Расчет сушильной установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. И.И. ПОЛЗУНОВА

Кафедра «Технология продуктов питания»

Расчет сушильной установки

по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»

КР 260800.14.000 ПЗ

2013



Содержание

Введение

1. Описание и принцип действия туннельных сушилок

2. Описание проектируемого объекта

3. Технологический расчет

4. Охрана труда и техника безопасности работы на сушилках

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Сушка представляет собой тепловую обработку материалов с целью удаления из них влаги путем испарения (на испарение 1 кг воды затрачивается 2500 кДж). Испарение влаги из материала может происходить при условии, когда окружающая среда не насыщена влагой и способна воспринять пары от поверхности материала. Следовательно, при сушке необходимо, чтобы концентрация (парциальное давление) водяного пара непосредственно у поверхности влажного материала () была больше, чем концентрация водяных паров в окружающей газовой среде (). Если >, то будет увлажнение материала, сопровождающееся конденсацией влаги из окружающей среды на его поверхности.

Интенсивность сушки будет тем выше, чем больше разность парциальных давлений пара на поверхности материала и окружающей среды и больше приток тепла к поверхности материала. При проектировании сушильных установок всегда ставится задача повышения интенсивности процесса сушки за счет совершенствования конструкции сушила и применения новых методов и режимов сушки.

По технологическим требованиям производства сушила должны обеспечить заданную производительность, возможную гибкость регулирования процесса и соблюдения оптимального режима сушки, чтобы получить наилучшее качество сушимого материала при наименьших затратах. При этом большое значение имеет равномерность сушки материалов или изделий по всему объему рабочего пространства сушил.

При выборе конструкций сушильных устройств необходимо учитывать экономичность их работы по таким показателям, как удельный расход тепла на 1 кг испаренной влаги, удельный расход электроэнергии, стоимость установки и расход материала на 1 т сушимого материала.

В современных условиях непрерывного технического прогресса и совершенствования технологических процессов особое значение приобретает автоматизация производства, и полная механизация сушил, а в отдельных случаях совмещение их с другими агрегатами, в частности с печами для обжига или с размольными установками. Последнее сокращает цикл производства, исключает часть транспортных устройств и оборудования и создает наиболее благоприятные условия для осуществления автоматизации производства.

Применяемые в промышленности сушила можно классифицировать по ряду конструктивных, технологических и других признаков. По виду обрабатываемого материала они разделяются на сушила для сушки изделий и сушки сыпучих и кусковых материалов. По конструкции сушильного пространства -- туннельные, шахтные, барабанные, камерные. По способу подачи и перемещения материала -- распылительные, конвейерные, пневматические, размольно-сушильные. По схеме движения материала и сушильного агента -- противоточные, прямоточные, с рециркуляцией и другие.



1. Описание и принцип действия туннельной сушилки

К группе атмосферных установок для сушки относятся туннельные сушилки; они имеют еще и второе название - коридорные. Данное наименование напрямую связано с основным элементом конструкции - длинным каналом (туннелем), вдоль которого на транспортирующем устройстве (вагонетках) по рельсам перемещается влажный материал.

В роли сушильного агента здесь выступает воздух или же топочные (дымовые) газы. В целях ускорения процесса сушки используют циркуляцию одного и того же количества теплоносителя, пропуская его через канал по нескольку раз. Подобный прием позволяет увеличить скорость, влажность и среднюю температуру горячего воздуха, что положительно отражается на продолжительности сушки и ее равномерности.

Применение туннельных сушилок в пищевой промышленности достаточно широко распространено. В качестве основной продукции, требующей обезвоживания в аппаратах данного типа, используются овощи, фрукты, сухари, макароны, мармелад и пастила. Туннельные сушильные установки особенно привлекательны в том случае, когда требуется сохранить исходную форму материала во избежание его перелопачивания.

Установки туннельного типа классифицируют на одноходовые и многоходовые. Первые предполагают параллельное движение высушиваемых изделий, вторые - последовательное их перемещение. Там, где это возможно, туннельную одноходовую сушилку, отличающуюся значительной длиной, гораздо целесообразней сделать многоходовой. В этом случае снизятся тепловые потери через внешние ограждения за счет уменьшения протяженности последних.

