автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование процесса очистки отработанного теплоносителя при сушке молочных продуктов

РГб од

•ЗОРОНЕЙСЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах ру»

РУЛИНЦОВ ВИКТОР АНАТОЛЬЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ОТРАБОТАННОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ПРИ СУШКЕ МОЛОЧНЫХ 'ПРОДУКТОВ

Специальность 05,18.12 - Процессы, машины и агрегаты пищевой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ьэронех - 1993

Ра.бота выполнена в Воронежском технологическом институте

Научный руководитель - доктор технических наук,доцент

" ; ВАРВАРОВ В.В..

Научный консультант - доктор технических наук, профессор ПОЛЯНСКИЙ К.К.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор КРАСОВИЦКИИ Ю.В. доктор технических наук, профессор КОСШДЕМЬЯНСКИЙ Ю.В.

Ведущее предприятие - Воронежский городской молочный комбинат

Защита состоится <//%$993 г. на заседании

специализированного Совета К 063. 90. 01 Воронежского технологического института в ауд. 2.

Отзывы на втореферат, заверенные гербовой печатью, в двух экземплярах, просиы направлять .■:•. по адресу: 394017,г.Воронеж, пр.-т Революции, 19, ВТИ.'

Автореферат разослан

1993 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук доцент

Григоров В.С,

ОБЕ(ЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Одной из проблем, приобретающих в последние годы вез большую экологическую роль и отраслевую значимость, является .сокращение потерь в технологии производства сухих молочных продуктов за счет совершенствования очистки выбросов пылевидных фракций, обеспечивающего,и свою очередь, охрану воздушной среды. В молочной промышленности частица пыли представляют собой летучие продукты соответствующего производства ( процессы сушки молока и молочных продуктов, пневмотранспортирование). Выброс таких пылевидных продуктов в окружающую воздушную среду не только ухудшает санитарно-гигиеническое состояние производственных помещений, способствует увеличении фактора взрывопожароопасности, но и связан с прямыми потерями готовой продукции.

При распылительной сушке молока и молочных продуктов средние потери составляет 0,5-0,6% от произйодитвльности сушилок, а это около-7 тыс. тонн сухих молочных продуктов в год ( рассчитано нами на основе отчетных данных Ассоциации "Союзконсервмолоко"). Чтобы удовлетворить санитарно-гигиеническим требованиям с учетом важности проблемы сокращения потерь продукта в качественно новых рыночных условиях развития отрасли, необходимо, в первую очередь, исследовать и реализовать возможности существенного повышения эффективности и стабильности основных способов улавливания пылей -сухих и мокрых инерционных методов, а также обосновать и рзгламен-тировать необходимый уровень очистки отработанного воздуха с учетом возросаих экологических требований.

Проблема осложняется отсутствием полноценных сведения о физико-химических и.структурно-механических свойствах пылей сухих молочных продуктов, режимных параметрах запыленного отработанного воздуха сушилок, данных об оптимальных типах пылеуловителей для конк-

ретпмх условия производства.

Необходимостью разработки более эффективных и высокопроизводительных пылеочистных устройств,отвечающих специфике производства сухих молочных'продуктов, определяется актуальность проблемы.

Цель и задачи. Разработка путей интенсификации сухой и мокрой центробешо-инерциэнной очистки отработанного сушильного воздуха на основе теоретического анализа и экспериментальных исследований при максимальном учете производственной специфики технологии сухих молочных продуктов, физико-химических и структурно-механических свойств соответствующих пылей, режимных параметров отработанного воздуха, экологических требований.

Н'отодн исследований. В работе использован метод теоретических проработок и экспериментальных исследований на лабораторных, опит-

но-промьпзленных установках, анализа к обобщения показателей роботы

*

исследуема и существующих средств очистки выбросов. Исследования в лабораторных и производственных условиях проводились с использованием общепринятых методик аэродинамических и пылевых лачеров. Математическое моделирование.изучаемых процессов и обработка результатов исследований проводились с использованием ЭВМ.

Научная новизна. Впервые на базе исследованных основных фиэико--химичэских свойств ( дисперсный состав, степень взрывчатости, адгезия и т.д.), а тате режимных параметров запыленного отработанного воздуха сушилок осуществлено комплексное изучение факторов, влия-тцих на эффективность очистки выбросов для пылей, образующихся при производстве сухого молока и молочных продуктов.

С использованием положений механики аэрозолей разработана математическая модель и основы расчета отделения пылевидных фракций в плоском горизонтальном криволинейном канале с' оценкой влияния на траекторию движения ча?тицн, еэ плотности, ра?>'ера, окргоотй потока.

