Расчет шахтной прямоточной зерносушилки

Министерство образования Российской Федерации

 

Алтайский Государственный Технический Университет

им. И. И. Ползунова

 

 

 

 

Кафедра “Машины и аппараты пищевых производств”

 

 

Курсовая работа

защищена с оценкой _______

 

Руководитель : ктн. Шишковская И.Л.

 

УДК 664.002.5(075.8) 

 

 

 

Расчет шахтной прямоточной зерносушилки

 

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

“Процессы и аппараты пищевых производств”

 

 

                                      КР151000.17.000ПЗ

 

 

 

 

 

Работу выполнил студент гр. ТМиО-11                                   Лаптев И.Д.

 

Нормоконтролер                                                                        Шишковская И.Л.

 

 

 

 

 

 

 

Барнаул 2014

Вариант- 17

 

Рассчитать шахтную прямоточную зерносушилку с исходными данными:

 

  1) производительность –

          2) вид продукта – просо семенное.

           3) способ подготовки агента сушки- смесь воздуха с топочными газами.

  4) Исходные данные продукта (зерна).

4.1. влажность зерна, %

-на входе в сушильную камеру- ω1=18%;

4.2. температура зерна, ºС

-на входе в сушильную камеру- Θ=14°С;

             5)Параметры атмосферного воздуха:

-температура t0=140C;

-относительная влажность φ0=70%;

   6)вид топлива – тракторный керосин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………...4

1 Устройство, принцип действия и область применения

сушилки- аналога или прототипа…………………………………………...8

2 Составление расчетной схемы сушильной установки…………………..12

3 Выбор и обоснование дополнительных  исходных

 данных, необходимых для расчета………………………………………....13

4 Расчет процесса смешения воздуха с топочными газами………….........15

5 Тепловой расчет сушильного процесса……………………………..........17

6 Тепловой расчет процесса охлаждения………………………………......20

7 Конструктивный расчет шахты зерносушилки………………………….22

8 Расчет и подбор тепловентиляционного оборудования………………...24

9 Расчет основных технико-экономических

показателей работы проектируемой сушильной установки………………28

         Заключение……………………………………………………………………29

         Литература…………………………………………………………………….30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

       В производстве многих пищевых продуктов сушка, как правило, является обязательной операцией и представляет достаточно энергоёмкую технологическую стадию процесса. От аппаратурно- технологического оформления и режима сушки зависит в большой степени качество продукта.        Сушке может предшествовать удаление влаги из материалов другими методами,  влага из материалов может быть удалена механическим, физико-химическим способом, однако механическим способом может быть удалена только часть свободной влаги.

       Сушкой называется процесс удаления из материала любой жидкости путем испарения и отвода образовавшихся паров, в результате чего в нем увеличивается относительное содержание сухой части. Материалы сушатся с различной целью: для уменьшения массы (это удешевляет их транспортировку), увеличения прочности (керамические изделия, древесина), повышения теплоты сгорания (топливо), повышения стойкости при хранении и для консервирования (зерно, пищевые продукты, биопрепараты).

      Сушка является  сложным тепломассообменным процессом. Скорость сушки во многих случаях  определяется скоростью внутридиффузионного  переноса влаги в твёрдом теле. Сушке подвергаются пищевые материалы, находящиеся в различном агрегатном состоянии, а именно: гранулированные, формованные и зернистые материалы; пастообразные; растворы и суспенсии. Существующие принципы обезвоживания обеспечивают удаление влаги без изменения агрегатного состояния (прессование, центрифугирование, сепарирование, фильтрация и др.), с изменением агрегатного состояния (выпаривание, конденсация, сублимация, тепловая сушка и др.), а также комбинированным способом (вакуум-сублимационная сушка, с использованием перегретого пара, со сбросом давления, ИК- и ВЧ-нагрев и др.), которые могут рассматриваться как системы со сложными внутренними физико-химическими связями.

