Прямоточная шахтная зерносушилка типа ДСП

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 Устройство и принцип действия зерносушилки. Особенности сушки ячменя семенного

1.1 Устройство шахтной прямоточной зерносушилки

Сушилки данного типа применяются для сушки сыпучих продуктов; зерна, жома, свекловичной стружки после механического обезвоживания, овощей, угля, глины. В этих сушилках движение материала происходит за счет действия силы тяжести. Устройство шахтной прямоточной зерносушилки рассмотрим на примере сушилки ДСП, которые применяются для сушки сырого зерна пшеницы, ржи, ячменя, семян подсолнечника, овса, кукурузы и других сельскохозяйственных культур.

Сушильная шахта с коробами имеет прямоугольное сечение. Она доверху заполняется просушиваемым зерном. В нижней части шахты расположено выпускное устройство, перекрывающее все ее сечение. Зерно перемещается в шахте сверху вниз под действием гравитационных сил. Стенки шахт изготавливают из монолитного или сборного железобетона.

Сушильная камера - это верхняя часть шахты, куда подают агент сушки. Обычно она занимает большую часть шахты. Сушильная камера делится на две зоны сушки. Для подвода свежего и отвода отработавшего агента сушки внутри шахты по всей ее высоте установлена система подводящих и отводящих коробов. При заполнении шахты зерно располагается слоями между коробами. Толщина каждого слоя равна расстоянию между подводящими и отводящими коробами.

Короб представляет собой канал с открытой нижней стороной, через которую агент сушки или входит в зерновой слой, или выходит из него. Под нижней открытой стороной зерно располагается под углом естественного откоса. Одна из торцовых сторон каждого короба открыта, а другая заглушена. Подводящие короба открыты со стороны входа агента сушки, а отводящие короба - со стороны выхода. Короба изготавливают из листовой стали толщиной 2 мм. Стенки отводящих коробов с внутренней стороны покрывают антикоррозийным лаком, так как на них может конденсироваться водяной пар отработавшего агента сушки.

Наиболее распространены короба пятигранной формы; применяют также треугольные короба. Для лучшего скольжения зерна по коробу угол между его верхними гранями должен быть не более 70°. Радиус закругления верхнего ребра короба делают не более 5 мм во избежание задержки зерна и скопления сора на коробе. Форма короба должна обеспечивать хорошую обтекаемость зерна потоком агента сушки, минимальную площадь контактирования зерна с нагретой поверхностью короба, оптимальную площадь поперечного сечения без опасения выноса зерна из шахты, наибольшую открытую поверхность зерна для входа агента сушки, минимальный объем, занимаемый коробами в шахте, хорошее перемешивание зерновых потоков. Пятигранные короба позволяют иметь наибольшую площадь для подвода и отвода агента сушки. Наилучшую обтекаемость имеет короб, очерченный по лемнискате. Однако вследствие сложности изготовления такие короба не получили распространения в промышленности.

Общее число коробов в шахте определяют в зависимости от количества агента, подаваемого в сушилку. При этом во избежание выдувания зерна из шахты средняя скорость на выходе не должна превышать 6 м/с.

Короба располагают рядами в шахматном порядке, что способствует перемешиванию зерна при его нисходящем движении в шахте. Применяют две схемы размещения отводящих и подводящих коробов в шахте: рядную и диагональную. Короба располагают рядами в шахматном порядке, что способствует перемешиванию зерна при его нисходящем движении в шахте. Применяют две схемы размещения отводящих и подводящих коробов в шахте: рядную и диагональную.



а - рядное размещение;

б - диагональное размещение.

Рисунок 1 Размещение отводящих и подводящих коробов в шахте

Надшахтный бункер. Предназначен для накопления сырого зерна и обеспечения непрерывной подачи его в сушилку. Зерно в надшахтном бункере препятствует утечке агента сушки из верхних рядов коробов, т.е. служит своеобразным зерновым затвором.

Охладительная камера. Это нижняя часть шахты, куда направляют наружный воздух.

Распределительная камера. Представляет собой устройство для выравнивания потоков агента сушки и охлаждающего воздуха и равномерного распределения их по подводящим коробам. В сушилках, состоящих из двух шахт, распределительная камера расположена между шахтами. В зависимости от выбранного режима сушки распределительную камеру разделяют по высоте горизонтальными перегородками, обеспечивающими подачу в соответствующие зоны сушки и охладительную камеру агента сушки и воздуха с заданными параметрами.

