Комбинированная установка охлаждения атмосферного воздуха для установок прессового производства сельского хозяйства

Предложена установка подготовки атмосферного воздуха для прессового производства для охлаждения жмыха сои или подсолнечника, содержащая охладитель жмыха, связанный воздуховодами с вентилятором с атмосферным воздухом и средство охлаждения атмосферного воздуха, при этом средство охлаждения атмосферного воздуха выполнено в виде центробежно-барботажного аппарата (ЦБА) с одной или двумя барботажными ступенями, при этом ЦБА имеет патрубок, через который воздух поступает в ЦБА за счет разрежения, создаваемого вентилятором и по меньшей мере патрубок для охлаждающей воды, соединенный с баком охлаждающей воды, выход ЦБА воздухопроводом соединен с охладителем жмыха, причем бак с охлаждающей водой своим выходным патрубком соединен с патрубком для охлаждающей воды ЦБА через теплообменник, а теплообменник для его охлаждения дополнительно соединен с холодильной машиной, выполненной в виде чиллера.

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к переработке подсолнечника и сои.

В условиях глобальных изменений климата на планете и, в частности, роста летних температур, производственные предприятия, использующие тепловые процессы как основную технологию в производстве сельскохозяйственной продукции, должны охлаждать ее до кондиционных температур.

Такая работа требует значительных энергетических затрат и крупных капиталовложений, которые при росте цен на энергоносители все более тяжким бременем ложатся на стоимость конечной продукции.

С такой проблемой столкнулось предприятие по переработке сои, расположенное в Краснодарском крае и выпускающее соевый белок.

Летние температуры в регионе могут достигать 40°С и выше в течение длительного времени.

Существующая на предприятии воздушная система охлаждения работает под разрежением, создаваемым вентилятором. Воздух на охлаждение забирается вентилятором из производственного помещения, что приводит к снижению его охлаждающего потенциала из-за повышенной температуры в зоне забора воздуха относительно температуры наружного воздуха на 5…10°С.

Кроме того, из-за запыленности воздуха, непосредственно охлаждающего продукт прессования (например, жмых сои), во избежание снижения его потребительских свойств, предусматривается установка воздушного фильтра, имеющего достаточно высокое гидравлическое сопротивление, приводящее к снижению производительности вентилятора.

Продукция производства, работающего в режиме 7/24, в конце технологического цикла имеет температуру +150°С. Существующая на предприятии система воздушного охлаждения при температуре атмосферного воздуха +40°С и выше не может обеспечить величину допустимой температуры конечной продукции в связи с низкой интенсивностью процессов охлаждения атмосферным воздухом, связанной с низким коэффициентом теплоотдачи и малой теплоемкостью воздуха и прежде всего с высокой температурой самого охлаждающего воздуха. Необходимо провести мероприятия по доработке системы воздушного охлаждения.

Из уровня техники известно, что во многих отраслях промышленного и сельскохозяйственного производства применяются установки воздушно-испарительного охлаждения с целью создания условий, обеспечивающих необходимые температурные режимы. Применение таких установок, во многом сохраняющих простоту и экономичность воздушной системы охлаждения, в значительной степени повышают эффективность охлаждающих свойств охлажденного воздуха для поддержания температурных режимов тепловых процессов прессового производства и кондиционирования рабочих мест обслуживающего персонала, см. например RU 2435447, RU 2404838, RU 2619278, RU 2473017, RU 2563753, SU 1689725, RU 2435447, RU 2640366.

Воздушно-испарительное охлаждение представляет собой охлаждение увлажненным воздухом. Увлажнение и охлаждение воздуха обычно производится в форсуночной оросительной камере, куда вентилятором подается атмосферный воздух, а холодоноситель (вода) с низкой температурой распыляется в объеме камеры форсунками.

