Проект шахтной сушилки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Пояснительная записка курсового проекта содержит 3 источника, 4 рисунка.

Иллюстративная часть курсового проекта 1 лист формата А1.

ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, СУШКА СЫРЬЯ, ШАХТНАЯ СУШИЛКА, СУШИЛЬНЫЙ АГЕНТ, ВЫСУШИВАЕМЫЙ МАТЕРИАЛ, КАЛОРИФЕР, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА.

Объектом проектирования является шахтная сушилка, в которой сушильным агентом является атмосферный воздух, высушиваемый материал - пшеница.

сушилка зерно калорифер вентилятор

Содержание

Введение

1 Краткое описание технологического процесса

2 Описание конструкции разрабатываемого оборудования

3 Обзор существующего технологического оборудования

3.1 Способы сушки зерна

3.2 Требования, предъявляемые к сушилкам

3.3 Классификация зерносушилок

4 Расчётная часть

4.1 Построение теоретического процесса сушки на Id-диаграмме

4.2 Построение действительного процесса сушки на Id-диаграмме

4.3 Конструктивный расчёт сушилки

4.4 Расчёт и выбор калорифера

4.5 Расчёт и выбор вентилятора

5 Вопросы стандартизации

6 Техника безопасности и охрана труда

Заключение

Список используемой литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Введение

Сушка - тепломассообменный процесс удаления влаги из твёрдых, пастообразных и жидких материалов путём её испарения и отвода образующихся паров во внешнюю среду.

Этим сушка отличается от других методов удаления влаги, например, путём поглощения её химическими реагентами или механического отделения.

На предприятиях пищевой промышленности сушка является одним из основных процессов производства и применяется для обеспечения длительного хранения и консервирования продуктов, уменьшения их массы, сокращения затрат при хранении и транспортировке. Её используют для сушки растительного сырья (зерно, подсолнечные семена, овощи, фрукты, свекловичный жом и т.д.).

Сушка часто является завершающим этапом производства, определяющим качество готового продукта.

1 Краткое описание технологического процесса

Влажный материал поступает через шнековый питатель и равномерно распределяется по всему сечению шахты, пересыпаясь под действием силы тяжести с поверхности вышележащих коробов на нижележащие. Атмосферный воздух вентилятором 3 нагнетается в калорифер 4, где нагревается и поступает в шахту. Проходя между коробами снизу вверх, воздух контактирует с влажным материалом, в результате чего материал высушивается до заданной влажности и выводится из нижней части шнековым разгрузочным устройством 5 на ленточный транспортёр 6. Отработанный воздух из сушилки направляется в циклон 7, где улавливается пыль и частицы материала, а затем выбрасывается в атмосферу.

Рис. 1 - Технологическая схема процесса сушки

2 Описание конструкции разрабатываемого оборудования

Сушильная камера шахтной сушилки представляет собой вертикальную шахту, заполненную рядами горизонтально расположенных коробов. Короб имеет вид жёлоба, который установлен открытой частью вниз и упирается своими торцами в стенки шахты. Ряды коробов чередуются между собой (располагаются в шахтном порядке). Через короба подводится свежий и отводится отработавший теплоноситель. В верхнюю часть шахты подаётся теплоноситель, и она служит для сушки, а в нижнюю часть поступает наружный воздух; эта часть шахты служит для охлаждения зерна. Пространство между коробами заполнено зерном.

Зерно движется в шахте под действием силы тяжести. В процессе движения зерно обтекает короба горячего воздуха и разделяется на 2 потока. По мере движения после прохода короба зерно вновь соединяется в один поток. Благодаря такому движению зерно многократно перемешивается в процессе сушки. Горячий воздух через подводящий воздушный канал проходит сквозь движущийся вниз зерновой слой и выходит наружу через отводящий канал.

К преимуществам сушилок данного типа относят:

- полноценный теплообмен по всей ширине слоя зерна;

- многократное перемешивание зерна;

- деликатная сушка зерна;

- эталонное качество высушенного зерна;

- слой просушиваемого зерна составляет 140 мм и продувается с двух сторон;

- на сушилках шахтного типа возможно регулировать температуру просушки и скорость продвижения зерна. На некоторых моделях сушилок возможно регулировать также объём воздуха.

Сушильные шахтные аппараты применяют для сушки хорошо сыпучих дисперсных материалов (гранулированных, зернистых, мелкокусковых) с небольшой их начальной влажностью. Эти сушилки относятся к аппаратам с неактивной (спокойной) гидродинамикой, поэтому их используют для обезвоживания материалов с большим внутри диффузионным сопротивлением, скорость сушки которых определяется, в основном, перемещением влаги внутри частиц и мало зависит от скорости газовой фазы. Типичным примером применения шахтных сушилок в пищевой промышленности может служить сушка зерновых культур (пшеница, ячмень, овёс), семян подсолнечника, гречихи, риса и т.д.

