Способ контактного обезвоживания капиллярно-пористых материалов

 

СПОСОБ КОНТАКТНОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ с помощью сорбента, укладываемого слоями, чередующимся со слоями влажного материала, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса сушки, аккумулируют тепло, вцделяемое сорбентом при поглощении влаги, и передают его влажному материалу посредством теплопроводных элементов, пронизывающих слои сорбента и влажного материала . Is9 4 СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (1)4 F 26 В 5/16ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3544200/24-06 (22) 20.01.83 (46) 30.07.85. Бюл. 1Ф 28 (72) Э.Г. Тутова, К.Б. Гисина, P.È. Фельдман и А.Б. Мельцер (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова (53) 66.047.82(088.8) (56) Патент Великобритании Ф 1220212, кл. F 4 G, опублик. 1982.

„„SU„„1170245 (54) (57) СПОСОБ КОНТАКТНОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ КАПИЛЛЯР НО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ с помощью сорбента, укладываемого слоями, чередующимся со слоями влажного материала, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса сушки, аккумулируют тепло, выделяемое сорбентом при поглощении влаги, и передают его влажному материалу посредством теплопроводных элементов, прониэыва-ющих слои сорбента и влажного материала.

1 1170

Изобретение относится к технике получения сухих термолабильных материалов и может быть использовано в медицинской, микробиологической и пищевой отраслях промышпен- 3 ности.

Целью изобретения является интенсификация процесса сушки.

На фиг. 1 и 2 схематически представлены контактирующие слои сорбента и материала, а также размещенное в слоях материала и сорбента теплообменное устройство, отдельные элементы которого расположены либо вертикально (фиг.. 1), пронизы- 15 вая и сорбент и материал, либо горизонтально (фиг. 2) — часть элементов пронизывает: слой сорбента, часть — слой материала, а передача тепла осуществляется через коллек- 20 тор.

Слои сорбента 1 и материала 2 пронизаны теплопроводными элементами объединенными" коллекторами 3.

Способ контактного обезвоживания 25 осуществляют следующим образом.

Обезвоживаемый материал располагают между слоями сорбента, затем в собранную слоистую структуру помещают теплообменное устройство гре- 30 бенчатого типа. В случае необходимос ти предварительной заморозки материала, в процессе которой материал приобретает структуру монолита (жидкие или пастообразные материалы) З5 теплообменное устройство нужно размещать в слое замораживаемой жидкости предварительно.

Способ проверен в лабораторных условиях путем проведения сравни- 4б тельных опытов по контактному обезвоживанию термолабильных материалов с использованием теплообменного устройства для аккумуляции теплоты сорбции и передачи ее к обезвожи-. ваемому материалу, а также без теплообменного устройства. Проверены также различные варианты слоистой структуры: односторонний контакт и двусторонний. 50

Условия проведения опытов: обезвоживание производилось под вакуумом

0,5 мм рт.ст., вес образца обезвоживаемого материала составлял во всех случаях 20 r, поверхность испарения 23,8 -10 м, начальная влажность — 707. В качестве сорбента использовался гранулированный цеолит

245 г

СаА с диаметром. частиц 0,63 мм, толщина одного слоя сорбента — 25 мм, вес — 50 r.

Пример 1. Рассматривается вариант слоистой структуры при одностороннем контакте материал-сорбент по схеме на фиг. 1. При этом для реализации предлагаемого способа используется вертикальный вариант теплообменного устройства, выполненного из меди с теплопроводностью

320 Вт/м.rp.

В качестве объекта сушки используется микробиологический препарат жидкой культуры акинетобактер.

Жидкость заливается в кювету из оргстекла, затем в жидкость устанавливают теплообменное устройство и производят предварительную заморозку в холодильнике при -20 С. После о замораживания помещают кювету в вакуумную камеру, предварительно засыпав сорбентом верхнюю часть теплообменного устройства. Параллельно подготавливают кювету с материалом и сорбентом без теплообменного устройства.

Пример 2. Рассматривается вариант слоистой структуры, аналогичный примеру 1. В качестве объекта исследования используются гранулированные пекарские дрожжи. Подготавливают два образца предварительно замороженного материала, причем теплообменное устройство размещается в одном из образцов после замораживания и засыпки сорбента не,посредственно перед помещением образцов в вакуумную камеру. Можно засыпать сорбент и после размещения теплообменника в слое гранулированного материала.

Пример 3. Рассматривается вариант слоистой структуры, аналогичный примерам 1 и 2. В качестве объекта исследования используется желатин. Подготовку образца производят согласно варианту, изложенному в примере 1: теплообменное устройство в образец помещается перед предварительной заморозкой.

