Расчет распылительной сушильной установки

Рабочий объем сушильной камеры V, м³

Vp=W/A,

где W- производительность по испаренной влаге, кг/ч

А – влагосъем с 1м³ рабочего объема камеры, кг/м³*ч

Значение А определяем по графику, указанному на рис.5 в «Методических указаниях по курсовому проектированию конвективной сушильной установки» как функцию разности температур, ΔТ[3];

V=1800/3.6=500м³            А=3.6

 

Средний объемно-поверхностный диаметр капель при диспергировании центробежными дисковыми распылителями:

d₀=0,24*(1/n)^0,6*(1/ρ)^0,3*(Gн*υ/Dд)^0,2*(σ/y)^0,1,

 

где d₀ – средний объемно-поверхностный диаметр капли, м

n – частота вращения распыливающего диска, 800 с^-1;

Dд – диаметр распыливающего диска, 0.12м;

y – смоченный периметр распыливающего диска, 0,04м;

Gн – массовый расход исходного материала, 0,03кг/с;

ρ – плотность исходного материала, 800кг/м³;

υ – кинематическая вязкость материала,  0.4*10^-6м²/с;

σ – коэффициент поверхностного натяжения исходного материала, 6*10^-2Н/м.

d₀=0,24*(1/800)^0,6*(1/800)^0,3*(0,03*0.4*10^-6/0,12)^0,2*(6*10^-2/0,04)^0,1= 4,91*10^-5м

 

Радиус факела распыления Rф, м:

Rф=0,33* d₀*(ρ/ρ_г)*Re^0,35*Gu^-0,4*Ko^-0,2,

 

Re=u₀*d₀/υ_г=98,2

Gu=(0,5*(t₁ + t₂) – t_м)/(273 + t₁) =0.19

 

Ko=((273 + 0,5*(t₁ + t₂))*Cг)/r*(Uн – Uк)=0.697

 

где Re, Gu, Ko – соответственно критерии Рейнольдса, Гухмана, Косовича.

ρ – плотность материала

ρ_г – плотность сушильного агента

u₀ – окружная скорость распыливающего диска

υ_г – кинематическая вязкость сушильного агента

t₁, t₂ – температуры сушильного агента на входе и выходе сушилки;

t_м – температура мокрого термометра, °С;

Cг – теплоемкость сушильного агента,

r – теплота парообразования при t_м,

Uн, Uк – влажность исходного материала и готового продукта, кг/кг;

Rф=0,33*0,0000023*2000*3.37*1.96*1.066= 0.23м

D=2,5*Rф=2,5*0,23= 0,529м

 

По полученному объему и ГОСТу определяем тип и размер сушильной камеры, ее диаметр D, тип РФ 6.5-600, внутренний диаметр сушильной камеры равен 6500мм, высота цилиндрической части сушильной камеры равна 18000мм, рабочий объем сушильной камеры 600м³, производительность по испаренной влаге равна 1200-21000кг/ч.

 

 

Расчет калорифера

 

При теплоносителе паре рекомендуется применять одноходовые калориферы. При теплоносителе паре (перегретом или насыщенном) расчет следует производить на разность между температурами насыщения пара и средней температурой воздуха.

Расчет площади поверхности нагрева калорифера, систем вентиляции и кондиционирования воздуха, совмещенных с воздушным отоплением и запрограммированным для подачи наружного воздуха в количествах, необходимых для вентиляции в течении холодного периода года в пределах, ограниченных расчетными параметрами А, рекомендуется производить:

При теплоносителе паре – по суммарной потребности в тепле на отопление (при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период года, соответствующей расчетным параметрам Б) и на вентиляцию (при наружной температуре, соответствующей расчетным параметрам А).

Действительное количество тепла, подводимого к калориферу, следует определять по сумме расходов тепла на отопление (соответствующих расходу при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период года по расчетным параметрам Б) и на вентиляцию (по расчетным параметрам А). Количество теплоносителя нужно определять с учетом условной потребности тепла.

