коси-сажай

Задание 2

Установить необходимые режимы вентилирования: удельный расход воздуха l, высоту насыпи h и продолжительность вентилирования τ зерновой насыпи, согласно исходным данным.

Культура Гречиха;

Влажность > 16,0…18,0;

Тип установки СВУ-2.

Решение:

При нормальных условиях, т.е. = 1,298 кДж/(м³К), удельная теплоёмкость зерна составляет с_3с = 2,104 кДж/(м³К), расход воздуха для понижения температуры 1 т зерна до значения температуры воздуха составит

Действующей инструкцией по активному вентилированию зерна для всех используемых на предприятие установок активного вентилирования принята нормативная величина расхода воздуха

C учётом этой нормативной величины и фактического удельного расхода воздуха в единицу времени l, м³/(ч^.т), обеспечиваемого той или иной установкой, необходимую продолжительность вентилирования τ (ч) с целью охлаждения зерна определяют из отношения.

Величину удельного расхода воздуха и высоты насыпи определяем по таблице h = 3,3 m, l = 45 м³/(ч^.т).

Задание 3.

Установить расчётом параметры 1-й зоны сушки шахтной прямоточной зерносушилки: удельный расход агента сушки l₁ (кг/кг_исп.вл); удельный расход теплоты на сушку q₁ (кДж/кг_исп.вл); расход агента сушки L₁ (кг/ч); расход теплоты Q (кДж/ч). При расчётах использовать исходные данные , , , , , .

Решение:

В основу расчёта лежат материальные балансы сухого вещества зерна и влаги.

Баланс сухого вещества зерна. При его составление исходят из условия, что в процессе сушки зерна по мере измерения влажности, уходит лишь влага, а масса сухого вещества остаётся постоянной.

Используя приведённые в уравнении баланса соотношения, можно получать формулы расчёта промежуточных (а также начальных и конечных) значений производительности зерносушилки и влажности зерна, рассчитывать количество испаренной в процессе сушки влаги.

Тогда

Баланс влаги. Прие его составлении исходят из того , что масса входящей в зону сушки влаги с сырым зерном и свежим агентом сушки равна мессе влаги, выходящей из этой же зоны сушки с просушенным зерном и отработанным агентом сушки.

Откуда, после преобразования, получим:

Составлю уравнение теплового баланса для первой зоны сушки:

Энтальпию агента сушки ( и воздуха) определяют, с учётом его температуры, влагосодержания, а также удельной теплоёмкостью сухого воздуха с_св = 1,004 кДж/(кг^.К) и перегретого пара с_п = 1,842 кДж/(кг­^.К), из выражения

где t’₁ – температура отработанного агента сушки, ⁰С; определяется из эмпирического выражения: t’₁ = 0,125(2t₁ + θ₀ + θ₁) + 5.

t’₁ = 0,125(2∙130 + 45) + 5 = 43,125 ⁰С.

Преобразовав уравнение теплового баланса относительно расхода агента сушки, получим

L₁(H’₁-H₁) = W_1c∙c_в∙θ₀ –G₁∙c₁ (θ₁-θ₀) – Q_п1.

Разделив почленно все составляющие этого выражения на W_1с, получим:

l₁(H’₁-H₁) = c_в∙θ₀ - c₁∙ θ₀-=с_в∙ θ₀ – q_м1– q_n1 = Δ

где Δ – разность сообщений и потерь теплоты (угловой коэффициент сушки); q_м1 – удельные затраты теплоты на нагрев зерна в 1-й зоне сушки, кДж/кгисп.влаги; q_п1 – удельные затраты теплоты в окружающую среду через ограждения 1-й зоны сушки, кДж/кг_{исп.влаги}; при расчетах, проводимых в учебных целях, можно принять равными (0,02…0,05) q_м1 .

Откуда энтальпия отработанного агента сушки

Проведя преобразования относительно получим

Проведём дальнейшие преобразования

Подставим значение

Тогда

Тогда

Далее, с учетом расчетного значения d’₁ , по формуле определяют величину удельного расхода агента сушки l1, а удельный расход теплоты на испарение 1 кг влаги (кДж/кг) – по формуле:

Расход теплоты ;

Задание 4.

Рассчитать для шахтной прямоточной зерносушилки: основный габариты, потребный расход натурально и условного топлива, объём топочного пространства. При расчётах использовать исходные данные.

t₀ = 20 ⁰C; t₁ = 150 ⁰C; t₂ = 170 ⁰C; Q_1c = 5000 МДж/ч; Q_2c = 4000 МДж/ч; L₀ = 45000 кг/ч; L_1с = 50000 кг/ч; L_2с = 40000 кг/ч; Q^н_1c = 34270 кДж/кг; η = 0,91%.

