Расчет и проектирование распылительной сушилки с дисковым распылителем: Комплексное инженерное исследование

В современном промышленном производстве, где требования к качеству продукта, энергоэффективности и экологической безопасности постоянно возрастают, распылительная сушка занимает одно из ведущих мест среди методов дегидратации. От пищевой и фармацевтической промышленности до химической и биотехнологической отраслей, этот метод позволяет получать сухие порошки из жидких растворов и суспензий, сохраняя при этом ценные свойства исходного материала. Способность быстро и мягко удалять влагу делает распылительную сушку незаменимой для обработки термочувствительных продуктов, таких как ферменты, витамины, молочные смеси и биологически активные вещества.

Особое место среди распылительных сушилок занимают аппараты с дисковым распылителем. Их универсальность, способность обрабатывать широкий спектр материалов – от низковязких растворов до абразивных суспензий – и обеспечивать высокую производительность делают их предпочтительным выбором для многих технологических процессов. Однако для эффективного проектирования и эксплуатации таких установок требуется глубокое понимание как теоретических основ тепло- и массообмена, так и тонкостей инженерных расчетов, а также знакомство с новейшими технологическими тенденциями, ведь именно комплексный подход гарантирует достижение максимальной производительности и качества.

Целью данной курсовой работы является разработка всестороннего инженерного исследования и расчета распылительной сушилки с дисковым распылителем. В рамках работы будут последовательно рассмотрены теоретические предпосылки процесса, методологии расчета ключевых узлов – от подготовки теплоносителя до систем газоочистки – и анализ современных инноваций, направленных на повышение эффективности, безопасности и экологичности. Такая комплексная проработка позволит студенту не только овладеть необходимым аппаратом для проектирования, но и глубже понять роль и значение распылительной сушки в контексте современных инженерных вызовов.

Структура курсовой работы выстроена таким образом, чтобы последовательно раскрыть все аспекты проектирования:

• В первом разделе мы погрузимся в фундаментальные принципы и механизмы распылительной сушки.
• Далее рассмотрим вопросы, связанные с подготовкой и расчетом теплоносителя.
• Третий раздел будет посвящен материальному и тепловому балансам – сердцу любого инженерного расчета.
• Четвертый раздел охватит габаритные расчеты и выбор конструктивных элементов сушильной камеры и распылителя.
• Пятый раздел рассмотрит вспомогательное оборудование для очистки отходящих газов.
• В шестом разделе мы изучим современные тенденции и инновации, формирующие облик будущих распылительных сушилок.
• Завершит работу практические рекомендации по выбору оптимальных параметров и конструктивных решений.

1. Теоретические основы и физико-химические принципы распылительной сушки

1.1. Обзор метода распылительной сушки

Распылительная сушка, являясь одним из наиболее востребованных процессов в химической, фармацевтической, пищевой и биотехнологической промышленности, представляет собой элегантный метод удаления растворителя из растворов, эмульсий или суспензий. Суть процесса заключается в преобразовании жидкого сырья в мелкодисперсные капли, которые затем распыляются в сушильной камере, где встречаются с потоком горячего сушильного агента. Взаимодействие между горячим газом и каплями приводит к практически мгновенному испарению растворителя, оставляя после себя сухие твердые частицы.

Этот метод уникален своей способностью обеспечивать чрезвычайно быстрый перенос тепла и массы. Типичное время сушки одной капли в промышленных распылительных сушилках колеблется от 15 до 30 секунд. Такая скорость процесса минимизирует термическое воздействие на продукт, что особенно критично для термочувствительных материалов. В результате удается сохранить физико-химические и биологические свойства высушиваемого вещества, предотвращая его деградацию или потерю функциональности, что в конечном итоге повышает потребительскую ценность и срок хранения продукта.

1.2. Фундаментальные физико-химические принципы

В основе процесса распылительной сушки лежит сложный комплекс физико-химических явлений, управляемых законами термодинамики и механики жидкости.

Термодинамические принципы играют ключевую роль в описании энергетического состояния системы и взаимодействия между ее компонентами. Центральными здесь являются:

• Законы сохранения массы и энергии: Они формируют основу для составления материального и теплового балансов процесса, позволяя количественно оценить потоки веществ и энергии на входе и выходе из сушилки. Массовый баланс отслеживает количество влаги, испаряемой из продукта и уносимой сушильным агентом, а энергетический баланс – распределение тепла, подводимого к системе и расходуемого на различные процессы (испарение, нагрев материалов, потери).
• I-d диаграммы Молье: Эти диаграммы являются незаменимым инструментом для инженеров, работающих с влажным воздухом. Они графически представляют взаимосвязь между энтальпией (I), влагосодержанием (d), температурой (t), относительной влажностью (φ) и давлением. С их помощью можно легко определить изменение энтальпии, влагосодержания и температуры теплоносителя на различных стадиях процесса сушки, например, при нагреве свежего воздуха, его прохождении через сушильную камеру и последующем охлаждении. Это позволяет оценить тепловую эффективность процесса и рассчитать необходимые расходы теплоносителя.

Механика жидкости сосредоточена на процессах, происходящих на стадии атомизации и последующем движении капель:

• Атомизация (распыление): Этот процесс, при котором жидкое сырье превращается в мельчайшие капли, является краеугольным камнем распылительной сушки. Размер и распределение капель определяются сложным взаимодействием сил поверхностного натяжения (стремящихся сохранить целостность жидкости), вязкости (сопротивляющихся деформации) и инерции (обусловленных движением жидкости). Например, в дисковых распылителях центробежная сила преодолевает силы поверхностного натяжения, выбрасывая жидкость с диска в виде струй, которые затем распадаются на капли.
• Аэродинамика движения капель и газового потока: После атомизации капли движутся в потоке сушильного агента. Их траектория, скорость и время пребывания в сушильной камере определяются аэродинамическими силами, такими как сопротивление потока. Эффективный тепломассообмен между каплями и сушильным агентом напрямую зависит от качества этого контакта. Такие явления, как дробление струи жидкости под действием аэродинамических сил (например, при выходе из форсунки) и внутренние возмущения в потоке жидкости, влияют на начальный размер капель и, как следствие, на кинетику сушки. Оптимизация аэродинамики внутри сушильной камеры позволяет максимизировать площадь контакта и обеспечить равномерное высушивание продукта.

1.3. Влияние условий сушки на морфологию и свойства частиц

Условия, в которых происходит процесс распылительной сушки, оказывают глубокое влияние на конечную морфологию и физические свойства получаемых частиц. Это позволяет инженерам целенаправленно создавать продукты с заданными характеристиками, варьируя режимы работы аппарата.

Распылительная сушка способна производить частицы с разнообразной внутренней и внешней структурой:

• Плотные частицы: Образуются, когда влага испаряется постепенно, позволяя твердым веществам уплотняться.
• Полые частицы: Часто формируются при быстром испарении влаги с поверхности капли, что приводит к образованию корки, под которой пар продолжает расширяться, создавая внутреннюю полость.
• Пористые частицы: Характеризуются наличием множества мелких пор, что может быть результатом быстрого испарения или особенностей состава материала.
• Инкапсулированные частицы: Получаются, когда активный компонент покрывается защитной оболочкой из другого материала, что важно для сохранения чувствительных веществ.
• Частицы со сложной формой: Например, морщинистые, сморщенные или деформированные, а также ценосферы – полые сферы, часто образующиеся при быстром высыхании.

Влияние скорости сушки на морфологию:

• «Медленная сушка»: Как правило, достигается при относительно низких температурах сушильного агента, например, при входной температуре ниже 150 °C. В этих условиях испарение влаги происходит более постепенно, и влага успевает диффундировать изнутри частицы к поверхности. Это способствует формированию более компактных, плотных частиц с меньшей пористостью. Такой режим часто выбирают для продуктов, где важна высокая насыпная плотность или минимальная пористость, что обеспечивает их лучшую стабильность при хранении.
• «Быстрая сушка»: Напротив, при высоких температурах сушильного агента, например, в диапазоне от 100 до 300 °C, происходит интенсивное поверхностное испарение. Это приводит к быстрому образованию твердой корки на поверхности капли, которая затем затрудняет выход влаги изнутри. В результате пар, образующийся внутри частицы, расширяется, формируя полые или пористые структуры. Этот режим предпочтителен для продуктов, где желательна низкая насыпная плотность, высокая растворимость (за счет большой площади поверхности) или инкапсуляция.

Понимание этих взаимосвязей позволяет инженерам точно настраивать параметры сушилки (температуру, расход теплоносителя, скорость распыления) для получения продукта с требуемыми физико-химическими характеристиками.

1.4. Преимущества и недостатки распылительной сушки

Распылительная сушка зарекомендовала себя как один из наиболее универсальных и эффективных методов дегидратации, но, как и любая технология, имеет свои сильные и слабые стороны.

Преимущества распылительной сушки:

• Высокая скорость процесса: Одно из ключевых преимуществ – это крайне малое время контакта продукта с горячим теплоносителем, составляющее всего 15-30 секунд. Это позволяет обрабатывать большие объемы материала за короткий срок и минимизировать термическое воздействие.
• Сохранение качества продукта: Благодаря быстрому испарению влаги и контролю температуры частиц, метод идеально подходит для термолабильных веществ. Например, для таких чувствительных соединений, как витамин C, при оптимальных режимах сушки может сохраняться до 80-95% его исходного содержания. Денатурация белков минимизируется, а окисление жиров снижается за счет короткого времени воздействия высоких температур и, при необходимости, использования инертных газов (например, азота), что позволяет поддерживать содержание свободного жира в продуктах, таких как сухое молоко, на уровне 1.5-2%, обеспечивая их стабильность при хранении.
• Однородность порошка: Процесс позволяет получать продукт с высокой однородностью по размеру частиц, насыпной плотности и другим физическим свойствам, что критично для последующих стадий переработки или использования.
• Непрерывность и масштабируемость: Распылительные сушилки легко интегрируются в непрерывные производственные линии, обеспечивая стабильную работу и возможность масштабирования от лабораторных до промышленных объемов.
• Возможность получения порошков с точным соотношением компонентов: Это важно для многокомпонентных смесей, где необходимо сохранять заданную рецептуру в конечном продукте.
• Гибкость в настройке морфологии частиц: Как было показано в предыдущем разделе, регулирование условий сушки позволяет получать частицы с различной структурой (полые, плотные, пористые).

