Academic literature on the topic 'Сушильний апарат'

Авторами статті обґрунтовано фізичну модель процесу сушіння пасти діоксиду титану та досушування тонкодисперсного порошку TiO2 до залишкової вологості 0,3%, на основі якої розвинена математична модель процесу сушіння. Результатом розв’язку математичної моделі є кінетичні параметри процесу сушіння, за допомогою яких було розроблено, спроектовано і виготовлено оригінальний сушильний апарат вихрового типу. Результати моделювання були перевірені шляхом експериментальних досліджень процесів сушіння і досушування пасти TiO2 та отримані дослідні графічні залежності зміни швидкості сушіння та температури продукту від часу сушіння. Проаналізовано отримані залежності і встановлені необхідні початкові параметри теплоносія, що дозволяють збільшити швидкість сушіння та зменшити енергозатрати на проведення процесу сушіння. Реалізовано процес сушіння пасти діоксиду титану у вихровому потоці теплоносія при застосуванні оригінальної конструкції сушильного апарату із диспергатором та зоною досушування матеріалу до високої залишкової сухості 99,7%. Забезпечено інтенсивне подрібнення конгломератів матеріалу та їх перемішування із вже підсушеним тонкодисперсним продуктом. Наявність зони сепарування частинок вже підсушеного порошку від конгломератів пасти забезпечує ефективне подрібнення останніх та збільшення поверхні контакту вологого матеріалу із теплоносієм. Питоме навантаження поверхні шару конгломератів пасти TiO2 у вихровому потоці за вологою має значення af = 138÷155 кгвол./(м2·год). Отриманий, в результаті дослідів, тонкодисперсний порошок діоксиду титану відповідає вимогам державних стандартів та володіє необхідними механічними і споживчими властивостями.

Розглянуто форми подрібнених дисперсних матеріалів. Наведено формули визначення еквівалентного діаметра. Подано класифікацію сучасних фільтрів, розкрито їхні особливості. Показано основні чинники, що впливають на роботу фільтрів. Відомо, що сушильні апарати для подрібненої деревини, які часто використовують у виробництві деревостружкових і деревоволокнистих плит, для конвективного підведення тепла до стружки, як об'єкта сушіння, потребують уважного ставлення до енергоощадності. Варто зазначити, що специфічні властивості подрібненої деревини (малі розміри частинок, мала насипна маса, рухомість, парусність) дають змогу використовувати різноманітні способи сушіння: сушіння у щільному, киплячому, розпушеному шарі, а також безпосередній контакт об'єкта сушіння із нагрітою металевою поверхнею. Незважаючи на конструкційне розмаїття сушильних агрегатів для подрібненої деревини, найпоширенішими є конвективні сушарки із пневмомеханічним переміщенням подрібненого матеріалу. Наведені нижче формули дають змогу залежно від форми та розмірів подрібнених частинок і породи деревини зробити правильний вибір типу фільтру. Останнє дає змогу оцінити роботу самих фільтрувальних пристроїв. Адже за мірою накопичення пиловловлюваних подрібнених частинок значно зростає ступінь їх вловлюваності.

Обумовлено причини зростання обсягів сушіння рослинної сировини. Визначено актуальність пошуку та дослідження нових способів енергопідведення в процесах сушіння рослинної сировини. Показано основні переваги мікрохвильового сушіння порівняно з традиційними конвенційними технологіями сушіння. Визначено основні недоліки та обмеження мікрохвильового сушіння. Показано зв'язок теми дослідження з напрямами наукової роботи кафедри процесів, обладнання та енергетичного менеджменту. Обрано робочу гіпотезу про взаємодію мікрохвильового поля з вологою в капілярно–пористих структурах. Визначено відмінності в процесі енергопідведення при мікрохвильовому та конвекційному сушінні. Визначено основні конструктивні обмеження для дизайну мікрохвильових сушильних апаратів. Описано обсяг та зміст проведених раніше досліджень. Приведено узагальнений аналіз результатів дослідження мікрохвильового сушіння для різних видів рослинної сировини. Обґрунтовано вибір апаратурної схеми установки для сушіння рослинної сировини в потоці. Визначено основні конструктивні рішення та обмеження, що визначають конструкцію мікрохвильової сушильної установки для рослинних матеріалів. Описано конструкцію та принцип дії дослідної стрічкової мікрохвильової сушильної установки створеної для проведення дослідження. Описано порядок проведення експериментального мікрохвильового сушіння насіння соняшника. Визначено основні залежності процесу мікрохвильового сушіння соняшника. Досліджено залежність між швидкістю вологовидалення та потужністю електромагнітного підведення енергії а також тривалістю сушіння. Визначено основні переваги комбінованого сушіння з використанням мікрохвильового та інфрачервоного випромінювання. Описано конструкцію та принцип дії установки для дослідження процесу вологовидалення при інфрачервоному сушіння. Визначено залежності кінетики процесу від величини енергопідведення та тривалості енергетичного впливу. Приведено аналіз отриманих результатів. Надано обґрунтування для наступного етапу дослідження.

