УДК 66.047.57

А.М. Байтуреев¹, Т.Т. Жунусов², Г.А. Медиева²

¹Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати

²Национальная инженерная академия Республики Казахстан

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ ХЛОПКА-СЫРЦА В СУШИЛЬНОМ БАРАБАНЕ СО СМЕШАННЫМ РЕЖИМОМ ТЕРМООБРАБОТКИ

В настоящее время на хлопковых заводах для сушки хлопка-сырца применяются барабанные сушилки типа 2СБ-10, устанавливаемые горизонтально (a=0) рис. 1, 2 [1, 2]. Сушилка типа 2СБ-10 состоит из следующих основных узлов: сушильной камеры-барабана 1, питателя 4, передней опоры 3 с роликами и задней опоры 5, вытяжной трубы 8, редуктора 14 и электропривода 13.

Рис. 1. Сушильный барабан типа 2СБ-10

Рис. 2. Передняя опора сушилки типа 2СБ-10

Основными недостатками барабанных сушилок типа 2СБ-10 являются: относительно малая производительность; контакт теплоносителя и хлопка-сырца осуществляется прямотоком, что ведет к неэффективному использованию теплоносителя; относительно невысокая величина влагоотбора.

Рассмотрим движение частицы материала в барабане при прямоточном режиме термообработки, приведенной на рисунок 3.

Рис. 3. Движение частицы материала в барабане при прямоточном режиме термообработки

Из рис. 3 видно, что частица материала из нижней точки при вращении барабана поднимается до верхней точки . Частица, падая из точки , продувается теплоносителем и опускается в точку и под действием скатывающей силы и теплоносителя движется к выходу из барабана до точки . При этом совершается один цикл движения частицы

и частица сдвигается на величину .

– траектория одного цикла движения частицы при наклоне барабана в сторону выгрузки;

– Зависимость сдвига частицы при угле наклона барабана в сторону выгрузки.

Недостатком прямоточного режима термообработки является: унос материала в сторону выгрузки; низкий коэффициент заполнения барабана; относительно малое время пребывания материала в барабане; относительно низкая величина влагоотбора, следовательно, и низкая производительность по сухому продукту.

Поэтому интенсификация процесса сушки и снижение энергозатрат путем его модернизации без существенных капитальных и трудовых затрат является актуальной и очень важной народнохозяйственной задачей.

Одним из путей интенсификации теплообменного процесса сушки является повышение контакта между твердой и газовой фазами. Наиболее эффективным в этом отношении являются сушильные барабаны со смешанным режимом термообработки, где барабан устанавливается с наклоном в сторону загрузки рис. 3, 4, 5. Имеется патентная защита [3, 4].

Рассмотрим движение частицы материала в барабане при смешанном режиме термообработки приведенной на рис. 5.

1- барабан; 2 - передняя коническая стенка; 3 - цапфа; 4 - бандаж; 5 - опорно-упорная станция; 6 - подшипник самоустанавливающийся; 7 - задняя опора; 8 - поперечные кольца; 9 - продольные лопасти; 10 - вытяжная труба (шахта). Рис. 3. Сушильный барабан со смешанным режимом термообработки типа 3,2СБ-СРТ-10

1- цапфа барабана; 2 - бандаж; 3 - опорные ролики; 4 - упорные ролики. Рис. 4. Опорно-упорная станция

Из рис. 5 видно, что частица материала из нижней точки при вращении барабана подымается до верхней точки . Частица, падая из точки , продувается теплоносителем в режиме прямотока и опускается в точку , и скатывается вниз к узлу загрузки барабана до точки , продуваемая теплоносителем в режиме противотока. При этом совершается один цикл движения частицы и частица сдвигается на величину .

– траектория одного цикла движения частицы при наклоне барабана в сторону загрузки;

– сдвиг частицы при угле наклона барабана в сторону загрузки.