Капли воды при контакте с воздухом приобретают температуру, равную температуре мокрого термометра. При контакте воздуха с водой, имеющей такую температуру, происходит процесс адиабатного (изоэнтальпийного) увлажнения и охлаждения воздуха. Предельному состоянию воздуха в этом процессе соответствует его насыщение влагой до 100%. Вода, непрерывно находясь в контакте с воздухом, также имеет температуру, близкую к температуре мокрого термометра, и в небольшой части испаряется и увлажняет проходящий через оросительную камеру воздух. В нашем случае: воздух, имеющий начальную температуру +45°С, охлаждается до температуры мокрого термометра (+37,5°С) за счет испарения орошаемой воды (около 3,5 г/кг сухого воздуха).

На процесс охлаждения и увлажнения воздуха в оросительной камере влияет степень (ρ) и плотность орошения (μ), а также скорость движения воздуха в камере W м/с, где ρ=Gводы/ Gвоздуха кг/кг; μ=Gводы/F кг/м2; F - сечение камеры.

Форсуночная оросительная камера при расходе охлаждающего воздуха 3,5…4 м3/с и при скорости обрабатываемого воздуха 2…3 м/с будет иметь поперечное сечение от 1,5 до 2 м2 при плотности размещения форсунок 20 шт на 1 м2 с трехрядным исполнением.

Эффективность форсуночной камеры зависит от количества форсунок и диаметра сопла распыляющих форсунок, и является следствием влияния распыла воды, т.е. преобладающего количества капель той или иной дисперсности, определяющего величину активной поверхности тепломассообмена.

Для тщательного перемешивания распыленных в форсунках капель воды с воздухом форсунки должны иметь малый диаметр сопел (∅2…∅3 мм) при их большом количестве, что усложняет эксплуатацию и снижает надежность их работы. Кроме того, наличие пыли в обрабатываемом воздухе приводит к загрязнению сопел форсунок с соответствующим ухудшением дисперсности капель, приводящим к общему снижению охлаждающего потенциала воздушно-испарительной установки.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание комбинированной установки воздушно-испарительного охлаждения атмосферного воздуха, используемого в качестве хладоагента в тепловых процессах прессового производства при и обеспечивающего охлаждение жмыха сои и подсолнечника при температуре атмосферного воздуха до и выше +40°С и для кондиционирования рабочих мест обслуживающего персонала.

Указанный технический результат достигается тем, что установка подготовки атмосферного воздуха для прессового производства для охлаждения жмыха сои или подсолнечника содержит охладитель жмыха, связанный воздуховодами с вентилятором с атмосферным воздухом и средство охлаждения атмосферного воздуха, при этом средство охлаждения атмосферного воздуха выполнено в виде центробежно-барботажного аппарата (ЦБА) с одной или двумя барботажными ступенями, при этом ЦБА имеет патрубок, через который воздух поступает в ЦБА за счет разрежения, создаваемого вентилятором и по меньшей мере патрубок для охлаждающей воды, соединенный с баком охлаждающей воды, выход ЦБА воздухопроводом соединен с охладителем жмыха, причем бак с охлаждающей водой своим выходным патрубком соединен с патрубком для охлаждающей воды ЦБА через теплообменник, а теплообменник для его охлаждения дополнительно соединен с холодильной машиной, выполненной в виде чиллера.

Интенсивность охлаждения воздуха существенно зависит от начальных параметров воздуха (температура и относительная влажность) и температуры распыляемой воды, при том, что ее снижение увеличивает эффективность охлаждения. Поэтому желательно применять охлажденную воду с использованием холодильной машины (в нашем случае: чиллер с использованием в качестве хладоагента фреона R22 с холодопроизводительностью 40×103 ккал/час и температурой охлажденной воды +15°С).

Комбинированная установка охлаждения атмосферного воздуха может работать в двух режимах, при температуре наружного воздуха от -20 до +30°С установка работает без принудительного охлаждения хладоагента (атмосферного воздуха, подаваемого на охлаждение технологической продукции), и наоборот, для поддержания заданной температуры в диапазоне -20 до +30°С в воздух, подаваемый вентилятором, и имеющий отрицательную температуру, подмешивается воздух из производственного помещения, где при прессовании жмыха температура окружающего воздуха может достигать +30…40°С. Вместо форсуночной оросительной камеры для охлаждения атмосферного воздуха используется центробежно-барботажный аппарат (ЦБА). Применение ЦБА, как основной составляющей установки воздушно-испарительного охлаждения воздуха, обеспечивает высокие параметры тепломассообмена и соответственно компактное ее исполнение по сравнению с установками с форсуночной оросительной камерой, имеющей значительные габариты, с большим количеством сложных в изготовлении и эксплуатации жидкостных форсунок.

Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых:

Фиг. 1 - общая схема подготовки атмосферного воздуха для охлаждения жмыха сои и кондиционирования рабочих мест обслуживающего персонала при температуре наружного воздуха от -30 до +45°С с Таблицей 1 основных режимов работы оборудования;

фиг. 2 - фрагмент I-d диаграммы влажного воздуха при охлаждении его по схеме, представленной на фиг. 1;

фиг. 3 - аппарат ЦБА в разрезе;

фиг. 4 - вид сверху на завихритель барботажной ступени.

Из диаграммы фиг. 2 видно, что при начальной температуре воздуха +45°С и относительной влажности 60% энтальпия влажного воздуха равна 35 ккал/кг, а абсолютная влажность 39 г/кг сухого воздуха. При обработке происходит адиабатное охлаждение воздуха до величины относительной влажности ϕ=100%, при этом температура влажного воздуха достигает температуры мокрого термометра (+37,5°С), а абсолютная влажность достигает 42,5 г/кг сухого воздуха; дальнейшее охлаждение воздуха до температуры охлаждающей воды, равной tм=+27°С происходит при относительной влажности ϕ=100%, при этом конечная абсолютная влажность достигает 23 г/кг сухого воздуха.

За счет тепла конденсации влаги воздуха от 42,5 г/кг сухого воздуха до 23 г/кг сухого воздуха воздух охлаждается:

Qконд=GвΔd⋅r, где Gв - весовой расход воздуха,Δd - количество сконденсированной влаги, r - теплота конденсации.

Qконд=3,5⋅1,14⋅3600 (42,5-23) ⋅ 10-3⋅600=168058,8 ккал/час

Общее количество холода, необходимого для охлаждения воздуха от +45°С до +27°С ΣQ=Gв⋅ΔI, где ΔI - разность энтальпий между начальной и конечной температурой

∑Q=3,5 1,14 3600(35-20,5)=208278 ккал/час

Дефицит холода при охлаждении за счет конденсации

ΔQ=∑Q - Qконд

ΔQ=208278 - 168058=40220 ккал/час

Этот дефицит покрывается за счет холодопроизводительности чиллера, равной 40000 ккал/час.

На фиг. 3 изображен ЦБА в разрезе. Аппарат может комплектоваться одной или двумя барботажными ступенями. Аппарат работает следующим образом: воздух через патрубок 1 поступает в ЦБА за счет разрежения, создаваемого вентилятором. Охлаждающая вода подается в аппарат через патрубок 2. Далее воздух с водой поступают в барботажную ступень 3 (завихритель). Вид сверху на завихритель барботажной ступени показан на рис. 4. Воздух с водой поступают внутрь барботажной ступени через тангенциальные щели 4, равномерно расположенные по периметру боковой поверхности завихрителя. Внутри завихрителя воздух начинает вращаться (вращение достигается за счет его ввода в барботажную ступень по касательной траектории через равномерно расположенные по боковой поверхности завихрителя тангенциальные щели 4). Вместе с воздухом начинает вращаться поступающая в барботажную ступень вода, раскручиваемая кинетической энергией воздуха.

Под действием центробежных сил вращающаяся вода прижимается к боковой поверхности завихрителя, где, постоянно раскручиваемая воздухом, вдуваемым в барботажную ступень, образует вращающееся пенное кольцо 5, заполняющее все внутреннее пространство до центрального отверстия.

Воздух с водой двигаются через вращающийся барботажный слой по спиральной траектории от периферии к центральному отверстию 6. Поскольку скорость воздуха в десятки раз превышает скорость воды, то при его прохождении через вращающийся слой, воздух с водой дробятся в поле центробежных сил на очень мелкие пузырьки с развитой быстрообновляемой поверхностью контакта фаз (размеры пузырьков обратно пропорциональны центробежным ускорениям).

После выхода из барботажной ступени газожидкостная смесь попадает в сепарационную зону, где происходит отделение жидкой фазы от воздуха (фиг. 3). После выхода из сепарационной зоны вода по стенкам стекает в нижнюю часть аппарата - поддон, откуда через патрубок 7 сливается из ЦБА. Охлажденный и увлажненный воздух через патрубок 8 поступает в охладитель жмыха и частично на кондиционирование рабочих мест обслуживающего персонала.

Аппараты ЦБА обладают следующими преимуществами:

1. Высокие коэффициенты тепломассообмена (высокая эффективность):

высокая скорость газа (на порядок выше, чем в других аппаратах), в десятки раз увеличивающая удельную поверхность контакта фаз газ - жидкость.

2. Малые габариты. При сопоставимой производительности аппараты ЦБА обладают значительно меньшими габаритами по сравнению с оросительными камерами или скрубберами.

3. Простота и надежность конструкции: отсутствие каких-либо вращающихся узлов; отсутствие форсунок.

4. Центробежно-барботажные аппараты одновременно с процессом охлаждения воздуха могут использоваться для мокрой очистки воздуха от различной крупно-, средне- и мелкодисперсной пыли. Эффективность улавливания пыли аппаратом ЦБА для частиц диаметром 1 мкм составляет >90%.

По воздушному охлаждающему тракту обеспечивается прокачка под разрежением охлажденного воздуха вентилятором типа ВДП-RV710.

Температура охлажденной воды, подаваемой в ЦБА насосом через теплообменник, может регулироваться за счет изменения расхода воды в контуре чиллера задвижкой.

Установка подготовки атмосферного воздуха для прессового производства для охлаждения жмыха сои или подсолнечника, содержащая охладитель жмыха, связанный воздуховодами с вентилятором с атмосферным воздухом и средство охлаждения атмосферного воздуха, при этом средство охлаждения атмосферного воздуха выполнено в виде центробежно-барботажного аппарата (ЦБА) с одной или двумя барботажными ступенями, при этом ЦБА имеет патрубок, через который воздух поступает в ЦБА за счет разрежения, создаваемого вентилятором и по меньшей мере патрубок для охлаждающей воды, соединенный с баком охлаждающей воды, выход ЦБА воздухопроводом соединен с охладителем жмыха, причем бак с охлаждающей водой своим выходным патрубком соединен с патрубком для охлаждающей воды ЦБА через теплообменник, а теплообменник для его охлаждения дополнительно соединен с холодильной машиной, выполненной в виде чиллера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к зданию, содержащему не менее двух отдельных пространств и систему обработки воздуха, включающую в себя косвенное испарительное охлаждение, а также способу охлаждения воздуха.

Изобретение может быть использовано для подачи жидкости и/или охлаждающей среды к растениям. Система содержит по меньшей мере одну подающую трубу или подающий желоб для приема жидкости и/или газа, который соединен с устройством подачи жидкости и/или системой подачи и/или отведения газа и имеет по меньшей мере одно отверстие для отведения жидкости и/или газа в области дна или стенок трубы или желоба.

Данное изобретение относится к клапану и более конкретно к комбинированному клапану для использования в жидкостной системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Предлагаемое изобретение относится к строительству и может быть использовано для предварительного подогрева и охлаждения приточного воздуха в системах вентиляции и кондиционирования в зимний и летний периоды, соответственно.

Изобретение касается осушительного устройства для осушения воздуха в резервуаре. Оно имеет элемент Пельтье, который выполнен в виде одноступенчатого элемента Пельтье, и он термически соединен с холодной стороной и горячей стороной, при этом холодная сторона выполнена таким образом, что при эксплуатации осушительного устройства на холодной стороне конденсируется влага воздуха, при этом элемент Пельтье зажат между горячей стороной и холодной стороной посредством винтовой пружины и зажимного штифта, при этом горячая сторона на обращенной к элементу Пельтье стороне имеет сальниковое уплотнение, причем оно выполнено в виде углубления на горячей стороне, имеющей введенную в нее резиновую втулку, причем эта резиновая втулка охватывает зажимной штифт по внутреннему диаметру.