Отличительной особенностью шахтных сушилок является наличие вертикальной шахты круглого или прямоугольного сечения, полностью заполненной материалом, через который продувается сушильный агент. Шахтные сушилки могут быть как периодического, так и непрерывного действия, которые имеют преимущественное применение. Продувка слоя может осуществляться как вдоль оси шахты (в аппаратах круглого или прямоугольного сечения), так и в радиальном направлении (в аппаратах с кольцевым слоем высушиваемого материала).

В непрерывно действующей шахтной сушилке с осевым противоточным движением сушильного агента материал поступает через штуцер 2 и движется сплошным плотным слоем сверху вниз, производительность регулируется питателем 5 (рис. 2). Сушильный агент подается через газораспределительное устройство 4 корпуса, проходит снизу вверх через слой высушиваемого материала и выводится через штуцер 3.

По мере продвижения через слой материала газ насыщается влагой и на некоторой высоте слоя может полностью потерять свои свойства как сушильного агента, поэтому высота слоя материала в непрерывно действующей шахтной сушилке должна быть меньше этой предельной высоты, на которой достигается насыщение газовой фазы влагой. Для обеспечения этого условия в шахтных сушилках по высоте шахты часто устанавливают ряды газоподводящих и газоотводящих коробов 4, через первые из них подводится свежий сушильный агент, а через вторые отводится отработавший.

Газоподводящие короба и газоотводящие в сушилке чередуются по высоте. Расстояние между коробами по высоте выбирают таким образом, чтобы сушильный агент, проходя через расположенный между ними слой материала, сохранял свой сушильный потенциал. Оно определяется соотношениями расходов взаимодействующих фаз и кинетикой сушки.

В шахтной сушилке с кольцевым слоем материал и сушильный агент движутся перекрестным током. Достоинством аппарата этого типа является то, что толщина

слоя высушиваемого материала может быть выбрана независимо от необходимого времени пребывания материала в сушилке. Ее выбирают такой, чтобы не наступало насыщение сушильного агента влагой на выходе газа из слоя, чтобы гидравлическое сопротивление слоя при его продувке сушильным агентом было приемлемым. Кроме того, в них отсутствуют газоподводящие и газоотводящие короба, увеличивающие металлоемкость аппарата.

Рис. 2 - Сушилка шахтного типа

3 Обзор существующего технологического оборудования

Основной задачей сушки зерновых и масличных культур является снижение влажности осушаемого продукта до значений, при которых продукт (зерно) можно безопасно заложить на длительное хранение, не опасаясь возникновения очагов самосогревания. Однако сушка - это не только способ понижения влажности зерна. При правильно подобранном режиме сушки происходит физиологическое дозревание зерна и улучшение его качества. Прежде всего, выбор зерносушилки определяется ее производительностью, стоимостью, экономным расходом топлива, безопасностью в работе, надежностью автоматического контроля влажности зерна на выходе из сушилки, автоматическим управлением температурой зерна и горячего воздуха. Также немаловажна легкость очистки сушилки, особенно при сушке разных партий семенного зерна. Важную роль при этом играет вид зерна и его дальнейшее использование.

В процессе неправильной сушки при нагревании зерна сверх допустимой температуры происходит ухудшение его качества, снижается всхожесть и энергия прорастания в семенном зерне, увеличивается трещиноватость зернобобовых культур, риса-зерна, снижаются хлебопекарные свойства муки, полученной из такого зерна. Например, у кукурузы в результате сушки при высокой температуре полностью теряется всхожесть, но целиком сохраняется кормовая ценность. В пересушенной кукурузе трудно отделяется крахмал.

Во время сушки пшеницы при высокой температуре происходит закал зерна, затрудняющий его размол. При помоле зерна пшеницы с трещинами снижается выход муки высшего сорта. Посевное зерно невозможно высушить при высоких температурах без снижения всхожести, поэтому температура посевного зерна, а также солодового ячменя и мукомольной пшеницы, во время сушки не должна превышать 45°С. Для других видов зерна температура может быть выше. Предельная температура зависит и от начальной влажности зерна: чем выше влажность, тем ниже должна быть температура. Поэтому для сушки семенного, кормового и мукомольного зерна установлены различные температурные диапазоны сушки.

Основными критериями при конструировании сушилки, её установке, оптимизации работы и снижении затрат на эксплуатацию являются:

- В верхней части зерносушилки или непосредственно над сушилкой должна быть накопительная резервная секция или буферная емкость, в которую транспортным оборудованием подаётся влажное зерно. Установленные в буферной емкости датчики верхнего и нижнего уровня зерна обеспечат непрерывное, без перерыва, заполнение зерносушилки, включая и выключая загрузочные устройства;

- Конструкция сушилки должна обеспечивать независимость работы и показателей по производительности от направления дующего ветра (не обращать внимания на розу ветров), и позволять располагать зерносушилку в любом месте участка;

- Подача агента сушки должна быть обеспечена к каждому зернышку со всех сторон - наличие застойных зон или локальных течений осушаемого продукта не допускается. Необходимо минимизировать контакт осушаемого продукта с нагретыми металлическими частями конструкций сушилки, чтобы не допустить контактный перегрев продукта. Это серьезно сказывается на эффективности использования энергии теплоносителя, а соответственно и на расходе топлива;

