Курсовая работа: Производство мясокостной и костной муки

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Рассчитаем удельный подвод тепла в барабан с высушиваемым материалом: сушка калориферный батарея скруббер

(8)

где см - теплоёмкость высушенного материала, Дж/(кг•К);

и2 - температура высушенного материала на выходе из сушилки, ?С. Принимается равной температуре мокрого термометра tм2 = 38,17 на выходе из сушилки.

Дж/кг

Рассчитаем Дбп ? разность между удельным приходом и расходом тепла без учёта потерь:

,(9)

Вт.

Рассчитаем Д ? разность между удельным приходом и расходом тепла с учётом потерь:

,(10)

Вт

2.4 Конструктивный расчёт сушилки

Общий объём барабана:

(11)

где Vc - объём сушилки, необходимый для испарения влаги, м3;
VП ? объём сушилки, необходимый для прогрева влажного материала, м3.

Объём барабана, необходимый для испарения влаги:

где K? - объёмный коэффициент массопередачи;

? средняя движущая сила массопередачи.

,(13)

где QП - расход тепла на прогрев материала до температуры tM1, кВт;

Дtcp - средняя разность температур, ?С.

K? - объёмный коэффициент массопередачи, Вт/(м3•К).

Рассчитаем другие требуемые величины для нахождения данных величин.

Коэффициент массоотдачи:

,

где сср - средняя плотность сушильного агента, кг/м3;

с - теплоёмкость сушильного агента при средней температуре в барабане (принимаем 1 кДж/(кг•К) [7, с. 298])

в - оптимальное заполнение барабана высушиваемым материалом, % (принимаем равным 14% [7, рисунок 9.3]);

Р0 - давление, при котором осуществляется сушка, Па (принимаем равным 105 Па [7, с. 298]);

Р - среднее парциальное давление водяных паров в сушильном барабане, Па; щ - скорость сушильного агента в барабане, м/с (принимаем равным 1,79 [7, таблица 9.1]);

п - частота вращения барабана, об/мин (принимаем равной 5 [7, c. 298]).

Среднее парциальное давление водяных паров найдём по уравнению:

,(15)

где МВ - молекулярная масса воды;

Мс.в. - молярная масса сухого воздуха;

Р0 - атмосферное давление, Па.

Среднее парциальное давление водяных паров на входе в сушилку:

Па.

Среднее парциальное давление водяных паров на выходе из сушилки:

Па.

Определим парциальное давление водяных паров в барабане:

Па.

Средняя плотность сушильного агента в барабане:

,(16)

где ?0 - молярный объём газа, 22,4 дм3/моль;

М - молярная масса газа;

T0 - стандартная температура, 273 К;

tcp - средняя температура сушильного агента в барабане, ?С.

кг/м3.

Рассчитаем объёмный коэффициент массоотдачи:

с-1.

Движущая сила массопередачи:

,(17)

где ? средняя движущая сила, Па, рассчитываемая по формуле:

,(18)

где ДРБ = - движущая сила в начале процесса сушки, Па;

ДРМ =- движущая сила в конце процесса сушки, Па;

и ? давление насыщенных паров над влажным материалом в начале и в конце процесса сушки, Па.

и определяются по температуре мокрого термометра в начале (tм1) и в конце (tм2) процесса сушки. По диаграмме I-x найдём: tм1 = 39 ?С, tм2 = 38,17 ?С; при этом = 6990,252 Па, = 6618,345 Па. Тогда:

Па.

Тогда движущая сила массопередачи по формуле (11):

кг/м3.

Объём барабана, необходимый для испарения влаги (без учёта объёма на прогрев влажного материала) по формуле (7):

м3.

Расход тепла:

,(19)

где и1 - температура влажного материала, ?С (примем равной температуре окружающей среды t1 = 20,6); см - теплоёмкость высушенного материала, Дж/(кг•К); св - теплоёмкость влаги, Дж/(кг•К).

кВт.

