Выбор распылительной сушилки

Суспензия биомассы направляется в кольцевое пространство флотатора ФЛ 47. Внутри флотатора образуется два потока, обтекающие центральный стакан и соединяющиеся снова в один поток в диаметрально противоположном (по отношению к поступлению) конце кольцевого пространства. В кольцевое пространство и центральный стакан флотатора подается воздух через установленные барботеры. Количество подаваемого воздуха регулируется вручную.

Образующаяся пена, содержащая практически всю биомассу, поступившую во флотатор, переливается в центральный стакан, где гасится за счет действия механического или химического пеногасителя, подаваемого насосом Н 236 из участка приготовления химикатов (УПХ).

Предусмотрено измерение и регулирование уровней во внутреннем и внешнем стаканах флотатора ФЛ 47 комплектом приборов (47-1а ч 1д), (47-2а ч 2д).

Отфлотированная биоокисленная бражка, лишенная биомассы, из наружного кольца флотатора ФЛ 47 подается насосом Н 50 в сборник биоокисленной бражки Сб 51 или в сборник отсепарированной бражки Сб 77.

Измерение уровня в Сб 51 осуществляется комплектом приборов (51-1а ч 51-1в).

Суспензия биомассы из центрального стакана флотатора ФЛ 47 с массовой концентрацией 30-100 г./дмі через газоотделитель ГО 48 насосом Н 49 подается в сборник дрожжевой суспензии Сб 66.

Биоокисленная бражка из Сб 51 насосом Н 52 подается на разбавление нейтрализата в НТ 3 или насосом Н 53 на локальные очистные сооружения завода.

1.3.11 Сгущение биомассы дрожжей

Товарные кормовые дрожжи должны быть получены в сухом виде с содержанием влаги не более 10% (ГОСТ 20083-74). Поэтому, содержащуюся в дрожжевой суспензии влагу необходимо удалить.

Дрожжевая суспензия после ферментеров с концентрацией дрожжей 28-45 г./дмі, (в биомассе дрожжей также содержится до 75% внутриклеточной влаги) поступает на сгущение во флотаторы ФЛ 54.

Биомасса дрожжей выделяется из культуральной жидкости путем максимального концентрирования на флотаторах ФЛ 54 и на сепараторах СП71 с последующим высушиванием на распылительных сушилках.

1.3.12 Флотация дрожжевой суспензии

Дрожжевая суспензия из группы ферментеров ФО 38 самотеком поступает в первую секцию флотатора ФЛ 54 (рисунок 1.9) (наибольшую по длине), где происходит флотирование основной массы дрожжей за счет содержащегося в жидкости воздуха. Остальное количество дрожжей выделяется из жидкости в других секциях, по которым она перетекает внизу через зазоры между стенками и днищем. Для увеличения флотационной способности дрожжей вниз последних секций стакана предусматривается подача воздуха от воздуходувок В33.

Жидкость перетекая из секции в секцию, освобождается от дрожжей и к последней секции приходит с минимальным содержанием их (не более 4 г/дмі).

Уровень жидкости в наружной секции поддерживается в пределах (1,0-2,6) м регулирующим клапаном на отборе бражки из флотатора (54-1д). Образовавшаяся дрожжевая пена при флотировании поднимается вверх и переливается через край внутреннего стакана флотатора и по конусу стекает на центробежный распылитель механического пеногасителя.

Механическим пеногасителем структура пены частично разрушается. Для полного гашения пены во внутренний стакан на диск механического пеногасителя непрерывно подается химический пеногаситель (соапсток) с массовой долей жирных кислот (2-4)%.

Химический пеногаситель сорбируется на поверхности дрожжевых клеток и поэтому погашенная пена - дрожжевая суспензия может использоваться для гашения вновь образующейся дрожжевой пены. В центральном стакане поддерживается постоянный уровень жидкости около 1 м регулирующим клапаном 54-2д на подаче пеногасителя. Дрожжевая суспензия с массовой концентрацией дрожжей не менее 90 г./дмі из внутреннего стакана флотатора ФЛ 54 поступает в газоотделитель ГЗ 55, из которого откачивается насосом Н 56 в сборник дрожжевой суспензии Сб 66.

