Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка процесса экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата при подготовке к отгонке растворителя Меретуков Мурат Айдамирович

Разработка процесса экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата при подготовке к отгонке растворителя
<
Разработка процесса экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата при подготовке к отгонке растворителя Разработка процесса экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата при подготовке к отгонке растворителя Разработка процесса экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата при подготовке к отгонке растворителя Разработка процесса экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата при подготовке к отгонке растворителя Разработка процесса экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата при подготовке к отгонке растворителя Разработка процесса экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата при подготовке к отгонке растворителя Разработка процесса экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата при подготовке к отгонке растворителя Разработка процесса экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата при подготовке к отгонке растворителя Разработка процесса экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата при подготовке к отгонке растворителя
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Меретуков Мурат Айдамирович. Разработка процесса экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата при подготовке к отгонке растворителя : Дис. ... канд. техн. наук : 05.18.12 Майкоп, 2005 195 с. РГБ ОД, 61:05-5/4014

Содержание к диссертации

Введение

1. Литературный обзор 6

1.1. Состояние техники и технологии получения фосфатид ных продуктов при переработке масличных семян. 6

1.2. Процесс экструзионной агломерации пастообразных материалов . 20

1.3. Состояние теории и практики отгонки растворителя из твердофазных материалов. 27

1.4. Выводы по обзору. Формулирование цели и задач исследования. 34

2. Фосфатидный концентрат, обезжиренный экстракцией ацетоном, как объект исследования . 37

2.1. Характеристика технологии и состава фосфатидного концентрата, полученного экстракцией ацетоном. 37

2.2. Реологические свойства фосфатидного концентрата . 43

3. Разработка математической модели экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата и идентификации параметров по результатам экспериментов . 54

3.1. Экспериментальные исследования экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата. 54

3.2. Моделирование течения обезжиренного фосфатидного концентрата в отверстии матрицы экструдера 69

3.3. Моделирование течения обезжиренного фосфатидного концентрата в прямоугольном выпрямленном канале шнека экструдера. 74

3.4. Моделирование течения обезжиренного фосфатидного концентрата в канале вала одношнекового экструдера с учетом отжима. 97

4. Моделирование процесса экструзионной агломерации и отгонки ацетона из обезжиренных агломерированных фосфатидных концентратов и разработка оптимальных технических решений. 111

4.1. Моделирование и оптимизация экструзиошюй агломерации производственной установки 111

4.1.1. Оптгшалыюе конструирование экструдера. 1 11

4.1.2. Анализ теплообмена в одноишековом экструдера. 121

4.2. Моделирование и оптимизация процесса отгонки ацетона из обезжиренного фосфатидного концентрата в инертной среде производственной установки . 142

4.2.1. Оптимальное конструирование аппарата для отгонки ацетона из обезжиренного фосфатидиого концентрата. 142

4.2.2. Кинетика отгонки ацетона из фосфатидиого концентрата. 150

5. Разработка технических решений машинно-аппаратурного комплекса для удаления ацетона из обезжиренного фосфатидного концентрата. 161

6. Выводы по работе. 169

7. Литература

Введение к работе

Задача формирования системы здорового питания населения продуктами питания высокого качества, в том числе функциональными пищевыми продуктами является актуальной на современном этапе, характеризуемом наличием в стране значительной части населения с доходами ниже прожиточного минимума и снижением продолжительности жизни. Решение этой задачи лежит на пути разработки и применения новой техники и технологии производства функциональных пищевых продуктов, что должно улучшить состояние здоровья II сохранить генофонд нации за счет оптимизации структуры питания.

Функциональные пищевые продукты создаются с использованием биологически активных добавок (БАД) к пище, к которым относятся природные фосфолипиды растительного происхождения, обладающие уникальным сочетанием полифункциональной физиологической активности с широким спектром технологических свойств.

Фосфатидные концентраты, получаемые в результате экстракционной очистки ацетоном гидратационных осадков рафинационного производства мас-ложировой промышленности, относятся к порошковым материалам, т.е. относятся к группе материалов со свойствами, которые связаны с их составом и структурой. Остаток растворителя в материале недопустим, и фосфатидный концентрат после полного удаления ацетона становится конечным продуктом. Манипуляция с ним во время операции отгонки ацетона сопровождается некоторыми проблемами, например, такими как запыленность, потери продукта и т.п. Однако основными являются трудности связанные с удалением ацетона в процессе тепловой отгонки. Отгонка ацетона должна быть полной и равномерной. Сам процесс отгонки в настоящее время длителен, требует больших энергетических затрат и сопровождается потерями ацетона, загрязняющими окружающую среду.

