Технические описания и расчёты.

Технические описания и расчёты.

Описание принципа работы технологической схемы.

Исходный продукт – гречневая крупа, эквивалентным диаметром 4 мм с содержанием влаги W_н=10% и температурой θ₁=16°С, при помощи шнека Ш подается в сушильную камеру С. Снизу в сушильную камеру вентилятором В нагнетается воздух, нагреваемый в калорифере К. Воздух на входе в калорифер имеет температуру t₀=16°С и относительную влажность φ₀=70 %, что соответствует . В калориферной батарее воздух нагревается до температуры t₁=140°С. Подогрев воздуха в калорифере осуществляется за счёт конденсации греющего пара,. Из верхней части сушильной камеры отработанный воздух с температурой t₂=65°С поступает на очистку от мелких частиц в циклон СК-ЦН-34 и далее выбрасывается в атмосферу.

Сухая гречневая крупа влажностью W_к =4% и температурой θ₂=41°С из нижней части сушильной камеры поступает в бункер высушенного материала Б1 и далее на ленточный транспортёр ЛТ, а из циклона СК-ЦН-34 – прямо на ленточный транспортёр.

Описание принципа работы проектируемого аппарата.

Сушилка с кипящим слоем предназначена для сушки пищевых продуктов.

Желатин поступает в сушилку с начальными параметрами W_н=10 % и температурой θ₁=16°С.

Продукт в сушильную камеру загружается с помощью шнека.

Снизу, через патрубок 2 поступает воздух с t₁=140°С. Воздух снизу через решётку поступает в сушильную камеру, где идёт процес сушки. Гречневая крупа попадая в сушильную камеру встречаются с нагретым воздухом, средняя температура которого t_ср=102,5°С и с этого начинается процесс сушки.

Высушенный продукт отводится из сушлки через патрубок 3 с конечной влажностью W_к =4 % и температурой θ₂=41°С.

Воздух из сушилки отводится через патрубок 1 с температурой t₂=65°С. Вместе с воздухом вылетает крупа с меньшим диаметром, которая осаждается в циклоне при очистке воздуха.

Исходные данные:

Высушиваемый материал – гречневая крупа

Производительность по готовому продукту, G_к=890 кг/ч

Влажность продукта:

Начальная, 10 %

Конечная, 4 %

Температура сушильного агента:

на входе в сушилку, 140 ºС

на выходе из сушилки, 65 ºС

Параметры воздуха, поступающего в калорифер:

температура, t₀=16 ⁰С

относительная влажность, φ₀=70 %

Тип пылеуловителя СКЦН- 34

Материальный расчёт установки.

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

, кг/ч,

гдеG_к – производительность установки по сухому веществу, кг/с;

W_н – начальная влажность продукта, %;

W_к – конечная влажность продукта, %.

2.4. Тепловой расчёт установки.

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 температуреθ₁=16°С;

= 4.19кДж/(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),

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

с_м= 1,55 кДж/(кг^.К);

q_п. - удельные потери тепла в окружающую среду:

, кДж/кг влаги,

где l - удельный расход абсолютно сухого воздуха:

, кг возд./кг влаги,

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

х₂ – удельное влагосодержание воздуха на выходе из сушилки, кг/кг.

Значения I₂ и х₂ находим по I-хдиаграмме влажного воздуха, построив теоретический процесс сушки.

Теплоемкость высушенного материала:

, кДж/кг·К

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

Запишем уравнение рабочей линии сушки:

,

или

,

Для построения рабочей линии сушки на диаграмме I-х необходимо знать координаты (I и х) минимум двух точек. Координаты одной точки известны:

I₁=173 кДж/кг,

х₁=0,008 кг/кг,

Для нахождения координат второй точки, зададимся произвольным значением х, и определим соответствующее ему значение I. Пусть х=0,015 кг влаги/кг с.в., тогда:

, кДж/кг

Через две точки на диаграмме I-х с координатами I₁, х₁ и I, х поводим линию сушки до пересечения с заданным конечным параметром t₂=45°С. В точке пересечения линии сушки с изотермой t₂=45°С находим параметры воздуха: х₂=0,02 кг /кг.

Энтальпию воздуха рассчитываем по формуле:

, кДж/кг

Расход воздуха на сушку:

, кг/с

, кг/ч

Средняя температура воздуха в сушилке:

⁰С

Среднее влагосодержание воздуха в сушилке:

, кг влаги/кгсух.возд.

Средняя плотность воздуха:

, кг/м³

Средняя плотность водяных паров:

, кг/м³

Средняя объемная производительность по воз­духу:

, м³/с

Расход тепла на сушку:

, кВт

2.5. Конструктивный расчёт сушилки с псевдоожиженным слоем.

Расчёт.