Дрожжевая суспензия в сборнике дрожжевой суспензии Сб 66 дополнительно уплотняется за счет разрушения пены механическим пеногасителем при поддержании заданного объема. При необходимости может подаваться эмульсия химического пеногасителя с водой из СМ 234.

В целях предупреждения переполнения сборника и потерь дрожжей Сб 66 оснащен сигнализатором предельного уровня (66-2а). Объем дрожжей в сборнике не более 35 мі.

Дрожжевая суспензия после флотаторов содержит посторонние механические примеси (бересту, кору, лигнин), которые снижают производительность сепараторов. Для улавливания механических примесей на нагнетательном трубопроводе насоса Н 67 подачи дрожжевой суспензии на сепарацию установлены сетчатые фильтры Ф 68.

2. Обоснование темы и задачи дипломного проекта

Кировский биохимический завод был спроектирован и пущен в работу в условиях плановой экономики (в 1973 году) и был рассчитан на производство кормовых дрожжей, фурфурола и фурфурилового спирта. Его производительность по кормовым дрожжам в те времена достигала 180 т/сутки. Продукцию предприятия сбывало государство, распределяя ее между предприятиями-производителями с/х продукции.

С переходом на рыночную экономику и развалом сельского хозяйства страны, производство кормовых дрожжей спало не рентабельным. Кировский биохимический завод уже не мог производить и продавать такое их количество. В 1997 году завод был перепрофилирован на производство технического этилового спирта, который является в настоящее время основной продукцией предприятия. Кормовые дрожжи выращиваются лишь на отходах спиртового производства (послеспиртовой барде).

Для производства небольших объемов кормовых дрожжей (около 8 т/сутки) стало экономически не выгодно эксплуатировать оборудование, рассчитанное на гораздо большую производительность.

3. Технологическая часть

Рассчитаем материальные потоки производства кормовых дрожжей и выберем количество единиц стандартного оборудования.

Количество дрожжевой суспензии, подаваемой на сушку

.

Количество бражки перед сепарацией (степень сгущения при сепарации примерно равна 3)

.

Количество бражки перед флотацией (степень сгущения при флотации примерно равна 3)

.

Количество сусла, подаваемого в ДРА (выход дрожжевой суспензии от количества подаваемого в ДРА сусла составляет примерно 50%)

.

Максимальное количество сусла подаваемого в ДРА составляет примерно 100 мі/час.

Необходимое количество ДРА

Принимаем два ДРА (один рабочий, один резервный).

Необходимое количество гидролизата

.

Выход гидролизата с варки составляет примерно 120 мі. Время варки (загрузка, прогрев, перколляция, промывка, отжим, выстрел) составляет примерно 4,5 часа.

Необходимое количество гидролизаппаратов

Принимаем шесть гидролизаппаратов (три рабочих, три резервных).

3.1 Расчет распылительной сушилки

3.1.1 Исходные данные

Производительность сушилки по влажному материалу (жидкой барде)	4 мі/час
Плотность влажного материала (жидкой барды)	1090 кг/мі
Динамический коэффициент вязкости влажного материала (жидкой барды)	0,8 мПа*с
Начальная влажность материала (барды)	90%
Конечная влажность материала (барды)	8%
Температура влажного материала (жидкой барды)	80 0С
Температура сушильного агента на входе в сушилку	400 0С
Температура сушильного агента на выходе из сушилки	100 0С

3.1.2 Определение параметров топочных газов, подаваемых в сушилку

Принимаем в качестве топлива природный сухой газ следующего состава СН₄ - 92,0% (об.), С₂Н₆ - 0,5% (об.), Н₂ - 5% (об.), СО - 1% (об.),

N₂ - 1,5% (об.).