- Теплоизоляция горячей зоны и наружная обшивка позволяют значительно снизить расход тепла и соответственно - топлива, особенно если принимать во внимание климатические условия зернопроизводящих регионов стран СНГ;

- Качественные (модуляционные) применяемые горелки и топливная автоматика позволяют поддерживать температуру теплоносителя в автоматическом режиме, и, как проверено многолетней практикой, это непосредственно оказывает значительное влияние на экономию расхода топлива;

- Зерносушилка должна работать в полном автоматическом режиме и не зависит от ошибок обслуживающего персонала. Датчики температуры, включенные в состав управляющей автоматики сушилки, должны исключать недопустимое превышение температуры зерна и агента сушки;

- Выбросы пыли за пределы сушилки должны быть исключены - удаление и сбор выделяющейся зерновой пыли;

- Сушка зерна должна происходить бережно, без травмирования и без перегрева, с минимальным количеством различного вида транспортных механизмов и устройств;

- Для обеспечения чистки сушилки от остатков зерна и проведения ее ремонта должен быть обеспечен легкий доступ в любую точку сушилки.

3.1 Способы сушки зерна

Сушка зерна -- один из самых эффективных приемов подготовки зерна к длительному хранению. Она улучшает хлебопекарные, мукомольные и другие товарные качества зерна, значительно сокращает расходы по перевозкам, повышает производительность перерабатывающих предприятий (мельниц, крупорушек и т. п.) и уменьшает износ оборудования, а следовательно, и стоимость переработки.

Для удаления излишней влаги из зерна его сушат на солнце или проветривают с применением вентиляторов. Однако такая сушка может применяться только при благоприятных условиях погоды и небольших партиях зерна.

Наиболее эффективна искусственная сушка, так как она не зависит от погоды и дает возможность в кратчайший срок просушить много зерна при относительно небольших затратах.

Способы искусственной сушки разнообразны. Они различаются главным образом по признаку передачи тепла зерну и удаления из него влаги и по характеру среды. Тепло может передаваться зерну контактным способом, т. е. соприкосновением зерна с нагретой поверхностью различных сушильных печей (подовые сушилки), подогретым воздухом или смесью воздуха с дымовыми газами, называемой газовой смесью.

В первом случае воздух, соприкасаясь с нагретым зерном, отнимает от него часть тепла и одновременно поглощает испаряющуюся из зерна влагу.

Сушка подогретым воздухом может быть представлена в такой простейшей схеме: атмосферный воздух, содержащий известное количество влаги, нагревается калорифером и повышает влагоемкость. Поступая затем под влиянием искусственной тяги в сушильную камеру, подогретый воздух нагревает зерно и одновременно поглощает выделяющуюся из него влагу. Со сниженной температурой и повышенной влажностью (относительной и абсолютной) воздух удаляется из сушилки.

Сушка смесью воздуха с дымовыми газами отличается от сушки подогретым воздухом лишь способом нагрева воздуха. В смесительной камере атмосферный воздух смешивают с дымовыми газами в количестве, необходимом для достижения требуемой температуры.

По составу газовая смесь близка к воздуху: на 1 м3 дымовых газов в смесительной камере добавляется примерно 15...25 м2 наружного воздуха.

При сушке зерна газовой смесью расходуется в 2... 2,5 раза меньше топлива, чем при сушке нагретым воздухом, и потому она получила наибольшее распространение. В настоящее время почти все отечественные сушилки работают на газовой смеси.

Для сохранения качественных показателей зерна при искусственной сушке важное значение имеет предельная температура воздуха или газовой смеси, поступающих в сушильную камеру, максимальная температура нагретого зерна и продолжительность сушки.

Числовые значения отдельных факторов режима сушки зависят от типа и степени совершенства конструкций сушилок, назначения зерна и его начальной влажности. Если конструкция сушилки менее совершенна, значит менее равномерно распределяется тепло среди всей массы зерна в сушильной камере и тем ниже должна быть температура теплоносителя. В сушилках с равномерным движением теплоносителя и интенсивным перемешиванием зерна можно повысить температуру и скорость движения теплоносителя (воздуха или газовой смеси).

Высокая температура сушащей среды, вызывая быстрый нагрев и энергичное испарение влаги с поверхности зерна, отрицательно влияет на его семенные качества, поэтому для сушки семенного зерна назначают более низкие температуры теплоносителя и нагрева зерна, чем для продовольственного зерна.

Одним из условий правильно организованной сушки зерна является обязательное последующее охлаждение его до температуры, близкой к температуре наружного воздуха.

3.2 Требования, предъявляемые к сушилкам

В рационально построенной зерносушилке зерно сушится без снижения его качества. Ее стоимость, а также эксплуатационные затраты на топливо, энергию, обслуживание, ремонт и т. п., приходящиеся на 1 т просушенного зерна, должны быть наименьшими. Кроме того, зерносушилка должна быть компактной, несложной по устройству, приспособленной для работы на местном топливе, безопасной в пожарном отношении, удобной, для осмотра и обслуживания при полной механизации всех процессов сушки и охлаждения зерна.

