Розрахунок та проектування сушильних установок для первинної обробки льону
Вибір раціонального режиму та загального терміну сушіння льону. Розрахункова схема сушарки камерного типу без рециркуляції повітря. Визначення теплового балансу та загальних витрат тепла у сушарці. Графоаналітичний розрахунок процесу сушіння льону.
| Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
| Вид | реферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 27.03.2012 |
| Размер файла | 102,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Зміст
Вступ
Розділ 1. Розрахунок терміну сушіння
1.1 Вибір раціонального режиму сушіння льоносировини
1.2 Визначення загального терміну сушіння
1.3 Розрахункова схема сушарки камерного типу без рециркуляції повітря
Розділ 2. Визначення теплового балансу сушарки
2.1 Розрахунок витрат тепла з калорифера
2.2 Розрахунок витрат тепла на випаровування вологи
2.3 Розрахунок витрат тепла з видаленням відпрацьованого повітря
2.4 Розрахунок витрат тепла з відвантаженим матеріалом
2.5 Розрахунок витрат тепла з транспортуючими засобами
2.6 Витрати тепла у зовнішнє середовище огорожами сушарки
2.7 Загальні витрати тепла у сушарці
Розділ 3. Повірний графоаналітичний розрахунок процесу сушіння в I-d діаграмі
Розділ 4. Розрахунок габаритів сушарки
Список використаної літератури
Вступ
Для України льонарство є традиційною галуззю сільськогосподарського виробництва. Сьогодні великої актуальності набуває проблема узагальнення та висвітлення історичного досвіду становлення наукових досліджень в галузі первинної переробки та вирощування льону в Україні, а також вивчення особливостей та динаміки розвитку льонопереробної галузі.
На заводах первинної переробки луб'яних волокон процес сушіння є важливою ланкою технологічного процесу, від нього в значній мірі залежить якість подальшої переробки сировини. Процес сушіння вологих матеріалів є не тільки теплофізичним, але й технологічним процесом, у характері проходження якого важливу роль відіграє форма зв'язку вологи з матеріалом.
Та сировина, яка подається на сушарки, повинна мати певні фізико-механічні властивості. Так, у стеблових матеріалах луб'яна частина стебла повинна бути достатньо міцною та еластичною, а деревинна - ламкою та легко відокремлюваною. Це досягається доведенням вологості окремих елементів стебла до певних значень сушінням та подальшим зволоженням.
Розділ 1. Розрахунок терміну сушіння
1.1 Вибір раціонального режиму сушіння льоносировини
Під раціональним режимом сушіння розуміють такий режим, який забезпечує найбільш високу економічність процесу у співвідношенні теплоелектричних витрат та не викликає погіршення технологічних властивостей матеріалу.
Визначаючи режим сушіння, необхідно враховувати не тільки оптимальні умови процесу, а й типи сушарок.
У камерних сушарках періодичної дії тресту та відходи тіпання, як швидкосохнучі матеріали, практично можна сушити за сталими у часі режимами. У коридорних багатозонних сушарках зі сходинковим підігрівом використовують різноманітні комбінації параметрів сушіння.
У розрахунках сушарок приймають наступні значення параметрів сушіння:
- число ярусів завантаження 1
- щільність завантаження за вагою абсолютно сухого матеріалу, Рс, кг/м 25
- швидкість повітря у камері сушарки, щ, м/с 0,2
- навколишнє повітря:
температура, t0, єС 18
відносна вологість, ц0, % 52
- температура повітря у сушарці:
на початку процесу, t1, єС 80
у кінці процесу, t2, єС 35
- абсолютна вологість трести:
до сушіння, w1, % 21
після сушіння, w2, % 15
розрахункова вологість, wp, % 0,09
1.2 Визначення загального терміну сушіння
льон сушарка повітря тепло
Загальний термін сушіння розраховуємо за середніми даними температури та вологості повітря, яке йде у всі зони сушіння. Оскільки розрахунок ведеться для однозонних сушарок, то враховуємо t0 та wр. Використовуємо наступну емпірічну формулу:
(1.2.1)
де Рс - щільність завантаження сировини, кг/мІ
щ - швидкість руху сушильного агенту, м/с
Дd - потенціал сушіння, г/кг.сух.пов.
