Енергетичний розрахунок сушильної установки

Міністерство освіти і науки України

Чернігівський державний технологічний університет

 

 

                    Кафедра:         МА ВХВ і ТП

 

 

 

 

КУРСОВА РОБОТА

 

з енергозабезпечення

Енергетичний розрахунок сушильної установки

 

 

 

Виконав :

студент групи ЕМ-001                                          Сімакова С. Є.

Перевірив :

                                                                                Ігнатенков О. Л.

 

 

Чернігів 2003

 

ЗАДАНИЕ

 Используя теоретические методы произвести энергетический расчёт сушильной установки. Определить расход воздуха, а также расход и необходимое давление греющего пара для непрерывно действующей сушильной установки работающей по нормальному сушильному варианту.

Исходные данные:

Производительность , кг/ч                                     3510

Влажность зерна, %:

     начального (сырого)                                  40,0

     сухого (получаемого)                                 9,0

Температура воздуха,  °С :

до калорифера                                            15

после калорифера                                      145,0

после сушилки                                           43

Температура материала, °С :

до сушилки                                                 20

после сушки                                               45

Давление пара в калориферах, МПа                     0,8

Относительная влажность воздуха, %:

до сушилки                                                 70

после сушилки                                           60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

Проект содержит : страниц 15, ссылок 6, чертежей 1.

 

Цель проекта: спроектировать и рассчитать сушильную установку.                                                    

 

Объект проекта: сушилка пневматическая ш5-ппс-75, разработчик – ОКБ НПО по крахмалопродуктам НТЦ “Агропищепром” ВАСХНИЛ, изготовитель – Кореневский опытноэкспериментальный завод НПО по крахмалопродуктам НТЦ “Агропищепром” ВАСХНИЛ.

 

КАЛОРИФЕР, СУШИЛКА, СКРУББЕР, РЫХЛИТЕЛЬ, ЦИКЛОН, ПАР, ВОЗДУХ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                      5 

1 Анализ установки                                                     6             

2 Описание конструкции                                           7       

3 Расчётная часть                                                       11              

Выводы                                                                        14              

Перечень ссылок                                                        15              

Приложение                                                                16             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Удаление влаги с поверхности, а также из внутренних слоев различных веществ и материалов можно отнести к числу наиболее распространенных процессов в технологиях промышленности и сельского хозяйства.

Среди существующих методов обезвоживания выделяют: физико-химический, механический и тепловой. Физико-химический метод основан на поглощении влаги из высушиваемого материала путем их соприкосновения с гигроскопическими веществами, например хлористым кальцием, силикагелем. Он применяется в мелкомасштабных производствах и лабораториях. Механическим обезвоживанием называют процес разделения систем жидкость-твердое тело под действием механических сил (давления, гравитационных, центробежных). Удаление  влаги  путём  подвода  теплоты  к высушиваемому  материалу  называют  тепловым  методом  обезвоживания. Последние  два  метода  наиболее  распространены  в  промышленной  технологии  и  сельском  хозяйстве.

Большое число типов применяемых в промышленности сушилок связано с разнообразием высушиваемых материалов, их свойств и условий обработки.

 

1 АНАЛИЗ УСТАНОВКИ

По типу действия все сушилки классифицируют на аппараты периодического и непрерывного действия: по виду используемого сушильного агента (теплоносителя) – на воздушные, газовые и паровые; по величине давления в сушилке – на атмосферные и вакуумные; по направлению движения материала и сушильного агента (в конвективных сушилках) – на противоточные, прямоточные, с перекрестным током; по состоянию слоя высушиваемого материала в аппарате – с неподвижным, движущимся, взвешенным и фонтанирующим слоем.

 Сушильные аппараты делят  по способу подвода теплоты  к высушиваемому материалу на  три группы: контактные; конвективные (воздушные, газовые); специальные сушилки.

Пневматические сушилки применяют для интенсивного удаления свободной (поверхностной) влаги. Это сушилки непрерывного действия. В вертикальной трубе происходит сушка измельченных материалов в движущемся газовом потоке. Линейная скорость воздуха в сушильной трубе должна быть больше скорости уноса высушиваемых частиц. Практически принимают, что 1кг воздуха перемещает по пневматической трубе от 8 до 20кг высушиваемого материала.

Повышение производительности сушильных установок может быть достигнуто как экстенсивными методами, т.е. путем увеличения габаритов сушильной камеры, сокращения простоев и т.п., так и более эффективными интенсивными методами – путем повышения скорости сушки и соответствующего сокращения продолжительности процессов.

