Розв’язання.
- Враховуючи моно дисперсність матеріалу, приймаємо порозність псевдорозріджувального шару
- Визначаємо значення критерію Архімеда:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image391.gif)
- Значення критерію Лященка визначаємо з графіка
- Визначаємо швидкість газу у вільному перерізі апарата:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image395.gif)
- Розраховуємо площу поперечного перерізу апарата:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image397.gif)
- Для апарата циліндричної форми діаметр вираховується за формулою:
, приймаємо ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image401.gif)
- З умови кінетики процесу визначаємо висоту псевдорозрідженого шару:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image403.gif)
- Приймаємо розподільну решітку з отворами
і вільним перерізом , тоді висота шару складає: , де – для порозності ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image389.gif)
- Визначаємо висоту сепараційного простору апарата:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image413.gif)
- Приймаючи висоту під решіткового простору
, визначаємо загальну висоту апарата: - Визначаємо опір псевдо розрідженого шару:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image419.gif)
- Визначаємо опір розподільної решітки:
,
де – швидкість газу в отворах решітки.
- Визначаємо опір апарата без урахування втрат тиску на місцеві опори:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image425.gif)
Розрахунок розпилювальної сушарки
Розпилювальні сушарки для молока, сироватки, крові, пектину та інших рідких продуктів розраховується по об’єму, виходячи з допустимого напруження сушильної камери, тобто з кількості випареної вологи за одну годину в 1 м3 об’єму башні. Отже об’єм сушильної камери вираховується за рівнянням:
,
де – продуктивність сушильної камери по випареній волозі, кг/год;
– напруження камери по волозі, ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image087.gif)
Величина напруження змінна і залежить від властивостей матеріалу, температурного режиму сушіння, конструктивних особливостей сушарки та ін. Здебільшого для розпилювальних сушарок воно знаходиться межах . Відношення висоти камери до її діаметра приймається в межах ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image434.gif)
Загальний вигляд розпилювальної сушильної установки показаний на рис. 9.4, а конструкція комбінованого розпилювального пристрою – на рис. 9.5
Приклад. Розрахувати в розпилювальній сушарці при продуктивності її по випареній волозі , якщо відомо: початкова температура продукту на вході в сушильну камеру і відносна вологість ; кінцева температура продукту на виході з камери і відносна вологість ; параметри навколишнього повітря при барометричному тиску – температура , відносна вологість ; температурний режим в сушильній камері – температура гарячого повітря на вході , на виході ; теплоємність абсолютного сухого продукту ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image456.gif)
Геометричний розрахунок сушильної камери
- Визначаємо внутрішній об’єм камери при напруженні її
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image460.gif)
- Прийнявши відношення висоти камери до її діаметра
, визначаємо діаметр камери за формулою: ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image464.gif)
- Визначаємо висоту камери:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image466.gif)
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image468.jpg)
Матеріальний розрахунок
- Визначаємо кількість вологого продукту, що подається в сушильну камеру:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image470.gif)
- Визначаємо кількість висушеного продукту:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image472.gif)
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image474.jpg)
Визначення теплоти при випаренні 1 кг вологи
- Приймаючи втрати теплоти з 1 м2 площі рівними 100 ккал/год, визначаємо втрати теплоти в навколишнє середовище за рівнянням:
вологи.
- Визначаємо теплоємність волого матеріалу за формулою:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image478.gif)
- Визначаємо теплоємність висушеного матеріалу:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image480.gif)
- Визначаємо втрати теплотинанагрівання продукту за формулою:
вологи
- Загальні втрати телоти визначаємо зарівнянням:
вологи
Аналітичний розрахунок сушильного процесу в розпилювальній камері
- Визначаємо вологовміст навколишнього середовища за рівнянням:
г вод. пари/кг сух. повітря,
де – відповідно тиск насиченої пари і барометричний тиск при ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image490.gif)
- Визначаємо вологовміст повітря на виході з сушильної камери:
г вод. пари/кг сух. повітря
– теплоємність вологого повітря на 1кг сухого повітря,
де і – відповідно, теплоємність повітря і водяної пари при заданій температурі приймається з таблиць М. П. Вукаловича.
- Теплоємність водяної пари на виході з сушильної камери визначається з рівняння:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image500.gif)
де – повна теплота водяної пари при 0 °С
- Визначаємо відносну вологість повітря на ви ході з сушильної камери за формулою:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image504.gif)
де – тиск водяної пари при ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image508.gif)
- Визначаємо витрати абсолютного сухого повітря на сушіння продукту:
кг сух. пов/кг вологи
- Витрати теплоти на сушіння продукту визначаються за формулою:
ккал/кг вологи
- Визначаємо загальні витрати теплоти і повітря в сушильній камері за 1 годину роботи сушарки:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image514.gif)
кг пов./год
Розрахунок циклона
Для видалення готового продукту з апарату застосовується пристрій для уловлювання пилоподібних частинок типу «Циклон», який працює під дією гравітаційних сил.