его температуры; решены на ЭШ системы уравнений криволинейного движения частицы применительно к условиям очистки выбросов при сумке молочных продуктов.

Установлены основные закономерности взаимодействия сред в установках цёнтробекно-инерционной очистки выбросов, основанных на использован!«! энергии очищаемого воздушного потока и самоорошения, возникающего при вращении узла контактирования фаз (УКЭ). Проанализированы основные закономерности изменения концентрации пылевидного продукта в аппарате очистки, получены основные' уравнения для расчета установки.

Определена пенообразующая способность белоксодержащ' х пылей п процессе их мокрого улавливания из отработанного сушильного возгуха; разработана методика расчета кратности ггены, образующейся при сношении пылевидного продукта с очищающей нидкостьга.

Практическая ценность.работа заключается в определении применительно к технологии производства сухих молочных продуктов основных исходных данных для проектирования более совершенных средств очистки отработанного воздуха и расчета конструктивных характеристик сушильных установок с учетом пылевзрывобезопасности.

На основании проведенных исследований разработан и внедрен на сушилках РС-1000 ( Россошанский молкомбинат Воронежской области) способ модернизации циклонов с целью исключения отложений продукта на их внутренних стенках. Промышленная эксплуатация модернизированных циклонов показала их высокую зффектинвость и надежность удаления налипавшего пылевидного продукта, закупорки циклонов lie наблюдалось. Разработана техническая документация на малозатратную модернизацию циклонов и техническая характеристика механизма удаления налипшего продукта.

С использованием полученных автором данных разработана тея-^ес-кзя документация для серийного производства оборудования для мог""й

■ ь

очистки выбросов в линии сушки молочного сахара Я4, ОГВ {производительность по воздуху.до 1,0 г/с.). ■ ". .

Материалы диссертации используются в лекционных курсах "Техно-' логия молока и молочных продуктов",- "Охрана окружающей среды", курсовом и дипломном проектировании Воронежского технологического института. ■

Автор защищает результаты исследований основных физико-химических свойств пылевидных фракций, режимных параметров отработанного воздуха при производстве.сухих молочиых продуктов; основные теоретические положения, экспериментальные результаты и конструкции в сухом и мокром цснгробекно-инорционно;.! пылеулавливании, обеспечивающие существенное повыаение эффективности и стабильности их работы, . значительное сокращение потерь при производстве сухого продукта; результаты экспериментальных исследований пенообразутацей способности широкого диапазона белок содержащих пылей, улавливаемых мокры?-! способом; результаты, внедрения выполненных-работ в практику молочной промышленности.

Апробация работы.Основкыо положения работы докладывались автором и обсуждались на научно-технических конференциях Воронежского технологического института (1990,1991,3992,1993 г.,г.); на техническом совете Ассоциации "Молпром" Воронежской области (1992,1993 г.г.)

- Основное содержание работы отражено в 6.печатных работах. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, включающего 210 источников, приложения. Объем диссертации 202 страницы, включая 128 страниц основного текста, 37 страниц рисунков и 28 таблиц.

СОДЕРШШЕ РАБОТЫ Введение. Во введении показана актуальность теш, кратко сформулирована основные вопросы, рассматриваемые е диссертационной работе.

В первой главе приведен литературный обзор, где рассмотрены теоретические основы центробекно-пнерционного пылеулавливания, дан анализ методов расчета аппаратов центробежного действия и математических моделей движения газа в них. Установлено, что применение таких пылеуловителей весьма перспективно в технологии сыпучих пищевых продуктов, основанной на использовании аэродинамических методов, таких как пневматическое измельчение, пневмотранспорт, пневматическая классификация частиц по размерам, пневматическое перемешивание, сушка, пневдоожижение и др., требующих при своем осуществлен;.í высокоэффективного пылеулавливания как с течки зрения охраны окружающей среды, так и для сокращения потер1 ценного проду ?а. Реализация перечисленных процессов осуществляется при самых различных режимах течения пылегазовых потоков как по дисперсному составу <> концентрации пыли, так И по расходу газа, его температуре, влагосо-держанию, вязкости и т.д. Это не позголяет создать универсальнее гшлеотделители и требует их ориентации на конкретные условия паевых производств.

В главе I приведены методики экспериментальных исследован;;!* основных физико-химических свойств пнтевиднък сухих моловших продуктов, даны описания разработанных экспериментальных стендов, методик испытания средств очистки отработанного воздуха и оценки точности измерений и обработки опытных данных.