Решение

Определяется отношение объема влажного воздуха к массе сухой его части для каждой зоны сушки (при относительной влажности φ = 0 %) и хлаждения (при относительной влажности φ = 100 %)

По табличным данным v₀₁ = 1,2228 % v₀₂ = 1,2806 % v_0хл = 0,8675%

Производится позонный расчет (при нормальных условиях, т.е. при температуре 20 ⁰C) объемов влажного агента сушки и воздуха: V_1c,…;V_ncV_охл(м³/ч);

Определяют рабочую массу шахт (камер) каждой зоне сушки и охлаждения, для чего предварительно выбирают необходимый шаг рядов короб по высоте и число коробов в одном ряду; например, в сушилках типа ДСП число коробов в одном ряду составляет f = 0,00925 м², а допустимая скорость на выходе из короба составляет ν = 5,5 м/с; к примеру, число подводящих и отводящих коробов, которые следует установить в 1-й зоне сушки для того, чтобы обеспечить возможность подвода к зерну необходимого объема агента сушки V1с и необходимого количества теплоты Q_1с, составит (шт.):

Определяют рабочую высоту шахт (камер) каждой зоны сушки и охлаждения, для чего предварительно необходимо задаться шагом рядов коробов по высоте и числом коробов в одном ряду; например, в сушилках типа ДСП число коробов в одном ряду составляет α = 16 шт., а их шаг по высоте составляет h_в = 0,2 м; к примеру, рабочая высота 1-й зоны сушки при числе параллельно расположенных шахт к (шт.), составит (м)

Большинство шахтных прямоточных зерносушилок состоит из двух параллельно расположенных шахт, т.е для них к = 2.

При двух зонах сушки и одной зоне охлаждения, общая высота рабочей

зоны зерносушилки составит (м) Н_раб = Н_1с + Н_2с + Н_охл.

Далее устанавливают рабочую ширину В_ш (м) одной шахты (по существу, ширину рабочей части зерносушилки), для чего предварительно задаются шагом коробов по горизонтали hг, м; к примеру, в шахтной прямоточной зерносушилке типа ДСП h_г = 0,2 м: В = h_г^.а .

Далее устанавливают рабочую длину шахты (короба) L_ш (м), для чего предварительно следует задаться оптимальной скоростью фильтрации v_ф агента сушки или воздуха в слое зерна (например, в сушилках типа ДСП v_ф = 0,3…0,4 м/с), а также, с учетом принятых габаритов короба, установить ширину b (м) его нижней открытой части, через которую агента сушки или воздух проходит в слой зерна (например, в сушилках типа ДСП b = 0,1 м): L_ш = (f · v)/(v_ф · b).

L_ш = (0,00925 · 5,5)/(0,3 · 0,1) = 1,7 м

При наличии в зерносушилке двух параллельно расположенных шахт с напорной (промежуточной) камерой между ними (ширина которой, для удобства обслуживания, принимается равной Lн.к = 1 м), общая длина рабочей зоны зерносушилки составит (м) L_раб = 2L_ш + L_н.к.

L_раб = 2·1,7 + 1 = 4,4 м

Расход потребного количества топлива В (кг/ч) устанавливают из отношения:

где Q – суммарный расход теплоты на сушку, МДж/ч; для зерносушилки с двумя зонами сушки Q = Q1c + Q2c; Q^P_k – низшая теплота сгорания натурального топлива, кДж/кг; h_т – КПД топки.

Из-за большой разницы Q^Р_Н у многих видов топлива усложняется проведение сравнительных расчетов. В связи с этим введено понятие «условное» топливо (Q^Р_{н усл} = 29330 кДж/кг).

Для перевода действительного (натурального) топлива в условное при-

меняют тепловой эквивалент К = Q^Р_{н натур}/29330. Расход потребного количества условного топлива B_у (кг/ч)

Объем (м³) топочного пространства

где q_о.п – допускаемая объемная плотность тепловыделения, Вт/м³; для жидкого и газообразного топлива q_о.п = 500×10³ Вт/м³.

Задание 5

Установить расчетом следующие параметры 1-й … 3-й зон сушки и зоны ох-

лаждения шахтной рециркуляционной зерносушилки : промежуточные значения зерна по производительности (G_см, G_см1, G₁, G_рец, G_см2, G₂, G₃), по влажности (wсм, w1, wрец, w2) и по температуре (qсм, qсм1, q1, qсм2, q2, q3). При расчетах использовать исходные данные: производительность G₀=28000 кг/ч; температура зерна θ₀ = 0⁰С и θ_рец = 45⁰С; влажность зерна w₀= 25% и w₃ = 14%; температура охлаждающего воздуха t₀ = 0⁰С.