Важное значение для всех сушильных установок подобной конструкции имеет циркуляция воздуха. Наиболее рациональная работа соответствует принципу противотока с оптимальной скоростью пропускания теплоносителя не меньше 2-3 м/с. Что же касается количества, проходящего вдоль коридора сушильного агента, то оно зависит от производительности сушилки.

2. Описание проектируемого объекта

Туннельная сушилка ЛС-2А состоит из сушильного тоннеля (л.1 поз. 3) с комплектом осевых вентиляторов (л. 1 поз. 2), двух цепных конвейеров (л. 1 поз. 9) для перемещения продукта, транспортера(л. 1 поз. 4), возврата пустых кассет, вентиляционных систем для подачи воздуха в сушильный тоннель (л.1 поз. 12) и выброса отработавшего воздуха (л.1 поз. 11).

Внутри туннеля, по всей его длине, установлено вплотную друг к другу двенадцать шкафов, в каждом из которых смонтировано по два осевых вентилятора типа ЦАГИ № 7. Осевые вентиляторы в шкафах установлены так, что направление движения воздуха рядом стоящих шкафов противоположно. Этим достигается изменение направления обдувки воздухом макарон при их перемещении.С обеих сторон шкафов, через весь туннель, проходят два цепных конвейера(л. 1 поз. 9) для перемещения продукта. Со стороны загрузки сушилки конвейеры выходят из нее на 1300 мм, со стороны выгрузки к цепным конвейерам установлены роликовые конвейеры длиной 7000 мм. Poликовые конвейеры служат накопителями готовой продукции.

Привод (л. 1 поз.10) цепного конвейера осуществляется от электродвигателя через клиноремённый вариатор скорости и три последовательно установленных редуктора . Теплый воздух в сушильную камеру подается по воздуховоду центробежным вентилятором(л. 1 поз. 8) через калорифер (л. 1 поз. 7). Отсос отработавшего воздуха из верхней зоны сушилки в конце туннеля осуществляется центробежным вентилятором . Необходимым условием работы сушилки является некоторое избыточное давление воздуха внутри сушильного туннеля, при этом не допускается приток воздуха в сушилку через створки двери и другие зазоры.

Сушильный туннель разделен на две зоны сушки: первая со стороны входа в туннель -- зона предварительной сушки изделий, в ней расположено два шкафа; вторая -- зона окончательной сушки, включает десять шкафов. Зоны сушки отделены между собой перегородкой, а для прохода через них кассет имеются створки. В обеих зонах сушильного туннеля автоматически поддерживаются необходимые температура от 35° С до 45 °С и относительная влажность сушильного воздуха от 55 % до 75 % путем регулировки работы калорифера и электромагнитного вентиля.

Работа сушилки осуществляется в следующем порядке. На два конвейера штабелируются вплотную друг к другу стопки кассет с сырыми макаронами по кассеты в высоту и по две в ширину на каждый конвейер. Всего в сушилке устанавливается 2816 кассет с продуктом. По мере движения конвейера кассеты своей массой открывают створки сушильного туннеля и обдуваются воздушным потоком от осевых вентиляторов. После сушки кассеты с высушенными макаронами поступают с цепных конвейеров на роликовые, с которых изделия направляются на упаковку. Возврат пустых кассет производится ленточным конвейером, который имеет направление, противоположное цепным конвейерам.

Кассеты по одной укладывают на горизонтальную часть ленточного конвейера, расположенного между роликовыми конвейерами. Кассеты перемещаются над сушильным туннелем к лотку для спуска их к месту загрузки. Скатываясь по лотку, кассеты могут накапливаться на его горизонтальной части, поэтому при заполнении лотка кассетами под действием их массы подвижная часть горизонтальной направляющей лотка опускается и срабатывает конечный выключатель, который останавливает конвейер возврата кассет.



3. Технологический расчет

Исходные данные для расчётов туннельной сушилки ЛС-2А представлены в таблице 1.

Таблица 1 Исходные данные для расчета туннельной сушилки

Наименование показателя	Значение
Производительность , кг/час	375
Установленная мощность, кВт	39,04
Расход пара, кг/час	7000
Давление пара, МПа	1
Занимаемая площадь, м2	260
Масса, кг	1820
Влагосодержание начальное щ1,%	31
Влагосодержание конечное щ2,%	11
Температура материала поступающего в сушилку,С0	20
Температура воздуха в сушилке,С0	40
Температур воздуха до калорифера, С0	20
Температура воздуха после калорифера, С0	35
Удельная теплоемкость материала, сДж/кг•С0	2400

Количество испаренной влаги в сушилке определяем по формуле:

W=Gн ; (5.1)

где W - количество испаренной влаги, кг/ч;

W1 - начальная влажность материала, %;

W2 - конечная влажность материала, %;

Gн - производительность, кг/ч.