 

 

 

 

 

 

2 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

СУШИЛКА ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ Ш5-ППС-75

  Предназначена для тепловой сушки  кукурузного, картофельного и других  видов крахмала в воздушном  потоке после механического обезвоживания  и используется на предприятиях крахмало-паточной промышленности.

Сушилка состоит из следующих групп и узлов:

 питателя (6), предназначенного  для приёма исходного продукта  – сырого крахмала и равномерной  регулируемой подачи его в  рыхлитель сушилки;

 рыхлителя (8) – для механического разрушения конгломератов (кусочков) сырого крахмала, поступающего из питателя;

 установки калориферов(7) - для  очистки холодного воздуха от  механической пыли и его подогрева;

 сушильной трубы (5) - для сушки  крахмала в потоке горячего  воздуха;

 головки сушильной трубы (2) – для досушивания зерён крахмала , их сепарации и измерения направления потока крахмаловоздушной смеси;

 установки циклонов (1) – для  выделения крахмала из крахмаловоздушной  смеси и его отбора;

 установка скруббера (4) – для  мокрого обеспыливания воздуха после циклонов (мокрая очистка отработанного воздуха);

 установка вентилятора (3) –  для создания тяги и обеспечения  транспортировки крахмала по  сушильному тракту;

 щитов силового и управления  – для размещения пусковой  электроаппаратуры, приборов контроля, сигнализации и управления сушилки.

Сушилка действует по принципу сушки частиц крахмала во взвешенном состоянии в потоке горячего воздуха.

  Сырой крахмал подаётся в питатель  сушилки, где он непрерывно перемешивается. Далее шнеком-питателем крахмал транспортируется в рыхлитель. Здесь он встречается с потоком горячего воздуха, предварительно очищенного в фильтрах и нагретого до требуемой температуры в установке калориферов. Воздух поступает в рыхлитель за счёт тяги, создаваемой вентилятором. В рыхлителе при вращении бильного ротора происходит дробление конгломератов крахмала на мельчайшие частицы и интенсивное перемешивание этих частиц с горячим воздухом. В результате чего в этой части сушилки происходит активное испарение большей части влаги, содержащейся в крахмале.

  По мере высыхания частицы  крахмала поднимаются из рыхлителя  потоком воздуха вверх по сушильной  трубе и досушиваются, находясь  во взвешенном состоянии в  потоке горячего воздуха. При  поступлении потока “крахмал-воздух”  в головку происходит падение скорости потока. За счёт этого более тяжёлые частицы (недосушенные) крахмала падают или витают в потоке и досушиваются. Таким образом в головке происходит полная досушка крахмала.

  Из головки высушенный крахмал  вместе с воздухом поступает в установку циклонов, где происходит отделение сухого воздуха за счёт центробежной силы. Сухой крахмал собирается в приёмном бункере циклонов и шнеком транспортируется на рассев и упаковку.

  Обработанный (очищенный) воздух из  циклонов через общий коллектор циклонов и воздуховода вентилятором отсасывается через скруббер. В скруббере происходит улавливание крахмальной пыли на смоченных стенках аппарата под действием центробежной силы, а также воды, подаваемой через нижнюю форсунку.

Окончательно очищенный воздух от части крахмала через раскручиватель промывателя вентилятором выбрасывается в атмосферу. Товарная влажность сухого крахмала в сушилке достигается путём автоматического или ручного регулирования по температуре отработанного воздуха.

Расчитываемую сушилку можно также использовать для сушки зерновых культур таких как пшеница, рожь, ячмень, овёс, кукуруза, бобовые и т.д. В наших расчётах мы будем использовать пшеницу.

При сушки пшеницы необходимо сохранить количество и качество клейковины. Для этого не рекомендуется нагревать зерно выше 50°С. Для зерна влажностью больше 24% температура нагрева не должна превышать 35-45°С. Следует избегать многократного пропуска зерна через сушилку, так как при этом неизбежно снижение производительности сушилки. Плотность семян пшеницы 1,2-1,5 г/см , содержание крахмала 65%.

Повышение скорости сушки возможно благодаря применению воздуха с более высокой температурой и соответственно меньшей относительной влажностью; при этом сушка подогретым воздухом должна проводиться  с соблюдением условий, обеспечивающих возможность сохранения качественных показателей зерна.

В большинстве случаев процесс сушки осуществляется непрерывно, при этом воздух и зерно могут двигаться в перекрестном направлении, прямотоке или противотоке. Процесс сушки разделяется, как правило, на периоды: подогрев, собственно сушка и охлаждение.

