Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Разделение отсоса горячего и холодного воздуха предотвращает возможность образования конденсационных паров и завихрений, повышающих скорость воздушного потока, в результате чего возможен унос кристаллов сахара.

В целях предотвращения запыления помещения нагнетание и отсос воздуха рассчитаны таким образом, что внутри барабана поддерживается разряжение.

Рис. 3. Барабанная сушильно-охладительная установка СБУ-1

2. Технические описания и расчёты.

2.1. Описание принципа работы технологической схемы.

Исходный продукт – яблоки, с содержанием влаги ω_н=85% и температурой θ₁=17,5°С, из бункера Б₁ подается в шкафную сушилку ШС. Снизу в сушильную камеру вентилятором В нагнетается воздух, нагреваемый в калориферной батарее КБ. Воздух на входе в калориферную батарею имеет температуру t₀=21,6°С и относительную влажность φ₀=62 %. В калориферной батарее воздух нагревается до температуры t₁=130°С. Подогрев воздуха в калориферной батарее осуществляется за счёт конденсации греющего пара, имеющего температуру 160°С при давлении 0,618 МПа. Из верхней части сушильной камеры отработанный воздух с температурой t₂=49°С поступает на очистку от мелких частиц в циклон СК-ЦН-34 и далее выбрасывается в атмосферу. Сухой продукт с содержанием сухих веществ 92% и имеющий температуру θ₂=40°С из нижней части сушильной камеры поступает в бункер высушенного материала Б₂ и далее на ленточный транспортёр, а из циклона СК-ЦН-34 – прямо на ленточный транспортёр.

2.2 Материальный расчёт установки.

Из уравнения материального баланса сушильной установки определим расход влаги W, удаляемый из высушиваемого материала:

G_к =100 кг/ч =100/3600=0,028 кг/с,

кг/с,

где G_к – производительность установки по сухому веществу, кг/с

ω_н – начальная влажность продукта, %

ω_к – конечная влажность продукта, %.

ω_н=85%,

ω_к=12%.

2.3 Тепловой расчёт установки.

Определение основных параметров влажного воздуха.

К основным параметрам влажного воздуха относятся:

1. температура t,°С

2. относительная влажность воздуха φ,%

3. удельное влагосодержание х, кг/кг

4. энтальпия I, кДж/кг

Температуру и относительную влажность воздуха на входе в калорифер определяем по климатическим таблицам, для г. Минск летние условия /10/:

1. температура t₀=17,5°С,

2. относительная влажность φ₀=78%.

Удельное влагосодержание воздуха рассчитаем по формуле:

,

где 0,622 – отношение мольных масс водяного пара и воздуха,

Р_н – давление насыщенного водяного пара при данной температуре воздуха, Па

Р_н=1999,5 Па при t₀=17,5°С.

В – барометрическое давление воздуха, Па. (Для Европейской части СНГ принимается 745 мм рт. ст. = 99100 Па.)

Удельное влагосодержание воздуха на входе в калорифер:

, кг/кг

Т.к. подогрев воздуха в калорифере происходит при неизменном влагосодержании воздуха, то удельное влагосодержание воздуха на входе в калорифер тоже, что и на входе в сушилку:

, кг/кг

Энтальпия влажного воздуха представляет сумму энтальпий сухого воздуха и водяного пара, приходящегося на 1 кг сухого воздуха:

,

где С_с.в. – средняя удельная теплоёмкость сухого воздуха, (при t<200°С С_с.в.=1,004 кДж/(кг^.К)),

t – температура влажного воздуха, °С,

х – удельное влагосодержание воздуха, кг/кг с.в.,

i_n – удельная энтальпия перегретого пара, кДж/кг,

,

где r₀ – удельная теплота парообразования воды, (при 0°С r₀=2500 кДж/кг),

c_n – средняя удельная теплоёмкость водяного пара, c_n=1,842 кДж/(кг^.К).

Рисунок 4 – Процесс сушки в I–x диаграмме

Энтальпия воздуха на входе в калорифер:

, кДж/кг

Энтальпия воздуха на выходе из калорифера (на входе в сушилку):

, кДж/кг

Удельное влагосодержание воздуха на выходе из сушилки:

Энтальпия воздуха на выходе из сушилки:

, кДж/кг

Для наглядности строим процесс сушки в I-x диаграмме, которая приведена на рисунке 4. По состоянию наружного воздуха t₀ и φ₀ на диаграмме находим точку А, по следующим параметрам t₀= 17,5С и ₀= 78 %, и соответствующие ей теплосодержание I₀ и влагосодержание х₀. Нагревание воздуха в калорифере происходит при постоянном влагосодержании (х₀=0,0099 кг/кг) до температуры t₁ (точка В, со следующей температурой t₁=81С и влагосодержанием ₁≈0,6%, энтальпия I₁=107,55 кДж/кг). По температуре воздуха на выходе из сушилки t₂ находим точку С окончания теоретического сушильного процесса и значение х₂=0,027 кг/кг с температурой t₁=37С и влагосодержанием ₂≈54% (соответственно определенные по диаграмме).