Визначено актуальність дослідження інноваційних способів енергопідводу в процесах сушіння рослинної сировини. Показано основні переваги сушіння вологих матеріалів у мікрохвильовому та інфрачервоному електромагнітному полі. Обґрунтовано вибір моделі процесу вологовидалення та способів дослідження даного процесу. Показано узагальнений аналіз результатів дослідження процесу видалення вологи під впливом електромагнітного поля для декількох видів рослинної сировини. Обґрунтовано вибір апаратурної схеми установки для сушіння рослинної сировини в потоці. Визначено основні конструктивні рішення та обмеження в конструкції сушильного апарата з електромагнітним енергопідводом. Узагальнено досвід використання дослідної сушильної установки з комбінованим електромагнітним енергопідводом. Запропоновано структурну схему та типовий конструктив універсальної установки для сушіння і стерилізації рослинної сировини та харчових продуктів і напівфабрикатів.

Проблеми використання енергії та утилізація відходів є глобальними проблемами людства, згідно з даними Всесвітньої організації торгівлі та Організації Об’єднаних націй. Зниження використання енергетичних ресурсів та збільшення частки біорозкладаної тари у харчовій промисловості дозволяє знизити навантаження на оточуюче середовище екології. Дослідження виконано з метою використання методу зневоднення у мікрохвильовому полі, що дозволяє знизити енергетичні витрати. Аналіз публікацій в Україні та світі показує, що такі способи зневоднення до колагенових клеїв не застосовують. Висушування у сушильних шафах за низьких температур, яке використовують у промисловості, тривале, вимагає багато енергетичних витрат. Окрім того, через тривалість процесу у клеї додаються антисептики, що сповільнюють мікробіологічне псування продукту. У статті представлено експериментальні дослідження процесу зневоднення колагенового клею у мікрохвильовому полі. Оскільки продукт є термолабільним, проаналізовано декілька температурних режимів: 40 °С, 60 °С, 80 °С у мікрохвильовому апараті, та 60°С у термостаті. Зразки клею зневоднювалися до вологості 17%, що відповідає вологості продукту, який виробляється промислово. Згідно літературних даних, під впливом високої температури колагенові клеї втрачають свої адгезивні властивості. Наразі, не досліджено, як мікрохвильове поле може вплинути на якість клею. Із використанням зразків зневоднених за різних режимів проведено експеримент з перевірки клейового з’єднання до механічних деформацій. Зразки зневоднені у мікрохвильовому успішно пройшли випробування міцності на розрив. Усі зразки витримали навантаження у 1,5 кН. Випробування міцності на зсувові навантаження показало диференціювання результатів для зразків оброблених за нижчих температур та зразку обробленого за 80 °С і вище. Навантаження на клейове з’єднання до розщеплення показало, що оброблені за температур нижче 60 °С є більш міцними.

Розглянуто можливості використання технологій адресної доставки енергії (АДЕ) в процесах комплексної переробки сировини рослинного походження на прикладі комплексу технологічних процесів характерних для виготовлення пектину. Показано актуальність процесів отримання пектинових речовин для сучасної промисловості та перспективні напрямки використання пектину. Наведено приклади реалізації технологій виготовлення пектину вітчизняними та зарубіжними виробниками, та приведено наближену оцінку вартості і складності пектинового виробництва. Як варіант удосконалення та здешевлення технології виготовлення пектину запропоновано використання технологій АДЕ для основних технологічних операцій пектинового виробництва: сушіння пектиновмісної сировини, екстрагування пектиновмісних речовин, випарювання пектиновмісного екстракту. Для процесу сушіння пектиновмісної сировини приведено результати експериментального дослідження кінетики процесу вологовидалення з оболонок цитрусових плодів, при використанні комбінованого способу сушіння – мікрохвильового енергопідведення та фільтраційного відведення вологи. Запропоновано обґрунтування для використання такої комбінації технологій сушіння та вплив механодифузійного ефекту на кінцеву продуктивність вологовидалення зазначеним комбінованим способом сушіння. Описано загальну конструкцію стрічкової, модульної сушильної установки з комбінованим способом сушіння сипкої рослинної сировини. Надано оцінку результатів отриманих при дослідженні кінетики процесу сушіння пектиновмісної сировини та загального потенціалу технології АДЕ для процесів швидкісного низькотемпературного сушіння термолабільних матеріалів. Запропоновано шлях для впровадження технологій АДЕ на інших технологічних ділянках виготовлення пектину. Зокрема приведено посилання на інноваційні процеси екстрагування в середовищі електромагнітного поля надвисокої частоти та узагальнено потенціальні переваги та недоліки використання аналогічних технологій у виробництві пектину. Запропоновано використання технології випарювання розчинів у вакуумних випарних апаратах з використанням мікрохвильового енергопідведення для аналогічної технологічної операції при виготовленні пектину.