Расчет сушильных установок
.pdfКонвективные сушилки со взвешенным слоем материала. Сушилки с псевдоожиженным (кипящим) слоем (рисунок 5.11) получили широкое распространение благодаря следующим специфическим особенностям: во-первых, этим методом можно высушивать зернистые, сыпучие, пастообразные и жидкие материалы; во-вторых, процесс протекает очень интенсивно в силу значительного увеличения поверхности контакта между частицами материала и сушильным агентом. Объемный коэффициент теплообмена, отнесенный к слою материала, равен примерно 5 - 10 кВт/(м3·К), в то время как для
барабанных сушилок он составляет на весь объем не более
0,5кВт/( м3·К).
Агрегаты с кипящим и виброкипящим слоями используют для сушки различных мелкозернистых продуктов, внутри которых на одной или нескольких ступенчатых решетках продукт высушивается в «кипящем» или «виброкипящем» состояниях.
Рисунок 5.11 - Сушилка с одноступенчатым аппаратом кипящего слоя:
1 -калорифер; 2 -распределительная решетка;
61
3 -шнековый питатель: 4 -корпус сушилки; 5 -разгрузочное устройство;6 -циклон; 7 -вентилятор.
Для обеспечения равномерного кипения частиц продукта агент сушки подается на решетку равномерно и с соответствующей скоростью распределяется по всей площади. Сушка в виброкипящем слое характеризуется высокой интенсивностью, но сопряжена с повышенным расходом электроэнергии.
По гидродинамическому признаку агрегаты с кипящим слоем могут иметь прямоугольную или цилиндрическую формы, коническую форму с фонтанирующим или вихревым слоями, а также с локальным фонтанированием. По способу теплоподвода конструкции агрегатов можно разделить на агрегаты с подводом теплоты только с псевдоожижающим агентом, с перегретым распыливаемым раствором и кондуктивно - через теплообменник в слое.
Высушиваемый материал поступает из шнекового питателя 3 в слой материала, «кипящего» на газораспределительной решетке 2 в камере сушилки 4. Сушильный агент-воздух, подогреваемый в калорифере 1, проходит с заданной скоростью через отверстия распределительной решетки 2 и поддерживает на ней материал во взвешенном состоянии. Высушенный материал удаляют через разгрузочное устройство 5.
Отработанные газы очищают от образующейся пыли в циклоне 6.
В сушилках этого типа с цилиндрическим корпусом наблюдается значительная неравномерность сушки, обусловленная тем, что при интенсивном перемешивании в слое время пребывания отдельных частиц существенно отличается от его среднего значения. Поэтому применяют сушилки с расширяющимся кверху сечением, например конические. Скорость газа в нижней части камеры должна превышать скорость осаждения самых крупных частиц, а вверху - быть
62
меньше скорости осаждения самых мелких частиц. При такой форме камеры достигается более организованная циркуляция твердых частиц, которые поднимаются в центре и опускаются (в виде менее разреженной фазы) у периферии аппарата. Благодаря снижению скорости газов по мере их подъема улучшается распределение частиц по крупности и уменьшается унос пыли. Это, в свою очередь, повышает равномерность нагрева (более мелкие частицы, поднимающиеся выше, находятся в области более низких температур) и позволяет уменьшить высоту камеры.
На рисунке 5.12 представлена сушилка виброкипящего слоя А1-ОГК для сушки казеина.
Рисунок 5.12 - сушилка виброкипящего слоя А1-ОГК
для сушки казеина. |
|
|
Сушилка А1-ОГК |
содержит |
сушильную камеру 3 с |
питателем 2 для подвода |
исходного |
сырья, калориферно- |
|
|
63 |
вентиляционные станции первого и третьего коробов 1, второго и четвертого коробов 4, циклонную установку 5 и отсасывающий вентилятор 6. Вибропривод 8 сушильной установки расположен между вторым и третьим коробами сушилки.
Короба сушилки попарно крепятся между собой при помощи стяжек 10. Привод сушильной установки осуществляется от электродвигателя 13, соединенного ременной передачей с промежуточным валом, который при помощи конических передач соединен с двумя эксцентриковыми валами 11, расположенными перпендикулярно продольным осям коробов. Эксцентриковые валы снабжены маховиками, установлены в подшипниках и с помощью двух пар эксцентриков (сдвинутых по фазе на 180°), шатунов 9 и пальцев передают вибрацию парам коробов, соединенных с пластинчатыми и роликовыми направляющими 7, благодаря чему обеспечивается вертикальная вибрация. Обслуживающие площадки 12 в сушилке вынесены наружу, а стенки камеры приближены к стенкам коробов. Шатуны снабжены резинометаллическими шарнирами, что повышает надежность работы соединений.
