Расчет установки для сушки яблок (стр. 2 из 4)
Для увеличения жесткости секций и предотвращения прохода воздуха вдоль секции между фигурными лопатками ставят поперечные перегородки. Конфигурация лопаток обеспечивает возможность прохождения воздуха внутрь корпуса и в то же время не дает сахару просыпаться наружу. В конце барабана на фланце крепится ситовая часть 9 корпуса, предназначенная для отделения комков сахара.
На центральную часть перфорированного барабана надевают кожух 10, состоящий из крышки 4 и днища 5. По краям кожуха в специальных обоймах крепят кольцевые уплотнения из прямоугольного резинового шнура, препятствующие выходу воздуха в атмосферу. Кроме того, с двух сторон барабана имеются продольные уплотнения, обеспечивающие подачу воздуха только к сахару в барабане. На кожухе имеются четыре патрубка 3 для ввода горячего и холодного воздуха. На концевую часть барабана также ставят неподвижный кожух, имеющий сбоку патрубок для подачи холодного воздуха и на торцевой стенке – патрубок 14 для отсоса отработавшего воздуха. На той же торцевой стенке крепят трубу 17, проходящую через барабан до зоны горячего воздуха. Труба служит для отсоса воздуха. В нижней части кожуха имеются желоб 11 и турникет 15 для сухого охлажденного сахара-песка и желоб 12 и турникет 13 для вывода комков. Сушильный барабан приводится в движение через бандажи 6, установленные на металлоконструкциях 16, 23 и фрикционных роликах 22, вращающихся с помощью валов 21.
Сахар, загружаемый в аппарат через загрузочную головку и царгу, равномерно распределяется по фигурным элементам внутренней поверхности барабана и располагается сегментом, образуемым углом естественного откоса. Именно эта зона отделена продольными уплотнениями, обеспечивающими подачу воздуха только через слой сахара. Кроме интенсификации процессов влаго- и теплообмена, такой метод подачи воздуха способствует образованию псевдоожиженного слоя, поддерживая кристаллы сахара в полувзвешенном состоянии, что предохраняет их от истирания.
Горячий воздух подается через первые два патрубка (по ходу сахара), холодный – через два последних. Средний патрубок может быть использован или для горячего, или для холодного воздуха, что соответственно меняет длину сушильной или охладительной зоны.
Разделение отсоса горячего и холодного воздуха предотвращает возможность образования конденсационных паров и завихрений, повышающих скорость воздушного потока, в результате чего возможен унос кристаллов сахара.
В целях предотвращения запыления помещения нагнетание и отсос воздуха рассчитаны таким образом, что внутри барабана поддерживается разряжение.
Рис. 3. Барабанная сушильно-охладительная установка СБУ-1
2. Технические описания и расчёты.
2.1. Описание принципа работы технологической схемы.
Исходный продукт – яблоки, с содержанием влаги ωн=85% и температурой θ1=17,5°С, из бункера Б1 подается в шкафную сушилку ШС. Снизу в сушильную камеру вентилятором В нагнетается воздух, нагреваемый в калориферной батарее КБ. Воздух на входе в калориферную батарею имеет температуру t0=21,6°С и относительную влажность φ0=62 %. В калориферной батарее воздух нагревается до температуры t1=130°С. Подогрев воздуха в калориферной батарее осуществляется за счёт конденсации греющего пара, имеющего температуру 160°С при давлении 0,618 МПа. Из верхней части сушильной камеры отработанный воздух с температурой t2=49°С поступает на очистку от мелких частиц в циклон СК-ЦН-34 и далее выбрасывается в атмосферу. Сухой продукт с содержанием сухих веществ 92% и имеющий температуру θ2=40°С из нижней части сушильной камеры поступает в бункер высушенного материала Б2 и далее на ленточный транспортёр, а из циклона СК-ЦН-34 – прямо на ленточный транспортёр.
2.2 Материальный расчёт установки.
Из уравнения материального баланса сушильной установки определим расход влаги W, удаляемый из высушиваемого материала:
Gк =100 кг/ч =100/3600=0,028 кг/с,
кг/с,где Gк – производительность установки по сухому веществу, кг/с
ωн – начальная влажность продукта, %
ωк – конечная влажность продукта, %.
