 |
Расчетно - практическое занятие № 17
|
|
|
|
Расчет вальцевой сушилки
Материальный баланс для вальцовых сушилок выражается уравнением:
 ,
| (17.1) |
где M1 - масса исходного продукта, кг; M2 - масса готового продукта, кг; W - масса испаренной влаги, кг; S1 - массовая доля сухих веществ в исходном продукте, %; S2 - массовая доля сухих веществ в готовом продукте, %.
Производительность сушилки по испаренной влаге (кг / ч) можно определить по формуле:
 ,
| (17.2) |
Производительность сушилки по готовому продукту (кг / ч) можно определить по формуле:
 ,
| (17.3) |
Напряженность поверхности нагрева Т (кг / м2 · ч) определяют по формуле:
| T = W / F, | (17.4) |
где F - рабочая поверхность вальцев, м 2.
Напряженность для различных вальцевых сушилок составляет: 40... 90 кг / (м2 *ч). Выбрав для сушилки показатель напряженности, легко рассчитать рабочую поверхность вальцов, м 2:
| Fр = W / T, | (17.5) |
От момента нанесения смеси для сушки до снятия готового продукта поверхность вальцов может составлять от 300 до 180 градусов. Тогда общая поверхность вальцов может существенно меняться. Рассчитать её можно по следующей формуле:
| Fo = Fo * 360 /a, | (17.6) |
где a - угол нахождения продукта на вальце, град.
Тепловой баланс сушильной установки можно выразить следующим уравнением:
| Q = Qм + Qисп + Qп + Qг, | (17.7) |
где: Q - количество теплоты, затраченное на сушку, кДж;
Qм - количество теплоты, расходуемой на подогрев исходного продукта до температуры сушки, кДж;
Qисп - количество теплоты, расходуемое на испарение влаги, кДж;
Qп - теплота потерь, кДж;
Qг - теплота, уносимая готовым продуктом, кДж.
Тепло, затраченное на подогрев продукта, определяем по формуле:
| Qм = G * c * (tисп - tн), | (17.8) |
где G - масса высушиваемого продукта, кг / ч;
с - теплоемкость высушиваемого продукта, кДж / (кг * К);
|
|
|
tн - начальная температура продукта, 0С;.
Tисп - температура сушки, 0С.
Количество теплоты, затраченной на испарение влаги, определяем по формуле:
| Qисп = W * r, | (17.9) |
где W - масса испаренной влаги, кг / ч;
r - теплота парообразования при температуре сушки, кДж / кг.
Приближенные потери тепла в окружающую среду определяем по формуле:
| Qп = µ * Fо * (tср.ст - tвозд), | (17.10) |
где µ - средний коэффициент теплоотдачи от вальцов к воздуху, Вт / (м2 * К),
можно принять = 12...15 Вт / (м2 * К;
Fо - общая поверхность вальцов, м2;
tср.ст - средняя температура стенок вальцов, равная температуре сушки или испарения, 0С;
tвозд - температура воздуха, 0С.
Количество теплоты, уносимое готовым продуктом, определяем по формуле:
| Qг = Gг * cг * tг, | (17.11) |
где Gг - масса готового продукта, кг; cг - удельная теплоемкость готового продукта,кДж / (кг *К);
tг - температура готового продукта, 0С.
Расход пара для вальцовых сушилок определяют по формуле:
| D = Q / (iп - iк), | (17.12) |
где iп - энтальпия греющего пара, кДж / кг; iк - энтальпия конденсата, кДж / кг.
Удельный расход пара на 1 кг испаренной влаги определяем по формуле:
| Dуд = D / W, | (17.13) |
Цель работы: изучить теоретические основы процесса сушки биологических объектов; познакомиться с устройством различных типов промышленных сушильных установок; провести расчет и подбор вальцовой сушильной установок для сушки культуральной жидкости согласно индивидуальному заданию.