Теоретическое количество сухого воздуха L₀, затрачиваемого на сжигание 1 кг топлива, равно

, (3.1)

где СО, Н₂, C_mH_n - объемные доли горючих газов.

=

=17,68 кг сухого воздуха/кг топлива.

Для определения теплоты сгорания топлива воспользуемся тепловыми эффектами реакций горения простых газов представленных в таблице 3.1 [1].

Таблица 3.1 - Тепловые эффекты реакций горения простых газов

Газ	Реакция	Тепловой эффект реакции ?Н, кДж/мі
Водород	Н2 + 0,5 О2 = Н2О	10810
Оксид углерода (II)	СО + 0,5 О2 = СО2	12680
Метан	СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2О	35741
Этан	С2Н6 + 3,5 О2 = 2 СО2 + 3 Н2О	63797

Количество тепла, выделяющееся при сжигании 1 мі топлива, равно

Q_х = ? C_mH_n·?Н_i, (3.2)

где ?Н_i - тепловой эффект i - ой реакции горения;

C_mH_n - объемные доли горючих газов.

Q_х = 0,92·35741 + 0,005·63797 + 0,05·10810 + 0,01·12680 = 33868 кДж/мі

Плотность газообразного топлива с_т, равна

, (3.3)

где М_i - молярная масса i - ого компонента топлива, кмоль/кг;

C_mH_n - объемные доли компонентов топлива;

Т₀ = 273 К;

t_т - температура топлива (принимаем равной 20 ⁰С);

х₀ = 22,4 мі/кмоль - молярный объем.

Количество тепла, выделяющееся при сжигании 1 кг топлива, равно

Q = Q_х/с_т, (3.4)

Q = 33868/0,652 = 51944,79 кДж/кг

Масса сухого воздуха, подаваемого в сушилку, в расчете на 1 кг сжигаемого топлива определяется общим коэффициентом избытка воздуха , необходимого для сжигания топлива и разбавления топочных газов до температуры t₁ = 400 ⁰С (температура сушильного агента на входе в сушилку). Значение находят из уравнений материального и теплового балансов.

Уравнение материального баланса

, (3.5)

где L_с.г. - масса сухих газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива;

C_mH_n - массовая доля компонентов, при сгорании которых образуется вода.

Уравнение теплового баланса

, (3.6)

где з - коэффициент полезного действия, учитывающий эффективность работы топки и потери тепла топкой в окружающую среду (принимаем равным 0,95);

c_т - теплоемкость газообразного топлива при температуре t_т = 20 ⁰С;

с_т = 1,34 кДж/(кг·К) [1];

i_с.г. - энтальпия сухих газов.

i_с.г. = с_с.г.·t_с.г., (3.7)

где с_с.г. - теплоемкость сухих газов;

с_с.г. = 1,05 кДж/(кг·К) [1];

t_с.г. - температура сухих газов (t_с.г. = 400 ⁰С);

i_с.г. = 1,05·400 = 420 кДж/кг;

i_п - энтальпия водяных паров.

i_п = r₀ + с_п·t_п, (3.8)

где r₀ - теплота испарения воды при температуре 0 ⁰С, 2500 кДж/кг [1];

с_п - средняя теплоемкость водяных паров, 1,97 кДж/(кг·К) [1];

t_п - температура водяных паров (t_п = 400 ⁰С);

i_п = 2500 + 1,97·400 = 3288 кДж/кг;

I₀ - энтальпия свежего воздуха;

х₀ - влагосодержание свежего воздуха.

Для города Кирова принимаем следующие параметры свежего воздуха

температура t₀ = 18 ⁰C;

относительная влажность ц₀ = 71% [3].

По I - x диаграмме состояния влажного воздуха [3] находим

х₀ = 0,009 кг влаги/кг сухого воздуха;

I₀ = 42 кДж/кг сухого воздуха.

