SU826171A1 - Способ охлаждения сыпучих матер - Google Patents

Description

Изобретение относится к способам охлаждения сельскохозяйственных продуктов и может использоваться для охлаждения зерновых культур и других сыпучих материалов с целью интенсификации процесса охлаждения -и повышения его эффективности.

Известны способы охлаждения сыпучих материалов путем ступенчатой обработки в кипящем слое. Охлажденный воздух из воздухораспределителя поступает в воздухораспределительную камеру, переводит сыпучий материал на перфорированных решетках во взвешенное, кипящее состояние и далее поступает на доохлаждение в воздухоохладитель, г. е. циркуляция воздуха осуществляется по замкнутому контуру. Сыпучий материал, охлаждаясь, проходит последовательно в кипящем состоянии три перфорированные решетки. Температура охлаждающего воздуха составляет (-2 3-(-зоус [П.

Свежеубранное зерно сельскохозяйственных культур характеризуется сильной запыленностью и засоренностью различными по аэродинамическим характеристикам примесями. В процессе ⁵ охлаждения происходит засорение как воздухоохладителя, так и вышележащих перфорированных решеток примесями, и ухудшение их работы. Существующие средства очистки дорогостоящи и не ¹⁰ позволяют полностью очистить воздух от примесей. Работа с разомкнутым контуром циркуляции охлаждающего воздуха приводит к большим потерям холода.

Использование для охлаждения воздуха со столь низкими значениями температуры может привести к ухудшению качества зерна отдельных культур, например риса-зерна, т. е. к образованию трещин на’зерновках риса и, как следствие, к последующему дроблению риса и снижению выхода крупы. Вместе с тем повышение температуры охлажда ]ющего воздуха приводит к снижению ('производительности установки.

Известны также воздухоохладители, работающие в режиме выпадения росы, т, е. воздух на выходе из испарительных секций воздухоохладителя имеет температуру 2-3°С. В процессе транспортировки воздуха происходит его нагрев за счет теплообмена с окружающей средой, а также за счет трения и сжатия его в вентиляторе. Температура воздуха, поступающего в слой зерна, составляет обычно 5-10°С. Это определяет большую длительность охлаждения зерна до температур, обеспечивающих его безопасное хранение, а в ряде случаев охлаждение зерна до требуемых температур связано с большими потерями^холода. Сократить потери холода при охлаждении зерна можно, осуществляя процесс охлаждения в плотном гравитационно движущемся слое.

Этот'способ в настоящее время применяется в непрерывно действующих охладителях зерна шахтного, либо жалюзийного типа. При этом охлаждающий воздух проходит, либо одну, либо последовательно две камеры (предварительного и окончательного) охлаждения зерна И.

В подобных охладителях процесс охлаждения осуществляется в основном за счет конвективного теплообмена между движущимся плотным слоем зерна и охлаждающим воздухом. Вследствие слабого перемешивания плотного зернового слоя и незначительного коэффициента теплопроводности зерновой массы процесс охлаждения характеризуется невысоким коэффициентом теплопередачи между воздухом и зерновым слоем, что определяет недостаточное охлаждение зерна, выходящего из шахты окончательного охлаждения. Существенным недостатком охладителей с плотным гравитационно движущимся слоем является также неравномерное охлаждение зерна и большие потери холода с выходящие из слоя неполностью отработавшим воздухом.

Наиболее близким к предлагаемому являются способы охлаждения сыпучего материала в кипящем слое с использованием конвективно-кондуктивного теплоотвода, в которых отбор тепла из кипящего слоя осуществляют с помощью охлаждающих поверхностей, причем с целью плавного и надежного регули826171 4 рования отбора тепла из кипящего слоя охлаждающие поверхности перемещают внутри слоя в вертикальной плоскости.

Использование дополнительного под5 вода холода в слой позволяет проводить процесс охлаждения при температурах, не приводящих к ухудшению качества зерна

Однако использование этих способов Ю для охлаждения зерна имеет недостатки. Для крупных частиц, например зерен риса, основным в кипящем слое является передача тепла от воздуха к стенке. В связи с этим температура ₍₅ воздуха, выходящего из кипящего слоя при конвективно-кондуктивном охлаждении имеет низкие значения, что приводит к потере холода в процессе охлаждения .

Цель изобретения - повышение степени охлаждения отдельных зерен и сокращение потерь холода.

Указанная цель достигается тем, что перед продувкой в кипящем слое материал предварительно продувают отработавшим в кипящем слое воздухом при перемещении материала в плотном слое, причем воздух подают в кипящем слое с температурой 0-10°С, не превышающей температуру охлаждающих поверхностей -и относительной влажностью, не превышающей равновесную влажность зерна. Кроме того, скорость продувки воздуха в плотном подвижном слое в -

1,5-3 раза меньше, а в кипящем в 1,5³⁵ 3 раза больше критической скорости псевдоожижения.