Выпускной затвор. Предназначен для равномерного выпуска зерна по всему сечению шахты. Выпускной затвор сушилки ДСП-24 сн имеет 16 отверстий по числу коробов в ряду. Открывается затвор электродвигателем через редуктор. Включение электродвигателя осуществляет командно-электрический прибор КЭП-12У. Поскольку сушилка не имеет промежуточного затвора, первая порция просушиваемого зерна возвращается на досушку, после чего сушилка выходит на установившийся режим работы.

Устройство прямоточной шахтной зерносушилки типа ДСП показано на рисунке 2.

1 - выпускной затвор;

2 - люки;

3 - автомат затвора;

4 - промежуточный затвор;

5 - штурвал затвора;

6 - подводящие короба;

7 - отводящие короба;

8 - подвод агента сушки в первую зону сушки;

9 - подвод агента сушки во вторую зону сушки;

10 - дверцы в распределительную камеру;

11 - подвод наружного воздуха.

Рисунок 2 Устройство прямоточной шахтной зерносушилки ДСП

1.2 Принцип действия шахтной прямоточной зерносушилки

Зерно плотным слоем перемещается в сушильной шахте сверху вниз между коробами под действием гравитационных сил и при этом постоянно продувается агентом сушки. В свою очередь агент сушки, получаемый в топке, нагнетается вентилятором в газораспределительную камеру и поступает во все подводящие короба. Из каждого подводящего короба агент сушки через нижнюю открытую часть проходит через зерновой слой в ближайшие выше- и нижерасположенные отводящие короба. Толщина продуваемого слоя равна шагу коробов. Зерновой слой продувается по вертикали непрерывно на всем пути движения зерна в шахте. Отработанный агент сушки через отводящие короба уходит в атмосферу или в осадочную камеру. Выпуск зерна из шахты осуществляется через выпускные устройства, которые и регулируют производительность сушилки. Принцип действия шахтной зерносушилки показан на рисунке 3.

Рисунок 3 Принцип действия шахтной зерносушилки

1.3 Особенности сушки ячменя семенного

Зерна ячменя покрыты сильно одревесневшими цветковыми оболочками, которые в значительной степени затрудняют перемещение влаги как в одном, так и в другом направлении. При сушки ячменя семенного назначения предельная температура нагрева зерна составляет 40єC, предельная температура агента сушки составляет 70єC. Данный режим сушки позволяет сохранить все необходимые качества зерна семенного назначения и при этом высушить зерно за наименьший промежуток времени.

2. Проектирование схемы процесса сушки

t₀, ц₀, d₀, i₀ - параметры атмосферного воздуха соответственно температура, относительная влажность, влагосодержание, удельная энтальпия;

t₁, ц₁, d₁, i₁ - параметры агента сушки на входе в сушильную камеру;

t₂, ц₂, d₂, i₂ - параметры агента сушки на выходе из сушильной камеры;

t₃, ц₃, d₃, i₃ - параметры атмосферного воздуха на выходе из охладительной камеры;

G₁, щ₁, И₁ - параметры зерна на входе в сушильную камеру соответственно производительность, влажность, температура;

G₂, щ₂, И₂ - параметры зерна на выходе из сушильной камеры;

G₃, щ₃, И₃ - параметры зерна на выходе из охладительной камеры.

Рисунок 4. Расчетная схема процесса сушки

3. Выбор и обоснование дополнительных исходных данных

3.1 Выбор режима сушки

Режим сушки выбирается из инструкции по сушке зерна ([1], табл. 14, стр. 155): И₂=60⁰С, t₁=150⁰C.

3.2 Температура зерна на выходе из сушилки

По инструкции требуется, чтобы температура зерна на выходе из сушилки не превышала температуру атмосферного воздуха более, чем на 5-10⁰С, т.е. .

3.3 Относительная влажность воздуха на выходе из сушильной камеры для шахтных прямоточных зерносушилок рекомендуется принимать в пределах ц₂=75…85%, принимаем ц₂=80%.

3.4 Задаемся температурой атмосферного воздуха на выходе из охладительной камеры по следующей рекомендации:

Исходя из неравенства, выбираем температуру атмосферного воздуха на выходе из охладительной камеры t₃=40⁰C.

3.5 Производительность зерносушилки в физических единицах по сырому зерну определяется по формуле:

,

где G_пл - производительность сушилки, пл. т./ч;

А_в, А_к - коэффициенты перевода массы зерна в физические единицы в зависимости соответственно от влажности зерна и от культуры.