Решение

Вначале рассчитывается количество испаряемой из зерна влаги (кг/ч):

Затем задается количество влаги, испаряемой из зерна в различных зонах зерносушилки. При этом исходят из того, что если все количество спаряемой в сушилке влаги W принять за 100%, то позонную величину влагосъема рекомендуется принимать:

в 1-й зоне сушки рециркуляционной шахты шахтной рециркуляционной зерносушилки (ШРС), равной ΔW_1c = 0,20 · W;

во 2-й зоне сушки рециркуляционной шахты шахтной рециркуляционной

зерносушилки (ШРС), равной ΔW_2c = 0,40 · W;

в камере окончательного охлаждения шахтных прямоточных и рециркуляционных зерносушилок, равной ΔW_охл = (0,75…0,150) · W; большим значениям ΔW_охл соответствуют более высоким значениям температуры зерна, поступающего на охлаждение, а также тем случаям, когда охлаждению предшествует отлежка.

Затем рассчитываются позонные значения производительности и влажности зерна. Расчет рекомендуется вести с конца, либо с начала процесса сушки. К примеру, производительность сушилки (кг/ч) на входе в зону окончательного охлаждения.

Соответственно, влажность зерна (%) на входе в зону охлаждения

Производительность сушилки (кг/ч) на входе в 3-ю зону сушки

Количество влаги, испаряемой из зерна в 3-й зоне сушки составляет (кг/ч)

Влажность (%) смеси зерна (на входе в 1-ю и 3-ю зоны сушки) составляет

При расчете остальных позонных значений влажности зерна учитывать,

что в отдельные зоны рециркуляционных зерносушилок может поступать

смесь зерна сырого и рециркулируемого. Влажность (%) рециркулируемого

зерна (на выходе из 2-й зоны сушки) рекомендуется принимать равной

w_рец = w₃ + (0,3…0,5%). w_рец = 14 + 0,5 = 14,5% Откуда коэффициент циркуляции

Производительность зерносушилки по смеси сырого и рециркулируемого

зерна (кг/ч) определяется из выражения G_см = G₀ · N.

G_см = 28000 · 2,82 = 78960 кг/ч

В свою очередь, производительность (кг/ч) по рециркулируемому зерну

(на выходе из 2-й зоны сушки) G_рец = G_о· (N - 1).

G_рец = 28000 · (2,82 - 1) = 50960 кг/ч.

Производительность (кг/ч) по части смеси сырого и рециркулируемого

зерна, входящей в 1-ю зону сушки G’_см = G_см – G’’_см.

G’_см = 78960 – 29151,4 = 49808,6 кг/ч.

Производительность (кг/ч) по зерну, входящему во 2-ю зону сушки

G₁ = G’_см - ΔW_1с.

G₁ = 49808,6 - 716,2 = 49092,4 кг/ч.

Влажность зерна (%), входящего во 2-ю зону сушки

Далее устанавливаются позонные значения температуры зерна.

Начальную температуру зерна (при подаче на сушку) принимается равной температуре окружающей среды, т.е. θ₀ = t₀ = 0,⁰С.

Предельное значение температуры нагрева зерна θ _пред (⁰С) устанавливается в соответствии с рекомендуемыми инструкцией по сушке режимами, с учетом типа сушилки, рода зерновой культуры, ее назначения и начальной влажности.

В шахтных рециркуляционных зерносушилках рекомендуются следующие позонные значения температур зерна:

на выходе из 1-й зоны сушки – θ ₀ = θ _пред - (5…7);

θ ₀ = 45 – 5 = 40 ⁰С

на выходе из 2-й зоны сушки (фактически – из зоны рециркуляции) –

θ _рец = θ _пред = 45 ⁰С;

на выходе из 3-й зоны сушки – θ₂ = θ_пред = 45 ⁰С.

Температура смеси сырого и рециркулируемого зерна (⁰С) определяется из выражения:

Температуру охлажденного зерна (⁰С) рекомендуется определять из эмпирического выражения:

Задание 6

Определить паспортную и эксплуатационную вместимость, а также основные размеры помещений одноэтажного холодильника по исходным данным.

Камер хранения продукции: мороженой – 1 ; охлаждённой 2;2. Продукция: мороженая – Баранина ; охлаждённая – томаты; морковь. Условная вместимость качения E = 175 т.