3.3 Классификация зерносушилок

Зерносушилки для искусственной сушки зерна в сельском хозяйстве, на хлебоприемных пунктах, элеваторах, мельничных комбинатах и других зерноперерабатывающих предприятиях классифицируются по:

способу сушки зерна -- горячим воздухом или смесью горячих дымовых газов с наружным воздухом;

способу загрузки и выгрузки зерна -- сушилки периодического действия с периодической загрузкой и выгрузкой просушенного зерна и сушилки непрерывного действия с автоматическим непрерывным движением зерна через сушильный аппарат;

способу расположения зерна--сушилки с расположением зерна горизонтальными, вертикальными или наклонными слоями и

сушилки, в которых зерном заполняется вся шахта сушильного аппарата (шахтные сушилки);

схеме движения теплоносителя по отношению к просушиваемому зерну и расположению вентиляторов по отношению к сушильной камере;

состоянию (структуре) зернового слоя при сушке (сплошной, пересыпающийся слой, взвешенное состояние зерна);

конструкции сушильного аппарата -- стационарные или передвижные;

производительности (в сутки или час) и снижению при этом процента влажности зерна.

Шахтные проточные сушилки - это сушилки, как правило, большой производительности, используемые в составе крупных зернохранилищ (элеваторов), где они и работают практически непрерывно весь год.

Эти сушилки имеют высокую металлоемкость, большую высоту зерновой шахты (20-25 м) и как следствие высокую стоимость, требуют больших капиталовложений при строительно-монтажных работах, таких как: строительство мощного ж/б фундамента и монтажные работы (до 25% от стоимости сушилки), поэтому стоимость сушилок зерна подобного типа высокая. Время сборки таких сушилок от 4 до 6 недель. Имеют высокие энергетические показатели, но имеются серьезные проблемы с выбросами зерновой пыли, так как зерно, протекая сквозь высокую шахту, непрерывно сталкивается с поперечными потоку зерна металлическими коробами для подачи горячего агента сушки и охлаждающего воздуха, сдавливается и истирается. Если в сушилку попадет влажный неочищенный зерновой ворох, то он легко может застрять между воздухоподводящими (отводящими) коробами, что может привести к образованию локальных струйных течений, местному перегреву вороха и к пожару. Образующаяся зерновая пыль еще и взрывоопасна, а собрать или предотвратить выброс зерновой пыли в атмосферу очень проблематично и дорого.

На сегодняшний день широкое распространение получили такие типы сушильного оборудования: сушилки шахтного типа с рециркуляцией (сушилки типа ДСП производства КМЗ) и рекуперацией тепла (некоторые сушилки «PETKUS», «Shmidt-Zeeger», «Strah l», «STELA» и проч.), а также сушилки модульного типа (или колонковые) «Sukup», «MATHEWS COMPANY», «DELUX» и др.

Рециркуляция зерна позволяет снизить влажность зерна до требуемого уровня за несколько циклов. Сначала происходит предварительный нагрев сырого зерна до предельно допустимой температуры, контактный влагообмен между сухим рециркулирующим и сырым зерном, после зерно поступает в зону сушки с воздействием на него агента сушки.

В основу энергосберегающего принципа сушки положен принцип рекуперации (повторного использования) тепла нагретого сухого воздуха, прошедшего сквозь слой охлаждаемого горячего зерна после сушки, за счет чего значительно уменьшается расход топлива и повышается КПД сушилки.

Наличие теплоизоляции горячих зон зерносушилки сокращает непроизводительные потери энергоносителя на нагрев окружающей среды.



Рис. 3 - Схемы шахтных сушилок с кольцевым слоем: а - простая; б - с инверторами; в - с расширяющимся книзу кольцевым слоем; 1 - кожух; 2 - внутренний перфорированный цилиндр; 3 - наружный перфорированный цилиндр; 4- инверторы; 5 - приемная камера влажного материала; 6 - приемный коллектор отработанного теплоносителя; 7- направляющие конусы; 8- наружный перфорированный конус; /- воздух системы пневмотранспорта; II - материал; ///-сушильный агент

Горизонтальные (или вертикальные) модульные (колонковые) сушилки основаны на принципе поперечной подачи воздуха (горячего и холодного) через слой зерна, протекающего между стенками из перфорированных листов. Модульными или колонковыми сушки принято называть из-за конструктивной особенности ее компоновки, сушка состоит из модулей и колонн (секций), количество которых зависит от заявленной потребителем производительности агрегата. Принцип работы таких сушек довольно прост и состоит в следующем:

- зерно поступает в верхнюю часть сушилки, где расположен шнек, который распределяет зерно по всей длине сушилки и загружает колонны поочередно. Возможно исполнение сушилки в виде круглой башни с двойными перфорированными стенками - в этом случае заполнение всей сушилки происходит под действием гравитации и верхний шнек отсутствует;

- вентилятор нагнетает в камеру воздух из окружающей среды, который в дальнейшем делится на два потока. Один поток поступает в камеру смешивания, а второй греется горелкой. В камере смешивания оба потока при помощи отражателей смешиваются, обеспечивая равномерность температуры реагента сушки в любой точке камеры;

- внутренняя и наружная стенки колонны перфорированные, что дает возможность агенту сушки продувать слой зерна, обеспечивая температуру зерна, заданную оператором;

- в нижней части сушки расположены дозирующие вальцы, скоростью вращения которых регулируется время нахождения зерна в колоннах, тем самым обеспечиваются те или иные режимы сушки;

- выгрузка высушенного зерна из сушилки производится нижним винтовым или скребковым транспортером.