При дальнейших расчетах используем значения и параметры, найденные расчетным путем.

Тепловой расчёт сушилки.

Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:

,

где – разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере, кДж/кг влаги;

– теплоемкость влаги во влажном материале при температуре θ₁=17,5°С, кДж/(кг^.К);

=4,19 кДж/(кг^.К);

q_{доп. –} удельный дополнительный подвод тепла в сушилку, кДж/кг влаги; при работе сушилки по нормальному сушильному варианту q_доп.=0;

q_т. – удельный расход тепла с транспортными средствами, кДж/кг влаги; в рассматриваемом случае q_т.=0;

q_м. – удельный расход тепла в сушилке с высушиваемым материалом:

, кДж/кг влаги

с_м - теплоемкость высушенного материала:

, кДж/(кг^.К),

с_с - теплоемкость абсолютно сухого материала, кДж/(кг^.К);

с_с=0,86·4,190=3,603 кДж/(кг^.К);

q_п. - удельные потери тепла в окружающую среду:

, кДж/кг влаги,

l – удельный расход абсолютно сухого воздуха:

, кг возд./кг влаги,

I₂ – энтальпия воздуха на выходе из сушилки, кДж/кг,

х₂ – удельное влагосодержание воздуха на выходе из сушилки, кг/кг с.в.. Значение х₂ находим по I-х диаграмме влажного воздуха, построив теоретический процесс сушки, и по нему рассчитываем значение I₂.

Теплоемкость высушенного материала:

, кДж/кг влаги

Удельный расход тепла в сушилке с высушиваемым материалом:

, кДж/кг влаги

Удельные потери тепла в окружающую среду:

, кДж/кг влаги

Разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере:

, кДж/кг влаги

Расход воздуха на сушку:

, кг/с

Средняя температура воздуха в сушилке:

Среднее влагосодержание воздуха в сушилке:

, кг/кг

Средняя плотность воздуха:

, кг/м³

Средняя плотность водяных паров:

, кг/м³

Средняя объемная производительность по воздуху:

, м³/с

Удельный объем влажного воздуха:

, м³/кг

, м³/кг

Объемный расход влажного воздуха:

м³/с

м³/с

Расход тепла на сушку:

, кВт

2.4 Конструктивный расчёт шкафной сушилки.

Определим габаритные размеры. Загрузка на один противень

,

где l – длинна противня, принимаем l=2,05 м;

b – ширина противня, принимаем b=1,2 м;

n_шт – количество штучных изделий на 1м² поверхности противня;

g_шт – масса штучного изделия, кг.

Принимаем размеры ломтиков яблок 5см×5см×1см. Следователь масса штучного изделия равна 0,025 кг. Количество ломтей яблок в вагонетке 400 шт.

Загрузка на вагонетку по влажному материалу:

, кг

Вместимость сушильной камеры:

кг

кг.

Определим количество вагонеток по влажному материалу:

Принимаем 5 вагонеток.

Ширина камеры: ,м

Длинна камеры: , м;

Высота камеры:

2.6. Расчёт и подбор комплектующего оборудования.

2.6.1. Расчёт и подбор калориферов.

Принимаем к установке калорифер КФБО-5, для которого:

1. площадь поверхности нагрева F_к=26.88 м² ,

2. площадь живого сечения по воздуху f_к=0,182 м².

Площадь поверхности теплопередачи:

, м²

где Q – расчётное количество теплоты, необходимое для подогрева воздуха, кВт

Q =516,03 кВт

k – коэффициент теплопередачи от греющего теплоносителя к воздуху, Вт/(м²·К)

, Вт/(м²·К)

b, n – опытные коэффициенты,

b=16.47

n=0,456

ρν – массовая скорость воздуха в живом сечении калорифера, кг/(м²·К)

ρν=10 кг/(м²·К)

, Вт/(м²·К)

Δt_ср. – средняя разность температур греющего теплоносителя и воздуха, °С

, °С

где Δt' – большая разность температур между температурами греющего пара и воздуха, °С

Δt'' – меньшая разность температур между температурами греющего пара и воздуха, °С

Для подогрева воздуха в калорифере используется греющий пар, имеющий при давлении 0,618 МПа. температуру 160°С.

, °С

, °С

,°С

Площадь поверхности теплопередачи:

, м²

Количество параллельно установленных калориферов:

, шт

где L – расход воздуха, кг/с

L=1,91 кг/с

, шт

Принимаем х=2

Уточняем массовую скорость воздуха в живом сечении калорифера:

, кг/(м²·К)

, Вт/(м²·К)

, м²

Количество последовательно установленных калориферов:

, шт

Принимаем y=2

Установочная площадь поверхности теплопередачи калориферной батареи:

, м²

Сопротивление калорифера:

, Па

где

e, m – опытные коэффициенты,

e=0,43

m=1,94

, Па

Сопротивление калориферной батареи:

, Па

Конструктивные размеры калорифера КФБО-5.

