Выполнил: Студент гр. 00 – МАПП

Министерство образования Российской Федерации

Нижегородский государственный технический университет

Дзержинский филиал

Кафедра «Машины и аппараты химических и пищевых производств»

Дисциплина «Технологическое оборудование»

ОТЧЕТ

по расчетно-практической работе №6

Расчет распылительной сушилки

Вариант № 20

Выполнил: Студент гр. 00 – МАПП

Королёв А.Н.

Проверил: Преподаватель

Суханов Д.Е.

Дзержинск 2004

СОДЕРЖАНИЕ

Цель работы и исходные данные 3

1. Теоретическая часть 4

2. Расчетная часть 5

3. Графическая часть 9

Литература 10

ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Цель работы: Изучение теоретических основ процесса сушки; знакомство с классификацией распылительных сушилок, устройством и принципом работы; выполнение расчета распылительной сушилки.

Задание: выполнить расчет распылительной сушилки, если заданы:

производительность по исходному продукту G _1Т = 810 кг/ч;

массовая доля сухих веществ в исходном продукте с ₁ = 38%;

конечная влажность готового порошка W ₂ = 3,3%;

температура продукта, подаваемого на входе в сушилку θ ₁ = 48°С;

температура продукта на выходе из сушилки θ ₂ = 75°С;

температура воздуха на входе в сушильную камеру t ₁ = 185°С

температура воздуха на выходе из сушильной камеры t ₂ = 118°С

температура воздуха на входе в паровой калорифер t ₀ = 20°С

относительная влажность воздуха на входе в паровой калорифер φ ₀ = 77%

частота вращения диска n = 11500 об/мин

диаметр распылительного диска d_д = 0,28 м

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Распылительные сушильные установки можно классифицировать по способам распыления, очистки и подачи воздуха, а также по расположению сушильной башни и растворимости готового продукта.

По способу распыления их подразделяют на дисковые и форсуночные. Во-первых, продукт распыляется за счёт центробежной силы диска, а во вторых – под действием давления вылетает из форсунок с большой скоростью.

По способу очистки отходящего из сушильной камеры воздуха выделяют установки с матерчатыми рукавными фильтрами и мокрой очисткой воздуха. По способу подачи воздуха в сушильную башню и направлению его движения в ней различают установки противоточные, прямоточные, смешанные и комбинированные. В противоточных воздух и высушиваемый продукт движутся противоположно один другому, в прямоточных воздух и продукт движутся в одну сторону, в установках смешанного типа воздух подаётся из нескольких мест, а в комбинированных совмещаются различные технологические процессы. По расположению сушильной камеры установки делятся на вертикальные и горизонтальные. По способу удаления сухого продукта из сушильной камеры различают установки со скребковыми механизмами, с пневматическим удалением, с ленточным, шнековым или вибрационным транспортёрами, а также с гравитационным механизмом удаления готового продукта.

По растворимости готового продукта различают установки для получения сухого продукта обычной растворимости и для получения быстрорастворимого сухого молока. Сухие продукты, полученные на распылительных сушильных установках, обладают хорошей растворимостью (99,9%).

В настоящее время выделяют ещё распылительные установки для получения сухого продукта акустические и низкотемпературные.

Распылительная сушилка типа РСМ (рисунок 1) состоит из вертикальной цилиндрической сушильной башни, снабжённой коническим днищем, циклонов и вспомогательных устройств. Внутренний диаметр цилиндрической части сушильной башни 5,5 м, высота 3 м при общей её высоте 7,55 м. В центре верхней части башни смонтированы воздухораспределитель 3 и распылитель 2.

Частота вращения диска распылителя 1100…1250 с^–1. Воздух подаётся нагнетательным вентилятором 11 высокого давления.

После прохождения калорифера воздух нагревается до температуры 180…200°С и подаётся на сушку. При этом в воздухораспределителе поток воздуха подвергается закрутке в направлении, противоположном направлению движения частиц распыленного продукта. После потери частицами высокой скорости они совместно с потоком движутся по нисходящей спиралеобразной траектории. Имеющий температуру 85…96°С отработавший воздух с наиболее низкими фракциями молочного порошка через специальный патрубок выводится из сушильной башни в батареи циклонов 7 для очистки и отсасывается вентилятором 4.

Высушенный молочный порошок ссыпается в вибролоток 9, из которого подаётся в пневмотранспортную линию 8. Перед поступлением в пневмотранспортную линию 8 воздух очищается фильтром 10.

В процессе транспортирования молочный порошок охлаждается до температуры, которая на 10…15°С выше температуры засасываемого воздуха. В пневмолинию поступает также порошок из батареи циклона.

Молочный порошок подаётся по пневмотранспортным линиям в разгрузочный циклон, а из него – в бункер-наполнитель 6. Ввиду недостаточной очитки воздуха из разгрузочного устройства он возвращается в воздуховод, по которому из сушильной башни подаётся в батарею циклонов. С помощью шлюзового затвора, установленного над бункером-накопителем, готовый продукт выгружается из установки и фасуется в крафт-мешки.