Недостатки распылительной сушки:

• Сравнительно высокие удельные энергозатраты: Это один из главных минусов метода. Типичный удельный расход тепловой энергии составляет от 3500 до 8500 кДж на 1 кг испаренной влаги, что значительно выше, чем для некоторых других методов сушки. Удельные затраты электроэнергии, необходимые для работы вентиляторов, насосов и распылителей, могут составлять 1.52-3.2 кВт·ч на 1 кг испаренной влаги, в зависимости от типа установки и режимов работы.
• Возможность уноса мелких частиц: Из-за мелкодисперсного характера продукта существует риск уноса части порошка с отходящим газовым потоком, что требует использования эффективных систем пылеулавливания. Это не только приводит к потерям продукта, но и усложняет систему, повышая ее стоимость и энергопотребление.
• Высокие капитальные затраты: Стоимость самой установки и вспомогательного оборудования может быть значительной.
• Необходимость в квалифицированном персонале: Эксплуатация и обслуживание распылительных сушилок требуют специфических знаний и опыта.

Несмотря на недостатки, преимущества распылительной сушки, особенно для термочувствительных и высококачественных продуктов, часто перевешивают ее минусы, делая этот метод незаменимым во многих отраслях.

2. Расчет и подготовка теплоносителя

2.1. Обоснование выбора теплоносителя и его параметры

В процессе распылительной сушки теплоноситель (или сушильный агент) играет двойную роль: он служит как для передачи тепловой энергии, необходимой для испарения влаги из продукта, так и для удаления этой влаги из сушильной камеры. Наиболее распространенными теплоносителями являются горячий воздух или продукты сгорания топлива. Выбор конкретного теплоносителя зависит от технологических требований к продукту, его термочувствительности, а также экономических и экологических соображений. Например, для пищевых и фармацевтических продуктов часто используется чистый горячий воздух, чтобы избежать загрязнения продукта продуктами сгорания. Таким образом, обеспечение качества теплоносителя является первоочередной задачей, непосредственно влияющей на чистоту конечного продукта.

Для точного расчета и контроля процесса сушки важно четко понимать параметры влажного газа (теплоносителя). Эти параметры включают:

• Влагосодержание (абсолютная влажность): Масса водяного пара, содержащегося в единице массы сухого газа. Выражается в кг Н₂О/кг сухого воздуха.
• Температура: Измеряется в градусах Цельсия или Кельвина.
• Давление: Атмосферное или избыточное давление в системе.
• Плотность: Масса единицы объема газа, которая меняется с температурой и влажностью.
• Относительная влажность: Отношение парциального давления водяного пара в газе к давлению насыщенного пара при той же температуре.
• Энтальпия: Общее содержание тепловой энергии в газе, включающее теплоту сухого газа и теплоту испарения содержащейся в нем влаги. Измеряется в кДж/кг сухого воздуха.
• Теплоемкость: Количество тепла, необходимое для повышения температуры единицы массы газа на один градус.

В конвективной сушке, к которой относится распылительная, сушильный агент передает тепло материалу преимущественно путем конвекции, а затем уносит испаряющуюся влагу. Таким образом, его параметры на входе и выходе из сушильной камеры являются критически важными для расчета материального и теплового балансов.

2.2. Расчет процесса горения топлива и газового тракта

Подготовка теплоносителя, особенно если это продукты сгорания топлива, является сложным инженерным процессом, начинающимся с расчета горения.

Расчет процесса горения топлива:
Для определения параметров дымовых газов, которые будут использоваться в качестве теплоносителя, необходимо провести стехиометрический расчет процесса горения. Этот расчет позволяет определить теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания конкретного вида топлива (например, мазута или природного газа), а также состав и количество образующихся продуктов сгорания (СО₂, Н₂О, N₂, О₂).
Однако в реальных условиях горение всегда происходит с избытком воздуха, что характеризуется коэффициентом избытка воздуха (α). Для защиты топки от высоких температур и обеспечения более полного сгорания, α обычно принимается в диапазоне 1.8-2.5.
Расчет включает следующие этапы:

1. Определение элементарного состава топлива (C, H, S, O, N).
2. Нахождение теоретического объема воздуха для полного сгорания всех горючих компонентов.
3. Расчет фактического объема воздуха с учетом выбранного коэффициента избытка воздуха (Vвозд.факт = α ⋅ Vвозд.теор).
4. Определение состава и объема дымовых газов, образующихся при сгорании с учетом избытка воздуха.
   Ключевыми параметрами здесь являются теплотворная способность топлива, начальные температуры воздуха и топлива.

После сгорания топлива образуются топочные газы, температура которых может достигать очень высоких значений (до 1500-2000 °C). Для использования в распылительной сушилке эти газы необходимо разбавить до требуемой рабочей температуры (150-300 °C) путем смешения с холодным или рециркулирующим воздухом.

Расчет газового тракта и выбор вентиляционного оборудования:
Газовый тракт должен быть спроектирован так, чтобы обеспечить равномерное распределение теплоносителя в сушильной камере и предотвратить нежелательные явления. Одним из важных аспектов является предотвращение конденсации влаги на стенках газохода. Для этого необходимо обеспечивать, чтобы температура стенок газохода всегда была выше точки росы отработанных газов. Точка росы – это температура, при которой воздух (или другой газ) становится насыщенным водяным паром, и начинается его конденсация.

Расход газообразного теплоносителя (L) определяется из общего теплового баланса сушилки. Количество тепла, поступающего с нагретым теплоносителем, рассчитывается как ΣQ = L ⋅ J1, где J1 – энтальпия газа на входе в сушилку.

Выбор вентиляционного оборудования и расчет расхода воздуха выполняются исходя из максимальной потребности в сушильном агенте, которая обычно возникает в летних условиях. Высокое влагосодержание наружного воздуха летом увеличивает его абсолютную влажность, что, в свою очередь, требует большего расхода сухого воздуха для удаления того же количества влаги из продукта. Это является критическим фактором при проектировании, так как вентиляторы должны быть выбраны с запасом по производительности.

2.3. Выбор и расчет оборудования для подготовки теплоносителя

Блок подготовки теплоносителя является одним из важнейших узлов сушильной установки. Его состав и конструкция зависят от типа используемого теплоносителя и требований к его параметрам.

Топка с камерой сгорания и смешения:
Это сердце системы, если в качестве теплоносителя используются продукты сгорания.

• Камера сгорания предназначена для эффективного и полного сжигания топлива. Здесь происходит превращение химической энергии топлива в тепловую энергию дымовых газов.
• Камера смешения служит для разбавления высокотемпературных продуктов сгорания воздухом (свежим или рециркулирующим) до рабочей температуры, требуемой для сушки. Это позволяет точно регулировать температуру теплоносителя, поступающего в сушильную камеру, и защищать продукт от перегрева.

Паровые калориферы:
Если в качестве теплоносителя используется горячий воздух, его нагрев часто осуществляется в паровых калориферах.

• Для паровых калориферов в распылительных сушилках обычно применяется насыщенный пар давлением 0.4-0.6 МПа и температурой 140-160 °C.
• Наиболее распространены кожухотрубные или пластинчатые калориферы, которые обеспечивают эффективный теплообмен и экономичность. Кожухотрубные калориферы состоят из пучка труб, по которым движется пар, а воздух обтекает их снаружи. Пластинчатые калориферы имеют пакет тонких металлических пластин, между которыми чередуются каналы для пара и воздуха.
• Расход пара для нагрева воздуха определяется из уравнения теплового баланса для калорифера, где количество тепла, отданного паром, равно количеству тепла, поглощенного воздухом.

Адсорбционные осушители воздуха:
Для повышения производительности и качества продукта, особенно в условиях высокой влажности окружающей среды, перед основным нагревателем могут устанавливаться адсорбционные осушители воздуха.

• Эти устройства снижают влагосодержание атмосферного воздуха перед его подачей в нагреватель.
• Установка адсорбционных осушителей воздуха может повысить производительность распылительной сушилки на 10-25% и более, особенно в регионах с высокой относительной влажностью воздуха. Это достигается за счет снижения влагосодержания входящего сушильного агента до 1-5 г/кг сухого воздуха, что позволяет ему поглощать больше влаги из продукта и уменьшает тепловую нагрузку на основной нагреватель.

Помимо традиционных источников, в качестве сушильных агентов могут использоваться высоконагретые продукты горения альтернативных источников энергии, таких как биогаз или попутный газ. Это упрощает конструкцию и снижает затраты, особенно в регионах с доступом к таким ресурсам, способствуя экологичности производства.

2.4. Схемы движения теплоносителя и температурные режимы

Оптимизация взаимодействия между распыленным материалом и теплоносителем является ключевым фактором для эффективности распылительной сушки. Это достигается за счет выбора рациональной схемы движения теплоносителя и адекватных температурных режимов.

В распылительных сушилках распространены три основные схемы движения теплоносителя относительно распыленного материала:

1. Прямоток (соосно с распылом): В этой схеме теплоноситель движется в том же направлении, что и распыленные капли. Горячий воздух подается сверху, а распылитель расположен в верхней части камеры. Это наиболее распространенная схема, так как она обеспечивает:
   • Максимальную разницу температур между газом и каплями на начальном этапе, что ускоряет испарение.
   • Минимальное термическое воздействие на продукт, поскольку на самой горячей стадии сушки (когда капля еще содержит много влаги) температура поверхности капли поддерживается за счет испарения, а затем, по мере высыхания, температура газа также снижается. Это особенно важно для термочувствительных материалов.
2. Противоток (навстречу распылу): Теплоноситель движется навстречу распыленным каплям. Например, распылитель расположен в верхней части, а горячий газ подается снизу. Эта схема позволяет достичь более полного использования тепловой энергии газа, так как он охлаждается, контактируя с более влажными частицами на входе и с более сухими частицами на выходе. Однако она может быть нежелательна для термочувствительных продуктов, поскольку сухие частицы контактируют с наиболее горячим газом.
3. Смешанный поток: Комбинация прямоточной и противоточной схем или использование различных направлений потоков в разных зонах сушильной камеры. Такая схема может быть применена для оптимизации процесса, например, для создания определенных аэродинамических условий, предотвращения налипания продукта на стенки или для обработки материалов с особыми требованиями.