Техническая характеристика сушилки А1-ОГК
Производительность, кг/ч:
-по высушенному казеину……………………………… 200
-по испаренной влаге………………………………….до 300 Площадь поверхности сит, м2…………………………... 7,2 Амплитуда колебаний, мм………………………………..8 Частота колебаний, Гц…………………………………… 6 Температура агента сушки (при давлении 0,4 МПа), …110°С
Расход пара, кг/ч……………………………………….... 950
Расход воздуха (максимальный), м3/ч………………… 25000 Установленная мощность, кВт………………………… 35 Габаритные размеры,
мм………………………………………………… 8260*2470*3980 Масса, кг……………………………………………….. 9500
64
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Машины и аппараты пищевых производств. В 3-х кн. : учебник для студ. вузов по спец. "Машины и аппараты пищевых произ-в" и "Пищевая инженерия". Кн.Т. 1 / С. Т. Антипов [и др. ]; Минсельхозпрод, УО "БГАТУ"; под ред. В. А. Панфилова, В. Я. Груданова. - Минск: БГАТУ, 2008. - 580 с.
2.Теплотехническое оборудование В.М.Боровиков, А.А.Калютик, В.В.Сергеев - М: «Академия», 2011.
3.Романков П. Г., Фролов В. Ф. и др. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи). - СПб:
Химия, 1993. - 496 с.
4.Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. Часть 1. - М.:Химия, 1995 - 400 с.
5.Павлов К.Ф. и др. «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химических технологий».- Л: Химия, 1981 год - 560 с
6.Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. - М.: Химия,
1970. - 429 с.
7.Павлов В.Ф., Павлов С.В. Основы проектирования тепловых установок.-- М.: «Высшая школа», 1987. - 212 с.
8.Сушильные установки / Г.К. Филоненко, П.Д. Лебедев . - М.: Госэнергоиздат, 1952. - 252 с
65
ПРИЛОЖЕНИЯ
Таблица 1 – теплофизические характеристики некоторых пищевых продуктов
|
|
Удельная |
|
|
|
|
Температ |
тепло- |
|
Плотность, |
|
Продукт |
ура, |
емкость С, |
|
|
|
|
ρ 103 кг / м3 |
|
|||
|
t,°С |
кДж/(кг К |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Зерновые: |
|
|
|
|
|
- пшеница |
10 - 35 |
1,22 |
|
1,42 |
|
- рожь |
1,09 |
|
1,61 |
|
|
15 - 25 |
|
|
|||
Какао тертое |
2,64 |
|
1,11 – 1,08 |
|
|
10 - 70 |
|
|
|||
Картофель: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- свежий клубень |
5 - 60 |
3,85 |
|
1,029 |
|
- высушенный |
1,9 - 2,09 |
|
0,60 - 0,66 |
|
|
20 - 50 |
|
|
|||
Кофе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- растворимый |
15 - 45 |
1,538 |
|
1,47 |
|
- жареный в зернах |
1,503 |
|
1,42 |
|
|
15 - 45 |
|
|
|||
Макаронное тесто |
1,84 - 1,88 |
|
1,25 - 1,32 |
|
|
10 - 50 |
|
|
|||
Макароны твердые |
3,9 |
|
0,750 |
|
|
0 - 80 |
|
|
|||
Масло какао |
2,51 |
|
0,927 – 0,88 |
|
|
10 - 70 |
|
|
|||
Кондитерские |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
массы: |
|
|
|
|
|
- ирисная |
25 - 85 |
2,24 - 2,31 |
|
1,4 |
|
- помадная |
1,74 |
|
1,39 |
|
|
20 - 60 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Мармелад желейный |
25 - 85 |
2,95 - 2,79 |
|
1,411 |
|
Молоко: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- цельное |