Решение

Паспортную вместимость холодильников принято выражать в кубических метрах грузового объема хранения (от есть объема, занимаемого самим грузом) или тоннах хранящегося в камерах хранения груза. При расчете паспортной вместимости не учитывается вместимость камер термообработки (охлаждения и замораживания). Поскольку в различных камерах одного и того же холодильника могут храниться различные виды продукции, введено понятие их условной вместимости, которую устанавливают в тоннах-нетто, исходя из условия загрузки 0,35 т продукции на 1 м2 грузового объема камеры хранения (а некоторых случаях – исходя из норм загрузки 1 м2 их грузовой площади). Это позволяет, при наличии коэффициентов пересчета, производить перерасчет условной вместимости в фактическую (эксплуатационную) для любого вида сельскохозяйственной продукции.

Для мороженой говядины: Предельная загрузка грузового объёма 0,25…0,30 т/м³, нормальная м_V = 0,28 т/м³ _,коэффициент пересчёта К_п = 0,8

Для томатов в деревянных ящиках : Нормальная загрузка грузового объёма м_V = 0,49 т/м³ _,коэффициент пересчёта К_п = 1,4

Для моркови в деревянных ящиках: Предельная загрузка грузового объёма 0,35…0,41 т/м³, нормальная м_V = 0,39 т/м³ _,коэффициент пересчёта К_п = 1,4

Фактическую вместимость хранения М_к (т) при хранении конкретного вида продукции определяют из выражения

Фактический грузовой объем Vг (м³) камеры хранения вместимостью М_к (т) определяют так:

Площадь камеры хранения Fг (м²), занятая грузом, уложенным в штабель высотой h (м), определяют так:

Нагрузку на 1 м² грузовой площади камеры хранения m_F (т/м²) определяют с учетом нормы загрузки продукцией грузового объема m_v (т/м³) и высоты h (м) штабеля продукции:

Значения mF для одноэтажных холодильников не должны превышать – 400 кг/м², для многоэтажных – 200 кг/м². Высоту штабеля определяют строительной высотой камер хранения (равной расстоянию от пола до потолка) с учетом отступов (минимум 0,2…0,3 м) от балок, потолочных приборов охлаждения, воздуховодов.

Высоту помещений одноэтажных холодильников условной вместимостью до 125 т принимают равной 3,6 м, свыше 125 до 1500 т – 4,8 м и свыше 1500 т не менее 6,0 м. Высоту камер многоэтажных холодильников принимают равной 4,8 м (реже 6,0 м, с соответствующим повышением расчетной нагрузки на перекрытие до 2500 кг/м²).

В данном случае h = 4,8 м

Тогда F_г = F_{г гов} = F_{г мор} = F_{г том} = 500/4,8 = 104,16 м².

А нагрузка 1 м² грузовой площади камеры хранения

m_{F гов} = 0,28 4,8 = 1,34 т/м²

m_{F том}= 0,49 4,8 = 2,352 т/м²

m_{F мор} = 0,39 4,8 = 1,872 т/м²

Размеры зданий, а также отдельных основных и вспомогательных помещений холодильников в плане быть кратны принятой сетке колонн, которая для одноэтажных холодильников равна 6х12 м, а для многоэтажных – 6х6 м.

Строительную площадь F_с (м²) камеры хранения холодильника для продукции, уложенной в штабель, определяют из отношения:

где β – коэффициент, учитывающий долю площади, занятой колоннами, приборами охлаждения, проходами, отступами от стен и охлаждающих приборов для циркуляции воздуха, для наблюдения за состоянием продукции и удобства проведения погрузочных работ (для камер площадью F_г ≤ 20 м² β = 0,5…0,6; > 20…100 м² β = 0,65; > 100…400 м² β = 0,7; > 400 м² β = 0,8).

Для данного случая β = 0,65

Задание 7

Определить расход холода (Вт): а) на компенсацию теплопритока от замораживаемой продукции (и тары) в морозильной камере; б) на компенсацию теплопритока от охлаждаемой продукции и тары в камере хранения; в) на компенсацию дополнительного теплопритока в камере хранения при охлаждении и хранении дышащей продукции. При расчетах использовать исходные данные.

Масло сливочное в картонной упаковке : t₁ = 10 ⁰C; t₂ = -8 ⁰C; τ = 24 ч; М_пр = 50 т.

Томаты : t₁ = 8 ⁰C; t₂ = 1 ⁰C; τ = 9 ч; М_пр = 600 т.

