Расчет сушильной камеры

 

 

Содержание.

 

Введение……………………………………………………………………….3

1. Общие сведения о конструировании деталей и узлов……………………..4
2. Описание сушильной типа CER……………………………………..………6
1. Общие сведения……………………………………………………….6
2. Техническая характеристика сушилки………………………………8
3. Рассчет туннельной сушилки типа CER фирмы «Чачак»…………..…….10
1. Выбор типа сушилки и варианта сушильного процесса…………….10
2. Рассчет сушильной камеры………………………………………….…11
1. Рассчет габаритов сушильной камеры…………………………...11
2. Рассчет количества испаренной влаги…………………………….12
3. Выбор конструкции ограждений сушильной камеры

и расчет потерь теплоты в окружающую среду…………………13

4. Рассчет потерь теплоты на нагрев материала и транспорта…….20
5. Построение процесса в I-d диаграмме…………………………….21
6. Рассчет расхода теплоты и воздуха………………………………..22

Заключение…………………………………………………………………….24

Список литературы……………………………………………………………25

Приложение 1. Построение процесса сушки сухарей в I-d диаграмме….26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В пищевой промышленности нашли применение различные виды сушилок. Для сушки зернистых продуктов применяют рецеркуляционные, барабанные сушилки. Для тонкодисперсных материалов используют установки с виброкипящим слоем; для порошковых материалов – пневмогазовые сушилки; для сушки жидких продуктов – распылительные установки.

Для сушки кусковых (штучных) продуктов (хлеб, сухари, овощи и т.д) используют туннельные установки с передвижными вагонетками, а так же ленточные сушилки.

Рассмотрим и произведем расчет туннельной сушилки типа CER для сушки яблок. Особенностью сушки яблок является то, что начальная температура сушки ниже, чем конечная. Это обуславливается технологическим процессом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общие сведения о конструировании деталей и узлов

 

Машины и аппараты пищевых производств во многом сходны с оборудованием смежных отраслей, например, химической.

Центрифуги, широко известные в сахарной промышленности, используются и в молочном производстве, а так же в химической промышленности. О теплообменных аппаратах можно сказать тоже самое. Пластинчатые теплообменники, используемые в бродильном, молочном, консервном производствах, очень широко применяются в химической промышленности, и им уделяется очень большое внимание в специальной литературе.

Сушильные установки используются для сушки как мучных продуктов (хлеб, макароны, сухари), так и овощей, фруктов. В качестве сушильных камер так же могут использоваться и обычные хлебопекарные печи.

Все пищевое оборудование по характеру воздействия подразделяют на машины и аппараты. В машинах происходят механические процессы, т.е. процессы механического воздействия на материал, изменяющие размер, форму частей материала.

В аппаратах происходят химические, биохимические, тепловые и другие процессы.

Все машины и аппараты можно определить одним понятием «технологическая машина». Под этим термином понимают любое техническое устройство, предназначенное для осуществления технологического процесса.

Одной из главных задач конструктора технологических машин является умелое применение инженерного творчества. Оно дополняет знания, способствуя созданию устройств, которые не были ранее известны.

Изготовлению либо модернизации машин и аппаратов предшествует их конструкторская разработка.

При конструировании машины или аппарат рассматривается как система. При этом обращается внимание на структуру и свойства частей, а особенно на те составные части машины, которые можно усовершенствовать, либо заменить на новые более современные и экономичные.

При конструировании деталей и узлов машины имеют место два процесса. Они протекают последовательно, чередуясь, и зависят один от другого. Это расчет и изображение конструкции аппарата. В зависимости от того, какие будут получены данные при расчете, производится изображение аппарата на листе, либо в электронном варианте. При этом наглядно показываются все важные детали машины и движение продукта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Описание сушильной установки типа CER фирмы «Чачак».

 

1. Общие сведения.

 

Туннельная сушилка типа CER фирмы «Чачак» (Югославия) являются универсальным тепловым аппаратом и предназначены для сушки большого ассортимента овощей и фруктов. Их можно использовать и для сушки виноградных и яблочных выжимок, плодовых косточек, тарной дощечки и упаковочных материалов.

Туннельные сушилки изготавливают двух типов – с прямым или калориферным нагревом.

Сушилка (лист 1) представляет собой туннель поз.1 прямоугольного сечения, выполненный из кирпича с бетонной перегородкой поз.2. Нижняя часть поз.3 туннеля является рабочей камерой, где происходит сушка продукта, а верхняя часть поз.4 является каналом для подачи сушильного агента в рабочую камеру поз.3. Равномерное распределение сушильного агента в рабочей камере по высоте обеспечивают направляющие щиты поз.5. В торцовых стенках туннеля имеются двери, передняя поз.6 для загрузки и задняя поз.7 для разгрузки сушилки. В нижней части передней двери поз.6 имеется сетка поз.8 для выхода отработавшего сушильного агента из сушилки. Задняя дверь поз.7 выполнена из двух листов с теплоизоляцией. Впереди сушилки установлена металлическая площадка поз.9 с ограждением и лестница поз.10.

Горелка поз.11 снабжена рабочим соплом, вентилятором с электродвигателем и трансформатором. Топливо подается к горелке поз.11 из бачка поз.12. В сушилках используется дизельное топливо. В канале поз.4 установлена камера сгорания поз.13 дизельного топлива. Корпус камеры цилиндрический диаметром 950 мм длиной 2250 мм изготовлен из листовой стали толщиной 3 мм. Внутри корпус обложен огнеупорным кирпичом марки А.

Калорифер поз.21 расположен после камеры сгорания. Продукты горения из камеры сгорания направляются в калорифер, куда нагнетается рецеркулируемый воздух из сушилки. Нагретый чистый воздух поступает в сушилку.

В передней торцевой стенке камеры поз.13 имеются отверстия: нижнее – для установки горелки поз.11 и верхнее (смотровое) – для наблюдения за процессом горения в камере поз.13. В задней торцевой стенке имеется 28 прямоугольных окон размером 120×60 мм. Продукты сгорания из камеры поз.13 через окна поступают в канал поз.4, где продукты сгорания смешиваются со свежим воздухом, который поступает через регулируемые окна поз.14. Образуется сушильный агент, температура которого изменяется в зависимости от вида продукта, подлежащего сушке.

Привод осевого вентилятора поз.15, расположенного в канале поз.4, осуществляется от электродвигателя поз.16. Сушильный агент нагнетается вентилятором поз.15 в нижнюю часть туннеля – рабочую камеру поз.3.

В сушилку может быть установлено 12 вагонеток поз.17, которые перемещаются по специальным рельсам и направляющей планке с помощью лебедки поз.18 и стального троса.

Перед работой сушилка прогревается в течение 45-60 мин. В рабочей камере температуру повышают до 75-80°С.

Две вагонетки, уложенные в один ряд, поступают в сушилку. Через 1,5 ч загружают еще две вагонетки, затем через 1,5 ч еще две. Когда стабилизируется заданный температурный режим и начинается нормальная работа сушилки, в камеру загружают и выгружают из нее по одной вагонетке.

Процесс сушки происходит противотоком. Вагонетки с продуктом продвигаются навстречу сушильному агенту. Температура его при этом снижается, а влажность повышается. Температура продукта, наоборот, повышается, а влажность снижается. Сушильный агент частично идет на рецеркуляцию через задвижку поз.19, а остальной удаляется из сушилки через сетку поз.7 передней двери поз.6. Заданный режим работы горелки и вентиляторов поддерживается автоматикой. Тепловой режим работы сушилки контролируется термометрами поз.20.

 

2. Техническая характеристика сушилки.

 

Скорость сушильного агента в рабочей камере сушилки, м/с…..5

Производительность осевого вентилятора, м3/с (м3/ч)……14 (50000)

Установленная мощность электродвигателя, кВт……………...…18

Габариты вагонетки, мм

            длина…………………………………………………………940

            ширина………………………………………………………1815

            высота……………………………………………………….2000

Габариты сушилки, мм

            длина……………………………………………………….14000    

           ширина………………………………………………………2200

           высота……………………………………………………….3600

Показатели работы туннельной сушилки при сушке яблок приведены ниже:

Производительность по сырью, кг/сут	9000
Производительность по готовой продукции, кг/сут	1500-1700
Загрузка вагонеток сырьем, кг	375
Температура в начале сушки, °С	-
Температура в конце сушки, °С	85-90
Продолжительность сушки, ч	12
Интервал между загрузками вагонеток, ч	1
Испарительная способность сушилки, кг/сут	7500
Расход дизельного топлива на 1т сухого продукта, л	480
Расход дизельного топлива на 1кг испаренной влаги, л	0,109
Расход тепла на 1 кг испаренной влаги, ккал	1974
Расход электроэнергии на 1т готовой продукции, кВт/ч	270

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Рассчет туннельной сушилки типа СЕR фирмы «Чачак».

