Описание принципа работы проектируемого аппарата.

Могилевский государственный

университет продовольствия

Кафедра

теплохладотехники

Расчётно-пояснительная записка к курсовому проекту на тему

''Расчёт установки для сушки в псевдоожиженном слое. ''

Выполнил:

студент гр. ТЖМП-991 Лупиш И.В.

Проверил: Левьюк Л.Н.

Могилев 2002 г.

Министерство образования Республики Беларусь

Могилевский государственный

университет продовольствия

Кафедра

Теплохладотехники

Курсовой проект на тему

''Расчёт установки для сушки в псевдоожиженном слое. ''

Выполнил:

студент гр. ТЖМП-991 Лупиш И.В.

Проверил: Левьюк Л.Н

Могилев 2002 г.

Содержание:

стр.

Введение ..………………………………………...………………………….....
1.	Состояние вопроса ……………………………………..………………..…
2.	Технические описания и расчёты ………………..…………………….….
	2.1.	Описание принципа работы технологической схемы ………………
	2.2.	Описание принципа работы проектируемого аппарата …….………
	2.3.	Материальный расчёт установки ………………..…………………...
	2.4.	Тепловой расчёт установки ………….……………………………….
	2.5.	Конструктивный расчёт сушилки с псевдоожиженным слоем ..…...
	2.6.	Расчёт и подбор комплектующего оборудования …………………..
		2.6.1.	Расчёт и подбор калориферов ………………………………...
		2.6.2.	Расчёт и подбор циклона ……………………………………...
		2.6.3.	Расчёт скруббера “Вентури” ……………………………….....
	2.7.	Гидравлический расчёт линии воздуха и подбор вентилятора ….....
Заключение ……………………………………………………………………..
Литература ………………………………………………………………………

Введение.

Процессы сушки широко применяются в промышленности и сельском хозяйстве. Объектами сушки могут быть разнообразные материалы на различных стадиях их переработки (сырьё, полуфабрикаты, готовые изделия).

Сушкой называется процесс удаления из материала любой жидкости, в результате чего в нём увеличивается относительное содержание сухой части. На практике при сушке влажных материалов, в том числе пищевых продуктов, удаляют главным образом воду, поэтому под сушкой понимают процесс обезвоживания материалов.

Материалы сушатся с различной целью: для уменьшения массы (это удешевляет их транспортировку), увеличения прочности (керамические изделия, древесина), повышения теплоты сгорания (топливо), повышения стойкости при хранении и для консервирования (зерно, пищевые продукты, биопрепараты).

Большинство пищевых продуктов являются влажными телами, содержащими значительное количество воды. Вода входит в состав растительных и животных тканей и являются необходимой составной частью пищи человека. Однако избыток воды снижает питательную ценность пищевых продуктов, значительно удорожает их транспортировку и может вызвать порчу продуктов вследствие жизнедеятельности различных микроорганизмов в водной среде. Поэтому большинство пищевых продуктов подвергают сушке, в процессе которой их влажность значительно снижается.

Сушка – это сложный технологический (физико-химический) процесс, который должен обеспечить не только сохранение качественных показателей материала, но в ряде случаев и улучшение этих показателей.

Процесс тепловой сушки пищевых продуктов заключается в переводе влаги, находящейся в них, в парообразное состояние и удаление образующегося пара во внешнюю, окружающую продукты, среду.

Состояние вопроса

Сушка желатинового студня.

Цель сушки желатинового студня - привести про­дукт в состояние, в котором он не загнивает и может длитель­но храниться. Желатиновый студень сушат преимущественно конвективным способом. Сушке предшествуют желатинизация бульонов и формовка студня в виде кубиков, «лапши» и т. д. Сушка бульонов без желатинизации в распылительных или вальцовых сушилках не получила значительного распростране­ния. В процессе сушки в качестве теплоносителя используют атмосферный воздух. Желатиновые студни представляют собой коллоидные продукты, в которых перемещение влаги происхо­дит по сложным закономерностям.