U1 - вологовміст трести на початку сушіння, кг/кг сух.пов.
U2 - вологовміст трести у кінці процесу, кг/кг сух.пов.
Uр - рівновісний вологовміст трести, кг/кг сух.пов.
Кпр - виправний коефіцієнт на виробничі умови, Кпр=1,5
Дd = dн - d1 (за I-d діаграмою по t1, ц1)
Дd = 26.66 - 7.1 = 19.56 г/кг.сух.пов
0.143*25
ф=22.3*2.72 /0.087*19.56(0.4ln(0.21-0.09/0.15-0.09)+0.21-0.15)*1.5=
=22.3*21.04*0.336=236.5=3.9 хв
Для розрахунку приймаємо 3.9 хв.
1.3 Розрахункова схема сушарки камерного типу без рециркуляції повітря
Рис.1 Схема сушарки періодичної дії без рециркуляції повітря.
На рис. 1 подано розрахункову схему сушарки камерного типу періодичної дії без рециркуляції повітря. Зовнішнє повітря з параметрами t0, ц0, d0, Iо підігрівається у калорифері 2 до стану t1, ц1, d1, I1 і подається вентиляційним пристроєм1 до сушарки 3, у який отримує додаткове тепло від додаткової поверхні підігріву 4. Відпрацьоване повітря з параметрами t2, ф2, d2, I2 цілком виходить назовні.
Розділ 2. Визначення теплового балансу сушарки
Тепловий баланс сушарки складається з 5 статей витрат тепла:
на випаровування вологи Q1;
з повітрям, що виходить Q2;
з відвантажувальними матеріалами Q3;
з транспортними засобами Q4;
в зовнішнє середовище через огорожі Q5.
Також є надходження тепла від калориферу Qк та додаткової поверхні нагріву Qд. Рівняння теплового балансу має вигляд:
або ж через питомі витрати тепла:
gk+ gд= g1 + g2+ g3+ g4+ g5
Практичне рівняння теплового балансу має вигляд:
І(І2-І1) = Д = (gk + 4.19и1)-(q3+q4+g5)
де І - питома витрата повітря, кг с.п./кг в. в.
I1, I2 - відповідно ентольпія повітря до та після процесу, кДж/кг с.п.
И - температура матеріалу до сушіння, °С
З допомогою правої частини рівняння визначається величина Д, яка характеризує сушильний процес з точки зору. Ліва частина рівняння використовується для побудови процесу на І-d діаграмі.
2.1 Розрахунок витрат тепла з калорифера
Кількість тепла, отримана повітрям у калорифері можна визначити з рівняння балансу тепла:
LI0+Qk =LI1 (2.1.1.)
Таким чином, питомі витрати тепла на 1 кг випарованої вологи:
qk = l*(I1-I0), (2.1.2.)
де l - питома кількість повітря, кг.с.пов./кг.вип.вол.;
I0, I1 - ентальпія зовнішнього та підігрітого повітря, кДж/кг.с.п.
l = 150 кг.с.пов./кг.вип.вол. (беремо довільно для розрахунку).
І=lt + 0.001d(2500+1.97t) (2.1.3)
I1 = 80 + 0.001·7.1(2500 + 1,97·80) = 98.87 кДж/кг.с.п.
I0 = 18 + 0,001·7.1(2500 + 1,97·18) = 36 кДж/кг.с.п.
qk = 150(98.87- 36) = 9430.5 кДж/кг.в.в.
2.2 Розрахунок витрат тепла на випаровування вологи
Витрати тепла на випаровування 1 кг вологи, або ж питома витрата тепла, кДж/кг.в.в.:
q1 == - 4,19* (2.2.1.)