Объёмный коэффициент массопередачи:

,(20)

Вт/(м3•К).

Средняя разность температур:

,(21)

где t1 = 127 ?С - температура воздуха на входе в сушилку;

tx = 45 ?С - температура воздуха, до которой он охлаждается, отдавая тепло материалу.

?С.

Объём сушилки на прогрев влажного материала:

м3.

Общий объём сушильного барабана:

м3.

По каталогу выберем БН 2,8 - 16НУ с диаметром барабана 2800 мм и длиной 16000 мм; частота вращения 2-6 об/мин с мощностью привода 75 кВт; длина - 16100 мм, ширина - 5250 мм, высота - 5000 мм, масса - 94500 кг [8].

2.5 Расчёт калориферной батареи, циклона и скруббера

Расчёт калорифера

Рассчитаем поверхность нагрева калориферной установки:

где Q - расход тепла на калорифер, Вт;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К);

tГ.П. - температура греющего пара, ?С;

t1 - температура окружающей среды, ?С.

Найдём K по весовой скорости. Для пластинчатых калориферов рекомендуется принимать весовую скорость ? в диапазоне 4-10 кг/(м2•с) [9]. В соответствии с этим, принимаем коэффициент теплопередачи K равным 26,3 Вт/(м2•К) [10].

м2.

Расход влажного воздуха, поступающего в калорифер:

,(23)

кг/с.

Экономическая массовая (весовая) скорость воздуха в пластинчатых калориферах КФС и КФБ обычно находится в промежутке 7-10 кг/(м2•с).

Найдём пределы живого сечения при экономической массовой скорости:

(24)

.

Исходя из fм, выберем калорифер КФС-5 с номинальной плоскостью теплопередачи FК = 20,9 м2 [10].

Расчёт циклона

Расчёт будем вести для циклона ЦН-15, данного нам по условию.

Оптимальную скорость газов в циклоне wопт примем равной 3,5 м/с [11].

Диаметр циклона:

(25)

м = 210 мм.

Действительная скорость потока в циклоне:

,(26)

где N - число циклонов.

м/с.

Коэффициент гидравлического сопротивления:

(27)

где K1 ? поправочный коэффициент, зависящий от диаметра циклона [11, таблица 3];

K2 - поправочный коэффициент, учитывающий запыленность газа [11, таблица 4];

R500 - коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм [11, таблица 5].

Гидравлическое сопротивление:

,(28)

Па.

Эффективность очистки:

(29)

где Ф(x) - табличная функция от параметра х.

Найдём x по формуле:

(30)

где d50 - диаметр частиц, улавливаемых с эффективностью 50%, мкм;

dm50 - диаметр частиц, улавливаемых с эффективностью 50% для типового циклона, мкм.

Рассчитаем d50 по формуле:

,(31)

где D и Dт - диаметры данного и типового циклона соответственно, м;

сч и счт - плотность частиц данного и типового циклона соответственно, кг/м3;

м и мт - динамическая вязкость воздуха для данного и типового циклона соответственно, Па•с;

w и wт - действительная скорость воздуха в данном и типовом циклоне соответственно, м/с.

мм.

Рассчитаем конструкционные размеры циклона, мм:

y = kD(32)

где y - конкретный параметр циклона;

k - коэффициент пропорциональности [12, таблица 1].

d = 0,59 • 210 = 124;

d1 = 0,35 • 210 = 73,5;

b = 0,2 • 210 = 42;

l = 0,6 • 210 = 126;

a = 0,66 • 210 = 138,6;

hТ = 1,74 • 210 = 365,4;

hb = 0,3 • 210 = 63;

Hц = 2,06 • 210 = 432,6;

Hк = 2 • 210 = 420;

hфл = 0,1 • 210 = 21;

Н = 4,56 • 210 = 957,6;

Расчёт скруббера

Рассчитаем диаметр скруббера:

,(33)

где ?0 - объем влажного газа, отнесенный к 1 кг сухого газа, м3/кг;

