Сушка зерна и подбор машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

Глава I. Расчет процесса очистки зерна

1.1 Исходные данные

1.2 Физико-механические свойства вороха

1.3 Построение вариационных кривых

1.4 Очистка семян

1.5 Расчёт чистоты и потерь семян

Глава II. Сушка зерна и подбор машин

2.1 Исходные данные

2.2 Тепловой расчет сушилки

2.3 Аэродинамический расчет сушилки

2.4 Подбор вентиляторов

Введение

Зерно, поступающее с полей, подвергаются очистке, сортированию, сушке, для достижения определённых показателей. В большей степени это относится к семенному зерну, так как от его качества зависит будущий урожай. Для очистки, сортирования зерна применяют безрешетные, воздушнорешетные, комбинированные и специальные машины. Машины бывают стационарные и передвижные. Стационарные используются в поточных линиях агрегатов и комплексов. Передвижные могут использоваться на открытых площадках, непосредственно на полях.

По назначению различают машины предварительной очистки МПО-50, первичной и вторичной очистки. Первую группу машин используют для очистки зерна, поступающего от комбайна, перед сушкой и закладкой на временное хранение. Машинами первичной очистки обрабатывают зерно после сушки. Окончательно очищают и сортируют зерно на машинах вторичной очистки.

В данной курсовой работе мы проведем технологический расчет КЗС. Определим производительность машин входящих в комплекс, затраты на электроэнергию, количество комплексов и срок окупаемости.

зерно сушилка ворох

1. Расчет процессов очистки зерна

1.1 Исходные данные

исходная влажность зерна W1= 20,6 %

сезонный сбор зерна Q=14000 тон.

Основная культура - пшеница “Кооператорская”

Номер набора засорителей 7

По [1.c 28], таблица 1 в зависимости от варианта выписываем список засорителей и процентное содержание каждого засорителя

Таблица 1

Культура и засоритель	Содержание, %
Пшеница Кооператорская	88,5
Овес Победа	2,7
Ячмень золотой	1,0
Чечевица	1,5
Костер безостый	1,2
Гумай	2,0
Стручки дик. редьки	1,6
Овсюг	1,5

1.2 Физико-механические свойства вороха

Таблица 2. Физико-механические свойства зернового материала

	Длина	Ширина	Толщина	Крит. скорость
	М	у	М	у	М	у	М	у
Пшеница Кооператорская	6,52	0,43	3,11	0,25	2,87	0,29	10,08	0,39
Овес Победа	10,95	1,55	2,59	0,31	2,30	0,32	7,45	0,65
Ячмень золотой	8,60	0,54	3,49	0,30	2,28	0,31	9,6	0,40
Чечевица	6,40	0,80	6,00	0,68	2,65	0,22	9,70	0,41
Костер безостый	7,20	0,40	1,90	0,17	1,60	0,12	3,75	0,58
Гумай	4,00	0,50	2,25	0,18	1,50	0,12	5,25	0,92
Стручки дик. редьки	9,80	2,06	4,00	0,60	3,10	0,46	6,40	1,20
Овсюг	12,80	1,01	2,38	0,29	2,14	0,38	7,25	0,62

Физико-механические свойства зернового материала: а - минимальная величина; в - максимальная величина; М - среднее значение; у - среднее квадратичное отклонение.

Таблица 3. Физико-механические свойства зернового материала в форме “от” и “до”

	Длина	Ширина	Толщина	Крит. скорость
	ОТ	ДО	ОТ	ДО	ОТ	ДО	ОТ	ДО
Пшеница Кооператорская	5,25	7,81	2,36	3,86	2	3,74	8,91	11,25
Овес Победа	6,30	15,60	1,66	3,52	1,34	3,26	5,50	9,40
Ячмень золотой	6,98	10,22	2,59	4,39	1,35	3,21	8,4	10,80
Чечевица	4,00	8,80	3,96	8,04	1,99	3,31	8,47	10,93
Костер безостый	6,00	8,40	1,39	2,41	1,24	1,96	2,01	5,49
Гумай	2,50	5,50	1,71	2,79	1,14	1,86	2,49	8,01
Стручки дик. редьки	3,62	15,98	2,20	5,80	1,72	4,48	2,80	10,00
Овсюг	9,77	15,83	1,51	3,25	1,00	3,28	5,39	9,11

По таблице 3 определим легкоотделимость примеси. Легко отделимыми называются такие примеси, которые полностью выделяются из вороха без потерь основной культуры, хотя бы по одному признаку разделения.

