旋转闪蒸干燥器干燥酒糟过程的实验研究_百度文库

1、第 34卷 第 2期 2006年 2月 化 学 工 程 CHE M I CAL E NGI N EER I N G (CH I N A Vol . 34No . 2Feb . 2006作者简介 :冯殿义 (1961 , 男 , 副教授 , 研究方向为过程测试与优化控制 , E 2mail:dianyiF 。旋转闪蒸干燥器干燥酒糟过程的实验研究冯殿义 1, 孙 彤2(辽宁工学院 1. 机械及自动化学院 ; 2. 材料与化学工程学院 , 辽宁 锦州 121001摘要 :为获得旋转闪蒸干燥器干燥啤酒糟过程的最佳操作工况 , 测试 , 依据实验数据关联出了啤酒糟含水质量分数的计算公式 , 得出干燥 器

2、所能达到的最低含水质量分数为 3. 92%, 与实际对比误差为 . (8% , 处理 量为 75kg 时能量消耗最低的操作参数为进风温度 94. 9. 46/s, 时进风温度 155. 9 、 轴向 风速 3. 29m /s, 与实际对比误差小于 1. 。 关键词 :啤酒糟 ; 旋转闪蒸干燥 ; 优化中图分类号 :. A 文章编号 :100529954(2006 0220013203m ent al study on the process of the dryi n g deer leesi n the spi n fl ash dryerFENG D i a n 2y i 1, SUN T

3、ong2(1. College of Mechanical Engineering &Aut omati on, L iaoning I nstitute of Technol ogy, J inzhou 121001, L iaoning Pr ovince, China; 2. College of Material &Che m ical Engineering, L iaoning I nstitute of Technol ogy,J inzhou 121001, L iaoning Pr ovince, China Abstract:The mass fracti

4、on of water in beer lees was tested on different operative conditi ons in order t o obtain the op ti m u m operative para meters, and according t o the experi m ental values, the f or mulas were correlated t o calculate the mass fracti on of water in beer lees . Op ti m izati on f or the dry p r oce

5、ss was carried out, and t w o conclusi ons were reached, i . e . , the m ini m u m mass fracti on of the dryer is 3. 92%and the err or is 2. 08%; the operative conditi on of m ini m u m energy consump ti on is:air intake te mperature 94. 9 , axial air vel ocity 4. 46m /s when out put is 75kg; and ai

6、r intake te mperature 155. 9 , axial air vel ocity 3. 29m /s when out put is 175kg . The err or of which is less than 1. 65%.Key words:beer lees; cycl one dryness; fitting model; op ti m izati on 酒糟是制酒业的重要副产品之一 , 可用做配制 饲料的原料 。湿酒糟是含有水和少量糖分的有机物 , 易发霉腐烂而造成环境污染 。酒糟综合利用不 仅可获得经济效益而且具有保护环境的社会意义 。 啤酒糟经脱水干燥后

7、含水质量分数低于 13%不易 发酵变质 , 可安全储存 , 因此 , 干燥是啤酒糟综合处 理过程的重要环节之一 。 旋转闪蒸干燥器是流化床 和气流干燥系统组合的高效干燥设备 , 适合于干燥颗粒状物料 1, 用旋转闪蒸干燥器处理酒糟 , 干燥效率高 , 运行成本低 2 3。本文就啤酒糟在旋转闪 蒸干燥器中的干燥过程进行了实验研究 , 并对实验 数据进行回归建模 , 基于此模型对干燥过程法进行优化 , 得出干燥过程的最佳操作参数 。 1 旋转闪蒸系统与干燥原理经机械脱水后的湿物料由螺旋加料器送入旋 转闪蒸干燥器中 , 因啤酒糟含有少量糖分 , 机械干 燥后物料板结 , 板结物料团块被干燥器下部的搅

8、 拌器粉碎 , 在经鼓风机增压后切向进入干燥器的 热空气流和搅拌器的共同作用下 , 分散流态化随 气流旋转向上 , 粒度适宜 、 湿度合格的物料被气体 从干燥室上部经分级器携带至旋风分离器 , 在旋 风分离器下部得到干燥的产品 。未达到干燥要求 的湿颗粒团受离心力作用被抛向器壁 , 重新落回 到干燥器底部被搅拌叶片组进一步粉碎后流化干 燥 , 直到达到所要求的湿度进入旋风分离器 。干 燥系统如图 1所示 。12鼓 风机 ; 22空 气加热器 ; 32闪 蒸干燥器 ; 42分 级器 ; 52旋 风过滤器 ;62布 袋过滤器 ; 72引 风机 ; 82搅 拌器 ; 92螺 旋加料器图 1 旋转闪蒸

9、干燥系统Fig . 1 Syste m of s p in flash 2 80,搅拌轴转速为 20r/s 。 实验用啤酒糟经过沉降和机 械分离 , 含水质量分数控制在 60%(湿基 。干燥 产品含水质量分数受干燥器进风口温度 、 轴向风速 、 处理量 3个因素影响 , 本文采用正交实验法进行实 验 。 正交实验具有均恒分散的特点 , 能够通过较少 的实验次数获取可以代表整个过程特征的实验数 据 。 本实验为 3因素 5水平 , 按正交方法设计因素 水平编码 , 表 1为各因素取值范围与编码 。表 1 3因素 5水平表Table 1 Three fact ors and five levels

10、因 素水 平12345A 进风温度 t /90100130150170B 轴向风速 u /(m s -12. 463. 444. 185. 046. 14C 处理量 Q /(kg h -1751001251501753 实验结果与数据回归实验结果如表 2所示 。 将实验结果按最小二乘 法回归 , 得到含水质量分数的计算式 : w =18. 156-1. 5717t -2. 0619×10u +1. 5258×10Q +6. 1265×103tu +6. 1078×104t Q -1. 0017×103uQ +7. 7407×102t