В комплекте поставки сушилка в разобранном виде, щит силовой, панели управления и контроля, съёмные детали, арматура, крепёж, приборы, материалы и съёмные комплектующие изделия, запасные части и принадлежности, эксплуатационная документация.

Техническая характеристика 

 Производительность , кг/ч                                                3510

 Влажность зерна, %:

     начального (сырого)                                               40,0

     сухого (получаемого)                                             9,0

 Температура воздуха,  °С :

     до сушилки                                                               15

     горячего после калорифера                                    145,0

     после циклонов                                                        43,0

 Давление пара в калориферах, МПа                                 0,6…0,8

 Поверхность нагрева калориферов, м                             1330,0

 Номинальная мощность двигателей, кВт                        101,6

 Габаритные размеры, мм                                                  не более

                                                                                         13510х8030х15245

 Масса, кг                                                                            20000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

Исходные данные:

Производительность , кг/ч                                     3510

Влажность зерна, %:

     начального (сырого)                                  40,0

     сухого (получаемого)                                 9,0

Температура воздуха,  °С :

до калорифера                                            15

после калорифера                                      145,0

после сушилки                                           43

Температура материала, °С :

до сушилки                                                 20

после сушки                                               45

Давление пара в калориферах, МПа                     0,8

Относительная влажность воздуха, %:

до сушилки                                                 70

после сушилки                                           60

 

 

Количество испаренной в сушилке влаги определим по уравнению:

 кг/ч,

где u , u - начальная и конечная влажности материала;

  G - производительность сушилки по влажному материалу.

По диаграмме I-x находим влагосодержание и энтальпию воздуха до калорифера и воздуха, выходящего из сушилки: x =0,0077; x =0,028; I =35 ; I =118 .

Расход сухого воздуха в сушилке на испарение W влаги:

 кг/ч

Расход теплоты в теоретической сушилке:

 Вт

В действительной сушилке теплота расходуется ещё на подогрев материала

 Вт,

где  c =2,189*10 Дж/(кг*К)- удельная теплоёмкость высушенного                  

       материала;

        G - производительность сушилки по сухому материалу;

        u ,u - температуры материала поступающего и выходящего из      

        сушилки.

Из общего количества теплоты, которое необходимо подать в сушилку, надо вычесть количество теплоты, вносимое влагой, находящейся во влажном материале:

 Вт,

где  c = 4,19*10 Дж/(кг*К) - теплоёмкость воды.

Тогда общее количество теплоты, которое должно быть подведено в калорифер, с учётом потерь в окружающую среду, составит:

 Вт.

Так как

 Вт

то

 Дж/(кг сухого воздуха).

Следовательно

   кДж /(кг сухого воздуха).

Этому значению I соответствует температура воздуха после калорифера °С. Принимаем разность температур греющего пара и воздуха на выходе из калорифера :

 °С.

Тогда температура греющего пара будет равна:

 °С,

чему соответствует необходимое давление греющего пара кгс/см или 0,6 МПа.

Расход греющего пара:

;

где r=2049 кДж/кг- удельная теплота конденсации греющего пара при    

      температуре 155 °С;

      х - паросодержание греющего пара.

Удельный расход греющего пара:

  кг греющего пара/кг испаряемой влаги.

По рассчитанному значению расхода пара и воздуха выбираем сушильную установку мощностью 101,6 кВт с габаритными размерами 13510х8030х15245 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫВОДЫ

 

В курсовом проекте была разработана сушильная установка номинальной мощностью 101,6 кВт, а также произведен расчет работоспособности данной сушильной установки.

Эту сушильную установку можно использовать в промышленности, а также в сельском хозяйстве.

 

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

 

1 Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для вузов/Под ред. П.Г. Романкова.- Л.:Химия, 1981.-560с.

2 Рудобашта С.П.  Массоперенос в системах с твёрдой фазой.- М.: Химия, 1980.-248с.

3 Романков П.Г., Носков А.А. Сборник расчётных диаграмм по курсу процессов и аппаратов химической технологии .- Л., Химия, 1977.24с.

4 Лебедев П.Д. Расчёт и проектирование сушильных установок. М.-Л., Госэнергоиздат, 1963. 320с.

5 Мальтри В. и др. Сушильные установки сельскохозяйственного назначения-М: Машиностроение; 1979.-525с.

6 Процессы и аппараты химической промышленности: Учебник для техникумов/ П.Г. Романков, М.И.  Курочкина, Ю.Я. Мозжерин и др.-Л.: Химия, 1989.-560с.