W = 375= 82,5кг/ч.

Количество материала, оставшееся после сушки, определяем по формуле:

Gc = GH-W; (5.2)

где Gc - количество материала, оставшееся после сушки, кг/ч.

Gc = 375-82,5 =292,5 кг/ч.

По i-d диаграмме находим влагосодержание и энтальпию начального воздуха, воздуха в сушилке и воздуха, выходящего из сушилки: х1=0,0077кг , х2= 0,029 кг влаги на 1 кг сухого воздуха; i0= 35кДж/кг, i2= 93 кДж/кг

Расход сухого воздуха в сушилке находим по формуле:

L = ; (5.3)

где L - расход сухого воздуха в сушилке, кг/ч;

x1 - влагосодержание воздуха в сушилке, кг/кг;

x2 - влагосодержание воздуха, вышедшего из сушилки, кг/кг.

L = = 3873,2кг/ч.

Расход теплоты в теоретической сушилке определяем по формуле:

Q = L (i2-i0); (5.4)

где Q - расход теплоты в теоретической сушилке, Вт;

I0 - энтальпия воздуха до сушки, Дж/кг;

i2 - энтальпия воздуха, выходящего из сушилки, Дж/кг.

Q = 3600 = 62 401 Вт.

Расход теплоты на подогрев материала определяем по формуле:

QM = Gccc(tk-tH); (5.5)

где QM - расход теплоты на подогрев материала, Вт;

cc - теплоемкость высушенного материала, Дж/(кгК);

tH - температура материала, поступающего на сушку, оС;

tk - температура материала, выходящего из сушилки, оС.

QM = = 3900 Вт.

Расход теплоты на подогрев поддонов определяем по формуле:

Qm = Gmcm( tmk-tmH); (5.6)

где Qm - расход теплоты на подогрев поддонов, Вт;

Gm - масса поддона, кг;

cm - теплоемкость стали, Дж/(кг*К);

tmH - начальная температура поддона, оС;

tmk - конечная температура поддона, оС.

Qm = =695 Вт.

Количество теплоты, вносимое влагой, определяем по формуле:

Qв = Wcвtн; (5.7)

где Qв - количество теплоты, вносимое влагой, Вт;

cв - теплоемкость влаги, Дж/(кгК).

Qв = = 1920 Вт.

Общее количество теплоты, которое нужно подвести в калорифере, определяем по формулам:

Qобщ = 1.05 (Q + QM + Qm - Qв); (5.8)

Qобщ = L (i1-i0); (5.9)

Qобщ = 1.05 (104165+6852+883-1920) = 69876Вт.

Таким образом получаем:

i1-i0 = Qобщ/L ; (5.10)

i1-i0 = = 18 Дж на 1 кг сухого воздуха;

i1 = 37498 + io = 35000+18000= 53 Дж на 1 кг сухого воздуха.

Температура на выходе из калорифера составляет 30оС. Принимаем температуру греющего пара в калорифере на 10 оС больше. Тогда tгп=40 оС. Этой температуре соответствует давление насыщенного водяного пара P=0.102МПа.

Расход греющего пара определяем по формуле:

D = ; (5.11)

где D - расход греющего пара, кг/ч;

r - теплота конденсации насыщенного пара при P=0.2 МПа, Дж/кг;

x - влажность пара.

D = =0,03кг /с =108 кг/ч.

Удельный расход пара определяем по формуле:

d = ; (5.12)

где d - удельный расход пара, кг/кг испаренной влаги.

d = = 1.30 кг/кг испаренной влаги.

Расчитаем КПД сушилки по формуле:

?=; (5.13)

где Qп-полезная затарченная работа;

Qз - затраченная работа;

? -КПД сушилки.

Qп = Qм+Qисп ; (5.14)

где Qисп = Wr ; (5.15)

Q исп = = 55080 Вт.

Qп = 3900+55080=58968 Вт.

Qз - это вся мощьность которую поглащает установка, поэтому :

Qз = Qобщ; (5.16)

Теперь посчитаем КПД для данной сушилки:

?= 100% = 84%

Вывод : коэффициент полезного действия данного аппарата 84 %, что означает оптимальное соотношение затрачиваемой энергии к массе вырабатываемой продукции.

4. Охрана труда и техника безопасности работы на сушилках

Не разрешается очищать от обрезков тестовой ленты измельчитель пневмотранспортера во время работы штампмашины.Соединения обшивки камер линии должны обеспечивать необходимую герметизацию, предотвращающую выброс пара, горячего воздуха и пыли в помещение. При общем выключении тока в цехе выключают пусковые приборы на всех участках линии. Все пусковые приборы должны быть закрыты кожухами; электродвигатели и кожухи заземлены. На вентиляторах следует выполнить сетчатые ограждения, ограничивающие доступы к вращающимся крыльчаткам. Рабочие, обслуживающие линию, должны быть одеты в костюмы, обеспечивающие безопасную работу на машинах линии. Техника безопасности на линиях также может быть обеспечена при условии бесперебойной работы и синхронного взаимодействия отдельных машин и установок линии. Контроль за соблюдением правил и инструкций по охране труда и технике безопасности осуществляется органами государственного надзора и общественными организациями, которые и разрабатывают эти нормы.

Согласно действующим нормативам, в цехах, где размещаются тепловые установки, необходимо иметь: паспорт установленной формы с протоколами, актами испытаний, осмотров и ремонтов на каждую установку; рабочие чертежи находящегося оборудования и схемы размещения КИП.

В таких инструкциях должно быть краткое описание установок, порядок их пуска, условия безопасной работы, порядок установки, указаны меры предотвращения аварии. Кроме того, инструкции должны содержать четкие указания о порядке допуска к ремонту установок, о мерах безопасности обслуживания и противопожарных мероприятиях.При использовании в качестве сушильного агента продуктов горения топлива не допускается работа сушильных установок на избыточном давлении.

Все вентиляционное хозяйство сушильных цехов должно иметь надежное ограждение и сигнализацию о пуске. Электроприводы кроме ограждения должны быть надежно заземлены.Ремонтные работы непосредственно в сушильных установках можно проводить только в специальных костюмах. Отходящие от сушильных установок газы должны проходить обязательную очистку от пыли и возможных уносов перед выбросом их в атмосферу. Сушильные цеха должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, в них должны быть вывешены инструкции по безопасной эксплуатации установок

Обслуживать линию разрешено лицам, прошедшим соответствующее обучение и сдавшим экзамен с обязательной отметкой в журнале.

На работающих машинах линии запрещается проводить ремонт и смазку, снимать ограждения, кожухи и другие детали, касаться движущихся частей. Чистку, ремонт, профилактический осмотр механизмов линии проводят только при их полной остановке. При этом на пусковых приборах вывешиваются предупреждающие надписи: "Не включать, работают люди!"

Перед пуском каждой машины линии необходимо убедиться, что не производятся ремонт, смазка машины и отсутствуют посторонние предметы.

сушилка туннельный проектирование



Заключение

Конструктивное оформление аппаратов неразрывно связано с их функциональным назначением и полностью определяется характером и технологическими параметрами протекающих в них процессов. Конструкция аппарата должна отвечать не только требованиям самых совершенных технологий, но и обладать также прочностью, высокой надежностью, быть легкой и требовать как можно меньше расхода дорогостоящих материалов.

С помощью проведение расчётов мы рассчитали массовый расход, коэффициент полезного действия и потребляемою мощность аппарата.



Список используемой литературы

1. Дытнерский, Ю.И., Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов.Изд.3-е.В 2-х кн.: Часть 2./Ю. И. Дытнерский - М. : Химия, 2002.-368с.:ил.

2. Дытнерский, Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию. Издание 2-е, переработанное и дополненное./ Ю.И. Дытнерский - М. : Химия, 1991. - 493 с.

3. Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов./ В.И. Муштаев , В.М. Ульянов -М.:Химия, 1988.

4. Павлов К.Ф., Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для вузов./ К.Ф. Павлов - Л.: Химия. Ленинградское отд., 1987.

5. Сажин Б.С. Основы технологии сушки./ Сажин Б.С.-М.Химия.1984-320с,.ил.

6. Гребенюк, С.М., Расчеты и задачи по процессам и аппаратам пищевых производств / С.М. Гребенюк - М.: Агропромиздат, 1987. - 304 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru

...