1.Оптимальная скорость газа в аппарате:

ω_опт=1,7м/с

2.Необходимая площадь сечения циклона:

, м²

3.Диаметр циклона:

, м

где N – кол-во циклонов,

N =1

Стандартное значение D= 750 мм[таб.2-6, и.3]

4.Действительная скорость газа в циклоне:

, м/с

5.Коэффициент гидравлического сопротивления циклона:

где ζ_ц- коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона

ζ^с₅₀₀ =1050 [таб.2-11 и.3]

К₁ – поправочный коэффициент на диаметр циклона,

К₁=1. [таб.2-12 и.3]

К₂ – поправочный коэффициент на запылённость газа,

К₂=0б93 [таб.2-13, и.3]

К₃ – коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления,

К₃=0.

6.Потери давления в циклоне:

, Па

Соотношение размеров в долях диаметра Dциклона СК-ЦН-34

Наименование		Размер
в долях	в мм
Внутренний диаметр цилиндрической части	D
Высота цилиндрической части	Hц	0.515
Высота конической части	Hк	2.11
Внутренний диаметр выхлопной трубы	d	0.34
Внутренний диаметр пылевыпускного отверстия	d1	0.229	348.8
Ширина входного патрубка	b	0.214	256.8
Высота внешней части выхлопной трубы	Hв	0.515
Высота установки фланца	hфл	0.1
Высота входного патрубка	a	0.25
Длина входного патрубка		0.6
Высота заглубления выхлопной трубы	hτ	0.515

1.Минимальное время пребывания частиц в циклоне:

,c

где L – длина пути, проходимого газовым потоком в циклоне

, м

2.Скорость во входном патрубке:

, м/с

Принимаем ν_окр=10 м/с.

3.Скорость осаждения частиц:

, м/с

d_ч=1,35∙10^-3 м

, м/с

Минимальное время пребывания частиц в циклоне:

, с

Циклон СК-ЦН-34

2.7. Гидравлический расчёт линии воздуха и подбор вентилятора.

Исходные данные:

L=0,4994 кг/с, -массовый расход воздуха ;

Разобьем участок движения воздуха на III участка предварительно образмерив.

1 участок.

Для трубопровода примем скорость движения воздуха ω=15м/с.

Диаметр трубопровода равен

мм

где V-объемный расход воздуха равен

м³/с

относительная влажность φ₀=70 %;

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

Р_н =1816,9 Па

Температура воздуха на первом участке 16⁰С.

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 194 мм. Внутренний диаметр трубы d=0,174 м.

Фактическая скорость воздуха в трубе

м/с

Определение потерь.

Потери на трение:

где при данной температуре плотность воздуха

кг/м³

Вязкость при рабочих условиях

Па∙с

Примем абсолютную шероховатость труб Δ=0,2∙10^-3 м

тогда относительная шероховатость трубы равна

Далее получим

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

Па

Потери на преодоление местных сопротивлений:

Па

где

коэффициенты местных сопротивлений

ξ_вх. вход трубу.

Потери давления на придание скорости потоку:

Па

Общие потери напора

Па

Участок.

, м

Для трубопровода примем скорость движения воздуха ω=15м/с.

Диаметр трубопровода равен

,м

где V-объемный расход воздуха равен

,м³/с

относительная влажность φ₀= 2 %;

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

Р_н =361000 Па

Температура воздуха на первом участке 140⁰С.

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 245 мм. Внутренний диаметр трубы d= 0,225 м.

Фактическая скорость воздуха в трубе

, м/c

Потери на трение

где при данной температуре плотность воздуха

,кг/м³

Вязкость при рабочих условиях

Па∙с

Примем абсолютную шероховатость труб Δ=0,2∙10^-3 м

тогда относительная шероховатость трубы равна

Далее получим

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

,Па

Потери на преодоление местных сопротивлений

,Па

где

коэффициенты местных сопротивлений

ξ_вх. вентиль прямоточный при полном открытии.

Общие потери напора

,Па

Участок.

м

Для трубопровода примем скорость движения воздуха ω=15м/с.

Диаметр трубопровода равен

,м

где V-объемный расход воздуха равен

,м³/с

относительная влажность φ₀= 21 %;

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

Р_н =24993 Па

Температура воздуха на первом участке 65⁰С.

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 219 мм. Внутренний диаметр трубы d= 0,19 м.

Фактическая скорость воздуха в трубе

,м/с

Определение потерь.

, кг/м³

Потери на трение

где при данной температуре плотность воздуха.

Вязкость при рабочих условиях

, Па∙с

Примем абсолютную шероховатость труб Δ=0,2∙10^-3 м

тогда относительная шероховатость трубы равна

Далее получим

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

, Па

Потери на преодоление местных сопротивлений

, Па

где

коэффициенты местных сопротивлений

ξ_вх. вход трубу = 0.5

ξ_вых. выход из трубы = 1

ξ_кол. колено 90⁰ = 1.1

Общие потери напора:

, Па

, Па

Гидравлическое сопротивление всей сети:

,Па

Подбор вентилятора.

Полезная мощность вентилятора:

, Вт

Мощность электродвигателя:

, Вт

Выбираем к установке:

1. газодувку: марка ТВ-350-1,06 с ΔР= Па и Q= м³/с,

2. электродвигатель: марка с N= кВт и η_дв= .

Технические описания и расчёты.