Стенки плоские перфорированные и находятся под давлением зерна, поэтому сушилки имеют сложную и мощную раму. Зерно при подаче необходимо распределить вдоль сушилки (верхним шнеком-распределителем), а потом снова собрать, да еще и обеспечить равномерность протекания в параллельных секциях. Для этого установлены шнековые транспортеры и лопастные дозаторы. Но чем больше механизмов - тем больше цена, эксплуатационные затраты и вероятность поломки. Удобны горизонтальные модульные сушилки быстрым монтажом, простым и дешевым фундаментом, относительно низкой по высоте норийной системой подачи зерна и возможностью будущей модернизации для увеличения производительности.

К недостаткам, присущим сушилкам данного типа, можно отнести следующее:

- зерно в сушилке движется сплошным столбом, изнутри которого подводится горячий сушильный агент, который проходя через слой зерна толщиной 250-300 мм, выходит за пределы сушилки через перфорированную стенку. Это приводит к тому, что с внутренней - горячей стороны зерно перегревается и пересушивается, а внешний слой зерна еще недосушен;

- если с какой либо стороны на сушилку дует холодный ветер или идет дождь, то это также приводит к неоднородному нагреву (одна сторона сушилки интенсивно охлаждается, а другая - с подветренной стороны, перегревается) и некачественной сушке зернового потока;

- для сушки мелкосемянных культур (рапс, горчица) необходимы стенки с соответствующим мелким перфорированием, чтобы семена не застревали в перфорации, а это ухудшает проходимость воздушного потока;

- при движении вертикального столба зерна происходит его трение о перфорацию внутренней и внешней стенки и происходит его истирание - травмирование внешней оболочки зерна;

- возможно застревание вороха влажного зерна в любом месте по высоте потока, особенно в местах установки внутренних конструкций, что приводит к локальным местным течениям и местным перегревам.

- при сушке некоторых культур выделяется много зерновой пыли, которая оседает вокруг сушилки и загрязняет прилегающую территорию, приводит к высокой пожароопасности, а тоненькая шелуха, выделяющаяся с каждого зернышка при сушке (особенно кукурузы), забивает внешние перфорированные листы так, что воздух не может проходить сквозь слой зерна и засоренную перфорацию, что резко снижает эффективность сушки и приходится останавливать сушилку для очистки;

- отсутствие рекуперации тепла (использование теплого воздуха) из зоны охлаждения высушенного зерна и отсутствие теплоизоляции приводит к тому, что они потребляют самое большое количество энергоносителя на сушку одной тонны зерна.



Рис. 4 - Горизонтальная модульная сушилка «FARM FANS»

4 Расчётная часть

Количество испаряемой влаги расчитывается по формуле:

Количество высушиваемого материала равно:

(2)

4.1 Построение теоретического процесса сушки на Id-диаграмме

Для заданного географического пункта из таблицы А.1 [1, стр. 41] находят температуру t0 и относительную влажность

По этим параметрам на Id-диаграмме наносится точка А, характеризующая состояние атмосферного воздуха, поступающего в калорифер (см. Приложение А). Из Id-диаграммы находят параметры воздуха I0, I1, d0, d2.

Удельный расход теплоты в теоретической сушилке равен:

(3)

Удельные тепловые потери в окружающую среду gп принимают в размере 5% от теплоты, затраченной в теоретической сушилке

(4)

gп = 0, 05*3846200 = 1923100 Дж/кг

Удельные тепловые потери на нагревание материала равны:

, где (5)

G2 - количество высушенного материала, кг/c

C - удельная теплоёмкость абсолютно сухого материала, Дж/(кг*К)

Св - удельная теплоёмкость воды, Дж/(кг*К)

Значения С и выбираются из таблицы А.2 [1, стр. 42]

Cв- удельная теплоёмкость влажного материала, Дж/(кг*К)

Степень покрытия тепловых потерь( внутренний баланс сушильной камеры), которая

равна разности удельных расходов теплоты в теоретической сушилке и действительной сушилке, определяется из уравнения

(6)

4.2 Построение действительного процесса сушки на Id-диаграмме

На линии ВС теоретического процесса берётся произвольная точка e, измеряется расстояние ef (мм) до линии АB и вычисляется отрезок eE (мм) по формуле:

, где (7)

Через точки B и E проводится линия BC действительного процесса сушки до пересечения с изотермой t2. По точке С находятся значения влагосодержания d0 и энтальпия d2 влажного воздуха на выходе из действительной (реальной) сушилки (см.

Приложение А).