ωн=85%,
ωк=12%.
2.3 Тепловой расчёт установки.
Определение основных параметров влажного воздуха.
К основным параметрам влажного воздуха относятся:
1. температура t,°С
2. относительная влажность воздуха φ,%
3. удельное влагосодержание х, кг/кг
4. энтальпия I, кДж/кг
Температуру и относительную влажность воздуха на входе в калорифер определяем по климатическим таблицам, для г. Минск летние условия /10/:
1. температура t0=17,5°С,
2. относительная влажность φ0=78%.
Удельное влагосодержание воздуха рассчитаем по формуле:
,где 0,622 – отношение мольных масс водяного пара и воздуха,
Рн – давление насыщенного водяного пара при данной температуре воздуха, Па
Рн=1999,5 Па при t0=17,5°С.
В – барометрическое давление воздуха, Па. (Для Европейской части СНГ принимается 745 мм рт. ст. = 99100 Па.)
Удельное влагосодержание воздуха на входе в калорифер:
, кг/кгТ.к. подогрев воздуха в калорифере происходит при неизменном влагосодержании воздуха, то удельное влагосодержание воздуха на входе в калорифер тоже, что и на входе в сушилку:
, кг/кгЭнтальпия влажного воздуха представляет сумму энтальпий сухого воздуха и водяного пара, приходящегося на 1 кг сухого воздуха:
,где Сс.в. – средняя удельная теплоёмкость сухого воздуха, (при t<200°С Сс.в.=1,004 кДж/(кг.К)),
t – температура влажного воздуха, °С,
х – удельное влагосодержание воздуха, кг/кг с.в.,
in – удельная энтальпия перегретого пара, кДж/кг,
,где r0 – удельная теплота парообразования воды, (при 0°С r0=2500 кДж/кг),
cn – средняя удельная теплоёмкость водяного пара, cn=1,842 кДж/(кг.К).
Рисунок 4 – Процесс сушки в I–x диаграмме
Энтальпия воздуха на входе в калорифер:
, кДж/кгЭнтальпия воздуха на выходе из калорифера (на входе в сушилку):
, кДж/кгУдельное влагосодержание воздуха на выходе из сушилки:
Энтальпия воздуха на выходе из сушилки:
, кДж/кгДля наглядности строим процесс сушки в I-x диаграмме, которая приведена на рисунке 4. По состоянию наружного воздуха t0 и φ0 на диаграмме находим точку А, по следующим параметрам t0= 17,5°С и j0= 78 %, и соответствующие ей теплосодержание I0 и влагосодержание х0. Нагревание воздуха в калорифере происходит при постоянном влагосодержании (х0=0,0099 кг/кг) до температуры t1 (точка В, со следующей температурой t1=81°С и влагосодержанием j1≈0,6%, энтальпия I1=107,55 кДж/кг). По температуре воздуха на выходе из сушилки t2 находим точку С окончания теоретического сушильного процесса и значение х2=0,027 кг/кг с температурой t1=37°С и влагосодержанием j2≈54% (соответственно определенные по диаграмме).
При дальнейших расчетах используем значения и параметры, найденные расчетным путем.
Тепловой расчёт сушилки.
Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:
,где
– разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере, кДж/кг влаги; 
– теплоемкость влаги во влажном материале при температуре θ1=17,5°С, кДж/(кг.К); =4,19 кДж/(кг.К); qдоп. – удельный дополнительный подвод тепла в сушилку, кДж/кг влаги; при работе сушилки по нормальному сушильному варианту qдоп.=0;
qт. – удельный расход тепла с транспортными средствами, кДж/кг влаги; в рассматриваемом случае qт.=0;
qм. – удельный расход тепла в сушилке с высушиваемым материалом:
, кДж/кг влаги см - теплоемкость высушенного материала:
, кДж/(кг.К), сс - теплоемкость абсолютно сухого материала, кДж/(кг.К);
сс=0,86·4,190=3,603 кДж/(кг.К);
qп. - удельные потери тепла в окружающую среду: