устройство для низкотемпературного обезвоживания материалов в вакууме область техники

изобретение относится преимущественно к области сельского хозяйства, в частности к технологическим процессам обезвоживания и сушки материалов в вакууме, в том числе, к процессам обработки веществ и материалов, в устройствах для низкотемпературного обезвоживания материалов в вакууме для утилизации отходов птицеводческих и свиноводческих хозяйств, заводов производящих спирт и пиво, а так же в пищевой, медицинской, микробиологической и других отраслях промышленности .

предшествующий уровень техники

известно устройство для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме, содержащее вакуумную камеру, в которой по ярусно расположены теплообменники, выполненные в виде расположенных друг над другом дисков с лопатками, между которыми размещены полые диски с трубчатыми каналами для теплоносителя (патент RU Ne 2150058 по кл. F 26 в 5/06 от 19.01.1999). недостатком данного устройства является относительно низкая эффективность теплообменников, обусловленная наличием значительных тепловых потерь и также отсутствие утилизации тепла, уносимого парами испаренной влаги.

наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для низкотемпературного обезвоживания материалов в вакууме, содержащее вакуумную технологическую камеру с технологическими теплообменниками для нагрева исходного материала, узлы загрузки исходного материала в технологическую камеру и выгрузки сухого продукта, вакуумный насос для откачки технологической камеры, входной теплообменник, соединенный с первичным источником тепла, выходной теплообменник, соединенный с технологической камерой, узел сбора конденсата и тепловой насос (патент RU Ns 2246079 по кл. F 26 в 5/04 от 28.07.2003).

недостатком данного устройства является относительно низкая эффективность и технологичность процесса обезвоживания исходного продукта, отсутствие утилизации тепла, уносимого парами испаренной влаги.

раскрытие сущности изобретения задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в снижении энергоемкости, повышения эффективности процесса

заменяющий лист (правило 26)

низкотемпературного обезвоживания и повышения производительности устройства в работе.

поставленная задача решается за счет того, что устройство низкотемпературного безвоживания материалов в вакууме, содержащее вакуумную технологическую камеру с технологическими теплообменниками для нагрева исходного материала, узлы загрузки исходного материала в вакуумную технологическую камеру и выгрузки сухого продукта, вакуумный насос для откачки вакуумной технологической камеры, входной теплообменник, соединенный с первичным источником тепла, выходной теплообменник, соединенный с вакуумной технологической камерой, узел для сбора конденсата и тепловой насос, снабжено узлом предварительного нагрева исходного материала, соединенным с емкостью для исходного материала и с узлом загрузки исходного материала в вакуумную технологическую камеру, при этом узел предварительного нагрева также соединен с горячим трубопроводом выходного теплообменника, а испаритель теплового насоса соединен с трубопроводом выходного узла предварительного нагрева и через насос - с трубопроводом выходного теплообменника, при этом конденсатор теплового насоса соединен с входным теплообменником, а выходные трубопроводы конденсатора теплового насоса выполнены с возможностью соединения их через вентили с другим, по крайней мере, одним устройством для низкотемпературного обезвоживания материалов в вакууме.

краткое описание чертежей

предполагаемое изобретение поясняется чертежами, где на чертеже 1 представлена структурная схема устройства для низкотемпературного обезвоживания материалов в вакууме. на чертеже 2 - общий вид технологического теплообменника устройства низкотемпературного обезвоживания материалов в вакууме.

на чертеже 3 - общий вид, собранных в пакет технологических теплообменников.

вариант исполнения изобретения как показано на чертеже 1 устройство содержит вакуумную технологическую камеру 1, внутри которой размещаются собранные в пакет технологические теплообменники 2 с обрабатываемым исходным материалом 3. к вакуумной технологической камере 1 через входной теплообменник 4 и насосы 5 и 6 присоединяется первичный источник тепла 7. в качестве первичного источника

заменяющий лист (правило 26)

тепла 7 может использоваться котельная, бросовые пар, горячая вода, или тепловой насос.

вакуумная технологическая камера 1 через паропровод 8 соединена с выходным теплообменником 9, горячий трубопровод 10 которого соединен с узлом предварительного нагрева исходного материала 11, который соединен с емкостью 12 для исходного материала и с узлом загрузки 13 исходного материала в вакуумную технологическую камеру 1.

трубопровод 14 выходного теплообменника 9, соединен через насос 15 с испарителем теплового насоса 16, который соединен также с трубопроводом 17 узла предварительно нагрева исходного материала 10.

