УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА ВОЗДУХА В СОЛОДОСУШИЛКЕ С РЕКУПЕРАТИВНЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕПЛА Российский патент 1994 года по МПК C12C1/00 

Изобретение относится к пищевой промышленности, пивоваренной ее отрасли.

Известны устройства управления тепловентиляционным трактом сушилок, предусматривающие контуры управления расходом горячего воздуха в солодосушилках и системы использования тепловых отходов в сельском хозяйстве [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению является устройство для предварительного нагрева воздуха в солодосушилке с рекуперативным использованием тепла [2].

Этому устройству присущ следующий недостаток:
невозможность уменьшения затрат электроэнергии на привод вентилятора системы теплоутилизации из-за отсутствия контура управления их производительностью в зависимости от разности температур свежего и отработавшего в солодосушилке воздуха.

Технической задачей, решаемой в изобретении, является снижение удельных энергозатрат на сушку солода путем увеличения степени утилизации тепла отработавшего воздуха, а также снижение расхода электроэнергии на привод вентилятора системы теплоутилизации и повышение эксплуатационной надежности работы рекуперативного теплообменника.

Решение технической задачи обеспечивается тем, что в устройстве для предварительного нагрева воздуха в солодосушилке с рекуперативным использованием тепла, содержащем солодосушилку и теплообменник для предварительного нагрева воздуха, поступающего в нее, оно снабжено контурами регулирования подачи свежего и отработанного воздуха в теплообменник предварительного нагрева свежего воздуха, при этом контур регулирования подачи свежего воздуха в теплообменник предварительного нагрева включает датчики температуры, установленные на входе теплообменника, соединенные с входом сумматора-усреднителя, выход которого подключен к одному из входов блока сравнения, второй вход которого связан с датчиком температуры, установленным на выходе теплообменника, а выход - к входам параллельно установленных пропорционального и позиционного устройств, выходы последних соединены с пере- ключателем, подключенным к исполнительному механизму, расположенному на линии подачи свежего воздуха, а контур регулирования подачи отработанного воздуха из солодосушилки включает датчики температуры, установленные соответственно на линии подачи отработанного воздуха из солодосушилки и на выходе из теплообменника предварительного нагрева, задатчик, последовательно соединенные сумматор, позиционное устройство и переключатель, а также последовательно соединенные дифманометр и позиционное устройство, выход последнего связан с задатчиком и вторым выходом переключателя, третий вход которого подключен к задатчику, а выход - к исполнительному механизму, установленному на линии отработавшего в солодосушилке воздуха, и приводу вентилятора системы теплоутилизации, при этом выходы переключателей двух контуров регулирования соединены между собой.

На чертеже приведена схема устройства для предварительного нагрева воздуха в солодосушилке с рекуперативным использованием тепла.

Устройство для предварительного нагрева воздуха в солодосушилке содержит датчики температуры свежего воздуха 1 и отработавшего в солодосушилке воздуха 2, подключенные к сумматору 3. Выход сумматора 3 соединен с позиционным устройством 4, связанным с одним из входов переключателя 5. Выход последнего соединен с исполнительным механизмом (клапаном) 6 шибера на воздуховоде отработавшего в солодосушилке воздуха, а также приводом вентилятора 7 системы теплоутилизации и первым входом второго переключателя (клапана) 8. Выход переключателя 8 соединен с исполнительным механизмом (клапаном) 9 шибера на воздуховоде свежего воздуха. Второй контур управления рекуперативным теплообменником 10 включает датчики 11, 12 давления, установленные на входе и выходе теплообменника по тракту подачи отработавшего в солодосушилке воздуха и подключенные к дифманометру 13. Вход последнего соединен с вторым позиционным устройством 14, связанным с управляющим входом переключателя 5 и через задатчик 15 также с вторым входом переключателя 5. Третий контур управления включает датчики 16 температуры, установленные внутри каналов 17 для отработавшего воздуха рекуперативного теплообменника 10, расположенных у входного патрубка 28 свежего воздуха. Датчики 16 соединены с сумматором-усреднителем 18, который подключен к элементу 19 сравнения, а второй вход последнего связан с датчиком 20 температуры отработавшего в теплообменнике воздуха. Выход элемента 19 сравнения подключен к третьему позиционному устройству 21 и пропорциональному устройству 22. Выход последнего подключен к второму входу переключателя 8, а выход позиционного устройства 21 подключен к управляющему входу переключателя 8.

