Расчет и проектирование распылительной сушилки для высушивания молока

Содержание.docx

Расчет распылительной сушилки ..6
1. Материальный баланс сушилки . . 6
2. Геометрический расчет сушильной башни .. . ..6
3. Расчет теплопотерь при сушке на 1 кг испаренной влаги .. 7
4. Аналитический расчет сушильного процесса
в распылительной башне . 8
Расчет сушки с предварительным обезвоживанием
в контактном испарителе. . . .. 11
1. Аналитический расчет сушильного процесса в испарителе . 11
2. Экономия расходов. .. . ..14
Расчет рукавных фильтров .. . 16
Расчет калорифера 17
Расчет вентилятора ..20
Список использованной литературы .22

Тех.Схема.cdw

Бункер влажного материала
Бункер высушенного материала
Фильтр рукавный тканевый
Ленточный транспортер
Вентиль регулирующий
Условное обозначение
смесь твердого материала с воздухом
КП-02068108-151000.02-6.16-2013
Технологическая схема

Пояснительная записка.docx

Сушка – процесс удаления влаги из материалов путем испарения и отвода паровой фазы.
В процессах сушки в основном удаляется влага связанная лишь механически. Влага испаряется с поверхности материала за счет энергии подводимой к нему теплоносителем.
Сушка – один из самых распространенных и в то же время энергоемких и дорогостоящих способов консервирования так как удаление влаги способствует подавлению действия микроорганизмов значительно сокращаются расходы на транспортировку и хранение так как резко уменьшается вес и объем продукта.
Сухое молоко представляет собой растворимый порошок получаемый высушиванием нормализованного пастеризованного коровьего молока. Обычно разводится в тёплой воде и употребляется в качестве напитка при этом сохраняет все полезные свойства свежего пастеризованного молока. Имеет широкое применение в кулинарии. Входит в состав многих видов детского питания.
Изготовление сухого молока обусловлено более длительным сроком хранения данного продукта по сравнению с обычным молоком.
Коровье молоко нормализуют пастеризуют и сгущают. Затем производят гомогенизацию сгущённого молока и его сушку на распылительных или вальцовых сушилках.
На распылительных установках молоко сушат при температуре 150—180 °C.
Распылительные сушилки пользуются большей популярностью у производителей из-за высокой производительности и постоянного качества сухого молока.
Первоначально для сушки молока использовались преимущественно вальцовые сушилки основанные на методе кондуктивной сушки. Обычно на вальцовую сушилку поступает концентрат цельного молока после мультициклонных выпарных аппаратов с содержанием сухих веществ около 40 %. Готовый продукт имеет остаточную влажность около 3 %. Сухое молоко производимое на вальцовых сушилках имеет особые органолептические свойства. При соприкосновении сгущёного молока с нагретой поверхностью барабана происходит его карамелизация. Таким образом молоко высушенное на вальцовых сушилках имеет своеобразный привкус карамели. Сухое молоко вальцовой сушки имеет большое количество свободных жиров поэтому является незаменимым ингредиентом в шоколадной промышленности позволяющим значительно сократить количество дорогого масла какао. Существенным недостатком такого вида сушки является малая производительность: в зависимости от величины вальцовой установки до 1000 кгч.
После сушки молоко просеивают и охлаждают.
Для увеличения срока годности продукта производят его фасовку в вакуумные пакеты или используют инертные газы.
Сухое молоко производится в соответствии с ГОСТ 4495—87 «Молоко цельное сухое» и ГОСТ Р 52791-2007 «Консервы молочные. Молоко сухое. Технические условия».
Расчет распылительной сушилки
Производительность по сухому материалу GF = 049 тч.
Начальная влажность высушиваемого материала Wн = 52%; конечная Wк = 49%. Температура воздуха на входе в сушилку t1 = 180°C температура воздуха на выходе из сушилки t2 = 90°С. Температура материала на входе в сушилку = 60°С. Потери тепла qn = 8.0%. Высушиваемый материал – обезжиренное молоко.
1. Материальный баланс сушилки
Массу влажного продукта загружаемого в сушилку определяем по формуле
где G2 – масса продукта полученного после сушки кг; – процентное содержание влаги в сухом продукте %; – процентное содержание влаги во влажном продукте %;
Количество влаги подлежащей выпариванию W кгч определяем по формуле
2. Геометрический расчет сушильной башни
Определим внутренний объем по формуле
где А – напряжение башни по влаге А = 333 кгм3
Определим диаметр башни по формуле
где К – отношение высоты башни к ее диаметру К = 115.
Высота башни определяется по формуле
3. Расчет теплопотерь при сушке на 1 кг испаренной влаги
Определим теплопотери в окружающую среду кДжкг принимая теплопотери с 1 м2 равными 418 кДжч по формуле
Определим теплоемкость высушенного материала кДж(кгК) по формуле
где – теплоемкость абсолютно сухого материала кДж(кгК);
Теплопотери на нагрев продукта определяем по формуле
где – температура продукта на входе в камеру = 20°С – температура продукта на выходе из камеры = 60°С;
Сумма теплопотерь определяется по формуле
4. Аналитический расчет сушильного процесса в распылительной башне
Влагосодержание наружного воздуха г водяного паракг сухого воздуха определяется по формуле
где – относительная влажность наружного воздуха; – давление насыщенного водяного пара при температуре при при (для Воронежа); – барометрическое давление на входе в сушилку
Теплоемкость влажного воздуха С кДж(кгК) на 1 кг сухого воздуха определяется по формуле
где – теплоемкость сухого воздуха кДж(кгК); – теплоемкость насыщенного сухого водяного пара кДж(кгК);
Теплосодержание водяного пара на выходе из башни i кДжкг определяется по формуле
где – полная теплота водяного пара при 0°С; – температура воздуха на выходе из сушильной башни .
Влагосодержание наружного воздуха d2 г водяного паракг сухого воздуха на выходе из сушильной башни определяется по формуле
где – температура на входе в сушильную башню °С.
Относительная влажность воздуха на выходе из башни определяется по формуле
где – давление насыщенного пара при Па Па.
Относительный расход абсолютно сухого воздуха на сушку кг сухого воздухакг испарен влаги определяется по формуле
Расход тепла на сушку определяется по формуле
где – температура наружного воздуха °С.
Расход воздуха в сушильной башне за 1 час работы сушилки L кг сухого воздухач рассчитывается по формуле
Расход тепла в сушильной башне за 1 час работы сушилки кДжч рассчитывается по формуле
Расчет сушки с предварительным обезвоживанием в контактном
Принимаем что в испарителе молоко подогревается с C до С температура воздуха поступающего из сушильной башни с C понижается до С.
1. Аналитический расчет сушильного процесса в испарителе
Теплоемкость поступающего в испаритель воздуха с кДж(кгК) рассчитывается по формуле
Полная теплота водяного пара i кДжкг на выходе из испарителя рассчитывается по формуле
где – температура воздуха на выходе из испарителя °С.
Теплопотери в испарителе на подогрев продукта на 1 кг испаренной в установке влаги кДжкг испаренной влаги определяется по формуле
где – теплоемкость влажного материала кДж(кгК) определяется по формуле
Теплопотери в испарителе в окружающую среду принимают учитывая температурный режим равными 0% от теплопотерь башней т.е. .
Суммарные теплопотери в испарителе определяются по формуле
Часть влаги х испаряемой из продукта в испарителе определяется по формуле
Влагосодержание воздуха на выходе из испарителя г водяного паракг сухого воздуха определяется по формуле
Относительная влажность воздуха на выходе из испарителя рассчитывается по формуле
Количество испаренной воды в сушильной башне кгч определяется по формуле
Количество испаренной воды в испарителе кгч определяется по формуле
Относительная влажность материала на выходе из испарителя % рассчитывается по формуле
Проверка расчетов по формуле
Расход воздуха кг сухого воздухач определяется по формуле
Расход тепла кДжч определяется по формуле
2. Экономия расходов
Экономия в расходах по сравнению с сушкой без предварительного обезвоживания составит:
Полученные величины являющиеся коэффициентами экономии представляют собой ту часть влаги которая испаряется из продукта в испарителе.
Производительность сушильной установки будет больше и составит по выпаренной влаге по формуле
т.е. увеличится на 165% при тех же расходах воздуха и тепла что были определены для сушилки без предварительного обезвоживания.
Расчет рукавных фильтров
Фильтрующая поверхность F м2 определяется по формуле
где – производительность 1 м2 фильтрующей поверхности рукавов в 1 чм2; – коэффициент определяющий единовременно работающую часть фильтра .
Количество рукавов nопределяется по формуле
где – диаметр рукава м; ; – рабочая длина рукава м; .
Потерю напора или сопротивление Па рассчитываем по формуле
где – опытный коэффициент справедливый для определенной ткани ; – опытный показатель степени .
Калорифер рассчитывают при оптимальной стоимости его эксплуатации на зимнее время работы.