Решая, совместно уравнения (2.5) и (2.6), получим

(3.9)

Пересчитаем содержание компонентов, при сгорании которых образуется вода, из объемных долей в массовые

СН₄ = = 0,939,

С₂Н₆ == 0,0096,

Н₂ = = 0,0064.

Количество влаги, выделяющейся при сгорании 1 кг топлива, равно

=

=2,19 кг влаги/кг топлива.

Тогда коэффициент избытка воздуха будет равен

= = 5,78.

Удельная масса сухих газов, получаемая при сжигании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры t₁ = 400 ⁰C, равна

G_с.г. =, (3.10)

G_с.г. = 1 + 5,78·17,68 - 2,19 = 101,0 кг сухих газов/кг топлива.

Удельная масса водяных паров в топочных газах, образующихся при сжигании 1 кг топлива, равна

G_п =, (3.11)

G_п = 2,19 + 5,78·0,009·17,68 = 3,1 кг водяных паров/кг топлива.

Влагосодержание топочных газов на входе в сушилку равно

х₁ = G_п/G_с.г., (3.12)

х₁ = 3,1/101,0 = 0,031 кг влаги/кг сухого воздуха.

Энтальпия топочных газов на входе в сушилку равна

I₁ = (Qз + c_тt_т + L₀I₀)/G_с.г., (3.13)

I₁ = (51944,79·0,95 + 1,34·20 + 5,78·17,68·42)/101,0 = 531 кДж/кг.

Поскольку коэффициент избытка воздуха велик, физические свойства топочных газов, используемых в качестве сушильного агента, практически не отличаются от физических свойств воздуха. Это дает возможность в расчетах для сушильного агента использовать I - х диаграмму состояния влажного воздуха.

3.1.3 Определение параметров отработанных газов, расхода сушильного агента и расхода тепла на сушку

Из уравнений материального баланса сушилки определим расход влаги W, удаляемой из материала (барды) в процессе сушки и расход высушенного материала (сухой барды) G_кон

W=, (3.14)

G_кон=G_нач - W, (3.15)

где u_нач - начальная влажность материала (барды), u_нач = 90%;

u_кон - конечная влажность материала (барды), u_кон = 8%;

G_нач - расход влажного материала (жидкой барды);

G_нач =4 мі/час·1090 кг/мі = 4360 кг/час = 1,21 кг/с;

с_нач - плотность влажного материала (жидкой барды), 1090 кг/мі.

W = = 3886,09 кг/час = 1,08 кг/с,

G_кон = 4360 - 3886,09 = 473,91 кг/час = 0,13 кг/с.

Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки

? = с₁ + q_доп - (q_тр + q_мат + q_пот), (3.16)

где ? - разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере;

с = 4,19 кДж/(кг·К) [1] - теплоемкость влаги при температуре влажного материала (жидкой барды) ₁ = 80 ⁰С;

q_доп - удельный дополнительный подвод тепла в сушилку (при работе сушилки по нормальному сушильному варианту q_доп = 0);

q_тр - удельный расход тепла на нагрев транспортных устройств (в нашем случае q_тр = 0);

q_мат - удельный расход тепла на нагрев материала (барды).

q_мат = G_конс_мат(₂ - ₁)/W, (3.17)

где ₂ - температура высушенного материала (сухой барды);

Принимаем температуру высушенного материала равной температуре сушильного агента, выходящего из сушилки ₂ = t₂ = 65 ⁰С.

с_мат - теплоемкость высушенного материала (сухой барды);

Принимаем с_мат = 3,5 кДж/(кг·К) [5].

q_мат = 0,13·3500·(65 - 80)/1,08 = - 6,3 кДж/кг влаги.

q_пот - удельные потери тепла на нагревание корпуса сушилки и в окружающую среду.

Принимаем, что удельные тепловые потери q_пот составляют 15% от удельного расхода тепла в теоретической сушилке q_теор.

В теоретической сушилке процесс сушки шел бы по линии постоянной энтальпии I₁ = 531 кДж/кг сухого воздуха = 126 ккал/кг сухого воздуха (прямая ВС^/ на рис. 2) и удельный расход теплоты q_теор равнялся бы

q_теор = (I₁ - I₀)/(х₂^/ - х₀), (3.18)

где х₂^/ - влагосодержание воздуха в точке С^/ (точка пересечения изоэнтальпы ВС^/ и изотермы t₂ = 80 ⁰С);

х₂^/ = 0,160 кг влаги/кг сухого воздуха;

q_теор = (531 - 42)/(0,160 - 0,009) = 3238 Дж/кг влаги;

q_пот = 0,1·q_теор = 0,15·3238 = 485,7 кДж/кг влаги.

? = 4,19·80 - 6,3 - 485,7 = - 144,2 кДж/кг влаги.

Запишем уравнение рабочей линии процесса сушки

I = I₁ + ?·(х - х₁) (3.19)

Для построения рабочей линии процесса сушки на диаграмме I - x необходимо знать координаты как минимум двух точек. Координаты одной точки (точки В) известны: х₁ = 0,031 кг влаги/кг сухого воздуха, I₁ = 531 кДж/кг сухого воздуха. Для нахождения координат второй точки (точки D) зададимся произвольным значением х и определим соответствующее значение I.

Пусть х = 0,1 кг влаги/кг сухого воздуха, тогда

I = 531 - 144,2·(0,1 - 0,009) = 518 кДж/кг сухого воздуха = 123 ккал/кг сухого воздуха.

Проведя через точки В и D прямую до пересечения с изотермой

t₂ = 100⁰C, получим точку С, координаты которой (параметры сушильного агента, выходящего из сушилки)

х₂ = 0,15 кг влаги/кг сухого воздуха;

I₂ = 120 ккал/кг сухого воздуха = 503 кДж/кг сухого воздуха.

Прямая ВС на рисунке 3.1 является рабочей линией процесса сушки.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3.1 - Изображение процесса сушки на I-x диаграмме

АВ - смешение воздуха с горячими топочными газами в смесительной камере; ВС^/ - сушка материала в теоретической сушилке; ВС - сушка материала в действительной сушилке.

Найдем расход сухого воздуха L

L = W/(х₂ - х₀), (3.20)

L = 1,08/(0,150 - 0,009) = 7,66 кг/с.

Найдем расход тепла на сушку Q

Q = L·(I₁ - I₀), (3.21)

Q = 7,66·(531 - 42) = 3745,7 кВт.

3.1.4 Определение габаритных размеров распылительной сушилки

Определим рабочий объем сушильной камеры

V = W/А, (3.22)

где W - производительность сушилки по испаренной влаге, кг/час;

А - влагонапряженность или влагосъем с 1 мі рабочего объема сушильной камеры, кг/(мі·час).

Значение А определим по графику зависимости влагонапряженности сушильной камеры от разности температур ?Т [4]

?Т = (t₂ + t₁)/2 - t_м.т., (3.23)

где t_м.т. - температура мокрого термометра в процессе сушки.

Значение t_м.т. определим по диаграмме состояния влажного воздуха [3]

t_м.т. = 65⁰С

?Т = (400 + 100)/2 - 65 = 185⁰С.

Заштрихованная область значений А соответствует номинальным режимам работы сушилки А = 8,0…10,0 кг/(мі·час).

Принимаем А = 9,0 кг/(мі·час).

V = 3886,09/9,0 = 432 мі.

По полученному значению V выбираем распылительную сушилку с центробежным распылением СРЦ-8/400 ВК [4], основные технические характеристики которой следующие



диаметр сушильной камеры	8 м
высота цилиндрической части сушильной камеры	8 м
Объем цилиндрической части сушильной камеры	400 мі
производительность по испаренной влаге	не более 4000 кг/час
частота вращения центробежного распылителя	8000 об/мин

3.1.5 Определение толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду

_в·(t_ст2 - t_в) = л_и·(t_ст1 - t_ст2)/д_и, (3.24)

где _в-коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(мІ·К);

_в = 9,3 + 0,058·t_ст2, (3.25)

t_ст2 - температура изоляции со стороны окружающей среды, ⁰С;

Принимаем t_ст2 = 40⁰С.

Принимаем t_ст2 = 5⁰С, тогда

_в = 9,3 + 0,058·5 = 9,6 Вт/(мІ·К).

t_ст1 - температура изоляции со стороны аппарата, ⁰С.

Ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции принимаем t_ст1 равной средней температуре в сушильной камере

t_ст1 = (t₂ + t₁)/2, (3.26)

где t_ст1 = (400 + 100)/2 = 250⁰С.

t_в - температура окружающей среды (воздуха), ⁰С;

Принимаем t_в = 20⁰С.

л_и - коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м·К);

Выбираем в качестве изоляционного материала совелит (85% магнезии + 15% асбеста), имеющий л_и = 0,098 Вт/(м·К).

Рассчитаем толщину тепловой изоляции сушилки

д_и = л_и·(t_ст1 - t_ст2)/(_в·(t_ст2 - t_в)), (3.27)

д_и = 0,098·(250 - 40)/(9,6·(40 - 20)) = 0,11 м = 110 мм.

Принимаем толщину тепловой изоляции сушилки д_и = 110 мм.

3.2 Расчет батарейного циклона

Внутренний диаметр циклона D определяют по условной скорости газа щ_ц, отнесенной к полному поперечному сечению циклона

, (3.28)

где V - объемный расход сушильного агента, проходящего через циклон.

V = L/с_г, (3.29)

где L - расход сухого воздуха, 7,66 кг/с;

с_г - плотность сушильного агента на выходе из сушилки (на входе в циклон).

с_г.вых=, (3.30)

где х₀ - молярный объем при нормальных условиях, 22,4 мі/кмоль;

М_с.в. - молярная масса воздуха, 29 кг/кмоль;

Т₀ = 273 К - температура при нормальных условиях, 273 К.

с_г.вых = = 0,948 кг/мі,

V = 7,66/0,948= 8,08 мі/с = 29100 мі/час.

Выбираем батарейный циклон, состоящий из шестнадцати одиночных циклонов ЦН-15.

Объемный расход сушильного агента, проходящего через одиночный циклон

V = 8,08/16 = 0,505 мі/с = 1818 мі/час.

Скорость щ_ц определяют из уравнения

?Р =, (3.31)

Отсюда

, (3.32)

где о - коэффициент сопротивления циклона.

Для цилиндрических циклонов типа ЦН-15 о = 160 [3].

Принимаем ?Р/с_г = 740 [3], тогда

м/с,

м.

Полученное значение D округляем до ближайшего типового значения внутреннего диаметра D_тип из ряда: 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2; 1,4.

Выбираем батарейный циклон, состоящий из шестнадцати одиночных циклонов СКЦН-34 диаметром D = 0,6 м, имеющий следующие характеристики [9]

внутренний диаметр цилиндрической части циклона	600 мм
Производительность	2540 мі/час
температура очищаемого газа	120 0С
максимальное давление (разряжение)	0,01 МПа
площадь сечения цилиндрической части корпуса	0,282 мІ
масса	105 кг

Гидравлическое сопротивление циклона

?Р_ц = Па.

Гидравлическое сопротивление батарейного циклона

?Р_ц = 683·16 = 10245 Па.

3.3 Расчет дымососа

Для газов при атмосферном или близком к нему давлении в газоходах и трубопроводах щ = 5 - 20 м/с.

Принимаем скорость сушильного агента в трубопроводе щ = 20 м/с, тогда внутренний диаметр трубопровода будет равен

, (3.33)

где V - объемный расход сушильного агента через трубопровод, 8,08 мі/с.

м.