В результате анализа таблицы 3 выявляем, что легко отделимыми являются следующие примеси:

Чечевица - по ширина

Костер безостый - по критической скорости

Гумай - по критической скорости

Овсюг - по длине

Эти примеси будем выделять по тем признакам разделения, по которым они являются легкоотделимыми. Все остальные примеси являются трудноотделимыми.

1.3 Построение вариационных кривых

Для решения вопроса о выделении трудноотделимых примесей построим вариационные кривые по четырем признакам разделения (длина, ширина, толщина, критическая скорость) для всех трудноотделимых примесей и основной культуры.

Построение кривых произведём следующим образом: из таблицы 1 находим величину М для данной составляющей. Через деление шкалы соответствующее этой цифре проводим вертикаль. Вершина кривой лежит на пересечении этой вертикали с верхней горизонтальной прямой. Горизонтальные прямые проводим на высоте: 80.0; 70.7; 48.4; 26.0; 10.8; 3.6; 1.0 мм. Расстояние от центра (*)М ординаты в одну и другую сторону: 0; 0.5у; 1у; 1.5у; 2у; 2.5у; 3у. Полученные точки соединяем плавной кривой. Вариационные кривые по каждому признаку разделения приводятся на рисунках 1, 2, 3, 4.

1.4 Очистка семян

Составление схемы очистки семян

Таблица 4. Требования к очистке семян.

Класс	Чистота, %	Содержание семян других растений, шт/кг
		всего	в том числе сорняков
1	99	10	5
2	98	40	20
3	97	200	70

Для составления схемы технологического процесса составляем три списка.

Первый список легко отделимых примесей. Границу разделения выбираем по основной культуре ближайшую к нижнему или верхнему приделу соответствующего признака разделения с учетом отсутствия потерь основной культуры.

Второй список трудноотделимых примесей. Границы разделения выбираем, анализируя вариационные кривые, при этом, признаки и границы выбираем такие, при которых примесь выделяется с минимальными потерями основной культуры.

Третий список рабочих органов. Его составляем относительно первых двух списков. Если в обоих списках имеются одинаковые виды удаляемых примесей, а границы разделения различны, то принимаем более жесткую границу. Более жесткая граница та, при которой потери основной культуры возрастают.

Таблица 5. Список легкоотделимых примесей.

№ п/п	Засоритель	Вид примеси	Граница разделения
4	Чечевица	Широкая	L=3,76 мм
5	Костер безостый	Легкий	L=8,03 м/с
6	Гумай	Легкий	L=8,03 м/с
8	Овсюг	Длинный	L=7,65 мм

Таблица 6. Список трудноотделимых примесей.

№ п/п	Засоритель	Вид примеси	Граница разделения
2	Овес Победа	длинная	L=7,0 мм
		легкая	L=8,75 м/с
3	Ячмень золотой	короткая	L=6,44 мм
7	Стручки дик. редьки	легкая	L=8,60 м/с
		длинная	L=6,8 мм
		широкая	L=3,3 мм

Таблица 7. Список рабочих органов.

№	Рабочий орган	Выделяемая примесь	Граница разделения
1	Вентилятор	Лёгкая	L=8,75 м/с
2		Решето	Широкая	L=3,30 мм
3		Триер	Длинная	L=7,00 мм
4		Триер	Короткая	L=5,10 мм

1.5 Расчет чистоты и потерь семян

Расчет производим в следующих упрощениях:

- разделение зерна по одному признаку не меняет вариационные кривые по другим признакам;

- каждый рабочий орган делит зерно полностью по указанной на схеме границе разделения.

Расчет ведём с помощью таблицы интеграла Лапласа [1. табл. 12].

Расчет ведём в таблицах. Данные для второй колонки берём из таблицы 1 (для первой операции), а для каждой следующей из девятой колонки записываем значения М и у из таблицы 1. В пятую колонку записываем значение x=(L-M)/ у Эти величины являются входными в таблицы нормального интеграла. По ним определяем е(шестая колонка) со знаком числа (сложением чисел) в пятой колонке. В седьмой получают числа сложением чисел шестой с 50% или вычитанием из 50%. Это зависит от знака первого числа в шестой колонке. Числа в восьмой колонке получают делением произведения восьмой колонки и 100 на сумму чисел восьмой колонки. Десятая колонка даёт окончательный состав зерна, прошедшего очистку на данном рабочем органе. Расчет потерь зерна основной культуры: перемножаем все числа, относящиеся к основной культуре из седьмых колонок каждой таблицы, делением полученного числа на 100 в степени, на единицу меньше числа таблиц и вычитаем это число из 100.

