RU2315251C1 - Drying method with fully closed cycle of drying agent - Google Patents

Drying method with fully closed cycle of drying agent Download PDF

Info

Publication number
RU2315251C1
RU2315251C1 RU2006120104/06A RU2006120104A RU2315251C1 RU 2315251 C1 RU2315251 C1 RU 2315251C1 RU 2006120104/06 A RU2006120104/06 A RU 2006120104/06A RU 2006120104 A RU2006120104 A RU 2006120104A RU 2315251 C1 RU2315251 C1 RU 2315251C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
cooling
drying
refrigerant
condenser
Prior art date
Application number
RU2006120104/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Савельевич Кочетов
Мария Олеговна Кочетова
Сергей Савельевич Кочетов
Сергей Сергеевич Кочетов
Original Assignee
Олег Савельевич Кочетов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Савельевич Кочетов filed Critical Олег Савельевич Кочетов
Priority to RU2006120104/06A priority Critical patent/RU2315251C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2315251C1 publication Critical patent/RU2315251C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

FIELD: drying processes of dispersed materials, possibly in microbiological, food making, chemical branches of industry.
SUBSTANCE: method comprises steps of condensing evaporated moisture due to feeding waste gas into cooler for cooling and drying by liquid vapor condensation; feeding dried gas into heater and then to drier; at first cooling gas at Xo = const till dew point; then condensing moisture vapor and performing further cooling of gas till temperature of initial mixture; determining cooling agent flow rate through surface type condenser with use of heat balance equation and determining total balance of mass and energy during process of cooling and vapor condensation according to calculation formula.
EFFECT: enhanced efficiency of drying process.
4 dwg

Description

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to techniques for drying dispersed materials and can be used in microbiological, food, chemical and other industries.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ сушки по а.с. СССР №553424, F26В 17/10, 1975 г., заключающийся в том, что конденсируют испарившуюся влагу путем подачи отработанного газа в холодильник, где его охлаждают и осушают вследствие конденсации паров жидкости, а затем осушенный газ подают в калорифер и после этого в сушилку (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a method of drying as. USSR No. 553424, F26В 17/10, 1975, which consists in the fact that the evaporated moisture is condensed by supplying the exhaust gas to the refrigerator, where it is cooled and dried due to condensation of liquid vapor, and then the dried gas is fed into the air heater and then to the dryer (prototype).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.The disadvantage of the prototype is the relatively low productivity of drying the final product.

Технический результат - повышение производительности сушки.The technical result is an increase in drying performance.

Это достигается тем, что в способе сушки с полностью замкнутым циклом сушильного агента, заключающемся в том, что конденсируют испарившуюся влагу путем подачи отработанного газа в холодильник, где его охлаждают и осушают вследствие конденсации паров жидкости, а затем осушенный газ подают в калорифер и после этого в сушилку, при этом сначала газ охлаждают при Хо=const до точки росы (φ=1), а затем конденсируют пары влаги и осуществляют дальнейшее охлаждение газа (по линии φ=1) до температуры исходной смеси, при этом расход хладагента через конденсатор поверхностного типа определяют из следующего уравнения теплового баланса:This is achieved by the fact that in the drying method with a completely closed cycle of the drying agent, which consists in condensing the evaporated moisture by supplying the exhaust gas to the refrigerator, where it is cooled and dried due to condensation of liquid vapor, and then the dried gas is fed into the air heater and after that to the dryer, while first the gas is cooled at X o = const to the dew point (φ = 1), and then moisture vapor is condensed and the gas is further cooled (along the line φ = 1) to the temperature of the initial mixture, while the flow rate of the refrigerant through the condensate a surface type sator is determined from the following heat balance equation:

М=L(I0-IK)+Qптхл(tхл.К-tхл.o),M = L (I 0 -I K ) + Q pt / s chl (t chl. K -t chl.o ),

где М - расход хладагента; Qпт - тепло, затраченное в калорифере на нагрев сушильного агента; схл - теплоемкость хладагента; tхл.o и tхл.К - температура хладагента на входе в конденсатор и выходе из него; I0 и IK - энтальпия хладагента на входе в конденсатор и выходе из него, L - расход сухого газа,where M is the flow rate of the refrigerant; Q pt is the heat expended in the heater to heat the drying agent; with chl - heat capacity of the refrigerant; t chl.o and t chl.K - the temperature of the refrigerant at the inlet to and exit from the condenser; I 0 and I K is the enthalpy of the refrigerant at the inlet and outlet of the condenser, L is the flow rate of dry gas,

