего органа, при этом скорость вращения вала электропривода задают выше, чем скорость вращения ведущего вала транспортера, требуемую для обеспечения выполнения технологического процесса. Устройство для реализации способа включает электроприводной транспортирующий рабочий орган с муфтой, размещенной на его ведущем валу, выполненной в виде пары радиально-упорных подшипников, наружные обоймы которых закреплены в цилиндрическом корпусе, размещенном на входном валу муфты, при этом внутренняя обойма одного из подшипников жестко связана с ведущим валом электроприводного транспортирующего рабочего органа, а внутренняя обойма второго подшипника установлена на упомянутом ведущем валу транспортирующего рабочего органа с возможностью осевого перемещения без вращения относительно этого вала. Технический результат состоит в поддержании заданного диапазона влажности. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике влаготепловой обработки материалов, а именно к способам автоматического управления влаготепловой обработкой дисперсных материалов в аппаратах, использующих переменный комбинированный конвективно-СВЧ энергоподвод, и может быть использовано в пищевой, химической и смежных с ними отраслях промышленности. Использование изобретения позволит повысить точность и надежность управления влаготепловой обработкой дисперсных материалов при одновременном снижении удельных энергозатрат и повышении качества готовой продукции. 1 ил.

Изобретение относится к способам и системам управления процессом распылительной сушки и агломерации пищевых сред и может быть использовано в пивоваренной, кондитерской и других отраслях промышленности. Способ автоматического управления процессом распылительной сушки и агломерации заключается в поддержании заданных режимов по температуре сушильного агента на входе и выходе из сушилки, вязкости в линии подачи материала, а также по расходу материала, при этом измеряют насыпную плотность высушенного продукта, влажность и температуру сушильного агента, поддерживая величину влажности высушенного продукта на постоянном уровне. Насыпную плотность до заданного значения регулируют сначала путем изменения соотношения жидкого и рециркулируемого сухого продуктов, подаваемых в сушилку, а затем путем изменения влажности паровоздушной смеси, подаваемой в дополнительный агломератор. Изобретение должно обеспечить повышение эффективности процесса распылительной сушки и агломерации и повышение качества получаемой готовой продукции. 1 ил.

Аэрожелоб универсальный энергосберегающий с автоматизированным управлением для сушки сыпучих и несыпучих материалов, продукции растениеводства, например вороха семян зерновых, зернобобовых, кормовых, технических, лекарственных культур или измельченной массы, овощей, корнеклубнеплодов, фруктов, а также льносоломы, льнотресты и другой продукции растениеводства в рулонах, тюках, мешках и пиломатериалов, древесины. Аэрожелоб содержит герметичную камеру, днище и потолок из воздухораспределительных решеток с отверстиями и каретками, ползунами, рычагами, воздухоподводящие каналы, диффузоры с жалюзийными заслонками, поворотный патрубок, осевые вентиляторы, топочный блок, верхний и нижний вытяжные вентиляторы, раму, сенсорные датчики, автоматизированную систему взвешивания, электронные датчики: относительной влажности, температуры, скорости движения, поперечный и продольный шнеки, тележечный конвейер, мотор-редуктор, датчик уровня, направляющие, конечные выключатели, лотки загрузочный и отгрузочный, окна выгрузки, смотровые окна, пробоотборники, поддоны, электролебедки, рельсовый путь. Аэрожелоб должен обеспечить качественную сушку различных сельхозматериалов с автоматизированной корректировкой температуры и расхода сушильного агента в зависимости от влажности. 5 ил.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано для сушки высоковлажных дисперсных материалов, таких, как свекловичный жом, яблочные и виноградные выжимки и т.п. Способ автоматического управления процессом сушки высоковлажных дисперсных материалов характеризуется тем, что он предусматривает сушку исходного материала в виброкипящем слое перегретым паром под разряжением с разделением отработанного перегретого пара на два потока. Дополнительно измеряют расход и влажность материала до и после сушки, амплитуду и частоту колебаний виброкипящего слоя, разряжение перегретого пара в процессе сушки, расход и температуру перегретого пара на входе в виброкипящий слой материала, расход отработанного перегретого пара, направляемого в конденсатор, расход и температуру холодной воды, расходы рабочего пара и паров хладагента, уровней конденсата в барометрической трубе и воды в парогенераторе, давления паров в парогенераторе. В результате чего определяют необходимые параметры процесса сушки. Технический результат изобретения заключается в получении готового продукта высокого качества, увеличении выхода готового продукта и снижении удельных теплоэнергетических затрат. 1 ил.

Наверх