Переход влаги из желатинового студня в окружающий воз­дух совершается путем испарения с поверхности (внешняя диф­фузия) и перемещения влаги из внутренних слоев материала к поверхности (внутренняя диффузия). Воздух в процессе сушки выполняет двойную роль, являясь одновременно передатчиком тепла и влагоносителем. Растворяя и удерживая водяные пары, образовавшиеся вследствие испарения влаги, воздух подводит к материалу тепло, необходимое для испарения влаги. Из существующих режимов конвективной сушки удовлетворяет требованиям сушки студня противоточный способ, т.е. такой, при котором сырой материал в начале сушки соприка­сается с воздухом, имеющим низкую температуру. По мере обезвоживания студня температура воздуха постепенно повы­шается. В конце сушки высушенный материал омывается воз­духом с максимальной температурой.

Желатиновые студни целесообразно сушить при максималь­но высокой температуре, не оказывающей разрушающего воз­действия на степень плавления или разложения студня. С по­вышением температуры увеличивается скорость сушки. При чрезмерно высокой температуре студень размягчается и оседает на сетку, что ведет к потерям продукта и нарушению его формы. Температура на всем протяжении сушильного процесса должна быть несколько ниже температуры плавления студня. Она за­висит от физико-химических свойств, степени гидролиза, кон­центрации студня.

Неблагоприятные условия для сушки желатина создаются летом, особенно в южных районах, когда температура воздуха достигает 26-28°С при относительной влажности воздуха 70-75%. Влагоемкость такого воздуха низкая, и сушка почти пре­кращается или значительно замедляется вследствие плавления студня. Для повышения производительности процесса сушки повышают концентрацию студня и применяют кондиционирова­ние воздуха. Сухой желатин дробят и направляют на составле­ние товарных партий, а затем на фасование, упаковывание и реализацию.

Наиболее острая проблема, стоящая перед желатиновой от­раслью, это проблема желатинизации и сушки желатиновых бульонов. На отечественных предприятиях малой мощности же­латиновые бульоны обрабатывают в основном на оборудовании фирмы Weiss (ФРГ) периодического действия. Основным недо­статком этого оборудования является отсутствие кондициониро­вания воздуха, что ставит производство в жесткую зависимость от погодных условий.

Рис. 1. Сушильная установка периодическое действия (Q-5.СН)

1 - приемная емкость;

2 - мешалка;

3 - запорный шибер;

4 - запорный шибер;

5 - циркуляция холодной воды;

6 - нагнетательный вентилятор;

7 - смотровой люк;

8 - загрузочный патрубок;

9 - сушильный барабан;

10 - ходовой ролик;

11 - зубчатые колеса.

Охлажденная галлерта направляется от съемного валика желатинизатора непосредственно в реза­тельную машину для нарезания на пластинки. Пластинки гал­лерты при помощи транспортирующих шнеков, охлаждаемых водой, направляются в приемные емкости, снабженные мешалкой и охлаждающейся рубашкой. Емкость рассчитана на прием
1400 кг пластинок галлерты, после чего она автоматически
помощью мешалки разгрушает продукт в барабанную сушилку
Q-5 периодического действия. Пластины сушат горячим воздухом с автоматическим терморегулированием, нагнетаемым
вентиляторами через калориферные батареи. В качестве конечной операции предусмотрена стерилизация желатиновых кубиков, по окончании которой сушилка приводится в наклонное положение и продукт выгружается в специальный бункер. Отработавший теплый воздух через циклон вытяжным вентиляттором выбрасывается в атмосферу.
Сушильная установка (рис. 1), входящая в поточно-механизированную линию, состоит из сушильного барабана, циклона, двух центробежных вентиляторов (всасывающего и нагнетательного), калорифера, двух конденсационных горшков.