Первая глава заверпается разделом, где анализируются особенности применения центровеино-инерционных способов очистки отработанного теплоносителя при сушке молочных продуктов и ставятся задачи исследований;

- экспериментальные исследования фиэино-химнчеерих свойств улавливаемых сухих молочных продуктов, их концентрпции и ретг.имных параметров отработанного воз.пууя промышленных су«$илок;

- изучение гидродинамики и механияма пылеулааливания при иятвнги*«-

нации процесса очистки выбросов мокрым способом, а также малозатратная модернизация циклонов с целью существенного улучшения их эксплуатационных характеристик; I

- производственные испытания усовершенствованного оборудования для улавливания сухого молока из отработанного воздуха сушилок.

Глава вторая. Характеристика пылевидного продукта, содержащегося в отработанном теплоносителе промышленных сушилок.

В главе представлен материал, характеризующий основополагающие факторы, влияющие на эффективность средств очистки выбросов (режимные параметры отработанного теплоносителя сушильных установок), и рассмотрены основные свойства пылевидного продукта, содержащегося в отработанном воздухе.

Показано, что режимные параметры отработанного сушильного воз*

духа могут изменяться в широком, диапазоне. При распылительной сушке молочных продуктов среднестатистические показатели концентрации порошка, содержащегося в' выбросах сушилок,составляют 3,2-8,5 г/м°. Производительность сушилок по воздуху может изменяться ( в зависимости от марки применяемой сушилки) от 1000 кг/ч до 125000 кг/ч. , . В главе приводятся результаты экспериментальных исследований дисперсного состава пылевидных продуктов, содержащихся в отработанном воздухе (до. и после очистки в циклонах) при производстве сухого молока, лактозы, СОМ, ЗЦМ,' сухих детских смесей и других сухих молочных продуктов. Кроме того, при помощи механического ситового анализа исследовался гранулометрический состав соответствующего готового продукта.

На рис. I (а) представлена микрофотография, характеризующая структуру и наиболее типичные по форме частицы пита сухого моло-• ка,'.содержащегося на выходе отработанного воздуха из сулилки

|>. г. Л

• 'У,"А 'VI-?*: в- а-*';

, Рис, 1а Микрофотография (х150) пили сухого молоки

0 ■

м"

.•"у».•

.у ■ ■ к'

•Ч ;

........ .... ;

О . . , ' Л •' .«

I; ■ • ' .гх , .•. ' .

<■." «£ . -г . ••

•

• Т . ■ • 4. V. - ■ . • ■ ^ ч - •;<•»■ ,

• ..-■* . «• • • -Г- л»,

• .*> ... ' 4

О -

Г'"'

Щ.' "• ; Д.

' . , •.. . • ' . -

Рис. 16 Микроф^тогрдфия. (,<IСО) м:»..йчч<,го захара

PC-IOOO. На рис. 1(в) представлена микрофотография пыли сухой лактозы (сушилка Я4.0ГВ). В основном это обломки кристаллов различной формы. Анализируя полученные по стандартной методике данные о дисперсном составе исследованных пылей и некоторые литературные данные, можно сделать вывод о широком диапазоне распределения частиц по размерам. На рис. 2 представлены обобщенные данные дисперсности пылей, содержащихся в отработанном воздухе при производстве сухих молочных продуктов. На основе приведенных данных дисперсного состава пылей можно рассчитать эффективность существующих установок циклонного типа, проектировать средства очистки выбросов для конкретных условий производства.

При производстве сухих молочных продуктов, ввиду возможного образования витающей пылевидной фракции, способной при определенных -условиях воспламеняться, необходимо соблюдать особые меры предосторожности. Из литературы известны основные взрывные характеристики пылей сухого цельного и обезжиренного молока,сухих сливок. Однако для целого ряда новых молочных продуктов ("Оволакт", "Белакт" и др.}, ЗЩ, сухой лактозы такие показатели отсутствовали.

В работе представлены результаты исследований нижних концентрационных пределов распространения пламени (НКПР) указанных сухих молочных продуктов. Эксперименты проводились по стандартной методике во взрывной камере конструкции ЖИИПО. В результате экспериментов определены усредненные показатели НКПР для целого ряда сухих ¡.точных продуктов. Применительно к производственным условиям эти показатели следующие ( лриИ^»

СОМ (фракция 0-60 мкм) - 22,5 г/м3;

ЗЦМ (фракция 0 - 88 мкм) -10,2 г/м3;

Ннэколактоэная молочная смесь (фракция 0-60 ыкм) - 15,3 г/м3; "Белакт" (фракция 0 - Bft мкм) - 15,3 г/м3;

"Оьочнкт" (фрикция Ш - 120 мкм) - г/ы ;

Молочный сахар (фракция 0 ~ .75 мкм) . ~ 20,4 г/м3.

При математической обработке полученных данных с. использование!/ корреляционного анализа были получены уравнения, выражающие зависимость длины распространения пламени (^)от концентрации пылевого облака ( С ) для исследованных молочных продуктов:

*

Пыль СОМ (фракция менее 60 мкм):

б ~ -5,5674 + 0,24-19- С . ( I )

Пыль "Оволакт" (фракция 88 - 120.мкм):

... € 0503+ 0,5503 . ' (2)

Пыль "Белакт" (фракция менее- В8 мкм):

€ =-4,2281 +0,4202- С. ( 3)

Пыль ЗЦМ (фракция менее 88 мкм):

'• £ = - 6,8942 + 0,8898-С-0,0049 С2 (4) Пыль низколактозной смеси (фракция менее 60 мкм): ¿' = -3,9773+0,6Ш С-с10279-С2+00005-С*( ь ) Пыль лактозы ( фракция менее 75 мкм): ^ •' б--2;Г367+0,,2950-С-00078-С2 + 0,0001-С. ( б )

Уравнения (I) - (6) справедливы для С в диапазоне 10 - 100 г/м'®. Результаты исследований необходимо, учитывать при расчете взрн-вобезопайных объемов конструкций технологического оборудования и средств очистки выбросов отработанного теплоносителя сушилок. Глава третья. Адгезия сухих молочных продуктов и их килей. Адгезионное взаимодействие частиц сухих молочных продуктов со стенками сушильной камеры, циклонов обусловлено рядом сил (среди них основными являются молекулярные, капиллярные и электрические). Фактически отложения сухого продукта имеются на всех типах сушилок,

эксплуатируемых в настоящее время в стране, и характеризуются довольно значительными величинами (интенсивность отложений сухого

■о 5*1

"ар,

и-Ю

45

гм !.5 1.0

■К

■И

4 V X

Л .«""О

ц 5 Ъ ? % 5 10 15 20 - 30 МО 30 60 10 ■

размер частиц (¿¡,мкм.

Рис. 2 ■

ЗС 100

А 5 5 ? В 3 <0

шетто обтоотки* £

Рис. 3 Характер изменения сил адгезии для исследованных сухих молочных продуктов: I - ЗЩ; 2 - сухое молоко; 3 - СОМ Рис. 2 Дисперсный состав исследованных пылей: I - СОМ;сушилка РС-1000, до циклонов; 2 - СОМ, сушилка РС-1000, после циклонов; 3 - СОМ, из сугшгьной камеры; 4 - порошок "Детолакт" суаил-ка Нпро Атомайзер, после циклонов.; 5 - по-рслок основы "Малыш", сушилка Ангидро.до циклонов.

молока составляет 0,08 - 0,23 кг/(м ч) ).

В главе приведено описание лабораторного прибора, позволяющего определить силы адгезии между частицами сухого молока и поверхног-стью металла, имеющего разную степень чистоты обработки.

Установлено, что силы адгезии сухого молочного порошка на поверхности стали 12Х18Н10Т лежат в интервале (0,5-2,3)-10 [1 в зависимости от чистоты обработки поверхности стали. Максимальная адгезия наблюдается при 7-8 классе чистоты обработки материала. По нашим предположениям, ото связано с тем, что.микропрофиль поверхности стали при этом классе чистоты обработки соизмерим с диаметром частиц сухого молочного порошка и, следовательно, площадь контакта частиц молока с поверхностью будет большая, нежели чем при друп:;< классах чистоты. Общий характер изменения сил дагезии для иссдедоьвд-Н1/х сухих молочных продуктов иллюстрирует рис. 3.

• Отдельно проведены эксперименты по определению сил адгезии мкя-ду частицами сухих.молочных продуктов. Ниже представлены результаты измерений адгезии различных сухих молочных продуктов

Наименование • сухого продукта

Жир (%)

Влага (%) Сила адгезии, Н

Сухое цельное молоко' .. 25

Белакт , ■ •» 0,05 СОМ (производство

Россошанского МЮ 0,05

СОШ (производство ФРГ) 0,05

•4,5 2,7606-10 6,0 3,0674-10

-4 -4

3,2 9,2022-10 4,0 I, £<¿69 • 10

-4

' ■ Анализ полученных данных говорит о том,.что на силы ядгезии в определяющей степени оказывает влияние пронентиее сс-цвр«-и!!ш и хюм веществе влаги и жира. Чем'выше плата 1! г. уимичо.-чои еоспя«

13 • . . .

сухих молочных продуктов процентное содержание »сира больше, тем больше у данного продукта силы адгезии (выше представлены соответствующие численные показатели).

Установленные закономерности процесса налипания пылевидного . продукта на йнутренних стенках - циклонов очистки были в дальней--шем использованы для обоснования конструктивных решений модернизации циклонных аппаратов с целью исключения налипания сухого продукта.

