Процессы и аппаратурное оформление производств для получения порошкообразных химических веществ

• Автор: Хомяков, Анатолий Павлович
• Шифр специальности: 05.17.08, 05.18.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 612 с. : ил. + Прил. (с. 349-612: ил.)

Содержание

Обозначении н сокращения .

Введение .

1. Состояние вопроса и постановка основных задач исследований .

Выпарные установки .

1.1.1 Многокорпусные выпарные установки МВУ. Методы расчета МВУ .

1.1.2 Типы выпарных аппаратов и их применение для упаривания различных растворов и продуктов

1.1.3 I идродииамика и теплопередача в выпарных аппаратах

1.2. Сушильные установки.

1.2.1 Типы сушильных установок

1.2.2 Конструктивные особенности технологического оборудования распылительных сушильных установок.
1.2.3 Основные процессы, происходящие в распылительных сушильных установках.
1.3. Выводы и постановка задач исследовании
2. Техника и методика проведения экспериментальных исследований
2.1. Техника и методика проведения экспериментальных исследований
процессов в выпарных аппаратах
2.1.1 Техника и методика проведения экспериментальных исследовании теплопередачи и гидродинамики на опытных вакуумвыпарных установках, оснащенных аппаратами пленочного пита
2.1.2 Техника и методика экспериментальных исследований процессов концентрирования продуктов в выпарных аппаратах циркуляционного типа.
2.1.3 Техника и методика проведения экспериментальных исследований
на промышленных выпарных установках
2.2. Техника и методика проведения экспериментальных исследований
аэродинамики, гидродинамики, тепло и массообмена в рабочих
камерах прямоточных распылительных сушилок.
2.2.1 Техника и методика проведения экспериментов на сушильных установках.
2.2.2 Техника и методика исследований процесса диспергирования продукта с помощью пневматической форсунки.
2.2.3 Техника и методика проведения экспериментальных исследований аэродинамики в сушильной камере промышленного масштаба
2.2.4 Техника и методика проведения экспериментов по изучению распределения скорости сушильного агента и плотности орошения продукта при диспергировании выпарным аппаратом
Исследование процессов, происходящих в технологическом оборудовании вакуумвыпарных установок
3.1. Основы математических моделей процессов, происходящих в вакуумвыпарных установках и выпарных аппаратах
3.1.1 Математическая модель прямоточной вакуумвыпарной установки
3.1.2 Математические модели двухфазных потоков в теплообменных трубах плночных выпарных аппаратов
3.2. Исследование теплопередачи и гидродинамики в пленочных выпарных аппаратах
3.2.1 Исследование теплопередачи в выпарных аппаратах с падающей пленкой
3.2.2 Экспериментальные исследования гидродинамики и теплопередачи комбинированных выпарных аппаратов.
3.3. Экспериментальные исследования процессов концентрирования продуктов в выпарных аппаратах циркуляционного типа
3.3.1 Исследование процесса концентрирования молочной творожной сыворотки в выпарных аппаратах с принудительной циркуляцией
3.3.2 Экспериментальные исследования процессов концентрирования послеспиртовой барды в выпарных аппаратах циркуляционного
3.4. Исследование свойств химических веществ в процессе выпаривания
3.5. Основные результаты исследований
4. Исследование процессов, происходящих в рабочих камерах сушильных
установок.
4.1. Основные положения математической модели гидродина.мики и тепло и массообмена диспергированных частиц в прямоточных распылительных сушилках
4.2. Экспериментальные исследования аэродинамики и распределения плотности орошения диспергированной жидкости в сушильных камерах.
4.2.1 Экспериментальные исследования аэродинамики в сушильных камерах
4.2.2 Экспериментальные исследования распределения диспергированной жидкости в сушильных камерах.
4.2.3 Анализ и обобщение результатов исследований
4.3. Экспериментальные исследования тепло и массообмена в сушильной камере.
4.3.1 Распределение влажности продукта по радиусу и высоте сушильной камеры.
4.3.2 Влияние технологических параметров на закономерности распределения влажности продуктов в сушильной камере.
. Изучение температурных полей в сушильной камере
4.3.4 Обсуждение результатов исследований
4.4. Математическая модель гидродинамики и тепло и массообмена диспергированных частиц в прямоточных сушилках с верхней подачей сушильного агента в основание факела распыла.
5. Экспериментальные исследования сушки химических веществ
5.1. Карбонат кальция
. Дикальцийфосфат дигидрат
5.3. Гидроксид циркония.
5.4. Феракрил
5.5. Альбумин.
5.6. Яичный порошок.
5.7. Сухие молочные продукты
6. Принципиальные аспекты проектировании промышленных установок дли обезвоживании продуктов
I Принципиальные аспекты проектирования вакуумвыпарных
установок
6.1.1 Технологические параметры работы выпарных установок.
6.1.2 Варианты конструктивного исполнения выпарных аппаратов
6.1.3 Аппаратурнотехнологические схемы вакуумвыпарных установок.
Принципиальные аспекты проектирования сушильных установок .
6.2.1 Технологические параметры сушильных установок.
6.2.2 Способы и средства для нагрева сушильного агента
6.2.3 Распыливающие устройства
6.2.4 Устройства для очистки отработавшего сушильного агента
6.2.5 Варианты рационального конструктивного исполнения рабочих
камер сушильных установок
7. Внедрение результатов диссертационной работы на промышленных предприятиях.
Основные результаты работы и выводы
Список использованных источников


