Сушіння зерна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Одеська національна академія харчових технологій

Кафедра: ТЗЗ

Курсова робота

На тему:

“Сушіння зерна ”

Виконала: студентка групи ТЗ-32б

Калєєва С. І.

Перевірила: доцент Борта А.В.

Одеса 2016

Зміст

Вступ

1. Параметрична схема процесу сушіння зерна в прямоточній зерносушарці

2. Параметри шахтної прямоточної зерносушарки

3. Розрахунок параметрів сушильного агента

3.1 Розрахунок параметрів сушильного агента при спалюванні у топковому пристрої рідкого палива

4. Тепловий розрахунок шахтної прямоточної зерносушарки

4.1 Аналітичний метод розрахунку ступенів сушіння

4.2 Розрахунки матеріальних потоків у зерносушарці

4.3 Визначення втрат теплоти в зонах сушіння

4.3.1 Питомі втрати теплоти на нагрівання зерна в зоні сушіння

4.3.2 Втрати теплоти в навколишнє середовище через стінки сушильних зон зерносушарки

4.3.3 Складання теплового балансу

4.3.4 Визначення питомих витрат сушильного агента і теплоти графоаналітичним методом

4.3.5 Визначення об'ємних витрат сушильного агента і загальних витрат теплоти в зонах сушіння

4.4 Розрахунок зони охолодження

4.4.1 Визначення різниці надходжень і втрат теплоти в зоні охолодження

4.4.2 Визначення питомих витрат повітря на охолодження

4.4.3 Визначення об'ємних витрат повітря на охолодження

5. Конструктивний розрахунок зерносушарки

5.1 Визначення розмірів сушильних камер і зони охолодження

5.2 Вибір випускного механізму

6. Визначення тривалості сушіння

6.1 Визначення волого напруженості в зерносушарці

7. Визначення загальної витрати палива і термічного к.к.д. сушарки

8. Контроль і регулювання процесу сушіння зерна

8.1 Охорона праці та техніка безпеки

8.2 Протипожежні заходи

Список літератури

Вступ

Сушіння зерна - один з найбільш ефективних прийомів підготовки зерна до тривалого зберігання. Вона покращує хлібопекарські, борошномельні і інші товарні якості зерна, що значно скорочує витрати по перевезеннях, підвищує продуктивність переробних підприємств (млинів, крупорушок тощо) і зменшує знос обладнання, а отже, і вартість переробки.

Наука про сушіння включає три тісно пов'язані між собою розділи: теорію сушіння, в якій розглядаються загальні аналітичні та експериментальні закономірності процесу і розкривається механізм його проходження; технологію сушіння, в якій вивчаються властивості матеріалів як об'єктів сушіння і на основі якої можна дати наукове обгрунтування вибору раціонального методу й оптимального режиму сушіння; техніку сушіння, що включає загальні методи проведення процесу сушіння в сушильних установках різних типів.[3]

Розвиток теорії сушіння нерозривно пов'язаний із загальними досягненнями науки. Велике народногосподарське значення процесів сушіння зумовило виділення теорії цих процесів у самостійну наукову дисципліну, що має тісний зв'язок з такими розділами науки, як теорія тепло- і масообміну, вчення про форми зв'язку вологи з матеріалом, термодинаміка необоротних процесів, фізико-хімічна механіка.

Одна з головних вимог до сушильного агрегату -- його здатність обробляти широкий асортимент зернових продуктів із різними технологічними властивостями за високої продуктивності й за порівняно низьких енерговитрат, що, звичайно, є складним інженерно-технічним завданням. Крім того, його конструкція має бути надійною, довговічною, повністю вписуватися в конструктивно-технологічні рішення підприємства щодо очищення й зберігання зерна.

Сучасна технологія сушіння грунтується на запропонованій П. О. Ребіндером класифікації форм зв'язку вологи у колоїдних капілярно-пористих матеріалах. Вона враховує як природу утворення різних форм, так і енергію зв'язку вологи з матеріалом. Волога із зерна видаляється випаровуванням її із зони випаровування, яка на початку сушіння знаходиться біля геометричної поверхні зернини, а потім поглиблюється всередину. Швидкість сушіння та розташування зони випаровування залежать від міцності зв'язку вологи з тканинами зернини. Тому енергія втрачається як на теплоту пароутворення, так і на переборення сили цього зв'язку.

Починаючи з 60-х років, зусилля вчених спрямовані на розроблення способів переходу від сушіння зерна у щільному малорухомому шарі до комбінованих методів з використанням розрихлених шарів. Важливим етапом на цьому шляху стало створення та впровадження рециркуляційних зерносушарок, в основу роботи яких покладено циклічність сушіння. Так, з 1970 р. заводи почали випускати рециркуляційну зерносушарку РД-2 х 25-70. Останнім часом створено нові конструкції високопродуктивних рециркуляційних зерносушарок, в тому числі з попереднім нагріванням сирого зерна і його сушінням в ізотермічному режимі. Це такі зерносушарки, як У2-УЗБ-50, АІ-УЗМ, АІ-УСШ, АІ-ДСП-50.[4].

При виборі зерносушильного обладнання необхідно враховувати безліч чинників для того, щоб обране обладнання максимально відповідало потребам господарства або елеватора, також було економічним і простим в експлуатації перш за все варто звернути увагу на такі показники як: енергоефективність, продуктивність, металоємність.

1. Параметрична схема процесу сушіння зерна в шахтній прямоточній зерносушарці

Параметрична схема двоступінчастої зерносушарки наведено на рис. 1.1. Як видно з рис. 1.1, всі параметри потоків зерна, сушильного агента і повітря на вході у відповідну зону (ступінь) сушарки для полегшення розрахунків мають змістовні нижні цифрові індекси, що збігаються з номерами зон, а верхні штрихи у відповідних параметрів указують на те, що параметри розглядаються на виході з зони сушарки (тобто відпрацьованих

сушильного агента або повітря).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1.1 - Параметрична схема двоступеневої зерносушарки

2. Параметри шахтної прямоточної зерносушарки

Позначення всіх параметрів зерна, сушильного агента і повітря, які наведено на параметричній схемі зерносушарки, зводимо в таблицю ідентифікації (табл. 2.1), де наводимо їх розшифровку та вказуємо одиниці вимірювання.

Таблиця 2.1- Ідентифікація параметрів зерносушарки

Позначення	Розшифровування параметрів, одиниці вимірювання
G	Продуктивність сушарки, пл. т/год;
G1	Продуктивність сушарки, фіз. кг/год;
гран	Гранична температура нагрівання зерна, °С;
G1, 1, 1	Параметри зерна на вході в сушарку, фіз. кг/год, %, °С, відповідно;
G2, 2, 2	Параметри зерна на вході в другу сушильну зону, фіз. кг/год, %, 0С, відповідно;
G3, 3, 3	Параметри зерна на виході з другої сушильної зони, фіз. кг/год, %, 0С, відповідно;
Gк, к, к	Параметри зерна на виході з зони охолодження, фіз. кг/год, %, °С, відповідно;
t3, 3, J3, d3	Параметри зовнішнього повітря - температура, відносна вологість, ентальпія, вологовміст, 0С, %, кДж/кг, г/кгсух.п., відповідно;
t1 , 1, J1, d1	Параметри сушильного агента на вході в першу сушильну зону, °С, %, кДж/кг, г/кгсух.п., відповідно;
t2, 2, J2, d2	Параметри сушильного агента на вході в другу сушильну зону, °С, %, кДж/кг, г/кгсух.п., відповідно;
t1, 1, J1, d1	Параметри сушильного агента на виході з першої сушильної зони, 0С, %, кДж/кг, г/кгсух.п., відповідно;
t2, 2 J2, d2	Параметри сушильного агента на виході з другої сушильної зони, 0С, %, кДж/кг, г/кгсух.п., відповідно;
t3, 3, J3, d3	Параметри зовнішнього повітря на виході з зони охолодження, °С, %, Дж/кг, г/кгсух.п., відповідно.

2.1 Вихідні дані для розрахунку шахтної прямоточної зерносушарки

Формуємо таблицю вихідних даних (табл. 2.2) для розрахунку зерносушарки, які вибираємо згідно з номером залікової книжки.

Таблиця 2.2 - Вихідні дані для розрахунку зерносушарки

Показники	Позначення	Значення
1. Продуктивність сушарки, пл. т/год	G	25
2. Культура, що підлягає сушінню, і її призначення	Кукурудза на крохмалі
3. Вид палива	Дизельне
4. Число ступенів сушіння	2
5. Вологість зерна до сушіння, %	?1,	22
6. Вологість зерна на виході з зони охолодження	?к	15
7. Температура зерна до сушіння, °С	?1	3
8. Гранична температура нагрівання зерна, °С	?гран	45
9. Відносна вологість повітря, %	?3	60
10. Температура зовнішнього повітря, °С	t3	3
11. Температура сушильного агента на вході в першу сушильну зону (ступінь сушіння), °С	t1	110
12 Температура сушильного агента на вході в другу сушильну зону (ступінь сушіння), °С	t2	130

Температури: _гран, t₁, t₂, ⁰С - вибираємо відповідно до “Інструкції по сушінню...” [2] або дод. В[11]. Вологість і температуру зерна на виході із сушильних зон визначаємо за формулами (табл. 2.3).

Таблиця 2.3 - Формули для розрахунку вологості і температури зерна на виході із сушильних зон при двоступінчастих режимах

Режим	Сушильна зона
	Перша	Друга
	Вологість зерна, %
Висхідний	?2 = ?1 - (?1 - ?к) ??0,6 ?2 = 22-(22-15)*0,6= 17,8 %	?3 = ?к + 0,5% ?3 = 15 + 0,5 = 15,5%
	Температура зерна, °C
Висхідний	?2 = (?1 + ?3) ??0,5 ?2 = (3 + 45) * 0,5 = 24	?3 = ?гран. ?3 = 45

Температуру просушеного зерна ?к , °С, на виході із сушарки (після зони охолодження) згідно [2] приймаємо

Qк= t3 + (5...10) (2.1)

Qк= 3 + 5 = 8 °С

Температуру сушильного агента t1?, t2?, °С, на виході сушильної зони

визначають за формулами:

для першої сушильної зони

t1ў--= 0,125 Ч--(2t1 + Q1 + Q2 ) +5, (2.2)

t1ў = 0,125 * (2 * 110 + 3 + 24) + 5 = 35,9 °С,

Температуру зовнішнього повітря t3?, °С, на виході з зони охолодження визначають за формулою

t3ў--= 0,5 Ч--(Qпред + Qк), (2.4)

t3ў = 0,5 * (45 + 8) = 26,5 °С.

3. Розрахунок параметрів сушильного агента

3.1 Розрахунок параметрів сушильного агента при спалюванні у топковому пристрої рідкого палива

Склад робочої суміші палива

С^P= 85,5 %; Н^P= 13,0, %; О^P = 0,3 %; S^P = 0,5 %; A^P= 0,2 %; W^P= 0,5 %.

Визначають нижчу теплоту згоряння палива Q_н^р і вищу теплоту згоряння палива для рідкого палива за формулами:

Q= 339*C^P + 1257 * H^P - 109 * (O^P - S^P) (3.1)

Q = 339 * 85,5 + 1257 * 13,0 - 109 * (0,3 - 0,5) = 45 347,3 кДж/кг

Q = Q - 2500 * , (3.2)

Q = 45 347,3 - 2500 * = 42 409,8 кДЖ/кг,

де С^P,H^P,О^P, S^P, A^P, W^P - вхідні до складу палива вуглець, водень, кисень, сірка, зола і вода, відповідно, %.

Теоретично необхідну кількість сухого повітря для згоряння 1 кг палива Lт, кг _с.п./кг _пал., визначають за формулою

L_т = 2,03 * 10^-4 * Q , (3.3)

L_т = 2,03 * 10^-4 * 42 409,8 = 8,61 кг _с.п./кг _пал

Вологовміст зовнішнього повітря d₃, що надходить у топковий пристрій, знаходять за формулою

d₃ = 622 * , (3.4)

d₃ = 622 * = 2,87

де Р_нас. - парціальний тиск насиченої водяної пари при температурі t₃, Па,

(дод. Д) [11].

В - барометричний тиск, Па; В = 99324,89 Па або В ? 100000 Па;

ц3 - відносна вологість зовнішнього повітря, %.

Ентальпію зовнішнього повітря J₃, що надходить у топку, визначають за формулою

J₃ = c_св * t₃ + * (2500 + 1,84 * t₃) , (3.5)

J₃ = 1* 3 + * (2500 + 1,84 * 3) = 10,19 кДж/кг,

де с_св- теплоємність сухого повітря. с_сВ = 1 кДж/кг*град;

Вологовміст d₃ і ентальпію J₃ можна також визначити за J-d-діаграмою.

Ентальпію водяної пари при температурі сушильного агента Jп,

кДж/кг _с.п., на вході в сушильну зону знаходять за формулами:

для першої сушильної зони

Jп1 = 2500 + 1,84?t1, (3.6)

Jп1 = 2500 + 1,84?110 = 2 702,40 кДж/кг _с.п,

для другої сушильної зони

Jп2 = 2500 + 1,84?t2 , (3.7)

Jп2 = 2500 + 1,84?130 = 2 739,20 кДж/кг _с.п,

де t1, t₂ - температура сушильного агента при вході в першу і другу сушильну зону, °С (вибирають з “Інструкці по сушінню зерна...” [2] або з дод.В [11]).

Загальний коефіцієнт надлишку повітря для утворення сушильного агента б_заг визначають за формулами:

для першої сушильної зони

б_{заг1 =} ; (3.8)

б_{заг1 =} = 40,68 ;

для другої сушильної зони

б_{заг2 =} , (3.9)

б_{заг2 =} = 34,24 ,

де с_Т - питома теплоємність палива, кДж/(кг*град); с_Т = 2,2 кДж/(кг*град);

t_т - температура палива, приймають такою, що дорівнює t₃, °С; якщо рідке паливо знаходиться в підземних сховищах, то для осінньо-зимового періоду приймають t_Т = 0 °С;

?т - коефіцієнт корисної дії топкового пристрою, ?т = 0,9-0,95; для літніх умов значення коефіцієнта корисної дії більше;

с₁, с₂ - теплоємність сушильного агента при температурі t₁ або t₂, приймають приблизно с₁ = с₂ ? с_нп = 1,0 кДж/(кг*град);

t₁, t₂, - температура сушильного агента при вході в першу і другу зони сушіння відповідно, °С (див. дод. В [11]).

Вологовміст сушильного агента d1 або d₂ (г/кг _сух.п.) на вході в кожну зону сушіння визначають за формулами:

для першої сушильної зони

d₁ = , (3.10)

d₁ = = 6,23,

для другої сушильної зони

d₂ = . (3.11)

d₂ = =6,86.

Ентальпію сушильного агента J1 або J₂ (кДж/кг _сух.п), на вході в сушильну зону визначають за формулами:

для першої сушильної зони

J₁ = , (3.12)

J₁ = = 126,79,

для другої сушильної зони

J₂ = . (3.13)

J₂ = = 148,75.

Ентальпію J₁, J₂ можна також розрахувати за формулою (3.5), змінивши t₃ і d₃ відповідно на t₁ і d1 або на t₂ и d₂. Використання J-d - діаграми для визначення J1 та J₂ також можливе, але результат буде не настільки точним, як у випадку розрахунку за формулами.

4. Тепловий розрахунок шахтної прямоточної зерносушарки

Тепловий розрахунок зерносушарки проводять аналітичним і графоаналітичним методами.

4.1 Аналітичний метод розрахунку ступенів сушіння

Аналітичний розрахунок ступенів сушіння проводять з урахуванням статики процесу сушіння на основі балансових рівнянь - балансу сухої речовини, балансу вологи, балансу теплоти в сушильній камері.

4.2 Розрахунки матеріальних потоків у зерносушарці (G, щ)

Визначають продуктивність сушарки G ₁ у фізичних одиницях, кг/год, за формулою

G₁= G * , (4.1)

де G - продуктивність сушарки, пл.т/год (відповідно до завдання);

К_в = 1,08- коефіцієнт перерахування маси просушеного зерна в планові одиниці в залежності від вологості зерна до і після сушіння (дод. Е);

К_к = 1,82- коефіцієнт перерахування маси просушеного зерна в планові одиниці при сушінні різних культур (дод. Ж);

К_п = 1,0- коефіцієнт, враховуючий особливості сушіння в залежності від призначення заданої культури; (для насіннєвого зерна К_п = 2,0; для зерна, що йде на переробку К_п = 1,0).

G₁= 25 * = 12 718,76 кг/год.

Планова одиниця відповідає сушінню 1 т зерна при наступних базових умовах: зниження вологості - з 20 до 14 %; культура пшениця; призначення зерна продовольчі цілі; тип сушарки шахтна прямоточна; режим сушіння відповідний зерну з доброю клейковиною; початкова температура зерна 5 °С.

Масові витрати випаруваної вологи в зерносушарці W_заг, кг/год визначають за формулою

W_заг = G₁ * (4.2)

W_заг = 12 718,76 * = 1 047,43 кг/год.

Масові витрати зерна G₂, G₃, кг/год, на виході з зони сушіння зерносушарки визначають:

із першої сушильної зони

G₂ = G₁ * , W₁ = G₁ * , або W₁ = G₁ - G₂; (4.3)

G₂ = 12 718,76 * = 12 068,90 кг/год,

W₁ = 12 718,76 - 12 068,90 = 649,86 кг/год.

із другої сушильної зони

G₃ = G₂ * , W₂ = G₂ * , або W₂ = G₂ - G_3. (4.4)

G₃ = 12 067,90 * = 11 740,40 кг/год,

W₂ = 12 068,90 - 11 740,40 = 328,50 кг/год.

Масові витрати зерна G_к, кг/год, на виході з зони охолодження зерносушарки визначають за формулою

G_к = G₁ - W_заг (4.5)

або

G_к = G₁* . (4.6)

G_к =12 718,76 - 1047,43 = 11 671,34 кг/год.

4.3 Визначення втрат теплоти в зонах сушіння (q_нз, q_втр, q_терм, Д)

4.3.1 Питомі втрати теплоти на нагрівання зерна в зоні сушіння

Питомі втрати теплоти на нагрівання зерна в зоні сушіння q_нз, кДж/кг _{вип.вол.}, визначають за формулами:

у першій сушильній зоні

q_н.з.1 = * с₂ * (И₂ - И₁); (4.7)

q_н.з.1 = * 2,02 * (24 - 3) = 787,77 кДж/кг _{вип.вол,}

у другій сушильній зоні

q_н.з.2 = * с₃ * (И₃ - И₂), (4.8)

q_н.з.2 = * 1,96 * (45 - 24) = 1 470,42 кДж/кг _{вип.вол.}

де с₂ - питома теплоємність зерна при вологості щ₂, що знаходять за формулою

с₂= * 1,55 + * 4,19, (4.9)

с₂= * 1,55 + * 4,19 = 2,02 кДж/кг *К,

с₃ - питома теплоємність зерна при вологості со₃, яку знаходять за формулою

с₃= * 1,55 + * 4,19, (4.10)

с₃= * 1,55 + * 4,19 = 1,96

щ₂, щ₃ - вологість зерна невиході з першої і другої зони сушіння відповідно, %;

G₂, G₃ - масові витрати зерна на виході з першої і другої зони сушіння

відповідно, кг/год.

4.3.2 Втрати теплоти в навколишнє середовище через стінки сушильних зон зерносушарки q_втр (кДж/ кг _вип._вол.) визначають за формулами

для першої сушильної зони

q_втр1 = * (T_ср1 - t₃), (4.11)

q_втр1 = * (43,2 -3) = 3,34 кДж/ кг _вип._вол ,

для другої сушильної зони

q_втр2 = * (T_ср2 - t₃), (4.12)

q_втр2 = * (61,3 -3) = 9,59 кДж/ кг _вип._вол,

де , - сума поверхонь стінок ступенів сушарки, через які тепло втрачається в навколишнє середовище, м². Визначають орієнтовно за розмірами шахт зерносушарки, близької за продуктивністю до проектованої;

К - загальний коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м^2*К).

Для зерносушарок суму поверхонь стінок і-тої зони (ступені) сушарки, через які тепло втрачається в навколишнє середовище (УF_i) визначають за формулами:

двошахтної

= (1,00 * 5) * h_i = 5 * h_i (4.13)

= (1,00 * 5) * 3,20 = 5 * 3,20 = 16,0 м²

= (1,00 * 5) * 3,20 = 5 * 3,20 = 16,0 м²

де 1,00 - довжини стінок сушарки, через які тепло втрачається в навколишнє середовище, м;

h_i- - висота шахти в i-тій зоні сушарки (дод. И [11]).

Коефіцієнт теплопередачі дорівнює

К =, (4.14)

К == 0,94 , Вт/(м^2* град),

де б₁ - коефіцієнт тепловіддачі від сушильного агента до внутрішньої поверхні стінки зерносушарки, Вт/(м^2*К);

б₂ - коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні стінки зерносушарки в навколишнє середовище, Вт/(м^2*К).

При швидкості газового потоку н 5 м/с

б₁ = C + D * н_,, Вт/(м^2*К), (4.15)

б₁ = 5,5 + 3,95 * 0,3 = 6,69, Вт/(м^2*К);

при н > 5 м/с

б₂ = A * , Вт/(м^2*К), (4.16)

б₂ = 7,12 * = 42,09, Вт/(м^2*К),

де А С, D - коефіцієнти, що залежать від виду стінки (табл. 4.3).

Для розрахунку б₁ швидкість сушильного агента усередині сушильної зони приймають рівною його швидкості в шарі зерна н ₁ = 0,3 м/с.

Для розрахунку б₂ швидкість повітря біля зовнішньої поверхні стінки шахти зерносушарки, розташованої поза будівлею, приймають н ₂ 10 м/с.

Теплоізольовані стінки сушарки відкритого типу, що знаходиться поза приміщенням, складаються з двох сталевих листів товщиною д = 0,002 м, між якими є шар теплоізоляції товщиною д = 0,05 м (рис. 4.1).

л - коефіцієнт теплопровідності, для сталевої стінки л = 46 Вт/(м*К). Значення коефіцієнтів теплопровідності ізоляційних матеріалів наведені в [6]; для скловати л = 0,056 Вт/(м*К).

Сумарний термічний опір тепловіддачі теплоізольованої стінки шахти дорівнює

= = 0,89. (4.17)

Теплота в навколишнє середовище втрачається через стінки шахт і газорозподільної камери, позначені штрихами (рис. 4.1). Знаючи розміри стінок і висоти ступеней сушарки, визначаємо поверхню, через яку теплота втрачається в навколишнє середовище.

Розміри шахт наведені в дод. И[11].

Двошахтна

1 - шахта; 2 - газонапірная камера, 3 - топка.

Рис. 4.1 - Розташування шахт і газорозподільно камери в розрахунковій прямоточній шахтній зерносушарці

Середню температуру сушильного агента і зерна в ступені сушіння визначають за формулами:

для першої сушильної зони

Т_ср1 = ; (4.18)

для другої сушильної зони

Т_ср2 = , (4.19)

де t_с1, t_с2 - середня температура сушильного агента в першій і другій сушильній зоні, відповідно, °С;

И_сp1, И_сp2 - середня температура зерна в першій і другій сушильних зонах, відповідно, °С.

Таким чином,

Т₁ = , (4.20)

Т_ср1 = = 43,2 °С,

Т₂ = , (4.21)

Т_ср2 = = 61,3 , °С,

де t₁, t₂ - температура сушильного агента на вході і виході з першої зони сушіння, °С;

t₂ , - температура сушильного агента на вході і виході з другої зони сушіння, °С;

И₁, И₂ - температура зерна в ступені сушіння на вході і виході з першої зони сушіння, °С.

И₂, И₃ - температура зерна в ступені сушіння на вході і виході з другої зони сушіння, °С.

4.3.3 Складання теплового балансу

При складанні рівняння теплового балансу виходять з того, що теплота, внесена в сушильну камеру із сушильним агентом, визначається його ентальпією. В дійсності, із-за зниження тиску сушильного агента в сушильній камері, виникають термодинамічні втрати, які необхідно враховувати при визначенні загальної поправки діючої сушарки.

Для визначення термодинамічних втрат Д.М. Левіним запропоновано такий вираз

q_терм= 0,23 * (Т₁ +Т₂), (4.22)

де Т₁ - температура агента сушіння при надходженні в сушильну камеру, К;

Т₂ - температура сушильного агента, що відпрацював, К.

Перейшовши від шкали Кельвіна (К) до шкали Цельсія (°С), отримаємо формули для визначення термодинамічних втрат в сушильних зонах:

для першої сушильної зони

q_терм1= 0,23 * (2*273 + t₁ + ), (4.23)

q_терм1= 0,23 * (2*273 +110 +35,9) = 159,13 кДж/кг,

для другої сушильної зони

q_терм2= 0,23 * (2*273 + t₂ + ). (4.24)

q_терм2= 0,23 * (2*273 + 130 +46,1) = 166,09 кДж/кг.

Різницю надходжень і втрат теплоти для кожного ступеня сушіння Д в кДж/кг _{вип.вол.} розраховують за формулами:

для першої сушильної зони

Д₁ = c_в * И₁ - (q_н.з.1 + q_втр.1 + q_терм.1); (4.25)

Д₁ = 4,19 * 3 - (787,77 + 3,34 + 159,13) = - 947,24 кДж/кг _{вип.вол}

для другої сушильної зони

Д₂ = c_в * И₂ - (q_н.з.2 + q_втр.2 + q_терм.2), (4.26)

Д₂ = 4,19 * 24 - (1470,42 + 9,59 + 166,09) = - 1622,10 кДж/кг _{вип.вол}

де с_в = 4,19 кДж/(кг-К) - питома теплоємність води.

4.3.4 Визначення питомих витрат сушильного агента і теплоти графоаналітичним методом

Аналітичний метод розрахунку, заснований на рівняннях балансу вологи і теплоти, при використанні J-d - діаграми спрощує розрахунок і робить його наочним. Побудова процесу сушіння на J-d - діаграмі для першої сушильної зони показана на рис. 6.3 і проводять його згідно [3].

За заданими параметрами зовнішнього повітря t₃ і ц₃ знаходять точку А і наносять її на J-d - діаграму. За параметрами сушильного агента t₁ і d₁ знаходять точку В₁ і також наносять її на діаграму. З'єднують точку А з точкою В₁ Через точку В1 проводять лінію J₁=соnst вниз до перетинання в точці С₁ з лінією = соnst. Отримана лінія В₁ С₁ характеризує теоретичний процес термічного сушіння в сушильному ступені.

Щоб побудувати процес, що протікає в реальній сушарці (з урахуванням теплових втрат), на лінії В₁ С ₁ вибирають довільно точку е₁ опускають перпендикуляр е₁f₁ на лінію d₁, вимірюють відрізок е₁f₁ у міліметрах.

Довжину відрізка е₁Е₁, мм, розраховують за формулою

e₁E₁ = e₁f₁ * , (4.27)

e₁E₁ = 22 * = - 9 мм,

де M_J, M_d - масштаби шкали ентальпії і волого вмісту J-d - діаграми.

для другої сушильної зони

e₁E₁ = e₁f₁ * , (4.28)

e₂E₂ = 22 * = - 15 мм.

Якщо величина Д < 0, то відрізок відкладають вниз по вертикалі, а якщо Д > 0, то відрізок відкладають вверх по вертикалі.

З'єднують точку е₁ з точкою Е₁ Точку В₁ з'єднують із точкою Е₁ і продовжують цю лінію до перетинання з лінією = соnst у точці . Отримана лінія В₁С₁ характеризує реальний процес сушіння в сушильній камері зерносушарки.

За J-d - діаграмою визначають параметри сушильного агента і повітря на вході і виході сушильної зони.

Відносну вологість сушильного агента на вході в зону сушіння ц₁, %, з достатньою точністю визначають із пропорції

, звідки = , (4.29)

= = 0,94%

= = 1,04%,

де ц _% = 5 (10) %, а вологовміст d_% при ц = 5 (10) % визначають у залежності від положення ізотерми t₁ на J-d -діаграмі.

З точки С'₁ опускають перпендикуляр С'₁D₁ на лінію d₁ = соnst, вимірюють відрізок С'₁D₁ в міліметрах.

З точки В₁ проводять лінію вверх по J₁ = соnst до перетинання в точці F₁ з лінією d₃ = соnst, вимірюють відрізок AF₁ у міліметрах.

Побудову реального процесу сушіння для другої сушильної зони проводять аналогічно.

Питомі витрати сушильного агента l, кг_с.п. /кг_{вип..вол.,} визначають за формулами:

для першої сушильної зони

l₁ = , (4.30)

l₁ = = 50 кг_с.п. /кг_{вип..вол} ,

для другої сушильної зони

l₂ = . (4.31)

l₂ = = 52,08 кг_с.п. /кг_{вип..вол.}

Питомі витрати теплоти q, кДж/кг_{вип.вол..}, визначають за формулами:

для першої сушильної зони

q₁ = , (4.32)

q₁ = = 5 900,00 кДж/кг_{вип.вол}

для другої сушильної зони

q₂ = . (4.33)

q₂ = = 7 291,67 кДж/кг_{вип.вол}.

Параметри l і q дають можливість визначити основні конструктивні розміри зерносушарки, зробити вибір вентиляційного обладнання і провести розрахунок топкового відділення.

Годинні витрати сушильного агента L, кг/год, визначають:

для першої сушильної зони

L₁ = l₁ * W₁, (4.34)

L₁ = 50 * 649,86 = 32 493,19 кг/год,

для другої сушильної зони

L₂ = l₂ * W₂. (4.35)

L₂ = 52,08 * 328,50 = 17 109,51 кг/год.

4.3.5 Визначення об'ємних витрат сушильного агента і загальних витрат теплоти в зонах сушіння (v_вх, v_вих, Q)

Об'ємні витрати сушильного агента на вході в сушильну зону V_вх, м³/год, визначають:

для першої зони сушіння

V_вх1 = L_{1 *} х₀₁; (4.36)

V_вх1 = 32 493,19 * 1,1181 = 36 331,73 м³/год,

для другої зони сушіння

V_вх2 = L_{2 *} х₀₂, (4.37)

V_вх2 = 17 109,51* 1,1779 = 20 153,08 м³/год

де х₀₁, х₀₂ - об'єм вологого повітря в сушильних зонах (м³/год) відповідно визначають за значеннями t₁, ц₁ та t₂, ц₂ із дод. К.

Об'ємні витрати сушильного агента на виході із сушильної зони V_вих , м³/год, визначають:

для першої зони сушіння

V_вих1 = L_1* х₀₁', (4.38)

V_вих1 = 32 493,19 *0,9608 = 31 221,00 м³/год,

для другої зони сушіння

V_вих2 = L₂ *х₀₂', (4.39)

V_вих2 = 17 109,51 * 0,998 = 17 075,08 м³/год,

де х₀₁', х₀₂'- відношення об'єму вологого повітря до маси сухої його частини (м³/кг) в першій та другій сушильних зонах відповідно, визначають за значеннями t₁', ц₁' та t₂', ц₂' (див. дод. К) [11].

Годинні витрати теплоти в сушильній зоні Q, кДж/год, визначають за формулами:

для першої зони сушіння

Q₁ =q₁ * W₁; (4.40)

Q₁ =5 900,00 * 649,86 = 3 834 196 кДж/год,

для другої зони сушіння

Q₂ =q₂ * W₂ (4.41)

Q₂ = 7 291,67 * 328,50 = 2 395 331 кДж/год.

4.4 Розрахунок зони охолодження

4.4.1 Визначення різниці надходжень і втрат теплоти в зоні охолодження

В охолоджувальній зоні відбувається часткове випаровування вологи із зерна W_х , яке визначають за формулою

W₃ = G_{к .} (4.42)

W₃ = 11 671,34 _*= 68,65 кг/год.

де G_к - масова витрата зерна на виході із зони охолодження, кг/год;

щ₃ - вологість зерна на вході в зону охолодження, %;

щ_к - вологість зерна на виході із зони охолодження, %.

Теплота q, кДж/кг_{вип вол.}, яка передана зі ступеня сушіння в зону охолодження

q_н.з.3 = * c_к * (И₃ - И_к) , (4.43)

q_н.з.3 = * 1,95* (45 -8) = 12 240,34 кДж/кг_{вип вол},

де с_к - питома теплоємність зерна при вологості щ_к, що визначається відповідно за формулою

с_к = * 1,55 + *4,19 (4.44)

с_к = * 1,55 + *4,19= 1,95.

У зв'язку з тим, що втрати теплоти в навколишнє середовище через стінки зони охолодження невеликі, їх не враховують, тим більше, що вони сприяють охолодженню зерна, тобто q_втр3 = 0.

В охолоджувальній зоні термодинамічні втрати q_терм. незначні, тому їх також не враховують і приймають рівними нулю, тобто q_терм3 = 0.

Різницю надходжень і втрат теплоти в зоні охолодження в кДж/кг _{вип.вол..} визначають за формулою

Д₃ = c_в * И₃ + q_н.з.3 - q_втр3, (4.45)

Д₃ = 4,19 * 45 +12 240,34 - 0 = 12 428,89 кДж/кг _{вип.вол},

де с_в = 4,19 кДж/(кг-К) - питома теплоємність води.

Побудову процесу охолодження в шахтній прямоточній зерносушарці (рис. 4.2) проводять згідно [3].

За заданими параметрами зовнішнього повітря t₃ і ц₃ знаходять то-

чку А і наносять її на J-d - діаграму.

Через точку А проводять лінію J₃ = соnst. На цій лінії з довільно обраної точки е_х опускають перпендикуляр е_хf_x на лінію d₃ = соnst. Вимірюють довжину відрізка e_xf_x у міліметрах і розраховують довжину відрізка е_хЕ_х (мм) за формулою

e_xE_x = e_x f_{x * ,} (4.46)

e_xE_x = 11 _* = 54 мм,

де М_J і М_d,- масштаб шкали ентальпії і вологовмісту J-d - діаграми.

У зв'язку з тим, що Д ₃ - величина позитивна, відрізок е_хЕ_х відкла-

дають вверх по вертикалі. З'єднують точку А з точкою Е_х і продовжують цю лінію до перетинання в точці С_х з лінією t₃ = соnst. Температуру зовнішнього повітря на виході з зони охолодження t₃', °С, знаходять за формулою (2.4).

Лінія АС_х характеризує зміну параметрів зовнішнього повітря в зоні охолодження.

З точки С_х опускають перпендикуляр С_xD_x на лінію d₃ = соnst. Вимірюють відрізок С_xD_x у міліметрах.

4.4.2 Визначення питомих витрат повітря на охолодження

Питомі витрати повітря l₃ кг/год, визначають за формулою

l₃ = . (4.47)

l₃ = = 416,67 кг/год.

Годинні витрати вологого повітря на охолодження зерна L₃, кг/год, визначають за формулою

L₃ = l₃ * W₃. (4.48)

L₃ = 416,67 * 68,50 = 28 606,21 кг/год.

4.4.3 Визначення об'ємних витрат повітря на охолодження

Об'ємні витрати вологого повітря на вході в зону охолодження V_вх3, м³/год, визначають за формулою

V_вх3 = L₃ * х₀₃, (4.49)

V_вх3 = 28 606,21 *0,8018 = 22 936,46 м³/год,

де х₀₃ - об'єм вологого повітря (м³/год), його можна визначити за значеннями t₃ і ц₃ (див. дод. К [11]).

Об'ємні витрати вологого повітря на виході з зони охолодження V_вих3, м³/год, визначають за формулою

V_вих3 = L₃ * х₀₃', (4.50)

V_вих3 = 28 606,21 * 0,8975 = 25 672,76 м³/год,

де х₀₃' - відношення об'єму вологого повітря до маси сухої його частини, м³/кг, визначається за значеннями t₃ і ц₃ (див. дод. К [11]).

5. Конструктивний розрахунок зерносушарки

Розрахунок проводиться з метою визначення розмірів сушильних зон та охолоджувальної зони. На основі цього розрахунку проектують зерносушарку.

сушарка зерно контроль охолодження

5.1 Визначення розмірів сушильних камер і зони охолодження

Висота зерносушарки залежить від розміру коробів, кроку між рядами коробів і числа паралельно працюючих шахт. Розміри шахти в плані

визначають довжину коробів і їхню кількість в одному ряду. Відповідно до завдання вибирають із додатку 10 форму і розміри короба. Довжину короба приймають рівною ширині шахти (дод. И [1]).

Число коробів, які підводять і відводять сушильний агент у шахті зерносушарки, повинно бути однаковим. Застосовують дві схеми розташування коробів у шахті (рис. 5.1). Схему розташування коробів у шахті вибирають згідно аналога зерносушарки.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Загальну площу поперечного перерізу всіх відвідних коробів у кожній сушильній зоні і зоні охолодження визначають, виходячи з об'ємних витрат сушильного агента на виході зі ступенів сушіння (див. п. 4.4.2) і об'ємних витрат повітря на виході із зони охолодження (див. п. 4.4.3).

Середня швидкість сушильного агента або повітря у_с на виході із відвідних коробів повинна бути не більше 6 м/с, тому для розрахунку приймають v_с = 6 м/с.

Загальне число підвідних і відвідних рядів коробів:

у першому ступені сушіння

P₁ = , (5.1)

P₁ = = 19,

у другому ступені сушіння

P₂ = , (5.2)

P₂ = = 10,

у зоні охолодження

P₃ = , (5.3)

P₃ = = 15,

де V_вих1, V_вих2 - об'ємні витрати відпрацьованого сушильного агента у першому і другому ступенях сушіння, розраховані за формулами (4.38) і (4.39), м³/год;

V_вих3 - об'ємні витрати відпрацьованого повітря у зоні охолодження, розраховані за формулою (5.9), м³/год;

f_к - площа поперечного перерізу одного короба, м²;

п- число коробів в одному ряду, шт.:

п = ; (5.4)

п = = 16 шт,

l - довжина шахти, м;

h_г- горизонтальний крок коробів, м (див. дод. Л [11]).

Висоту шахти для ступенів сушіння Н_с, м, визначають за формулами:

першого ступеня сушіння

H_c1 = ; (5.5)

H_c1 = = 3,8 м;

другого ступеня сушіння

H_c2 = , (5.6)

H_c2 = = 2,0 м,

Висоту шахти ступеня охолодження Н_х, м, визначають за формулою

H_c3 = , (5.7)

H_c3 = = 3,0 м,

де h_в - вертикальний крок коробів, м (див. дод. И [11]);

К - число паралельно працюючих шахт; якщо при К = 1 висота проектованої сушарки виявиться більше аналога (див. дод. К), то приймають К = 2.

Загальна висота зерносушарки Н, м, складає

Н = Н_с1 + Н_с2 + Н₃. (5.8)

Н = 3,8 + 2,0 + 3,0 = 8,8 м

5.2 Вибір випускного механізму

У шахтних зерносушарках застосовують випускні пристрої безперервної, періодичної і комбінованої дії [3].

Випускний пристрій безперервної дії застосовують у шахтних зерносушарках невеликої продуктивності - до 16 пл.т/год при співвідношенні висоти і довжини шахти до 1,5...2,0.

Випускний пристрій періодичної дії застосовують у шахтних зерносушарках великої продуктивності - понад 16 пл.т/год. Однак випускний пристрій періодичної дії має ряд недоліків і не забезпечує якість сушіння. Тому в проектованих зерносушарках рекомендується установлювати випускний пристрій комбінованої дії, у якому враховані недоліки і достоїнства безперервно і періодично діючих пристроїв.

6. Визначення тривалості сушіння

Тривалість сушіння залежить від маси зерна в шахтах і продуктивності зерносушарки.

Об'єми шахт сушарки V, м³, розраховують:

для першого ступеня сушіння

V_c1 = l * b * H_c1, (6.1)

V_c1 = 3,25 * 1 * 3,8 = 12,35 м³,

для другого ступеня сушіння

V_c2 = l * b * H_c2, (6.2)

V_c2 = 3,25 * 1 * 2,0 = 6,50 м³,

для ступеня охолодження

V_c3 = l * b * H_c3, (6.3)

V_c3 = 3,25 *1 * 3,0 = 9,75 м³,

де l, b, H_c1, H_c2, H_с3 - відповідно довжина, ширина і висоти ступенів сушіння і зони охолодження, м.

Об'єм камери V_к, м³, що займають короби, включаючи простір під коробами не заповнений зерном, визначають за формулою

V_к1 = п* Р_{1 *} (v_к+v_п), V_к2 = п*Р_2* (v_к+v_п), V_к3 = п* Р_{3 *} (v_к+v_п), (6.4)

V_к1 = 16*19 * (0,0095 + 0,00144) = 3,33 м³,

V_к2 = 16*10* (0,0095 + 0,00144) = 1,75 м³ ,

V_к3 = 16*15 * (0,0095 + 0,00144) = 2,63 м³ ,

де Р₁, Р₂, Р₃ - загальне число підвідних і відвідних рядів коробів в першій, другій зоні сушіння і зоні охолодження відповідно;

v_к - об'єм, що займає один короб, м³ ;

v_к=f_{к *} b; (6.5)

v_к=0,0095 _* 1,000 = 0,0095 м³,

v_n - об'єм простору під коробом, не заповнений зерном, м³ ;

v_n = ; (6.6)

v_n = = 0,00144 м³,

де b_к - ширина короба, м (див. дод. И, Л [11]);

ц - кут природного відкосу зернової культури (дод. М [11]).

Час перебування зерна в сушильній зоні і зоні охолодження визначають, виходячи з того, що об'єм зерна в процесі сушіння не змінюється.

Тривалість процесу сушіння:

для першого ступеня сушіння

ф_c1 = ; (6.7)

ф_c1 = = 31,4 хв.,

для другого ступеня сушіння

ф_c2 = ; (6.8)

ф_c2 = = 17 хв.,

Тривалість процесу охолодження в зоні охолодження:

ф_c3 = , (6.9)

...