Глава четвертая. Совершенствование центробежно-инерционного улавливания частиц при-сушке молочных продуктов.

Необходимость учета физико-химических свойств пылевидного продукта и режимных параметров несущей среды при центробежном улавливании частиц поставила задачу о' модернизации процесса отделения пыли в криволинейном потоке с оценкой влияния на траекторию движения частиц ее плотности, размера, скорости потока, его температуры.

В диссертации рассматривается возможность применения уравнения H.A. фукса (для силы сопротивления, несущей среды аэрозоля) при решении задачи по определении траекторий движения твердой фазы, поступающей из прямолинейного газохода в изогнутый в горизонтальной плоскости канал постоянного поперечного сечения.

Решение системы уравнений криволинейного движения частицы пыли проводились на ЭВМ методом Рунге-Кутта применительно к процессам циклонной очистки отработанного теплоносителя при.сушке молока и молочных-продуктов (исходные данные для расчета.'принимались, исходя из характеристик пылевидного продукта и несущей среды, исследованных в главах 11,111). Найденные для случая равномерного по радиусу и И углу (j> поля скоростей несущей среды (Ü&'-COb^il^ с о) решения систгмы уравнений позволяют вычислить на ЭВМ параметры движения частиц ныли в плоских горизонтальных криволинейных шинах (основной какал цект|>л;с*ж>~инирц1к)11но|'о пшеотдшмгедя).

. Моделирование процесса отделения пылевидных частиц в центробеж-но-инерционном пылеотделителе позволяет оценить влияние основных

о

факторов на его эффективность очистки. В частности, установлено,„что эффективность пылеотделителя растет с увеличением крупюсти и плотности улавливаемых частиц пыли и скорости несущей среды и уменьшается с увеличением диаметра аппарата ( в данном случае важны найденные конкретные показатели применительно к отработанному воздуху при сушке молочных продуктов).

Показано, что расстояния, на которые удаляются частицы от центра пылеотделителя при повороте потока на 180 достаточны для их отделения только при размерах частиц более 30-50 мкм ( в зависимости от диаметра пылеотделителя). Анализ полученных.данных (рис. 4) говорит о том, что "размер частиц влияет на траектории в большей степе>-ни, чем их плотность. Кроме того, пылевидные молочные продукты, обладая значительно меньшей плотностью, чем другие виды пыли, менее эффективно улавливаются центробежным способом.

■Рис. 4 Траектории частиц (канал радиусом/?,»0,5 м):.

1 ~с(= 26 мкм; Д* 1060 кг/м 3;

2 -с1= 26 мкм; 1600 кг/м 3;

3 -{(* 50 мкм; \ КЙО кг/м э;

4 50 мкм; 1600 кг/м а;

5 -с(= 150 мкм; р,,» 1060 кг/м а;

6 -с/= 150 мкм; 01 02 Я¡'01, 05 Й5 .1? а в 9 1.0 ,: т,„, / . -.1

Изменение температуры несущей среды изменяет ее плотность и вязкость, что в свою очередь оказывает влияние на траектории движения частиц и на эффективность их отделения от потока. Учитывая, что в процессе сушки молочных продуктов температура очищаемого отработанного воздуха сушилок может оказывать вл'и яние на траектории движения пыли в.центробежном шлеотделителе, произвели соответствующий расчет на основе решения системы уравнений криволинейного движения частиц при изменении Т от 20 до 120 °С. Анализ полученных данных показал, что повышение Т ведет к некоторому уменьшению ^ср » причем эта закономерность сохраняется и при дальнейшем повышении температуры потока. Так, для пыли сухого молоку (рис. 5) повышение Т от 20 до 100 °С сопровождается уменьшением в среднем на 4-8 % в широком диапазоне размеров частиц от 10 до 40 мкм. .

Для повышения эффективности улавливания мелкодисперсных частиц центробекно-инерционным способом использовали эффект внутренней циркуляции очищающей жидкости и самоорошения. При этом конструктивно мокрый пылеуловитель представляет собой циклон, оборудованный лопастным .устройством, погруженным-на определенную глубину в очищающую кидкосгь. Самоорощение происходит при вращении лопастного устройства за счет энергии самого воздушного потока, подаваемого тангенциально по отношению к оси вращения лопастей. Во вращающемся узле контактирования фаз (УК£) происходит интенсивное дробление капельной жидкости, поступающей во взвешенный газожидкостный слой за счет захвата жидкости с поверхности лопастями. При.отом вращающийся воздушный поток отжимает капельную жидкость к стенкам корпуса, ■ а очищенный воздух уходит через каплеотделитель и Еыхлопнуга трубу (конструктивно исполненную как у обычного циклона) а атмосферу,

13 главе анализируются опытные данные зависимости гидравлического сопротивления и относительного брызгоуноса от глубины погруже-

пня лопастей при различной угловой скорости УКФ.