Порошковый материал является многофазовой системой (ее компоненты -твердое, жидкость, газ), что определяет его специальные свойства. Проблемы, указанные выше, можно устранить подходящей адаптацией механических свойств обрабатываемых частиц фосфатидного концентрата, полученного непосредственно после стадии экстракции ацетоном.

Это достигается соединением первичных частиц порошка в крупные единицы с высокой пористостью. Такой процесс реализуется экструзией смеси частиц с жидкой фазой. При этом экструдирование совмещается с отжимом жидкой фазы с получением агломератов, частично насыщенных жидкой фазой. Это прогрессивный метод подготовки обезжиренного фосфатидного концентрата к отгонке, обеспечивающей получение продукта, не содержащего ацетон.

В данной работе предпринят комплексный анализ процесса подготовки экструзией фосфатидного концентрата, насыщенного ацетоном, с последующей отгонкой ацетона из пористых гранул. Изучены технологические и реологические свойства фосфатидного концентрата. Рассмотрен процесс экструдирова-ния фосфатидного концентрата с различным насыщением жидкой фазой - ацетоном. Разработана математическая модель транспортирования и теплообмена при экструдировании фосфатидного концентрата. С учетом реологических свойств фосфатидного концентрата, меняющихся в ходе процесса экструдировании, обоснована рациональная конструкция экструдера. Обоснован способ и режимы отгонки ацетона из полученных экструдатов фосфатидного концентрата. Дана оценка качества полученного продукта и эффективности предложенной технологии и процесса.

Таким образом, цель данной работы - обосновать процесс агломерации экструзией и отгонки ацетона из частиц фосфатидного концентрата. На этой основе предложить способ и конструкцию установки для получения фосфатидного концентрата высокого качества свободного от остатков ацетона.

Процесс экструзионной агломерации пастообразных материалов

Экструзия - процесс, когда паста, с подходящими свойствами, вытесненя-ется через профиль отверстия матрицы [27]. Необходимое давление достигается, используя винт или плунжер. Изделие получает желаемую форму, которая совпадает с профилем отверстия матрицы. На процесс влияют реологические свойства пасты. Это означает, что паста должна быть приготовлена таким образом, чтобы было достигнуто пластическое состояние, и она могла проходить через отверстия матрицы. Это достигается в течение подготовки пасты перед вытеснением и в пределах обработки в экструдере. Качество пасты зависит от качества смешения твердой и жидкой фаз и гомогенизации. В таком виде смоченный жидкой фазой порошок передается в экструдер. Там сжимается давлением, которое создается винтом (шнеком). Это - путь, как превращать влажный порошковый материал в пасту и сразу пластифицировать его. Поскольку паста -трёхфазная система: твердое, жидкость, газ - под давлением, поэтому она не может быть рассмотрена как нечто целостное. Под давлением градиента вдоль оси винта газообразная фаза исчезает и появляется перемещение жидкой фазы. В то время как исчезновение газообразной фазы необходимо, перемещение жидкой фазы может быть нежелательным [28]. Изменение количества жидкой фазы является причиной ухудшения реологических свойств пасты. Результат этого изменения - плохое качество получаемого продукта и даже поломка оборудования.

Процесс экструзии может быть представлен в трех отдельных стадиях.

На первой стадии в канале экструдера происходит транспортирование, смешивание и сжатие пасты шнеком. На этой стадии происходит непрерывный процесс работы и хороший эффект сжатия. В результате происходит сжатие влажного порошкообразного материала и его формообразование. Кроме этого, очень важен также эффект смешивания шнеком. Это дает возможность получать однородную структуру твердожидкостной смеси непосредственно в экструдере.

