Технический проект распылительной сушильной установки VRA-4

   4 Расчётная часть 
 

Производительность  установки по высушенному продукту:

           

         [1,с.43]   (4.1)

производительность  по сгущенному продукту:                                       

                      

                    [1,с.43]   (4.2)

где     W₁ -  начальная влажность продукта, %;

          W₂ -  конечная влажность продукта, % .

Количество  испаренной влаги может быть определено по формуле

                                        [1,с.43]   (4.3)                                                                                                                                                 

Расход абсолютно сухого воздуха в сушильной установке определяют по формуле:

                                                    [1,с.43]   (4.4)                

где   d ₁ и d ₃- начальное и конечное влагосодержание воздуха, г/кг.

        d ₁ = 8,8г/кг, d ₃ = 44г/кг

Теоретический расход тепла в сушильной установке:

                       [1,с.44]   (4.5)                  

где     I₁ -  теплосодержание воздуха до входа в калорифер, Дж/кг;

          I₃ -  теплосодержание воздуха после нагрева в калорифере, Дж/кг.

       I₁ – 41900Дж/кг, I₃ – 206986Дж/кг

Для определения  влагосодержания и теплосодержания  воздуха d и I строят процесс сушки на    I , d  - диаграмме для влажного  воздуха. 

   

Рис. 4.1 Процесс сушки  на   I, d   - диаграмме.

     На диаграмме точка 1 находится на пересечении изотермы, соответствующей температуре воздуха в цеху  (t₁)   с кривой, соответствующей относительной влажности этого воздуха (  φ₁ ).

Из цеха воздух поступает в калорифер. Процесс  нагревания воздуха на  I,d-диаграмме  изображается вертикальной  (d =const) прямой. Точка 2 находится на пересечении вертикали, проведенной из точки 1, с изотермой, соответствующей температуре воздуха, поступающего в сушильную башню

( t₂ ).

После нагрева в калорифере воздух подается в сушильную башню. Теоретический процесс сушки  (без учета потерь тепла ) на диаграмме изображается линией 2- 3 . Линия 2 – 3 проходит параллельно линиям постоянного теплосодержания (I = const ). Точка 3 находится на пересечении линии сушки, проведенной из точки 2 , с изотермой, соответствующей температуре воздуха на выходе из сушильной башни (t₃) .

Потери  тепла в распылительных сушилках составляют  10÷15%, поэтому действительный расход тепла в сушилке составит

                             [1,с.45]    (4.6)                                              

Расход  пара в калорифере определяют по формуле 

                       [1,с.45]    (4.7)                                          

где  Q - расход теплоты, кВт;   

      i_n -  теплосодержание пара, поступающего в калорифер, кДж/кг;

       c_к - теплоемкость конденсата, кДж/(кг·К); теплоемкость можно прини-   

              мать равной 4,187 кДж/(кг·К);

        t_к - температура конденсата , ⁰ С [ принимается на (10 ÷ 15) ⁰С ниже   

              температуры пара];

          η -κоэффициент, учитывающий потери тепла в калорифере

               (η = 0,90 ÷ 0,97 ) .

Удельный  расход пара:

                                                        [1,с.45] (4.8)                                      

Основная  характеристика  распылительных сушильных установок – количество влаги, испаряемой в 1 м³ сушильной камеры за 1 час, т.е. напряжение объема сушилки по влаге А.

Упрощенный  расчет сушильной камеры распылительной сушилки выполняют на основании экспериментально полученных значений напряжения объема сушилки по влаге А, которое зависит от свойств высушиваемого материала и условий сушки и колеблется в пределах  (2 ÷ 25) кг/(м³ •ч).

В зависимости  от начальной температуры сушильного агента t значения А рекомендуется принимать в следующих пределах: А = (4÷8) кг/(м³∙ч). Бόльшие значения соответствуют бόльшим температурам.

Приняв  величину А, определяют объем сушильной  камеры:

                                                        [1,с.45]  (4.9)      

где    W - количество испаренной влаги, кг/ч;

          A - напряжение объема сушилки по влаге, кг/(м³ •ч).  

Необходимый диаметр сушильной башни определяют, исходя из расхода воздуха   L.

Сечение сушильной камеры:                           

                                                              [1,с.45]   (4.10)                                 

где    L -   расход воздуха, м³/с;

          υ - скорость воздуха в сушильной башне, м/с

          [ для молока υ = ( 0,18 ÷0,25) м/с] .

Скорость  воздуха  ориентировочно можно определить по эмпирической формуле:

                           [1,с.46]   (4.11)                           

где     W - количество испаренной влаги, кг/ч.  

Диаметр башни:

                                                          [1,с.46]    (4.12)                             

Если  башня имеет плоское днище, то ее высота

                                                  [1,с.46]   (4.13)                               

Если  сушильная башня снабжена усеченным  конусом, то объем конической части определяют по формуле:

                                            

                                                                                                       [1,с.46]   (4.14)                   

где    R  -  радиус башни, м;

          r - наименьший радиус конуса, м  (Н_кон ≈ 0,85 Д).

Объем цилиндрической части сушильной  башни:

                            [1,с.46]  (4.15)                                   

а ее высота:

                                             [1,с.46]   (4.16)               

Мощность, необходимую для вращения диска, определяют по формуле:

                    [1,с.46]    (4.17)                                   

где     υ  -   окружная скорость вращения диска, м/с;

          G₁ -  производительность сушилки по сгущенному продукту,  кг/с;

         Д_д  - диаметр диска, м.

Окружная  скорость диска:

                                                     [1,с.47]   (4.18)           

где       ω   - угловая скорость диска,  рад/с.

                                              [1,с.47]  (4.19)                      

где         n -  скорость вращения диска, об/мин.

Калориферы  для сушильных установок подбирают  по тепловой нагрузке, руководствуясь справочниками. При подборе определяют требуемую поверхность нагрева  калорифера по формуле

                                              [1,с.47]   (4.20)

где        Q  - потребное количество тепла для нагрева воздуха, Вт;

              K - коэффициент теплопередачи, Вт / ( м² · К );

              t_n – температура пара, ⁰С;

              t₁ и t₂ -  начальная и конечная температуры воздуха, ^оС.

Приняв  для первого приближения определенное среднее значение массовой скорости воздуха в живом сечении калорифера  υ·ρ [ кг / ( с · м² )],  по таблице   14. 1   находят  коэффициент  теплопередачи  К.

Затем по   (14.21)  находят требуемую поверхность нагрева и по справочным таблицам  подбирают калорифер. После этого проверяют принятое значение массовой скорости.

                                                [1,с.47]   (4.21)                 

где        L -    расход воздуха, м³/с;

             ρ - плотность воздуха, кг/м³;

             f - живое сечение калорифера для прохода воздуха, м². 

Таблица  4.1 Типы калориферов

 

Циклоны для очистки отработанного воздуха  от частиц сухого продукта рассчитывают по следующей методике:

Скорость  воздуха при входе в циклон принимается в пределах

υ₁= (12÷20)м/с, а в выхлопной трубе    - υ₂ = (4 ÷ 8) м/с.

Для упрощения  расчетов отношение высоты входного патрубка к его ширине принимают   b/а = 2.