Установлено, что гидравлическое сопротивление аппарата ьозрас-таем с увеличением частоты вращения лопастей и глубины их первоначального погружения, в очищающую жидкость. На основе экС'Перименталь-ных данных построена зависимость Ьгг от относитель-

ной Глубины погружения УКФ при различии: числах ЯВуКф{рис. 6). '

Е„'аР/рг;У/

5 50

¡ОН

т т 350

300 25 О

х.

с

( .2

- . 1

Рис.6 Зависимость

1 -/%•? 15-ю 4 ;

2 9,3 10 А :

3 = 4,б ГО 4.

о

0.1

02

Ш

Установлена общая закономерность изменения брыэгоукоеа в исследуемом аппарате. Максимальный бризгоунос возникает при незначительном погружении лопастей ( при Но/]\л* 0,1). При увеличении угловой скорости У1Я) (или скорости воздушного потока на входе а аппарат) бризгоунос увеличивается (рис. V).

Рис. 7 Зависимость Ц (Но/К а)

I 15-Ю 4 ;

2 9,3.10

3 6,7 Ю

А/ с.г «

Соответствующая зависимость (Л на следующим уравнением:

и

была аппроксимирова-

Но

(0,0373 (Но/Кл)г+ О,07Ц-(Но/£л )-0,0077) И о

(?)

Уравнение справедливо при ^гр * 0,05 - 0,3; 9,3-10 .

Погрешность не превышает 10 %. В работе приводится анализ данных, связанных с выявлением оптимального гидродинамического режима работы аппарата. При этом рекомендуется поддерживать " 0,18-0,20.

Эксперименты по улавливании пылевидного продукта проводились на той же установке, что и исследование процессов гидродинамики..

Методика определения запыленности выбрана стандартная. В процессе отбора пробы каждые 2-3 мин, фиксировались давление и температура. По запыленности воздуха на входе и выходе из аппарата определяли эффективность очистки.

Установлено, что >^ возрастает при увеличении Н0 ( в определенных пределах) и увеличении П ,

При обработке данных оказалось, что опытные точки для зависимости ^ -^хорошо укладываются на прямую линии в логарифмической сетке координат, что позволяет для расчета предложить уравнение // =/?•//<?. " ■ ' Расчетные уравнения имеют следующий вид:

'7 - 90,1 ■ Но'019 (С(50~38мкч; ¿7<Г=03«3; /1=50^- ( 8 ) 1 ... о-'? и с-°'г /V - 7м«-«» • /'-г-п^ся-- „-сл^/ , Л ,

= 87,3 Но * (Н^ 7тм; ¿уо~=0398; л =50*-, ( 9 ) =892 = ¿^0^=0398, п^ЗО^ цо ;

Уравнения справедливы при 0 < Н0 0,15 м. Погрешность уравнений (8)-(Ю) находится в пределах от 0,3 до 2,5 %. ~

На рис. О представлена зависимость эффективности очистки ^ от скорости воздушного потока 1.Г и от комплекса X =■ оп-

реляющего режим работы УКФ. Увеличение комплекса X ведет вначале к значительному увеличению , затем ( при X > 2,5) степень очист-

ки не возрастает (кривые эффективности 1,2 рис. 6 достигают насыщения). Установлено, что1 для мелкодисперсных фракций пыли (испытания проводились на пыли сухой лактозы) увеличение значений у связано с увеличением поверхности контакта фаз за счет уплотнения структуры газожидкостного слоя при увеличении скорости вращения УКФ.

В работе исследовано влияние параметров запыленного йоз,душного >>

потока на степень улавливания шли сухого молока. ■

Независимыми переменными были: Л^ - медианный диаметр частиц (1-60 мкм); 0С2 - концентрация пыли на входе в аппарат (20 - 2000 мг/м 3); - влагосодержание воздуиког>-потопа (30 - 500 г/м 3сухого).

Полученное в результате реализации матрицы »;пш11л.шш.:* л«ь -некие регресс!!!!, адок-кшю описыегацее щгщепс, ¡:.и-..-г с к.-д.^м.н'

'вил: ' и — - /Л«г,?*,

е/ ~> ' ' ' • '

Значимость коэффициентов оценивали с помощью критерия Стью-дента (при уровне значимости 0,05). Адекватность уравнения (II) физической модели . исследуемых величин проверялась путем сравнения расчетного значения критерия Фишера с его табличным значением. В работе приведен анализ уравнения ( II ).

