Сушка крахмала в барабанной сушилке

Спроектировать барабанную сушилку  непрерывного действия.

Исходные данные для расчёта:

1. Влажный продукт……………………………….…крахмал
2. Массовая производительность установки

по поступающему влажному крахмалу, ………..…..G₁ = 1000 кг/ч

3. Содержание влаги в крахмале:

- начальное ………………………………….u₁ = 3,5%

- конечное …………………………………...u₂ = 0,25%

4. Температура наружного воздуха ……………..….t₀ = 15⁰С
5. Температура воздуха после калорифера  …….…t₁ = 90⁰С
6. Температура воздуха на выходе из сушилки ……t₂ = 50⁰С
7. Относительная влажность наружного воздуха …φ₀ = 75%
8. Напряжение объёма сушилки по влаге ………….A = 7,5 кг/м³∙ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 

  В данной курсовой работе  спроектирована барабанная сушилка непрерывного действия.

Произведён материальный, тепловой, конструктивный расчёты для сушки крахмала производительностью 1000 кг/час от 3,5% до 0,25% влажности

При выполнении курсового проекта  были использованы:

- литературные источники         

- таблицы    

-  рисунки

Курсовая  работы выполнена в соответствии с методическими указаниями кафедры  «Технологические процессы и аппараты»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Аннотация ……………………………………………………..

Основные условные обозначения  ……………………………

Введение ………………………………………………………

1. Литературный обзор  ………………………………………..

2. Описание технологической  схемы ………………………..

3. Расчёт барабанной сушилки

3.1 Материальный расчет ……….………………..

3.2 Тепловой расчет ………………………………..

3.3 Конструктивный расчет. ……………………….

3.4 Динамический расчет  ………………………….

Заключение

Список использованной литературы ………………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормативные ссылки.

 

В настоящем  курсовом проекте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 13715-91. Крахмал  картофельный. Общие технические  требования.

ГОСТ 13215-81 Метод определения состава крахмала.

ГОСТ 12.2.003-74 «Оборудование производственное. Общие  требования безопасности»

ОСТ 26-291-79 «Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования»

ГОСТ 3632-72  «Выбор материала для деталей  барабанных сушилок».

ГОСТ 380-71 Выбор крепежей деталей барабанных сушилок».

ГОСТ 481-71 Выбор материала прокладок».

ГОСТ   12.1.003 – 83   «Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие  требования безопасности»

ГОСТ  12.1.005 – 88  «Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические  требования к воздуху рабочей  зоны»

ГОСТ  12.1.012 – 90  «Система стандартов безопасности труда. Вибрационная безопасность. Общие требования» 

ГОСТ  12.2.003 – 91  «Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безовасности»

ГОСТ 12.4.012 – 83 «Система стандартов безопасности труда. Вибрация. Средства измерения  и контроля вибрации на рабочих местах. Технические требования»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

КРАХМАЛ (польск. krochmal - от нем. Kraftmehl), энергетическая ценность ок. 16,8 кДж/г

Сушка - удаление влаги из материалов (продуктов, изделий) при их  подготовке к переработке, использованию или хранению. Различают сушку  конвективную (в потоке нагретого газа), контактную (при соприкосновении с  нагретой поверхностью), сублимационную (в вакууме), высокочастотную  (диэлектрическим нагревом), радиационную (инфракрасным излучением).

Барабанные сушилки находят  широкое применение в промышленности для сушки кусковых, кристаллических, зернистых, порошкообразных материалов, как правило, в крупнотоннажных  производствах, что обусловлено  экономичностью, большой производительностью  одного аппарата, высокой надежностью  в эксплуатации.

Одним из основных требований, предъявляемых  к сушилкам, является обеспечение  полного сохранения, а в необходимых  случаях и улучшения качества продукта в соответствии с его  назначением. В связи с этим, конструкция  сушилки должна, прежде всего, обеспечивать равномерный нагрев и сушку материала  при надёжном контроле температуры  и влажности его в процессе сушки. При этом должны быть исключены  потери вещества, связанные с его  уносом с отработавшим агентом сушки.

Тепловая сушка, или просто сушка, представляет собой процесс удаления влаги из твердых влажных материалов путем ее испарения и отвода образующихся паров. Сушка является наиболее распространенным способом удаления влаги из твердых  и пастообразных материалов. Типовой  сушильный аппарат может быть использован для сушки различных  продуктов, сходных по своим структурно-механическим свойствам, но различающихся химическим составом, содержанием влаги, ее связью с материалом, допустимой температурой нагрева и временем сушки. Поэтому  выбор сушильного аппарата в каждом конкретном случае определяется расчетом.

Реализацию этих мероприятий можно  осуществить за счёт новых конструкционных  решений, автоматизированных методов  расчёта, перспективных материалов повышенной прочности, новых экономических  профилей проката и т.п.

В данном проекте ставится задача расчета оптимальной конструкции  барабанной сушилки для сушки  сахарного песка, позволяющей эффективно решать проблему ее комплексной переработки.

Интенсивность сушки будет тем  выше, чем больше разность парциальных  давлений пара на поверхности материала  и окружающей среды и больше приток тепла к поверхности материала.

По технологическим требованиям  производства сушила должны обеспечить заданную производительность, возможную  гибкость регулирования процесса и  соблюдения оптимального режима сушки, чтобы получить наилучшее качество сушимого материала при наименьших затратах. При этом большое значение имеет равномерность сушки материалов или изделий по всему объёму рабочего пространства сушил.