Изобретение относится к области обогрева и охлаждения жилых и служебных помещений. Застекленные окна и/или двери, в которых имеется множество элементов Пельтье, имеют раму с неподвижной частью (2') и подвижной частью (2''), в которой установлен по меньшей мере один стеклопакет (3) с двойным остеклением.

Изобретение относится к области систем кондиционирования приточного воздуха для обслуживания помещений общественных зданий. Технический результат - расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения нулевого энергопотребления на нагревание приточного воздуха в холодный период года.

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий микроклимата в помещениях. Система вентиляции с утилизатором тепла содержит вентилятор, теплообменник первого и второго подогрева и аппараты, где происходит адиабатное охлаждение и увлажнение приточного воздуха водой, рециркуляция воды осуществляется насосом посредством форсуночной системы орошения, а аппараты выполнены с виброкипящим слоем, форсунка системы орошения теплообменника содержит полый цилиндрический корпус, соединенный с соплом, в котором выполнены жиклеры во взаимно перпендикулярных плоскостях, корпус состоит из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру, подводящему жидкость, конической переходной части и цилиндрической части с внутренней резьбовой поверхностью, а соосно корпусу, в его нижней части закреплено сопло, образованное цилиндрической поверхностью с внешней резьбой, взаимодействующей с корпусом, при этом цилиндрическая поверхность сопла переходит в коническую и замыкается глухой перегородкой с жиклером в ее центре, выполненным осесимметричным соплу и состоящим из цилиндрического и конического дроссельных отверстий, причем больший диаметр конического отверстия расположен на глухой перегородке сопла, при этом корпус и сопло образуют три соосные между собой внутренние цилиндрические камеры, а на сопле, со стороны, противоположной подводу жидкости, выполнен дополнительный ряд жиклеров, которые образованы тремя парами каналов для прохода жидкости, которые пересекаются на конической боковой поверхности сопла и образуют выходные отверстия, а жиклер, выполненный в перегородке, имеет винтообразные поверхности на внутренних поверхностях цилиндрического и конического дроссельных отверстий, при этом на внутренних поверхностях каналов жиклеров сопла выполнены винтовые поверхности, при этом направление винтовых поверхностей в этих каналах выполнено противоположно направленным, причем образованные корпусом и соплом три соосные между собой внутренние цилиндрические камеры заполнены упругим сетчатым элементом или стружкой, а к торцевой поверхности цилиндрической части корпуса прикреплен диффузор, охватывающий коническую поверхность сопла с глухой перегородкой и жиклером, при этом в выходном сечении диффузора форсунки установлена перфорированная перегородка, к которой одним концом закреплены две спицы, второй конец которых закреплен на внутренней поверхности диффузора таким образом, что спицы перпендикулярны внутренней поверхности диффузора, а на спицах, в их центральной части, свободно установлены дополнительные распылители, выполненные в виде винтовых барабанов, причем в выходном сечении диффузора форсунки посредством спиц установлена перфорированная коническая обечайка, вершина конической поверхности которой закреплена на перфорированной перегородке, полость форсунки между перфорированной конической обечайкой и поверхностью перфорированной перегородки заполнена упругим сетчатым элементом или стружкой.

Изобретение относится к аппаратам для утилизации теплоты удаляемого воздуха и охлаждения циркуляционной воды, а также адиабатного охлаждения и увлажнения воздуха в системах вентиляции и кондиционирования.

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий и микроклимата в производственных помещениях.