определяющего режим работы и скорости воздуха; .1,3 - пыль СОМ; 2,4 - пыль сухой лактозы.

Отдельно рассмотрены вопросы, связанные с влиянием увеличения концентрации сухих веществ в очищающей жидкости аппарата ( с увеличением времени работы с момента пуска) на ее пенообразувщую способность, вязкость и поверхностное натяжение, что оказывает влияние на эксплуатационные характеристики системы очистки ( в том числе и на эффективность очистки выбросов).

При проведении экспериментальных исследований процесса пено-образоьания исходили из возможности максимального приближения эксперимента к реальным условиям процесса мокрой очистки отработанного сушнльмого воздуха.

Графические зависимости пвнообраяующей способности очищающей жидкости при улавливании ею пылей■сухих молочных продуктов представлены на рис. 9. Динамика изменения объема пени для различных пылей сухих белок,содержащих продуктов примерно одинакова. Рост объема пены Уп наблюдался при увеличении концентрации сухих веществ в растворе С, причем в основном для каждого фиксированного значения температуры Т раствор с бо'лызими значениями С кмгл большую пеиообраэующую способность. Увеличение Т ведет к увеличению Vп, причем К/7 имеет максимальные численные значения в области 7"= 60 - 70°С.

т

т

и

ц

ЫО'о У

г 4 У

1 / / / » И л / ¿к; К

А X/ У

г

Рис. Зависимость бъема печм от концентрация сухих вещестг; в очищающей жидкости:

1 - СОМ,

2 -"Оволакт"

1

3 - "Инпитан",

4 - низколакто-жал смесь,

5 - "Бедакт",

6 - ЗЦМ.

' ■ ' е Ю «

В работе, с учетом проведенных исследований, рассматриваются варианты конструктивного исполнения очистного оборудования и ведения процесса мокрой очистки отработанного сушильного полдуха, исключающие значительное пенообразование.

В пятой главе приведены результаты промышленного -апробирования

'¡окрой (Листки отработанного супильного воздуха, даются конструктивные решения и результаты внедрения усовершенствованных циклонов очистки, а также технико-экономическое обоснование внедрения результатов проведенных исследований.

Показано, что наиболее перспективным путем модернизации действующих сушильных установок для отечественных предприятий на ближайшее десятилетие является совершенствование вспомогательного оборудования сушилок, позволяющее непосредственно решать вопросы повышения их производительности, сокращения потерь сухого продукта, снижение. расхода энергии. ,

В условиях сушки молочных продуктов разработаны способы модернизации циклонов с целью исключения отложений продукта на их внутренних стенках. Модернизация циклона, заключающаяся в оснащении его е

конической части скребковым механизмом (разработано несколько видов исполнительных механизмов) с приводом, выполнена при работе сушильных установок РС-1000 Россошанского молкомбината Воронежской области. Результаты испытаний показали эффективность и надежность удаления налипшей пыли СОМ, ЗЦМ, закупорки циклона на наблюдалось, ангрузку уловленного продукта осуществляли непрерывно. Разработана и высылается через Воронежский ЦНТИ заинтересованным организациям техдокументация И техническая характеристика механизма удаления налипшего продукта.

Результаты проведенных исследований по совершенствовании мокрой очистки выбросов были использованы при внедрении мокрого пылеуловителя в качестве средства улавливания пылевидной фракции, содержащейся в отработанном воздухе линии сушки молочного сахара Я4.0ГВ Воронежского молочного завода'№2. При гидравлическом сопротивлении 800 Па он икеет высокую степень очистки ( - 97 - 90 ?■), вследствие чего,потери сухой лактозы г.нпкзптся с 2,5 кг/ч до 0,035 sr/'v-a^e*но сбеспчтеваются -санитарии? .mpt«. Ус тччовка принята л ..

эксплуатацию.

В II в о д и ,

1. Впервые последовая дисперсный состав, концентрация, влажность пылевидных продуктов, содержащихся з отработанном воздухе'при производстве СОМ, ЗЦМ, сухой лактозы, продуктов детского питания и других сухих молочных продуктов. Определены показатели взрывоопас-ности соответствую!!?« пылей, а также режимные параметры отработанного воздуха промшдленных суиилок.

2. Изучены адгезионные характеристики сухих молочных 'Продуктов, и частности, исследовано влияние чистоты обработки поверхности ста.-и на силы адгезии, определена' силы адгезии между частицами различных видов сухих молочных продуктов.Установлено, что на силы адгезии между частицами в определяющей степени оказывает влияние процентное содержание в сухом веществе влаги, жира,получены соотвзтст-вующие количественные характеристики.