 

Исходные данные для расчета:

Производительность сушилки – Gсуш= 1,5 т яблок в сутки.

Начальная влажность яблок – W1= 82 %.

Конечная влажность яблок – W2= 22 %.

Температура воздуха при входе в сушильную камеру – t1= 75°С.

Температура воздуха при выходе из сушильной камеры –t2= 85°С.

Влажность этого воздуха – φ2= 30%.

Продолжительность сушки, включая загрузку и выгрузку – τ=12 ч.

 

1. Выбор типа сушилки и варианта сушильного процесса.

 

Для сушки большого ассортимента овощей и фруктов используют универсальные тепловые аппараты типа CER. Они изготавливаются двух типов – с прямым или калориферным нагревом.

Учитывая значительную длительность сушки яблок и то, что материал, уложенный в кассеты, удобнее транспортировать по цеху вагонетками, выбираем для расчета туннельную установку типа CER c калориферным нагревом (лист 1). Для предотвращения наблюдаемого в туннельных сушилках расслоения горячего воздуха по высоте и длинне вагонетки принимаем скорость воздуха у материала v≈ 5м/с. Такая скорость может быть получена при сушильном процессе с рецеркуляцией части отработанного воздуха.

Для создания оптимальных условий сушки яблок выбираем направление движения материала и воздуха по принципу противотока. При таком режиме сушеные яблоки получаются лучшего качества, и уменьшается расслоение воздуха, что способствует более равномерной сушке материала во всем объеме сушильной камеры. Проектируем один туннель (N=1); при этом подача воздуха будет прекращаться без остановки вентилятора (для этого используются заслонки).

 

2. Рассчет сушильной камеры.

 

1. Рассчет габаритов сушильной камеры.

 

Подберем типовую вагонетку для транспортировки ломтиков яблок. Число деревянных решеток равно 25. Габариты вагонетки 0,940×1,815×2,0.

Тогда вместимость вагонетки составляет gваг=85 кг.

Вместимость туннеля можно определить по формуле (3.1):

Gт= Gсуш·τ/(N·24),                                                      (3.1)

где Gсуш – производительность сушилки, кг/сут;

      N – количество туннелей;

      τ –  продолжительность сушки,ч.

                            Gт= 1500·12/(1·24)=750кг

Число вагонеток в одном туннеле составляет 12 штук.                                   

Ритм загрузки и выгрузки вагонеток зависит от продолжительности сушки, включая загрузку и вугрузку, и от числа вагонеток.

12/12=1 ч (1ч 30 мин если загружаются по две вагонетки сразу).

Длина туннеля Lт зависит от числа вагонеток, а так же от величины свободных пролетов в зоне подачи воздуха (Lо1) и в зоне выхода воздуха (Lо2). Принимаем Lо1=0,6 м, а Lо2=1,2 м.

Тогда длину тоннеля можно определить по формуле (3.3):

Lт=n·Lваг + Lо1 + Lо2,                                             (3.3)

где n – число вагонеток;

      Lваг – длина вагонетки,м;

      Lо1 – расстояние от вагонетки до двери туннеля (свободный пролет) в зоне подачи воздуха, м;

      Lо2 – расстояние от вагонетки до двери тоннеля в зоне выхода воздуха, м.

                                 Lт=12·0,94 + 1,2 + 0,8=13,28 ≈14м.

Ширина туннеля определяется по формуле (3.4):

Вт=Вваг + (40-70 мм),                                           (3.4)

где Вваг – ширина вагонетки, м.

                                Вт=1,815 + 0,07=1,885≈2м.

Высота туннеля зависит от высоты вагонетки. Высота самой сушильной камеры составляет 3,6 м. Высота вагонетки равна 2,0 м. Значит высота туннеля равна ≈2,2 м.

 

2.    Расчет количества испаренной влаги.

 

Уточним призводительность сушилки в зависимости от рассчитанного числа вагонеток. Производительность определяется по формуле (3.6):

Gсуш1=m·gваг(24/τ),                                                 (3.6)