15 - 60 |
3,90 - 3,85 |
|
1,029 |
|
- обезжиренное |
3,95 - 4, 03 |
|
1,036 |
|
|
15 - 60 |
|
|
|||
- сгущенное с |
2,26 |
|
1,28 |
|
|
- |
|
|
|||
сахаром |
1,36 |
|
1,60 |
|
|
15 |
|
|
|||
Сахар |
3,20 - 3,41 |
|
1,198 - 1,160 |
|
|
15 - 85 |
|
|
|||
Сахар инвертный |
1,507 |
|
1,045 |
|
|
23 - 70 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Сухари (ржаные) |
- |
3,94 - 4,02 |
|
0,99 |
|
Томаты: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
66 |
- свежие |
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
1,354 |
|
|
|
|
|
1,44 |
|
||
- сушеные |
|
|
|
|
15 - 22 |
|
|
3,76 |
|
|
|
|
|
0,919 |
|
||||
Яблоки: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- свежие |
|
|
|
|
|
18 |
|
|
|
1,486 |
|
|
|
|
|
0,636 |
|
||
- сушеные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Чай (черный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
байховый): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
- перед |
|
|
|
|
|
15 - 23 |
|
|
2,093 |
|
|
|
|
|
1,550 |
|
|||
скручиванием |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
- высушенный |
|
30 |
|
|
|
0,419 |
|
|
|
|
|
0,560 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Таблица 2 - Физические свойства сухого воздуха |
|
|
|
|
|||||||||||||||
(при p = 0,101 МПа) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t, |
|
, |
|
|
c p , |
10 |
2 |
, |
|
10 |
6 |
, |
v·10 |
6 |
, |
Pr |
|
||
°С |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
кг/ м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
кДж/кг |
Вт/(м·К) |
|
|
Па·с |
|
|
|
м /c |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
-20 |
1,395 |
|
1,009 |
|
2,28 |
|
|
|
16,2 |
|
|
12,79 |
|
0,716 |
|
||||
-10 |
1,342 |
|
1,009 |
|
2,36 |
|
|
|
16,7 |
|
|
12,43 |
|
0,712 |
|
||||
0 |
1,293 |
|
1,005 |
|
2,44 |
|
|
|
17,2 |
|
|
13,28 |
|
0,707 |
|
||||
10 |
1,247 |
|
1,005 |
|
2,51 |
|
|
|
17,6 |
|
|
14,16 |
|
0,705 |
|
||||
20 |
1,205 |
|
1,005 |
|
2,59 |
|
|
|
18,1 |
|
|
15,06 |
|
0,703 |
|
||||
30 |
1,165 |
|
1,005 |
|
2,67 |
|
|
|
18,6 |
|
|
16,00 |
|
0,701 |
|
||||
40 |
1,128 |
|
1,005 |
|
2,76 |
|
|
|
19,1 |
|
|
16,96 |
|
0,699 |
|
||||
50 |
1,093 |
|
1,005 |
|
2,83 |
|
|
|
19,6 |
|
|
17,95 |
|
0,698 |
|
||||
60 |
1,060 |
|
1,005 |
|
2,90 |
|
|
|
20,1 |
|
|
18,97 |
|
0,696 |
|
||||
70 |
1,029 |
|
1,009 |
|
2,96 |
|
|
|
20,6 |
|
|
20,02 |
|
0,694 |
|
||||
80 |
1,000 |
|
1,009 |
|
3,05 |
|
|
|
21,1 |
|
|
21,09 |
|
0,692 |
|
||||
90 |
0,972 |
|
1,009 |
|
3,13 |
|
|
|
21,5 |
|
|
22,10 |
|
0,690 |
|
||||
100 |
0,946 |
|
1,009 |
|
3,21 |
|
|
|
21,9 |
|
|
23,13 |
|
0,688 |
|
||||
120 |
0,898 |
|
1,009 |
|
3,34 |
|
|
|
22,8 |
|
|
25,45 |
|
0,686 |
|
||||
140 |
0,854 |
|
1,013 |
|
3,49 |
|
|
|
23,7 |
|
|
27,80 |
|
0,684 |
|
||||
160 |
0,815 |
|
1,017 |
|
3,64 |
|
|
|
24,5 |
|
|
30,09 |
|
0,682 |
|
||||
180 |
0,779 |
|
1,022 |
|
3,78 |
|
|
|
25,3 |
|
|
32,49 |
|
0,681 |
|
||||
200 |
0,746 |
|
1,026 |
|
3,93 |
|
|
|
26,0 |
|
|