3. С использованием положений механики аэрозолей разработана математическая модель и основы расчета отделения пыли в плоском горизонтальном криволинейном канале с оценкой влияния на траекторию движения частицы ее плотности, размера, скорости потока, его температуры: решены на ЭШ системы уравнений криволинейного дшкения частицы применительно к условиям очистки отработанного воздуха при.сушке молочных продуктов.

4. Для процесса мокрой очистки за счет самобрбшения при тангенциальном вводе газа, раскручивающем лопастное устройство, установлено, что гидравлическое сопротивление возрастает с увеличением частоты вращения лопастей и глубины их первоначального погружения в жидкость; установлены численные показатели, свидетельствующие об увеличении чисел Ей при увеличении относительной глубины погруяа-ния лопастей при различных значениях Ле ; установлен общий характер изменения брьпгоуноса в разработанном аппарате, получено соответствующее расчетное уравнение.

5. Установлено, что для мелкодисперсных фракций пыли увеличение эффективности мокрой очистки связано с увеличением поверхности контакта фаз за счет уплотнения структуры газожидкостного слоя при увеличении скорости' вращения лопастей; получены • соответствующие зависимости эффективности очистки от безразмерных показателей глубины погружения лопастей и комплекса, определяющего режим работы аппарата.

6. Определена, пенообразующая способность белок-содержшцих пылей (СОМ, ЗЦМ, низколакгозная смесь, "Велакт","Оволакт","Инпитан") в процессе их мокрого центробежного улавливания из отработанного сушильного воздуха; выявлена зависимость объема пены от концентрации сухих веществ в растворе и его температуры; на основе полиномиальной зависимости кратности пены от концентрации сухих веществ в растворе и его температуры рассчитаны на ЭВМ СМ 1420 для .каждого продукта соответствующие коэффициенты, позволяющие реализовать математическое описание экспериментальных данных при решении вопросов совершенствования очистки выбросов.

7. В условиях суики молочных продуктов разработаны, опробированы и показали высокую эффективность в работе конструктивные решения по малозатратной модернизации циклопов, а также мокрому улавливанию пылевидных продуктов из отработанного теплоносителя сушилок.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1.-Варваров В.В., Полянский К.К., Кулиндов В.А. Интенсификация процесса улавливания пылевидного продукта в закрученном газожидкостном потоке. - Из в, вуз о в. Пищевая технология, 1990. -1-"6, -С. 59-61.

2. Варваров В.В., Кулинцов В.А. Модернизированный циклон для очистки воздушных выбросов. - Воронек,ЩТИ,информлисточ №21 -91,1991.-4с. 31 Варваров В.В,,Яковлев В.а.,Кулинцов Ь.А. Алгеяия некоторых сухих цолочных продуктов и их пылей.- Изв. вузов,Пи:/грая технология, 15Э2, Я - С.36 - 37.

4. .Варварой U.U., Кудшщоп 13.Л. ДисперпшЯ состав пыли, образующейся при сушке продуктов детского питания. - Изз. вузов,Пищевая технология, 1993. - №1. - С. 71 - 72.

5. Варваров В.В., Кулинцоп В.А. Концентрация частиц продукта d воздухе при распылительно,1 сушке как фактор зосшшмвнения, Тез.докл. 32 ■науч. конференции ВГИ, - Воронеж; ВГИ, 1993.

6.Варваров В.В., Кулинцов В.А. Оценка допустимой ядпиленности отработанного-теплоносителя су.килок.Тез. докл. 32 науч.конференции ВГИ,

- Воронеж; ВГИ, 1993.

Условные обозначения ¡/V- влажность пыля, Т'; . а/ г/ - размер частицы, ереднеиедп.чннкй размер .частицы, мкм; jO^jiL- плотность частицы, н-юа, кг/м 3;

'Т - темперэтура, 0 С;

¿■.■>Ь - стандартное среднекйадратичвекоо отклонение величины

эффективность очистки, фракционная степень очистки, %; й - скорость газа (вектор);

Но - первоначальная глубина погружения лопастей, м; к л ~ РаЛЧус окружности, олисняаен/иЯ лопастями, м; (\ " концентрация пыли п гкЗрэсах, концентрация сухих вес* ояв и

расгпорч, г/м !! - число оборотов, с с[укС/- диаметр окружности, описываемой лопастями, м; С ". - скорость воздуха на входе в аппарат, м/с; Уп - объем пены, м ¿1 - относительный брызгоунос, %;

¿\Р- гидравлическое сопротивление аппарата, На;

=

Рц- критерий Эйлера; }1г'Ьгг >

г *'?"' . к Я-V

/\е критерий Рейнольдса для лопастей УКФ .