Исследование режимных параметров процесса ИК сушки при переменной тепловой мощности камеры
Сравнительная оценка сушки продуктов питания инфракрасным и конвективным способом показала, что при сушке в устройствах камерного типа управлению или варьированию подлежат скорость воздуха в камере, изменяющаяся при изменении частоты вращения вентилятора, а также тепловая мощность инфракрасного источника энергии.
С целью определения тепловой мощности, обеспечивающей максимальную скорость ИК сушки, нами выполнена серия экспериментов по сушке войлока с раствором желатина.
Для сушки использована физическая модель продукта сушки пропитанная раствором желатина (1%). Сушка проводилась с постоянной вентиляцией камеры (скорость обмена воздуха 25 м3/ч). Время сушки войлока составляло 6,5-17 часов, время сушки яблок – 7 часов. Тепловая нагрузка в процессе сушки была постоянной и для различных режимов сушки варьировалась от 100 до 1200Вт. Изменение тепловой нагрузки осуществляли отключением части ламп излучателей, а также изменением напряжения питания на лампах при помощи тиристорного регулятора. В случае изменения напряжения на лампах тепловая мощность определялась по формуле:
P = UIcosφ,
где I - ток в цепи, А; U - напряжение в цепи, В; cosφ - коэффициент мощности (при активной мощности cosφ=1).
Расчетные значения тепловой мощности излучателей сушильной камеры представлены в таблице 3.
Таблица 3. Тепловая мощность сушильной камеры в экспериментах.
Мощность, Вт |
Напряжение, Вт |
Количество и расположение ламп |
1200 |
220 |
По 6 сверху и снизу лотка |
800 |
220 |
По 4 сверху и снизу лотка |
600 |
220 |
6 над лотком |
400 |
220 |
По 2 сверху и снизу лотка |
400 |
190 |
|
350 |
170 |
|
300 |
150 |
|
250 |
130 |
|
200 |
110 |
|
150 |
90 |
|
100 |
70 |
Результаты экспериментов указаны в таблице 4 и на рис. 15.
Таблица 4. Результаты экспериментов.
Напряжение питания ламп, В |
Скорость сушки, ( кг/с) *10-6 |
Время сушки, час |
Затраты энергии, кВт*ч/кг |
Количество испаренной влаги, кг |
Темп. пыжей, °С |
Темп. воздуха в камере, °С |
Отн. влажность воздуха, % |
70 |
6,780 |
9,9 |
15,94 |
0,371 |
26,1 |
29,8 |
29,3 |
90 |
6,215 |
12,3 |
19,30 |
0,384 |
25,2 |
28,7 |
37,1 |
110 |
7,180 |
9,6 |
15,15 |
0,380 |
27,1 |
30,8 |
31,9 |
130 |
7,435 |
11,1 |
18,80 |
0,353 |
27,0 |
30,3 |
29,6 |
150 |
7,251 |
10,4 |
15,84 |
0,393 |
26,5 |
31,1 |
26,7 |
170 |
26,3 |
32,1 |
20,1 |
||||
190 |
9,254 |
6,2 |
9,64 |
0,388 |
28,4 |
33,3 |
18,3 |
190 без вент. |
7,162 |
8,1 |
12,74 |
0,380 |
30,3 |
59,4 |
6,0 |
220 (4 лампы) |
11 |
5,1 |
8,77 |
0,348 |
29,9 |
37,2 |
11,1 |
220 (8 ламп) |
7,835 |
7,2 |
15,40 |
0,376 |
29,8 |
36 |
20,3 |
220 (6 ламп) |
5,386 |
10,1 |
24,3 |
0,247 |
19,6 |
20,3 |
27,1 |
1 – 70В; 2 – 90В; 3 – 110В; 4 – 130В; 5 – 150В; 6 – 190В; 7 – 190В (естественная вентиляция); 8 – 220В; 9 – 220В; 10 – 220В.
Рис. 15. Режимные параметры сушки пыжей с раствором желатина при включении 4 ламп (1-8), 6 ламп (9) и 8 ламп (12).
Полученные данные показывают, что уменьшение тепловой мощности камеры увеличивает время сушки из-за недостаточного количества тепла для испарения влаги из продукта. Увеличение тепловой мощности приводит к увеличению затрат энергии при несущественном росте скорости сушки. Низкие значения скорости сушки вызваны отрицательной разностью температуры поверхности продукта и воздуха в камере. Исключение составляет только вариант 9 (рис. 15) в котором температуры продукта и воздуха одинаковы, однако из-за облучения продукта только сверху сушка происходит менее интенсивно, чем при всестороннем облучении.
Таким образом, невозможно получить высокую интенсивность ИК сушки управляя только тепловой мощностью камеры.