Процессы и аппараты пищевых производств

Этот расчет аналогичен расчету любого теплообменного аппарата рекуперативного типа. Площадь поверхности нагрева определяют по уравнению:гдеF – площадь поверхности нагрева, м2;– средняя разность температур греющего теплоносителя и воздуха, °С; – коэффициент теплопередачи от греющего теплоносителя к воздуху, кВт/ (м2К) – расчётное количество теплоты, необходимое для подогрева воздуха, кВт;Из этой формулы необходимая площадь поверхности нагрева составит:В качестве горячего теплоносителя используем насыщенный водяной пар. Температуру горячего теплоносителя принимаем на 10оС выше горяего воздуха: температура греющего пара 140 оС, давление – 3,685 ат, удельная теплота конденсации пара r=2150000 Дж/кг [4].Для расчета коэффициента теплопередачи задаются массовой скоростью воздуха (ρv1) в пределах 2–6 кг/(м2 ·с), затем определяем площадь f1фронтального сечения по воздуху, м2:Принимаем.ТогдаПо техническим данным [4], исходя из рассчитанного значения f1, ориентировочно подбираем номер модели и затем находим действительную площадь их фронтального сечения fв, а по нему рассчитываем действительную массовую скорость воздуха:Выбираем калорифер КП310-СК-01АУЗ с действительной площадью фронтального сечения По массовой скорости и выбранной модели по данным [4] находим коэффициент теплопередачиК:К=46,8 Вт/(м2∙К)Среднюю разность температур найдём по формуле:где - максимальная и минимальная разности температур на концах аппарата.Температурная схема потока10оС →130оС140оС ←140оСОпределим площадь поверхности нагрева:Общее число установленных калориферовопределяем по формуле:где F– площадь поверхности нагрева одного калорифера выбранной модели, м2,Округляя число калориферов до целого значенияn=4, находим действительную поверхность нагрева, м2: Запас поверхности теплообмена калорифера определяем по формуле:Расход греющего пара определим по формуле:где - удельная теплота конденсации пара, Дж/кг.Аэродинамическое сопротивление калориферов по данным таблицы Г.14 [4] составляет:∆Ра=45,3 Па.6.3 Расчет и подбор вентилятораВентилятор выбирается в зависимости от требуемой производительности и развиваемого напора, который затрачивается на преодоление сопротивлений в воздуховодах, сушильной установке и вспомогательном оборудовании. Производительность вентилятора следует рассчитывать по летним условиям работы, так как при этом имеет место наибольший расход воздуха. Суммарное сопротивление в сушильной установке, Па:где– сопротивление трению в воздуховодах, Па;. – местные сопротивления в воздуховодах, Па;– динамический напор струи воздуха, Па; - сопротивление сушилки, Па;–аэродинамическое сопротивление калорифера, Па; - сопротивление циклона, Па.Определим сопротивление трению в воздуховодах:где – коэффициент трения; , – длина, эквивалентный диаметр воздуховода соответственно, м; – плотность воздуха, кг/м3, ; – скорость воздуха, м/с;Рассчитаем скорость воздуха:где и – размеры прямоугольного воздуховода, определяются по высоте и ширине входного патрубка циклона, м.Определяем эквивалентный диаметр:Критерий Рейнольдса определяем по формуле:где - динамическая вязкость воздуха, Па∙с, Коэффициент трения определяем по формуле:Примем длину воздуховода Местное сопротивление в воздуховодах определяем по формуле:где – коэффициент местных сопротивлений.Принимаем следующие местные сопротивления: вход в трубу выход в трубу: Динамический напор струи воздуха определяем по формуле:Тогда суммарное сопротивление в сушильной установке составит:Вентиляторы выбираются в следующем порядке. Пользуясь индивидуальными характеристиками, позаданнымV и находим частоту вращения рабочего колеса вентилятора В.Ц6-28-5 n=2910мин-1и его КПД η=0,69,Требуемую мощность на валу электродвигателя N, кВт:где–КПД вентилятора в рабочей точке, ; –КПД передачи, принимаемпо [4] =1, при непосредственной насадки колеса вентилятора на вал электродвигателя.Установочную мощность электродвигателя , кВт, находим по формуле:где – коэффициент запаса мощности, принимаемый по [4]:Расчетные показатели, определенные в ходе выполнения проекта барабанной сушилки, представлены в таблице 2.Таблица 2 – Расчетные показателиНаименование показателяЗначениеКоличество испаренной в сушилке, кг/с0,04267Производительность по влажному материалу, кг/с0,08267Массовый расход сухого воздуха, кг/с1,7067Расход теплоты на сушку, кВт213,3333Объемный расход влажного воздуха, м3/с1,676Диаметр барабана, м1,4Длина барабана сушилки, м7,679Частоту вращения барабана, с-10,0105Мощность, затрачиваемая на вращения барабана, Вт543,65Толщина теплоизоляции, м0,015Диаметр кожуха циклона, м1,0Поверхность теплообмена калорифера, м228,66Число калориферов4Установочная мощность электродвигателя вентилятора, кВт1,472Заключение1) Выполнен проект барабанной сушилки для высушивания казеина горячим воздухом. Достоинствами барабанных сушилок являются равномерность высушивания материала, высокая интенсивность процесса, а недостатками -сложность, необходимость уплотнений и затрат на вращение барабана, шум.2) По результатам проведенного технологического расчета барабанной сушилки определены производительность аппарата по влажному материалу (mн=0,08267 кг/с) и количество испаренной влаги в сушки - W=0,04267 кг/с. Массовый расход абсолютно сухого сушильного агента составляет L=1,7067 кг/с, объемный расход влажного воздуха определим по формуле Vсек=1,676 м3/с 3) Определены геометрические размеры аппарата: D=1,4 м, длина барабана L=7,679 м. Частота вращения барабана составляет n=0,0105 c-1;4) Выполнен механический расчет барабанной сушилки, расчет корпуса сушилки, бандажей и опорных роликов. 5) Подобрано необходимое дополнительное оборудование: циклон, вентилятор, калорифер.Список используемой литературы1. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 1: Учеб. для вузов/С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова.-М.: Высш. шк., 2001.-703 с.;2. Процессы и аппараты пищевых производств [Текст]: Учебник и практикум для академического бакалавриата / А.И. Гнездилова.– 2-е изд., перераб.– М.: «Юрайт», 2018.– 293 с.;3. Основные процессы и аппараты химической технологии [Текст]: Пособие по проектированию /Г. С. Борисов, В. Г. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др.; Под ред. Ю.И. Дытнерского.– 2 е изд., перераб. и дополн.– М: «Химия», 1991.– 496 с.;4. Процессы и аппараты пищевых производств: учебное пособие / А.И. Гнездилова.– Вологда – Молочное: ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА, 2018. – 115 с.