Совершенствование процесса десублимации на установках непрерывной сублимационной сушки путем использования энергосберегающих электротехнологий и электрооборудования

• Автор: Дородов, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СПОСОБОВ УДАЛЕНИЯ ПАРОГАЗОВОЙ СРЕДЫ ИЗ ВАКУУМНОЙ СУБЛИМАЦИОННОЙ КАМЕРЫ.

1.1 Способы откачки водяного пара.

1.2 Анализ конструкций и способов работы десублиматоров.

1.3 Основные параметры работы десублиматоров

1.4 Выводы и задачи исследований

2 РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ ПО РАСЧЕТУ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ДЕСУБЛИМАЦИИ ВОДЯНОГО ПАРА НА ОХЛАЖДАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПАНЕЛИ

2.1 Механизм процесса десублимации водяного пара

2.2 Кинетические характеристики процесса десублимации водяного пара без учета неравномерности его распределения на охлаждаемой поверхности

2.3 Физическая модель десублимации пара на охлаждаемой поверхности плоской панели

2.4 Определение кинетических параметров работы панельного десублиматора.

2.5 Определение производительности десублиматора при наличии комплексных ионов водяного пара и постоянного электрического поля.
2.6 Выводы
3 ЭКСГОРИМЕНТАЛЬНЬШ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОНДЕНСАЦИИ ВОДЯНОГО ПАРА НА ОХЛАЖДАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПАНЕЛЬНОГО ДЕСУБЛИМАТОРА
3.1 Программа экспериментальных исследований
3.2 Методика экспериментальных исследований.
3.2.1 Объект исследования
3.2.2 Определение кинетических параметров работы панельного десублиматора.
3.2.3 Методика обработки результатов экспериментальных данных
3.3 Результаты экспериментальных исследований.
3.4 Сравнительный анализ теоретических и экспериментальных параметров работы десублиматора
3.5 Выводы
4 РАЗРАБОТКА ДЕСУБЛИМАТОРА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ВАКУУМ СУБЛИМАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ РАЗЛИЧНОЙ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПО ИСПАРЕННОЙ ВЛАГЕ
4.1 Расчет непрерывного процесса десублимации.
4.2 Оптимальное расположение и форма охлаждаемой поверхности, интенсификация процесса десублимации
4.3 Разработка десублиматора для сублимационной установки типа УССНДКЭЖ непрерывного действия с комбинированным энергоподводом для сушки жидких термолабильных продуктов пищевого назначения.
4.3.1 Описание установки.
4.3.2 Запуск установки.
4.3.3 Работа десублиматора.
4.3.4 Хладоснабжение десублиматора.
4.3.5 Управление десублиматором.
4.3.6 Система управления установками типа УССНДКЭЖ на основе ПЭВМ.
4.4 Кинетика процесса десублимации на установках типа УССНДКЭЖ
4.5 Выводы.
5 ТЕХНИКО ЭКОНОМИЧЕСКИЯ ОЦЕНКА СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДЕСУБЛИМАЦИИ НА УСТАНОВКАХ НЕПРЕРЫВНОЙ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ.
5.1 Расчет издержек по основным статьям затрат для базовой вакуумной сублимационной сушилки Иней .
5.2 Расчет издержек по основным статьям затрат для предлагаемой установки УССНДКЭЖ.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Следовательно, нерешение проблем, связанных с эвакуацией паров воды из вакуумной камеры, сводит на нет преимущества сублимационных установок непрерывного действия и препятствует развитию отрасли. Целью настоящей работы является повышение эффективности удаления водяного пара из непрерывнодействующей вакуумной сублимационной установки с комбинированным энергоподводом. УССНДКЭЖ с усовершенствованной организацией процесса десублимации принята в ГУП Ижевское хлебоприемное предприятие 2 и ЗАО Ижмолоко. Большинство установок, работающих в условиях тепло и массообмена в вакууме сублимационные, выпарные, сушильные и т. В некоторых случаях более целесообразно удалять пар из системы без помощи конденсаторов, поглощая его твердыми или жидкими адсорбентами или применяя прямой отсос вакуумными насосами. На рисунке 1. Рисунок 1. Водяной пар и газы можно эвакуировать одним и тем же или разными устройствами совместное или раздельное удаление. В промышленных условиях одновременную откачку пара и газов могут обеспечить лишь вакуумные насосы очень большой производительности, так как объем водяного пара, образующегося даже в небольших сублимационных установках, достигает лс , , . Так, могут быть использованы пятиступенчатые пароэжекторные насосы, однако в них расходуется на 1 кг откачиваемого сублимата до кг пара высокого давления кПа, 0 кг холодной воды и 0,2 кВтч электроэнергии. Тогда как в установках с сублимационным конденсатором для откачки того же количества сублимата необходимо всего 0 кг воды, 0,9 кВтч электроэнергии . Пар также можно поглощать различными твердыми адсорбентами рисунок 1. Ввод в сублиматор жидких абсорбентов и эвакуация их из аппарата проще, однако, для регенерации абсорбентов необходима громоздкая теплообменная аппаратура. Кроме того, использование этого способа в пищевых производствах нежелательно изза возможности попадания капель абсорбента на продукт. Предложен способ десублимации водяного пара на струях охлажденной незамерзающей жидкости, не смешивающейся с водой и имеющей незначительное давление насыщенного пара например, вакуумное масло1, 2, 9. Частицы льда отделяют затем от этой жидкости, которую после этого охлаждают в теплообменнике сведений о промышленной реализации этого способа нет , 5. В настоящее время практически на всех промышленных сублимационных установках водяной пар десублимирует на охлаждаемой поверхности теплообменных элементов. При этом откачиваемый пар остается в конденсаторе, переходя в твердую фазу, а неконденсирующийся газ удаляется вакуумным насосом. Общее давление парогазовой смеси в сушильной камере должно соответствовать заданной температуре сублимации льда в сушимом продукте. Температура сублимации различных продуктов питания составляет от до 5 С0, а рабочее давление соответственно от до 5 Па . Поэтому после загрузки продукта в сублиматор перед началом процесса сушки камеру вакуумируют до заданного давления. Десублимация фазовый переход из парообразного состояния непосредственно в твердое, минуя жидкую фазу достаточно широко распространена в природе и технике. Часто этот процесс используют в химической технологии при очистке различных веществ , , этот же процесс происходит, например, при нанесении на различные предметы металлических пленок в вакууме. В кондиционерах десублимация пара является составной частью процесса тепловлажностной обработки воздуха. В перечисленных аппаратах десублимат представляет собой снег, причем распределение снега по охлаждаемой поверхности обычно достаточно равномерное. При десублимации водяного пара в вакуумных сублимационных установках на охлаждаемой поверхности образуется в основном плотный лед, однако распределение его по поверхности охлаждаемых элементов весьма неравномерно. Неравномерное распределение льда и непрерывное увеличение его слоя существенно отличают процесс десублимации от близкого ему по физической сущности процесса конденсации пара в жидкое состояние. Десублиматоры характеризуются различными способами работы и широким спектром конструктивного исполнения.