Подающие шнеки направляют размельченную галлерту в приемные емкости с двойной рубашкой для охлаждающей воды. С целью предотвращения слипания плиток следят за потоком охлаждающей воды. Емкость оборудована мешалкой с приво­дом. При заполнении емкости пластинками галлерты мешалка должна быть выключена. Как только приемная емкость полно­стью загрузится пластинками студня, открывают запорный шибер. Одновременно с этим посредством встроенного концевого выключателя автоматически включается мешалка для разгрузки емкости. По окончании выгрузки приемной емкости закрывают запорный шибер и одновременно автоматически останавливается мешалка. Емкость готова к приему новой порции студня. Во избежание прилипания новых порций пластинок студня к ее стенкам промывку емкости следует производить регулярно сначала теплой, затем горячей водой.

Воронка емкости непосредственно соединена с загрузочным отверстием сушильного барабана в его торцевой части. Сушилку загружают при вращении барабана, находящегося в горизональном положении, а также при включенном всасывающем вентиляторе.

Сушильный барабан оборудован съемными крышками, смотровыми окнами, ходовыми роликами, сквозными валиками, конттрольно-измерительной аппаратурой и автоматикой. Все части, оприкасающиеся с желатином, выполнены из нержавеющей стали. В сушильный барабан вмонтированы крестовины из вы­сококачественной проволоки с алюминиемой сердцевиной твердого завальцевания и алюминиевым обрамлением.

Пластинки галлерты сушат горячим воздухом, нагнетаемым вентилятором через шахту калорифера из оцинкованных стальных ребристых труб. Всасывающий вентилятор отсасывает отработавший влажный воздух из сушилки и удаляет его через циклон в атмосферу. Циклон необходим при работе сушильной установки для очистки отработавшего воздуха от желатиновой пыли.

Перед каждым началом работы сушильной установки необходимо следить за тем, чтобы разгрузочный шибер у циклона был открыт. Как только будет наполнен мешок у разгрузочного шбера циклона, его заменяют на новый во избежание скопления желатина в циклоне (это может уменьшить количество рздуха, проходящего через сушильную установку).

Температура сушилки регулируется автоматически посредством программного регулятора температуры. Распределительный шкаф с программным регулятором необходимо устанавливать на совершенно свободном от вибрации месте.

Скорость сушки зависит от влагоемкости поступающего на сушку воздуха, скорости его движения и влагопроницаемости. Во избежание плавления галлерты процесс сушки начинается при 30°С. По мере обезвоживания температура плавления студ­ня повышается и сушка заканчивается при температуре 70°С.

Высушенный продукт представляет собой сухие гранулы аморфной формы с влажностью 10-16%.

После выключения вентилятора сушилка приводится в свое крайнее наклонное положение посредством пристроенной под опорной рамой гидравлики. Открывается выпускная крышка, и высушенные кубики желатина высыпаются в емкость. На­клонное положение сушилки обеспечивает разгрузку в короткое время. Во время ее разгрузки приемную емкость необходимо вновь наполнить кубиками галлерты и можно начинать сушку следующей партии. При этом сушилка должна быть охлаждена перед каждым новым наполнением порции, чтобы предохранить ее от расплавления. Для этого включается на несколько минут всасывающий вентилятор, и сушилка быстро охлаждается за­сасываемым снаружи воздухом.

Техническая характеристика сушильного барабана (Q-5.СН (ФРГ))

Производительность, кг/ч 50
Электродвигатель барабана

мощность, кВт 2,2

частота вращения ротора, мин^-1 1450
Масса студня при одной загрузке сушилки, кг 1400
Расход пара, т/ч 1,5
Рабочее давление пара, МПа 0,3-0,35
Расход воды, м³/ч

холодной (18°С) и горячей (80-90°С) По 0,5

промывной охлаждающей воды (10°С) 2
Габаритные размеры, мм

диаметр 2000

длина 1800

Масса, кг 2200

Благодаря осевому смещению разгрузочного отверстия вы­сушенный желатин высыпается из барабана в течение коротко­го времени и через перфорацию поступает в приемник, верхняя часть которого представляет собой воронку для приема жела­тина. Приемник имеет выгрузочное отверстие диаметром 80 мм и оборудован запорным шибером для регулирования подачи желатина в пневматическую линию.