Из анализа рис. 5 видно, что при смешанном режиме термообработки: частица подвергается прямотоку и противотоку; величина сдвига частицы

Рис. 5. Движение частицы материала в барабане при смешанном режиме термообработки

меньше чем в прямоточной сушилке , т.е. <, что ведет к повышению коэффициента заполнения барабана и увеличению времени пребывания материала в барабане; возможности применения более высоких скоростей теплоносителя; повышению производительности сушильного агрегата по сухому продукту; повышению величины влагоотбора и эффективному использованию энергозатрат.

На Кировском хлопкоочистительном заводе были проведены сравнительные опытно-промышленные испытания сушильного барабана со смешанным режимом термообработки типа 3,2СБ-СРТ-10 и базовой сушилки типа 2СБ-10, результаты которых приведены в таблице 1.

Из анализа таблицы 1 видно, что эффективность процесса сушки хлопка-сырца в сушильном барабане со смешанным режимом термообработки типа 3,2СБ-СРТ-10 выше, чем в базовой сушилке типа 2СБ-10.

Литература:

1. Мирошниченко Г.И. Основы проектирования машин первичной обработки хлопка. М.: Машиностроение. 1972. 487 с.;

2. Правила устройства и эксплуатации технологического оборудования сушильно-очистительных и очистительных цехов хлопкозаготовительных пунктов и хлопкозаводов.- Ташкент: ЦНИИХпром, 1975. – 112 с.

3. Предварительный патент Республики Казахстан. № 14030. Устройство для сушки хлопка-сырца /Байтуреев А.М., и др.; опубл. 16.02.2004, Бюл. № 2.

4. Заключение о выдаче инновационного патента на изобретение. Способ сушки сыпучих и зернистых материалов /Байтуреев А.М., Турдалиев Т.Т., Байтуреев С.А., Турдалиев Б.Т. . «Нац. институт интеллектуальной собственности» (НИИС). Заявка № 2012/1328.1. Дата подачи 14.12.2012.

Таблица 1. Сравнительные показатели сушильного барабана со смешанным режимом термообработки типа 3,2СБ-СРТ-10 и базовой сушилки типа 2СБ-10

№п/п	Показатели	Ед. изм.	Тип сушилки
			2СБ-10	3,2СБ-СРТ-10
			Существующая	Модернизированная	Примеч. (эффект)
1	Диаметр барабана	м	3,2	3,2
2	Рабочая длина барабана	м	10	10
3	Объем барабана (Vб)	м^3	80,4	80,4
4	Объем занимаемый внутренними устройствами (насадки 15% от Vб)	м^3	16,1	16,4
5	Рабочий объем барабана (Vр)	м^3	64,3	62,8
6	Число оборотов барабана	об/мин	10	10
7	Угол наклона барабана	град	0	-1,5
8	Скорость сушильного агента:
	на входе в барабан	м/с	7¸8	10¸11	Более в 1,43
	на выходе из барабана	м/с	2,0	2,9
9	Производительность по сухому хлопку-сырцу ()	кг/ч	4620	6610	Более в 1,54
10	Производительность сушилки по влаге ()	кг/ч	202,7	396,3	Более в 1,96
11	Производительность по влажному хлопку-сырцу ()	кг/ч	4822,7	7006,3	Более в 1,45
12	Коэффициент заполнения	%	13,5	26,5	Более в 1,96
13	Время пребывания	мин	6,75	8,32	Более в 1,24
14	Температура окружающего воздуха	°С	20	20
15	Влажность хлопка-сырца:
	начальная ()	%	16,6	16,7
	конечная ()	%	11,7	10,1
16	Влагоотбор	%	4,9	6,6	Более в 1,4
17	Температура хлопка-сырца:
	на входе в барабан	°С	8	8
	на выходе из барабана	°С	40	44
18	Температура сушильного агента:
	на входе в барабан	°С	258	205	Менее в 1,3
	на выходе из барабана	°С	80	62	Менее в 1,3
19	Общий расход теплоты на 1 кг испаренной влаги ()	кДж/кг	6526,4	5020,3	Менее в 1,3
20	Часовой расход тепла ()	кДж×ч	131×10^4	199×10^4	Более в 1,52