 

1) задаваясь массовой скоростью воздуха υγ, кг/м²*ч, определяем необходимую площадь фронтального сечение, м², калориферов по воздуху:

f₁=G/3600* υγ, где G – расход нагревающего воздуха, кг/ч,

принимаем υγ=14 кг/м²*с

f₁=28213/3600*14=0,55м²

2) пользуясь техническими данными и исходя из необходимой f₁, выбираем калорифер марки КВБ-10

 

3) объемный расход теплоты на нагревание воздуха:

Q=q*W=5064*1800= 9115200 Вт

 

Коэффициент теплопередачи калорифера К=37,8 Вт/м²*с

 

4) необходимая площадь поверхности нагрева, м²:

F´_y=Q/K*(Tср – ((t_н – t_в)/2))=2170285/34.2*(180 –((175 + 80)/2))= 1068,85м²

5) общее число установленных калориферов:

n´= F´_y/ 4*F_к ; n´= 6

где F_к– площадь поверхности нагрева одного калорифера.

 

6) действительная площадь поверхности нагрева установки: F_y= F_к*n=1147,2

 

8) аэродинамическое сопротивление калориферной установки:

Hв=7.5 кг/м²

H^восств= Hв*n=7.5*7=52.5 кг/м²

 

Расчет и подбор вспомогательного оборудования

 

Расчет циклонов

 

Зная расход абсолютно сухого воздуха L=15,67кг/с, задаваясь скоростью цилиндрических циклов 3,5 м/с:

L=w*S=w*(π*d²/4)= →d=0,59м

Выбираем одиночный циклон ЦН-11, D=0,49м, в количестве 3х штук.

Определяем гидравлическое сопротивление циклонов:

Δp=ε*ρ*w²/2

Δp=68Па

 

Гидравлическое сопротивление всей линии на выходе из сушилки с учетом пневмотранспортной, сопротивления трубопровода и разгрузочного циклона, принимаем:

Δp_уст= Δp_общ + H^восств + 10=52.5+60+10=170.4кг*с/м²

 

Выбор вентиляторов

По заданным значениям производительности и давлению выбираем вентилятор типа Ц4-70, марки Б16-7 с числом оборотов n_в=650 об/мин, электродвигателем N=22кВт и η=77%.

 

9.Выбор точек контроля и управления работой установки[3].

№ п/п	Обозначение	Прибор
1		Прибор для измерения давления
2		Прибор для измерения температуры
3		Прибор для измерения уровня

Вывод

Был выполнен проектный расчет сушильной установки, исходя из заданной производительности установки по испаренной влаге W=1800 кг/ч.

Основные показатели режима сушки, осуществляемой в сушильной установке: температура воздуха на входе в сушильную камеру t₁=175°С, на выходе из сушильной камеры t₂=80°С. Данная установка предназначена для сушки обезжиренного молока с начальной температурой θ_н=54°, и конечной температурой θ_к=65°. Содержание сухих веществ в исходном продукте Xн=54%, в конечном – 95%. Так как продукт является высоко влажным, была выбрана и спроектирована распылительная сушилка с коническим дном. Сушильная установка состоит из сушильной камеры, распылителя, воздухораспределительного устройства, вытяжного вентилятора, разгрузочного циклона, пневмотранспортной линии, вибролотка, парового калорифера, насоса, бака, а также устройств, измеряющих температуру на входе и выходе из сушильной камеры, уровень в баке, давление в насосе. Все вспомогательные приборы были выбраны в соответствии с заданными параметрами.

 

 

 

 

Список используемой литературы

1. Н.Н. Липатов, В.Д. Харитонов «Сухое молоко» Н: Легкая и пищевая промышленность, 1981

2. ГОСТ 18906-80 Сушилки распылительные. Типы, основные параметры и размеры. М: Госком СССР по стандартам.

3. К.М. Федоров «Процессы и аппараты пищевых производств» Методические указания по курсовому проектированию для студентов всех специальностей всех форм обучения. Ч.2 – СПб: СПбГУНиПТ, 2008

4. Справочник проектировщика. Ч.2 (под редакцией И.Г. Староверова-М: Стройиздат,1978)

5. К.М. Федоров, Н.И. Лукин, В.Б. Тишин, А.Н. Жариков, А.Г. Новоселов, М.М. Беззубцева «Процессы и аппараты пищевых производств. Методические указания к лабораторным работам для всех специальностей» - СПб: СПбГУНиПТ,2001