Удельный расход воздуха в действительной сушилке определяется из формулы

(8)

Удельный расход теплоты в действительной сушилке равен:

(9)



Полный расход воздуха и теплоты определяется по формулам:

(10)

(11)

Объём воздуха на выходе из сушилки равен:

,где (12)

удельный объём влажного воздуха, м3/кг, выбирается из таблицы А.3 [1,стр.44] при температуре воздуха t2 и относительной влажности

4.3 Конструктивный расчёт сушилки

Размеры и конструкция сушильной камеры определяются производительностью установки, временем сушки, а также технологическими требованиями к процессу. Высушиваемый материал должен возможно максимально заполнять весь объём шахты при наилучшем контакте его с сушильным агентом.

Объём сушильной камеры (шахты) по массе высушеваемого материала:

, где (13)

P - насыпная плотность материала, кг/м3 [1, стр. 42, табл. А.2]

B - 0,2 - 0,6 степень заполняемости шахты

t - время нахождения материала в сушилке, мин. Принимается равным 40 - 45 мин.

Сечение шахты определяется по формуле:

(14)

Полное сечение шахты определяется по формуле:

(15)

Ширина шахты определяется по формуле:

b=n*t, где (16)

n - число коробов (6 - 10)

t = 0,2 - шаг между осями коробов

b=8*0,2=1,6м

Длина шахты и коробов будет равна:

(17)

Высота рабочей части шахты в сушилке:

(18)

Количество рядов коробов шахты в сушилке:

(19)

Общее количество коробов:

(20)

4.4 Расчёт и выбор калорифера

В сушильных установках для нагрева воздуха применяют в основном паровые

стальные пластинчатые калориферы (марки КФС) и оребрённые (марки КФСО).

Необходимая поверхность теплопередачи расчитывается по формуле:

, где (21)

Qk - тепловая нагрузка калорифера, Вт

ts - температура теплоносителя, обычно принимается

К - коэф. теплопередачи для калориферов типа КФ и КФС, расчитывается по формуле:

, где

- массовая скорость воздуха в калорифере, принимается в пределах от 7 до 12 кг/(м2*К).

Исходя из полученных данных, по таблице А.4 [1, стр. 44] и таблице А.5 [1,стр.45]

выбирается модель и номер калорифера. Принимается калорифер № 11, марка КФБО

Исходя из расчётных данных, принимается использование калориферной станции,

состоящей из четырёх калориферных установок, устанавливаемых параллельно.

4.5 Расчёт и выбор вентилятора

В сушильных установках применяют осевые и центробежные вентиляторы. Осевые вентиляторы целесообразно использовать при относительно больших объёмах воздуха и небольшом давлении, центробежные - при высоком давлении.

При выборе вентилятора исходят из часового объёмного расхода воздуха в сушильной установке Vч и напора (давления), затраченного на преодоление сопротивления прохождению воздуха

Часовая производительность вентилятора берётся с 20% запасом, тогда

(22)

Полная потеря давления (напор вентилятора) в сушильной установке складывается из скоростного (динамического) перепада давления и статического сопротивления:

, где (23)

(24)

Потеря давления на преодоление сил трения в воздуховоде:

, где (25)

, где

Re - критерий Рейнольдса

, где

d - диаметр воздуховода, м

,где

Vв - секундный объём сушильного агента, берётся из формулы 12;

- кинематическая вязкость сушильного агента, м2/c;

Величины р и v берутся из таблицы А.6 [1, стр. 45] при температуре отработавшего сушильного агента t2.

Потери давления на местные сопротивления

(26)

При расчёте учитываются сопротивления поворотов воздуховода. Для круглых отводов коэф. сопротивления в зависимости от угла поворота и сопротивления радиуса изгиба к диаметру воздуховода можно принять по таблице А.7 [1, стр. 45].

Потерю в шахтной сушилке [1, стр. 12] -

Потери давления в калорифере определяются в зависимости о марки калорифера:

КФБО - ( 27)

Потеря давления в циклоне:

(28)

Коэф. сопротивления циклона принимается равным

Диаметр ротора вентилятора:

(29)

Число оборотов ротора:

(30)

№ вентилятора:

(31)

Величины коэф. А, В, С выбираются из таблицы А,8 [1, стр. 45].

Мощность электродвигателя к вентилятору расчитывается по уравнению:

, где (32)

Vч - объёмный расход воздуха, м3/ч;

Исходя из полученных расчётных данных и таблицы А.8 [1, стр. 45], производится выбор вентилятора. Принимается вентилятор марки Сирроко среднего давления.