Принимаем, что газоход выполнен из труб с внутренним диаметром d_вн=750 мм, тогда действительная скорость сушильного агента в газоходе будет равна

щ_д = V/(0,785·d²), (3.34)

щ_д = 8,08/(0,785·0,75²) = 18,3 м/с.

Критерий Рейнольдса для потока сушильного агента в трубопроводе

Re = , (3.35)

где с_{г.вых.ц.} - плотность сушильного агента на выходе из циклона (на входе в вентилятор), 0,948 кг/мі;

_г - динамический коэффициент вязкости сушильного агента на выходе из циклона (на входе в вентилятор).

, (3.36)

где 124 - постоянная Сатерленда;

м₀ - динамическая вязкость воздуха при нормальных условиях, 17,3·10^-6.

Па·с,

Re = .

Принимаем, что трубы стальные, бывшие в эксплуатации, тогда абсолютная шероховатость ? = 0,15 мм, а относительная шероховатость

е = 0,15/1500 = 1,0·10^-4.

10/е = 10/2,0·10^-4 = 0,05·10⁶,

500/е = 500/2,0·10^-4 = 2,5·10⁶,

10/е < Re < 500/е,

0,05·10⁶ < 0,6·10⁶ < 2,5·10⁶.

Таким образом, расчет коэффициента трения л следует проводить для зоны смешанного трения

л = 0,11·(е + 68/Re)^0,25, (3.37)

л = 0,11·(2,0·10^-4 + 68/0,6·10⁶)^0,25 = 0,015.

Принимаем, что на газоходе имеются следующие местные сопротивления

1) вход в трубу (с острыми краями);

2) 2 задвижки;

3) 4 колена под углом 90⁰;

4) выход из газохода.

Коэффициенты местных сопротивлений сведены в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 - Коэффициенты местных сопротивлений

Вид сопротивления	о
Вход в трубу с острыми краями	0,5
Задвижка	2*0,15
Колено под углом 900	4*1,1
Выход из трубы	1,0
? о	6,05

Гидравлическое сопротивление трубопровода

?Р_тр=, (3.38)

где l - длина трубопровода (принимаем равной 20 м).

?Р_тр = Па.

Избыточное давление, которое должен обеспечить дымосос для создания разряжения в сушильной камере и преодоления гидравлического сопротивления циклона и газохода, равно

?Р = ?Р_с + ?Р_ц + ?Р_тр, (3.39)

где ?Р_с - разряжение в сушильной камере, 580 Па.

?Р = 580 + 10245 + 1025 = 11850 Па.

Найдем полезную мощность дымососа

N_п = V·?Р, (3.40)

N_п = 8,08·11850 = 96 кВт.

Принимая коэффициент полезного действия вентилятора з = 0,7, найдем мощность, затрачиваемую вентилятором

N = N_п/з, (3.41)

N = 96/0,7 = 137 кВт.

Выбираем дымосос ТВ-600-1,1, имеющий следующие характеристики, [1]

объемный расход воздуха	10 мі/с
давление, создаваемое вентилятором	10000 Па
частота вращения	49,4 с-1

Дымосос обеспечен электродвигателем А315МІ номинальной мощностью 200 кВт.

3.4 Расчет топочного вентилятора

Для воздуха при атмосферном или близком к нему давлении в воздуховодах щ = 5 - 20 м/с.

Объемный расход воздуха, нагнетаемого топочным вентилятором

V = L/с_в, (3.42)

где L - расход сухого воздуха 7,66 кг/с;

с_в - плотность воздуха в воздуховоде.

, (3.43)

= 1,215 кг/мі.

V = 7,66/1,215 = 6,3 мі/с = 22700 мі/час.

Принимаем скорость воздуха в воздуховоде щ = 20 м/с, тогда внутренний диаметр воздуховода будет равен

, (3.44)

м.

Принимаем, что воздуховод выполнен из труб с внутренним диаметром d_вн = 650 мм, тогда действительная скорость воздуха в воздуховоде будет равна

щ_д = V/(0,785·d²), (3.45)

щ_д = 6,3/(0,785·0,65²) = 19,0 м/с.

