Расчет комбинированной сушильной установки

 

4 Технические  расчеты комплектующего оборудования

 

4.1 Расчет  калорифера 

 

Принимаем к  установке калорифер КФБО-7  , для которого:

1. площадь поверхности нагрева F_к=40,06 м² ;
2. площадь живого сечения по воздуху f_к=0,271 м².

Площадь поверхности  теплопередачи, м²:

                                                     (18)

где Q – расчётное количество теплоты, необходимое для подогрева воздуха, кВт

Q = 494,44 кВт

k – коэффициент  теплопередачи от греющего теплоносителя  к воздуху, Вт/(м²·К):

                                                  (19)

А, n – опытные коэффициенты /2, 271 стр./,

А = 16,47

n = 0,456

ρν – массовая скорость воздуха в живом сечении калорифера, кг/(м²·с)

ρν=10 кг/(м²·с)

, Вт/(м²·К)

Δt_ср. – средняя разность температур греющего теплоносителя и воздуха, °С:

                                               (20)

где Δt^б – большая разность температур между температурами греющего пара и воздуха, °С

Δt^м – меньшая разность температур между температурами греющего пара и воздуха, °С

Для подогрева  воздуха в калорифере используется греющий пар, имеющий при давлении   0,31 МПа  температуру 134,9 °С. /6/

°С

°С

°С

Площадь поверхности  теплопередачи:

м²

Количество  параллельно установленных калориферов, шт:

                                                 (21)

где L – расход воздуха, кг/с (L= 5,26  кг/с)

 шт

Принимаем х=2

Уточняем массовую скорость воздуха в живом сечении  калорифера  кг/(м²·с):

 кг/(м²·с)

Количество  последовательно установленных  калориферов, шт:

                                                     (22)

  шт.

Принимаем y=2

Сопротивление калорифера, Па:

                                              (23) 

где e, m – опытные коэффициенты,

e=0,43

m=1,94

Па

Сопротивление калориферной батареи:

 Па

4.2 Расчет циклона ЦН – 11

 

Оптимальная скорость газа в аппарате ω_опт = 3,5 м/с /9/

Необходимая площадь  сечения циклона, м²:

                                                          (24)

м²

Диаметр циклона, м:

                                                      (25)

  где N – кол-во циклонов (принимаем N =1)

 

Стандартное значение D = 1400 мм (ГОСТ 9617-67 [5,65])

Действительная  скорость газа в циклоне, м/с:

                                                   (26)

 м/с

Коэффициент гидравлического  сопротивления циклона ζ = 180 /6/

Гидравлическое  сопротивление циклона, Па:

                                                   (27)

Па

Минимальное время  пребывания частиц в циклоне, с:

                                                         (28)

L – длина  пути, проходимого газовым потоком в циклоне, м:

м

Скорость во входном патрубке, м/с:

 м/с

Скорость осаждения  частиц, м/с:

                                              (29)

d_ч=8·10^-5 м

м/с

  Минимальное время пребывания частиц в циклоне, с:

с

 

5 Гидравлический расчет  продуктовой линии и подбор нагнетательного оборудования

 

1 участок.

Принимаем значение длины 1-ого участка l = 2,4 м.

Для трубопровода примем  скорость движения воздуха  w = 15м/с.

Диаметр трубопровода равен

                                                         (30)

где V - объемный расход воздуха равен

                                               (31)

Относительная влажность φ₀ = 79%;

Р_н – давление насыщенного водяного  пара при данной температуре воздуха, Па, Р_н =1227,69 Па

Температура воздуха  на первом участке 10 ⁰С.

м³/с

м

Принимаем d = 610 мм

Фактическая скорость воздуха в трубе, м/с:

м/с

Потери  на трение, Па:

                                               (32)

где при данной температуре плотность воздуха, кг/м³:

                                          (33)

 кг/м³

 

 

Вязкость при рабочих условиях, Па с:

                                     (34)

Па  с

                                                  (35)

Примем абсолютную шероховатость труб D = 0,1 мм /3, 14 стр./, тогда относительная шероховатость трубы равна:

Далее получим

               

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное  трение, и расчет l следует проводить по формуле (36):

                                     (36)

Па

Потери на преодоление  местных сопротивлений, Па:

                                         (37)

где сумма всех местных сопротивлений линии, Па, на данном участке складывается из потерь на входе в трубу, потери в задвижке, в месте разветвления труб и коленах /3/;

= 0,5 + 0,5 + 0,92 + 1,1 2 = 4,12

Па

Потери  давления на придание скорости потоку:

Па

Общие потери напора, Па:

Па

2 участок.

Принимаем значение длины 1-ого участка l = 2,5 м.

Для трубопровода примем  скорость движения воздуха  w = 15м/с. Расчет ведем по формулам (31) – (37).

Относительная влажность φ₀ = 2%;

Температура воздуха на первом участке 102 ⁰С.