5 Вопросы стандартизации

В настоящем курсовом проекте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 2.004 Единая система конструкторской документации. Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических устройствах, выводы ЭВМ

ГОСТ 2.053-2006 Единая система конструкторской документации. Электронная структура изделия. Общие положения

ГОСТ 2.102-68 Единая система конструкторской документации. Виды и комплектность конструкторских документов

ГОСТ 2.104-2006 Единая система конструкторской документации. Основные надписи

ГОСТ 2.105-95 Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам

ГОСТ 2.109-73 Единая система конструкторской документации. Основные требования к чертежам

ГОСТ 2.201-80 Единая система конструкторской документации. Обозначение изделий и конструкторских документов

ГОСТ 2.301-68 Единая система конструкторской документации. Форматы

ГОСТ 2.302-68 Единая система конструкторской документации. Масштабы

ГОСТ 2.303-68 Единая система конструкторской документации. Линии

ГОСТ 2.304 Единая система конструкторской документации. Шрифты чертежные

ГОСТ 2.316-2008 Единая система конструкторской документации. Правила нанесения надписей, технических требований и таблиц на графических документах. Общие положения

ГОСТ 2.605 Единая система конструкторской документации. Плакаты учебно-технические. Общие технические требования

ГОСТ 13.1.002 Репрография. Микрофотография. Документы для съемки. Общие требования и нормы

ГОСТ 2.305-2008 Единая система конструкторской документации. Изображения - виды, разрезы, сечения

ГОСТ 7.0.5-2008 СИБИД. Библиографическая ссылка. Общее требования

ГОСТ 8.417 ГСИ. Единицы величин

ГОСТ 7.9-95 СИБИД. Реферат и аннотация. Общие требования

ГОСТ 21.204-93 СПДС. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта

ГОСТ 21.501-93 СПДС. Правила выполнения архитектурно-строительных чертежей

ГОСТ 21.508-93 СПДС. Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов

ГОСТ Р 21.1101-2009 Основные требования к проектной и рабочей документации

ГОСТ 28.388 Системы обработки информации. Документы на магнитных носителях данных. Порядок выполнения и обращения

Р 50-77-88 Рекомендация. Единая система конструкторской документации. Правила выполнения диаграмм

СТП КубГТУ 4.2.6-2004 СМК. Учебно-организационная деятельность. Курсовое проектирование

МР КубГТУ 4.4.3-2004 СМК. Учебно-методическая деятельность. Выпускные квалификационные работы

МР КубГТУ 4.4.4-2008 СМК. Учебно-методическая деятельность. Учебные издания

6 Техника безопасности и охрана труда

Оздоровление условий и охрана труда являются важнейшей задачей производства. Она решается на основе комплексной механизации и автоматизации производства, внедрения современных средств техники безопасности и создания санитарно-гигиенических условий, устраняющих производственный травматизм и профессиональные заболевания.

На пищевых предприятиях возможно возникновение ряда неблагоприятных и даже вредных условий окружающей среды: загазованность вследствие пригорания жиров и масла при обработке полуфабрикатов, скопление вредных газов (СО, БОг), паров спирта и органических растворителей (этанола, бензина, эфиров, гексана и др.), взрывоопасность в результате скопления органической пыли (мучной, крахмальной, сахарной и т.п.) или газообразного топлива, выделение избытка тепла и влаги и т. п.

Проведение мероприятий по охране труда на предприятиях пищевой промышленности осуществляется в соответствии с действующими Правилами по технике безопасности и производственной санитарии, утвержденными в установленном порядке для каждой отрасли промышленности. Такие правила действуют в сахарном, хлебопекарном, винодельческом и других производствах. На действующих и вновь проектируемых предприятиях предусматривается создание безопасных условий труда в соответствии с Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий (СН 245--71) и Противопожарными нормами проектирования зданий и сооружений (СНиП II--А.5--70).

Важнейшей предпосылкой безопасного труда является создание в производственных помещениях нормальных метеорологических условий и защита рабочих зон и остальных помещений от скопления вредных газов и паров жидкостей, пыли и других вредных примесей в воздухе. Защита от пыли, вредных паров и газов.

Наличие в воздухе рабочей зоны производственных помещений вредных газов и паров может вызвать острые отравления и профессиональные заболевания людей. Недопустимо наличие в воздухе рабочей зоны пыли. По роду вещества пыль может быть органическая, растительная (мучная, древесная, табачная, крахмальная и т.д.), животная (костная, сухая молочная) и неорганическая (песчаная, кварцевая, цементная и т.п.). Пыль может образовываться из одного вещества или из нескольких веществ. Наиболее важными свойствами пыли (аэрозолей) являются химическая активность, способность твердых частиц заряжаться электричеством и самовозгораться при определенных условиях среды. Длительное пребывание человека в запыленной среде вредно вследствие заболевания верхних дыхательных путей. Наибольшую опасность вызывает присутствие в пыли двуокиси кремния (SiO2), вызывающей хроническое заболевание -- силикоз. Кроме вредности для организма человека органическая пыль, находящаяся в воздухе во взвешенном состоянии, взрывоопасна, а осевшая из воздуха пожароопасна.

Установлены предельно допустимые концентрации вредных паров, газов и аэрозолей (пыли) в воздухе производственных помещений.

Горючие газы, пары и органическая пыль в смеси с кислородом воздуха образуют взрывчатые смеси, они легко воспламеняются от незначительной искры. При этом может возникнуть запальный взрыв, воздушная волна которого поднимает новые очаги пыли, и по цепной реакции происходят новые повторные сильные взрывы, могущие разрушить здания, оборудование, вызвать человеческие жертвы.