Принимаем А_к=1 ([1], стр. 177).

,

где К_в - коэффициент перевода массы зерна в плановые тонны, принимается по таблице ([1], прил. 5, стр. 234), К_в=0.87.

4. Расчет параметров агента сушки

шахтный зерносушилка ячмень прямоточный

Данный раздел выполняется с целью расчета влагосодержания и удельной энтальпии агента сушки на входе в сушильную камеру.

При нагревании воздуха топочными газами влагосодержание смеси возрастает по отношению к d₀. Эта величина тем больше, чем выше температура t₁. Определение параметров ведется по эмпирическим формулам и по формулам, выведенным на основании балансовых уравнений теплоты в топочном устройстве.

4.1 Высшая теплота сгорания топлива Q_в, кДж/кг

,

где С^р, H^р, О^р, S^р - процентное содержание соответственно углерода, водорода, кислорода и серы в составе топлива.

4.2 Теоретически необходимое количество сухого воздуха для сжигания 1 кг топлива L₀, кг_с.в./кг_топл.

кг_с.в./кг_топл.

4.3 Общий коэффициент избытка воздуха б

,

где з_т - коэффициент полезного действия топки (для жидкого топлива з_т=0.9);

с_т - теплоемкость топлива (для жидкого топлива с_т=2.1кДж/(кг*К));

t_т - температура топлива (t_т=t₀=15⁰C);

H^р, W^р, A^р - содержание соответственно водорода, влаги и золы в составе используемого топлива;

i_п - удельная энтальпия пара, кДж/кг;

c_а.с. - удельная теплоемкость агента сушки (c_а.с=1.0кДж/(кг*К));

d₀, i₀ - параметры наружного воздуха соответственно влагосодержание и энтальпия, определяются по таблице ([1], прил. 1, стр. 225);

t₁ - температура агента сушки на входе в сушилку, t₁=150⁰С.

i₀=13.16кДж/кг

d₀=7.56 гр/кг_с.в

,

где с_п - удельная теплоемкость пара, с_п=1.87кДж/(кг*К);

t - температура пара, равная температуре агента сушки на входе в сушилку.

4.4 Влагосодержание агента сушки на входе в сушильную камеру d₁, г/кг_c.в.

,

г/кг_c.в.

4.5 Энтальпия агента сушки i₁, кДж/кг

,

где c_с.в. - удельная теплоемкость сухого воздуха (c_с.в=1.0кДж/(кг*К));

c_п - удельная теплоемкость пара (c_п=1.87кДж/(кг*К)).

5. Тепловой расчет сушильной камеры

5.1 Количество испаренной влаги W, кг/ч

_,

где щ₁ и щ₂ - относительная влажность зерна соответственно на входе в сушильную камеру и на выходе из неё, %;

G₁ - производительность сушилки на входе в сушильную камеру

кг/ч

5.2 Производительность сушилки на выходе из сушильной камеры G₂, кг/ч

,

кг/ч.

5.3 Потери теплоты на нагрев материала q_м, кДж/кг_исп.вл.

_,

где с_м2 - удельная теплоемкость материала на выходе из сушильной камеры, кДж/(кг*К);

И₁ и И₂ - температура зерна соответственно на входе и на выходе из сушильной камеры, ⁰С.

,

где с_вл - удельная теплоемкость влаги (с_вл=4.19кДж/(кг*К);

с_с.в-ва - удельная теплоемкость сухого вещества (с_с.в-ва=1.34кДж/(кг*К)).

кДж/(кг*К)

кДж/кг_исп.вл.

5.4 Удельное количество теплоты, потерянное в окружающую среду q_окр.ср., кДж/кг_исп.вл.

Принимаем равными 5% от удельных потерь на нагрев материала:

кДж/кг_исп.вл..

5.5 Удельная разность между добавлениями и потерями теплоты в сушильной камере Д, кДж/кг_исп.вл.

,

кДж/кг_исп.вл..

5.6 Влагосодержание агента сушки на выходе из сушильной камеры

,

где t₂ - приблизительно определяется по i-d диаграмме влажного воздуха (t₂=41⁰C);

c_п - удельная теплоемкость пара (c_п=1.87кДж/(кг*К));

с_с.в. - удельная теплоемкость сухого воздуха (с_с.в=1.0кДж/(кг*К)).

г/кг_с.в.

