Сушка крахмала в барабанной сушилке

 

 

Рисунок 6 Петлевая сушилка:

1 – питатель; 2 – бесконечная сетчатая лента; 3 – прижимные вальцы; 4 – цепной  конвейер; 5 – направляющий ролик; 6 – автомотическое ударное устройство; 7-разгрузочный шнек; 8 – вентилятор.

 

 

 

Рисунок 7 Барабанная сушилка:

1 – барабан; 2 – бандажи; 3 – опорные ролики; 4 – передача; 5 – опорно-упорные  ролики; 6 – питатель; 7 – лопасти; 8 – вентилятор; 9 – циклон; 10 –  разгрузочная камера; 11 – разгрузочное  устройство.

 

 

Рисунок 8 Однокамерная сушилка с кипящим слоем:

1 – бункер; 2 – питатель; 3 – газораспределительная  решетка; 4 – камера сушилки; 5 –  смесительная камера; 6 – вентилятор; 7 – штуцер для выгрузки высушенного  материала; 8 – транспортер; 9 – циклон; 10 – батарейный пылеуловитель.

 

 

 

 

Рисунок 9 Двухкамерная сушилка с кипящим слоем:

1 – верхняя  камера; 2 – нижняя камера; 3 –  разрыхлитель.

 

Рисунок 10 Ступенчато-противоточная сушилка с кипящим слоем

 

Рисунок 11 Распылительная сушилка:

1 – камера  сушилки; 2 – форсунки; 3 – шнек  для выгрузки высушенного материала; 4 – циклон; 5 – рукавный фильтр; 6 – вентилятор; 7 – калорифер.

 

Рисунок 12 Вакуум-сушильный шкаф

 

 

Рисунок 13 Гребковая вакуум-сушилка:

1 – корпус  сушилки; 2 – паровая рубашка; 3 –  мешалка; 4 – загрузочный люк; 5 –  трубы, способствующие перемешиванию  материала; 6 – разгрузочный люк; 7 – штуцер для присоединения  к вакууму

 

Рисунок 14 Двухвальцовая сушилка:

1 – кожух; 2 – ведомый полый валец; 3 –  ведущий полый валец; 4 – сафонные трубки для отвода конденсата; 5 – привод; 6 – ножи; 7-верхние досушиватели; 8 – нижние досушиватели.

 

 

 

Рисунок 15 Одновальцовая сушилка

 

 

Рисунок 16 Одновальцовая формующая сушилка:

1 – формующий  барабан; 2 – загрузочная воронка; 3 – прижмной валик; 4 – гребенчатый нож; 5 – транспортер; 6 – ленточная сушилка.

 

 

 

 

 

 

2 Описание технологической схемы

Рисунок 17 Принципиальная схема барабанной сушилки:

1 – бункер; 2 – питатель; 3 – сушильный барабан; 4 – калорифер; 5 – смесительная камера; 6, 7, 11 – вентиляторы; 8 – промежуточный бункер; 9 – транспортер; 10 – циклон; 12 – зубчатая передача.

Влажный материал из бункера 1 с помощью  питателя 2 подается во вращающий сушильный  барабан 3. Параллельно материалу  в сушку подается сушильный агент, 4. Воздух в смесительную камеру подается вентиляторами 6 и 7. Высушенный материал с противоположного конца сушильного барабана поступает в промежуточный  бункер 8, а из него на транспортирующее устройство 9.

Отработанный воздух перед выбросом в атмосферу очищается от пыли в циклоне 10. При необходимости производится дополнительное мокрое пылеулавливание.

Транспортировка сушильного агента через  сушильную установку осуществляется с помощью вентилятора 11. При этом установка находится под небольшим  разрежением, что исключает утечку сушильного агента через неплотности установки.

Барабан приводится во вращение электродвигателем  через зубчатую передачу 12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет барабанной сушильной  установки

3.1 Материальный расчёт

 

3.1.1 Массовый расход удалённой  влаги (W)

 

                                           (3.1.1)

где  G₁ - массовая производительность установки по поступающему влажному крахмалу (см. задание), G₁ = 1000 кг/ч

u₁ – начальное содержание влаги в крахмале(см. задание), u₁ = 3,5%

u₂ - конечное содержание влаги в крахмале(см. задание), u₂ = 0,25%

 

3.1.2 Производительность сушилки  по сухому крахмалу (G₂)

 

                                           (3.1.2)

где  G₁ - массовая производительность установки по поступающему влажному крахмалу (см. задание), G₁ = 1000 кг/ч

u₁ – начальное содержание влаги в крахмале(см. задание), u₁ = 3,5%

u₂ - конечное содержание влаги в крахмале(см. задание), u₂ = 0,25%

 

3.1.3  Проверка по расходу удалённой  влаги (W)

 

                                               (3.1.3)

где  G₁ - массовая производительность установки по поступающему влажному крахмалу (см. задание), G₁ = 1000 кг/ч

        G₂ - производительность сушилки по сухому крахмалу (см. п.3.1.2), G₂ = 967 кг/ч.

 

3.1.4 Используя I-х диаграмму Рамзина для влажного воздуха, определяем начальное (х₀) и конечное (х₂) влагосодержания воздуха, а также характерные энтальпии.

На пересечении линий t₀ (t₀ = 15⁰С из задания) и φ₀(φ₀ = 75% из задания) находим точку А, характеризующую начальное состояние наружного воздуха. Из точки А, опустив перпендикуляр на ось х, находим значение (х₀).

х₀ =0,0086 кг/кг

Через точку А проходит линия постоянной энтальпии (изоэнтальпа I₀)

I₀ = 33 кДж/кг

Из точки А, поднявшись по перпендикуляру до пересечения с изотермой (t₁) (см. задание)

t₁ = 90⁰С

находим точку В, характеризующую состояние воздуха на выходе из калорифера перед подачей в сушильную камеру.

Oт точки В движемся вниз по изоэнтальпе (I₁):

I₁ = 114 кДж/кг

до пересечения  изотермой (t₂):

t₂ = 50⁰С

получив точку С.

Из точки С, опустив, перпендикуляр на ось х; находим значение (х₂)

х₂  =0,024 кг/кг.

 

3.1.5 Определяем теоретический удельный расход воздуха (l₀) в сушилке.

 

                                                 (3.1.4)

где х₂ =0,024 кг/кг (см. п. 3.1.4)

х₀ =0,0086 кг/кг(см. п. 3.1.4)

 

3.1.6 Рассчитываем теоретический абсолютный расход воздуха в сушилке.

 

                                                     (3.1.5)

 

где l₀ - теоретический удельный расход воздуха в сушилке (см.п.3.1.5), l₀ = 65 кг/кг;

W - производительность сушилки по сухому, W = 0,0091 кг/с

 

 

3.2 Тепловой расчёт

 

3.2.1 Составляем уравнение теплового баланса для сушильной камеры.

 

                                        (3.2.1)

 

где Q_n - тепловые потери, которые с учётом правильно наложенной изоляции принимаем 5% от тепла, поступившего с горячим воздухом.

 

                                                                                (3.2.2)

 

 

- температура крахмала, поступающего в сушильную камеру,

 

= 30⁰С;

 

- температура крахмала, выходящего из сушильной камеры,

= 50⁰С;

 

Определяем для крахмала значения теплоёмкостей:

 

 с₁ = 1256 кДж / кг ∙ град;

 с₂ = 1215 кДж / кг ∙ град.

 

3.2.2. Из уравнения теплового баланса  определяем затраты тепла на  сушку в сушильной камере и  тепловую поправку.

 

                                (3.2.3)

 

 

 

 

 

где - алгебраическая сумма абсолютных теплот в сушильной камере, Вт.

