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.