Таблица 8. Расчет чистоты при отделении легких примесей, L=8,75 м/с.

	Культура и засоритель	Содержание %	М	у	Х	е	% к нач. содержанию	% к нагрузке	% к остатку
1	Пшеница кооператорская	88,5	10,08	0,39	-3,41	-49,97	99,97	88,474	98,63
2	Овес Победа	2,7	7,45	0,65	2,00	47,73	2,27	0,068	0,080
3	Ячмень золотой	1	9,6	0,4	-2,13	48,61	11,39	0,1135	0,12
4	Чечевица	1,5	9,70	0,41	-2,32	-48,98	98,98	0,990	1,170
5	Костер безостый	1,2	3,75	0,58	8,62	50,00	0,00	0,00	0,00
6	Гумай	2	5,25	0,92	3,80	50,00	0,00	0,00	0,00
7	Стручки дик. редьки	1,6	6,40	1,20	1,96	47,49	2,51	0,040	0,047
8	Овсюг	1,5	7,25	0,62	2,42	49,21	0,79	0,012	0,014
								89,694	100

Таблица 9. Расчёт чистоты при отделении широких примесей, L=3,30 мм

	Культура и засоритель	Содержание %	М	у	Х	е	% к нач. содержанию	% к нагрузке	% к остатку
1	Пшеница Кооператорская	98,63	3,11	0,25	2,03	47,73	97,73	96,39	99,37
2	Овес Победа	0,080	2,59	0,31	2,29	48,90	98,90	0,080	0,08
3	Ячмень золотой	0,12	3,49	0,30	1,57	44,54	94,54	0,11	0,11
4	Чечевица	1,170	6,00	0,68	-3,97	-50,00	0,00	0,00	0,00
5	Костер безостый	0,00	1,90	0,17	8,24	50,00	100,00	0,00	0,00
6	Гумай	0,00	2,25	0,18	5,83	50,00	100,00	0,00	0,00
7	Стручки дик. редьки	0,047	4,00	0,60	-1,17	-37,87	12,13	0,006	0,01
8	Овсюг	0,014	2,38	0,29	3,17	49,92	99,92	0,014	0,01
								97,6	100,00

Таблица 10. Расчет чистоты при отделении длинных примесей, L=7,00 мм

	Культура и засоритель	Содержание %		у	Х	е	% к нач. содержанию	% к нагрузке	% к остатку
1	Пшеница кооператорская	99,37	6,52	0,43	2,24	-49,97	98,61	97,98	99,36
2	Овес Победа	0,08	8,6	0,54	-2,55	-49,46	99,46	0,000	0,08
3	Ячмень золотой	0,11	4,56	0,27	9,04	50,0	0,0	0,00	0,0
4	Чечевица	0,00	6,40	0,80	0,75	27,31	77,31	0,00	0,00
5	Костер безостый	0,00	7,20	0,40	-0,50	-19,15	69,15	0,00	0,00
6	Гумай	0,00	4,00	0,50	6,00	50,00	100,00	0,00	0,00
7	Стручки дик. редьки	0,006	9,80	2,06	-1,36	-41,28	91,28	0,005	0,01
8	Овсюг	0,014	12,8	1,01	-5,74	-50,00	100,0	0,000	0,014
								99,345	100,00

Таблица 11. Расчет чистоты при отделении коротких примесей, L=5,10 мм

	Культура и засоритель	Содержание %	М	у	Х	е	% к нач. содержанию	% к нагрузке	% к остатку
1	Пшеница Полтавка	99,99	2,82	0,29	-1,49	-43,32	93,32	93,31	100,0
2	Овес Победа	0,00	8,6	0,54	-3,77	-50,00	100,00	0,000	0,00
3	Ячмень золотой	0,01	2,28	0,31	2,00	47,73	2,27	0,0002	0,00
4	Чечевица	0,00	6,40	0,80	-1,63	-44,83	94,83	0,00	0,00
5	Костер безостый	0,00	7,20	0,40	-5,25	-50,00	100,00	0,00	0,00
6	Гумай	0,00	4,00	0,50	2,20	48,61	1,39	0,00	0,00
7	Стручки дик. редьки	0,00	9,80	2,06	-2,28	-48,87	98,87	0,001	0,00
8	Овсюг	0,00	12,8	1,01	-7,62	-50,00	100,00	0,000	0,00
								93,31	100,00

Рассчитаем потери зерна основной культуры

Вывод: проведя расчет чистоты зерна мы получили что чистота зерна 99,97% что соответствует 1 классу, а содержание семян других растений 14,3 шт/кг. что соответствует 2 классу, значит мы получили зерно 2-го класса. Столь высокие потери зерна основной культуры объясняются схожими физико-механическими свойствами некоторых примесей (стручки дик. редьки, гречиха татарская) и основной культуры.

