Продуктів

Міністерство аграрної політики України

Вінницький національний аграрний університет

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДЛЯ ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

З ДИСЦИПЛІНИ

«МАШИНИ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПЕРЕРОБКИ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ ПРОДУКЦІЇ»

для студентів напряму підготовки

0919 – Механізація та електрифікація сільського господарства спеціальності 6.091902 – Механізація сільського господарства

денної та заочної форми навчання

Лабораторна робота № 8 ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ СУШІННЯ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ

Вінниця 2011

РОЗДІЛ 9. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ СУШІННЯ ХАРЧОВИХ

ПРОДУКТІВ

Розрахунок барабанної сушарки

Розрахунок сушарок цього типу (рис. 9.1) починається з визначення кількості вологи , що підлягає випарюванню, і кількості висушеного матеріалу при заданій кількості вологого матеріалу в кг/год

(9.1)

(9.2)

де , – початкова і кінцева вологість матеріалу, %.

Визначення витрат повітря на одиницю випареної вологи ведеться за формулою:

кг/г, (9.3)

а загальні витрати повітря:

кг/г, (9.4)

де – вологовміст повітряна вході в сушарку, кг/кг повітря;

– вологовміст повітря на виході з сушарки, кг/кг повітря.

; (9.5)

, (9.6)

де – відносна вологість повітря;

– пружність парів вологи в повітрі до нагрівання, Н/м²;

– загальний тиск, Н/м²;

– коефіцієнт, що враховує втрати теплоти в навколишнє середовище;

– кількість теплоти для нагрівання сухого матеріалу від початкової його температури до кінцевої:

, Дж/год (9.7)

де – теплоємність сухого матеріалу, Дж/кг град

– годинна продуктивність сушарки по сухому матеріалу, кг/год;

– кінцева і початкова температури матеріалу, °К;

– тепловміст повітря на вході в сушарку, нагрітого до заданої температури сушіння:

, Дж/кг, (9.8)

Тепловміст повітря на виході з сушарки:

, Дж/кг, (9.9)

де і – теплоємність повітря і парів води при температурі виходу їх з сушарки, Дж/(кг град);

– температура повітря на вході в сушарку, С;

– температура повітря на виході з сушарки, С;

– прихована теплота пароутворення, Дж/кг;

– температура повітря на виході з сушарки.

(9.10)

Тепловміст повітря знаходиться з діаграми або за формулою 9.8. Постільки діаграма розроблена виходячи з умови при , то в даному випадку температури в формулі 9.8 і у формулі 9.6 необхідно підставляти в °С.

Визначення витрат повітря ведеться за формулою:

, кг/год. (9.11)

Ця кількість повітря повинна відповідати кількості повітря, визначеній з рівняння 9.4.

Об’єм сушильного барабана:

, м³ (9.12)

де – напруження сушарки по волозі, , що підбирається з практичних даних в межах від 5 до 15.

Коефіцієнт заповнення барабана матеріалом:

(9.13)

де – термін сушіння матеріалу, що визначається експериментально, або приймається поданим роботи аналогічних сушарок, хв.

– насипна густина матеріалу, кг/м³

Діаметр барабана:

, м (9.14)

де – швидкість повітря на виході з барабана, приймається в межах 1, 5 – 3 м/с;

– об’єм повітря, що виходить з сушарки при температурі Т.

Довжина барабана:

, м (9.15)

Визначаємо потужність, що затрачається на обертання барабана:

, кВт (9.16)

де об/хв

, Н∙ м, (9.17)

– кут нахилу вісі барабана;

– коефіцієнт, що залежить від конструкції барабана (при підйомно-лопатевій насадці при секторній або без насадок );

Таблиця 9.1

Напрямок руху	прямотечійне	протитечійне
Вага матеріалу	легкий	тяжкий	легкий	тяжкий
	0, 2	0, 7

Таблиця 9.2

– коефіцієнт, що визначається з таблиці 9.1;

– приведений коефіцієнт тертя;

– вага сушильного барабана, Н/пог. м, визначається за наступними даними (табл. 9.2);

–к.к.д. привода;

– коефіцієнт, що залежить від типу ущільнення (при сальниковому – , при лабіринтному – );

– коефіцієнт, що враховує ексцентриситет (неспіввісність).