Для выработки желатина высших сортов применяют оборудование фирмы “Johnson” (Швеция).

Ленточная сушилка представляет собой закрытый канал, разделенный на восемь температурных зон, на границах разде­ления которых смонтированы подогревающие паровые калори­феры и четыре промежуточных зонных вентилятора. На выходе из последней, восьмой зоны установлен вытяжной вентилятор. Лента-сетка сушилки, секции которой закреплены на звеньях несущих цепей, выполнена из нержавеющей стали и проходит по всей длине сушилки.

Сушка студня осуществляется следующим образом. Воздух с начальной температурой 18±2°С многократно пронизывает пористой слой студня при продвижении его в зонах сушилки. При этом температура воздуха ступенчато повышается в ре­зультате подогрева зонным калорифером и к концу процесса составляет 60-65°С. Поддержание заданной температуры суш­ки по зонам осуществляется автоматически. Схема автоматиче­ского регулирования температуры выполнена на базе термомет­ров сопротивления, командных приборов и регулирующих кла­панов с электроприводом.

По мере прохождения зон «лапша» постепенно обезвоживается и на выходе из сушилки образуется так называемый сухой «пирог», который затем после прохождения изгиба ленты на выходе из сушилки предварительно измельчается в дробилке, состоящей из двух валков, вращающихся с разными скоростя­ми. Верхний вал служит для подачи слоя желатина. Его привод осуществляется от ведущего вала ленты сушилки, а нижний, дробящий желатин, приводится от мотора-редуктора мощностью 735,5 Вт. Предварительно измельченный желатин подается на повторное дробление в дробилку молоткового типа производи­тельностью 2 т/ч (N=4,5 кВт, n=1500 мин^-1). Повторно из­мельченный желатин пневмотранспортом направляется на сме­шивание, приготовление товарных партий, фасование и упако­вывание желатина.

Для обеспечения нормального процесса сушки предусмотре­на аварийная световая сигнализация. В случае перегрузки электродвигателей, установленных на сушилке, отключаются тепловые реле соответствующего двигателя, включается табло, сигнализирующее о нормальной работе двигателя, и загорается табло аварийного отключения.

Техническая характеристика линии фирмы “Johnson” (Швеция) для сушки желатина

Производительность, кг/ч 150-165

Конечное влагосодержание, % 11-13

Объем сухого воздуха, м³/ч 38000
Продолжительность сушки, ч Около 2,5

Оборудование по производству пищевого желатина фирмы «Марубени» (Япония) имеет ряд преимуществ по сравнению с оборудованием шведской фирмы “Johnson”.

Сушку желатиновой «лапши» производят сушилками с ис­пользованием для осушения воздуха катабара. Сетчатые ленты изготовлены из нержавеющей стали.

Ширина ленты 2240 мм, длина 32 м; скорость движения ленты переменная от 0,075 до 0,3 м/мин. Расход воздуха для сушки 625 м³/мин, а при охлаждении желатинового раствора в I зоне—15 м³/мин. Производительность сушилки 200 кг/ч при концентрации раствора 25% для одной линии.

Для сутки желатина при использовании этой сушилки по­казатель абсолютной влажности 0,005 кг/кг является наиболее эффективным. В случае увеличения показателя влажности суш­ка становится неэффективной, а производительность понижает­ся. Если показатель влажности становится очень малым, внеш­няя корка желейной массы пересушивается и препятствует диффузии воды, находящейся внутри желейной массы, которая не поддается сушке.

Зимой профильтрованный наружный воздух автоматически нагревается до 15°С (если его температура недостаточно высо­ка) и увлажняется автоматически до 0,005 кг/кг абсолютной влажности (если она слишком мала). Воздух проходит через камеру катабар, но жидкость катен при этом не используется. Воздушный фильтр, извлекаемый время от времени для очист­ки, промывают вручную или обрабатывают сильным потоком воздуха.