На чертеже схематически изображена установка, в которой осуществляется предлагаемый способ.

⁴⁰ Установка содержит бункер 1 сырого зерна, теплообменник 2 с плотным подвижным слоем, теплообменник 3 с кипящим слоем, в котором размещена охлаждающая поверхность 4, охладитель

5 рассола и воздухоохладитель 6.

Установка работает следующим образом.

Сырое зерно температурой 20-25°С и влажностью 18-20% из накопительно⁵⁰ го бункера 1 попадает последовательно в теплообменники 2 и 3. В теплообменнике 3 кипящего слоя, являющемся камерой окончательного охлаждения, зерно обрабатывают охлажденным возду55 хом с температурой 0-10°С и относительной влажностью 60-95% при скорости фильтрации воздуха, превышающей скорость псевдоожижения в 1,5-3 ра5 за, В теплообменнике 2 плотного подвижного слоя, являющемся камерой предварительного охлаждения, зерно обрабатывают воздухом, выходящим из камеры окончательного охлаждения (теплообменника 3) с температурой, не превышающей начальную на 3-5°С, при скорости фильтрации воздуха в 1,5-3 раза меньшей критической скорости псевдоожижения. Искусственно охлажденный воздух из воздухоохладителя 6 подают противоточно потоку зерна и после прохождения последовательно теплообменников 3 и 2 выводят в атмосферу. В теплообменнике 3 располагают охлаждающие поверхности 4, в которые подают рассол из охладителя 5 по замкнутому контуру. Температуру охлаждающих поверхностей поддерживают минимально возможной и определяют из условия предотвращения на них¹ конденсации влаги.

Условие V^ = (1 ,5-3,0)обеспечивает в теплообменнике 3 кипящего слоя примерное равенство температур воздуха на входе и выходе из слоя. Тепло отводитс’я в этом случае в основном охлаждающими поверхностями 4, а охлаждающий воздух способствует переносу холода внутри кипящего слоя и его перераспределению.

Охлаждение зерна в камере плотно- го подвижного слоя проводят непосредственно воздухом при перекрестном ' его движении через слой за счет конвективного тепло- и массообмена. Температура воздуха в процессе охлаждения повышается, и он выходит из слоя с температурой, примерно равной средней температуре зерна. При нагреве воздуха его относительная влажность уменьшается и при ее значений, . меньшей равновесной для зерна, происходит его подсушивание. Условие \^ = =\^р/(1,5-3,0) обеспечивает наиболее эффективное испарение влаги с поверхности зерновок при использовании тепла, аккумулированного самой зерновкой.

to

При проведении процесса охлаждения по предлагаемому способу исключается конденсация влаги на охлаждающих поверхностях. В зависимости от влажности поступающего на охлаждение риса-зерна относительную влажность воздуха, входящего в кипящий слой, изменяют в диапазоне 60-95%, что предотвращает увлажнение зерна при его охлаждении, а это недопустимо, так

826171 6 как при дальнейшем хранении сконденсировавшаяся на его поверхности влага приводит к интенсификации физикобиохимических процессов и ухудшению исходного качества зерна.

Поскольку при охлаждении зерна в кипящем слое относительная влажность и температура воздуха существенно не изменяются, то в плотном подвижном слое происходит сушка зерна при повышении температуры воздуха за счет теплообмена с зерном.

Пример. Температура атмосферного воздуха 25 С, относительная влажность 60-70%, Температура свежеубранного зерна риса 25 С, его влажность 18%.

Атмосферный воздух после охлаждения в воздухоохладителе на входе в кипящий слой имеет температуру 8°С, на входе в плотный слой - 10°С и .на выходе из плотного слоя - 22°С. Относительная влажность воздуха на всех этапах охлаждения не меняется и составляет 70%. Температура охлаждающих поверхностей составляет 6°С, скорость фильтрации воздуха в кипящем слое

1,7 м/с, в плотном подвижном слое 0,5м/с. _х

В плотном слое температура зерна понижается с 25 С до 20°С и влажность— с 18,0% до 17,6%; в кипящем слое температура зерна понижается с 20°С до 10°С и влажность - с 17,6% до 17,5%.

По описываемой технологии строится экспериментальный производственный охладитель зерна, который будет испытан в 1980 г.

Использование предлагаемого способа охлаждения зерна сельскохозяйственных культур позволяет охладить зерна до температур, обеспечивающих его безопасное хранение при использовании существующих воздухоохладительных установок, сократить продолжительность охлаждения вследствие интенсификации процесса охлаждения, потери искусственного охлажденного воздуха с отходящим из охладителя воздухом, а также повысить равномерности охлаждения зерна.

