УДК 621.577

Тауасаров Ш.У.

Южно-Казахстанский Государственный университет им. М.Ауезова

Применение теплонаносные установки для сушки и охлаждения материала в кипящем слое.

В химической технологий одной из важных задачи являются сушка и охлаждение материала после сушки для обеспечения длительного хранения. Как показали исследования, проведенные авторами ряд работ [1, 2], при снижении температуры материала до 8-10^оС снижается интенсивность физиолог-биохимических процессов, протекающих внутри материала, а следовательно повышается длительность хранения охлажденного материала.

Для охлаждения материала используются дополнительный охладители воздуха с холодильным установкам, где затрачивается дополнительный оборудования и электроэнергии.

Традиционных сушилках для нагрева сушильного агента используют топку, где сжигают дизельное топливо или природный газ. Также производится нагрев воздуха электрическим током или с применением парцета. В первом случае абсолютная влажность сушильного агента возрастает из - за смешения его с продуктами сгорания. Для уменьшения относительной влажности входящего в сушилку воздуха повышают его температуру. При этом высушиваемый материал перегревается, ухушается его качество, а также продукты сгорания топлива попадают на поверхность материала, загрязняя его. Сбрасываемый в атмосферу отработанный в сушилке воздух, содержащий продукты неполного сгорания топлива, загрязняют окружающую среду. Нагрев сушильного агента во втором случае связан со значительными затратами электроэнергии и топлива, что делает процесс не экономичным. Для повышения энергетической эффективности сушильных агентов возможно использование в качестве нагревателя сушильного агента и охлаждения материала теплового насоса.

Использование теплового насоса для сушки и охлаждения капиллярно – пористых материалов имеет ряд преимуществ по сравнению с существующими способами [3]. Энергетически целесообразно применение теплового насоса для нагрева сушильного агента до сравнительно невысоких температур. Максимальная температура нагреваемого воздуха определяется условиями сохранения качества материала при длительном его контакте с сушильным агентом, как это имеет место при сушке с использованием теплового насоса.

По рекомендациям [4] высушиваемый материал не должен нагреваться свыше 42 - 45°С.

Остановимся на некоторых основных положениях, касающихся тепловых насосов. Тепловой насос отбирает тепло из окружающей среды с низкой температурной и транспортирует его на более высокой температурный уровень, на котором становится возможным его использование. Для проведения этого процесса необходимо затратить определенное количество механической энергии, которая также преобразуется в тепло на более высоком температурном уровне. Следовательно, количество тепловой энергий, отдаваемое тепловым насосом нагреваемому объекту, равно сумме тепловой энергии отобранной из окружающей среды и затраченной механической энергии. Преимущество теплового насоса заключается в потреблении сравнительно малого количества энергии по отношению к получаемой в нем тепловой энергий. Так тепловой насос вырабатывает 3 - 4 квт. ч тепловой энергии на 1 квт. ч затрачиваемой на его работу электроэнергии [5].

Тепловой насос включает в себя ( рис. 1); компрессор 1, конденсатор 2, регулирующий вентиль 3, испаритель 4. Реализация цикла осуществляет с помощью рабочего вещества, протерпевающего здесь охлаждение, нагрев, фазовые превращения (испарение и конденсацию). Работа теплового насоса по простейшему одноступенчатому циклу осуществляется следующим образом [4]. Рабочее вещество, циркулирующее в тепловом насосе, кипит в испарителе 4 при температуре, близкой к температуре окружающей среды. При этом тепло, необходимо для кипения отбирается либо от окружающей среды, либо от другого источника. Пары рабочего вещества, образующиеся при кипении, отводятся компрессором 1, где сжимаются до давления Р_к, при котором они могут быть сконденсированы в результате отвода тепла. Температура пара рабочего вещества при сжатии возрастает. В конденсаторе 2 перегретый пар охлаждается до состояния насыщения и конденсируется. Тепло конденсации отводится при этом для нагрева внешнего объекта (например, сушильного агента). Сконденсированное в аппарате 2 рабочее вещество через регулирующий вентиль 3 направляется в испаритель 4. Давление потока, проходящего через регулирующий вентиль, снижается от Р_о до Р_к (процесс дросселирования) вследствие большого сопротивления малого диаметра проходного сечения. Парожидкостная смесь, образовавшаяся при дросселировании, поступает в испаритель 4, где жидкость кипит, отводя тепло либо от окружающей среды, либо от другого источника низкого температурного потенциала. Пар из испарителя 4 отсасывается компрессором 1.

Из конденсатора 2 нагретый сушильный агент вентилятором 5 подается в сушилку 6 после частично сбрасывается через теплообменник 7 в атмосферу. Свежи воздух с атмосферы через теплообменник 7 где нагревается за счет теплообмена сушильным агентом после сушилки направляется в конденсатор для дальнейшего нагрева. Охлажденный в испарителе 4 воздух вентилятором 9 подается в охладитель 10 после частично сбрасывается через теплообменник 11 в атмосферу, свежим воздух с атмосферы через теплообменник 11 где охлаждается за счет теплообмена воздухом после охладителя и направляется в испаритель для дальнейшего охлаждения.

Используя теплообменники 7 и 11 перед конденсатором и испарителем теплового насоса умешает нагрузка на конденсатора и испарителя, в связи с этим уменьшается нагрузка на компрессор теплового насоса. Осушение сушильного агента и охлаждающего воздуха производится за счет смешения части рециркулируемого потока сушильного агента и охлаждающего воздуха с атмосферным воздухом.

Рис. 1. Схема теплового насоса для сушки и охлаждения материала.

Литература

1. Холодильные машины. Справочник. Под.ред. Быкова А.В., М., Энергоздат, 1982.

2. Янтовский Е.И., Пустовалов Ю.В. Парокомпрессионные теплонаносные установки. М., Энергоиздат, 1982.

3. Каратив М.Г. Влияние условий тепловой сушки на качество зерна. Пищ.технол., №4, 1975, с. 98.

4. Кошкин Н.Н. Холодильные машины. М., Пищ. про-ть. 1973.

5. Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы. М., Энергоиздат., 1982.

Почтовый адрес автора.

Республика Казахстан

160021. г.Шымкент, ул.Байтурсынова 76, кв. 3.

Тауасаров Шархан Усенович.