Исследование режимных параметров процесса ИК сушки при переменной скорости воздухообмена в камере
Экспериментальные сушки пищевых продуктов и модели коллоидного тела показали необходимость управления скоростью воздухообмена в камере. При фиксированной тепловой мощности источника энергии увеличение скорости вентиляции объема камеры должно приводить к уменьшению влажности и температуры над поверхностью испарения за счет притока свежего воздуха с низкой температурой и влагосодержанием из помещения, что способствует росту скорости сушки. С другой стороны, увеличение расхода вентилирующего воздуха приведет к снижению температуры поверхности испарения за счет интенсификации теплообмена между поверхностью и воздухом. Таким образом, скорость воздухообмена должна обеспечивать температуру продукта выше, чем температура воздуха в камере и относительную влажность близкую к 100%.
Для нахождения указанной скорости воздухообмена нами выполнены экспериментальные сушки пыжей замоченных в воде.
Управление воздухообменом осуществлялось изменением проходного сечения вентиляторов на крышке сушильной камеры от 0% (полностью закрыты) до 100% (вентиляторы открыты и работают с расходом 50 м3/ч) (см. табл. 5).
Тепловая мощность камеры во всех сушках составляла 400 Вт (4 лампы по 100 Вт над поверхностью лотка).
Эксперименты проводились в двух повторностях (см. табл. 5).
Таблица 5. Варианты организации воздухообмена при сушке пыжей.
Режимы сушки |
Дата сушки |
1. Принудительная вентиляция камеры с расходом через вентиляторы 50 м3/ч |
|
2. Принудительная вентиляция камеры с расходом через вентиляторы 25 м3/ч |
|
3. Отверстие вентилятора полностью закрыто (0%) |
26.06.2010 5.07.2010 |
4. Отверстие вентилятора открыто на 25% |
5.07.2010 28.06.2010 |
5. Отверстие вентилятора открыто на 50% |
6.07.2010 29.06.2010 |
6. Отверстие вентилятора открыто на 75% |
30.06.2010 6.07.2010 |
7. Отверстие вентилятора открыто на 100%, вентилятор заблокирован |
1.07.2010 07.07.2010 |
8. Вентилятор открыт на 100% и вращается под действием естественного конвективного потока воздуха |
2.07.2010 8.07.2010 |
9. Отверстие вентилятора и щели для подачи воздуха в камеру полностью закрыты |
Результаты экспериментов приведены в таблицах 6 и 7, а также на рис. 16 и 17.
Таблица 6. Режимные параметры сушки пыжей.
Режимы сушки |
мах. t в камере, 0С |
Скорость сушки, кг/с. |
Время сушки, ч. |
Количество испаренной влаги, кг. |
1. Отверстие вентилятора полностью закрыто (0%) |
63 64 |
1,182·10-5 1,1·10-5 |
8,3 8,4 |
0,043 0,04 |
2. Отверстие вентилятора открыто на 25% |
66 60 |
1,448·10-5 1,449·10-5 |
9,2 10,8 |
0,052 0,052 |
3. Отверстие вентилятора открыто на 50% |
60,2 60,2 |
1,088·10-5 1,079·10-5 |
8,3 8,3 |
0,039 0,039 |
4. Отверстие вентилятора открыто на 75% |
54 60,3 |
1,327·10-5 1,485·10-5 |
10,8 9,6 |
0,048 0,053 |
5. Отверстие вентилятора открыто на 100%, вентилятор заблокирован |
57,4 57 |
1,466·10-5 1,118·10-5 |
6,7 7,5 |
0,053 0,04 |
6. Вентилятор открыт на 100% и вращается под действием естественного конвективного потока воздуха |
59 60 |
1,361·10-5 1,456·10-5 |
10 9,6 |
0,049 0,052 |
Все данные в таблице 7 определены для периода постоянной температуры продукта (постоянной скорости сушки). Количество испаренной влаги, время сушки и затраты энергии определялись на участке кривой сушки (кривая убыли массы продукта) 100-30%. Скорость сушки определялась как тангенс угла наклона касательной к кривой сушки на промежутке 50-150 минут сушки. Температура поверхности продукта, температура и относительная влажность воздуха определялись на интервале 150 -250 минут сушки.
Таблица 7. Режимные параметры сушки пыжей.
№ на диаграмме |
Режим вентиляции камеры |
Скорость сушки, ( кг/с) *10-5 |
Время сушки, час |
Затраты энергии, кВт*ч/кг |
Количество испаренной влаги, кг |
Темп. пыжей, °С |
Темп. воздуха в камере, °С |
Отн. влажность воздуха, % |
1 |
100%+50 м3/ч |
0,5731 |
8,7 |
12,73 |
0,586 |
11,7 |
15,1 |
47,6 |
2 |
100%+25 м3/ч |
1,10 |
5,1 |
8,77 |
0,348 |
29,9 |
37,2 |
11,1 |
3 |
100% +вент |
1,357 |
6,5 |
4,77 |
0,549 |
33,8 |
44,3 |
30,7 |
3 |
100% +вент |
1,479 |
6,3 |
4,07 |
0,617 |
37,1 |
45,9 |
35 |
4 |
100% |
1,53 |
5,1 |
4,27 |
0,478 |
28,9 |
35,2 |
27,8 |
4 |
100% |
1,124 |
5,7 |
5,23 |
0,435 |
36,2 |
47,0 |
31,1 |
5 |
75% |
1,450 |
6,4 |
4,19 |
0,614 |
35,0 |
47,4 |
33,0 |
5 |
75% |
1,45 |
7,5 |
4,30 |
0,693 |
36,7 |
47,5 |
29,3 |
6 |
50% |
1,077 |
5,5 |
5,75 |
0,385 |
35,5 |
43,2 |
29,5 |
6 |
50% |
1,083 |
5,7 |
5,64 |
0,404 |
33,8 |
43,0 |
31,2 |
7 |
25% |
1,460 |
6,6 |
4,40 |
0,595 |
36,4 |
46,3 |
32,1 |
7 |
25% |
1,350 |
7,8 |
4,54 |
0,687 |
32,6 |
44,9 |
31,0 |
8 |
0% (открыты отв. снизу) |
1,128 |
4,6 |
5,25 |
0,348 |
37,2 |
46,7 |
27,9 |
8 |
0% (открыты отв. снизу) |
1,181 |
5,7 |
5,15 |
0,441 |
38,4 |
44,6 |
28,3 |
9 |
0% (герметичная камера) |
2,651 |
0,7 |
3,79 |
0,01 |
47,0 |
70,4 |
21,2 |
1 – принудительная вентиляция (50 м3/ч); 2 – принудительная вентиляция (25 м3/ч); 3 – 100%+вентиляция (вентилятор вращается под действием потока воздуха); 4 – 100% (вентилятор заблокирован); 5 – 75%; 6 – 50%; 7 – 25%; 8 – 0%; 9 – 0% (герметичная камера).
Рис. 16. Режимные параметры сушки пыжей (замер 1).
1 – принудительная вентиляция (50 м3/ч); 2 – принудительная вентиляция (25 м3/ч); 3 – 100%+вентиляция (вентилятор вращается под действием потока воздуха); 4 – 100% (вентилятор заблокирован); 5 – 75%; 6 – 50%; 7 – 25%; 8 – 0%; 9 – 0% (герметичная камера).
Рис. 17. Режимные параметры сушки пыжей (замер 2).
Результаты экспериментов показали (см. рис. 16 и 17), что температура продукта во время сушки не превышает 40°С и согласно [3] может быть увеличена до 50 °С без потери качества продукта. Низкие значения относительной влажности воздуха в камере (не более 35 %) указывают на необходимость уменьшения проходного сечения щелей в нижней части камеры через которые воздух подается в камеру. Для получения высокой скорости сушки при низких затратах энергии на испарение влаги необходимо уменьшить скорость воздухообмена и тепловую мощность камеры. Это даст возможность получить отностельную влажность воздуха близкую к 100% и температуру продукта не более 50 °С.
1. Лыков А. В. Теория сушки. – М: Энергия, 1968. -472с.
2. Глауберман Х. Б. Отопление, вентиляция и сушка. М.-Л.: Госуд. Научно-техническое издательство легкой промышленности. 1949. – 450с.
3. Сублимационная сушка пищевых продуктов растительного происхождения. Под ред. В. Г. Поповского.-М.:Пищевая промышленность, 1975.-336с.