В тепловентиляционном тракте солодосушилки предусмотрен обводной воздуховод (линия) 23 свежего воздуха, соединенный с основным калорифером 24 солодосушилки 25, которая имеет вытяжной вентилятор 26. Технологическая часть системы содержит также воздуховод (линию) 27 холодного свежего воздуха, патрубок 28 для свежего воздуха и воздуховод (линию) 29 подачи отработавшего в солодосушилке воздуха.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с датчика 1 температуры, расположенного на линии 27 свежего воздуха, и датчика 2 температуры, установленного на линии 29 отработавшего воздуха, из сушилки 25 поступают на дифференциальное устройство, формирующее сигнал рассогласования Δ t. Этот сигнал, характеризующий эффективность подогрева, поступает на вход позиционного устройства 4 с регулируемой зоной нечувствительности. Если Δ t меньше заданного значения, т.е. использование рекуперативного теплообменника 10 неэффективно, на выходе устройства 4 формируется сигнал, который через переключатель 5 отключает теплообменник, т. е. сбрасывает отработавший воздух от сушилки через трехходовой клапан 6 в атмосферу, выключает вентилятор 7 и свежий воздух через переключатель 8 трехходовым клапаном 9 направляет по байпасной линии 23 непосредственно в калорифер 24 сушилки. При увеличении Δ t над заданным значением, т.е. при необходимости задействовать теплообменник, на выходе устройства 4 появляется сигнал, который через переключающее устройство 5 подается на трехходовой клапан 6 и привод вентилятора 7, включая вентилятор и подавая на него отработавший воздух из сушилки 25. Одновременно выходной сигнал устройства (переключателя) 5 через переключатель 8 поступает на трехходовой клапан 9, переключая его в положение свежий воздух - вход рекуперативного теплообменника 10. Теплообменник начинает работать. Одновременно с датчиков 11 и 12 давления, установленных на входе и выходе отработавшего воздуха из сушилки в теплообменник, начинают поступать сигналы на дифференциальное устройство, формирующее сигнал их рассогласования Δ Р. Этот сигнал, характеризующий пневмосопротивление теплообменника 10 по каналу теплоносителя, поступает на вход позиционного устройства 14 с регулируемой зоной нечувствительности, где сравнивается с заданным. Если величина Δ Р меньше заданной, т.е. каналы теплообменника не забиты, сигнал с выхода устройства 14 поступает на управляющий вход переключателя 5, и включение задатчика 15 отсутствует. Если же величина Δ Р больше заданной, т.е. каналы забиты, на выходе устройства 14 формируется сигнал на переключение устройства 5 и включение задатчика 15. При этом выход с позиционного устройства 4 отключается, а сигнал с задатчика через переключатели 5 и 8 отключает вентилятор 7 и переключает клапаны 6 и 8, сбрасывая отработавший воздух от сушилки в атмосферу и отключая теплообменник 10 от линии 27 подачи свежего воздуха, соединив ее через обводную линию 23 напрямую с калорифером 24 сушилки 25. Одновременно с включением теплообменника 10 в работу подключается контур предотвращения обмерзания каналов. При этом сигнал с датчиков 16 температуры, установленных внутри каналов 17, расположенных у входного патрубка 28 теплообменника 10 по свежему воздуху, поступает на сумматор-усреднитель 18, который формирует среднеарифметическое значение температуры в каналах 17. Это значение поступает на один из входов элемента 19 сравнения, второй вход которого соединен с датчиком 20 температуры, установленным на выходе теплообменника по каналу теплоносителя. Сигнал рассогласования с элемента 19 поступает параллельно на выходы позиционного устройства 21 и пропорционального устройства 22. Если сигнал рассогласования меньше заданного на устройстве 21, т.е. обмерзания каналов нет, сигнал с этого устройства на управляющий вход переключателя 8 отсутствует, и изменений в работе схемы не происходит. Если же рассогласование больше заданного, т.е. каналы начинают обрастать льдом, на выходе устройства 21 формируется сигнал, переключающий устройство (переключатель) 8 таким образом, что выход устройства 5 от клапана 9 отключается, а выход пропорционального устройства 22, формирующий управляющий сигнал на частичное перераспределение свежего воздуха по каналу теплообменник-байпас, подключается к исполнительному механизму 9. При этом, чем меньше средняя температура в каналах 17 по отношению к температуре на выходе из теплообменника, тем меньшая часть свежего воздуха поступает в теплообменник 10, что приводит к ликвидации замерзания каналов 17.