Пример 4. Рассматривается вариант слоистой структуры при двустороннем контакте сорбент-материалсорбент по схеме на фиг. 2. При этом для реализации предлагаемого способа используется горизонтальный вариант теплообменного устройства:

1170245 отдельные ребра теплообменника размещены в слоях сорбента и материала., а теплота сорбции передается через коллектор, объединяющий ребра. Теплообменное устройство также изготовлено из меди с теплопроводностью

320 Вт/м rp.

В качестве объекта исследования используется микробиологический препарат жидкой структуры акинето- 1п бактер. В кювету из оргстекла, снабженную выдвижным днищем и отверстиями для теплообменного устройства в боковой поверхности, помещается теплообменник (ребра, которые должны были быть размещены в слоях сорбента, остаются свободными). Затем в кювету заливается обезвоживаемый материал, и вся система помещается в морозильную камеру. После замораживания объекта при -20 С о система вынимается из морозильной камеры, снимается съемное днище и кювета с материалом помещается между двумя кюветами с сорбентом (в ка- 25 честве разделительных элементов между кюветами используются сетки, причем в боковых поверхностях кювет с сорбентом также имеются специальные отверстия для ребер теплообмен- Зп ного устройства) . После сборки вся конструкция помещается в вакуумную камеру. Параллельно в вакуумную камеру помещается аналогичная система, состоящая из одного слоя материала и двух слоев сорбента (кюветы не имеют отверстий на боковых поверхностях) без теплообменного устройства.

Пример 5. Рассматривается ,вариант слоистой структуры, аналогичный примеру 4. В качестве объекта исследования используются гранулированные пекарские дрожжи. Подготавливают два образца предварительно замороженного материала. После заморозки объекта собирают три кюветы сорбент-материал-сорбент и после этого сразу во все три помещают I еплообменное устройство. Такой. вариаНт сборки более удобен и применим в случае обезвоживания гранулированного материала. Вся конструкция затем устанавливается в вакуумную камеру, параллельно устанавливается аналогичная конструкция с гранулированными пекарскими дрожжами без предварительного размещения теплообменного устройства.

Пример 6. Рассматривается вариант слоистой структуры, аналогичный примерам 4 и 5. В качестве объекта исследования используется желатин. Подготовка образца и сборка всей системы производится аналогично примеру 4.

Основные показатели процессов обезвоживания, характеризующие эффективность предлагаемого способа, приведены в таблице (пример 1-6) .

Положительный эффект от использования предлагаемого способа заключается в интенсификации процесса сорбционного обезвоживания, повышении сорбционной емкости сорбента, снижении энергозатрат на процесс за счет использования теплоты сорбции.

1170245 (С Ъ л м

О л

О (С

О л

И

1

C) л

О л

О л и л

G0 л

О л

-Ф л

О л

-.»

О л ь л м л ш

О л

I а I

С4

GO м (4

00 л м

GO м л м

О л.л

СЧ л

00 л

С»4 а о, о о

О л

0О

О\ л (»4

Е х а

1 Ю О л

С 4

Ch л л м

C) л л

С 4

C) л

l а

Э 1

X х а

И (С1 л м и л м

1» !ч

О v х Ф (б ((!

Е E

v u х х о о

Ц

v v

I I

»- (4 (С

1Г) л

C) » л (4 л л м

О л

GO о

С4 л (1

СЧ л м х (»

cd

Ц о х о и и

Ю Q)

К

r, (0 (А

F о (И (у

Е»

Х х

cd (о

m а о о (0 V

63

Cd

М о

С"

i(0 I СЧ I

I 1 а i 1 в

Е 1 1

Х 1 1 а 1 1

1 1 1

1

Р 1

С 1 (ч а

1 Э 1 1

1 g 1 1

1 Х 1 ——

1 а

1 1:»

1

I 1

1 1

1 I

l I

l (Ч 1 а

Э 1 1 (i I

1 (.4 I а 1

04 I

1 — — б — — — -1!

СЧ 1 С 4 1 а е г ——

I 5i л

Х 1 а ((1 о

v x

:X о о х х

m ch и

Э Н Z о о х х (" х о о я Г L» im

Ф х э о Fi ВО х х v ххо

dc O X

Ы аоо

moи04

>,оох

cd t! х v х х

Я

»»

v v e х е

eav

I- O

Х О.cd ! m л (0 E (U

g x в î и

Е» С» о х

g m х

Х о о э х m x о am

pl и х

1 (о х а. е о

m v (0 - . - д х о о

i

1

1

I

g о

Е о а х х

И

0 0

О0

"O

Ц

1 !"

1170245

Составитель С.Полянский

Техред М.Кузьма Корректор И.Эрдейи

Редактор С.Тимохина

Заказ 4692/35

Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4