2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

Средний размер частиц d_ср, м, при дисковом распылении

(1)

где а = (65…68)·10^-3 Н/м – поверхностное натяжение продукта. Принимаем а = 67∙10^–3 Н/м [1,с.274];

ω – угловая скорость вращения распылительного диска, рад/с;

R_д – радиус распылительного диска, м;

ρ_п = 1100 кг/м³ – плотность продукта [1, с. 274].

(2)

(3)

Площадь поверхности контакта F, м², высушиваемого продукта:

(4)

Действительная производительность сушилки по испарённой влаге W_д, кг/ч:

(5)

где W ₁ – влажность исходного продукта, %.

W ₁ = 100 – с ₁. (6)

W ₁ = 100 – 38 = 62 %.

Действительная производительность по готовому продукту G _2Т, кг/ч:

(7)

Теоретическая производительность по испарённой влаге W _Т, кг/ч:

(8)

где k = 0,95 – коэффициент использования теоретической производительности [1, с. 275].

Теоретическая производительность по готовому продукту G ₂, кг/ч:

(9)

Теоретическая производительность G ₃, кг/ч:

(10)

Радиус факела R_ср, м, распыления с учётом гидродинамических и температурных условий протекания процесса определяется по уравнению А.А. Долинского:

(11)

где ρ_в – плотность воздуха, кг/м³. Принимаем при t ₁ = 185°С ρ_в = 0,749 кг/м³ [1, с. 276];

Re – критерий Рейнольдса;

Gu – критерий Гухмана;

Ко = 0,27…0,41 – критерий Коссовича при распылительной сушке [1, с. 275].

Принимаем Ко = 0,34.

, (12)

где ν_ч – скорость полёта частиц, м/с;

ρ_пр = 570 кг/м³ – плотность сухого молока;

μ = 490∙10^-3 Па∙с – динамическая вязкость продукта [1, с. 275].

При турбулентном режиме ν_ч = 0,85· ν_н.

(13)

Тогда:

(14)

где t_м = 44°С – температура мокрого термометра [1, с. 277].

Для определения размеров сушильной камеры необходимо исходить из условия, что частица в своём полёте не должна достигать стенок сушильной камеры:

(15)

где r ₁ – радиус частицы, м;

φ ₁ – коэффициент сопротивления, зависящий от режима движения и значения критерия

Рейнольдса;

ν_н и ν_к – начальная и конечная скорости движения частицы, м/с.

ν_к = 3,5…4,3 м/с [1, с. 277]. Принимаем ν_к = 3,9 м/с.

При 2 < Re < 1000

(16)

Диаметр распылительной сушильной камеры D, м:

(17)

Принимаем ближайшее стандартное значение D = 1,2 м.

Массовая доля теплоты Q, кДж/ч, передаваемая от воздуха к продукту:

(18)

где r = 2258 кДж/кг – удельная теплота испарения влаги [1, с. 278];

с = 2,35…3,09 кДж/(кг∙К) – удельная теплоёмкость продукта [1, с. 278].

Принимаем с = 2,72 кДж/(кг∙К).

Массовый расход воздуха Q_в, кг/ч, подаваемого в сушильную башню:

(19)

где d ₂, d ₀ – влагосодержание воздуха, выходящего из сушильной башни и входящего в неё,

кг влаги на 1 кг сухого воздуха. Принимаем d ₂ = 0,066 кг/кг, d ₀ = 0,011 кг/кг [1, с. 277].

Расход пара D_п, кг/ч:

(20)

где i_п, i_к – удельные энтальпии греющего пара и конденсата, кДж/кг; i_п = 2792 кДж/кг,

i_к = 417,5 кДж/кг [1, с. 278];

η = 0,9…0,97 – КПД калорифера. Принимаем η = 0,94 [1, с. 278].

Продолжительность процесса сушки τ, с:

(21)

где Δ t_ср – средняя разность между температурами воздуха и продукта, К;

α = 40…80 Вт/(м²∙К) – коэффициент теплообмена между воздухом и продуктом [1, с. 278].

Принимаем α = 60 Вт/(м²∙К).

= 570…660 кг/м³ – плотность высушенного продукта, кг/м³. Принимаем = 615 кг/м³ [1. с. 278].

(22)

Мощность N, кВт, затрачиваемая при дисковом распылении:

(23)

Термический КПД распылительной сушилки η_Т

(24)

где t_н – температура окружающего воздуха,°С. Принимаем t_н = 18 ⁰С [1, с. 278].

3. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ЛИТЕРАТУРА

1 Остриков А.Н., Парфенопуло М.Г., Шевцов А.А. Практикум по курсу «Тенологическое оборудование» / Воронеж. Гос. технол. акад. – Воронеж, 1999.

2. Стандарт предприятия. Проекты (работы) дипломные и курсовые. Общие требования к оформлению пояснительных записок и чертежей. СТП 1 – У – НГТУ – 01.

Поиск по сайту: