Расчет распылительной сушильной установки прямоточного действия с дисковым распылением для получения сухого молока

Скорость  воздуха:                          

-при  вводе в циклон                                             W_вх=20 м/сек

- в циклоне                                                            W_ц=12 м/сек

- в выхлопной  трубе                                             W_тр=6м/сек

Площадь сечения входного патрубка 
 
 

    Ориентировочное значения диаметра циклона: 

    Поскольку минимальный размер улавливаемых частичек меньше 12 мкм, полагают, что осаждение  их  подчиняется закону Стокса. Поэтому  скорость осаждения подсчитывают по формуле: 
 
 

Проверяют правильность применения формулы 
 
 
 
 

Внутренний диаметр выхлопной трубы: 

Наружный диаметр  выхлопной трубы: 

Диаметр циклона: 

Высота конусной части циклона: 

Гидравлическое  сопротивление рассчитываемого  циклона: 

Высота циклической  части циклона: 

Выбираем циклон типа ЦН-11 с размерами:

Д=1,044м;      

h_т=1,56

h_к=2∙Д=2088

H_ц=4,1∙Д=4280

H_общ=6,8Д+200=7299 
 
 
 
 
 

4.2. Выбор вентилятора 

    Мощность  потребляемая вентилятором 

    -подача вентилятора, м³/сек;

      – полное  сопротивление сушильной  установки с учетом скоростного  напора, н/м³;

     = – общий КПД вентилятора;

    V=V₁₌9712,5м³;

    Объем влажного воздуха: 
 

Р_п=12,5 мм рт.ст.

Р_об=745 мм рт. ст 
 
 
 
 

где            = – сопротивление трения воздухопроводов, н/м²;

                 – местные сопротивления, н/м²; 
 

∆Р_суш – сопротивление сушилки, н/м²;

∆Р_кал – сопротивление калориферов, н/м²;

∆Р_ц –сопротивление циклонов, н/м²;

∆Р_ск=W_в²ρ/2 – скоростной напор, н/м²;

 Из уравнения  расхода находят диаметр воздухопровода  между аппаратами. 

Уточним скорость движения воздуха 

Скоростной напор 

где        – плотность воздуха при t_ср=93,5°C 

Предварительно подсчитываем критерий Re 

при Re= 

    l – общая длина воздухопровода

    ∆Р_суш=20мм вод ст=20∙9,81=196,2 н/м²;

    ∆Р_ц =85 мм вод ст = 85∙9,81=835 н/м²;

Сопротивление калориферов

∆Р_кол =10,4 мм вод ст= 10,4∙9,81=102,2 н/м²; 

     Полное сопротивление  сушильной башни

    ∆Р=216,2+196,2+102,2+835+174,3=155,35 кгс/м²=155,35 мм. вод. ст.

     Исходя из найденной мощности вентилятора выбираем вентилятор №12 с электродвигателем  А02-51-4 со следующими техническими характеристиками:

    N=7,5 квт, h=610 мин, Д_шкива =450.

    4.3. Выбор и расчет калорифера

    Для подогрева до определенной температуры  воздуха, поступающего в сушилки, применяют  воздухонагреватели с большой поверхностью теплообмена и малым гидравлическим сопротивлением.

    Принимаем для расчета кожухотрубчатый  калорифер.

    1. Находим необходимую поверхность  нагрева. 

    где   К – коэффициент теплопередачи, вт/(м²град);

      – средняя разность температур между теплоносителями, град; 
 

    2. Принимаем в качестве источника  тепла насыщенный водяной пар

    р=8ата, t_п=169,6 
 

    Принимают турбулентный режим движения воздуха  по трубному пространству. Диаметр  труб d=38*2. Для предварительного расчета полагают Re=20000.

    Из  выражений: 
 
 

    

    определяют  
 

      – вязкость воздуха при

    t_ср=t₀+t₁/2=19+168/2=93,5°С

    По  каталогу выбираем двухходовой теплообменник  типа ТН с общим числом труб 488 и  диаметром 800 мм.

    Уточним критерий Re 

    Для турбулентного режима движения воздуха  в трубах

     , откуда 

      теплопроводность воздуха 

    при температуре  93,5°С. 
 