Изобретение относится к масложировой промышленности. Маслопресс содержит камеру измельчения и термообработки исходного масличного сырья, маслоотжимную камеру цилиндрической формы с зеерным цилиндром, состоящим из зеерных пластин, установленных коаксиально внутри маслоотжимной камеры, и шнек с постепенно уменьшающимся шагом витков по всей длине.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов в масложировой промышленности. Способ управления линией комплексной переработки семян масличных культур предусматривает сушку семян, измельчение и механический отжим, охлаждение выжимки, измельчение и смешивание выжимки с нагретой водой, разделение полученной смеси на растворимую и нерастворимую фракции, сушку нерастворимой фракции, очистку отработанного сушильного агента, нагревание сушильного агента и воды, охлаждение и осушение отработанного сушильного агента и воздуха.

Изобретение относится к маслоперерабатывающей промышленности. Маслопресс включает привод, рабочую камеру с расположенным внутри нее комбинированным шнеком, матрицу, загрузочный бункер, выгрузочный лоток и разгрузочную камеру для выхода жмыха.

Изобретение относится к масложировой промышленности. Способ производства растительных масел включает очистку семян от механических примесей, промывку семян, кондиционирование по влажности и размерам семян, прессование без отделения лузги.

Изобретение относится к масложировой промышленности, в частности к производству пищевого растительного масла. Пресс для получения пищевого растительного масла содержит корпус с загрузочным бункером и шнеком, торцевая часть которого выполнена выпуклой в виде сферы.

Изобретение относится к оборудованию для получения растительного масла и жмыхов в маслоперерабатывающей промышленности. Пресс для получения растительных масел включает корпус, выполненный в форме двух дуг, соприкасающихся друг с другом и повторяющих профиль расположенных шнеков внутри, матрицу, шайбы-гроверы, шпильки, на которых установлены зеерные пластины.

Изобретение относится к масложировой промышленности. Пресс-экструдер для переработки маслосодержащих материалов состоит из загрузочного патрубка, рабочей камеры, включающей два смежных зеерных цилиндра, набранных из зеерных планок, и разгрузочного узла в виде матрицы с отверстиями.

Предложенная группа изобретений относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу получения неомыляемого продукта из авокадо и неомыляемому продукту из авокадо, обогащенному насыщенными алифатическими углеводородами.

Настоящее изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к применению целых мягких авокадо для получения масла авокадо. Применение целых мягких авокадо, причем целые мягкие авокадо измельчают, затем сушат при высокой температуре, составляющей от 60 до 150°С, до получения остаточного влагосодержания меньше или равного 5%, и затем гидратируют для получения путем механической выжимки масла авокадо.

Изобретение относится к масложировой промышленности. Линия производства растительного масла, включающая: сушилку, вальцовый станок, сепарирующую машину, обжарочный аппарат, форпресс, фильтр-пресс, экспозитор с рубашкой, циклон, электропароперегреватель, теплообменник-рекуператор, вентиляторы, парогенератор; сборник конденсата; новым является то, что в ней используют пароэжекторную холодильную машину, включающую конденсатор, двухсекционный холодоприемник, эжектор, испаритель, насосы, терморегулирующий вентиль, работающие по замкнутому термодинамическому циклу.

Дробильная установка пророщенного высушенного зерна относится к сельскому хозяйству, в частности к оборудованию для измельчения пророщенного высушенного зерна с ростками и корешками на витаминный корм для животных и птиц.

Предложена установка подготовки атмосферного воздуха для прессового производства для охлаждения жмыха сои или подсолнечника, содержащая охладитель жмыха, связанный воздуховодами с вентилятором с атмосферным воздухом и средство охлаждения атмосферного воздуха, при этом средство охлаждения атмосферного воздуха выполнено в виде центробежно-барботажного аппарата с одной или двумя барботажными ступенями, при этом ЦБА имеет патрубок, через который воздух поступает в ЦБА за счет разрежения, создаваемого вентилятором и по меньшей мере патрубок для охлаждающей воды, соединенный с баком охлаждающей воды, выход ЦБА воздухопроводом соединен с охладителем жмыха, причем бак с охлаждающей водой своим выходным патрубком соединен с патрубком для охлаждающей воды ЦБА через теплообменник, а теплообменник для его охлаждения дополнительно соединен с холодильной машиной, выполненной в виде чиллера.

Наверх