Дослідження верхнього жалюзійного розподілення теплоносія та визначення ефективних параметрів сушіння в комплексах розпилювального типу

Abstract

Проведено огляд випаровування вологи з частинок молочних продуктів, зокрема молочної сироватки, та руху крапель, що важливо для оптимізації процесу сушіння розпиленням. Дослідження на основі методу Ейлера-Лагранжа експериментально підтверджені в моделі з верхнім розподіленням теплоносія в дисковому розпилювальному комплексі. Прогнозована температура добре узгоджується з виміряним значенням, а максимальна відносна похибка становить 2,76%. Візуалізовано продемонстрований мультифізичний газорозподіл і траєкторії крапель. У процесі сушіння спостерігалося явище зворотного потоку повітря та закрученого руху крапель. Підвищення температури повітря на вході може збільшити швидкість висихання, а збільшення швидкості обертання диска може викликати налипання продукту на стінки розпилювального комплексу. Результати допомогли в подальшому проєктуванні та розумінні оптимальних параметрів. An overview of the evaporation of moisture from particles of dairy products, in particular whey, and the movement of droplets is important for optimizing the spray drying process. Studies based on the Euler-Lagrange method are experimentally confirmed in the model with the upper distribution of the coolant in the disk spray complex. The predicted temperature agrees well with the measured value, and the maximum relative error is 2.76%. The demonstrated multiphysical gas distribution and droplet trajectories are visualized. During drying, the phenomenon of reverse air flow and swirling motion of the drops was observed. Increasing the inlet air temperature can increase the drying speed, and increasing the speed of rotation of the disk can cause contamination of the walls of the spray complex. The results helped in further design and understanding of the optimal parameters. The simulation was performed according to the actual geometry of the pilot centrifugal spray dryer, avoiding the uncertainty of scaling. Meanwhile, spray drying experiments were performed in this spray dryer. Compared to most previous models, which use only the initial data for verification, this work identified 15 temperatures in the volume of the drying complex when changing the feed parameters representing the temperature distribution inside the tower to verify the accuracy of the simulation results. On this basis, the distribution of temperature, humidity and velocity of hot air, as well as the trajectory of droplets was studied and analyzed. In addition, the influence of the inlet air temperature and the speed of rotation of the spray disk on the behavior of the drops during drying was studied.