Применяемые в промышленности сушила можно классифицировать по ряду конструктивных, технологических и других признаков. По виду обрабатываемого материала  они разделяются на сушила для  сушки изделий и сушки сыпучих  кусковых материалов. По конструкции  сушильного пространства – туннельные, шахтные, барабанные, камерные. По способу  подачи и перемещения материала  – распылительные, конвейерные, пневматические, размольно-сушильные. По схеме движения материала и сушильного агента –  противоточные, прямоточные, с рециркуляцией  и другие.

Для сушки мелкокусковых, сыпучих  материалов и порошков применяются  различные конструкции сушил  непрерывного действия, например барабанные, пневматические и распылительные.

Барабанные сушила получили распространение  в силикатной промышленности для  сушки сыпучих и мелкокусковых  материалов размером кусков до 50 мм. Барабан сушила имеет длину 4-30 м и диаметр 0.1-3.2 м, установлен под углом 4-6⁰ к горизонту и вращается со скоростью 0.5-8 об/мин.

Движение материалов и топочных газов внутри сушила может быть прямоточным  и противоточным. Последнее обуславливается  рядом факторов. Если требуется глубокое высушивание материала или когда  материал не выдерживает высокой  температуры в первый период сушки  и может быть нагрет до более высокой  температуры в конце сушки, схема  движения может быть противоточной.

Для очень мелкого материала, склонного  к пылению, применят закрытую ячейковую  систему внутренних устройств, в  которой материал только переваливается при вращении барабана при небольшой  высоте падения. Ячейки не сообщаются между собой.

Для повышения равномерности сушки  материалов, производительности барабана и частичного совмещения сушки и  размола применяют навеску цепей, которые заменяют некоторую часть  внутренних перегородок по длине  барабана. При вращении барабана цепи разбивают крупные куски глины, но при этом повышается вынос пыли газовым потоком. Степень заполнения барабана материалом колеблется в пределах от 0,05 до 0,20. Наибольшая степень заполнения достигается в сушильных барабанах  с ячейковым внутренним устройством.

К недостаткам барабанного сушила можно отнести: довольно большие  габариты, обусловленные объемом  испаряемой влаги в 1 м³ их рабочего объема; значительную массу сушила (4-5 т на 1 т испаряемой влаги в 1 ч) и большую массу (до 25% рабочего объема) материала, постоянно находящегося в сушилке во время ее работы; налипание влажного материала на внутренние устройства сушильного барабана, что значительно снижает эффективность ее работы; возможное просыпание сырого материала через горячий конец барабана.

К недостаткам  барабанного сушила можно отнести: довольно большие габариты, обусловленные  объемом испаряемой влаги в 1 м³ их рабочего объема; значительную массу сушила (4-5 т на 1 т испаряемой влаги в 1 ч) и большую массу (до 25% рабочего объема) материала, постоянно находящегося в сушилке во время ее работы; налипание влажного материала на внутренние устройства сушильного барабана, что значительно снижает эффективность ее работы; возможное просыпание сырого материала через горячий конец барабана, что удается ликвидировать увеличением шага разгонной спирали и уменьшением подачи материала в сушилку.

 

 

 

 

 

 

 

Условные  обозначения

 

А — напряжение во влаге, кг/(м³·ч);

с – теплоемкость, Дж/(кг·К)

D — коэффициент диффузии, м²/с;

d — диаметр, м;

Н,h — высота, м;

I, i – энтальпия, кДж/кг;

К — коэффициент теплопередачи, Вт/(м² · К);

L – расход сушильного агента, кг/с;

l – удельный расход сушильного агента, кг/кг;

n – частота вращения барабанной сушилки, м^-1;

Р, р – давление, МПа;

Q – расход тепла, кВт;

q – удельный расход тепла, кВт/кг;

Т, t — температура, град;

W – производительность сушилки по испаренной влаге, кг/с;

х — влагосодержание сушильного агента, кг/кг;

β – коэффициент массоотдачи;

ρ — плотность, кг/м³;

Re — критерий Рейнольдса;

 — диффузионный критерий  Нуссельта;

 — диффузионный критерий  Прандтля;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Литературный обзор

 

Конструкции сушилок очень разнообразны и отличаются по ряду признаков:

• по способу подвода тепла (конвективные, контактные идр.);
• по виду используемого теплоносителя (воздушные, газовые, паровые);
• по величине давления в сушильной камере (атмосферные и вакуумные);
• по способу организации процесса (периодические и непрерывные);
• по взаимному направлению движения материала и сушильного агента в конвективных сушилках (прямоток, противоток, перекрестный ток).

Это крайне затрудняет обобщающую классификацию  сушилок. Ниже ограничимся рассмотрением  сушилок, которые находят применение в пищевой технологии.

 

 

Рисунок 1 Барабанная контактная сушилка:

1 – топка; 2 – барабан; 3 – внутренний цилиндр; 4 – вентилятор.

 

 

 

Рисунок 2 Высокочастотная (диэлектрическая сушилка) сушилка:

1 – ламповый  высокочастотный генератор; 2 – сушильная  камера; 3, 4 – пластины конденсаторов; 5, 6 – бесконечные ленты; 7 – выпрямитель.

 

 

Рисунок 3 Камерная сушилка:

1 – сушильная  камера; 2 –вагонетки; 3 – козырьки; 4, 6, 7 – калориферы; 5 – вентилятор; 8 – шибер.

 

Рисунок 4 Туннельная сушилка:

1 – камера; 2 – вагонетки; 3 – вентиляторы; 4 – калориферы.

 

 

Рисунок 5 Ленточная сушилка:

1 – камера  сушилки; 2 – бесконечная лента; 3 – ведущие барабаны; 4 – ведомые  барабаны; 5 – калорифер; 6 – питатель; 7 – опорные ролики.