а полный баланс массы и энергии в процессе охлаждения и конденсации пара определяют по формуле:and the full balance of mass and energy in the process of cooling and condensation of steam is determined by the formula:

IK=[сгtKΔ+(r0пtK)(Х0Δ-I0)]/[Δ-(r0пtК)],I K = [s g t K Δ + (r 0 + s p t K ) (X 0 Δ-I 0 )] / [Δ- (r 0 + s p t K )],

где IК - энтальпия хладагента на выходе из конденсатора, tК - температура парогазовой смеси на выходе из конденсатора, r0 - удельная теплота парообразования при 0°С, сг и сп - соответственно удельная теплоемкость газа и пара, Х0 - влагосодержание сухого воздуха при 0°С, Δ - изменение энтальпии сушильного агента в процессе его охлаждения и конденсации пара.where I K is the enthalpy of the refrigerant at the outlet of the condenser, t K is the temperature of the vapor-gas mixture at the outlet of the condenser, r 0 is the specific heat of vaporization at 0 ° C, with g and s p are the specific heat of gas and steam, respectively, X 0 is the moisture content dry air at 0 ° С, Δ is the change in the enthalpy of the drying agent in the process of its cooling and steam condensation.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для реализации предложенного способа сушки с полностью замкнутым циклом сушильного агента с использованием конденсатора смешения, на фиг.2 - принципиальная схема устройства для сушки с полностью замкнутым циклом сушильного агента с использованием конденсатора поверхностного типа, на фиг.3 представлено изображение процесса охлаждения и осушки газа на диаграмме I-X при использовании поверхностного конденсатора, на фиг.4 представлено изображение процесса охлаждения и осушки газа на диаграмме I-X при использовании смесительного конденсатора.Figure 1 shows a schematic diagram of a device for implementing the proposed method of drying with a fully closed cycle of a drying agent using a mixing capacitor, figure 2 is a schematic diagram of a device for drying with a fully closed cycle of a drying agent using a capacitor of surface type, figure 3 the image of the process of cooling and drying gas on the diagram IX is shown when using a surface condenser, figure 4 presents the image of the process of cooling and drying gas on a di gram I-X using the mixing condenser.

Устройство для сушки с полностью замкнутым циклом сушильного агента с использованием конденсатора смешения (фиг.1) содержит вентилятор 1, калорифер 2, питатель 3, сушилку 4, циклон 5. Вентилятор 1 установлен в цепи между конденсатором смешения 6, выполненным в виде скруббера, и калорифером 2 таким образом, что выход конденсатора смешения 6 соединен со всасывающей магистралью вентилятора 1, а нагнетающая магистраль вентилятора соединена с калорифером 2. Бункерная часть скруббера 6 соединена со сборником конденсата 7, из которого насосом 8 подается конденсат в холодильную машину 9 поверхностного типа, например кожухо-трубный теплообменник.A device for drying with a completely closed cycle of a drying agent using a mixing capacitor (Fig. 1) contains a fan 1, a heater 2, a feeder 3, a dryer 4, a cyclone 5. Fan 1 is installed in a circuit between the mixing condenser 6, made in the form of a scrubber, and by a heater 2 in such a way that the output of the mixing condenser 6 is connected to the suction line of the fan 1, and the discharge line of the fan is connected to the air heater 2. The hopper part of the scrubber 6 is connected to the condensate collector 7, from which the pump 8 is supplied condensate to the surface type refrigeration machine 9, for example a shell-and-tube heat exchanger.

Устройство для сушки с полностью замкнутым циклом сушильного агента с использованием конденсатора поверхностного типа (фиг.2) содержит вентилятор 1, калорифер 2, питатель 3, сушилку 4, циклон 5, поверхностный конденсатор 10 в виде кожухо-трубного теплообменника (рекуперативный теплообменник), вход которого связан с выходом циклона 5, а выход - со сборником конденсата 11, из которого вентилятором 1 отсасывается сушильный агент и поступает в калорифер 2.A device for drying with a completely closed cycle of a drying agent using a surface type condenser (Fig. 2) contains a fan 1, air heater 2, feeder 3, dryer 4, cyclone 5, surface condenser 10 in the form of a shell-and-tube heat exchanger (recuperative heat exchanger), inlet which is associated with the outlet of the cyclone 5, and the output with the condensate collector 11, from which the drying agent is sucked off by the fan 1 and enters the air heater 2.

Способ сушки с полностью замкнутым циклом сушильного агента при использовании поверхностного конденсатора осуществляют следующим образом.The drying method with a completely closed cycle of the drying agent using a surface condenser is as follows.

Схемы сушки продуктов с полностью замкнутым циклом сушильного агента основаны на конденсации испарившейся влаги и применении конденсатора поверхностного типа или конденсатора смешения (скруббер). Отработанный газ поступает в холодильник 9 или 10, где охлаждается и осушается вследствие конденсации паров жидкости. Осушенный газ подается в калорифер 2 и затем в сушилку 4.Drying schemes for products with a completely closed drying agent cycle are based on the condensation of evaporated moisture and the use of a surface type condenser or a mixing condenser (scrubber). The exhaust gas enters the refrigerator 9 or 10, where it is cooled and dried due to condensation of liquid vapor. The dried gas is supplied to the air heater 2 and then to the dryer 4.

Сначала газ охлаждают при Хо=const до точки росы (φ=1), а затем конденсируют пары влаги и осуществляют дальнейшее охлаждение газа (по линии φ=1) до температуры исходной смеси (фиг.3). Чем меньше температура хладагента, тем выше степень осушки рециркулирующего газа. Расход хладагента через конденсатор поверхностного типа можно определить из уравнения теплового баланса:First, the gas is cooled at X o = const to the dew point (φ = 1), and then moisture vapor is condensed and gas is further cooled (along the line φ = 1) to the temperature of the initial mixture (Fig. 3). The lower the temperature of the refrigerant, the higher the degree of drying of the recycle gas. The flow rate of the refrigerant through a surface-type condenser can be determined from the heat balance equation:

Figure 00000002
Figure 00000002

где М - расход хладагента; Qпт - тепло, затраченное в калорифере на нагрев сушильного агента; схл - теплоемкость хладагента; tхл.o и tхл.К - температура хладагента на входе в конденсатор и выходе из него.where M is the flow rate of the refrigerant; Q pt is the heat expended in the heater to heat the drying agent; with chl - heat capacity of the refrigerant; t chl.o and t chl.K - the temperature of the refrigerant at the inlet to and from the condenser.

Температуру газа на выходе из конденсатора tК (исходное состояние перед калорифером) обычно задают, а влагосодержание ХК и энтальпию IК парогазовой смеси рассчитывают по традиционным зависимостям. Требуемая поверхность теплообмена конденсатора рассчитывается по известным методикам.The gas temperature at the outlet of the condenser t K (the initial state in front of the air heater) is usually set, and the moisture content X K and the enthalpy I K of the gas-vapor mixture are calculated according to traditional dependencies. The required heat exchange surface of the condenser is calculated by known methods.

При использовании конденсатора смешения газ, выходящий их сушилки, контактирует с хладагентом, в качестве которого обычно используют охлажденный конденсат испарившейся жидкости (растворитель или разбавитель исходного высушиваемого материала). В процессе взаимодействия с холодной орошающей жидкостью парогазовая смесь охлаждается, параметры ее изменяются по некоторой кривой А0АК (фиг.4). При этом за бесконечно малый промежуток времени контакта конденсируется пар в количестве, определяемом материальным балансом:When using a mixing condenser, the gas leaving their dryers is in contact with a refrigerant, which is usually used as a cooled condensate of an evaporated liquid (solvent or diluent of the starting material to be dried). In the process of interaction with a cold irrigation liquid, the gas-vapor mixture is cooled, its parameters change along a certain curve A 0 A K (Fig. 4). At the same time, for an infinitely small period of time of contact, steam condenses in an amount determined by the material balance:

Figure 00000003
Figure 00000003

Интегрируя уравнение (2) в пределах от М0 до МК и от Х0 до ХК, получим:Integrating equation (2) in the range from M 0 to M K and from X 0 to X K , we obtain:

Figure 00000004
Figure 00000004

ОбозначимWe denote

Figure 00000005
Figure 00000005

где σж - удельный расход жидкости на орошение (плотность орошения), 1 кг жидкости на 1 кг сухого газа, L - расход сухого газа.where σ W is the specific fluid flow rate for irrigation (irrigation density), 1 kg of fluid per 1 kg of dry gas, L is the flow rate of dry gas.