Температурные режимы и скорости газа:

• Входные температуры горячего воздуха обычно варьируются от 150 до 300 °C. Конкретное значение выбирается исходя из термостабильности продукта, его начальной влажности и требуемой производительности. Более высокие температуры обеспечивают более быстрое испарение, но могут негативно сказаться на качестве термочувствительных веществ.
• Скорости газа в сушильной камере могут составлять от 0.3 до 1.0 м/с. Эта скорость подбирается таким образом, чтобы обеспечить оптимальный контакт с распыленным материалом, предотвратить оседание капель на стенках до их высыхания и минимизировать унос мелких частиц. Слишком низкая скорость может привести к оседанию и налипанию, а слишком высокая – к повышенному гидравлическому сопротивлению и уносу продукта.

Выбор оптимальной схемы движения и температурных режимов является результатом компромисса между производительностью, качеством продукта, энергоэффективностью и конструктивными особенностями установки.

3. Материальный и тепловой баланс распылительной сушилки

3.1. Принципы материального баланса

Материальный баланс является краеугольным камнем инженерного расчета любой химико-технологической системы, и распылительная сушилка не исключение. Его основное назначение – количественно определить потоки веществ, поступающих в аппарат и выходящих из него, в частности, количество испаренной влаги и расход сушильного агента. Этот расчет базируется на законе сохранения массы: масса веществ, входящих в систему, должна быть равна массе веществ, выходящих из нее.

Для распылительной сушилки материальный баланс учитывает следующие основные потоки:

• Масса влажного продукта, поступающего в сушилку (G₁): это исходное сырье (раствор или суспензия) с определенной начальной влажностью.
• Масса сухого продукта на выходе (G₂): это конечный порошкообразный продукт с заданной конечной влажностью.
• Количество удаленной влаги (W): это масса растворителя (обычно воды), который испаряется из продукта и уносится сушильным агентом.

Ключевой принцип заключается в том, что масса абсолютно сухого вещества (твердого компонента) в продукте остается постоянной на протяжении всего процесса сушки. Она не испаряется и не изменяется химически (если не происходят специфические реакции), что обеспечивает сохранение основной массы ценного компонента.

Уравнения материального баланса:

1. Баланс по общему потоку и испаренной влаге:
   W = G1 - G2
   Это простое уравнение выражает, что масса испаренной влаги равна разнице между массой влажного продукта на входе и массой сухого продукта на выходе.
2. Баланс по абсолютно сухому материалу:
   G1(100 - ω1) = G2(100 - ω2)
   где:
   • G1 — масса влажного продукта на входе, кг
   • G2 — масса сухого продукта на выходе, кг
   • ω1 — начальная влажность продукта, % (массовая)
   • ω2 — конечная влажность продукта, % (массовая)
     Это уравнение позволяет определить массу сухого продукта, если известна начальная масса и влажность, а также желаемая конечная влажность.
3. Баланс влаги для определения расхода сухого воздуха (L):
   W + L ⋅ x1 = L ⋅ x2
   где:
   • W — масса испаренной влаги, кг/ч
   • L — расход сухого воздуха (сушильного агента), кг сухого воздуха/ч
   • x1 — влагосодержание воздуха на входе в сушилку, кг Н₂О/кг сухого воздуха
   • x2 — влагосодержание воздуха на выходе из сушилки, кг Н₂О/кг сухого воздуха
     Из этого уравнения можно выразить расход сухого воздуха:
     L = W / (x2 - x1)
     Это уравнение позволяет определить необходимый расход сушильного агента для удаления заданного количества влаги, исходя из его влагосодержания на входе и выходе. Параметры x1 и x2 обычно определяются с помощью I-d диаграмм Молье.

Точный расчет материального баланса критически важен для определения производительности сушилки, расхода сырья и теплоносителя, что напрямую влияет на экономичность процесса.

3.2. Принципы теплового баланса

Тепловой баланс является столь же фундаментальным, как и материальный, и тесно с ним связан. Он позволяет учесть все энергетические потоки, входящие в сушилку и выходящие из нее, а также оценить тепловую экономичность всего процесса. Согласно закону сохранения энергии, общий приток тепла в систему должен быть равен общему оттоку тепла.

Основные компоненты теплового баланса распылительной сушилки:

Приток тепла (Q_прих):

1. Тепло, подводимое сушильным агентом (Q₁): Это основной источник тепла, которое вносится горячим воздухом или продуктами сгорания. Рассчитывается как L ⋅ J1, где L – расход сухого воздуха, J1 – энтальпия воздуха на входе.
2. Тепло, подводимое с влажным материалом (Q_мат): Тепло, которое вносит исходный раствор или суспензия, поступающая в сушилку. Обычно Qмат = G1 ⋅ cмат ⋅ t1, где cмат – теплоемкость материала, t1 – его температура на входе.
3. Тепло, подводимое с распыляемым веществом (Q_расп): Энергия, затрачиваемая на нагрев распыляемого вещества до температуры сушки.
4. Тепло от химических превращений (Q_хим): Если в процессе сушки происходят экзотермические реакции. В большинстве случаев распылительной сушки этот компонент незначителен или отсутствует.
5. Тепло на дегидратацию (Q_дег): Если продукт содержит связанную воду, для ее удаления требуется дополнительная энергия.

Отток тепла (Q_расх):

1. Тепло, уносимое отходящим сушильным агентом (Q₂): Это тепловая энергия, которая покидает сушилку вместе с влажным отработанным газом. Рассчитывается как L ⋅ J2, где J2 – энтальпия воздуха на выходе.
2. Тепло, затрачиваемое на испарение влаги (Q_исп): Главная статья расхода тепла. Qисп = W ⋅ r, где W – масса испаренной влаги, r – удельная теплота парообразования воды при температуре сушки.
3. Тепло, затрачиваемое на нагрев высушенного материала (Q_прод): Тепло, которое уносится сухим продуктом. Qпрод = G2 ⋅ cпрод ⋅ t2, где cпрод – теплоемкость сухого продукта, t2 – его температура на выходе.
4. Тепло, затрачиваемое на нагрев подсасываемого наружного воздуха (Q_подс): Если в систему подсасывается неучтенный воздух.
5. Потери тепла в окружающую среду (Q_потерь): Тепловые потери через стенки сушильной камеры, газоходов и другого оборудования. В реальных условиях эти потери являются значительной частью теплового баланса. Типичные тепловые потери в окружающую среду для распылительных сушилок могут составлять от 5% до 15% от общего теплового притока, в зависимости от качества изоляции, габаритов установки и температурного режима. Для современных энергоэффективных систем целевой показатель минимизации тепловых потерь часто устанавливается на уровне 3-7%.

Уравнение теплового баланса:
Qприх = Qрасх
или
L ⋅ J1 + Qмат = L ⋅ J2 + W ⋅ r + Qпрод + Qпотерь + ... (с учетом всех притоков и оттоков)

Тепловой баланс позволяет определить необходимый расход теплоносителя, оценить эффективность использования энергии и выявить основные статьи потерь, что является основой для оптимизации работы сушилки.

3.3. Параметры, влияющие на оптимизацию балансов

Эффективность работы распылительной сушилки и ее тепловая экономичность напрямую зависят от множества взаимосвязанных параметров. Оптимизация материального и теплового балансов требует глубокого понимания влияния каждого из них.

Ключевые параметры сушильного агента:

• Температура сушильного агента (на входе и выходе): Высокая температура на входе увеличивает движущую силу процесса (разницу температур между газом и влагой), что ускоряет сушку и сокращает расход теплоносителя. Однако она ограничена термочувствительностью продукта. Температура на выходе должна быть достаточно низкой для эффективного использования тепла, но выше точки росы, чтобы избежать конденсации.
• Скорость сушильного агента: Влияет на интенсивность тепло- и массообмена. Оптимальная скорость обеспечивает равномерное распределение частиц, предотвращает их оседание и минимизирует унос пыли.
• Влагосодержание сушильного агента (на входе и выходе): Низкое влагосодержание на входе (например, за счет использования осушителей) увеличивает влагоемкость агента и сокращает его расход. Разница влагосодержаний на входе и выходе определяет количество влаги, которую способен унести агент.
• Коэффициенты рециркуляции: Использование части отработанного, но все еще теплого сушильного агента для смешения со свежим воздухом (рециркуляция) позволяет существенно снизить потребление первичного теплоносителя и повысить тепловую экономичность.

Свойства высушиваемого материала:

• Начальная и конечная влажность материала: Определяют объем испаряемой влаги, что напрямую влияет на расход теплоносителя и энергозатраты. Чем меньше влаги нужно удалить, тем экономичнее процесс.
• Теплоемкость материала: Влияет на количество тепла, необходимого для нагрева продукта до температуры сушки.
• Термочувствительность продукта: Определяет максимально допустимую температуру сушильного агента, что ограничивает возможности для интенсификации процесса.
• Вязкость и концентрация твердых веществ: Эти параметры влияют на качество распыления, размер капель, а значит, и на кинетику сушки.

Конструктивные и эксплуатационные параметры:

• Выбор тепловой схемы: Прямоток, противоток или смешанный поток – каждая схема имеет свои преимущества и недостатки с точки зрения тепловой эффективности и качества продукта.
• Габариты установки: Большие габариты приводят к увеличению площади поверхности теплообмена с окружающей средой, что напрямую влияет на тепловые потери (Qпотерь). Минимизация тепловых потерь требует эффективной теплоизоляции и, при возможности, компактной конструкции.
• Кинетические характеристики сушки: Зависят от свойств материала и условий процесса. Чем быстрее происходит сушка, тем меньше требуется объем аппарата и, соответственно, меньше тепловые потери.