Вторая стадия процесса происходит при выходе пасты от шнека (винта) к матрице. Предматричное сужающееся пространство между цилиндром и матрицей, часто со сложным поперечным сечением, является неотъемлемой частью каждого экструдера. Только здесь пасте необходимо иметь очень хорошую способность деформироваться под влиянием градиента давления между концом винта (шнека) и входом в матрицу [29, 30]. Это тесно связано с реологическими свойствами пасты, которые зависят от напряжения среза, величины напряжений среза и действительной вязкости, как функции от величины напряжения среза. Характер движения и деформация в этой области исследовались используя ядерный магнитный резонанс [31]. Статическая зона создается в выходном конусе. Это - область, где паста не течет. Это - проблемная часть каждого экстру-дера. Для моделирования процесса в этой части возможно использовать метод конечных элементов [30]. Для обеспечения течения и деформирования выбирается подходящая комбинация напряжения среза и величины скорости среза. Если реологические свойства пасты плохи из-за недостатка жидкой фазы, обработка пасты вытеснением невозможна. Эта ситуация вызвана сжатием пасты в направлении давления. Расстояние между частицами уменьшается и степень насыщения увеличивается за счет перемещения жидкой фазы. Если увеличение давления продолжается, то появляются упругие, а позже и пластические деформации частиц. Это — причина, почему объем пор резко уменьшается и жидкость вынуждена перемещаться по пути градиента давления. Так как реологические свойства зависят от количества жидкости и её объем уменьшается, то эти свойства потока пасты ухудшаются. Такое явление проявляется очень часто. Если ввести [28] деформирующий элемент в зоне экструдера, которая расположена перед матрицей, между концом шнека (винта) и матрицей, то это ликвидирует статическую зону перед матрицей. Конструкция может быть различной. Например, это может быть ротор с лезвиями, двигающимися к поверхности матрицы, что дополнительно снижает вязкость обрабатываемого продукта.

Третья стадия процесса течение пасты в матрице. При этом течение пасты по цилиндру к матрице сопровождается большим касательным напряжением и скоростью сдвига. Это очень важно для давления вытеснения. Но в матрице поток материала должен появиться снова. Особенно, если продукт сложной структуры, то это состояние является очень важным. Касательные напряжения могут вызывать трещину в продукте [32]. Поток пасты в этой части экструдера описан в работе [29]. Если фрагмент потока пасты находится в отверстии, это означает, что скользкий слон жидкости образовался на внутренней поверхности отверстия. Этот слой отделяет ядро пасты от плоскости матрицы.

С учетом описанных представлений о движении пасты в экструдере предложен экструдер с винтом [28], который имеет ротор с лезвиями, которые направлены к поверхности матрицы. Винт и ротор оба имеют независимые двигатели с изменяемыми рабочими скоростями. Это дает возможность регулировать давление в головке экструдера. Винт подает влажный порошок в головку экс-трудера и в то же самое время сжимает материал. Влажный материал под давлением преобразуется в форму пасты. Она находится под давлением и готова к движению по цилиндру, если присутствует напряжение сдвига. Касательные и нормальные напряжения вызваны перемещениями ротора.

Реологические свойства фосфатидного концентрата

Анализ и определение реологических характеристик пищевых продуктов, в том числе фосфатндного концентрата, с учетом исследования влияния химического состава и структуры, которые определяют реологическое поведение, имеет большое значение в науке о пищевых продуктах. Важно установить зависимости между структурой материала и характеристиками течения, определив их физические параметры. Кроме того, поведение материала в течение процессов обработки, качество готового продукта и его ценность зависят от реологических параметров (таких как скорость и напряжение сдвига), и обуславливают экономические показатели производства.

Фосфатидный концентрат, прошедший экстракционную очистку обезжириванием ацетоном, представляет собой вязкопластичный материал из дисперсных частиц, насыщенный жидкой фазой - ацетоном. Реологические свойства такого материала являются необходимыми при обосновании конструкции экструдера для проведения процесса экструзионной аглоічерации.

В экструдере обрабатываемый материал подвергается температурной обработке за счет выделяющегося тепла от трения материала о поверхности рабочих органов, относительно которых движение происходит с различной скоростью сдвига и имеет место действие различного напряжения сдвига. В процессе экструзионной агломерации может потребоваться регулируемое установление температуры обрабатываемого материала. Температура меняет свойства компонентов материала, связи между компонентами, которые влияют на свойства конечного продукта (пористая консистенция, создание заглаженной внешней поверхности гранул, цвет и т.д.). Могут происходить различные химические реакции (окисление и т.п.), а так же физические изменения (испарение растворителя, агломерация и т.п.). Точное установление влияния температуры на свойства обрабатываемого материала позволяет оптимизировать условия обработки и улучшить качество готового продукта.

При обработке материала в экструдере развивающиеся градиенты давления могут вызвать относительное перемещение жидкой фазы относительно твердофазного материала, что приводит к изменениям концентрации жидкости в материале, а это должно сказаться на реологических характеристиках материала.

