2. В чем преимущества выпаривания под вакуумом?
3. Как определяется температура кипения воды в вакуум-аппарате при известном разрежении?
Тема 3. «Исследование процесса конвективной сушки пищевых продуктов в циркуляционной сушильной установке»
Цель работы
1. Изучение процесса конвективной сушки кусковых матеpиaлoв.
2. Построение по результатам испытания кривых сушки и кривых скорости сушки.
3. Анализ процесса сушки па основании построенных кривых.
Методика проведения испытания
Объектом сушки является хлеб.
1. Перед началом испытания проводится заготовка образца материала: из буханки вырезается ломтик хлеба толщиной 7 -10 мм.
2. Из этой же буханки в два бюкса (масса бюксов определяется заранее) берутся пробы (навески по 4 - 5 г) для определения начальной влажности хлеба.
3. Бюксы с пробами взвешиваются и ставятся на 40 мин в сушильный шкаф, температура в котором при помощи терморегулятора поддерживается равной 130 °С. После этого бюксы вынимаются из шкафа и вновь взвешиваются.
Результаты взвешивания бюксов записываются в протокол № 1.
4. Установка готовится к испытанию:
а) в зависимости от выбранной кратности рециркуляции открываются шиберы 4, 11 и 12;
б) включается вентилятор;
в) включается калорифер;
г) через штуцер 6 подается пар (количество его определяется требующейся влажностью воздуха).
5. Готовность установки к испытанию определяется наличием стационарного режима, т. е. достигается определенная температура и влажность воздуха до рабочей камеры по показанию психрометра.
6. Приготовленный образец хлеба взвешивается на технических весах - определяется масса влажного материала G1;.
7. Образец материала вставляется в кассету, которая быстро подвешивается к тяге весов в рабочей камере сушилки. Образец должен быть расположен вертикально и параллельно потоку воздуха.
Момент помещения материала в сушильную камеру является началом процесса сушки, т. е. началом испытания - замечается время.
8. Быстро уравновешиваются весы с недостатком в 5 г, т. е. масса гирь должна быть меньше массы образца на 5 г.
9. По часам отмечается тот момент времени, когда стрелка весов пройдет нулевое деление, в этот момент масса образца за счет удаления влаги стала меньше на 5 г.
В протоколе № 2 записываются это время (от начала испытания) и убыль массы ?G = 5 г.
10. С этого момента на чашку весов с образцом помещаются перегрузки сначала несколько раз по 2 г, потом по 1; 0,5; 0,3; 0,2; 0,1 г и каждый раз в протоколе отмечается время прохождения стрелкой весов нулевого деления. Это время является временем удаления из материала соответственно 2; 1; 0,5; 0,3 и т. д. граммов влаги (?G).
11. Одновременно с регистрацией убыли массы образца в течение всего испытания измеряется температура по сухому и мокрому термометрам (показания психрометров):
а) воздуха до калорифера tс и t?м;
б) воздуха перед рабочей камерой tс1, t?м1;
b) воздуха после рабочей камеры tс2, t?м2 .
12. Три раза во время испытания анемометром измеряется скорость воздуха в рабочей камере.
Испытание продолжается до тех пор, пока практически не прекратится убыль массы образна материала.
Обработка результатов испытания и методика расчета
Начальная влажность определяется для навески в каждом бюксе Wс?о и Wс??о по данным протокола № 1 по формуле:
Wсо = (gвл /g2) 100 % (1)
где: gвл - масса влаги в навеске в г;
g2 - масса навески после сушки до постоянного веса в г.
По найденной для каждой навески влажности (Wсо1 и Wсо2) определяется средняя начальная влажность материала:
Wсоср = (Wсо1 + Wсо2) / 2 (2)
Определение сухой массы образца.
Сухая масса образца материала определяется по формуле:
Gсух = G1 / (1 + Wсоср/100) (3)
где: G1 - начальная масса влажного материала в г;
Wсоср - средняя начальная влажность материала в %
Определение влажности материала в процессе сушки влажность материала определяется для каждого n-го замера по формуле:
Wсn = (Gвл. n / Gсух) 100 % (4)
Для этого, используя данные расчета и протокола № 2, для каждого момента времени (для каждого замера) предварительно определяется: масса образца
Gn = Gn-1 - ?G1, (5)
где: Gn - масса образца в данный момент;
Gn-1 - масса образца в момент предыдущего замера;
?G1 - убыль массы между этими замерами;
масса влаги в образце:
Gвл n = Gи n – Gсух, (6)
Построение кривой сушки. Кривая сушки, дающая графическую зависимость между влажностью материала и временем, строится на миллиметровой бумаге по данным протокола № 2.
По оси абсцисс откладывается в определенном масштабе время от начала испытания в часах, а по оси ординат влажность материала Wс в процентах.
Экспериментальные точки соединяются плавной линией, которая и будет кривой сушки. На кривой сушки находится критическая точка К, которая делит весь процесс на периоды постоянной и падающей скорости сушки.
Построение кривой скорости сушки. Кривая скорости сушки строится методом графического дифференцирования кривой сушки.
Графическое дифференцирование проводится следующим образом.