Вывод: проведя расчет чистоты зерна мы получили что чистота зерна 99,97% что соответствует 1 классу, а содержание семян других растений 10,9 шт/кг. что соответствует 2 классу, значит мы получили зерно 2-го класса. Столь высокие потери зерна основной культуры объясняются схожими физико-механическими свойствами некоторых примесей (стручки дик. редьки, ячмень золотой) и основной культуры.

2. Сушка зерна и подбор машин

2.1 Исходные данные

начальная влажность зерна W₁=20,6%

конечная влажность зерна W₂=14%

температура воздуха t₁=16

температура нагрева воздуха t₃=104

относительная влажность воздуха =50%

вид топлива дрова Wm=25%

удельная теплота сгорания =20000 кДж/кг

2.2 Тепловой расчет сушилки

Процесс нагрева воздуха осуществляется без смешивания с поточными газами. Параметры воздуха определяем по i-d диаграмме. При расчете параметров сушилки заполняем таблицу 12.

По i-d диаграмме находим i1; i3=i4; d1; d3; d4; t2; t4; ;.

Рассчитываем вторую пробную точку. Приращение влагосодержания воздуха.

;

где - суммарная влага, г.

где - количество влаги, выделяющееся за счет относительной влажности топлива.

;

где - масса влажного воздуха - 1000 г.

- относительная влажность топлива в %

Р₁=10•25=250

- количество влаги, которое выделяется за счет сгорания водорода топлива в кислороде воздуха, г.

;

- масса водорода в 1 кг рабочего топлива.

- соединение водорода в рабочем топливе, %.

;

- массовая доля водорода в сухом топливе, %. [по таблице 12, 1] =6%.

- масса воздуха (кг) необходимая для сгорания 1кг. топлива ; [1, таблица 12]. =200кг.

Приращение энтальпии.

;

где - удельная теплота сгорания рабочего топлива

Определим среднюю влажность зерна в сушилке.

;

где - влажность зерна до сушилки;

- влажность зерна после сушилки.

Зная среднюю влажность по [1. рис. 7] находим влажность воздуха , находящуюся в равновесии с усреднённой влажности зерна.

Уменьшая данную влажность на 5…8 %, получаем относительную влажность теплоносителя, выходящего из сушилки.

Определим на сколько повысится энтальпия () исходного воздуха при его прохождении через топку и повышения влагосодержания () теплоносителя при прохождении через сушилку.

Данные по расчёту сводим в следующую таблицу 12.

Таблица 12. Показатели для расчета основных параметров сушилки.

Параметры воздуха	Исходный воздух	Д1	Проба	До шахты	После шахты	Д2
I, кДж/кг	35	75	110	142	142	107
d, г/кг	8	3,28	11,28	12,5	39	26,5
t, °С	16		85	110	38
ц, %	55				75

Определяем производительность сушилки:

Определяем производительность сушилки:

; (т/г)

где - номинальная пусковая способность сушилки СЗШ-16А, =16 т/ч

- коэффициент, зависящий от основной культуры, =1;

- коэффициент, зависящий от влажности зернового материала, =0,823.

Определим часовой съём влаги:

Определим требуемый часовой расход воздуха.

Определяем часовой расход топлива.

где - часовой расход тепла кДж/г

где - КПД топки. =0,6

Определяем производительность вентилятора.



где - плотность воздуха, =1,2

2.3 Аэродинамический расчёт сушилки

Цель расчёта: определить общие потери напора при проходе его через все агрегаты сушилки. На рисунке 1. представлена схема сушилки.

Все потери напора воздуха (падение напора) в сушилке можно разделить на три группы:

1- потери в точке (за счёт сопротивления топки) - h₁

2- потери в трубах (за счёт сопротивления труб) - h₂

3- потери напора в зерне - h₃

Рисунок 1. Схема сушилки: 1- топка; 2, 3, 7, 8 - колена под углом 90 ; 4 - мгновенное расширение (вход в сушилку); 5 - шахта (сушилка); 6 - мгновенное сужение (выход из сушилки); 9 - вентилятор.

