Материальный и конструктивный расчет

Дано:

Gн= 630 кг/ч; Uн= 56%; Uк=4,5%; t°= 19°С; t₁ =168°С; t₂ =65°С;

φ₁=80%; φ₂=24%

   

G₁=G₂+W

G₁(100- Uн/100) =G₂(100- Uк/100);

W=Gн (Uн -Uк/100- Uк)

1. Количество испаренной в сушке влаги:

W=Gн (Uн - Uк /100- Uк), где

Gн и Un- начальная масса и влажность материала, поступающего на сушку;

Gк u U_K- конечная масса и влажность высушенного материала;

W= 630 (56-4,5/100-4,5)=339,6 кг/ч.

G_K= W-Gн =630-339,6=290,4 кг/ч.

2. Расход сухого воздуха в сушилке L (в кг/с):

L=W/Х₂ -Х₀=339,6/0,041-0,011= 11320 кг/ч.

3. Объем сушильной башни:

V=W/A 339,6/4 = 84,9 м³ ≈85 м³

D=1,05³ √W/А = 1,05³ √85= 4,6 ≈5;

Н=5∙2,5 = 12,5≈ 13 м.

 

 

3.2 Тепловой баланс

 

 

Qpacx-Qпpиx =2110380-571004,8 = 1539375,2 кДж;

Qкалор.= L(J₁-J₀) = 11320(201,12-46,09) = 1754600;

Qpacx/Qприx= 1539375,2/1754600 ≈ 1 калорифер

 

 

3.3. Расчет теплопотерь

1. Q_пот=α(t_ст-t_ос)F

F=2πrk=2∙3,14∙2,5∙13=204,1

2. Температура стенки

=

3. Коэффициент теплопроводности:

В качестве изоляционного материала используем орпрьтит вату.

 

Q_пот=9,495∙(116,5-20)∙204,1=187010,2кДж

 

 

4. Расчет вспомогательного оборудования

Расчет циклона

Данные для расчета:

производительность по воздуху                    V_сек=2,82 м³/сек

наименование диаметра частичек                 d=12 мкм

Скорость воздуха:                          

-при вводе в циклон                                             W_вх=20 м/сек 

- в циклоне                                                            W_ц=12 м/сек

- в выхлопной трубе                                        W_тр=6м/сек

Площадь сечения входного патрубка

Ориентировочное значения диаметра циклона:

Поскольку минимальный размер улавливаемых частичек меньше 12 мкм, полагают, что осаждение их подчиняется закону Стокса. Поэтому скорость осаждения подсчитывают по формуле:

 

Проверяют правильность применения формулы

 

 

Внутренний диаметр выхлопной трубы:

Наружный диаметр выхлопной трубы:

Диаметр циклона:

Высота конусной части циклона:

Гидравлическое сопротивление рассчитываемого циклона:

Высота циклической части циклона:

Выбираем циклон типа ЦН-11 с размерами:

Д=1,044м;      

h_т=1,56

h_к=2∙Д=2088

H_ц=4,1∙Д=4280

H_общ=6,8Д+200=7299

 

 

4.2. Выбор вентилятора

Мощность потребляемая вентилятором

- подача вентилятора, м³/сек;

 – полное сопротивление сушильной установки с учетом скоростного напора, н/м³;

 = – общий КПД вентилятора;

V=V₁₌9712,5м³;

Объем влажного воздуха:

 

Р_п=12,5 мм рт.ст.

Р_об=745 мм рт. ст

 

 

где       =  – сопротивление трения воздухопроводов, н/м²;

             – местные сопротивления, н/м²;

 

 

∆Р_суш – сопротивление сушилки, н/м²;

∆Р_кал – сопротивление калориферов, н/м²;

∆Р_ц –сопротивление циклонов, н/м²;

∆Р_ск=W_в²ρ/2 – скоростной напор, н/м²;

 Из уравнения расхода находят диаметр воздухопровода между аппаратами.

Уточним скорость движения воздуха

Скоростной напор

где    – плотность  воздуха при t_ср=93,5°C

Предварительно подсчитываем критерий Re

при Re=

l – общая  длина воздухопровода

∆Р_суш=20мм вод ст=20∙9,81=196,2 н/м²;

∆Р_ц =85 мм вод ст = 85∙9,81=835 н/м²;

Сопротивление калориферов

∆Р_кол =10,4 мм вод ст= 10,4∙9,81=102,2 н/м²;

 

Полное сопротивление сушильной башни

∆Р=216,2+196,2+102,2+835+174,3=155,35 кгс/м²=155,35 мм. вод. ст.

 Исходя из найденной мощности вентилятора выбираем вентилятор №12 с электродвигателем А02-51-4 со следующими техническими характеристиками:

N=7,5 квт, h=610 мин, Д_шкива =450.