Тогда масса испарившейся влагиThen the mass of evaporated moisture

Figure 00000006
Figure 00000006

Согласно тепловому балансу процесса охлаждения газа в конденсаторе смешения (без учета потерь)According to the heat balance of the gas cooling process in the mixing condenser (excluding losses)

Figure 00000007
Figure 00000007

Приведя члены уравнения (6) к удельным тепловым затратам делением на W по уравнениям (3) и (5), после преобразования получим:Reducing the terms of equation (6) to the specific heat consumption by dividing by W according to equations (3) and (5), after the conversion we get:

Figure 00000008
Figure 00000008

где Δ - изменение энтальпии сушильного агента в процессе его охлаждения и конденсации пара; qж - удельная теплота орошающей жидкости;where Δ is the change in the enthalpy of the drying agent during its cooling and vapor condensation; q W - specific heat of the irrigating liquid;

Figure 00000009
Figure 00000009

Из уравнения (7) имеем:From equation (7) we have:

Figure 00000010
Figure 00000010

Энтальпию газа на выходе из скруббера можно найти графическим построением на диаграмме I-Х или рассчитать по основному уравнению энтальпии парогазовой смесиThe gas enthalpy at the exit of the scrubber can be found by graphical construction on the diagram IX or calculated using the basic equation for the enthalpy of a vapor-gas mixture

Figure 00000011
Figure 00000011

где IГ, IП - соответственно энтальпия газа и пара; t - температура парогазовой смеси, r0 - удельная теплота парообразования при 0°С, сг и сп - соответственно удельная теплоемкость газа и пара, Х - влагосодержание сухого воздуха.where I G , I P - respectively, the enthalpy of gas and vapor; t is the temperature of the vapor-gas mixture, r 0 is the specific heat of vaporization at 0 ° C, with g and c p are the specific heat of gas and steam, respectively, X is the moisture content of dry air.

Совмещая уравнения (10) и (9), получим:Combining equations (10) and (9), we obtain:

Figure 00000012
Figure 00000012

Уравнения (10), (4), (5), (7)-(11) выражают полный баланс массы и энергии в процессе охлаждения и конденсации пара.Equations (10), (4), (5), (7) - (11) express the full balance of mass and energy in the process of cooling and condensation of steam.

Полностью замкнутый газовый цикл в технологии сушки обычно применяют в тех случаях, когда из продукта испаряется ценная жидкость, которую необходимо вернуть в производство, или когда высушиваемый материал или растворитель являются токсичными веществами и выбросы их в атмосферу недопустимы. Кроме того, замкнутый цикл целесообразно применять при сушке пожаро- и взрывоопасных продуктов, когда к качестве сушильного агента используется дорогостоящий инертный газ.A completely closed gas cycle in drying technology is usually used when a valuable liquid evaporates from the product and needs to be returned to production, or when the material or solvent to be dried is toxic and cannot be released into the atmosphere. In addition, it is advisable to use the closed cycle when drying fire and explosive products, when expensive inert gas is used as a drying agent.

Claims (1)