Причины возникновения искр различны. Наиболее вероятная причина --неисправность электрооборудования и электросетей, а также накопление и разряд статического электричества на транспортных установках, складских емкостях и технологическом оборудовании, в которых перемещаются, хранятся и перерабатываются сыпучие материалы. Электрический потенциал при транспортировании таких материалов достигает больших значений (иногда 105 В), и всегда существует опасность появления искрового разряда, следствием которого могут быть взрыв и пожар. При взрыве пыли возникают высокие давления (около 400-- 600 кПа).

Основные меры по предупреждению вредного воздействия пыли, газов и паров сводятся к следующему: поддержание надлежащих санитарно- гигиенических условий производственной среды; тщательная очистка промышленных выбросов от пыли, вредных газов и паров; широкое внедрение пневмо- и аэрозольтранспорта сыпучих материалов; герметизация технологического оборудования и производственных транспортных средств, вынос в изолированные помещения производственных процессов, связанных с большим выделением пыли, вредных газов и паров; надежная работа аспирационных систем, обеспечивающих поддержание разрежения в зонах возможного выделения пыли, вредных газов и паров.

Надо всегда помнить, что пыль и пары горючих жидкостей пожароопасны.

Поэтому в складах сырья и готовой продукции и цехах, в упаковочных и сушильных отделениях и других помещениях, в которых возможно выделение пыли и паров, не разрешается курить, пользоваться открытым огнем, производить газо- и электросварочные работы. Все части установок бестарного хранения сыпучих материалов должны быть тщательно заземлены, как этого требуют действующие на предприятиях Правила устройства электроустановок.

Электроаппаратура в этих помещениях должна быть только в закрытом и взрывобезопасном исполнении. Ремонтные работы в случае применения сварки должны проводиться только при полной остановке технологического оборудования и после удаления пыли из помещения и предварительного его увлажнения, при наличии в помещении средств тушения загораний и в присутствии лица, ответственного за безопасность проведения работ.

Перед пуском машины следует проверить натяжку ремней, надежность креплений ограждения, наличие смазки в подшипниковых опорах, работу аспирации.

1. В процессе эксплуатации следует не реже одного раза в 10 дней проверять:

1.1. Плавность работы;

1.2. Нагрев подшипниковых узлов.

2. Один раз в 3 месяца проводить планово-предупредительный ремонт, во время которого следует проверять:

2.1. Надежность крепления бичей ротора;

2.2. Отсутствие заедания в подшипниках;

2.3. Состояние болтовых соединений;

2.4. Сопротивление изоляции и заземления;

2.5. Состояние и натяжку клиновых ремней.

3. После проведения ремонтных работ с ротором необходимо проверить надежность крепления бичей, проверить величину зазора между ротором и ситовым цилиндром, который должен быть не менее 8-11 мм. Перед установкой в корпус ротора вместе со шкивом должен быть статистически от балансирован. Допустимый дисбаланс 100 г/см.

4. Порядок замены ситового цилиндра следующий:

Сито с прикрепленными к нему уголками заводится через проем в корпусе сверху за ротор и свертывается в цилиндр, который натягивается на 2 кольца. Уголки стягиваются болтами и располагаются в нижней части цилиндра. Стыковка уголков должна находиться приблизительно под углом 45 градусов к горизонтальной плоскости.

5. Персонал, обслуживающий данную машину, должен быть обучен методам работы и соблюдать меры предосторожности;

6. Корпус электродвигателя и машина должны быть заземлены согласно с «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителями»;

7. При обслуживании машины запрещается: пускать в работу машину со снятым ограждением ременной передачи; производить ремонтные работы, смазку, очистку движущихся частей на ходу; загромождать проходы к машине.

8. Во время работы машины не допускается пыление из рабочей камеры машины в атмосферу цеха;

9. В случае появления во время работы машины нехарактерного шума, стука или вибрации необходимо немедленно остановить машину, устранить неисправность и машину пустить вновь;

10. Уровни звука и звукового давления на рабочих местах от работающей в паспортном режиме машине не превышают значений допустимых по ГОСТ 12.1.003-76.

11. Величины параметров вибрации на постоянных рабочих местах от работающей в паспортном режиме машины не должно превышать значений допустимых по ГОСТ 12.1.012-78.

Заключение

В результате расчёта данного курсового проекта определены основные размеры шахтной сушилки и энергетические затраты на проведения процесса сушки.

Произведён конструктивный расчёт сушилки и разработана технологическая схема процесса сушки.

Список используемой литературы

1. В. Н. Мамин, А.А. Лобанов Проект воздушных конвективных сушилок различных конструкций. Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. Процессов и аппаратов пищевых производств - Краснодар: Изд. КубГТУ, 2010. - 60 с.

2. А.Г. Касаткин Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для ВУЗов - М.: ООО ИД «Альянс», 2008. - 753 с.

3. Н.А. Хромеенков Технологическое оборудование для сушки сырья пищевых производств - М.: ГИОРД, 2004.

Размещено на Allbest.ru

...