Оптимизация включает:

• Минимизацию тепловых потерь путем улучшения изоляции, использования энергоэффективных материалов.
• Улучшен��е систем подвода тепла, например, за счет использования рекуператоров тепла, которые позволяют использовать тепло отходящих газов для подогрева свежего сушильного агента.
• Оптимизацию аэродинамической обстановки в сушильной камере для обеспечения равномерного распределения и эффективного контакта капель с теплоносителем, предотвращая прилипание продукта к стенкам и рециркуляцию уже высушенных частиц.

Таким образом, комплексный анализ и оптимизация всех этих параметров позволяют добиться максимальной производительности при минимальных эксплуатационных затратах и высоком качестве конечного продукта.

4. Определение габаритов распылительной сушилки и выбор конструктивных элементов

4.1. Расчет габаритных размеров сушильной камеры

Определение габаритов сушильной камеры является одним из ключевых этапов проектирования распылительной установки. Эти размеры напрямую влияют на время пребывания частиц в камере, эффективность сушки, тепловые потери и, в конечном итоге, на капитальные и эксплуатационные затраты. Основная цель – обеспечить достаточный объем для полного высыхания капель до того, как они достигнут стенок камеры или зоны выгрузки.

Диаметр сушильной камеры (D):
Диаметр камеры рассчитывается, исходя из объемного расхода теплоносителя и оптимальной скорости его движения в камере. Уравнение расхода для цилиндрической или конической части камеры имеет вид:
Vоб = 0.785 ⋅ D2 ⋅ ωср
где:

• Vоб — средний объемный расход теплоносителя в сушильной камере, м³/ч. Этот параметр определяется из материального баланса, с учетом объемного расширения газа при нагреве.
• D — диаметр сушильной камеры, м.
• ωср — средняя скорость теплоносителя в сушильной камере, м/с. Эта скорость подбирается таким образом, чтобы обеспечить достаточное время пребывания капель для сушки, предотвратить оседание невысушенных частиц на стенках и минимизировать унос пыли. Обычно значения ωср находятся в диапазоне 0.3-1.0 м/с.

Высота сушильной камеры (H):
Высота камеры часто определяется исходя из отношения H/D. Это отношение зависит от типа распылителя, свойств продукта и требуемой морфологии частиц:

• Для камер с дисковым распылителем, которые обеспечивают широкий факел распыла, отношение H/D обычно составляет 0.8–1.0. Это обусловлено тем, что частицы разлетаются радиально, и для их высыхания требуется достаточный диаметр, а не только высота.
• Для камер с форсуночными распылителями, где факел более направленный, отношение H/D может быть выше – 1.5–2.5.
• Меньшие значения отношения H/D применяются при сушке растворов с низкой начальной влажностью, когда частицы высыхают быстрее.
• Для получения крупных гранул или агломератов может потребоваться значительно большее отношение H/D, до 5 и более, чтобы обеспечить длительное время пребывания и возможность формирования агломератов.

Расположение распылителя:
Расстояние от верхнего перекрытия сушильной камеры до уровня диска распылителя обычно составляет 1.0–1.5 м. Это обеспечивает достаточное пространство для формирования факела распыла и начального испарения влаги до того, как капли начнут взаимодействовать со стенками или другими элементами камеры.

Расчет площади поверхности частиц и среднего диаметра капель:
Эффективность тепло- и массообмена напрямую зависит от общей площади поверхности распыленных частиц.

• Общая площадь поверхности частиц (F) в конце распылительной сушки может быть определена по формуле:
  F = 6G / (dср ⋅ ρn)
  где:
  • G — количество распыленного продукта (масса сухого вещества), кг/ч.
  • dср — средний диаметр частиц, м.
  • ρn — плотность продукта, кг/м³.
• Средний диаметр образующихся капель (dср) при распыливании суспензии является критическим параметром. Он может быть вычислен по различным формулам, в зависимости от типа распылителя и свойств жидкости. Одной из часто используемых является формула Саутера для d32 (среднеповерхностно-объемный диаметр):
  d32 = (Σ ni di3) / (Σ ni di2)
  где ni — количество капель i-го размера, di — диаметр капель i-го размера. Этот диаметр наиболее точно отражает площадь поверхности для тепломассообмена. Формула Фразера также применяется, но она более сложна и часто используется для конкретных типов форсунок, требуя эмпирических коэффициентов.

Точный расчет габаритов камеры и контроль размера капель позволяет оптимизировать кинетику сушки, обеспечить высокое качество продукта и минимизировать эксплуатационные расходы.

4.2. Выбор и расчет дискового распылителя

Дисковый распылитель, также известный как центробежный распылитель, является центральным элементом распылительной сушилки. Его конструкция и характеристики напрямую определяют эффективность диспергирования жидкости, размер и распределение капель, а следовательно, и ключевые параметры всего процесса сушки, включая производительность, качество продукта и энергозатраты. Современные инновации в этой области значительно расширяют возможности инженеров.

Принцип работы дискового распылителя:
Жидкий материал подается на быстро вращающийся диск. Под действием центробежной силы жидкость растекается по поверхности диска и срывается с его края в виде тонкой пленки или струй, которые затем распадаются на мельчайшие капли. Скорость вращения диска (обычно в диапазоне 5 000 – 25 000 об/мин) и диаметр диска являются основными факторами, определяющими размер капель.

Критерии выбора распылителя:
Выбор оптимального дискового распылителя зависит от нескольких ключевых факторов:

1. Свойства распыляемой жидкости:
   • Вязкость: Дисковые распылители универсальны и подходят для широкого диапазона вязкости, включая высоковязкие растворы, грубые суспензии и пасты. Оптимальная вязкость для большинства дисковых распылителей находится в диапазоне от 10 до 500 мПа⋅с. Для жидкостей с очень высокой вязкостью дисковый распылитель часто является единственным приемлемым решением, так как он не требует высокого давления.
   • Наличие твердых включений: Дисковые распылители лучше подходят для суспензий с крупными или абразивными твердыми включениями, чем форсунки, так как у них меньше риск засорения и истирания рабочих поверхностей.
   • Абразивность и коррозионная активность: Эти свойства влияют на выбор материалов для диска.
2. Требования к однородности факела распыла и его дисперсности: Дисковые распылители, как правило, обеспечивают более широкий диапазон размеров капель по сравнению с форсунками, но при правильной конструкции могут давать очень однородный распыл. Точный контроль над размером капель является ключевым для качества продукта.
3. Требуемая производительность: Дисковые распылители способны обрабатывать очень большие объемы жидкости, что делает их идеальными для крупномасштабного производства.
4. Сложность конструкции и обслуживания: Дисковые распылители относительно просты в конструкции и обслуживании по сравнению с некоторыми сложными форсуночными системами, особенно пневматическими.
5. Экономические соображения: Стоимость самого распылителя, его эксплуатации (энергопотребление на привод) и обслуживания.

Конструктивные особенности дисковых распылителей:

• Материалы дисков: Диски распылителей подвергаются значительным механическим нагрузкам и воздействию агрессивных сред. Для их изготовления используются:
  • Титановые сплавы (например, ВТ5): Обладают высокой прочностью, коррозионной стойкостью и относительно легким весом, что важно для высокоскоростных вращающихся компонентов.
  • Пищевая нержавеющая сталь (например, 12Х18Н10Т): Широко применяется в пищевой и фармацевтической промышленности благодаря своей коррозионной стойкости, гигиеничности и легкости очистки.
  • Высокоизносостойкая керамика (например, карбид кремния, оксид алюминия): Используется для обработки абразивных суспензий, значительно увеличивая срок службы диска и поддерживая стабильность дисперсности распыла.
• Конфигурация пазов на диске: Поверхность диска может иметь различные конфигурации пазов, каналов или лопаток (например, 16 прямых или S-образных пазов, 30 прямых пазов). Эти элементы предназначены для:
  • Направления потока жидкости: Обеспечивает равномерное распределение жидкости по краю диска.
  • Повышения эффективности распыления: Создание турбулентности или ускорение жидкости перед срывом с края, что способствует образованию более мелких и однородных капель. S-образные пазы, например, могут улучшать формирование струй и их последующее дробление.

Выбор и расчет дискового распылителя – это итерационный процесс, требующий учета всех вышеперечисленных факторов для достижения оптимальных результатов сушки.

4.3. Требования к качеству продукта и аспекты энергоэффективности при проектировании

При проектировании распылительной сушилки с дисковым распылителем необходимо учитывать два взаимосвязанных, но порой конкурирующих аспекта: строгое соответствие технологическим требованиям к качеству конечного продукта и достижение максимальной энергоэффективности установки.

Требования к качеству продукта:
Выбор схемы распылительной сушилки, ее габаритов, типа распылителя и режимов работы напрямую диктуется желаемыми свойствами сухого продукта:

• Дисперсность (размер частиц): Для многих применений (например, фармацевтика, растворимый кофе) требуется очень мелкий и однородный порошок. Дисковые распылители позволяют контролировать размер частиц путем регулирования скорости вращения диска и расхода жидкости.
• Структура частиц: Как обсуждалось ранее, частицы могут быть плотными, полыми, пористыми, инкапсулированными. Выбор условий сушки (температурные режимы, скорость испарения) позволяет формировать желаемую морфологию, которая влияет на растворимость, насыпную плотность, стабильность и другие функциональные свойства продукта.
• Конечная влажность: Определяется стандартами качества и условиями хранения продукта. Достижение низкой конечной влажности может потребовать более интенсивных режимов сушки или использования многостадийных систем.
• Сохранение биоактивных компонентов: Для термочувствительных белков, ферментов, витаминов (сохранение до 80-95% витамина C при оптимальных режимах) крайне важно минимизировать термическое воздействие. Быстрая сушка в распылительной установке способствует этому.
• Функциональные свойства: Например, содержание свободного жира в сухом молоке (целевой показатель 1.5-2%) влияет на его окислительную стабильность. Схема сушки и параметры распыления должны быть подобраны для достижения этих показателей.

Аспекты энергоэффективности при проектировании:
Энергоэффективность является ключевым фактором, определяющим эксплуатационные расходы и экологическое воздействие установки. Современное проектирование направлено на минимизацию энергопотребления.