11、2+7. 6108×104u 2+1. 6172×104Q2(1 回归方程的均方差为 0. 822, 线性相关系数 R =0. 985, F 检验值为 54. 5。显著性概率 p =0. 0000, 小于 0. 05拒绝 0假设 , 回归方程有意义 。 对回归式 进行显著性检验可知 , 对干燥过程影响较大的因素 依次为温度 、 处理量 、 轴向风速 。表 2 F 25(35 Table 2 F 25(35orth and resultsB C w /%11222. 21519. 83149. 6441120. 3551314. 2612312. 8722210. 98325

12、12. 6942415. 51052110. 01113116. 6122336. 01333210. 3144356. 91553411. 0161446. 11724111. 11834310. 3194425. 3205458. 4211553. 7222545. 9233536. 3244527. 54 干燥过程优化计算从下面 2个不同的优化目标考查干燥过程的操作参数匹配 。(1 含水质量分数最低干燥器所能达到的最佳干燥效果 , 即干燥产品 的最小湿度 , 是旋转闪蒸干燥器的重要指标之一 。 以此为优化目标 , 目标函数为 m in f =w , 变量上下界 约束范围为实验取值范围 。

13、 优化计算结果与实测值 对比如表 3所示 。表 3 优化结果与实际值对比Table 3 Op ti m izati on results and measure ment values优化目标 优 化 参 数 t /u /(m s -1 Q /(kg h -1w /%实测值相对误差 /%最小含水质量分数1703. 12753. 923. 842. 0841 化学工程 2006年第 34卷第 2期 (2 进风温度最低由于空气加热器传热效率较低 , 进口空气加热 单元是能量消耗最大的环节 , 提高空气温度干燥成 本明显增加 , 在一定生产能力 (处理量 条件下 , 满 足要求的含水质量分数小于 8

14、%, 采用较低的进风温度 , 干燥系统运行最为经济 。目标函数为 m in f =t , 约束条件为 Q =a , (8-w 0。 变量上下界约束范围为实验取值范围 , 其 中 a 为给定的生产能力 。 优化计算结果与实测值对 比如表 4所示 。表 4 优化结果与实际值对比Table 4 Op ti m izati on results and measure ment values优化目标 优 化 参 数t /u /(m s-1Q /(kg h -1w /%最佳操作温度94. 9155. 94. 463. 2975(7. . 8. 121. 65-1. 455 结语, 在满足工艺要求的条件下

15、 , 采 用较低的操作温度 , 系统运行最为经济 。本文通过 对啤酒糟旋转闪蒸干燥过程实验研究 , 建立了干燥 过程的数学模型 , 并基于该模型对过程进行优化 , 得 到了不同生产条件下最经济的操作温度 , 解决了干 燥过程的最佳操作参数的匹配问题 。 优化模型达到足够的精度 , 具有一定的实用价值 。 参考文献 :1 高炎武 . 安海达诺旋转闪蒸干燥机简介 A.全国第三次干燥技术交流会论文集 C .北京 :化学工业出版 社 , 1990. 100 115.2 刘琨 . 木薯酒糟在旋转闪蒸干燥器中的干燥特性 J .化学工程 , 2003, 31(3 :17 19.3 童景山 , 牛颖艳 , 于

16、养信 . 废酒糟流态化干燥技术 J .武汉化工大学学报 , 1992, 14(3 4 :193 196.“ 中华塔器专家联谊会 2005年会议 ” 纪要“ 中华塔器专家联谊会 2005年会议 ” 于 2005年 11月 24日 28日在江苏无锡市召开 。参加本次会议的受邀代表共 28位 , 其中大多数是长期工作在塔器分离技术第一线的资深专家 。此外 , 本次会议也有数位中青年专家与会 , 体现了联谊会老 中青结合 、 上传下承的特点 。 本次会议资助单位无锡雪浪化工填料厂和 2003年会议资助单位浙江嘉兴中达集团作为团体会 员派代表出席了会议 。 会议由联谊会会长 、 河北工业大学杜佩衡教授主

17、持 。中国科学院院士 , 清华大学教授费维扬先生在会上作了特大规模分离和过程强化技术国内外研究进展方面的专题报告 ; 北京化工研究院高级顾问萧成基教授以塔器分离行业的技术发展若干新趋势为题进行了内容丰富的讲演 ; 天津大学赵汝文 教授就大型工业塔器关键技术开发与应用做了专题发言 ; 全国化工化学工程技术中心站王抚华教授就全国化学工程技术的 发展特点和中心站的工作做了较为全面的介绍 ; 南京大学化工系主任张志炳教授就以基础研究推动塔器分离技术发展为题 进行了专题发言 。 上述五个专题报告重点反映了塔器分离领域的国际国内学术技术动态 、 基础研究 、 技术发展和工程应用的 新特点新趋势 , 以及与其他领域的相互关系 。同时 , 专家们聚集一堂 , 就塔器分离技术发展的深层次问题 、 联谊会的工作将来如何更好地为推动我国塔器分离技术发 展作贡献 , 以及如何开展专家之间 、 研究单位之间 、 研究单位与政府职能部门之间的合作等广泛议题进行了热烈的讨论 。 与 会的资深专家徐崇嗣 、 叶永恒 、 刘乃鸿 、 李锡源 、 徐维勤 、 俞晓梅等就上述议题提出了建设性建议 , 并就各自单位和自身的情况 进行