     Сушка - процесс удаления влаги из продукта, связанный с затратами теплоты на фазовое превращение воды в пар. Процесс удаления влаги сопровождается затратами энергии. По величине энергии таких связей различают: химически связанную влагу (не удаляется из влажных тел при нагревании до 100...120 °С); физико- химически связанную влагу (удерживается на внутренней поверхности пор материала адсорбционными силами) и физико-механически связанную влагу (находится в крупных капиллярах, на наружной поверхности продукта и удерживается капиллярным давлением).

     Сушка как способ удаления влаги из материалов получила наибольшее распространение. Процесс сушки связан с подводом к высушиваемому телу тепла, за счет которого происходит испарение влаги. Для отвода испаряемой влаги применяются сушильные агенты (воздух, перегретый пар, топочные газы), которые насыщаются влагой, диффундирующей с поверхности материала.

      Сушка- сложный технологический процесс, в результате которого изменяются свойства материала. В сушилку поступает влажный материал, который соприкасается с подогретым воздухом, топочными газами или перегретым паром, нагревается, и в результате происходит испарение влаги с поверхности материала. Влага диффундирует в воздух, который не только охлаждается, но и увлажняется и, выходя из сушилки, уносит влагу.

      По способу подвода теплоты к высушиваемому материалу применяются следующие методы сушки:

-конвективная, или воздушная сушка- подвод теплоты осуществляется  при непосредственном контакте  сушильного агента с высушиваемым  материалом;

-контактная сушка – путем передачи теплоты от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;

-сублимационная сушка- сушка в глубоком вакууме в замороженном состоянии;

-диэлектрическая сушка(СВЧ- сушка)- путем нагревания материала в поле токов высокой частоты;

-радиационная сушка- путем передачи  теплоты инфракрасными излучателями.

    Сушильные    установки,     применяемые     в    пищевой     промышленности, отличаются разнообразием конструкций, и подразделяются:

-   по способу организации  процесса - периодические или непрерывного  действия;

-   по виду используемого  теплоносителя - воздух, газ, пар, топочные газы и др.;

-  по способу передачи теплоты - конвективные, контактные, сублимационные, радиационные, диэлектрические;

-   по  давлению  воздуха  в  сушильной   камере  -  атмосферные,   вакуумные, сублимационные.

В пищевой промышленности сушка является одним из основных процессов, и применяется почти в любом производстве. В свеклосахарном производстве сушке подвергаются сахар-песок, сахар-рафинад, а также отходы производства - жом. В спиртовом производстве высушиваются отходы производства: барда, пищевые и кормовые дрожжи. Большую роль играет сушка в пивоваренном производстве, где сушке подвергается солод. В крахмало- паточном производстве высушивают крахмал и отходы производства. В ряде производств сушка является заключительным этапом, определяющим качество готового продукта, как, например, при производстве макарон, сухих фруктов.

Влага в зерне, как в любом живом организме, - это среда, при участии которой совершаются реакции обмена веществ. Если содержание влаги невелико, она находится в связанном состоянии. С увеличением влажности зерна в его клетках появляется свободная влага, которая способствует развитию активности ферментов. Задача сушки заключается, прежде всего, в снижении влажности зерна до кондиционной.

      Выбор метода сушки и типа сушилки осуществляется на основе комплексного анализа свойств пищевых материалов как объектов сушки. Для этого исследуется структура высушиваемого материала, тепловые и сорбционно- десорбционные характеристики, на основании которых определяются формы связи влаги с материалом, а также адгезионно- когезионные свойства материала.

      Требования, предъявляемые  к выбору рационального метода  сушки и типа сушилки, заключаются  в достижении наивыгоднейших технико- экономических показателей работы сушилки при получении продукта с заданными свойствами, обеспечении надежности работы, снижении или исключении газовых выбросов в атмосферу.  