1. Системы рекуперации тепла: Это один из наиболее эффективных способов снижения энергозатрат. Теплообменники «газ-газ» или тепловые насосы используются для утилизации тепла отходящих газов и подогрева свежего сушильного агента.
   • Современные системы рекуперации тепла могут обеспечить до 30-50% экономии энергии за счет возврата тепла.
   • При использовании высокоэффективных тепловых насосов (например, системы AddCool®) экономия может достигать 60-70% от общего потребления тепловой энергии, что существенно снижает зависимость от ископаемого топлива и сокращает выбросы парниковых газов.
2. Оптимизация температурных режимов:
   • Повышение температуры горячего воздуха на входе: В пределах, допустимых для продукта, это увеличивает движущую силу сушки и сокращает расход теплоносителя.
   • Снижение температуры на выходе: Обеспечивает более полное использование тепловой энергии сушильного агента, повышая тепловую эффективность.
   • Увеличение разности температур между входящим и исходящим воздухом (ΔT) является прямым показателем эффективности использования тепла.
3. Использование адсорбционных осушителей воздуха: Перед нагревателем они снижают влагосодержание атмосферного воздуха, что не только повышает производительность сушки (на 10-25%), но и снижает тепловую нагрузку на основной нагреватель.
4. Оптимизация аэродинамических условий: Улучшение циркуляции газа в сушильной камере и эффективный контакт между каплями и теплоносителем способствуют более быстрой и равномерной сушке, что сокращает время пребывания и, как следствие, тепловые потери.
5. Минимизация тепловых потерь в окружающую среду: За счет использования высококачественной теплоизоляции стенок камеры и газоходов, а также оптимизации их геометрии. Целевой показатель тепловых потерь часто устанавливается на уровне 3-7%.

Таким образом, успешное проектирование распылительной сушилки – это искусство нахождения баланса между строгими требованиями к качеству продукта и стремлением к максимальной энергоэффективности, с учетом современных технологий и инженерных решений.

5. Расчет и выбор вспомогательного оборудования для очистки отходящих газов

5.1. Обзор систем пылеулавливания

Процессы распылительной сушки, особенно при производстве мелкодисперсных порошков, неизбежно сопровождаются образованием и уносом частиц продукта с отходящим газовым потоком. Более того, теплоноситель может содержать продукты сгорания топлива, а исходное сырье – летучие органические соединения. Все эти примеси требуют обязательной очистки перед выбросом отходящих газов в атмосферу. Это необходимо по нескольким причинам:

• Защита окружающей среды: Соблюдение строгих экологических норм по выбросам загрязняющих веществ.
• Возврат ценных продуктов: Уловленные частицы продукта часто имеют высокую стоимость и могут быть возвращены в производство, минимизируя потери. Коэффициент восстановления продукта в современных системах может достигать 99.5-99.9%.
• Обеспечение безопасности: Удаление взрывоопасной пыли или токсичных газов.

Для решения этих задач применяются различные системы пылеулавливания и газоочистки. Часто используются многоступенчатые системы, где каждый этап ориентирован на удаление определенной фракции частиц или типа загрязнений. Например, групповые циклоны могут служить первой ступенью для улавливания более крупных частиц, за которыми следуют рукавные фильтры или мокрые скрубберы для более тонкой очистки мелкодисперсной пыли и абсорбции газообразных примесей. Выбор конкретного пылеуловителя зависит от характера пыли (размер, абразивность, слипаемость), требуемой эффективности очистки и экономических факторов, что обеспечивает оптимальное сочетание производительности и затрат.

5.2. Расчет и выбор циклонов

Циклоны – это одни из наиболее распространенных и экономичных центробежных пылеуловителей, широко применяемых в качестве первой ступени очистки отходящих газов в распылительных сушилках.

Принцип работы:
Запыленный газовый поток тангенциально поступает в цилиндрическую или коническую часть циклона. За счет центробежной силы, возникающей при вихревом движении газа, твердые частицы отбрасываются к стенкам аппарата, теряют скорость и под действием гравитации опускаются в пылесборный бункер. Очищенный газ покидает циклон через центральную выхлопную трубу, расположенную в верхней части.

Область применения и ограничения:

• Назначение: Циклоны наиболее эффективны для первичной пылеочистки, особенно для улавливания более крупных частиц (более 5-10 мкм). Эффективность улавливания частиц размером более 5-10 мкм в циклонах может достигать 80-95%.
• Недостатки: Они не рекомендуются для очистки высокодисперсной пыли (менее 5 мкм), влажных газов (из-за риска налипания пыли на стенки) и взрывоопасных сред (из-за образования статического электричества и искр).

Расчет циклонов:
Расчет циклонов проводится методом последовательных приближений и включает следующие этапы:

1. Определение основных геометрических размеров: Диаметр корпуса, входного патрубка, выхлопной трубы. Эти размеры связаны с оптимальной скоростью газа и расходом газового потока.
2. Оптимальная скорость газа (ωоп) на входе в циклон: Обычно составляет 15-20 м/с. Эта скорость обеспечивает высокую эффективность улавливания при приемлемом гидравлическом сопротивлении. Слишком низкая скорость снижает центробежную силу и эффективность, слишком высокая – у��еличивает гидравлическое сопротивление и износ.
3. Определение гидравлического сопротивления: Это потери давления газа при прохождении через циклон. Важный параметр для выбора вентилятора.
4. Расчет эффективности улавливания: Для частиц различного размера.
5. Выбор типа циклона: В зависимости от требуемой эффективности и производительности. Существуют высокоэффективные типы (например, ЦН-33, СК ЦН 34, ЦН-11), которые обеспечивают лучшее улавливание мелких частиц за счет увеличения длины и уменьшения диаметра аппарата, и высокопроизводительные типы, предназначенные для больших объемов газа.

Для повышения эффективности часто используют групповые циклоны, когда несколько аппаратов параллельно обрабатывают газовый поток, или последовательное включение циклонов.

5.3. Расчет и выбор скрубберов Вентури

Скрубберы Вентури являются одними из наиболее эффективных мокрых пылеуловителей, способных улавливать даже высокодисперсную пыль, а также абсорбировать газообразные примеси.

Принцип работы:
Скруббер Вентури состоит из трех основных частей:

1. Конфузор: Сужающаяся часть, где запыленный газ ускоряется.
2. Горловина (труба Вентури): Узкая часть, где скорость газа достигает максимума, до 150 м/с и более. В этой зоне под давлением через форсунки подается орошающая жидкость (обычно вода), которая интенсивно распыляется высокоскоростным газовым потоком.
3. Диффузор: Расширяющаяся часть, где скорость газа снижается, а давление восстанавливается.

В горловине трубы Вентури происходит интенсивный контакт между высокоскоростными каплями орошающей жидкости и частицами пыли. За счет высокой относительной скорости и турбулентности пылевые частицы сталкиваются с каплями и осаждаются на их поверхности, образуя шлам. Затем газожидкостная смесь поступает в инерционный каплеуловитель (например, мокрый прямоточный циклон), где происходит отделение шлама от очищенного газа.

Многофункциональность и эффективность:

• Скрубберы Вентури не только эффективно улавливают пыль, но и способны очищать газовоздушные смеси от газообразных примесей (путем абсорбции), а также снижать их температуру и влажность.
• Эффективность улавливания: Для частиц размером до 0.5 мкм может достигать 95-99%, что делает их незаменимыми для тонкой очистки.
• Энергозатраты: Эффективное улавливание мелких частиц требует значительных энергозатрат, главным образом, на создание высокого перепада давления в трубе Вентури. Перепад давления может составлять от 2 до 10 кПа и более, в зависимости от требуемой степени очистки и дисперсности улавливаемой пыли.
• Преимущества: Высокая эффективность для субмикронных частиц, возможность работы с горячими и влажными газами, охлаждение газа.
• Недостатки: Высокие эксплуатационные расходы из-за энергопотребления на вентиляторы и насосы для орошения, а также необходимость очистки сточных вод (шлама).

Расчет скрубберов Вентури:
Расчет скрубберов включает определение:

1. Геометрических размеров конфузора, горловины и диффузора.
2. Перепада давления в аппарате.
3. Расход орошающей жидкости и параметры ее распыления.
4. Площади контакта между загрязнителем и каплями воды.
5. Размера капель орошающей жидкости, образующихся в горловине.
6. Эффективности улавливания для различных фракций пыли.

Методики расчета газоочистных устройств, включая циклоны и скрубберы, подробно изложены в учебниках и справочниках по охране атмосферного воздуха и промышленной экологии. Для очистки горячего воздуха после распылительной сушки, особенно при наличии ценной пыли, скрубберные методы являются высокоэффективными, позволяя не только регенерировать продукт, но и утилизировать тепло отходящих газов, если это предусмотрено конструкцией.

6. Современные тенденции и инновации в конструкции и эксплуатации распылительных сушилок

Индустрия распылительной сушки находится в постоянном развитии, движимом потребностью в повышении эффективности, безопасности, экологичности и интеграции с передовыми цифровыми технологиями. Современные тенденции направлены на создание интеллектуальных, устойчивых и высокопроизводительных систем, способных отвечать самым строгим промышленным и экологическим требованиям.

