Розв’язання.

1. Враховуючи моно дисперсність матеріалу, приймаємо порозність псевдорозріджувального шару
2. Визначаємо значення критерію Архімеда:

1. Значення критерію Лященка визначаємо з графіка
2. Визначаємо швидкість газу у вільному перерізі апарата:

1. Розраховуємо площу поперечного перерізу апарата:

1. Для апарата циліндричної форми діаметр вираховується за формулою:

, приймаємо

1. З умови кінетики процесу визначаємо висоту псевдорозрідженого шару:

1. Приймаємо розподільну решітку з отворами і вільним перерізом , тоді висота шару складає: ,

де – для порозності

1. Визначаємо висоту сепараційного простору апарата:

1. Приймаючи висоту під решіткового простору , визначаємо загальну висоту апарата:
2. Визначаємо опір псевдо розрідженого шару:

1. Визначаємо опір розподільної решітки:

,

де – швидкість газу в отворах решітки.

1. Визначаємо опір апарата без урахування втрат тиску на місцеві опори:

Розрахунок розпилювальної сушарки

Розпилювальні сушарки для молока, сироватки, крові, пектину та інших рідких продуктів розраховується по об’єму, виходячи з допустимого напруження сушильної камери, тобто з кількості випареної вологи за одну годину в 1 м³ об’єму башні. Отже об’єм сушильної камери вираховується за рівнянням:

,

де – продуктивність сушильної камери по випареній волозі, кг/год;

– напруження камери по волозі,

Величина напруження змінна і залежить від властивостей матеріалу, температурного режиму сушіння, конструктивних особливостей сушарки та ін. Здебільшого для розпилювальних сушарок воно знаходиться межах . Відношення висоти камери до її діаметра приймається в межах

Загальний вигляд розпилювальної сушильної установки показаний на рис. 9.4, а конструкція комбінованого розпилювального пристрою – на рис. 9.5

Приклад. Розрахувати в розпилювальній сушарці при продуктивності її по випареній волозі , якщо відомо: початкова температура продукту на вході в сушильну камеру і відносна вологість ; кінцева температура продукту на виході з камери і відносна вологість ; параметри навколишнього повітря при барометричному тиску – температура , відносна вологість ; температурний режим в сушильній камері – температура гарячого повітря на вході , на виході ; теплоємність абсолютного сухого продукту

Геометричний розрахунок сушильної камери

1. Визначаємо внутрішній об’єм камери при напруженні її

1. Прийнявши відношення висоти камери до її діаметра , визначаємо діаметр камери за формулою:

1. Визначаємо висоту камери:

Матеріальний розрахунок

1. Визначаємо кількість вологого продукту, що подається в сушильну камеру:

1. Визначаємо кількість висушеного продукту:

Визначення теплоти при випаренні 1 кг вологи

1. Приймаючи втрати теплоти з 1 м² площі рівними 100 ккал/год, визначаємо втрати теплоти в навколишнє середовище за рівнянням:

вологи.

1. Визначаємо теплоємність волого матеріалу за формулою:

1. Визначаємо теплоємність висушеного матеріалу:

1. Визначаємо втрати теплотинанагрівання продукту за формулою:

вологи

1. Загальні втрати телоти визначаємо зарівнянням:

вологи

Аналітичний розрахунок сушильного процесу в розпилювальній камері

1. Визначаємо вологовміст навколишнього середовища за рівнянням:

г вод. пари/кг сух. повітря,

де – відповідно тиск насиченої пари і барометричний тиск при

1. Визначаємо вологовміст повітря на виході з сушильної камери:

г вод. пари/кг сух. повітря

– теплоємність вологого повітря на 1кг сухого повітря,

де і – відповідно, теплоємність повітря і водяної пари при заданій температурі приймається з таблиць М. П. Вукаловича.

1. Теплоємність водяної пари на виході з сушильної камери визначається з рівняння:

де – повна теплота водяної пари при 0 °С

1. Визначаємо відносну вологість повітря на ви ході з сушильної камери за формулою:

де – тиск водяної пари при

1. Визначаємо витрати абсолютного сухого повітря на сушіння продукту:

кг сух. пов/кг вологи

1. Витрати теплоти на сушіння продукту визначаються за формулою:

ккал/кг вологи

1. Визначаємо загальні витрати теплоти і повітря в сушильній камері за 1 годину роботи сушарки:

кг пов./год

Розрахунок циклона

Для видалення готового продукту з апарату застосовується пристрій для уловлювання пилоподібних частинок типу «Циклон», який працює під дією гравітаційних сил.

1. Радіус центральної вихлопної труби:

де – швидкість газового потоку в трубі; приймається

– об’ємна продуктивність апарата за секунду, м³/с,

,

де кг/год– кількість газової суміші, що надходить на очищення за 1год

– густина газу – повітря,

– концентрація дисперсної фази у суміші, що розділяється, і в очищеному повітрі

2. Розміри патрубка, що подає суміш у циклон. Патрубок розташовується по дотичній до корпуса циклона і виготовляється прямокутного перерізу – , де – ширина, – висота, м

Рекомендується ; прийнявши , визначаємо:

м, тоді

де – швидкість газового потоку у патрубку.

1. Радіус циліндричної частини циклона:

де – товщина стінки вихлопної труби м;

– відстань по радіусу між вихлопною трубою і корпусом циклона; буває в межах , але щоб

1. Кутова швидкість обертання газової суміші в циклоні:

– середня швидкість газового потоку в циклоні;

– середній радіус обертання потоку в циклоні, м

логарифмічний:

арифметичний:

1. Тривалість перебування суміші в циклоні:

де – швидкість руху частинки в циклоні, приймається в межах

1. Робочий об’єм камери:
2. Висота циліндричної частини циклона:

,

де – коефіцієнт запасу висоти.

Розрахунок калорифера

Для висушування продукту в апарат потрібно подати гаряче повітря, для нагрівання якого необхідно застосувати калорифер. Визначаємо поверхню теплопередачі калорифера:

м²

де – коефіцієнт теплопередачі –

– масова швидкість повітря,

Визначаємо секундні витрати повітря на сушіння:

– вільний переріз калорифера, м²;

– кількість калориферів, встановлених паралельно

– дослідні коефіцієнти

– середня різниця температур пари і повітря при нормальному процесі:

Необхідно розрахувати калориферну батарею при мінімальній вартості її експлуатації, взявши оптимальну масову швидкість повітря, яку можна розрахувати як:

де – коефіцієнт дослідних величин калорифера.

Для установки вибираємо калорифер моделі КФБ, для якого дослідні і розрахункові дані приведені в табл.. 9.5

– коефіцієнт економічних характеристик:

де – вартість1 Квт∙ год

– вартість 1 м² поверхні телопередачі калорифера;

– кількість робочих діб на рік;

– річна вартість амортизації і ремонту калорифера;

год– кількість годин роботи на рік;

кг/ – густина повітря;

– к.к.д. двигуна;

– к.к.д. вентилятора

Тоді:

Візьмемо калорифер КФБ–11

Тоді кількість калориферів, встановлених послідовно:

для установки приймаємо 4 калорифери

Установча поверхня

Опір калорифера

опір калориферної батареї

Вартість експлуатації:

Для вибору калорифера необхідно знати початкову температуру , температура теплоносія , потужність (тепловоду) , яка розраховується як:

Тобто калорифер треба вибрати за параметрами рівними або більшими:

і

Розрахунок вентилятора

Повітря за допомогою вентилятора подається тангенційно у сушильну камеру, де воно за допомогою розподільної решітки розповсюджується по всьому об’єму сушильної башні.

Годинну продуктивність вентилятора, розрахованого на відсмоктування суміші:

де – густина теплоносія, кг/м³

Потужність

де – напір вентилятора.

При коефіцієнті запасу потужності 1.18, необхідний електродвигун потужністю 4 кВт.

Діаметр ротора вентилятора:

Частота обертання

Номер вентилятора

Величини коефіцієнтів, використаних у формулах, приведені у табл. 9.6.