- Радіус центральної вихлопної труби:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image518.gif)
де – швидкість газового потоку в трубі; приймається ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image522.gif)
– об’ємна продуктивність апарата за секунду, м3/с,
,
де кг/год– кількість газової суміші, що надходить на очищення за 1год
– густина газу – повітря, ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image531.gif)
– концентрація дисперсної фази у суміші, що розділяється, і в очищеному повітрі ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image537.gif)
2. Розміри патрубка, що подає суміш у циклон. Патрубок розташовується по дотичній до корпуса циклона і виготовляється прямокутного перерізу – , де – ширина, – висота, м
Рекомендується ; прийнявши , визначаємо:
м, тоді ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image551.gif)
де – швидкість газового потоку у патрубку.
- Радіус циліндричної частини циклона:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image555.gif)
де – товщина стінки вихлопної труби м;
– відстань по радіусу між вихлопною трубою і корпусом циклона; буває в межах , але щоб ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image563.gif)
- Кутова швидкість обертання газової суміші в циклоні:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image565.gif)
– середня швидкість газового потоку в циклоні;
– середній радіус обертання потоку в циклоні, м
логарифмічний:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image571.gif)
арифметичний:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image573.gif)
- Тривалість перебування суміші в циклоні:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image575.gif)
де – швидкість руху частинки в циклоні, приймається в межах ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image578.gif)
- Робочий об’єм камери:
- Висота циліндричної частини циклона:
,
де – коефіцієнт запасу висоти.
Розрахунок калорифера
Для висушування продукту в апарат потрібно подати гаряче повітря, для нагрівання якого необхідно застосувати калорифер. Визначаємо поверхню теплопередачі калорифера:
м2
де – коефіцієнт теплопередачі – ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image590.gif)
– масова швидкість повітря, ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image594.gif)
Визначаємо секундні витрати повітря на сушіння:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image596.gif)
– вільний переріз калорифера, м2;
– кількість калориферів, встановлених паралельно ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image601.gif)
– дослідні коефіцієнти
– середня різниця температур пари і повітря при нормальному процесі:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image607.gif)
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image609.gif)
Необхідно розрахувати калориферну батарею при мінімальній вартості її експлуатації, взявши оптимальну масову швидкість повітря, яку можна розрахувати як:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image611.gif)
де – коефіцієнт дослідних величин калорифера.
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image614.gif)
Для установки вибираємо калорифер моделі КФБ, для якого дослідні і розрахункові дані приведені в табл.. 9.5
Модель калорифера
| Дослідні дані
| Розрахункові коефіцієнти
| b
| n
| e
| k1
| M
| F2
|
| КФС
| 12, 1
| 0, 366
| 0, 122
| 1, 76
| 1, 25
|
| 0, 362
| КВБ
| 15, 3
| 0, 351
| 0, 153
| 1, 69
| 0, 98
|
| 0, 372
| КФБ
| 10, 0
| 0, 42
| 0, 175
| 1, 72
| 1, 04
|
| 0, 368
|
– коефіцієнт економічних характеристик:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image617.gif)
де – вартість1 Квт∙ год
– вартість 1 м2 поверхні телопередачі калорифера;
– кількість робочих діб на рік;
– річна вартість амортизації і ремонту калорифера;
год– кількість годин роботи на рік;
кг/ – густина повітря;
– к.к.д. двигуна;
– к.к.д. вентилятора
Тоді:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image637.gif)
Візьмемо калорифер КФБ–11 ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image639.gif)
Тоді кількість калориферів, встановлених послідовно:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image641.gif)
для установки приймаємо 4 калорифери
Установча поверхня ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image643.gif)
Опір калорифера ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image645.gif)
опір калориферної батареї ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image647.gif)
Вартість експлуатації:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image649.gif)
Для вибору калорифера необхідно знати початкову температуру , температура теплоносія , потужність (тепловоду) , яка розраховується як:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image656.gif)
Тобто калорифер треба вибрати за параметрами рівними або більшими:
і ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image660.gif)
Розрахунок вентилятора
Повітря за допомогою вентилятора подається тангенційно у сушильну камеру, де воно за допомогою розподільної решітки розповсюджується по всьому об’єму сушильної башні.
Годинну продуктивність вентилятора, розрахованого на відсмоктування суміші:
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image662.gif)
де – густина теплоносія, кг/м3
![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image666.gif)
Потужність ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image668.gif)
де – напір вентилятора.
При коефіцієнті запасу потужності 1.18, необхідний електродвигун потужністю 4 кВт.
Діаметр ротора вентилятора: ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image672.gif)
Частота обертання ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image674.gif)
Номер вентилятора ![](https://mybiblioteka.su/mylektsiiru/baza5/399226052373.files/image676.gif)
Величини коефіцієнтів, використаних у формулах, приведені у табл. 9.6.
Вентилятор
| А
| Б
| С
| низького тиску
| 0, 015
|
|
| Середнього тиску
| 0, 0175
|
|
|
|