де - тепловміст пари у відпрацьованому повітрі, кДж/кг;
4,19 - теплоємність води, кДж/(кг · °С);
- температура матеріалу на вході у сушарку (дорівнює температурі цеху 18-20 °С), °С.
= 2500 + 1,97t2 (2.2.2.)
де 2500 - тепловміст насиченої пари, кДж/кг;
1,97 - вагова теплоємність водяної пари, кДж/(кг·град).
= 2500 + 1,97·35 = 2568.95 кДж/кг;
q1 = 2568.95 - 4,19·19 = 2489.34 кДж/кг.в.в.
2.3 Розрахунок витрат тепла з видаленням відпрацьованого повітря
Питома витрата тепла на 1 кг випарованої вологи, кДж/кг.в.в.:
q2 = l*Cпр* (t2 - t0) (2.3.1.)
де Спр - приведена теплоємність зовнішнього повітря кДж/(кг.град.)
Cпр=1+0.00197*d0
q2=l*(1+0.00197*d0)*(t2-t0)
q2 = 150*1,01*(35-18) = 2575.5 кДж/кг.в.в.
2.4 Розрахунок витрат тепла з відвантаженим матеріалом
Витрати тепла з відвантаженим матеріалом визначають у залежності від температури зовнішнього повітря.
q3 = (2.4.1.)
де G2 - кількість висушеного матеріалу, кг/год;
С2 - теплоємність висушеного матеріалу при вологості w2, кДж/(кг·град);
W - кількість випарованої вологи, кг/год;
- відповідно температура матеріалу на вході і на виході з сушарки, ° С.
Температура матеріалу на виході з сушарки залежить від параметрів повітря у сушарці та від кінцевої вологості матеріалу.
= t2 - 5
= t0
= 35 - 5 = 30 єC
С2 = (2.4.2)
де Сс - теплоємність абсолютно сухого матеріалу (для льону Сс = 1,34 кДж/(кг·град)).
С2 =(100*1.34+4.19*15/100+15) =1,71 кДж/кг єС
G2 = G1 (2.4.3.)
де G1 =1000 кг, кількість завантажуваного матеріалу, кг/год.
G2 =1000 = 950,41 кг/год
W = G1-G2 = 1000 - 950,41 = 49,59 кг/год
q3 = 950.41*1.71(30-18)/49.59=393.27 кДж/год
2.5 Розрахунок витрат тепла з транспортуючими засобами
Транспортуючими засобами є транспортери, візочки та ін.
q4 = (2.5.1.)
де Gmp - маса транспортуючих засобів, віднесена до години праці сушарки, кг/год;
Сmp - теплоємність матеріалу транспортуючих засобів, кДж/(кг·град) ( для сталі
Сmp = 0,503 кДж/(кг·град));
- відповідно температура транспортуючих засобів на виході і на вході у сушарку, °С.
Вага візочкового транспортеру, кг/год:
Gmp = (2.5.2.)
де n - кількість візочків;
gm - вага одного візочка, кг (200 - 250 кг).
tЁmp =80+35/2=57.5 єС
n =
де l - довжина сушильної камери, м
1,5 - довжина одного візочка.
Довжина сушарки:
(2.5.3.)
де - лінійна швидкість транспортеру, м/хв.
(2.5.4.)
де Gc - кількість абсолютно сухого матеріалу, кг/год;
Рс - щільність завантаження матеріалу, кг/мІ;
в - ширина транспортеру, м.
в = 1,25 м
кг/год
м/хв
l = 3.9·0,441 = 1.7 м
n = 1.7/1.5 = 1.13
Gmp = (1.13·200·60)/3.9 = 3476.92 кг/год
q4 = 3476.92*0.503*(57.5-18)/49.59=1393.05 кДж/год
2.6 Витрати тепла у зовнішнє середовище огорожами сушарки
Питома витрата тепла огорожами сушарки, кДж/кг.в.в.:
q5 = (2.6.1.)