Выбор и расчет калорифера

Для подогрева до определенной температуры воздуха, поступающего в сушилки, применяют воздухонагреватели с большой поверхностью теплообмена и малым гидравлическим сопротивлением.

Принимаем для расчета кожухотрубчатый калорифер.

1. Находим необходимую поверхность нагрева.

 

где К – коэффициент теплопередачи, вт/(м²град);

– средняя разность температур между теплоносителями, град;

 

2. Принимаем в качестве источника тепла насыщенный водяной пар

р=8ата, t_п=169,6

 

 

Принимают турбулентный режим движения воздуха по трубному пространству. Диаметр труб d=38*2. Для предварительного расчета полагают Re=20000.

Из выражений:

 

 

определяют

 

  – вязкость воздуха при

t_ср=t₀+t₁/2=19+168/2=93,5°С

По каталогу выбираем двухходовой теплообменник типа ТН с общим числом труб 488 и диаметром 800 мм.

Уточним критерий Re

Для турбулентного режима движения воздуха в трубах

 , откуда

 

 теплопроводность воздуха

при температуре 93,5°С.

Так как коэффициент теплоотдачи со стороны пара, конденсирующегося на наружной поверхности труб в межтрубном пространстве, достаточно велик и основное термическое сопротивление будет сосредоточено со стороны воздуха (α_к>> α_в), то можно принять α_к=12000 вт/(м² град).

Принимают тепловую проводимость загрязнений со стороны накипи, и со стороны нагреваемого воздуха, соответственно равными, а теплопроводность стали λ=46,4 вт/(м² град).

 

Общий коэффициент теплопередачи

Выбираем по каталогу двухходовой теплообменник ТН со следующими техническими данными  F=131м²; n=488; l_труб=3500мм; Д=800мм.

Наружный диаметр трубок: 25 мм, шаг – 32.

Размеры штуцеров:

 А: d_y=200                Б: d_y=200       В:   d_y=80 

   l₁=140                 l₁=140                 l₃=140

   l₂=175                    l₂=250

 

Распылительный диск

 

Скорость отрыва капли зависит от концентрации молока и ориентировочно равна окружной скорости диска. При обычной концентрации 36% окружная скорость диска W=140 м/сек. Число оборотов диска при турбинном приводе n=7000 об/мин, тогда диаметр диска по концам сопел:

 

Диаметр сопл:

средний диаметр капли

 

mn – число оборотов диска, об/мин.

R – радиус диска, м.

σ – поверхность натяжения, н/м.

σ=42∙10^-3н/м,

R=Д/2=0,382/2=0,19

ρ_мол=1235,2

Р_м=10[1,42∙Q+(100-Q)]=1235,2 кг/м³

Размер капли при тех же условиях по Андрееву

 

Длина полета капли

плотность воздуха; С=1,3; t=168°C

 

W_н – начальная скорость полета капли=140м/сек;

W_к – конечная  скорость=0,4м/сек;

радиус камеры: R=2,55; S<R; 

                                    1,85<2,55

мощность вращения диска

 

 

Вывод

 

После выполнения курсового проекта можно сделать вывод: технико-

экономические показатели этого метода сушки могут быть значительно улучшены за счет интенсификации процесса испарения в распылительных сушилках. Как показала практика, при сушке высокодиспергированных материалов можно значительно интенсифицировать процесс, в результате чего сокращаются габариты установки и расходы электроэнергии и тепла.

Основными факторами, определяющими эффективность работы сушильных установок, эксплуатируемых в промышленности, являются: свойства суспензии, температурный режим, характеристики распыления или в общем случае — аэрогидродинамическая обстановка в сушильной камере. Свойства суспензии определяют при этом температурный режим и характер распыления

 

 

Список литературы:

 

1. Лятипов С.Т., Кретов И.Т, Остриков А.  Машины и аппараты пищевых

производств. — М.: Высшая школа, 2001. — 680 с.: ил.

2. Калунянц К.А., Голгер Л.И., Балашов В.Е. Оборудование микробиологических производств. — М.: ВО «Агропромиздат», 1987,- 398 с., un.- (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).

3. Касаткин А.Г Основные процессы и аппараты химической технологии.- М.:«Химия» 784 с., ил.

4. Павлов К.Ф., Романков П.Г, Носков А.А. Процессы и аппараты химической технологии.- Ленинград: Химия», 1987,- 576 с., ил.

5. Остриков А.И., Абрамов О.В. Расчет и конструирование машин, аппаратов

пищевых производств.- Санкт-Петербург: ГИОРД, 2003,- 352 с., ил.

 

 

Федеральное агентство по образованию РФ

Восточно-Сибирский государственный технологический университет

Институт пищевой инженерии и биотехнологии

Кафедра «Процессы и аппараты пищевых производств»

 

 

Допущен к защите

Зав. кафедрой

_________________

«_____»______2009г

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

⇐ Предыдущая1234

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: