Процеси і апарати харчових виробництв

Електронний підручник

Головна

Теоретичні відомості

Лабораторні та практичні роботи

Тести

Додатки

Список використаних джерел

Практичне заняття №6

Тема роботи: Проведення розрахунку сушильних установок по заданих умовах

Мета заняття: вивчити класифікацію, будову, принцип роботи сушгильних установок, засвоїти методику розрахунку їх по заданих умовах.

Матеріали та обладнання

1. Інструктивна картка виконання практичного заняття №6.

2. Моделі, макети або схеми сушильних установок.

Література

Гулий У.С. та інші. Обладнання підприємств переробної і харчової промисловості. – Вінниця.:Нова книга, 2001. – с. 378-390.

Малежик І.Ф., Циганков П.С. Процеси і апарати харчових виробництв. – К.: НУХТ, 2003. – с. 237-247.

Мирончик В.Г., Орлов Л.О., Українець А.І., Пушанко М.М.,Гуцалюк В.М., Яровий В.Л., Заєць Ю.О., Даценко М.М., Заплетинков У.М. Розрахунки обладнання підприємств переробної і харчової промисловості. Навчальний посібник. – Вінниця.: Нова книга, 2004. – с. 225-233.

Поперечний А. М., Черевко О.І., Гаркуша В.Б., Кирпеченко Н.В., Ласкіна Н.А. Процеси і апарати харчових виробництв. – К.: Центр учбової літератури, 2007. – с. 279-283.

Шалугін В.С., Шмандій В.М. Процеси та апарати промислових технологій. Навчальний посібник. – К.: Центр учбової літератури, 2008. – с. 322-334

Знати: призначення, класифікацію, будову та принцип роботи барабанної сушильної установки.

Вміти: проводити розрахунок барабанної сушильної установки по заданих умовах.

Короткі відомості з теоретичної частини роботи

Конструкції сушильних апаратів залежать від масштабів виробництва і властивостей матеріалу, сушіння в яких проводиться під атмосферним тиском або під вакуумом, при цьому матеріал може знаходитися в стані спокою, переміщатися або перемішуватися.

Процес сушіння проводиться періодично або безперервно при різних способах передачі теплоти: контактуванням, конвекцією або радіацією, струмами високої частоти, інфрачервоним випромінюванням, а також сушіння сублімацією.

Найбільш розповсюджений в харчовій промисловості кондуктивний та конвективний способи сушіння.

У кондуктивних сушарках теплота для висушування матеріалу передається шляхом контакту його з нагрітою поверхнею, а в інвективних – теплота передається безпосередньо від теплоносія до матеріалу. При цьому видаляється волога, зв’язана з матеріалом, за рахунок механічних і фізико-хімічних сил. Хімічно зв’язана волога не видаляється у зв’язку з руйнуванням матеріалу.

Процес сушіння з одного боку, є дифузійним, тому що переміщення вологи із внутрішніх шарів до поверхні матеріалу проходить за рахунок дифузії, а з другого, -- тепловим, в зв’язку з тим, що випаровування вологи з поверхні матеріалу проходить при підводі теплоти.

У харчовій промисловості застосовується значна кількість різноманітних типів сушарок, які класифікують за своїми конструктивними і технологічними ознаками:

nза режимом роботи – періодичної і безперервної дії;

nза видом теплоносія – нагріте повітря, димові гази або перегріта пара;

nза способом відведення теплоти – кондуктивні, конвективні і радіаційні;

nза тиском в сушильній камері – атмосферні і вакуумні;

nза взаємним рухом теплоносія і вологого матеріалу – прямотечій ні, протитечій ні і з перехресним потоком;

nза конструкцією сушильної ємності – барабанні, камерні, шахтні, стрічкові, з киплячим та віброкиплячим шаром і розпилювальні.

Барабані сушарки використовуються в основному для сушіння сипучих матеріалів. У переважній більшості – це атмосферні сушарки в яких теплоносієм є нагріте повітря або димові гази. Барабана сушарка, де теплоносієм є нагріте повітря, подана на рисунку 1.

Рис.1. Барабана сушарка

1 – барабан; 2 – бандаж; 3 – зубчастий вінець; 4 – ролик; 5 – шестерня; 6 – привід; 7 – насадка.

Порядок виконання

Завдання 1. Підписати назви основних складових частин барабанної сушильної установки згідно із номерами, вказаними на рисунку та описати її принцип дії.

Завдання 2. Провести розрахунок основних параметрів барабанної сушильної установки.

Таблиця 1.

Вихідні дані

№ варіанту

Продуктивність т/год

Початкова температура сушіння ,

Кінцева температура сушіння, ,

Насипна сировина матеріалу , кг/м

Теплоємність матеріалу с, Дж/(кг

Температура теплоносія на вході ,

Температура на виході ,

Початкова вологість теплоносія, %

Напруження барабана по волозі А, кг/год.

Початкова вологість матеріалу ,%

Кінцева вологість матеріалу ,%

Термін сушіння , год

Відносна вологість повітря на вході в сушарку х₁,кг/кг

Розрахунок сушарок цього типу починається з визначення кількості вологи G_в, що підлягає випарюванню, і кількості висушеного матеріалу G₂ при заданій кількості вологого матеріалу G₁ в кг/год.

;

;

де, і - початкова та кінцева вологість матеріалу, %.

вологовміст повітря на виході з сушарки, кг/кг повітря.

,

де, = 1,05 – коефіцієнт, що враховує витрати теплоти в навколишнє середовище;

- кількість теплоти для нагрівання сухого матеріалу від початкової його температури до кінцевої:

Визначити тепловміст повітря на вході в сушарку, нагрітого до заданої температури сушіння;

Дж/кг,

Визначити тепловміст повітря на виході з сушарки:

Дж/кг,

де, і - теплоємність повітря і парів води при температурі виходу їх з сушарки, Дж/();

- температура повітря на вході в сушарку, ;

- температура повітря на виході з сушарки, ;

- прихована теплота пароутворення, Дж/кг;

- вологовміст повітря на вході в сушарку, кг/кг повітря;

- вологовміст повітря на виході з сушарки, кг/кг повітря.

Визначити кількість теплоти для нагрівання сухого матеріалу від початкової його температури до кінцевої:

Дж/год,

де, - теплоємність сухого матеріалу, (Дж/кг);

- годинна продуктивність сушарки по сухому матеріалу, кг/гд.;

і - кінцева та початкова температури матеріалу, .

Визначення витрат повітря на сушіння за рівнянням теплового балансу ведеться за формулою:

кг/год.

Визначити витрати повітря на сушіння за балансом вологи:

кг/г,

де, - вологовміст повітря на вході в сушарку, кг/кг повітря;

- вологовміст повітря на виході з сушарки, кг/кг повітря.

Витрати повітря на сушіння за рівнянням теплового балансу і витрати повітря на сушіння за балансом вологи повинні співпадати.

Об’єм барабана сушарки:

,

де, - напруження сушарки по волозі, , що підбирається за практичних даних в межах від 5 до 15.

Коефіцієнт заповнення барабана матеріалом:

,

де, - термін сушіння матеріалу, що визначається експериментально, або приймається по даним роботи аналогічних сушарок, хв.;

- насипна густина матеріалу, кг/м.

Діаметр барабана:

,

де, - швидкість повітря на виході з барабана, приймається в межах 1,5-3 м/с;

- об’єм повітря, що виходить з сушарки при температурі Т.

Об’єм вологого повітря:

V_n = G_nρ_n

де, ρ_n – густина повітря (ρ_n = 1кг/м³);

За стандартними розмірами приймається найближчий діаметр барабана із таблиці 12.

Визначити довжину барабана:

,

Визначаємо потужність, що затрачається на обертання барабана:

кВт,

де, об./хв.;

- кут нахилу вісі барабана;

- коефіцієнт, що залежить від конструкції барабана (при підйомно-лопатевій насадці , при секторній або без насадок ).

- коефіцієнт, що визначається з табл. 11;

- приведений коефіцієнт тертя;

- вага сушильного барабана, Н/пог. м, визначається за наступними даними: (табл.2…);

- к.к.д. привода;

- коефіцієнт, що залежить від типу ущільнення (при сальніковому- , при лабірінтному - );

- коефіцієнт, що враховує ексцентриситет (неспіввісність).

Для сушарок з насадками крутний момент визначається за формулою:

,

де, - коефіцієнт, що враховує вплив насадок на крутний момент.

і - довжина насадки і приймальної камери, м.

Таблиця 2.

Напрямок руху	прямотечійне		Протитечійне
Вага матеріалу	Легкий	Тяжкий	Легкий	Тяжкий
	0,2	0,7	2	5

Таблиця 3.

Діаметр барабана, мм	1100	1200	1400	1600	1800	2000	2200
Вага погонного метра, Н	10790	12750	15200	18630	20600	24520	26980
Коефіцієнт,	4	4,3	4,1	4,6	4,7	4,9	5,1

Контрольні питання

1. Від чого залежать конструкції сушильних апаратів?

2. Які є найпоширеніші способи сушіння в харчовій промисловості?

3. Як класифікують сушарки?

4. Для чого призначені барабанні сушарки?

5. Який теплоносій використовується в барабанних сушарках?

6. Перерахуйте основні елементи барабанної сушарки.

7. За якою формулою обчислюють діаметр барабана сушарки?

8. За якою формулою обчислюють довжину барабана сушарки?

9. За якою формулою визначають потужність, що затрачається на обертання барабана?