6.1. Повышение эффективности и энергосбережение

Энергоэффективность является одним из главных приоритетов в современной распылительной сушке, поскольку удельные энергозатраты на процесс остаются достаточно высокими. Инновации в этой области включают:

1. Оптимизация свойств подаваемого материала:
   • Вязкость: Контроль вязкости (например, путем нагрева, добавления растворителей или модификаторов) критичен для эффективного распыления. Оптимальная вязкость для дисковых распылителей часто находится в диапазоне 10–500 мПа⋅с.
   • Концентрация твердых веществ: Увеличение концентрации твердых веществ в исходном сырье (например, с 20% до 50%) может значительно снизить энергопотребление на 15-30% за счет уменьшения объема испаряемой влаги.
2. Инновации в конструкции распылителей:
   • Новые материалы: Использование высокоизносостойкой керамики (например, карбид кремния, оксид алюминия) и специальных твердых сплавов для форсунок и дисков значительно повышает их ресурс и стабильность распыления, особенно при работе с абразивными или агрессивными средами.
   • Усовершенствованные геометрии: Спиральные или вихревые камеры в форсунках, а также оптимизированные пазы на дисках улучшают диспергирование и однородность размера капель.
   • Моделирование с использованием вычислительной гидродинамики (CFD): Применяется для детальной оптимизации производительности распылителей и предсказания распределения частиц по размеру, минимизируя экспериментальные затраты.
   • Роторные распылители: Обеспечивают высокую гибкость в управлении скоростью подачи и режимом работы, позволяя точно настраивать характеристики продукта.
3. Оптимизация температурных режимов и газового тракта:
   • Повышение температуры горячего воздуха на входе: В пределах, допустимых для продукта, увеличивает движущую силу сушки.
   • Снижение температуры на выходе: Обеспечивает более полное использование тепла.
   • Увеличение разности температур между входящим и исходящим воздухом – прямой путь к повышению тепловой эффективности.
4. Адсорбционные осушители воздуха: Установка перед нагревателем значительно повышает производительность сушки на 10-25% и более, особенно в условиях высокой относительной влажности, снижая влагосодержание входящего воздуха до 1-5 г/кг сухого воздуха.
5. Системы рекуперации тепла и тепловые насосы:
   • Современные системы рекуперации тепла (теплообменники «газ-газ») позволяют достичь экономии энергии до 30-50%.
   • Высокоэффективные тепловые насосы (например, AddCool®) могут увеличить эту экономию до 60-70% от общего потребления тепловой энергии. Это снижает зависимость от ископаемого топлива и сокращает выбросы.
6. Комбинированные методы сушки: Сочетание распылительной сушки с другими методами, такими как сублимационная сушка (для термочувствительных фармацевтических препаратов), может снизить общие энергозатраты на 10-20% по сравнению с чисто сублимационной сушкой.
7. Инновационные газораспределители: Обеспечивают оптимальный контакт нагретого сушильного газа с распыленным облаком, повышая производительность и эффективность тепломассообмена.

6.2. Повышение безопасности эксплуатации

Безопасность является критически важным аспектом, особенно при работе с горючими порошками или растворителями. Современные распылительные сушилки оснащаются передовыми системами защиты:

• Передовые системы взрывозащиты: Системы активного мониторинга, такие как SPRAYEYE® (обнаружение очагов возгорания) и COTECTOR® (обнаружение монооксида углерода как индикатора тления), снижают риск возгорания и взрыва.
• Системы пожаротушения: Интегрированные системы пожаротушения и обнаружения CO₂ для раннего выявления рисков и автоматического подавления возгораний.
• Усиленная конструкция: Использование более толстых стальных листов и соответствие нормам для сосудов высокого давления повышают взрывоустойчивость камеры. Современные распылительные сушилки соответствуют международным и российским стандартам взрывозащиты, таким как ТР ТС 012/2011 («О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах») и ГОСТ Р ЕН 1127-1-2007. Конструкции могут быть рассчитаны на избыточное давление до 0.2-0.5 бар для обеспечения устойчивости к дефлаграции.
• Вакуумные распылительные сушилки: Позволяют работать с материалами, требующими сушки в вакууме или инертной атмосфере, что исключает контакт с кислородом и снижает риски окисления или возгорания.

6.3. Экологичность и устойчивое развитие

Экологический аспект становится все более значимым. Современные распылительные сушилки проектируются с учетом принципов устойчивого развития:

• Сокращение выбросов парниковых газов: Энергоэффективные конструкции и системы рекуперации тепла могут привести к сокращению выбросов CO₂ на 20-40% за счет снижения потребления ископаемого топлива.
• Контроль загрязнения воздуха: Высокоэффективные циклонные сепараторы, рукавные фильтры или мокрые скрубберы (включая скрубберы Вентури) используются для удаления пыли и контроля выбросов, соответствия строгим нормам. Коэффициент восстановления продукта в таких системах может достигать 99.5-99.9%, что минимизирует потери ценного продукта и снижает нагрузку на окружающую среду.
• Утилизация ЛОС: Интегрированные системы термического окисления (термореакторы) применяются для удаления летучих органических соединений (ЛОС) и других газообразных выбросов.
• Использование экологически чистых растворителей: Растет интерес к переходу на менее токсичные или биоразлагаемые растворители и исходные материалы для снижения общего воздействия на окружающую среду.
• Мониторинг выбросов: Мониторы стека на выходе сушилки могут предупреждать о случайном выбросе продукта в атмосферу, позволяя оперативно реагировать на нештатные ситуации.

6.4. Автоматизация и цифровизация (Индустрия 4.0)

Интеграция передовых цифровых технологий преобразует распылительную сушку в высокоавтоматизированный и интеллектуальный процесс:

• Технология аналитики процессов (PAT): Обеспечивает мониторинг и управление в реальном времени ключевыми параметрами процесса (температура, влажность, размер частиц), повышая стабильность процесса и качество продукта.
• Платформы автоматизации: Например, GEA OptiPartner и другие аналогичные системы, контролируют и регулируют рабочие параметры (расход воздуха, температура, скорость распыления) для оптимизации производительности, снижения энергопотребления и повышения эффективности использования ресурсов.
• Интернет вещей (IoT) и облачные вычисления: Интеграция датчиков с возможностями IoT позволяет собирать огромные объемы данных в реальном времени. Облачные платформы обеспечивают хранение, обработку и расширенную аналитику этих данных, доступ к ним из любой точки мира.
• Расширенная аналитика и искусственный интеллект: Используются для выявления скрытых закономерностей, прогнозирования производительности, определения оптимальных режимов работы и предиктивного обслуживания оборудования.
• Цифровые двойники: Виртуальные модели реальных сушильных установок позволяют моделировать различные сценарии, тестировать новые условия эксплуатации, оптимизировать процессы и выявлять потенциальные проблемы до их возникновения в реальном мире, значительно сокращая время и затраты на разработку и отладку.

Эти инновации делают распылительные сушилки не просто оборудованием, а сложными, интеллектуальными системами, способными к самооптимизации и адаптации к меняющимся условиям, что является залогом их дальнейшего развития в рамках концепции Индустрии 4.0.

7. Выбор оптимальных параметров сушки и конструктивных решений для распылительной сушилки с дисковым распылителем: Практические рекомендации

Выбор оптимальных параметров сушки и конструктивных решений для распылительной сушилки с дисковым распылителем – это многофакторная задача, требующая интегрированного подхода. Успешное проектирование базируется на глубоком понимании свойств продукта, требований к конечным характеристикам, целевой производительности и доступных инженерных решений, включая новейшие технологические достижения.

7.1. Влияние свойств продукта на выбор параметров и конструкции

Свойства исходного материала играют решающую роль в определении конфигурации и режима работы сушилки:

• Вязкость: Для высоковязких растворов, грубых суспензий и паст центробежно-дисковые распылители являются предпочтительным выбором, поскольку они эффективно диспергируют жидкости без необходимости создания высокого давления. Оптимальная вязкость для большинства дисковых распылителей находится в диапазоне 10-500 мПа⋅с. При работе с более вязкими материалами может потребоваться предварительный нагрев или разбавление.
• Начальная влажность: Материалы с низкой начальной влажностью (например, 50-70% по массе) требуют меньшего времени для испарения влаги. Для таких растворов можно использовать сушильные камеры с меньшим отношением высоты камеры к ее диаметру (H/D), так как частицы быстрее достигают конечной влажности.
• Желаемый размер частиц: Дисковые распылители обеспечивают точный контроль над размером частиц путем регулирования скорости вращения диска, диаметра диска и расхода жидкости. Чем меньше требуемый размер частиц, тем выше должна быть скорость вращения диска.
• Термочувствительность: Распылительная сушка идеально подходит для термочувствительных материалов благодаря чрезвычайно короткому времени контакта частиц с горячим теплоносителем (15-30 секунд). Это позволяет использовать относительно высокие температуры сушильного агента без риска деградации продукта.
• Качественные характеристики:
  • Сохранение витаминов и биоактивных компонентов: Распылительная сушка позволяет сохранить до 80-95% витаминов (например, витамина С) и других биоактивных соединений благодаря короткому времени пребывания в высокотемпературной зоне.
  • Содержание свободного жира: В сухих молочных продуктах, влияющее на их окислительную стабильность, может быть минимизировано до 1.5-2% при оптимальных условиях сушки, что достигается тщательным контролем температуры и времени.
  • Условия сушки также влияют на цвет, запах, вкус, гидрофильные свойства и сыпучесть продукта, что критично для его потребительских и технологических характеристик.

7.2. Учет производительности и гидродинамический расчет

Требуемая производительность установки по испаренной влаге или по конечному продукту является отправной точкой для всех дальнейших расчетов.

• Гидродинамический расчет: Направлен на определение оптимального рабочего объема сушильной камеры и ее основных размеров (диаметр, высота). Он включает:
  • Анализ распределения скоростей газа и частиц в камере.
  • Определение времени пребывания частиц в сушильной камере. Для обеспечения эффективной сушки и предотвращения налипания продукта время пребывания капель обычно составляет от 15 до 30 секунд. Это время должно быть достаточным для полного испарения влаги до того, как частицы достигнут стенок аппарата или зоны выгрузки.
• Концентрация твердых веществ в исходном сырье: Выбор оптимальной концентрации – это компромисс. Более высокая концентрация повышает эффективность сушки и снижает испарительную нагрузку, что приводит к меньшим энергозатратам. Однако слишком высокая вязкость может привести к проблемам с распылением и засорением распылителя. Необходимо найти баланс для каждой конкретной суспензии, чтобы обеспечить стабильную и экономичную работу.

7.3. Оптимизация параметров сушки и конструктивные особенности дисковых сушилок

Для достижения максимальной эффективности и качества продукта необходимо тщательно оптимизировать рабочие параметры и учесть специфические конструктивные особенности:

• Температура сушильного агента: Увеличение температуры теплоносителя на входе (в пределах допустимых для продукта) и поддержание оптимальной температуры на выходе повышают эффективность теплопередачи.
• Скорость сушильного агента: Увеличение скорости движения теплоносителя относительно высушиваемого материала ускоряет тепло- и массообмен. Однако слишком высокая скорость может привести к избыточному уносу мелких частиц.
• Перемешивание: Эффективное перемешивание распыленной жидкости с теплоносителем, зависящее от конструкции направляющего аппарата и циркуляции в кам��ре, увеличивает скорость сушки и обеспечивает равномерность высыхания.
• Двухстадийная сушка: Для некоторых продуктов (например, сухого молока) двухстадийный процесс (с предварительной распылительной сушкой и последующей досушкой во вспомогательном аппарате, таком как сушилка кипящего слоя) может значительно улучшить качество продукта (например, его растворимость и сыпучесть) и предотвратить проблемы, такие как забивание циклонов.

Конструктивные решения с дисковым распылителем:

• Тип распылителя: Центробежно-дисковые распылители универсальны и подходят для широкого спектра материалов, включая высоковязкие и абразивные суспензии (при использовании дисков с керамическими вставками).
• Геометрия камеры: Для камер с дисковым распылением отношение H/D обычно составляет 0.8–1.0, что обеспечивает достаточный радиальный разлет капель и время пребывания.
• Расположение распылителя: Дисковые распылители, как правило, устанавливаются в верхней части сушильной камеры, обеспечивая прямоточную схему движения газа и продукта.
• Распределение воздуха: Конструкция направляющего аппарата для подачи теплоносителя и оптимизация его циркуляции в камере существенно влияют на эффективность перемешивания и кинетику сушки.
• Интегрированные системы: Современные решения включают интегрированные системы с сушилками кипящего слоя для многостадийной сушки и улучшения свойств продукта (например, для агломерации).

7.4. Пилотные испытания и валидация

Несмотря на всесторонние теоретические расчеты и моделирование, пилотные испытания и валидация на реальном продукте являются критически важным этапом. Они позволяют:

• Подтвердить соответствие выбранного решения требованиям к производительности и качеству продукта.
• Уточнить эмпирические коэффициенты и параметры, используемые в расчетах.
• Выявить непредвиденные проблемы (например, налипание, агломерация, изменение свойств продукта) и оперативно скорректировать конструкцию или режим работы.
• Оптимизировать энергопотребление и сократить эксплуатационные расходы.

Последовательность конструирования и выбор сушильного аппарата должны основываться на обобщающих характеристиках: геометрический объем, объем заполнения материалом, уровень автоматизации, мощность привода, рабочее давление, допустимая температура теплоносителя, механическая и эксплуатационная надежность, наличие систем рекуперации тепла, а также удельные показатели энергоемкости и металлоемкости. Только такой интегрированный подход, сочетающий глубокие теоретические знания с практическим опытом и современными технологиями, может гарантировать успешное проектирование и эффективную эксплуатацию распылительной сушилки.

Заключение

Курсовая работа, посвященная расчету и проектированию распылительной сушилки с дисковым распылителем, охватила широкий спектр критически важных аспектов – от фундаментальных физико-химических принципов до современных технологических инноваций. Мы детально рассмотрели теоретические основы тепло- и массообмена, лежащие в сердце процесса, а также механику жидкости, определяющую качество распыления. Был выполнен анализ влияния условий сушки на морфологию частиц, что подчеркивает возможность целенаправленного формирования свойств продукта.

Ключевые этапы инженерных расчетов, такие как подготовка теплоносителя, составление материального и теплового балансов, и определение габаритов сушильной камеры, были представлены с необходимой детализацией, включая примеры формул и конкретные числовые диапазоны. Особое внимание было уделено дисковым распылителям как центральному элементу системы, их выбору и конструктивным особенностям, влияющим на производительность и качество продукта.

Важной частью исследования стал анализ вспомогательного оборудования для очистки отходящих газов, где были рассмотрены принципы работы, расчет и выбор циклонов и скрубберов Вентури. Это подчеркивает не только необходимость соблюдения экологических норм, но и важность минимизации потерь ценного продукта.

Наконец, мы погрузились в мир современных тенденций и инноваций, демонстрируя, как индустрия распылительной сушки движется в сторону энергоэффективности (с потенциальной экономией до 60-70% за счет тепловых насосов), повышения безопасности (соответствие строгим стандартам взрывозащиты и системам мониторинга), экологичности (сокращение выбросов CO₂ на 20-40%) и полной цифровизации в рамках концепции Индустрии 4.0. Интеграция PAT, IoT, облачных вычислений и цифровых двойников трансформирует процесс сушки в интеллектуальную, самооптимизирующуюся систему.

Представленное исследование не только обеспечивает студента технического вуза исчерпывающим инструментарием для выполнения курсовой работы по проектированию распылительной сушилки с дисковым распылителем, но и вооружает его глубоким пониманием современных требований и вызовов в области химической инженерии. Комплексный подход, сочетающий теоретическую строгость, инженерную прагматичность и взгляд на будущее, делает данную курсовую работу актуальной и практически значимой для будущих специалистов.