На кривой сушки (рис. 2) намечается несколько точек (от 10 до 15), для которых будет определена скорость сушки. Из каждой точки проводится касательная к кривой и определяется тангенс угла наклона каждой касательной. Например, для точки 5 тангенс угла наклона касательной будет:
tg ?5 = а / b (7)
где: а - величина отрезка на оси ординат в %;
b - величина отрезка вдоль оси абсцисс в ч.
Найденные таким образом тангенсы углов наклона касательных во всех точках имеют размерность %/ч и показывают изменение влажности материала за единицу времени (d Wс/d ?), т. е. соответствуют скорости сушки в этих точках при определенной влажности (для точки 5 при влажности Wс5, для точки 9 при влажности Wс9 и т. д.).
Для точек 1, 2, 3, лежащих на прямой, тангенсы угла наклона одинаковы; это подтверждает, что точки лежат в периоде постоянной скорости сутки. Для последующих точек тангенсы уменьшаются, следовательно, процесс сушки происходит с убывающей скоростью.
По найденным значениям ? по психрометрической таблице (табл. 3 приложения) определяется относительная влажность воздуха перед калорифером ?о перед рабочей камерон ?1, и после рабочей камеры ?2 .
Вопросы для самопроверки
1. Как строится кривая сутки?
2. Как строится кривая скорости сушки?
3. В чем заключается метод графического дифференцирования?
Тема 4. «Испытание барабанной сушильной установки»
Цель работы
1. Построение по данным испытания процесса сушки в I - d-диаграмме.
2. Аналитический расчет: удельного и полного расхода воздуха, удельного и полного расхода тепла в калорифере.
3. Графический расчет по I - d - диаграмме: удельного расхода воздуха,
удельного расхода тепла в калорифере.
Методика проведения испытания
Объектом сушки является сахарный песок.
1. Перед началом испытания проводится заготовка материала: сахарный песок увлажняется путем вбрызгивания распылителем мельчайших капелек воды. Увлажненный материал выдерживается в течение 20 - 30 мин для равномерного распределения в нем влаги.
2. Из влажного материала отбираются пробы (по 5 г) в два бюкса {масса бюксов определяется заранее) для определение начальной влажности материала.
3. Бюксы с пробой взвешиваются на аналитических весах и ставятся в сушильный шкаф, температура в котором при помощи терморегулятора поддерживается постоянной равной 105 0С.
4. Периодически (через каждые 20 - 30 мин) бюксы вынимаются из сушильного шкафа и после охлаждения в эксикаторе взвешиваются.
Пробы в бюксах высушиваются в сушильном шкафу до постоянной массы, т. с. до тех пор, пока два очередных взвешивания не дадут одинакового результата.
Результаты всех взвешиваний бюксов записываются в протокол № 1.
Подготовка установки к испытанию.
1. Выбирается вариант сушки - нормальный сушильный процесс, т. е. сушка только свежим воздухом. В соответствии с этим открываются шиберы 4, 12 и 15 на воздуховодах. Шибер 14 должен быть закрыт.
2. Включается вентилятор.
3. Открывается кран 9 для отвода конденсата в мерник.
4. В калорифер подается пар; регулируя открытие вентиля 6, устанавливают избыточное давление пара по манометру около 1,3 атм (кгс/см2). Продувается конденсационный горшок.
С этого момента наблюдается быстрое повышение температуры воздуха после калорифера и более медленное - после барабана, причем температура воздуха после барабана всегда остается ниже температуры воздуха после калорифера (tС2 < tС1).
Это объясняется тем, что часть тепла, полученного воздухом в калорифере, идет на нагрев барабана и через его стенки передается в окружающую среду.
Спустя некoтopoe время стенки барабана прогреваются и при постоянных потерях тепла в окружающую среду температура воздуха, выходящего из барабана, установится постоянной, но ниже, чем до барабана (tС2 < tС1).
С этого момента можно начинить работу на установке, т. е. начинать засыпку влажного материала в барабан сушилки.
1. Взвешивается па технических весах 2 - 2,5 кг (G?1) увлажненного сахарного песка и засыпается в приемный бункер самотаски для подачи в барабан.
При загрузке барабана вручную необходимо засыпать сахарный песок через загрузочное отверстие 1 небольшими порциями непрерывно и равномерно в течение всего испытания для распределения материала в барабане тонким слоем, для лучшего его пересыпания и, следовательно, для интенсификации сушки.
За начало испытания принимается момент засыпки первой порции материала в барабан.
2. С этого момента через каждые 5 мин, в течение всего испытания делаются следующие замеры:
а) температуру свежего воздуха по сухому и мокрому термометрам - tСо и t?Мо;
б) температуру подогретого воздуха по сухому термометру после калорифера - t?С1;
в) температуру отработавшего воздуха по сухому и мокрому термометрам - tС2 и t?М2;
г) давления пара, поступающего в калорифер, по манометру рп;
д) расхода пара по количеству конденсата в мернике - D;
е) температуры конденсата по термометру 16 - ?конд.
3. Через 20 мин от начала испытания часть высушенного материала ссыпается из бункера 2 через разгрузочное отверстие в приемник 3.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 |