иг ? скорость газов в скруббере, м/с;(принимаем =3,5м/с)

Рассчитаем объем влажного газа ?0:

,(34)

где - газовая постоянная воздуха, Дж/(кг*К),(для воздуха =287Дж/(кг*К));

- абсолютная температура воздуха, К; (Т=t2+273);

- относительная влажность воздуха, %; ();

В - барометрическое давление, Па; (В = 101325Па);

Рн - давление насыщенного водяного пара при данной температуре воздуха, Па. По I-d - диаграмме находим, что ц = 64%, PH = 9583,21 Па.

м3/кг

Рассчитаем сопротивление скруббера ?pc:

(35)

где - коэффициент гидравлического сопротивления (=2,75);

- плотность газов при 00С;

скорость газов , м/с;();

- температура поступающих газов, 0С; (=550С).

мм.вод.ст. Па.

м.

2.6 Гидравлический расчёт линии подачи воздуха и подбор вентилятора (согласно разработанной технологической схеме)

Расчёт диаметра трубопровода

,

где щ - оптимальная скорость воздуха в трубопроводе, м/с; принимаем равной 10 м/с [7, c. 16].

м.

Принимаем диаметр трубопровода равным (У) [7, с. 17].

Подбор вентилятора

Рассчитаем критерий Рейнольдса для потока в трубе:

,(37)

где с - плотность потока воздуха, кг/м3;

w - скорость потока воздуха в трубе, м/с;

d - внутренний диаметр трубопровода, м;

м - динамическая вязкость воздуха, Па•с.

.

Гидравлическое сопротивление трубопровода:

,(38)

где dвн - внешний диаметр трубопровода, м;

?ж - сумма коэффициентов местных сопротивлений;

Lтр - длина трубопровода, м.

Определим коэффициенты местных сопротивлений:

1. Вход в трубу примем равным 0,5;

2. Вентиль принимаем равным 0,15;

3. Колено - 1,1;

4. Выход из трубы - 1 [7, с. 24].

Исходя из этих коэффициентов, рассчитаем ?ж :

Па.

Рассчитаем избыточное давление Дp, которое должен обеспечить вентилятор для преодоления гидравлического сопротивления аппаратов и трубопровода:

(39)

где Дрсуш - гидравлическое сопротивление сушильного барабана, Па;

Дркалор - гидравлическое сопротивление калорифера, Па;

Дрцикл - гидравлическое сопротивление циклона, Па;

Дрскр - гидравлическое сопротивление скруббера, Па.

Па

Полезная мощность вентилятора:

,(40)

где Q - объёмный расход, м3/с.

Объёмный расход рассчитаем по формуле:

(41)

где xср - среднее влагосодержание воздуха в сушилке, кг/кг;

сс.в. - плотность сухого воздуха, кг/м3;

св.п. - плотность влажного пара, кг/м3.

Среднее влагосодержание рассчитаем по формуле:

(42) кг/кг.

Плотность влажного пара рассчитаем по формуле (12):

кг/м3.

м3/с.

Вт = 6,45956 кВт.

Мощность, которую должен развивать электродвигатель вентилятора на выходном валу:

(43)

где зв и зпер - коэффициенты полезного действия вентилятора и и передачи от электродвигателя к вентилятору соответственно. Принимаем их равными 0,6 и 1 соответственно [7, с. 24].

кВт.

Выбираем вентилятор Ц1-4030 с объёмным расходом Q = 1,120 м3/с, гидравлическим напором сgH = 2840 Па и количеством оборотов п = 46,7 с-1 [7, с. 42, таблица 9].

Список использованных источников

1 Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курс процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для вузов/ Под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. - 10-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1987. - 576 с., ил.

2 Дытнерский, Ю.И Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию: Уч. пос. для вузов / Ю.И. Дытнерский, Г.С. Борисов, В Брыков. -- М.: Альянс, 2015. -- 496 c.