Для сушарок з насадками крутний момент визначається за формулою:

Н/м, (9.18)

де – коефіцієнт, що враховує вплив насадок на крутний момент.

і – довжина насадки і приймальної камери, м.

Приклад. Розрахувати барабанну сушарку за наступними даними:

Продуктивність сушарки з початковою вологістю матеріалу і кінцевою 1600 кг/год

Тривалість сушіння матеріалу, 90 хв

Насипна маса матеріалу, 15790 Н/м³

Насипна густина матеріалу, 1600 кг/м³

Теплоємність матеріалу, 1257 Дж/(кг∙ град)

Початкова температура сушіння матеріалу, 293 °К

Кінцева температура сушіння матеріалу, 343 °К

Теплоносій – повітря, що має наступні параметри:

температура повітря на вході в калорифер, 293 °К

початкова вологість повітря, 60 %

температура повітря на вході в сушарку, 393 °К

температура повітря на виході з сушарки, 333 °К

напруження сушильного барабана по волозі, 10кг/м³

Розрахунок. Визначаємо кількість вологи, яку необхідно випарити і кількість висушеного матеріалу:

кг/год

кг/год

Кількість повітря, необхідна для випарювання вологи:

Визначаємо вологовміст повітря на виході з сушарки:

кг/кг

Для цього необхідно визначати наступні параметри:

тепловміст повітря на вході в сушарку:

Дж/кг

тепловміст повітря на виході з сушарки:

Дж/кг

Кількість теплоти для нагрівання матеріалу:

Дж/кг

Тоді вологовміст повітря на виході з сушарки:

кг/кг

Витрати повітря на сушіння визначаються за балансом вологи:

кг/год

Витрати повітря на сушіння визначаються за рівнянням теплового балансу:

кг/год

Отже, отримали повне співпадання витрат повітря за балансом вологи і за тепловим балансом.

Об’єм барабана сушарки:

м³

Коефіцієнт заповнення барабана:

Діаметр барабана:

м

Об’єм вологи повітря:

де кг/м³ – густина повітря

м/с – швидкість повітря на виході з сушарки (приймається).

За стандартними розмірами приймаємо найближчий діаметр барабана мм (табл. 9.2).

Тоді довжина його буде:

м

Потужність, що затрачається для приводу барабана:

кВт

де об/хв

– приймається, як для барабана без насадок;

– при протитечійному русі для легкого матеріалу;

– к.к.д. приводу барабана;

– ущільнення сальнікове;

– приймається;

Крутний момент:

Н∙ м

Величини і приведені в табл. 9.2

Розрахунок сушарки з псевдорозріджувальним шаром продукту

Для визначення кількості теплоти, що витрачається на сушіння продукту, складається тепловий баланс сушарки, ліва частина якого позначає прихід теплоти в сушарку, а права – витрати її на сушіння продукту.

(9.19)

де – витрати повітря на сушіння продукту, кг;

, – ентальпії відповідно свіжого і відпрацьованого повітря, Дж/кг;

– теплота, отримана повітрям у калорифері, кДж;

– маса продукту, кг;

, – питомі теплоємності продукту і води, кДж/(кг∙ К);

, – початкова і кінцева температури продукту, °С;

– маса випареної води з продукту, кг;

– втрати теплоти в навколишнє середовище, кДЖ.

З рівняння теплового балансу визначається ентальпія вологого продукту, що являє собою суму ентальпій висушеного продукту і випареної вологи

Витрати теплоти, отримані повітрям в калорифері, визначаються за рівнянням:

(9.20)

або

де – ентальпія повітря після калорифера, кДж/кг

Зробивши перетворення, з рівняння теплового балансу визначається ентальпія 1 кг повітря при проходженні його через сушарку.

(9.21)

Витрати теплоти на 1 кг вологи, випареної з продукту, визначаються за рівнянням:

кДж/кг (9.22)

Приклад. Розрахувати кількість повітря і теплоти, що витрачаються на випарювання 1кг води при сушінні, якщо відомо: температура повітря, що поступає в калорифер, ; відносна вологість повітря ; температура, до якої нагрівається повітря в калорифері; температура відпрацьованого повітря ; відносна вологість відпрацьованого повітря

Схема сушильної установки з псевдорозріджувальним шаром показана на рис.9.2