Порядок оформления отчета
Отчет о расчетно-проектной работе оформляется в соответствии с требованиями, изложенными в методических указаниях по курсовому проектированию, и включает в себя:
- цель работы;
- теоретическую часть, в которой излагаются основы процесса сушки культуральных жидкостей; факторы, влияющие на процесс сушки; типы применяемых сушильных установок и их характеристика; требования к сушильным установкам различного типа;
|
|
|
- расчетную часть, выполненную по приведенной методике и в соответствии с индивидуальным заданием.
Контрольные вопросы
1. Какова классификация промышленных установок для сушки биологических объектов?
2. Каковы основные требования к сушильным установкам?
3. Каковы преимущества вальцовых сушилок?
4. В чем заключается сущность процесса удаления влаги в сублимационных сушилках?
5. Каковы преимущества вальцовых сушилок?
6. С какой целью и как осуществляется очистка воздуха перед его нагреванием и использованием для сушки?
7. Каковы способы экономии тепла при сушке?
8. В чем сущность расчета и подбора сушильных установок?
Пример выполнения задания
Рассчитать и подобрать вальцевую сушилку производительностью 250 кг суспензии биомассы с массовой долей сухих веществ 20 %.
Исходные данные для расчетов:
Производительность сушилки по исходному продукту - 250 кг / ч;
Массовая доля сухих веществ в исходном продукте - 20 %;
Массовая доля веществ в готовом продукте - 90 %;
Температура продукта перед сушкой - 50 0С;
Температура воздуха в цехе - 35 0С;
Температура испарения - 101 0С;
Температура греющего пара - 140 0С;
Температура конденсата - 125 0С.
Из уравнения материального баланса(17.1) определяем производительность сушилки по испаренной влаге по формуле (17.2) и готовому продукту по формуле (17.3):
М2 = 250 · 20 / 90 = 55,6 кг / ч
W = (250 · 90 - 250 · 20) / 9 0 = 194,4 кг / ч
Рабочую поверхность вальцев определяем по формуле (17.5), приняв напряженность поверхности нагрева Т = 50 кг / (м 2 * ч),:
Fр = 194,4 / 50 = 3,9 м 2.
Примем, что угол нахождения продукта на вальце составляет 300 0. Тогда общую поверхность вальцов определяем по формуле (17.6):
Fо = 3,9 · (360 / 300) = 4,7 м 2.
Теплоту, затраченную на сушку продукта, определяем из теплового баланса по формуле (17.7), предварительно определив количество теплоты Qм, расходуемой на подогрев исходного продукта до температуры сушки, по формуле (17.8), затраты тепла на испарение влаги Qисп по формуле (17.9), потери тепла в окружающую среду Qпот по формуле (17.10), тепло, уносимое с готовым продуктом, Qг по формуле (17.11).
Qм = 250 · 2,9 (101 - 50) = 36975 кДж
Qисп = 194,4 *2254 = 438178 кДж
Qпот = 15 * 4,7 (101 - 35) = 4853 кДж
Qг = 55,6 * 2,1 *101 = 11793 кДж
Q = 36975 + 438177,6 + 4953 + 11793 = 491799 кДж
Расход пара на сушку определяем по формуле (17.12):
|
|
|
D = 491799 / (2734 - 525) = 222,6 кг / ч
Удельный расход пара на 1 кг испаренной влаги определяем по формуле (17.13):
Dуд = 222,6 / 194,4 = 1,15 кг / кг
Характеристика выбранного сушильного агрегата:
Тип сушилки - двухвальцовая;
Общая поверхность нагрева вальцов - 4,7 м 2;
Рабочая поверхность нагрева вальцов -3,9 м 2;
Производительность по испаренной влаге - 194,4 кг / ч;
Производительность по готовому продукту - 55,8 кг / ч;
Расход пара - 222,6 кг / ч;
Удельный расход пара на 1 кг испаренной влаги - 1,15 кг / кг.
|
|
|