    Так как коэффициент теплоотдачи со стороны пара, конденсирующегося на наружной поверхности труб в межтрубном пространстве, достаточно велик и основное термическое сопротивление будет сосредоточено со стороны воздуха (α_к>> α_в), то можно принять α_к=12000 вт/(м² град).

    Принимают тепловую проводимость загрязнений со стороны накипи  , и со стороны нагреваемого воздуха , соответственно равными, а теплопроводность стали λ=46,4 вт/(м² град). 

    

    Общий коэффициент теплопередачи  

    Выбираем  по каталогу двухходовой теплообменник  ТН со следующими техническими данными  F=131м²; n=488;  l_труб=3500мм; Д=800мм.

    Наружный  диаметр трубок: 25 мм, шаг – 32.

    Размеры штуцеров:

      А:  d_y=200   Б:  d_y=200  В:       d_y=80 

            l₁=140              l₁=140   l₃=140

            l₂=175                     l₂=250 

    4.4. Распылительный диск  

    Скорость  отрыва капли зависит от концентрации молока и ориентировочно равна окружной скорости диска. При обычной концентрации 36% окружная скорость диска W=140 м/сек. Число оборотов диска при турбинном приводе n=7000 об/мин, тогда диаметр диска по концам сопел: 
 

    Диаметр сопл: 

    средний диаметр капли  
 

     mn – число оборотов диска, об/мин.

    R – радиус диска, м.

    σ – поверхность натяжения, н/м.

    σ=42∙10^-3н/м,

    R=Д/2=0,382/2=0,19

    ρ_мол=1235,2

    Р_м=10[1,42∙Q+(100-Q)]=1235,2 кг/м³

    Размер  капли  при тех же условиях по Андрееву 
 

Длина полета капли  
 

плотность воздуха; С=1,3;  t=168°C 
 

W_н – начальная скорость полета капли=140м/сек;

W_к – конечная скорость=0,4м/сек; 

радиус камеры: R=2,55;    S<R; 

                                         1,85<2,55

мощность вращения диска 
 
 

Вывод 

          После выполнения курсового  проекта можно сделать вывод: технико-

экономические показатели этого метода сушки могут  быть значительно улучшены за счет интенсификации процесса испарения в распылительных сушилках. Как показала практика, при сушке высокодиспергированных материалов можно значительно интенсифицировать процесс, в результате чего сокращаются габариты установки и расходы электроэнергии и тепла.

          Основными факторами, определяющими эффективность работы сушильных установок, эксплуатируемых в промышленности, являются: свойства суспензии, температурный режим, характеристики распыления или в общем случае — аэрогидродинамическая обстановка в сушильной камере. Свойства суспензии определяют при этом температурный режим и характер распыления 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы: 

1. Лятипов С.Т., Кретов И.Т, Остриков А. Машины и аппараты пищевых

производств. — М.: Высшая школа, 2001. — 680 с.: ил.

2. Калунянц К.А., Голгер Л.И., Балашов В.Е. Оборудование микробиологических производств. — М.: ВО «Агропромиздат», 1987,- 398 с., un.- (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).

3. Касаткин А.Г Основные процессы и аппараты химической технологии.- М.:«Химия» 784 с., ил.

4. Павлов К.Ф., Романков П.Г, Носков А.А. Процессы и аппараты химической  технологии.- Ленинград: Химия», 1987,- 576 с., ил.

5. Остриков А.И., Абрамов О.В. Расчет и конструирование машин, аппаратов

пищевых производств.- Санкт-Петербург: ГИОРД, 2003,- 352 с., ил. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Федеральное агентство по образованию РФ

Восточно-Сибирский  государственный технологический  университет

Институт  пищевой инженерии и биотехнологии

Кафедра «Процессы и аппараты пищевых  производств» 
 

Допущен к защите

Зав. кафедрой

_________________

«_____»______2009г 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

Тема: Расчет распылительной сушильной установки  для получения  сухого молока

по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств» 
 
 
 
 
 

     Исполнитель:       Найданова С.Б.

     студентка

     гр. 206

     Руководитель  проекта:     ХараевГ.И. 
 
 

Улан-Удэ

2009