де А - коефіцієнт, який враховує підвищену теплопровідність матеріалу огорож; для зовнішніх бетонних, цегельних та деревинних огорож
А=1,5;
К - коефіцієнт теплопередачі огорожі, Вт/(мІ·°С);
F - поверхня огорожі, мІ;
tвн, tзов - відповідно температура сушильного агенту у середині та зовні сушарки, °С;
Qпід - витрати тепла підлогою сушарки, Вт.
К= (2.6.2.)
де - коефіцієнт тепловіддачі на внутрішній та зовнішній поверхні огорож, Вт/(мІ·°С);
- товщина шару, м;
- коефіцієнт теплопровідності матеріалу шару огорожі, Вт/(мІ·°С) =62,8 Вт/(мІ·°С)
=0,05 м
Коефіцієнт тепловіддачі визначається за формулою:
(2.6.3.)
де щ - швидкість агента сушки біля внутрішньої поверхні огорожі, м/с.
(2.6.4.)
де - температура зовнішньої поверхні огорожі, °С; не повинна перевищувати температуру повітря у цеху більш як на 10-15 °С.
Вт/(мІ·°С)
бзов=9.8+0.07(35-18)=10.09 Вт/(мІ·°С)
К=1/0.14+0.0008+0.09=4,34 Вт/(мІ·°С)
F=2lh+2hm+lm (2.6.5.)
де l - довжина сушарки, м;
h - висота сушарки, м;
m - ширина сушарки, м;
h=2,5 м;
m=2м.
F=2·1.7·2,5+2·2,5·2+1.7·2=21.9 мІ
(2.6.6.)
де q - витрати тепла 1 мІ смуги підлоги, Вт/мІ, (з табл.);
Fпідл - площа поверхні підлоги, мІ
Fпідл = 2·l·b (2.6.7.)
b = 1.25 м
Fпідл = 2·1.7·1.25 = 4.25 м2
qпідл = 44,5 Вт/м2
Qпід =4.25·44.5 =189.12 Вт
q5 =3.6*1.5((4.34*21.9*(57.5-18)+189.12)/49.59=429.41 кДж/кг
2.7 Загальні витрати тепла у сушарці
Загальні витрати тепла у сушарці складуть суму усіх витрат тепла. Ці витрати повинні бути відшкодовані приходом тепла від калориферу та додаткової поверхні підігріву. Таким чином, рівняння балансу тепла у сушарці буде мати наступний вигляд:
(2.7.1.)
Або ж на 1 кг випарованої вологи, кДж/кг.в.в.:
+ (2.7.2.)
qd = 2489.34+2575.5+393.27+1393.05+429.41-9430.5 = -2149.93 кДж/кг.в.в
До загальних витрат тепла робиться додаток на невраховані витрати тепла у розмірі 10-15%, кДж/кг.в.в.:
=-2149.93+9430.5 = 7280.57 кДж/кг.в.в
qзаг=7280.57/0.9=8089.5 кДж/кг.в.в
Рівняння балансу тепла у сушарці зв'язує теплоприхід у камері та витрати тепла, тому кожну з сторін цього рівняння позначають як Д - величина, яка характеризує процес сушіння з точки зору теплообмінних процесів.
Д= (2.7.3.)
Д=(-2149.93+2489,34) - (393.27+1393.05+429.41) = -1876.32 кДж/кг.в.в.
Відношення кількості тепла, яке йде на випаровування вологи до усього витраченого тепла називається коефіцієнтом корисної дії сушарки:
(2.7.4.)
?=2489.34/8089.5*100=30 %
Розділ 3. Повірний графоаналітичний розрахунок процесу сушіння в I-d діаграмі
Для побудови процесу у сушарці без рециркуляції повітря повинні бути відомими чотири параметри сушильного агенту t0, ц0, t1, t2.
t0 = 18°С
ц0 = 52%
t1 = 80°С
t2 = 35°С
На I-d діаграмі знаходимо т.а, що характеризує зовнішнє повітря (t0 = 18°С, ц0 = 52%).