Решение

Производительность холодильной установки должна быть достаточной для обеспечения необходимого температурного режима в охлаждаемом помещении холодильника, которое в зависимости от назначения и оснащения может использоваться либо для охлаждения, либо для замораживания, либо для хранения охлажденной продукции. Возможен вариант комбинированного использования – для охлаждения (дозамораживания) и хранения.

Расход холода в охлаждаемом помещении Ф (Вт) должен компенсировать все поступающие в него тепловые потоки (теплопритоки), а именно: теплоприток через ограждение конструкции охлаждаемого помещения Ф1, Вт; теплоприток от продуктов при их холодильной обработке Ф2, Вт; теплоприток при вентиляции охлаждаемого помещения Ф3, Вт; теплоприток, связанный с эксплуатацией охлаждаемого помещения Ф4, Вт. Уравнение теплового баланса имеет вид

Ф = Ф₁ + Ф₂ + Ф₃ + Ф₄.

Теплоприток через ограждающие конструкции Ф1 складываются изтеплопритоков, обусловленных разностью температур наружного воздуха и воздуха охлаждаемого помещения Ф’₁ и солнечной радиацией Ф’’₁ :

Ф₁ = Ф’₁ + Ф’’₁

При расчете Ф’₁ температуру наружного воздуха t_п (⁰С) определяют по формуле

t_н = 0,1 ∙ t_ср.мес + 0,6 ∙ t_{аб. max},

где t_ср.мес и t_аб.max – соответственно средняя месячная и абсолютная максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца года, ⁰С.

Для Москвы t_ср.мес = 19,2 ⁰С и t_аб.max = 38 ⁰С

t_н = 0,1 ∙ 19,2 + 0,6 ∙ 38 = 24,72 ⁰С,

Теплоприток от солнечной радиации Ф’’₁ определяют как сумму теплопритока через поверхность одной из стен, в наибольшей мере подвергающейся солнечному излучению, и через поверхность кровли.

Теплоприток при холодильной обработке продуктов Ф₂. В общем виде, для любого вида холодильной обработки, количество теплоты q (кДж/кг), отводимой от груза массой 1 кг, определяются как разность Δh его энтальпий h₁ (до) и h₂(после обработки):

q = h₁ – h₂ = Δh.

Δh_масло = 126,4 – 22,6 = 103,8 кДж/кг.

Δh_томат = 417,0 –376,8 = 40,2 кДж/кг.

Теплоприток при охлаждении (и дозамораживании) продуктов в камерах хранения Ф^пр.хр₂ (Вт) определяют по формуле

Теплоприток при охлаждении тары Ф^т₂ (Вт) определяют по формуле

где М_т – масса поступающей с продуктами тары, кг/сут (для деревянной и металлической тары составляет 20 % от суточного поступления продукта, для картонной – 10 %, для стеклянной – 100 %); ст – удельная теплоемкость тары (табл. 7.2), кДж/(кг·К).

Теплоприток при охлаждении продуктов в камерах охлаждения и замораживания (при понижении температуры продуктов до температуры хранения) Ф₂ ^{охл . пр} (Вт) определяют по формуле

Дополнительный теплоприток при охлаждении и хранении дышащих продуктов Ф’₂ (Вт) определяют по формуле

где q’ , q’’ – тепловыделения в результате дыхания плодов и овощей при температуре охлаждения (определяемой как полусумма начальной и конечной температуры продукта) и во время хранения, Вт/т; М_пр – масса поступающих на хранение продуктов, т/сут; М_к – фактическая (эксплуатационная) вместимость камеры хранения, т.

Величину тепловыделения q (Вт/т) в результате дыхания можно определить по формуле

где q0 – удельная теплота дыхания при 0 ⁰C, Вт/т; b – температурный коэффициент скорости дыхания, ⁰С^-1; t – температура хранения продукции, ⁰С.

Теплоприток при вентиляции охлаждаемого помещения Ф3 (Вт). В соответствии с санитарными нормами в охлаждаемые помещения холодильников, где работают люди, необходимо подавать воздух в количестве 20 м³/ч на одного работающего, а камеры хранения дышащих продуктов – исходя из необходимости обеспечения кратности ывоздухообмена в пределах 3…4-х объемов в сутки.

Теплоприток Ф’₃ с воздухом, подаваемым в охлаждаемое помещение, где работаю люди, определяют по формуле

где n – число людей, одновременно работающих в охлаждаемом помещении; ρ­ – лотность воздуха в охлаждаемом помещении, кг/м³; h_н, h_к – энтальпия наружного воздуха и воздуха помещения, кДж/кг.