Летом профильтрованный наружный воздух осушается при прохождении через катабар с использованием жидкости катен, и направляется к первой зоне сушилки. Жидкость катен, впи­тавшая в себя влагу наружного воздуха и превратившаяся в разжиженное состояние, перекачивается в регенератор, нагре­вается с помощью пара, осушается и охлаждается. После этого ее используют снова.

Желатин «лапша» последовательно проходит все зоны су­шилки с первой по девятую. Воздух также проходит через эти зоны. В каждой очередной зоне воздух поглощает влагу и его температура понижается. Затем он нагревается с помощью нагревательного прибора и поступает в следующую зону.

Продолжительность сушки зависит от скорости движения сетчатой ленты (от 0,075 до 0,3 м/мин) Продолжительность прохождения всего пути от входа до выхода от 2 до 7 ч.

После сушки высушенный желатин размельчают с помощью дробилки для грубого дробления на частицы диаметром меньше 25 мм и перемещается воздушным потоком для превращения в порошок в дробилках тонкого помола.

Полуавтоматическая линия по производству пищевого жела­тина производительностью 200 кг/ч включает в себя следующие технологические операции: фильтрацию, стерилизацию, концент­рацию и желатинизацию желатиновых бульонов; сушку и кон­диционирование воздуха; дробление, составление товарных партий, фасование и упаковывание готовой продукции.

Желатиновая лапша выходит из вотатора и рас­пределяется равномерно на сетчатой ленте при помощи качаю- щегося конвейера сушилки. Слой желатина попадает на основ­ной конвейер и проходит зону просушивания длиной 30,3 м. В это время желатин находится под воздействием высокоско­ростного воздушного потока, уровни температуры и влажности которого регулируются. Скорость движения конвейера изменя­ется от 0,075 до 0,3 м/мин. Конвейер оснащен загородками из листов нержавеющей стали с обоих краев для предотвращения выпадания желатина вниз.

Аппараты для промывки ленты расположены в нижней части выхода из сушилки. Ленты конвейеров опрыскивают горячей водой (около 80°С). Для очистки сетчатой ленты применяют также щеточное оборудование.

Вода после промывки стекает в лоток. Пар, образующийся при опрыскивании горячей водой, удаляют с помощью вытяж­ного вентилятора. При вводе в сушилку 800 кг (25% всего объ­ема продукции) желейной массы желатина, плотность частиц которого составляет 22,75%, обеспечивается выход 200 кг/ч су­хого желатина с влажностью 9-14% при условии, что крепость массы превышает 160 блюмов.

Сушилка состоит из туннеля, разделенного на девять зон сушки, и одной зоны охлаждения. Поток воздуха движется сни­зу вверх в зонах сушки 1, 2, 4 и 6 и сверху вниз в зонах сушки 3, 5, 7, 8, 9 к в зоне охлаждения.

Воздух, поступающий в сушилку, фильтруется, предвари­тельно нагревается, увлажняется зимой и осушается летом с помощью катабара, в котором в качестве поглотителя исполь­зуют раствор хлорида лития. Использование хлорида лития способствует сведению к минимуму количества микроорганиз­мов в воздухе.

После входа в сушилку осушенный воздух проходит сниз вверх через открытую сетчатую ленту конвейера и пористый слой желатина в первой зоне сушки. Во второй зоне поток воздуха снова движется снизу вверх. Затем направление движения по­тока воздуха будет попеременно изменяться вниз и вверх по мере прохождения им зон сушки. С помощью спиралей парово­го обогрева регулируется температура потока воздуха во время его прохождения через сушилку. В целях предотвращения ка­кого-либо ухудшения качества желатина температура горячего воздуха регулируется автоматически с помощью парораспреде­лительного клапана.

Для устранения из состава наружного воздуха, поступающе­го в сушилку, посторонних примесей и капелек влаги сушилка оснащена фильтром.