Исследовалось реологическое поведение подсолнечного фосфатидного концентрата, и установлены зависимости эффективной вязкости от температуры и от содержания растворителя (ацетона) в концентрате. Таким образом, было проанализировано влияние температуры и содержания растворителя на реологические параметры исследуемого материала.

Анализ материала.

В экспериментах использовали подсолнечный фосфатидный концентрат (исходный образец), полученный на выгрузке из экстрактора после обработки растворителем (ацетоном). Начальное содержание ацетона определяли высушиванием в вакуумном термошкафу до постоянной массы.

Второй образец (1-е подсушивание) получали подсушиванием в вакуумном термошкафу в течение 10 минут при t=45+2 С. Третий образец (2-е подсушивание) получали подсушиванием в вакуумном термошкафу в течение 15 минут при t=45±2C. Полученные результаты по содержанию ацетона представлены в таблице 3. Реологические измерения.

В экспериментах использовали аппарат Rheotest-2 (Германия). Аппарат работает по следующей схеме: электродвигатель вращает внутренний цилиндр, помещенный во внешний неподвижный цилиндр рабочей камеры. Зазор между цилиндрами заполняется исследуемым материалом. Для измерений параметров при различной температуре предусмотрен термостат, связанный с рабочей ка мерой. Аппарат измеряет скорость сдвига у и напряжение сдвига т при некоторой температуре.

Количество используемого материала подбиралось так, чтобы был заполнен только рабочий зазор цилиндра. Температура системы поддерживалась постоянной (диапазон от 20 до 40С) посредством жидкостного термостата.

Результаты .

Для изучения реологического поведения всех исследуемых образцов строили графики зависимости вязкости г от скорости сдвига у. Видно, что зависимость - гипербола, и, следовательно, изучаемые образцы - неныотоповские псевдопластичные жидкости. Полученные результаты по экспериментам сведены в таблицу 4.

Моделирование течения обезжиренного фосфатидного концентрата в отверстии матрицы экструдера

Экструдер, используемый в экструдерной установке для агломерации обезжиренного фосфатид ного концентрата 1-рабочий цилиндр; 2-шнек; 3-приводной вал; 4-прижимная гайка; 5-матрица; 6-уплотнительно - регулировочная шайба; 7-загрузочная воронка; 8-регулировочный диск; 9-уплотн ител ьно е кольцо; 10-болт. Работа установки при испытаниях происходит следующим образом:

Для проведения экспериментов после проведения серии предварительных опытов выбрали требуемую матрицу с диаметром отверстия 2,6 мм и длиной цилиндра 50 мм. Данную матрицу устанавливали в прижимную гайку и крепили к цилиндру.

Далее на щите управления устанавливали требуемую температуру, и после ее достижения начинали работать с материалом. Использовался подсолнечный фосфатидный концентрат, полученный на производственной установке фирмы «Росма-плюс», после экстракции насыщенный растворителем — ацетоном. Материал подавался через загрузочную воронку в экструдер. Температуру и частоту вращения шнекового вала экструдера устанавливали в соответствии с намеченным планом экспериментов.

Температура материала у матрицы в экспериментах замерялась, соответственно, датчиком температуры. В установке имеется возможность замерять частоту вращения вала экструдера, для этого можно использовать показания тахогенератора (модель 450А-БЛН, ПТ), которым оборудован электродвигатель постоянного тока.

На экструдере была выполнена большая серия экспериментов, в которых изменялись число оборотов вала экструдера и температура. Оценивалась производительность по обрабатываемому материалу, а также контролировали температуру в предматричной камере. Начальная температура материала была около 25 С.

Эксперимент проводился следующим образом: -в установку подавался материал; при этом обороты шнека были установлены в соответствии с планом экспериментов; - после начала выхода материала из матрицы дожидались установившегося режима работы (примерно 5 минут), при этом следили за оборотами вращения вала шнека и температурой; - при установившемся режиме определяли производительность, то есть собирали экструдат в отдельную тару в течение 1 минуты; при этом всего собиралось пять проб; - собранный материал был промаркирован и взвешен на весах с точностью до 0,01г.

Эксперименты по такому плану провели с указанными материалами. После оценки экспериментальных данных рассчитали среднюю производительность (кг/ч) для соответствующих скоростей вращения вала и температуры, результаты представлены в таблицах 6, 7 и 8.

Рассматривая полученные результаты, можно отметить следующее:

1. При работе при t = 25С (по наблюдениям) происходит следующее: При невысоких числах оборотов шнека (n = от 48 до 63,5 об/мин) матери ал проходит по шнеку с малой степенью отжима. Видна большая массовая про изводительность, так как материал мокрый (с ацетоном). На выходе получается несформированный материал.