5.7 Удельный расход сухого агента сушки l, кг_с.в./кг_исп.вл.

,

кг_с.в./кг_исп.вл..

5.8 Массовый расход сухого агента сушки L, кг_с.в./ч

,

кг_с.в./ч.

5.9 Объемный расход агента сушки на входе в сушильную камеру V_вх, м³/ч

,

где v_0вх - объемный расход влажного воздуха на каждый килограмм сухого, определяется по таблице ([1], приложение 6, стр. 235): v_0вх=1.245м³/кг_с.в..

м³/ч

5.10 Объемный расход агента сушки на выходе из сушильной камеры V_вых, м³/ч

,

где v_0вых - объемный расход влажного воздуха на каждый килограмм сухого, v_0вых=0.9620м³/кг_с.в..

м³/ч

5.11 Удельный расход теплоты q, кДж/кг_исп.вл.

Считаем двумя способами:

способ первый

,

кДж/кг_исп.вл.,

способ второй

,

где i₂ - удельная энтальпия агента сушки на выходе из охладительной камеры, кДж/кг_с.в.,

,

кДж/кг_с.в,

кДж/кг_исп.вл.

5.12 Общий расход теплоты Q, кДж/ч

,

6/ Тепловой расчет охладительной камеры

6.1 Количество испаренной влаги W^х, кг/ч

_,

где щ₂ и щ₃ - относительная влажность зерна соответственно на входе в охладительную камеру и на выходе из неё, %;

G₂ - производительность сушилки на входе в охладительную камеру.

кг/ч

6.2 Производительность сушилки на выходе из охладительной камеры G₃, кг/ч

,

кг/ч.

6.3 Удельное количество теплоты, отданное зерном в охладительной камере q_м^х, кДж/кг_исп.вл.

_,

где с_м3 - удельная теплоемкость материала на выходе из охладительной камеры, кДж/(кг*К);

И₂ и И₃ - температура зерна соответственно на входе и на выходе из охладительной камеры, ⁰С.

,

где с_вл - удельная теплоемкость влаги (с_вл=4.19кДж/(кг*К);

с_с.в-ва - удельная теплоемкость сухого вещества (с_с.в-ва=1.34кДж/(кг*К)).

кДж/(кг*К)

кДж/кг_исп.вл.

6.4 Удельное количество теплоты, потерянное в окружающую среду q_окр.ср., кДж/кг_исп.вл.

Принимаем равными 25кДж/кг_исп.вл..

6.5 Удельная разность между добавлениями и потерями теплоты в охладительной камере Д^х, кДж/кг_исп.вл.

,

кДж/кг_исп.вл..

6.6 Влагосодержание агента сушки на выходе из охладительной камеры

,

г/кг_с.в.

6.7 Удельный расход воздуха l^х, кг_с.в./кг_исп.вл.

,

кг_с.в./кг_исп.вл..

6.8 Массовый расход сухого воздуха L, кг_с.в./ч

,

кг_с.в./ч.

6.9 Объемный расход влажного воздуха на входе в охладительную камеру V_вх^х, м³/ч

,

где v_0вх - объемный расход влажного воздуха на каждый килограмм сухого, v_0вх=0.8427м³/кг_с.в ([1], приложение 6, стр. 235).

м³/ч

6.10 Объемный расход влажного воздуха на выходе из охладительной камеры V_вых^х, м³/ч

,

где v_0вых - объемный расход влажного воздуха на каждый килограмм сухого, v_0вых=0.9265м³/кг_с.в ([1], приложение 6, стр. 235).

м³/ч

7/ Конструктивный расчет сушилки

7.1 Целью данного расчета является определение размеров сушильной и охладительной камер

В качестве прототипа выбираем сушилку типа ДСП

7.2 Конструктивная характеристика ДСП

Рис. 5 Размеры короба

Рис. 6 Расположение коробов

Расположение коробов рядное. Число коробов в ряду 16, т.е. 16 подводящих коробов 16 и число отводящих коробов 16.

Скорость на выходе из отводящих коробов принимаем 5.5 м/с.

Рис. 7 Размеры сушилки в плане

7.3 Определение общего числа рядов подводящих и отводящих коробов

,

где V_вых - объемный расход влажного воздуха на выходе из сушильной камеры, м³/ч;

v - скорость воздуха на выходе из короба (v=5.5 м/с);

n - число коробов в одном ряду (n=16);

f - площадь поперечного сечения короба.