Claims (3)

1ющего воздуха приводит к снижению производительности установки. Известны также воздухоохладители, работающие в режиме выпадени  росы, т, е. воздух на выходе из испаритель ных секций воздухоохладител  имеет температуру 2-3°С. В процессе транспортировки воздуха происходит его нагрев за счет теплообмена с окружающей средой, а также за счет трени  и сжати  его в вентил торе. Температура воздуха, поступающего вслой зерна, составл ет обычно . Это определ ет большую длительность охлаждени  зерна до температур, обеспе чивающих его безопасное хранение, а в р де случаев охлаждение зерна до требуемых температур св зано с большими потер михолода. Сократить потери холода при охлаждении зерна мож но осуществл   процесс охлаждени  в плотном гравитационно движущемс  слое. Этот способ в насто щее врем  при мен етс  в непрерывно действующих охладител х зерна шахтного., либо жалюзийного типа. При этом охлаждающий воздух проходит, либо одну, либо последовательно две камеры (предварительного и окончательного) охлаждени  зерна 2 . . В подобных охладител х процесс ох лаждени  осуществл етс  в основном з счет конвективного теплообмена между движущимс  плотным слоем зерна и охлаждающим воздухом. Вследствие слабо го перемешивани  плотного зернового сло  и незнэ чительного коэффициента теплопроводности зерновой массы процесс охлаждени  характеризуетс  невысоким коэффициентом теплопередачи между воздухом и зерновым слоем, что определ ет недостаточное охлаждение зерна, выход щего из шахты окончательного охлаждени , Существенным недостатком охладителей с плотным гравитационно движущимс  слоем  вл етс  также неравномерное охлаждение зерна и большие потери холода с выхо д щиь из сло  неполностью отработавшим воздухом. Наиболее близким к предлагаемому  вл ютс  .способы охлаждени  сьгаучего материала в кип щем слое с использо .ванием конвективно-кондуктивного теплоотвода, в которых отбор тепла из кип щего сло  осуществл ют с помо щью охлаждающих поверхностей, причем С целью плавного и надежного регулиI . 4 ровани  отбора тепла из кип щего сло  охлаждающие поверхности перемещают внутри сло  в вертикальной плоскости. Использование дополнительного подвода холода в слой позвол ет проводить процесс охлаждени  при температурах , не привод щих к ухудшению качества зерна 37. Однако использование этих способов дл  охлаждени  зерна имеет недостатки . Дл  крупных частиц, например зерен риса, основным в кип щем слое  вл етс  передача тепла от воздуха к стенке. В св зи с этим температура воздуха, выход щего из кип щего сло  при конвективно-кондуктивном охлаждении имеет низкие значени , что приводит к потере холода в процессе охлаждени  . Цель изобретени  - повышение степени охлаждени  отдельных зерен и сокращение потерь холода. Указанна  цель достигаетс  тем, что перед продувкой в кип щем слое материал предварительно продувают отработавшим в кип щем слое воздухом при перемещении материала в плотном причем воздух подают слое, причем воздух подают в кип щем слое с температурой 0-10°С, не превьш1ающей температуру охлаждающих поверхностей-и относительной влажностью не превьш1ающей равновесную влажность зерна. Кроме того, скорость продувки воздуха в плотном подвижном слое в 1,5-3 раза меньше а в кид щем в 1,53 раза больше критической скорости псевдоожижени . На чертеже схематически изображена установка, в которой осуществл етс  предлагаемый способ. Установка содержит бункер 1 сырого зерна, теплообменник 2 с плотным подвижным слоем, теплообменник 3 с кип щим слоем, в котором размещена рхлаждающа  поверхность 4, охладитель 5 рассола и воздухоохладитель 6. Установка работает следующим образом . Сырое зерно температурой 20-25 С и влажностью 18-20% из накопительного бункера 1 попадает последовательно в теплообменники 2 и 3. В теплообменнике 3 кип щего сло ,  вл ющемс  камерой окончательного охлаждени , зерно обрабатывают охлажденным воздухом с температурой 0-10°С и относительной влажностью 60-95% при скорости фильтрации воздуха, превьш1ающей .