Своевременно и правильно проведенная сушка не только повышает стойкость зерна при хранении, но и улучшает его продовольственные и семенные достоинства. При соблюдении рекомендованных режимов сушки происходит выравнивание зерновой массы по влажности и степени зрелости, улучшаются цвет, внешний вид и другие технологические свойства зерна. Сушка оказывает положительное влияние на выход и качество продукции при переработке зерна в муку и крупу и позволяет в некоторых случаях улучшить технологические свойства дефектного зерна: проросшего, морозобойного, поврежденного клопом-черепашкой.

 

                  Особенности сушки пшеницы.

При сушке зерна используют режимы, при которых не происходит ухудшения хлебопекарных, продовольственных и кормовых свойств зерна. Пшеницу влажностью более 20% в прямоточных сушилках сушат за два пропуска, а в рециркуляционных- за один. После первого пропуска зерно направляют во вторую сушилку или в склад, оборудованный установками для вентилирования зерна. До вторичного пропуска через сушилку за состоянием и качеством зерна тщательно наблюдают. При сушке в прямоточных сушилках в большинстве случаев применяют восходящие температурные режимы. В первую зону сушки, когда зерно имеет более высокую влажность и обладает меньшей термоустойчивостью, подают агент сушки с несколько меньшей температурой, во вторую зону и при втором пропуске через сушилку, когда ниже влажность зерна и выше его термоустойчивость,- с повышенной температурой и зерно нагревают до более высокой температуры.

При сушке пшеницы температурный режим дифференцируют в зависимости от качества клейковины, в нашем случае клейковина хорошая.

На хлебоприемных предприятиях, располагающих достаточной сушильной мощностью, продовольственную пшеницу с хорошей клейковиной сушат при пониженных температурных режимах, чтобы максимально сохранить высокое качество зерна.

При сушке зерна поступающего непосредственно из-под комбайна, применяют пониженные температурные режимы. При сушке пшеницы с хорошей клейковиной в прямоточных сушилках допускается снижение влажности зерна за один пропуск не более чем на 6%, а во всех рециркуляционных сушилках- без ограничения предела снижения влажности.

Зерносушильщик обязан постоянно наблюдать за температурой агента сушки, не допуская отклонения её более чем на 50С от заданного значения для прямоточных сушилок и на 100С для рециркуляциооных. В процессе сушки не должно быть поджаренных зерен, зерен с лопнувшими или вздутыми оболочками, запахом дыма, сернистого газа, нефтепродуктов, с налетом копоти, запаренных (с сырой оболочкой). Не допускается снижение количества и качества клейковины при сушке пшеницы. Лаборатория предприятия должна осуществлять постоянный контроль за соблюдением температурных режимов. Лаборатория в конце каждой смены должна оформить анализную карточку зерна и передать ее сушильному мастеру для записи признаков качества зерна в журнал учета работы сушилок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          1 Устройство и принцип действия зерносушилки

 

1.1 Устройство шахтной зерносушилки.

Сушилки данного типа применяются для сушки сыпучих продуктов; зерна, жома, свекловичной стружки после механического обезвоживания, овощей, угля, глины. В этих сушилках движение материала происходит за счет действия силы тяжести. Устройство шахтной прямоточной зерносушилки рассмотрим на примере сушилки ДСП, которые применяются для сушки сырого зерна пшеницы, ржи, ячменя, семян подсолнечника, овса, кукурузы и других сельскохозяйственных культур.

Сушильная шахта с коробами имеет прямоугольное сечение. Она доверху заполняется просушиваемым зерном. В нижней части шахты расположено выпускное устройство. Зерно перемещается в шахте сверху вниз под действием гравитационных сил. Стенки шахт изготавливают из монолитного или сборного железобетона.

Сушильная камера - это верхняя часть шахты, куда подают агент сушки. Обычно она занимает большую часть шахты. Сушильная камера делится на две зоны сушки. Для подвода свежего и отвода отработавшего агента сушки внутри шахты по всей ее высоте установлена система подводящих и отводящих коробов. При заполнении шахты зерно располагается слоями между коробами. Толщина каждого слоя равна расстоянию между подводящими и отводящими коробами.