Δ - тепловая поправка па действительный (реальный) сушильный процесс, кДж/кг.

 

Рассчитываем 

 

 

где  G₁ - массовая производительность установки по поступающему влажному сахару (см. задание), G₁ = 1000 кг/ч = 0,278 кг/с

G₂ - производительность сушилки по сухой крахмала (см. п.3.1.2), G₂ = 967,4 кг/ч = 0,269кг/с

Q_n - тепловые потери, которые с учётом правильно наложенной изоляции принимаем 5% от тепла, поступившего с горячим воздухом (см. п.3.2.1), Q_n = 3,37 кВт

 

 

Рассчитываем тепловую поправку Δ

 

 

где W – расход удаленной влаги (см. п.3.1.), W = 0,0091 кг/с

 

Определяем I₂

 

 

3.2.3 Корректируем расход воздуха на действительный сушильный процесс

 

Находим точку C₁ на пересечении изотальпии I₂ и изотермы t₂, Соединяем прямой   точки В и С₁.  

Опустив перпендикуляр на ось х. определяем действительнее влагосодержапис воздуха на выходе из сушильной камеры

 х₂ = 0,03 кг/кг.

Тогда действительный удельный расход воздуха определится:

                                                                             

 

3.2.6 Рассчитываем действительный абсолютный расход воздуха в сушилке.

 

 

 

где l- действительный удельный расход воздуха в сушилке, l = 46,73 кг/кг;

W - производительность сушилки по сухому, W = 0,0091 кг/с

 

 

 

3.3. Конструктивный расчёт

 

3.3.1 Определяем время сушки крахмала

 

                                              (3.3.1)

 

где β - коэффициент заполнения материала, показывающий отношение площади сечения барабана, заполненного материалом, к площади поперечного сечения барабана. Выбираем подъёмно-лопастную насадку с β = 0,2.

ρ₁ - насыпная плотность влажного крахмала при и₁ =3,5%. ρ₁= 640 кг/м³,

 

 

 

 

3.3.2 Рассчитываем предварительный объём сушильного барабана

 

                                                                                   (3.3.2)

 

где W – расход удаленной влаги (см. п.3.1.), W =32,6 кг/ч = 0,0091 кг/с

A - напряжение объёма сушилки по влаге (из задания) , A = 7,5 кг/м³∙ч

 

 

3.3.3 Уравнение неразрывности для барабана при движении горячего воздуха в ходе сушки:

 

                                                         (3.3.3)

 

где V_c- объёмный расход воздуха. м³/ с:

где

 

Отсюда

 

υ_в - средняя скорость воздуха, м / с: υ_в = 0,75 м / с;

D_б- внутренний диаметр барабана, м;

(1- β) - величина, показывающая, что не всё сечение барабана является пропускным для воздуха по причине задержки части воздушного потока массой крахмала.

 

3.3.4 Из уравнения неразрывности (расхода) определяем внутренний диаметр барабана

                                                              (3.3.4)

 

 

Принимаем из стандартному ряда D_б= 1000 мм.

 

Определяем длину барабана. исходя из конструктивного cоотношения

 

 

 

Принимаем из стандартного ряда

 

3.3.5 Рассчитываем объём барабана

 

                                                                     (3.3.5)

 

Принимаем объём барабана

 

3.3.6 Определяем объёмную массу влажного крахмала

 

                                                                     (3.3.6)

 

 

3.3.7 Уточняем время сушки крахмала

 

                                                                     (3.3.7)

 

 

Принимаем время сушки  мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В процессе выполнения проекта разработана  конструкция барабанной сушилки  для сушки крахмала и проведены расчеты, подтверждающие работоспособность аппарата: материальный, тепловой и конструктивный.

При выполнении материального расчета определены основные параметры сушильного агента (воздуха), расход сушильного агента и расход тепла на сушку, а также получены основные размеры сушильного барабана: рабочий объем сушильного пространства барабана, диаметр и длина барабана.