По d0=d1 =15 г/кг сух.пов. проводимо вертикаль до перетину з ізотермою t1=80 °С, знаходимо т.В, що характеризує підігріте повітря.
Через т.в проводимо I1=const, та відкладаємо на ній довільно т.е.
З т.е опускаємо нормаль на d0=d1 = 15 г/кг сух.пов. і отримуємо т.f.
Визначаємо довжину відрізка ЕК = EF (Д/m); мм,
EF = 10 мм
Д= -1857.82 кДж/кг.в.в.
m=1000(µI/µd) =1000(0.89/0.444) =2004.5
ЕК=10(-1876.32/2004.5) = -9.3 мм
Оскільки Д<0, то відрізок ЕК відкладаємо вниз для дотримання нерівності I2<I1.
Через крапки В і К проводимо пряму до перетинання з ізотермою t2 = 35°С і на перетинанні одержуємо т.с, що характеризує відпрацьоване повітря. Визначаємо вологовміст відпрацьованого повітря d2=17.5 г/кг сух.пов.
Відрізок АВ характеризує процес підігріву зовнішнього повітря, ВС - процес сушіння , або ж адіабатичного випаровування вологи.
У таблиці 1 наведено значення параметрів вологого повітря, як агенту сушіння у критичних точках.
Таблиця 1. Параметри агента сушіння
|
Зовнішнє повітря |
||||
|
t0 |
ц0 |
d0 |
I0 |
|
|
18°C |
52% |
7.1г/кг |
36 кДж/кг |
|
|
Підігріте повітря |
||||
|
t1 |
ц1 |
d1 |
I1 |
|
|
80°C |
5% |
7.1 г/кг |
98.87 кДж/кг |
|
|
Відпрацьоване повітря |
||||
|
t2 |
ц2 |
d2 |
I2 |
|
|
35°C |
45% |
17.5 г/кг |
79.96 кДж/кг |
Визначимо необхідну кількість повітря і тепла для проведення процесу сушіння.
Знаходимо питому витрату сухого повітря в сушарці:
l=1000/ (d2-d1); кг сух.пов./кг в.в., (3.1.)
l=1000/(17.5 - 7.1)=96.15 кг сух.пов./кг в.в.
Годинна витрата сухого повітря складе:
L=l·W; кг сух.пов./год, (3.2.)
L=96.15·49,59= 4768.07 кг сух.пов./год
Оскільки сушарка камерного типу
L=L1=L0=L2
Загальний обсяг повітря в будь-якому місці сушарки:
V=L· (3.3.)
Для зовнішнього повітря:
V0= L·=4768.07 ·0,86=4100.5 мі/год,
визначаємо по таблиці вологого повітря при t0=18°С, ц0=52%.
Для повітря, що надходить у сушарку після підігріву:
V1= L·=4768.07 ·1.05=5006.47 мі/год,
визначаємо по таблиці вологого повітря при t1=80°С, ц1=5 %.
Для повітря, що виходе з сушарки:
V2= L·=4768.07 ·0,91=4338.94 мі/год,
визначаємо по таблиці вологого повітря при t2=35°С, ц2= 45 %.
Визначаємо питому витрату тепла:
qк = l (I1-I0) (3.4.)
qк = 96.15(98.87-36)=6044.95 кДж/кг в.в.
Годинна витрата тепла в сушарці:
Qк = qк·W (3.5.)
Qк = 6044.95·49,59 = 299769.07 кДж/год
Розділ 4. Розрахунок габаритів сушарки
Годинна продуктивність сушарки за вагою абсолютно сухої трести розраховується за формулою:
(4.1.)
Визначимо Gc для годинної продуктивності по завантажуваному матеріалу G1:
G1 = 1000 кг/год
(4.2.)
(4.3.)