2.6.2. Расчёт циклона СКЦН-34.

Исходные данные:

Кол-во очищаемого воздуха при рабочих условиях:

V=2,042 м³/с

Расчёт.

Оптимальная скорость газа в аппарате:

ω_опт=3 м/с

Необходимая площадь сечения циклона:

, м²

Диаметр циклона:

, м

N – кол-во циклонов,

N=1

Стандартное значение D=1000 мм Действительная скорость газа в циклоне:

, м/с

Коэффициент гидравлического сопротивления циклона:

- коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона,

=1150.

К₁ – поправочный коэффициент на диаметр циклона, К₁=1.

К₂ – поправочный коэффициент на запылённость газа, К₂=0.93.

К₃ – коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, К₃=0.

Потери давления в циклоне:

, Па

Соотношение размеров в долях диаметра D циклона СК-ЦН-34.

Минимальное время пребывания частиц в циклоне:

, с

L – длина пути, проходимого газовым потоком в циклоне, м.

, м

Скорость во входном патрубке:

, м/с

Принимаем ν_окр=29 м/с

Скорость осаждения частиц:

, м/с

d_ч=0.2·10^-5 м

, м/с

Минимальное время пребывания частиц в циклоне:

, с

2.7. Гидравлический расчёт линии воздуха и подбор вентилятора.

Исходные данные:

L=1,91 кг/с, - массовый расход воздуха;

, м

Для трубопровода примем скорость движения воздуха =25м/с.

Диаметр трубопровода равен

Относительная влажность φ₀=62%;

Р_н – давление насыщенного водяного пара при данной температуре воздуха, Па Р_н =2580 Па

Температура воздуха на участке 21,6⁰С.

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 320 мм. Внутренний диаметр трубы d=320-12∙2=296 мм.

Фактическая скорость воздуха в трубе

Определение потерь.

Потери на трение:

Примем абсолютную шероховатость труб =0,210^-3 м, тогда относительная шероховатость трубы равна

Далее получим

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет следует проводить по формуле

Потери на преодоление местных сопротивлений:

где

коэффициенты местных сопротивлений _вх. вход трубу.

Потери давления на придание скорости потоку:

Общие потери напора

Гидравлическое сопротивление всей сети:

Подбор вентилятора.

Полезная мощность вентилятора:

Вт

Мощность электродвигателя:

Вт

Выбираем к установке:

1. вентилятор: марка ЦП-40-8К с Р=5000 Па и Q=4.2 м³/с,

2. электродвигатель: марка 4А315S4 с N=60 кВт и _дв=0.92.

Заключение.

Рассчитали барабанную сушилку для сушки сухарей панировочных с ω_н=28%. Производительность по исходному продукту 1000 кг/ч.

В результате расчёта получили сушилку с D=1,94 м, длиной 7,76 м. Продукт из сушилки выходит с ω_к=8% и температурой 40⁰С.

Для данной установки рассчитали калориферную батарею, состоящую из четырех калориферов КФБО-5 с F=26.88 м², f=0.182 м².

Для сухой очистки воздуха выходящего из сушилки, рассчитали циклон СКЦН-34 (диаметр D=1000 мм).

Трубопровод для воздуха сделали круглого сечения. Для подачи воздуха, по полезной мощности, подобрали вентилятор марки марка ЦП-40-8К с Р=5000 Па и Q=4.2 м³/с и электродвигатель для вентилятора: марка 4А315S4 с N=60 кВт и _дв=0.92.

Литература.

1. Гинзбург А.С. Расчёт и проектирование сушильных установок пищевой промышленности, Москва, Агропрмиздат, 1985 г.

2. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию, Москва, Химия, 1991 г.

3. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию, Москва, Химия, 1983 г. 272 с.

4. Павлов К.Ф. Романков П.Г. Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической промышленности.

5. Справочник по пыле и газоулавливанию. Под. ред. Русанова А.А. М., “Энергия” 1975 г. 296 с.

6. Стахеев И.В Пособие по курсовому проектированию процессов и аппаратов пищевых производств, Минск, Вс. школа, 1975 г.

7. Стабников В.Н. Проектирование процессов и аппаратов пищевых производств, Киев, В. школа, 1982 г.

8. Сажин В.С. Основы техники сушки. - М: Химия, 1984 г.

9. Гришин М.А. Установки для сушки пищевых продуктов. Справочник: М: Пищевая промышленность, 1989 г.

10) Интернет http://www.kishinev.info/climate/

Характеристики

Список файлов курсовой работы