Далее, при увеличении оборотов увеличивается отжатие жидкой фазы из материала, производительность по массе падает, при этом материал на выходе частично отжат. И это наблюдается до предельных оборотов (n = 111 об/мин).

На предельных оборотах материал получается наиболее отжатым. Данный режим неэффективен по производительности для получения заданного продукта. 2. При работе при t=30C материал на выходе получается наиболее соот ветствующим требуемому. Материал выходит из экструдера достаточно отжа тым и светлым. При этом он легко рассыпается, и представляется, что если его на выходе сразу под вакуумом подсушить, то получится готовый продукт.

Как видно из графика (рис. 11), зависимость производительности близка к линейной. При работе при t = 35 С материал имеет однородную расплавленную структуру, и выходит из экструдера в сформированном виде, который можно характеризовать термином - сплошная «макаронина». Этот материал, явно, не годится для дальнейшей обработки: это темный однородный жгут, при дальнейшем высыхании трудно поддающийся размолу (разлому).

При этом, как видно из графика (рисунок 12), зависимость производительности близка к линейной с большей крутизной по сравнению с t = 30С. Данный режим так же не эффективен по качеству для получения заданного продукта.

На рисунке 13 показаны зависимости содержания ацетона в материале на выходе из экструдера. Видно, что при всех температурах с ростом числа оборотов содержание ацетона в материале снижается. При этом отмечаем, что повышение температуры ведет к повышению остаточного содержания ацетона в материале и таким образом важно обеспечивать оптимальный температурный режим в экстру дере.

Отметим, что полученные экспериментальные результаты относятся к лабораторной установке и для масштабирования процесса необходимо построить математическую модель и провести на ней математическое моделирование.

В связи с разработкой экструзионной агломерации для отгонки растворителя из фосфатидного концентрата, насыщенного после экстракционной очистки ацетоном, предпринято моделирование течения неныотоновской жидкости в каналах экструдера. Течение в отверстии матрицы определяет уровень давления в экструдере.

Для описания реологии фосфатидного концентрата, обладающего свойствами неныотоновской псевдопластичной жидкости, может быть использована модель Хершеля-Балклея: т = т0+К-у" Из которой можно получить зависимость для вязкости Г (16) (17) где г\ - вязкость; т - напряжение сдвига, то - предельное напряжение сдвига, К - коэффициент течения, п - индекс течения и у - скорость сдвига.

Для течение через круглое цилиндрическое отверстие предложены уравнения [93], описывающие скоростной профиль течения: в интервале r0 r R «» = R г ""(1 + 1/я) (г,-го)І+--( г,-го1 (18) и в интервале 0 г го R "» = (19) fc-r0),+« I тгКи"(і + \/п)іх где г0= 2т0Ь/ДР, напряжение сдвига на стенке отверстия xs=RAP/2L и ДР падение давления в отверстии матрицы

Моделирование и оптимизация процесса отгонки ацетона из обезжиренного фосфатидного концентрата в инертной среде производственной установки

Современная технология получения ценных продуктов - фосфатидных концентратов (ФК) из масличных семян, применяемых в различных отраслях пищевой промышленности, включает операцию обезжиривания с использованием ацетона [2]. В связи с этим операция отгонки ацетона от фосфатидного концентрата является обязательной, определяющей качество получаемого продукта. В данной работе предлагается после экстракции провести операцию экс-трузионной агломерации - получить однородный по размерам частиц материал с пониженным содержанием ацетона, который отжимается в процессе экстру-зионной обработки.

Важно обеспечить полную отгонку ацетона от получаемого ценного продукта фосфатидного концентрата (практически обеспечить как можно более глубокую отгонку, по крайней мере, остаточное содержание ацетона не должно превышать аналитическую ошибку его определения в пробе конечного продукта). При этом верхний температурный уровень нагрева материала должен быть ограничен допустимой температурой (55- 60 С).

Операцию отгонки ацетона предлагается осуществить в чанном аппарате с обогреваемым днищем в направленно перемешиваемом слое с продувкой азота (инертной средой).