Критерий Рейнольдса для потока воздуха в воздуховоде

Re = щ_дd_внс/_, (3.46)

где _г - динамический коэффициент вязкости воздуха в воздуховоде.

, (3.47)

,

Re = 19,0·0,65·1,215/18,2·10^-6 = 0,8·10⁶.

Принимаем, что материал воздуховода сталь, бывшая в эксплуатации, тогда абсолютная шероховатость ? = 0,15 мм, а относительная шероховатость

е = 0,15/650 = 2,3·10^-4.

10/е = 10/2,3·10^-4 = 0,04·10⁶,

500/е = 500/2,3·10^-4 = 2,17·10⁶,

10/е < Re < 500/е,

0,04·10⁶ < 0,8·10⁶ < 2,17·10⁶.

Таким образом, расчет коэффициента трения л следует проводить для зоны смешанного трения

л = 0,11·(е + 68/Re)^0,25, (3.48)

л = 0,11·(2,3·10^-4 + 68/0,8·10⁶)^0,25 = 0,015.

Принимаем, что на воздуховоде имеются следующие местные сопротивления

5) вход в газоход (с острыми краями),

6) 2 заслонки,

7) 2 колена под углом 90⁰,

8) выход из газохода.

Таблица 3.3 - Коэффициенты местных сопротивлений

Вид сопротивления	о
Вход в воздуховод с острыми краями	0,5
Заслонка	2*0,15
Колено под углом 900	2*1,1
Выход из воздуховода	1,0
? о	3,85

Гидравлическое сопротивление воздуховода

?Р_тр=, (3.49)

где l - длина воздуховода (принимаем равной 10 м).

?Р_тр = = 895 Па.

Найдем полезную мощность топочного вентилятора

N_п = V·?Р, (3.50)

N_п = 6,3·895 = 5,6 кВт.

Принимая коэффициент полезного действия топочного вентилятора

з = 0,7, найдем мощность, затрачиваемую топочным вентилятором

N = N_п/з, (3.51)

N = 5,6/0,7 = 8 кВт.

Выбираем топочный вентилятор В-Ц14-49-8-01, имеющий следующие характеристики [1]

объемный расход воздуха	6,39 мі/с
давление, создаваемое вентилятором	1820 Па
частота вращения	16,15 с-1
КПД	0,73

Топочный вентилятор обеспечен электродвигателем АО2-71-6 номинальной мощностью 17 кВт.

Заключение

В ходе выполнения дипломной работы нами произведен расчет и выбор распылительной сушилки под нынешнюю производительность Кировского биохимического завода (около 8 т/сутки). Подобрано вспомогательное оборудование (батарейный циклон, дымосос, топочный вентилятор, насос для подачи дрожжевой суспензии).

Библиографический список

сушилка дрожжи распылительный завод

1. Шарков В.И., Сапотницкий С.А., Дмитриева О.А., Туманов И.Ф. Технология гидролизных производств. М.: Лесная промышленность, 1973.

2. Промышленно-технологический регламент на производство кормовых дрожжей.

3. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. - М.: Химия, 1983.

4. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1992.

5. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1981.

6. Тутаева Э.Г., Куц П.С. Сушка продуктов микробиологического производства. - М.: Агропромиздат, 1987.

7. Сушкова В.И. Процесс ферментации. Биореакторы. Практикум к курсовому и дипломному проектированию. - Киров: Изд-во ВятГУ, 2004.

8. Гинзбург А.С. Расчет и проектирование сушильных установок в пищевой промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1985.

9. Лыков М.В. Распылительные сушилки. - М.: Химия, 1966.

10. Федоров Н.Е. Расчет сушки распылением. - М.: Химия, 1973.

11. Газоочистное оборудование. Каталог ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШа. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1988.

Размещено на Allbest.ru