После выхода из сушилки желатин представляет собой по­ристую массу «высушенного желатина». Эта масса охлаждает­ся в зоне охлаждения, длина которой составляет 1,8 м, а затем измельчается на мелкие частицы с помощью дробилки грубого дробления.

Дробилки расположены со стороны выхода конвейера. Измельченный желатин собирается в бункере.

Для сушки желатина при использовании описываемой су­шильной установки наиболее эффективной является абсолютная
влажность воздуха 0,005 кг/кг. В случае повышения влагосодержания степень эффективности сушки и производительность
установки понижаются. Если влагосодержание становится
слишком низким, внешняя корка желейной массы пересушива­ется и препятствует диффузии влаги внутри желейной массы,,
которая не высушивается.

Зимой профильтрованный наружный воздух подогревается автоматически до 15 °С, если его температура слишком низкая, и увлажняется автоматически до 0,005 кг/кг абсолютной влаж­ности, если уровень его влагосодержания очень низкий. Воздух проходит через катабар без использования жид­кости катен.

Летом профильтрованный наружный воздух осушается в катабаре с использованием жидкости катен и направляется в зону сушки. Жидкость катен, которая поглощает влагу, со­держащуюся в поступающем воздухе, разжижается. Она отка­чивается с помощью насоса и подогревается паром. Таким об­разом, жидкость катен циркулируется и используется вторично. Летом, если температура подаваемого воздуха на выходе из катабара превысит 20°С, паронагреватель зоны сушки следует выключить, а подаваемый воздух охлаждать с помощью вто­ричного холодильника.

Если температура точки росы наружного воздуха становится ниже 4°С, необходимость в осушении с помощью устройства катабар отпадает.

2. Технические описания и расчёты.

2.1. Описание принципа работы технологической схемы.

Исходный продукт – кубики желатина, размером 4х4 мм с содержанием влаги W_н=45 % и температурой θ₁=30°С, при помощи шнека Ш подается в сушильную камеру С. Снизу в сушильную камеру вентилятором В нагнетается воздух, нагреваемый в калориферной батарее КБ. Воздух на входе в калориферную батарею имеет температуру t₀=23.7°С и относительную влажность φ₀=67 % [ ]. В калориферной батарее воздух нагревается до температуры t₁=70°С. Подогрев воздуха в калориферной батарее осуществляется за счёт конденсации греющего пара, имеющего температуру 99,1 при давлении 1 атм. Из верхней части сушильной камеры отработанный воздух с температурой t₂=45°С поступает на очистку от мелких частиц в циклон СК-ЦН-34 и далее в скруббер “Вентури”. Из скруббера “Вентури” воздух выбрасывается в атмосферу. Шлам из скруббера собирается в емкости Е. Орошение отработанного воздуха в скруббере осуществляется водой, подаваемой под давлением 300 кПа.

Сухой продукт с содержанием сухих веществ 85% и имеющий температуру θ₂=40°С из нижней части сушильной камеры поступает в бункер высушенного материала Б₁ и далее на ленточный транспортёр, а из циклона СК-ЦН-34 – прямо на ленточный транспортёр.

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=30°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 = 1,43 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.

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

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

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=103,326 кДж/кг,

х₁=0,01257 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

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

Расход тепла на сушку:

, кВт

2.5. Конструктивный расчёт сушилки с псевдоожиженным слоем.

Расчёт скруббера “Вентури”.

Расчёт скруббера “Вентури” проведём с помощью энергетического метода.

Исходные данные:

1. Массовый расход газов, подлежащих очистке, G_г=2.05 кг/с

2. Температура газов перед скруббером, t'_г=45ºС

3. Плотность газов, =0.51 кг/м³ (при н.у.)