Рассчитаем и подберем калорифер для подогрева наружного воздуха от -98°С до 180°С.
Коэффициент экономических характеристик А определяется по формуле
где – стоимость 1 кВтчас электроэнергии руб. ; – стоимость 1 м2 поверхности теплопередачи калорифера руб.; – годовая стоимость амортизации и ремонта калорифера в долях единицы от начальной стоимости ; – число часов работы калорифера в сутки ; – количество рабочих дней в году ; – плотность воздуха ; – КПД электродвигателя ; – КПД вентилятора .
Оптимальная массовая скорость воздуха определяется по формуле
где – коэффициент опытных величин калорифера для калорифера марки КФБ ; – коэффициент отношений поверхности теплопередачи к живому сечению калорифера для модели КФБ ; m – коэффициент калорифера опытный для модели КФБ .
Подберем калорифер обеспечивающий оптимальную или ей близкую объемную скорость по формуле
где – живое сечение калорифера м2 ; – количество калориферов установленных параллельно
Эту скорости применяют в дальнейших расчетах.
Коэффициент теплопередачи К определяется по формуле
где и – опытные коэффициенты для марки КФБ
Поверхность теплопередачи F м2 определяется по формуле
где – средняя разность температур пара и воздуха которая определяется по формуле
где – начальная температура наружного воздуха °С; – конечная температура наружного воздуха °С; – температура пара °С.
Количество калориферов x установленных последовательно определяется по формуле
где – поверхность передачи одного калорифера для марки КФБ
Установочная поверхность рассчитывается по формуле
Сопротивление калорифера Па рассчитывается по формуле
где – опытные коэффициенты для марки КФБ ; 98 – перевод мм.рт.ст.вПа.
Сопротивление калориферной станции Па определяется по формуле
Стоимость эксплуатации калориферной станции определяется по формуле
Часовую производительность вентилятора установленного за сушилкой и рассчитанного на отсос обработанного воздуха м3ч определяется по формуле
где – плотность воздуха в зависимости от места установки вентилятора рассчитывается по формуле
где – давление воздуха на выходе из сушилки ; – влагосодержание отработавшего воздуха кг вод. пара кг сухого воздуха; – температура отработавшего воздуха°С.
По полученной производительности выбираем вентилятор ВР 140-40.
Мощность двигателя данного вентилятора
Напор вентилятора – H = 900 Па.
В ходе расчета и проектирования сушилки для сушки молока производительностью 800 кгч получены следующие значения:
– расход тепла в сушильной башне за 1 час работы сушилки
– техническая производительность по сырому продукту
Габариты сушильной башни
Подобран калорифер марки КФБ-6 годовая стоимость эксплуатации которого составляет 2513718167 рубгод.
Рассчитано количество рукавных фильтров которое составило 12 шт.
При расчете процесса сушки с предварительным обезвоживанием в испарителе было определено что производительность сушильной установки увеличится на 165% при тех же расходах воздуха и тепла что и для сушки без предварительного обезвоживания.
В результате произведенных расчетов можно сделать вывод что данная рассчитанная сушильная установка соответствует технологии производства сухого молока по расходам тепла и воздуха а также габаритные размеры сушильной башни соответствуют выпускаемым.
Список использованной литературы
Павлов К.Ф. Романков П.Г. Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Издание 8-е пер. и доп. Л. (Химия) 1976 – 552 с.
Логинов А.В. Остриков А.Н. Красовицкий Ю.В.Практикум по гидравлике. Руководство по изучению курса: уч. пособие.- Воронеж: ВГТА 2009. 352 с.
Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 2: Учеб. для вузов С.Т. Антипов И.Т. Кретов А.Н. Остриков и др.; под ред. акад. РАСХН В.А.Панфилова. – М.: Высш. шк. 2001. – 680 с.: ил
Лыков М.В. Распылительные сушилки. Основы теории и расчета [Текст] М.В. Лыков Б.И. Леончик - М.: Машиностроение 1966г. 331 с

Сушилка распылительная.cdw

Техническая характеристика
Аппарат предназначен для сушки молока
Производительность по влажному материалу 560
Рабочее давление - атмосферное
Температура сушильного агента на входе в камеру 180
Технические требования
Материал деталей корпуса сушилки 12Х18Н10Т
Сборные соединения соответсовуют ГОСТ 26-01-82-77
КП-02068108-151000.02-6.16-2013
Сопло распылительное
Перила оградительные
Коллектор распылительный
Наименование штушеров
Вход сушильного агента
Выход сушильного агента
Выход сухого порошка молока