скорость псевдоожижени  в 1,5-3 ра5 за. В теплообменнике 2 плотного подвижного сло ,  вл ющемс  камерой пре дварительного охлаждени , зерно обра батьшают воздухом, выход щим из камеры окончательного охлаждени  (тёплообменника 3) с температурой, не превышающей начальную на , при скорости фильтрации воздуха в 1,5-3 раза меньшей критической скорости псевдоожижени . Искусственно охлажданный воздух из воздухоохладител  6 подают противоточно потоку зерна и после прохождени  последовательно теплообменников 3 и 2 вывод т в атмосферу . В теплообменнике 3 располагают охлаждающие поверхности 4, в ко торые подают рассол из охладител  5 по замкнутому контуру. Температуру охлаждающих поверхностей поддерживают минимально возможной и определ ют из услови  предотвращени  на ни конденсации влаги. Условие Vj. (l,5-3,0)Kp обеспе ,чивает в теплообменнике 3 кип щего сло  примерное равенство температур воздуха на входе и выходе из сло . Тепло отводитс  в этом случае в основном охлаждающими поверхност ми 4, а охлаждающий воздух способствует переносу холода внутри кип щего слой и его перераспределению. Охлаждение зерна в камере плотного подвижного сло  провод т непосред ственно воздухом при перекрестном его движении через слой за счет конвективного тепло- и массообмена. Тем пература воздуха в процессе охлаждени  повышаетс , и он выходит из сло  с температурой, примерно равной средней температуре зерна. При нагреве воздуха его относительна  влаж ность уменьшаетс  и при ее значений, меньшей равновесной дл  зерна, проис ходит его подсушивание. Условие ( 1 ,0) обеспечивает наиболее эффективное испарение влаги с поверх ности зерновок при использовании тепла , аккумулированного самой зерновкой . При проведении процесса охлаждени по предлагаемому способу исключаетс  конденсаци  влаги на охлаждан цих поверхност х. В зависимости от влажности поступающего на охлаждение риса-зерна относительную влажность воз духа, вход щего в кип щий слой, измен ют в диапазоне 60-95%, что предотврйщает увлажнение зерна при его Охлаждении, а это недопустимо, так как при дальнейшем хранении сконденсировавша с  на его поверхности влага приводит к интенсификации физикобиохимических процессов и ухудшению исходного качества зерна. Поскольку при охлаждении зерна в кип щем слое относительна  влажность и температура воздуха существенно не измен ютс , то в плотном подвижном слое происходит сущка зерна при повышении температуры воздуха за .счет теплообмена с зерном. Пример. Температура атмосферного воздуха 25 С, относительна  влажность 60-70%. Температура свежеубранного зерна риса 25 С, его влаж ность 18%. Атмосферный воздух после охлаждени  в воздухоохладителе на входе в кип щий слой имеет температуру 8°С, на входе в плотный слой - 10 С и-на Выходе из плотного сло  - 22 С, Относительна  влажность воздуха на всех этапах охлаждени  не мен етс  и составл ет 70%. Температура охлаждающих поверхностей составл ет 6°С, скорость фильтрации воздуха в кип щем слое 1,7 м/с, в плотном подвижном слое 0,5 м/с. . В плотном слое температура зерна понижаетс  с 25 С до 20°С и влажность- с 18,0% до 17,6%; в кип щем слое температура зерна понижаетс  с до 10°С и влажность - с 17,6% до 17,5%. По описываемой технологии строитс  экспериментальный производственный охладитель зерна, который будет испытан в 1980 г. Использование предлагаемого способа охлаждени  зерна сельскохоз йственных культур позвол ет охладить зерна до температур, обеспечивающих его безопасное хранение при использовании существующих воздухоохладительных установок, сократить продолжительность охлаждени  вследствие интенсификации процесса охлаждени , потери искусственного охлажденного воздуха с отход щим из охладител  воздухом, а также повысить равномерности охлаждени  зерна. Формула изобретени  1. Способ охлаждени  сыпучих материалов , преимущественно риса-зерна , путем продувки материала воздухом в кип щем слое при кондуктивном

отборе тепла посредством охлаждающих поверхностей, о тли ч ающийс   тем, что, с целью повышени  степени охлаждени  отдельных зерен и сокращени  потерь холода, перед продувкой в кип щем слое материал предварительно продувают отработавшим в кип щем слое воздухом при перемещении материала в плотном слое, причем воздух подают в кип щий слой с температурой , не превышающей температуру охлаждающих поверхностей, и относительной влажностью, не превьппающей равновесную влажность зерна .

2. Способ по п. 1, о т л и ч а п ф

ю щ и и с   тем, что скорость продувки воздуха в плотном слое в 1,53 раза меньше, а в кип щем в 1,5-3 раза больше критической скорости псевдоожижени .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Микшис Г,Г. и др. Производство быстрозамороженных пищевых продуктов,

М,, ЦНИИТЭИПищепром, 1971, с. 56.

2.Резчиков В.А. и Каткова В. Н. Рециркул ционные зерносушилки. М., ЦНИИТЭИ Мингаза СССР, 1977, с. 12.

3. Авторское свидетельство СССР № 278549,.кл. F 26 В 17/10, 1968.

«