Изобретение позволяет
снизить удельное энергозатраты на сушку солода путем увеличения степени утилизации тепла отработавшего в солодосушилке воздуха; эффективно используя тепло отработанного сушильного агента, сэкономить при этом до 30% тепловой энергии;
сэкономить электроэнергию на привод вентилятора теплоутилизатора благодаря тому, что система выключает его из работы при возникновении неблагоприятных ситуаций - при низком перепаде температур и при критическом загрязнении теплообменных поверхностей;
увеличивает степень утилизации тепла и снижает расход электроэнергии, так как предотвращает обмерзание (обледенение) внутренних поверхностей теплообменных каналов при низких температурах свежего воздуха. Обледенение теплообменных поверхностей снижает интенсивность при одновременном увеличении аэродинамического сопротивления теплообменника, приводящем к росту мощности привода вентилятора системы рекуперации тепла. Кроме того, происходит образование ледяной корки толщиной 2,5 мм на теплопередающей поверхности, которая увеличивает термическое сопротивление теплопередачи, поскольку для наиболее эффективного использования рекуперативного теплообменника целесообразно добиваться режима полной конденсации в каналах 17 отработавшего воздуха.

Использование: в пивоваренной промышленности. Сущность изобретения: система управления тепловентиляционным трактом солодосушилки включает три контура. Первый контур управляет работой рекуперативного теплообменника и включает его только при необходимой разности температур отработавшего в солодосушилке и свежего воздуха. Второй контур отключает теплообменник при механическом забивании каналов отработавшего воздуха. Третий контур предотвращает обмерзание внутренних поверхностей теплообменных каналов рекуперативного теплообменника, расположенных у входного патрубка для подачи свежего воздуха. Данная система позволяет снизить удельные энергозатраты на сушку солода путем увеличения степени утилизации тепла отработавшего воздуха, а также снизить расход электроэнергии на привод вентилятора системы теплоутилизации и повысить эксплуатационную надежность работы рекуперативного теплообменника. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА ВОЗДУХА В СОЛОДОСУШИЛКЕ С РЕКУПЕРАТИВНЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕПЛА, содержащее солодосушилку и теплообменник для предварительного нагрева воздуха, поступающего в нее, отличающееся тем, что оно снабжено контурами регулирования, подачи свежего и отработанного воздуха в теплообменник предварительного нагрева свежего воздуха, при этом контур регулирования подачи свежего воздуха в теплообменник предварительного нагрева включает датчики температуры, установленные на входе теплообменника, соединенные с входом сумматора-усреднителя, выход которого подключен к одному из входов блока сравнения, второй вход которого связан с датчиком температуры, установленным на выходе теплообменника, а выход с входами параллельно устаноленных пропорционального и позиционного устройств, выходы последних соединены с переключателем, подключенным к исполнительному механизму, расположенному на линии подачи свежего воздуха, а контур регулирования подачи отработанного воздуха из солодосушилки включает датчики температуры, установленные соответственно на линии подачи отработанного воздуха из солодосушилки и на выходе из теплообменника предварительного нагрева, задатчик, последовательно соединенные сумматор, позиционное устройство и переключатель, а также последовательно соединенные дифманометр и позиционное устройство, выход последнего связан с задатчиком и вторым входом переключателя, третий вход которого подключен к задатчику, а выход к исполнительному механизму, установленному на линии отработавшего в солодосушилке воздуха, и приводу вентилятора системы теплоутилизации, при этом выходы переключателей двух контуров регулирования соединены между собой.