Список использованной литературы

1. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 25.09 «Биотехнология» / А.П. Зиновьев. Уфа: УНИ, 1991. 24 с.
2. Бортников, И. И., Босенко, А. М. Машины и аппараты микробиологических производств. Минск: Высшая школа, 1982. 287 с.
3. Павлов, К. Ф., Романков, П. Г., Носков, А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Ленинград: Химия, 1986. 525 с.
4. Кузнецов, А. А., Кагерманов, С. М., Судаков, Е. Н. Расчет процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. Ленинград: Химия, 1972. 342 с.
5. Соколова, В. Н., Яблокова, М. А. Аппаратура микробиологической промышленности. Ленинград: Машиностроение, 1988. 278 с.
6. Трубчатые печи. Каталог / под ред. В.Е. Бакшалова. Москва: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985. 34 с.
7. Распылительная сушка. Buchi.com. URL: https://www.buchi.com/ru/produkty/raspylitelnaya-sushka (дата обращения: 11.10.2025).
8. Расчет поверхности тепло- и массообмена сушильной камеры. URL: https://www.calc.ru/raschet-poverkhnosti-teplo-i-massoobmena-sushilnoy-kamery.html (дата обращения: 11.10.2025).
9. Распылительная сушилка. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/raspylitelnaya-sushilka (дата обращения: 11.10.2025).
10. Распылительная сушка. Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D1%81%D0%BF%D1%8B%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%83%D1%88%D0%BA%D0%B0 (дата обращения: 11.10.2025).
11. Оборудование для сушки. Процессы и аппараты биотехнологических производств. URL: https://bio.disus.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=163&Itemid=156 (дата обращения: 11.10.2025).
12. Принцип и применение метода распылительной сушки. LABOAO. URL: https://ru.laboao.com/news/spray-drying-method-principle-and-application-74971842.html (дата обращения: 11.10.2025).
13. Глава 3. Распылительная сушка суспензий (лекция 7). URL: https://www.moodle.istu.edu/pluginfile.php/303666/mod_resource/content/1/%D0%9B%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F%207.%20%D0%A0%D0%B0%D1%81%D0%BF%D1%8B%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D1%81%D1%83%D1%88%D0%BA%D0%B0%20%D1%81%D1%83%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B7%D0%B8%D0%B9.pdf (дата обращения: 11.10.2025).
14. Расчет распылительной сушилки. Diapazon-Pharm. URL: https://diapazon-pharm.ru/blog/raschet-rasplitelnoj-sushilki/ (дата обращения: 11.10.2025).
15. Особенности сушки распылением и конструкций распылительных сушилок. Ozlib.com. URL: https://ozlib.com/832822/tehnika/osobennosti_suzhki_raspyleniem_konstruktsiy_raspylitelnyh_sushilok (дата обращения: 11.10.2025).
16. EA024065B1 — Распылительная сушильная установка. Google Patents. URL: https://patents.google.com/patent/EA024065B1/ru (дата обращения: 11.10.2025).
17. Что такое система распылительной сушки? Yutong. URL: https://www.yutong-drying.com/news/what-is-spray-drying-system-111161726.html (дата обращения: 11.10.2025).
18. Технология и принцип работы распылительной сушилки. URL: https://www.sushilka.com/blog/tekhnologiya-i-printsip-raboty-raspylitelnoj-sushilki/ (дата обращения: 11.10.2025).
19. Понимание основ распылительной сушки. Jiangsu Yutong Drying. URL: https://www.yutong-drying.com/blog/understanding-the-basics-of-spray-drying-111195724.html (дата обращения: 11.10.2025).
20. Богатов, Б. А., Куптель, Г. А., Яцковец, А. И. Искусственная сушка горных пород. БНТУ. URL: https://rep.bntu.by/bitstream/handle/data/14730/iskusstvennaya_sushka_gornyh_porod.pdf?sequence=1&isAllowed=y (дата обращения: 11.10.2025).
21. Распылительная сушка: методы и технология. Diapazon-Pharm. URL: https://diapazon-pharm.ru/blog/raspylitelnaya-sushka-metody-i-tekhnologiya/ (дата обращения: 11.10.2025).
22. Распылительная сушка, распыление-охлаждение расплавов и форсунки. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/raspylitelnaya-sushka-raspylenie-ohladzhdenie-rasplavov-i-forsunki-is (дата обращения: 11.10.2025).
23. Расчёт процесса сушки. Расчет и проектирование барабанной сушилки. Studwood. URL: https://studwood.ru/2006764/tehnika/raschot_protsessa_sushki (дата обращения: 11.10.2025).
24. Расчет сушильных установок. Казанский федеральный университет. URL: https://kpfu.ru/portal/docs/F_1416625801/Uchebnoe.posobie.po.raschetu.sushilnyh.ustanovok.pdf (дата обращения: 11.10.2025).
25. Расчет сушилки. URL: https://moodle.tusur.ru/pluginfile.php/224976/mod_resource/content/1/%D0%A0%D0%B0%D1%81%D1%87%D0%B5%D1%82%20%D1%81%D1%83%D1%88%D0%B8%D0%BB%D0%BA%D0%B8.pdf (дата обращения: 11.10.2025).
26. Расчет сушильных установок. Infopedia.su. URL: https://infopedia.su/13x151f.html (дата обращения: 11.10.2025).
27. Конструкция, расчеты и эксплуатация устройств и оборудования для сушки минерального сырья. Geokniga.org. URL: https://www.geokniga.org/books/17921 (дата обращения: 11.10.2025).
28. Последовательность расчета сушилки. Studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/6070624/page:39/ (дата обращения: 11.10.2025).
29. Тепловые расчеты сушилки кипящего слоя с восходящим потоком продуктов горения смеси биогаза с воздухом. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/teplovye-raschety-sushilki-kipyaschego-sloya-s-voshodyaschim-potokom-produktov-goreniya-smesi-biogaza-s-vozduhom (дата обращения: 11.10.2025).
30. Расчет барабанной сушильной установки производительностью 8,5 т/ч для сушки кварцевого песка. Студенческий научный форум. URL: https://scienceforum.ru/2014/article/2014002018 (дата обращения: 11.10.2025).
31. Расчет сушильных установок (расчет распылительной сушилки). Промышленное технологическое оборудование от компании Мида. URL: https://mida.su/articles/raschet-sushilnykh-ustanovok-raschet-raspylitelnoi-sushilki/ (дата обращения: 11.10.2025).
32. Расчет и исследование теплотехнических характеристик комбинированной сушилки. Novateurpublication.org. URL: https://novateurpublication.org/index.php/np/article/download/289/271/975 (дата обращения: 11.10.2025).
33. Расчет распылительной сушилки, Материальный баланс сушилки, Геометрический расчет сушильной башни, Расчет теплопотерь при сушке на 1 кг испаренной влаги, Аналитический расчет сушильного процесса в распылительной башне. Studbooks.net. URL: https://studbooks.net/830113/tehnika/raschet_raspylitelnoy_sushilki (дата обращения: 11.10.2025).
34. Материальный баланс сушилки: расчёт. Prosushka.ru. URL: https://prosushka.ru/teoriya-suhki/materialnyiy-balans-sushilki-raschyot.html (дата обращения: 11.10.2025).
35. Материальный баланс сушки. Studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/1628189/page:10/ (дата обращения: 11.10.2025).
36. Тепловая экономичность сушильных установок и приемы ее повышения. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/teplovaya-ekonomichnost-sushilnyh-ustanovok-i-priemy-ee-povysheniya (дата обращения: 11.10.2025).
37. Тепловой баланс сушилки: расчёт. Prosushka.ru. URL: https://prosushka.ru/teoriya-suhki/teplovoy-balans-sushilki-raschyot.html (дата обращения: 11.10.2025).
38. Тепловой баланс конвективных сушилок. URL: https://www.moodle.tusur.ru/pluginfile.php/224987/mod_resource/content/1/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9%20%D0%B1%D0%B0%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D1%81%20%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D1%8B%D1%85%20%D1%81%D1%83%D1%88%D0%B8%D0%BB%D0%BE%D0%BA.docx (дата обращения: 11.10.2025).
39. Лабораторная работа №2 Процессы сушки в технологических процессах. Studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/10574136/page:3/ (дата обращения: 11.10.2025).
40. Материальный и тепловой балансы процесса сушки. Studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/7926861/page:4/ (дата обращения: 11.10.2025).
41. Что такое материальный и тепловой баланс сушки? Ulabrus.ru. URL: https://ulabrus.ru/stati/chto-takoe-materialnyy-i-teplovoy-balans-sushki/ (дата обращения: 11.10.2025).
42. Материальный и тепловой баланс сушилки. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/materialnyy-i-teplovoy-balans-sushilki (дата обращения: 11.10.2025).
43. Материальный и тепловой балансы сушилки. Процессы и аппараты пищевых производств. Bstudy.net. URL: https://bstudy.net/609028/tehnika/materialnyy_teplovoy_balansy_sushilki (дата обращения: 11.10.2025).
44. Расчет габаритов распылительной сушилки. Studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/1628189/page:12/ (дата обращения: 11.10.2025).
45. Преимущества использования керамических распылительных сушилок. Yutong. URL: https://www.yutong-drying.com/news/advantages-of-ceramic-spray-dryers-111161729.html (дата обращения: 11.10.2025).
46. Конструктивный расчёт распылительной сушилки. Calc.ru. URL: https://www.calc.ru/konstruktivnyy-raschet-raspylitelnoy-sushilki.html (дата обращения: 11.10.2025).
47. Расчет габаритов распылительной сушилки. Studwood.ru. URL: https://studwood.ru/2006764/tehnika/raschot_gabritov_raspylitelnoy_sushilki (дата обращения: 11.10.2025).
48. Анализ эффективности работы распылительных сушилок при обезвоживании растительных материалов. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-effektivnosti-raboty-raspylitelnyh-sushilok-pri-obezvozhivanii-rastitelnyh-materialov (дата обращения: 11.10.2025).
49. Как распылительная сушилка помогает снизить энергопотребление и расходы компании? Vaporun Intelligence Tech (Changzhou) Co., Ltd. URL: https://ru.vaporundrying.com/news/how-does-a-spray-dryer-help-companies-reduce-energy-consumption-and-costs-229202.html (дата обращения: 11.10.2025).
50. Производитель промышленных распылительных сушилок, Распылительная сушилка. Griffin Machinery. URL: https://www.griffin-machinery.com/spray-dryer/ (дата обращения: 11.10.2025).
51. Диск распылителя сушилки молока. Техно-Т. URL: https://techno-t.ru/disk-raspyilitelya-sushilki-moloka (дата обращения: 11.10.2025).
52. Промышленность распылительных сушилок превращается в энергосберегающие и защищающие окружающую среду. Changzhou Xinggan Drying Equipment Co., Ltd. URL: https://ru.stardrying.com/news/spray-dryer-industry-transforms-into-energy-saving-and-environmental-protection-32693952.html (дата обращения: 11.10.2025).
53. Форсунки для распылительной сушки серии DryMaster. Lechler.com. URL: https://www.lechler.com/ru/promyshlennye-forsunki/promyshlennye-raspyiliteli/raspylitelnaya-sushka-i-inkapsulyatsiya/forsunki-dlya-raspylitelnoy-sushki-serii-drymaster/ (дата обращения: 11.10.2025).
54. Как выбрать идеальную распылительную сушилку: руководство по оптимальному выбору прямо сейчас. Labonsale.com. URL: https://labonsale.com/ru/blogs/how-to-choose-the-ideal-spray-dryer-a-guide-to-optimal-selection-right-now/ (дата обращения: 11.10.2025).
55. Распылительная абсорбционная сушилка. GEA.com. URL: https://www.gea.com/ru/technologies/drying-freeze-drying/spray-drying/absorbent-spray-dryer/index.jsp (дата обращения: 11.10.2025).
56. Распылительная сушилка. Lechler.com. URL: https://www.lechler.com/ru/promyshlennye-forsunki/promyshlennye-raspyiliteli/raspylitelnaya-sushka-i-inkapsulyatsiya/ (дата обращения: 11.10.2025).
57. Расчет скруббера Вентури. Studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/5753907/page:19/ (дата обращения: 11.10.2025).
58. Мокрые скрубберы. Проектирование аппаратов пылегазоочистки. Ozlib.com. URL: https://ozlib.com/832822/tehnika/mokrye_skrubbery (дата обращения: 11.10.2025).
59. Метод оценки эффективности пылеуловительных систем. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metod-otsenki-effektivnosti-pyleulovitelnyh-sistem (дата обращения: 11.10.2025).
60. Несколько распространенных методов очистки и обслуживания распылительной сушилки. Vaporun Intelligence Tech (Changzhou) Co., Ltd. URL: https://ru.vaporundrying.com/news/several-common-cleaning-and-maintenance-methods-for-spray-dryer-228793.html (дата обращения: 11.10.2025).
61. Теплотехнический расчет распылительной сушилки. Курсовая работа. Studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/6070624/page:21/ (дата обращения: 11.10.2025).
62. Выбор и расчет средств очистки газов. Studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/10574136/page:13/ (дата обращения: 11.10.2025).
63. Скруббер воздуха: расчет, производство, паспорт, установка. Факел. URL: https://fakel-spb.ru/skrubber-vozduha-raschet-proizvodstvo-pasport-ustanovka/ (дата обращения: 11.10.2025).
64. Задача № 1 Расчет выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах. Studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/6788258/page:3/ (дата обращения: 11.10.2025).
65. Тенденция развития сервисно-ориентированного производства распылительных сушилок предприятий. Changzhou Xinggan Drying Equipment Co., Ltd. URL: https://ru.stardrying.com/news/development-trend-of-service-oriented-manufacturing-of-spray-dryer-enterprises-32694165.html (дата обращения: 11.10.2025).
66. Высокие стандарты и безопасность при распылительной сушке. Changzhou Xinggan Drying Equipment Co., Ltd. URL: https://ru.stardrying.com/news/high-standards-and-safety-in-spray-drying-32694158.html (дата обращения: 11.10.2025).
67. Применение лабораторных распылительных сушилок в фармацевтической отрасли. Npf-lab.ru. URL: https://npf-lab.ru/blog/primenenie-laboratornykh-raspylitelnykh-sushilok-v-farmatsevticheskoy-otrasli/ (дата обращения: 11.10.2025).
68. Повышение энергоэффективности комбинированной распылительной сушильной установки. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/povyshenie-energoeffektivnosti-kombinirovannoy-raspylitelnoy-sushilnoy-ustanovki (дата обращения: 11.10.2025).
69. Влияние условий сушки на некоторые функциональные свойства сухих молочных продуктов. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-usloviy-sushki-na-nekotorye-funktsionalnye-svoystva-suhih-molochnyh-produktov (дата обращения: 11.10.2025).
70. Метод распылительной сушки. ЭлеМаш. URL: https://www.elemash.ru/info/metod-raspylitelnoy-sushki.html (дата обращения: 11.10.2025).
71. Флэш-сушилки против распылительных сушилок: выбор правильной технологии сушки. Labonsale.com. URL: https://labonsale.com/ru/blogs/flash-dryers-vs-spray-dryers-choosing-the-right-drying-technology/ (дата обращения: 11.10.2025).
72. Распылительная сушилка: описание, типы, преимущества и недостатки. Sushilka22.ru. URL: https://sushilka22.ru/raspylitelnaya-sushilka-opisanie-tipy-preimushchestva-i-nedostatki.html (дата обращения: 11.10.2025).