4. Концентрация желатина на входе в скруббер, с₁=0.03 г/м³

5. Необходимая концентрация желатина на выходе из скруббера с₂=0.0015 г/м³

6. Абсолютное давление газов перед скруббером, Р'_г=200 кПа

7. Температура осветлённой воды, поступающей на орошение, t'_ж=30ºС

8. Напор воды, Р_ж=300 кПа

9. Содержание взвеси в осветлённой воде, С_ж=55мг/кг

Расчёт ведём в следующем порядке:

1. Учитывая незначительное содержание паров в газах при температуре 45ºС, выбираем конструкцию скруббера “Вентури”, состоящую из стандартной трубы Вентури и прямоточного циклонакаплеуловителя ЦН-24 с разрывом в выхлопной трубе.

2. Эффективность аппарата:

Число единиц переноса:

3. Уравнение энергетической зависимости для данного процесса:

где

В, х – константы, определяемые дисперсным составом пыли,

В=2.34·10^-4

х=1.115

кДж/1000 м³ газов

4. Удельное орошение трубы “Вентури”, m=10^-3 м³/м³

5. Плотность газов на входе в скруббер:

,кг/м³

6. Объёмный расход газов, поступающих в скруббер:

, м³/с

7. Расход орошающей воды:

, кг/с

8. Гидравлическое сопротивление скруббера “Вентури”:

, Па

9. Принимаем температуру газов на выходе из скруббера, t''_г=44ºС

10. Плотность газов на выходе из скруббера:

,кг/м³

11. Объёмный расход газов на из скруббера:

, м³/с

12. Скорость газов в сечении прямоточного циклона-каплеуловителя ω=3 м/с

13. Диаметр циклона-каплеуловителя:

, м

14. Высота циклона-каплеуловителя:

, м

15. Гидравлическое сопротивление циклона-каплеуловителя:

16. Гидравлическое сопротивление трубы Вентури:

, Па

17. Учитывая незначительное сопротивление циклона-каплеуловителя, плотность газов на выходе из трубы Вентури принимаем равной 0.878 кг/м³

18. Коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы Вентури:

19. Коэффициент гидравлического сопротивления, учитывающий введение в трубу Вентури орошающей жидкости:

20. Скорость газов в горловине трубы Вентури:

, м/с

21. Диаметр горловины трубы Вентури:

, м

Расчёт циклона СКЦН-34.

Исходные данные:

1. Кол-во очищаемого воздуха при рабочих условиях:

V=1.73 м³/с

2. Плотность газа при рабочих условиях (t=45ºС):

, кг/м³

3. Динамическая вязкость воздуха при рабочих условиях:

, Па·с

4. Плотность частиц:

ρ_ч=1368 кг/м³

Расчёт.

1. Оптимальная скорость газа в аппарате:

ω_опт=1.7 м/с

2. Необходимая площадь сечения циклона:

, м²

3. Диаметр циклона:

, м

N – кол-во циклонов,

N =1

Стандартное значение D=1200 мм

4. Действительная скорость газа в циклоне:

, м/с

5. Коэффициент гидравлического сопротивления циклона:

- коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона

=1050

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.

6. Потери давления в циклоне:

, Па

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

fНаименование		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	l	0.6
Высота заглубления выхлопной трубы	hт	0.515

7. Минимальное время пребывания частиц в циклоне:

, с

L – длина пути, проходимого газовым потоком в циклоне.

, м

8. Скорость во входном патрубке:

, м/с

Принимаем ν_окр=12 м/с

9. Скорость осаждения частиц:

, м/с

d_ч=2·10^-5 м

, м/с

Минимальное время пребывания частиц в циклоне:

, с

Циклон СКЦН-34

Диаметр трубопровода равен

где V-объемный расход воздуха равен

относительная влажность φ₀=67%;

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

Р_н =2983.2 Па

Температура воздуха на первом участке 23,7⁰С.

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 426 мм. Внутренний диаметр трубы d=0,404 м.

Определение потерь.

Потери на трение:

где при данной температуре плотность воздуха

.

Вязкость при рабочих условиях

Примем абсолютную шероховатость труб D=0,2×10^-3 м

тогда относительная шероховатость трубы равна