Лабораторная работа №4
«Исследование процесса конвективной сушки кормов»

Сушкой называется термический процесс удаления влаги из твердых материалов и растворов путём её испарения. Этим сушка отличается от других способов обезвоживания, например, механического отжима или поглощения влаги химическими реактивами.
Сушка - это также ответственный этап технологического процесса, полученный продукт должен отвечать всем заданным свойствам.
Доведённый до необходимой влажности конечный продукт хорошо сохраняет свои начальные качества, занимает меньше места, легко транспортируется, дозируется и смешивается с остальными компонентами кормовых смесей.
Однако сушка достаточно энергоёмкий процесс и вести надо с высокой эффективностью, при соблюдении требуемых тепловых режимов.
Наиболее экономичным способом сушки сыпучих материалов, например, гранул кормовых концентратов, зерна и т.д. является сушка в кипящем слое. Сущность процесса заключается в том, что зернистый материал, находящийся на решётке, поддерживается в состоянии псевдоожижения потоком агента сушки, нагнетаемого под решётку. К преимуществам такого метода относится развитая поверхность материала, равномерность влажности и температуры в слое за счёт интенсивного перемешивания продукта, высокие значения коэффициентов теплоотдачи. Это позволяет интенсифицировать процесс сушки и обеспечить высокое качество конечного продукта.

1.    Цель работы.

Целью работы является экспериментальное определение параметров кипящего слоя и тепловых режимов сушки материала, для чего определить: порозность материала, перепад давления в слое, скорость сушильного агента под решёткой и его

2.    Описание лабораторной установки.
 

Рисунок 4.1 Схема лабораторной установки для сушки зернистых материалов в кипящем слое: 1 — воздуходувка; 2 — нагреватель; 3 — термометры сопротивления; 4 - логометр; 5 - сушильная камера; 6 - слой зернистого материала; 7 - решётка; 8 - трубка Пито; 9 - жидкостный манометр; 10 - заслонка.

Агент сушки воздуходувкой 1 через нагреватель 2 нагнетается под решётку 7 и проходит слой зернистого материала 6, осуществляя его сушку в кипящем состоянии. Заслонка 10 служит для регулирования расхода агента сушки и, следовательно, его давления и скорости, в подводящей к решётке 7 трубу. Контроль температур осуществляется с помощью термометров сопротивления 3 и логометра 4. Величина давления измеряется жидкостным манометром 9.

3.   Оборудование и материалы.

Оборудование и материалы включают: лабораторную установку, секундомер, пробоотборник, переносной влагомер экспресс анализа ВЗМ-1, мерные стаканы, весы ВЛК-500, исходный продукт - 500 гр, бензин авиационный -100 мл.

4.   Методика проведения экспериментов.

4.1.      Определение порозности продукта:
исходный продукт насыпать в мерный стакан до объёма V_o = 100 мл;
залить пробку жидкостью (бензин) до уровня 100 мл и определить её объём, который равен объёму пустот V_n; по формуле вычислить значение порозности в неподвижном слое продукта.
4.2.      Определение динамического Dpgи рст давления агента сушки:
заслонку 10 установить в открытое положение; включить воздуходувку (нагрев не включать); прикрывая заслонку 10 добиться начала набухания слоя продукта и при этом замерить Dpgи рст; увеличивая подачу воздуха довести слой до состояния начала
кипения и замерить Dpgи рст; замерить Dpgи рст при интенсивном кипении слоя и в начале выброса продукта.
Данные свести в табл. 4.1.
Таблица 4.1 . Таблица исходных данных.

4.3. Определение данных для построения кривой сушки:
включить воздуходувку и нагреватель; установить температуру агента сушки в пределах 90-100°С; исходный продукт поместить на поддерживающую решётку слоем Н, предварительно взяв пробу на влажность (масса проб 0,025 кг); через промежутки времени D_tбрать пробы материала на влажность и пользуясь влагомером экспресс анализа ВЗМ-1, замерить влагосодержание продукта (величина Dtи количество замеров устанавливаются преподавателем); на каждом этапе времени D_tсделать замер температур агента сушки на входе и выходе сушильной зоны. Данные свести в табл.4.2.

Таблица 4.2.  Результаты эксперимента.

5. Определение основных параметров процесса.

5.1. По результатам измерений определить: скорость агента сушки в сечении d

;  расход воздуха 

где f - сечение трубопровода d;
порозность ei, слоя в зависимости от высоты Нi; скорость VKiв свободном сечении камеры D
 скорость фильтрации; 
5.2.      Зависимости Н, рст, V_ф = f(VK) выразить графически см. табл. 4.1 и по полученным результатам установить фактическую величину расхода воздуха, его скорости под решёткой и перепад давления в слое в режиме устойчивого кипения продукта.

• По данным табл. 4.2 построить зависимости wc, N = f(t), проанализировать их и установить время сушки и конечную влажность продукта.
• Рассчитать расход тепла gи воздуха / на испарение 1 кг влаги

где L- расход агента сушки в режиме кипения;
с - теплоёмкость воздуха;
t_H, t₀ - соответственно, температуры агента сушки и окружающего воздуха;
W- количество выпаренной влаги за время сушки t.
5.5.      Оценить эффективность процесса и сделать выводы.

6.    Содержание отчёта.

• Схема установки.
• Таблицы экспериментальных данных и графики.
• Расчёт основных параметров процесса.
• Выводы.

7.    Техника безопасности.

• Перед началом работы студенты должны пройти инструктаж по ТБ и расписаться в контрольном листе.
• Запрещается включение установки и работа на ней без преподавателя или лаборантов кафедры.