34,85 |
|
0,680 |
|
||||
250 |
0,674 |
|
1,038 |
|
4,27 |
|
|
|
27,4 |
|
|
40,61 |
|
0,677 |
|
||||
300 |
0,615 |
|
1,047 |
|
4,60 |
|
|
|
29,7 |
|
|
48,33 |
|
0,674 |
|
||||
350 |
0,566 |
|
1,059 |
|
4,91 |
|
|
|
31,4 |
|
|
55,46 |
|
0,676 |
|
67
400 |
0,524 |
1,068 |
5,21 |
33,6 |
63,09 |
0,678 |
500 |
0,456 |
1,093 |
5,74 |
36,2 |
79,38 |
0,687 |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 - Физические свойства водяного пара в состоянии насыщения
|
|
|
|
c p , |
10 2 |
|
6 |
|
|
t, °С |
p·10 5 |
, |
r, |
, |
v·10 |
|
Pr |
||
Па |
кг/ м3 |
кДж/кг |
кДж/кг |
Вт/(м· |
|
, |
|
||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
К |
|
м2/c |
|
|||
|
|
|
|
|
К) |
|
|
|
|
0,01 |
0,0061 |
0,00485 |
2500 |
1,861 |
1,697 |
|
1888 |
1,00 |
|
10 |
0,0123 |
0,00939 |
2477 |
1,869 |
1,770 |
|
1011 |
1,00 |
|
20 |
0,0234 |
0,01729 |
2453 |
1,877 |
1,824 |
|
563,7 |
1,00 |
|
30 |
0,0424 |
0,03037 |
2430 |
1,885 |
1,883 |
|
328,9 |
1,00 |
|
40 |
0,0738 |
0,05117 |
12406 |
1,895 |
1,953 |
|
200,7 |
1,00 |
|
50 |
0,1233 |
0,08303 |
2382 |
1,907 |
2,034 |
|
127,5 |
0,99 |
|
60 |
0,1992 |
0,1302 |
2358 |
1,923 |
2,122 |
|
83,88 |
0,99 |
|
70 |
0,3116 |
0,1981 |
2333 |
1,942 |
2,214 |
|
56,90 |
0,99 |
|
80 |
0,4736 |
0,2932 |
2309 |
1,967 |
2,309 |
|
39,63 |
0,99 |
|
90 |
0,7011 |
0,4232 |
2283 |
1,997 |
2,407 |
|
28,26 |
0,99 |
|
100 |
1,013 |
0,598 |
2256,8 |
2,135 |
2,372 |
|
20,02 |
1,08 |
|
110 |
1,43 |
0,826 |
2230,0 |
2,177 |
2,489 |
|
15,07 |
1,09 |
|
120 |
1,98 |
1,121 |
2202,8 |
2,206 |
2,593 |
|
11,46 |
1,09 |
|
130 |
2,70 |
1,496 |
2174,3 |
2,257 |
2,686 |
|
8,85 |
1,11 |
|
140 |
3,61 |
1,966 |
2145,0 |
2,315 |
2,791 |
|
6,89 |
1.12 |
|
150 |
4,76 |
2,547 |
2114,3 |
2,395 |
2,884 |
|
5,47 |
1,16 |
|
160 |
6,18 |
3,258 |
2092,6 |
2,479 |
3,012 |
|
4,39 |
1,18 |
|
170 |
7,92 |
4,122 |
2049,5 |
2,583 |
3,128 |
|
3,57 |
1,21 |
|
180 |
10,03 |
5,157 |
2015,2 |
2,709 |
3,268 |
|
2,93 |
1,25 |
|
190 |
12,551 |
6,397 |
1978,8 |
2,856 |
3,419 |
|
2,44 |
1,30 |
|
200 |
15,55 |
7,862 |
1940,7 |
3,023 |
3,547 |
|
2,03 |
1,36 |
|
210 |
19,08 |
9,588 |
1900,5 |
3,199 |
3,722 |
|
1,71 |
1,41 |
|
220 |
23,20 |
11,62 |
1857,8 |
3,408 |
3,896 |
|
1,45 |
1,47 |
|
230 |
27,98 |
13,99 |
1813,0 |
3,634 |
4,094 |
|
1,24 |
1,54 |
68
240 |
33,48 |
16,76 |
1765,6 |
3,881 |
4,291 |
1,06 |
1,61 |
250 |
39,78 |
19,98 |
1715,8 |
4,158 |
4,512 |
0,913 |
1,68 |
260 |
46,94 |
23,72 |
1661,4 |
4,468 |
4,803 |
0,794 |
1,75 |
270 |
55,05 |
28,09 |
1604,4 |
4,815 |
5,106 |
0,688 |
1,82 |
280 |
64,19 |
33,19 |
1542,9 |
5,234 |
5,489 |
0,600 |
1,90 |
290 |
74,45 |
39,15 |
1476,3 |
5,694 |
5,827 |
0,526 |
2,01 |
300 |
85,92 |
46,21 |
1404,3 |
6,280 |
6,268 |
0,461 |
2,13 |
310 |
98,70 |
54,58 |
1325,2 |
7,118 |
6,838 |
0,403 |
2,29 |
320 |
112,90 |
64,72 |
1238,1 |
8,206 |
7,513 |
0,353 |
2,50 |
330 |
128,90 |
77,10 |
1139,7 |
9,881 |
8,257 |
0,310 |
2,86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
69