конденсатор теплового насоса 16 соединен через вентили 18 с входным теплообменником 4, а выходные трубопроводы 19 конденсора теплового насоса через вентили 20 могут подключаться для подачи тепла к другим устройствам для низкотемпературного обезвоживания материалов в вакууме. устройство содержит также узел выгрузки высушенного конечного продукта

21 (на чертеже показан условно), узла сбора конденсата, состоящий из емкостей 22 и 23, которые через вентили 24 и 25, параллельно присоединены к выходному теплообменнику 9, через вентили 26 и 27 к вакуумному насосу 28, и через вентили 29 к насосу 30 для слива конденсата. в вакуумной технологической камере размещены пакеты технологических теплообменников, каждый из которых выполнен в виде плоских трубчатых элементов зl с отверстиями во фланцах 32 для подачи теплоносителя.

на входе коллектора в каждый технологический теплообменник 2 стоит диафрагма переменного сечения 33. работа устройства

подлежащий обезвоживанию исходный материал 3 размещается на плоских поверхностях технологических теплообменников 2. после откачки вакуумной технологической камеры 1 вакуумным насосом 28, исходный материал 3 подвергается нагреву теплоносителем, поступающим через входной теплообменник 4 от первичного теплового источника 7. образовавшиеся пары воды по паропроводу 8 поступают в выходной теплообменник 9. образовавшийся в выходном теплообменнике 9 конденсат через вентили 24, 25 поочередно заполняет один из герметичных объемов 22 и 23, при этом заполненный собранным конденсатом объем соединяется с атмосферой при помощи вентилей 34 и откачивается на слив насосом

заменяющий лист (правило 26)

8 поступает в выходной теплообменник 9. образовавшийся в выходном теплообменнике 9 конденсат через вентили 24, 25 поочередно заполняет один из герметичных объемов 22 и 23, при этом заполненный собранным конденсатом объем соединяется с атмосферой при помощи вентилей 34 и откачивается на слив насосом 30, в то время как не соединенный с атмосферой герметичный объем через вентили 26 либо 27 откачивается вакуумным насосом 28.

нагревшаяся в результате конденсации пара, вода из выходного теплообменника 9 по трубопроводу 10 поступает в узел предварительного нагрева исходного материала 11 и затем по холодному трубопроводу 17 поступает на испаритель теплового насоса 16.

из емкости 12 исходный материал подается в узел предварительного нагрева 11, в котором исходный материал нагревается до температуры испарения, соответствующей давлению в вакуумной технологической камере 1. предварительно нагретый таким образом исходный материал 3 подается загрузочным устройством 13 на поверхности технологического теплообменника 2, а остывшая в узле 11 вода поступает по трубопроводу 17 на вход испарителя теплового насоса 16, а затем при помощи насоса 15 по трубопроводу 14 на выходной теплообменник 9. из конденсатора теплового насоса 16 горячая вода, нагретая до температуры от 80 до 90 ⁰ C, поступает на вход входного теплообменника 4. при этом первичный источник тепла 7 отключается.

при помощи вентилей 20 горячая вода по трубопроводам 19 может быть направлена на входные теплообменники параллельно работающих устройств для низкотемпературного обезвоживания материалов в вакууме. при этом первое устройство работает от первичного источника тепла 7, а второе - от теплового насоса 16. параметры теплового насоса выбираются из условия возможности нагрева воды в конденсаторе теплового насоса до температуры от 80 до 90 ⁰ C, температуре конденсации теплоносителя в тепловом насосе от 85 до 95 ⁰ C и температуре кипения теплоносителя в тепловом насосе от 58 до 60 ⁰ C.

таким образом, наличие узла предварительного подогрева исходного материала, наличие герметичных объемов для сбора конденсата, связь испарителя и конденсатора теплового насоса с узлом предварительного нагрева позволяют

заменяющий лист (правило 26)

осуществлять непрерывный цикл процесса обезвоживания и тем самым повысить эффективность и производительность процесса обезвоживания и снизить энергоемкость процесса.

промышленная применимость

изобретение может быть наилучшим способом использовано для переработки и утилизации отходов птицеводческих и свиноводческих хозяйств, зaвoдoв ₅ пpoизвoдящиx спирт, пиво, а также в пищевой, медицинской микробиологической и других отраслях промышленности.

заменяющий лист (правило 26)