РАБОТА 6.1. ИСПЫТАНИЕ ФРЕОНОВОЙ

ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ ZA 650/40

нетушки ничегошеньки!

РАБОТА 6.2 ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННАЯ

СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА «КС-30»

Технологическая задача: сушка сублимацией.

Цель работы: Оценить технический уровень (состояние) вакуум-сублимационной сушильной установки и дать предложения по развитию её конструкции для повышения эффективности процесса сушки.

Задачи работы:

1. Изучить устройство и принцип работы вакуум-сублимационной сушильной установки.

2. Рассмотреть особенности процесса сублимации.

3. Определить теоретическую и экспериментальную производительности, а также мощности холодильной машины вакуум-сублимационной сушильной установки при различных режимах её работы и обработать результаты испытаний.

4. Дать предложения по техническому обслуживанию вакуум-сублимационной сушильной установки.

5. Усвоить правила безопасной эксплуатации и наладки вакуум-сублимационной сушильной установки.

Оборудование, инструменты и инвентарь: вакуум-сублимационная установка, КС-ЗО, скороморозильный шкаф, лебедка, весы, датчики автоматического регулирования температур, поддоны, стеклянные емкости, посуда.

Продукты: молоко - 3,0 дм³; соки - 5,0 дм³; фрукты и ягоды - 5 кг, этиловый спирт - 0,1 дм³.

 

Изучение устройства и принципа работы

Вакуум-сублимационная сушильная установка КС-30 (рис.6.2.1) включает в себя герметичную камеру 1 (сублиматор), закрываемую крышкой 2. Внутри камеры 1 размещены греющие плиты 3 с вмонтированными в них ТЭНами. На крышке 2 расположены инфракрасные нагреватели 4. Поддоны 5 с высушиваемым продуктом установлены на плиты 3 .

По внутреннему периметру камеры расположены трубы десублиматора 6, которые отделены от греющих плит 3 экраном

  

Рис.6.2.1. Схема вакуум-сублимационной установки:

1 - сублиматор; 2 - крышка; 3 - греющие плиты; 4 - инфракрасные нагреватели; 5 - поддоны с продуктом; 6 - десублиматор; 7 - экран; 8 - компрессор; 9 - вакуум-насос; 10 - патрубок; 11 - шкаф управления; 12 - фотоэлектрические регуляторы; 13 - самописец; 14 - контактные часы; 15 - переключатели интенсивности нагрева плит

 

7 и соединены с двухступенчатым компрессором 8. Расположение десублиматора 6 непосредственно в сублиматоре 1 вакуум-сублимационной сушилки позволяет максимально приблизить поверхность сублимации и устранить сопротивление вакуум-трубопроводов. Для откачки неконденсируемых газов, образующихся в сублиматоре 1, и получения в нем вакуума служит ротационный двухступенчатый масляный вакуум-насос 9. Для слива воды в нижней части сублиматора 1 установлен патрубок 10.

Контроль и управление процессом сушки осуществляется при помощи шкафа управления 11, на передней панели которого смонтированы следующие приборы: фотоэлектрические регуляторы 12 (для указания и регулирования температуры греющих плит корзины), самописец 13 (для регистрации и контроля хода сушильного процесса: пяти температурных данных температур и величины вакуума в сублиматоре), контактные часы 14 (для сигнализации интервалов времени), переключатели 15 интенсивности нагрева плит.

Работа вакуум-сублимационной сушилки осуществляется следующим образом.

Для обеспечения процесса вакуум-сублимационной сушки в сублиматоре 1 вакуум-насосом 9 создается остаточное давление ниже тройной точки. Тройная точка (рис.6.5) характеризует состояние при котором в термодинамическом равновесии находятся все фазы состояния воды (жидкая, твердая и газообразная). Параметрами тройной точки являются парциальное давление водяного пара (609,14 Па) и температура (0,0098 ⁰С). Обычно в технологическом процессе рабочее давление в сублиматоре 1 поддерживается в пределах 50...100 Па.

В процессе сушки в зону сублимации сообщается энергия, достаточная для компенсации отнимаемой от продукта теплоты фазового превращения, либо кондукцией от греющих поверхностей плит 3, либо излучением от инфракрасных нагревателей 4.

 

 

Рис.6.2.2 Диаграмма фазового состояния воды

При нагреве греющих плит 3 или излучении инфракрасных нагревателей 4 происходит сублимация (т.е. переход вещества из твердого в газообразное состояние минуя жидкую фазу) влаги из продукта, предварительно замороженного в скороморозильном шкафу или самозамороженнного в сублиматоре 1 сушилки до температуры минус 20-30 ⁰С. При этом теплота сублимации равна сумме теплот плавления и парообразования.

Необходимо заметить, что подведенная энергия не должна превышать определенной величины во избежание размораживания продукта во время сушки.

 

Техническая характеристика

 

Общий объем одновременно высушиваемого продукта:

в бутылках 15 дм³

на плоских поддонах 18 дм³

Максимальная температура корзины при обогреве 100 ⁰С

Минимальная температура конденсата 60 ⁰С

Продолжительность сушки 18 ч

Подача:

двухступенчатого вакуум-насоса 25 м³/ч

двухступенчатого компрессора 1855 ккал/ч

Общая потребляемая мощность 10 кВт

Расход охлаждаемой воды при

температуре 10 ⁰С и давлении 3 МПа 400 дм³ /ч

Габаритные размеры:

сублиматора 1140х1270х1100 мм

машинной части 1140х1140х1100 мм

щита управления 1000х400х1850 мм

Масса 1700 кг

 Кроме этого, с увеличением в процессе сушки толщины высохшего слоя при постоянном уровне энергоподвода происходит ухудшение качества продукта. Поэтому процесс сублимации целесообразно проводить при снижающемся энергоподводе, что позволяет поддерживать на поверхности продукта постоянную температуру.

Сущность данного способа управления сублимационной сушки (рис.6.6) по двум температурам (температуре центра t_ц и температуре поверхности t_п) заключается в том, что процесс сублимационной сушки разбивается на три периода, в которых регулируется различный уровень энергоподвода.

Первый период (₁) характеризуется постоянным энергоподводом. В течение этого периода поверхностный слой h₁ продукта обезвоживается от начального влагосодержания u_н до некоторого критического влагосодержания u_кр. Период заканчивается при температуре поверхности, равной t_доп.

Второй период (₂) - период снижающегося энергоподвода. При этом температура поверхности поддерживается на уровне t_доп. Подводимая тепловая энергия передается фронту сублимации через обезвоженный поверхностный слой.

Рис.6.2.3. Схема управления процессом сублимационной сушки:

₁, ₂ - периоды постоянного и снижающегося энергоподвода, с; ₃ - период вакуумной досушки, с

Третий период (₃) - период вакуумной досушки. В этот период поглощаемый продуктом поток энергии является постоянным, а влагосодержание продукта изменяется от критического u_кр до конечного u_кон, регламентируемого технологическими условиями.

В процессе сублимационной сушки испаренная влага из продукта в виде пара отводится к десублиматору 6, на трубках которого она конденсируется при температуре минус 30...40 ⁰С непосредственно в лед, т.е. происходит обратный процесс - десублимация.

Процесс сублимационной сушки продукта прекращается при достижении температуры в центре продукта некоторого конечного значения.

После окончания процесса лед с десублиматора 6 оттаивает и вода удаляется через патрубок 10.