Способ сушки с полностью замкнутым циклом сушильного агента, заключающийся в том, что конденсируют испарившуюся влагу путем подачи отработанного газа в холодильник, где его охлаждают и осушают вследствие конденсации паров жидкости, а затем осушенный газ подают в калорифер и после этого в сушилку, отличающийся тем, что сначала газ охлаждают при X0=const до точки росы, а затем конденсируют пары влаги и осуществляют дальнейшее охлаждение газа до температуры исходной смеси, при этом расход хладагента через конденсатор поверхностного типа определяют из следующего уравнения теплового баланса:A drying method with a completely closed cycle of a drying agent, which consists in condensing the evaporated moisture by supplying the exhaust gas to the refrigerator, where it is cooled and dried due to condensation of liquid vapor, and then the dried gas is fed into the air heater and then into the dryer, characterized in that the first gas is cooled when X 0 = const to the dew point, and then condensed moisture vapor and carried further cooling the gas to a temperature of the feed mixture, wherein the flow of refrigerant through the condenser surface type definition elyayut heat balance of the following equation: M=L(I0-IK)+Qпт/cхл(tхл.K-tхл.o),M = L (I 0 -I K ) + Q pt / s chl (t chl.K -t chl.o ), где М - расход хладагента; Qпт - тепло, затраченное в калорифере на нагрев сушильного агента; схл - теплоемкость хладагента; tхл.o и tхл.К - температура хладагента на входе в конденсатор и выходе из него; Iо и IК - энтальпия хладагента на входе в конденсатор и выходе из него; L - расход сухого газа,where M is the flow rate of the refrigerant; Q pt is the heat expended in the heater to heat the drying agent; with chl - heat capacity of the refrigerant; t chl.o and t chl.K - the temperature of the refrigerant at the inlet to and exit from the condenser; I about and I To - the enthalpy of the refrigerant at the inlet to the condenser and the exit from it; L is the dry gas flow rate, а полный баланс массы и энергии в процессе охлаждения и конденсации пара определяют по формуле:and the full balance of mass and energy in the process of cooling and condensation of steam is determined by the formula: IK=[сгtKΔ+(r0пtК)(Х0Δ-I0)]/[Δ-(I0пtК)].I K = [s g t K Δ + (r 0 + s p t K ) (X 0 Δ-I 0 )] / [Δ- (I 0 + s p t K )]. где IК - энтальпия хладагента на выходе из конденсатора; tК - температура парогазовой смеси на выходе из конденсатора; r0 - удельная теплота парообразования при 0°С; сг и сп - соответственно удельная теплоемкость газа и пара; Х0 - влагосодержание сухого воздуха при 0°С; Δ - изменение энтальпии сушильного агента в процессе его охлаждения и конденсации пара.where I K is the enthalpy of the refrigerant at the outlet of the condenser; t K is the temperature of the gas-vapor mixture at the outlet of the condenser; r 0 - specific heat of vaporization at 0 ° C; c g and c p are the specific heat of gas and steam, respectively; X 0 - moisture content of dry air at 0 ° C; Δ is the change in the enthalpy of the drying agent during its cooling and steam condensation.
RU2006120104/06A 2006-06-09 2006-06-09 Drying method with fully closed cycle of drying agent RU2315251C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006120104/06A RU2315251C1 (en) 2006-06-09 2006-06-09 Drying method with fully closed cycle of drying agent

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006120104/06A RU2315251C1 (en) 2006-06-09 2006-06-09 Drying method with fully closed cycle of drying agent

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2315251C1 true RU2315251C1 (en) 2008-01-20

Family

ID=39108728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006120104/06A RU2315251C1 (en) 2006-06-09 2006-06-09 Drying method with fully closed cycle of drying agent

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2315251C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105734936B (en) Device for clothing processing
US6094835A (en) Heat pump dryer with desciccant enhanced moisture removal
DK1971813T3 (en) System og fremgangsmåde til produktion af alfa-type-gips ved anvendelse af varmegenvinding
CN111253042A (en) Graded heat utilization sludge low-temperature belt type drying system
JP2011514840A (en) Air dryer using vortex tube
CN108870878A (en) Direct heat pump integrates transformation drying system and method
DK2511636T3 (en) Process for drying liquids, slurries, pastes, cakes and moisture particles forming particulate material by drying in a direct superheated steam dryer
CN103307859A (en) Tower type mechanical steam recompression and overheating integrated steam drying systems and methods
CN109682170A (en) A kind of dry transport process device of goods fluid heat exchange
RU2315251C1 (en) Drying method with fully closed cycle of drying agent
US11365894B2 (en) Closed-air closed-desiccant humidifier-dehumidifier atmospheric water generator system
CN211688786U (en) Heat pump sludge dryer with water-cooled heat exchanger
CN109282272B (en) Superheated steam heat drying system and method based on absorption heat pump
US20130037402A1 (en) Apparatus for Recovery of Organic Compounds and Drying of Organic Mass
AU2004250091A1 (en) Dehumidifier drier for pastes, liquors and aggregate materials
RU2530057C2 (en) Method of thermal processing of organic-containing raw material and device for its implementation
CN212339898U (en) Material drying device based on transcritical carbon dioxide heat pump
Nimmol et al. Multistage impinging stream drying for Okara
Alves-Filho Energy effective and green drying technologies with industrial applications
CN204478750U (en) A kind of rotary kiln drying machine
KR20030088106A (en) Drying machine using heat pump system
Minea Industrial drying heat pumps
WO2018109144A1 (en) Plant and process for production of a dried product from a humid product
CN108619746A (en) A kind of ammonium sulfate liquor concentration Distallation systm and its distillation technique
CN211847686U (en) Graded heat utilization sludge low-temperature belt type drying system