7.4 Общее число подводящих и отводящих коробов в охладительной камере

,

где V^х_вых - объемный расход влажного воздуха на выходе из охладительной камеры, м³/ч.

7.5 Определение высоты сушильной камеры

,

где h - шаг коробов (h=0.2 м).

7.6 Определение высоты охладительной камеры

,

.

7.7 Общая высота сушилки

,

.

Вследствие большой высоты сушилки, проектируем её с двумя шахтами, размеры сушильной и охладительной камеры каждой из двух шахт в два раза меньше рассчитанных выше, т.е. H=8.5 м, H^х=5 м.

8. Подбор и расчет тепловентиляционного оборудования, расчет топочного устройства

8.1 Сопротивление слоя зерна

При рядном расположении коробов путь прохождения агента сушки (атмосферного воздуха) в зерновом слое из одного подводящего короба в 4 отводящих показан на рисунке, представленном ниже.

Рис. 8 Путь прохождения агента сушки в зерновом слое

С достаточной степенью точности для инженерных расчетов можно принять, что ширина сечения потока воздуха с=0.05 м, длина сечения потока l=1 м (длина короба), тогда общая площадь S, м², по которой проходит агент сушки в зерновом слое определяется по формуле

,

м².

8.2 Определяем объем агента сушки, проходящий через слой зерна для сушильной камеры V_ср, м³/ч

,

м³/ч.

Объем агента сушки, проходящий через слой зерна для охладительной камеры V^х_ср, м³/ч

,

м³/ч.

8.3 Определяем среднюю скорость агента сушки в зерновом слое в сушильной камере v_сл, м/c

,

.

Определяем среднюю скорость агента сушки в зерновом слое в охладительной камере v^х_сл, м/c

,

.

8.4 Сопротивление зернового слоя в сушильной камере H_сл, Па

,

где А и k - эмпирические коэффициенты (определяются по таблице [1], А=1.44, k=1.43);

h - шаг коробов, мм.

Сопротивление зернового слоя в охладительной камере H^х_сл, Па

,

.

8.5 Сопротивление вентиляционной части сети сушильной камеры принимаем равным 200Па, охладительной камеры 170Па [2]

8.6 Общее сопротивление сушильной камеры H_об, Па

,

.

Общее сопротивление охладительной камеры H^х_об, Па

,

.

8.7 Рекомендуем для установки в сушильной камере 2-х параллельно работающих вентиляторов ВЦ-70№16 с частотой вращения рабочего колеса 450 об/мин и коэффициентом полезного действия 0.65, в охладительной камере ВНЦ-70№12 с частотой вращения рабочего колеса 425 об/мин и коэффициентом полезного действия 0.7

8.8 Мощность на валу вентилятора сушильной камеры

,

где - общее сопротивление сети с учетом температуры агента сушки;

- коэффициент полезного действия вентилятора.

,

Мощность на валу вентилятора охладительной камеры

,

8.9 Расход топлива для сушильной камеры

8.10 Объем топочного пространства V_топка, м³

,

где q_max.доп - максимально допустимая тепловая нагрузка на стены (q_max.доп=500кВт/м³);

9. Тепловой коэффициент полезного действия сушилки

,

где Q_пол - полезное количество теплоты, кДж/ч.

,

где W_об - количество испаренной влаги в сушильной и охладительной камерах, кг/ч

;

r - удельная теплота парообразования, кДж/кг, зависит от температуры испарения, которая рассчитывается

,

.

Заключение

По результатам проведенных расчетов спроектирована прямоточная шахтная зерносушилка типа ДСП со следующими показателями:

плановая производительность 30т/ч

физическая производительность 24т/ч

число шахт 1

высота

сушильной камеры 9 м

охладительной камеры 2,2 м

число рядов коробов

сушильной камеры 45

охладительной камеры 11

число коробов в одном ряду 16

вентиляторы

зоны сушки ВЦ-70№16-1 шт.

зоны охлаждения ВНЦ-70№12-1 шт.

подача одного вентилятора

зоны сушки 76468м³/ч

зоны охлаждения 15791,8м³/ч

расход топлива 0,1 кг/пл. т

тепловой КПД зерносушилки 41%

Литература

1 Жидко В.И. и др. Зерносушение и зерносушилки. - М.: Колос, 1982. - 239 с.

2 Самочётов В.Ф. и др. Зерносушение. - М.: Колос, 1970. - 289 с.

3 Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1985. - 503 с.

Размещено на Allbest.ru

...