В общем случае фосфатидный концентрат вместе с ацетоном (ФК + АЦ), полученный после операции экструзионной агломерации, состоит из следующих компонентов: сухое вещество (включая остаток жира после экстракции) - GCB.; ацетон (АЦ) -Gau. Следовательно, общее количество исходного материала Офц+ш, = GtB + Gut (135) При определении оптимальной конструкции аппарата для отгонки принята производительность 1000 кг в сутки по готовому фосфатидиому концентрату с исходным содержанием ацетона 20% Если задано содержание растворителя в исходном материале, поступающем в испаритель w=100-Gai/G$K+ail,% (136) то можно определить количество поступающего в испаритель ацетона (АЦ), Gai( = G4,tttail-w/100. (137) Количество сухого вещества ФК, поступающего в испаритель Gc.B = Сфк+ац -(100-w)/100. (138)

Для определения потребного количества тепла и поверхности нагрева необходимо рассмотреть уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи от поверхности нагрева к перемешиваемому слою материала [99, 100]. Запишем уравнение теплового баланса в общем случае: Ос," + Qa„" + Qa, + Qnoa = QCB-K + Qut" + On." + Qoa (139) где Qc.u,11 GC.E "Сфк tM - тепло, вносимое сухим веществом фосфатидного концентрата (ФК), кДж/ч; QC.B.K = GCB -Сфц K - тепло, уносимое сухим веществом фосфатидного концентрата (ФК), кДж/ч; GCB - производительность испарителя в расчете на сухое вещество фосфатидного концентрата (ФК), кг/ч; Сфк - теплоемкость фосфатидного концентрата (ФК), кДж/(кгград); сф[С =(1870+4,2)-lО"3 [101]; t-температура, С; t„ и tK - соответственно, температура поступающего и выходящего из испарителя фосфатидного концентрата (ФК), град; Qai = Da3 caj "taJ - тепло, вносимое азотом; (Da1 - количество подаваемого азота, кг/ч; си - теплоемкость азота, ta3 - температура азота), кДж/ч; Qan." Gail" сш t„ - тепло, сносимое ацетоном материала, кДж/ч; Qan.K = Gai(K сац tK - тепло, уносимое ацетоном материала, кДж/ч; Принято, что в выходящем материале ацетон отсутствует. Сац" - количество ацетона в поступающем в испаритель материале, кг/ч; сацЖ теплоемкость жидкого ацетона, кДж/(кг град); определяется по уравнению сШ1ж=(2,5ч+ 2183) -10"3 [102]; t-температура, С; QaU.ien = Gau (Гац + сШ1п tj n) - тепло, уносимое испарившимся ацетоном, кДж/ч; Gai( = Gai," - количество испарившегося ацетона, кДж/ч; гад - скрытая теплота парообразования ацетона, кДж/кг; гац= (569524 -923,3"t)-l О 3 [102]; сш" - соответственно, теплоемкости паров ацетона кДж/(кг-град); оп с а= (287,8 + 3/ J-10-3r ределяется по уравнению [102]; tyxn - температура уходящих паров (tyx„ = tK), град; ОЛіод = ct F Дтср - тепло, подводимое от греющей поверхности к перемешиваемому слою материала, кДж/ч; F - площадь греющей поверхности, м2; Atcp - средняя разность температур (определяется в зависимости от соотношения большей Діб = 1ф-1„ и меньшей Atj,, = tip- tK разности температур, при Д /Дім 2 используется среднеарифметическая разность температур Atcp = (Atc + AtM )/2, а при Дьз/Д 2 - сред пел огарнфмическая разность температур Atcp=(At6-AtM)/23 lg (Ato/AtM), град. trp- температура греющей поверхности, С; Коэффициент теплоотдачи а от греющей стенки к перемешиваемому слою может быть определен по уравнению [103] где «w- полный коэффициент теплоотдачи у стенки; #„= 200 Вт/м2 К, при диаметре частиц материала до d « 5 мм; ВІ =aws/X - число Био (s - высота слоя материала, м; Я. - теплопроводность материала, Вт/м К); Fo = a t,/s2 - число Фурье (а = АУср - коэффициент температуропроводности материала, м2/с; с - теплоемкость фосфатиди ого концентрата, Дж/кг К; р-объемная масса материала, кг/м ); t f-n)"1 - время контакта частицы шрота с нагретой поверхностью, f - частота перемешивания, п - число перемешивающих устройств вблизи поверхности.

При обосновании проектируемой конструкции аппарата для отгонки представленный баланс позволяет определить требуемое количество тепла и площадь поверхности нагрева, а также время сушки. Для определения влияния основных факторов конструкции и режима применена методика планирования эксперимента.

Похожие диссертации на Разработка процесса экструзионной агломерации обезжиренного фосфатидного концентрата при подготовке к отгонке растворителя