U1 = 49.59/100 = 0.4959
Gc = 1000/(1+0,4959) = 688.5 кг/год
Необхідна площа завантаження з урахуванням к.к.ч сушарки ( =0,95) буде визначатися за формулою:
Fзаг= (4.4.)
Fзаг=668.5*3.9/60*0.95*25=1.83 мІ
Розрахуємо довжину сушильного коридору за формулою:
(4.5.)
b - ширина транспортера (від 1 - 1,5 м);
?с=1.83/1.5=1.22 м
Список використаної літератури
1. Суметов В.А. Сушка и увлажнение лубоволокнистых материалов: учебник для ВУЗов.-М.: Легкая индустрия, 1980.-336 с.
2. Лыков А.В. Теория сушки. М.: «Энергия», 1968.- 472 с.
3. Лебедев П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок. М.,1982.
4. Марков В.В. Первичная обработка льна и других лубяных культур: Учебник для техникумов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.- 376 с.
5. Справочник по заводской первичной обработке льна/ Под редакцией В.Н. Храмцова. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.- 512 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Технологія вирощування льону-довгунця. Місце, загальні умови і методика проведення дослідів. Агротехнологічна, енергетична та економічна ефективність досліджень. Динаміка виробництва льону в Україні. Суть процесу росяного або водяного мочіння льону.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 08.09.2011Вплив різних глибин зяблевої оранки на водний режим ґрунту. Ботанічна і біологічна характеристика льону олійного. Агротехніка вирощування льону олійного. Формування врожаю насіння льону олійного на фоні різних глибин зяблевого полицевого обробітку ґрунту.
дипломная работа [126,2 K], добавлен 17.06.2011Біологічні особливості льону олійного, його селекція. Дослідження прояву морфологічних ознак у льоні: висота рослини, кількість бічних пагонів і стебел, кількість коробочок на рослині. Порівняльна характеристика врожайності при різних схемах посіву.
дипломная работа [106,2 K], добавлен 23.07.2011Технологічна оцінка зерна. Фосфорні і калійні добрива. Сівба, догляд за посівами. Головні особливості виробництва олії. Сутність сухого та вологого підсмажування. Екстракційний спосіб добування олії. Переробки, очищення, сушіння і зберігання насіння.
курсовая работа [614,7 K], добавлен 14.09.2013Народногосподарське значення та біологічні особливості льону-довгунця. Місце, умови, програма та методика проведення досліджень. Розрахунок екологічної, енергетичної та економічної ефективності культури. Техніка безпеки та охорона праці при вирощуванні.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 30.03.2011Технічна характеристика комплектів машин для очищення та сушіння зерна, їх автоматизація. Електропривод зерноочисних агрегатів. Система централізованого контролю і керування машинами та механізмами агрегату. Автоматизація керування процесом сушіння зерна.
реферат [2,9 M], добавлен 22.02.2011Схема досліду основного обробітку ґрунту. Ранньовесняна культивація з боронуванням. Визначення площі листкової поверхні. Екологічні фактори та періодичність росту і розвитку льону-довгунця. Удосконалення системи обробітку ґрунту і періодичність росту.
курсовая работа [44,9 K], добавлен 26.03.2012Вплив глибин основного зяблевого обробітку ґрунту на умови вирощування і формування врожаю льону олійного після пшениці озимої в південній частині правобережного Лісостепу України. Розрахунок економічної і енергетичної оцінки цих елементів технології.
автореферат [48,7 K], добавлен 11.04.2009Розробка структурної та функціональної схем технологічного процесу хімічної обробки соломи. Вибір та розрахунок технологічного обладнання. Розробка схеми електричної принципової, силової розподільчої мережі, плану розташування силового обладнання.
курсовая работа [56,4 K], добавлен 19.11.2008Загальна характеристика, народногосподарське значення та біологічні особливості льону-довгунця. Основні площі поширення та походження цієї культури. Технологія вирощування: обробка ґрунту, система удобрення, підготовка насіння, сівба, догляд за посівами.
презентация [631,7 K], добавлен 29.01.2012
