CC BY
40
УДК 621.928.93:637.1:628.83
Д. Б. МАРТЕМЬЯНОВ П. А. ЛИСИН
Омский государственный аграрный университет Омский государственный технический университет
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ СУХОГО МОЛОКА В ЦИКЛОНЕ С ПРОДОЛЬНЫМИ ПРОРЕЗЯМИ________________________________________
В статье представлена разработка эффективной конструкции циклона с повышенной степенью очистки воздуха за счет интенсификации отделения частиц от воздушного потока.
Ключевые слова: циклон, очистка, воздух, поток, частица.
Применяемые в молочной промышленности циклоны не обеспечивают полной очистки отработанного воздуха, выходящего из распылительной сушильной установки.
В зависимости от аэродинамических особенностей сушильной башни и циклонов, скорости движения сушильного агента, концентрации частиц продукта в воздухе, поступающем в циклоны, физико-химических свойств продукта и его гранулометрического состава, величина пылеуноса сухого молока с отработанным воздухом колеблется в широких пределах и в отдельных случаях может быть значительной (1.2].
Основным недостатком циклона является сравнительно небольшая фракционная эффективность этого аппарата при улавливании пыли размером до 5—10 мкм. Повышенные потери наблюдаются при сушке обезжиренного и цельного молока при низких концентрациях поступающего на распыление сгущенного продукта. При получении сухих высокожирных продуктов возникают трудности из-за склонности их к интенсивному налипанию на стенках циклонов, что ухудшает условия работы последних и качество продукта.
Несмотря на это, циклоны получили широкое применение, которое объясняется тем, что они обладают рядом преимуществ - простотой устройства, надежностью в эксплуатации при сравнительно небольших капитальных и эксплуатационных затратах. Надежность циклонов обусловлена, в частности, тем, что в конструкции их нет сложного механического оборудования.
Улавливание пыли в циклоне осуществляется в результате образования центробежной силы. Поток запыленного воздуха входит в корпус циклона со скоростью до 20 м/с.
Запыленный воздух совершает в корпусе вращательное движение вначале в кольцевом пространстве между корпусом и внутренней трубой и, двигаясь но спирали, продолжает это движение в конической части корпуса. Под действием центробежной силы, возникающей при вращательном движении потока, пылевые частицы перемещаются радиально, прижимаясь к стенкам циклона. Затем поток,
продолжая свое движение, поступает во внутреннюю трубу и по ней выходит из циклона [21.
Частицы молочного порошка отделяются от воздуха при переходе нисходящего потока в восходящий в конической части корпуса циклона. В циклоне создаются два вихревых потока: внешний — запыленного воздуха от входного патрубка в нижнюю часть конуса и внутренний — относительно очищенного воздуха из нижней части корпуса во внутреннюю трубу.
Целью работы явилась разработка эффективной конструкции циклона, с повышенной степенью очистки воздуха за счет интенсификации отделения частиц от воздушного потока.
Экспериментальный циклон отличается тем, что на корпусе уклона выполнены симметричные продольные щелевые отверстия для отвода частиц сухого молока, с наружной стороны закрытые защитными кожухами и герметично установленные на корпусе соответственно продольным щелевым отверстиям.
Благодаря устройству герметичного кожуха,
Таблица I
Изменение КПД циклона с продольными прорезями
Запыленность воздуха на входе в циклон, £/М* КПД циклона, %
контрольный с продольными прорезями
0,938 90,4 96,8
0,821 91,1 97,7
0,703 91,5 98,4
Рис. I. Экспериментальный циклон с продольными прорезями
I - циклон; 2 - внешний корпус циклона; 3 - продольные прорези; 4, 5 - сборники продукта; б - фильтр -патрон
выполненного соответственно продольным щелевым отверстиям на корпусе циклона с каналом для сбора и отвода пыли, имеется возможность интенси-фицироватьпроцесспылеулавливания частиц.
Дополнительный канал для улавливания и отвода частиц пыли является теплоизоляционной защитой корпуса циклона, это способствует уменьшению налипания частиц ныли на стенках циклона и повышает степень очистки запыленного воздуха и сохранению качества улавливаемого продукта.
На рис. 1 представлена конструктивная схема экспериментального циклона, который состоит из корпуса 1, в верхней части которого установлен входной тангенциальный патрубок с фильтр патроном 6.
На корпусе 1 выполнены продольные каналы 3 для улавливания пыли, которые снабжены герметично установленным защитным кожухом 2. Поверхности между корпусом I и защитными кожухами 2 образуют направляющий теплоизолирующий канал. В основании циклона установлены сборники продукта 4, 5. Циклон работает следующим образом.
Поток запыленного газа через тангенциальный входной патрубок поступает в цилиндрическую часть корпуса 1 и, приобретая вращательное движение но спирали, поступает в коническую часть циклона.
Поддействием центробежных сил основная масса частиц порошка прижимается к стенке циклона и, двигаясь по поверхности корпуса циклона 1, разделяется на две части.
Первая, поддействием инерционных сил и перепада давлений, поступает через продольные щелевые отверстия 3 и направляющие каналы, вторая — за счет проскока через щелевые отверстия 3 сохраняет движение по поверхности корпуса циклона 1. Через разгрузочные патрубки продукт поступает в сборники продукта.
Защитный кожух 2, обладая теплоизоляционной защитой корпуса циклона 1, уменьшает налипание частиц пыли на стенках циклона, и тем самым способствует сохранению качества выделившегося продукта.
Конструктивные параметры продольных прорезей (длина и толщина) определяются условиями аэродинамики процесса пылеулавливания.
Проведенные экспериментальные исследования показали высокую эффективность предлагаемого конструктивного решения. Без увеличения аэродинамического сопротивления циклона, без увеличения энергоемкости процесса пылеулавливания сухого молока КПД циклона увеличивается в среднем на 7 %.
Экспериментальные данные изменения КПД циклона при различной запыленности воздушного потока приведены ниже (табл. 1).
Сравнительная оценка фракционного КПД циклона с продольными прорезями показала его преимущество по сравнению с работой контрольного аппарата.
Таким образом, благодаря выполненным продольным прорезям на конической поверхности циклона повышается степень очистки воздуха от пыли. Следует особо подчеркнуть, что продольные прорези не повышают аэродинамического сопротивления циклона и тем самым не увеличивают энергоемкости процесса пылеулавливания сухого молока.
Библиографический список
1. Варваров, В. В. Очистка-теплоносителя при сушке пищевых продуктои/ Г. Д. Дворецкий, К. К. Полянский. - Воронеж: В ГУ, 1988. - 123с.
2. Циклонная очистка воздуха: Теория и практика / ПА Лисин (и др.|. — Омск.: ОмГАУ, 2000. — 94 с.
МАРТЕМЬЯНОВ Денис Борисович, старший преподаватель ка(}и'лры «Метрология и приборостроение» Омского государственного технического университета.
Адрес для переписки: e-mail: [email protected] ЛИСИН Пётр Александрович, доктор технических наук, профессор кафедры «Оборудование предприятий молочной промышленности «Омского государственного аграрного университета.
Адрес для переписки: 644008, г. Омск Институтская пл., 2.
Статья поступила в редакцию 12.03.2010 г.
© Д. Б. Мартемьянов, П. А. Лисин