В промышленности имеет место ряд технологий получения химических веществ и пищевых продуктов в порошкообразной форме, предусматривающих предварительное концентрирование материалов перед сушкой в выпарных установках, оснащенных различными типами выпарных аппаратов. Теоретическому и экспериментальному изучению процессов выпаривания разнообразных материалов в выпарных аппаратах различного типа посвящено много работ как отечественных, так и зарубежных исследователей. Следует отметить, что процессы обезвоживания в выпарных аппаратах таких специфических продуктов, как молочная творожная сыворотка, кофейный экстракт, яичный меланж и после спиртовая барда, или не изучены, или изучены недостаточно. В литературе практически отсутствуют сведения об особенностях процессов выпаривания в комбинированных выпарных аппаратах пленочного типа, об использовании воздуходувок компримирования вакуумного пара и об изменении интенсивности теплоотдачи по длине теплообменных трубок пленочных выпарных аппаратов при выпаривании молочных продуктов. Тепловому расчету многокорпусных выпарных установок уделяется большое внимание в работах отечественных и зарубежных ученых. Однако в связи с трудностями установления простых математических зависимостей между всеми величинами и параметрами, характеризующими работу выпарной установки, и свойствами выпариваемого раствора этот вопрос до настоящего времени не решен достаточно полно. Теоретическому и экспериментальному изучению процессов диспергирования жидкостей распылителями посвящено много работ как отечественных, так и зарубежных исследователей. Следует отметить, что большинство исследований посвящено форсуночному распылению жидкостей, распыление жидкостей центробежными дисками изучено значительно меньше, а информации о распылении теплообменными трубками выпарных аппаратов не обнаружено. Пет информации об изменении плотности орошения диспергированного продукта по радиусу рабочей камеры на различном удалении ог плоскости распыла и влиянии входящего сушильного агента в корень факела распыла на распределение плотности орошения во всем объме сушильной камеры. Следует отметить, что аэродинамика распылительных сушилок с сосредоточенной подачей сушильного агента сверху в корень факела распыла изучена недостаточно и при расчетах аэродинамическая обстановка учитывается весьма условно. В литературе не обнаружено сведений о характере взаимодействия диспергированных частиц и сушильного агента в объме сушильной камеры. В доступных нам литературных источниках нет исчерпывающей информации о тепло и массообмене между капельками молочных продуктов и сушильным агентом. Из работ, посвященных изучению распределения влажности высушиваемого продукта в сушилке, можно получить информацию о влажности продукта лишь в периферийных зонах сушилки в потолочной и пристенной. Опубликованные в технической литературе данные о распределении температур в сушильной камере не дают полной картины распределения температурных полей при сушке молочных продуктов. Таким образом, в настоящее время проблему рационального аппаратурного оформления процесса сушки молочных продуктов не следует считать исчерпанной. Сохранился целый ряд принципиальных вопросов по аэродинамике сушильного агента в рабочих камерах прямоточных сушилок с дисковыми распылителями и верхней подачей сушильного агента в основание факела распыла, по характеру взаимодействия диспергированных частиц с потоком сушильного агента, по закономерностям распределения содержания массовой доли влаги высушиваемого продукта в объеме сушильной камеры и влиянию основных технологических параметров на эти закономерности, а также по распределению температурных полей в рабочей камере, решение которых позволит сделать очередной шаг в совершенствовании процесса сушки молочных продуктов. Целью работы является экспериментальное и теоретическое обоснование, а также реализация технических решений, обеспечивающих повышение эффективности основного оборудования технологических линий для получения молочных и пищевых концентратов и химических веществ. Для достижения цели и успешного решения поставленных задач автором разработана схема проведения исследований и внедрения в промышленную эксплуатацию оборудования и установок, которая приведена на рис.