Находим полное падение напора по формуле:

h=h₁+h₂+h₃, (Па)

Потери в топке определить сложно, поэтому принимают h₁=120…140 Па, принимаем h₁=130 Па.

Потери напора в трубах находим по формуле

где - динамический напор в трубах, м/с

где - скорость воздуха в трубах, м/с

где - площадь поперечного сечения трубы,

Диаметр трубы, =0,5 м

- коэффициент суммарных потерь.

Для сушилки будет равен

где - коэффициент расширения, =1,0;

- коэффициент сужения, =0,5;

- коэффициент сопротивления колена, =0,2.

Потери напора в зерне определяем по формуле

где - коэффициент зависящий от основной культуры, =5900

- условная скорость воздуха в зерне, м/с принимается 5% от скорости воздушного потока при отделении лёгких примесей.

где б - показатель степени, б=1,16;

- путь воздуха в зерне в шахте, =0,27 м

2.4 Подбор вентиляторов

Вентилятор подбираем по требуемому расходу воздуха и напор h=2180 Па .

Принимаем вентилятор марки ЦП7-40. По таблице находим скорость воздуха на выходе

Находим площадь

Принимаем табличное значение , номер вентилятора А-10, его диаметр D=1 м.

Находим скорость воздуха на выходе.

Находим рабочую точку, далее находим КПД вентилятора и окружную скорость ,

Частоту вращения вентилятора определяем по формуле

Мощность двигателя на привод вентилятора находим по формуле

2.5 Расчёт производительности комплекса

Возьмём для использования зерноочистительный сушильный комплекс КЗС-25Ш. Он включает в себя: МПО-50, 50 т/ч; СЗШ-16А, 20 т/ч; ЗВС-20А, 25 т/ч; ЗАВ - 10.90000А, 10 т/ч.

Расчет производительности МПО-50 имеет два рабочих органа; воздушный поток, сетчатый транспортёр.

Определим расход воздуха по формуле

где - площадь аспирационного канала.

- скорость воздушного потока, =8,38 м/с

Определим секционное выделение лёгкой примеси.

где - коэффициент транспортной способности воздуха, =0,17

- плотность воздуха, =1,2

Производительность воздушной очистки определяем по следующему выражению:

где =0,8 - коэффициент, учитывающий использования машины.

- процент удаление лёгкой фракции

Расчет производительности ЗВС-20А. ЗВС-20А имеет два вида рабочих органов воздушная и решётная части. Будим считать, что скорость в аспирационных каналах такая же, как и у МПО-50.

Производительность ЗВС-20 будет определяться ее решетной частью.

Определим пропускную способность решета:

Qр = Кр•Fр•gр•3,6• ф_см;

Где К_р - коэффициент, зависящий от основной культуры, К_р = 1.

g_р - удельная нагрузка рекомендуемая на решето, принимаем g_р = 1,8 для Б2, то есть решета верхнего яруса; gр = 0,55 для решет В, Г - нижнего решета

Fр = 2•0,74•0,99 = 1,47 м² - площадь решет;

Верхнего яруса: Qрв = 1,8•1•1,47•0,8•3,6 = 7,62 т/ч;

Нижнего яруса: Qрн = 0,55•1•1,47•0,8•3,6 = 2,33 т/ч;

Qрн = 2•2,33 = 4,66 т/ч;

Наименьший из верхнего и нижнего яруса определяет рабочую производительность станции

Qрс = Qрн•2•2 = 4,66•4 = 18,64 т/ч;

Расчет производительности триеров.

Находим пропускную способность триерного цилиндра по формуле

где - коэффициент, зависящий от основной культуры, =1(пшеница)

R- радиус триера, R=0,3 м

L- длина триера, L=2,35 м

- удельная нагрузка на триер принимаем =0,165 кг/ с

Нор: =2•3,14•0,3•2,35•3,6•0,8•1•0,165=2,1 т/ч

Длин: =2•3,14•0,3•2,35•3,6•0,8•1•0,17=2,27 т/ч

Определим производительность ЗАВ-10.90000А

Расчет производительности и количества комплексов КЗС-25

При расчёте машин мы получили следующие производительности:

За производительность КЗС-25 принимаем минимальную из получившихся т.е.

Определим требуемую производительность комплексов по формуле

где - сезонный сбор зерна тыс. тон (по заданию)

=260г. - годовая загрузка машин в часах

Количество комплексов определяем по формуле:



Принимаем один комплекс КЗС-25

Размещено на Allbest.ru

...