Р_н – давление насыщенного водяного  пара при данной температуре воздуха, Па, Р_н =108452,9 Па

м³/с

м

Принимаем d = 700 мм

Фактическая скорость воздуха в трубе, м/с:

м/с

Плотность воздуха, кг/м³:                                       

 кг/м³

Вязкость при рабочих условиях, Па с:

Па  с

Примем абсолютную шероховатость труб D = 0,1 мм /3, 14 стр./, тогда относительная шероховатость трубы равна

Далее получим

               

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет l следует проводить по формуле (36):

Па

Потери на преодоление  местных сопротивлений, Па:

сумма всех местных сопротивлений  линии, Па, на данном участке складывается из потерь на выходе из трубу, потери в регулировочном вентиле, в месте схождения труб и коленах /3/;

= 1 + 0,6 + 0,35 + 1,1 2 = 4,15

Па

Общие потери напора, Па:

Па

2 участок.

Принимаем значение длины 2-ого участка l = 2,5 м.

Для трубопровода примем  скорость движения воздуха  w = 15м/с. Расчет ведем по формулам (31) – (37).

Относительная влажность φ₀ = 2%;

Температура воздуха  на первом участке 102 ⁰С.

Р_н – давление насыщенного  водяного  пара при данной температуре воздуха, Па, Р_н =108452,9 Па

м³/с

м

Принимаем d = 700 мм

Фактическая скорость воздуха в трубе, м/с:

м/с

Плотность воздуха, кг/м³:                                       

 кг/м³

Вязкость при рабочих условиях, Па с:

Па  с

Примем абсолютную шероховатость труб D = 0,1 мм /3, 14 стр./, тогда относительная шероховатость трубы равна

 

 

 

Далее получим

               

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное  трение, и расчет l следует проводить по формуле (36):

Па

Потери на преодоление  местных сопротивлений, Па:

сумма всех местных сопротивлений  линии, Па, на данном участке складывается из потерь на выходе из трубу, потери в  регулировочном вентиле, в месте схождения труб и коленах /3/;

= 1 + 0,6 + 0,35 + 1,1 2 = 4,15

Па

Общие потери напора, Па:

Па

3 участок.

Принимаем значение длины 3-его участка l = 6 м.

Для трубопровода примем  скорость движения воздуха  w = 15м/с. Расчет ведем по формулам (31) – (37).

Относительная влажность φ₀ = 4%;

Температура воздуха  на первом участке 80 ⁰С.

Р_н – давление насыщенного водяного  пара при данной температуре воздуха, Па, Р_н =28408 Па

м³/с

м

Принимаем d = 690 мм

Фактическая скорость воздуха в трубе, м/с:

м/с

Плотность воздуха, кг/м³:                                       

 кг/м³

 

Вязкость при рабочих условиях, Па с:

Па  с

Примем абсолютную шероховатость труб D = 0,1 мм /3, 14 стр./, тогда относительная шероховатость трубы равна

Далее получим

               

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное  трение, и расчет l следует проводить по формуле (36):

Па

Потери на преодоление местных сопротивлений, Па:

сумма всех местных сопротивлений  линии, Па, на данном участке складывается из потерь на выходе и входу из трубы, потери в колене /3/;

= 0,5 + 1 + 1,1 = 2,6

Па

Общие потери напора, Па:

Па

Общие потери напора на всей линии:

 Па

Гидравлическое  сопротивление всей сети, Па :

                                        (38)

Па

Подбор вентилятора.

Полезная мощность вентилятора, Вт:

 Вт

Мощность электродвигателя, Вт (η₁ = 1, η₂ = 0,8):

                                                        (39)

 Вт 

Выбираем к установке центробежный вентилятор марки ВЦ – 10М, с максимальной производительностью Q_max = 18000 м³/ч, полным давлением 4800 Па, установленным электродвигателем мощностью N = 30 кВт.

 

Заключение

 

Рассчитали комбинированную сушильную установку для сушки фарша с начальной влажностью W_н=38%. Производительность по готовому продукту 300 кг/ч, по удаляемой влаге 164,52 кг/ч.

В результате расчета получили ленточную сушильную установку с тремя лентами, рабочая длина каждой составила 10,42 м. Продукт из сушилки выходит с  W_к1=18% и температурой 33⁰С и далее поступает на ИК сушильную установку, с общим числом излучающих элементов КИ – 1000 в количестве 52-ух штук и мощностью 1 кВт каждая. Продукт выходит из сушилки с конечной влажностью W_к2=4% и температурой 72⁰С.

Для данной установки  подобрали калорифер КФБО-7 с F=40,06 м², f=0,271 м².

Рассчитали циклон ЦН-11 для сухой очистки воздуха выходящего из ленточной сушильной установки.

Для подачи воздуха, по полезной мощности, подобрали вентилятор марки ВЦ – 10М с DР=4800 Па и Q=18000 м³/ч, и электродвигатель для вентилятора с мощностью N=30 кВт и h_дв=0,7.