Курсовая работа. Сооружения и оборудование
.docМИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
ФГОУ ВПО Рязанская государственный агротехнологический университет имени П.А.Костычева.
Кафедра: «Технология общественного питания»
Курсовая работа
по дисциплине «Оборудование для переработки продукции растениеводства» для студентов технологического факультета по специальности 110305 «Технология производства и переработки с/х продукции»
Разработал: ст. преподаватель
Горшков В.В.
Рязань 2010 г.
Тема : Расчет процесса сушки зерна.
Расчет процесса сушки ведут по материальному и тепловому балансу исходя из агротехнических требований, экспериментальных данных по сушке материала и опыта эксплуатации существующих конструкций.
Сущность материального и теплового баланса состоит в том, что количество влаги и тепла, содержащееся в материале и газо-воздушной смеси при входе в зерносушилку, равно количеству влаги и тепла, содержащемуся в высушенном материале, отработанной смеси и количеству тепла, теряемому в окружающую среду.
Уравнение баланса влаги при сушке:
, (1)
где и соответственно количество влаги в зерне до и после сушки,
;
и соответственно количество влаги в газо-воздушной смеси
до и после сушки, ;
и соответственно масса подведенного влажного и отведенного сухо
го зерна за час, ;
и часовой расход агента сушки, ;
и влажность зерна до и после сушки, %;
и влагосодержание агента сушки до и после сушки, .
Массу выделившейся воды из зерна за час можно найти из уравнения:
, (2)
где масса выделившейся воды, .
В процессе сушки масса сухого вещества не изменяется, поэтому:
(3)
где масса сухого вещества в зерне, .
Выразив через и подставив в уравнение (2) получим:
(4)
Относительная усушка зерна равна:
(5)
где относительная усушка зерна, %.
При расчете расхода агента сушки принимается, что тогда после преобразования уравнение (1) примет вид:
(6)
Так как , (7)
То (8)
Удельный расход воздуха на испарение 1 воды:
(9)
где удельный расход воздуха, .
Расчет потребных количеств тепла и воздуха для сушильной и охладительной частей зерно сушилки осуществляется графически по - диаграмме влажного воздуха, которая достаточно точна и для смеси топочных газов с воздухом .(Рис.2).
Начальное состояние воздуха соответствующее и (для летних условий ), отображается на диаграмме точой А, а процесс подогрева линией при . При использовании смеси топочных газов с воздухом осуществляется по линии смешения АВ, причем , так как добавляется влага топлива.
Влагосодержание смеси будет равно:
(10)
где действительное количество воздуха требуемое количество воздуха для
полного сгорания топлива, ;
влагосодержание атмосферного воздуха, ;
содержание водорода в топливе, %;
содержание влаги в топливе, %;
содержание золы в топливе, %.
Р ис. П.1. Диаграмма Рамзина i- х(d)
Действительное количество воздуха находится из уравнения:
, (11)
где действительное количество воздуха, ;
коэффициент избытка воздуха;
теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания топлива,
.
Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1кг топлива, приближенно равно:
(12)
где теплотворная низшая способность топлива, .
, (13)
где теплотворная высшая способность топлива, .
Теплотворную высшую способность топлива определяют по формуле Менделеева:
, (13)
где содержание углерода в топливе, %;
содержание кислорода в топливе, %;
содержание серы в топливе, %.
Данные по топливу представлены в таблице 2.
Таблица 2. Характеристика основных видов топлива.
Вид топлива |
Химический состав в % |
||||||
C |
H |
N |
O |
S |
A(зола) |
W(влага) |
|
Антрацит АШ |
70,4 |
1,4 |
1,8 |
1,9 |
0,7 |
17,3 |
6,5 |
Подмосковный уголь (рядовой) |
33,2 |
2,3 |
0,7 |
9,3 |
3,2 |
19,3 |
32,0 |
Кусковой торф |
30,9 |
3,2 |
1,3 |
17,8 |
0,2 |
6,6 |
40,0 |
Дрова (смешанные) |
32,8 |
3,9 |
0,4 |
27,3 |
0 |
0,6 |
35,0 |
Мазут и моторное топливо |
85,0 |
12,5 |
0 |
0,4 |
0,1 |
- |
2,0 |
Электроэнергия |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Коэффициент избытка воздуха определяется по формуле:
(14)
где коэффициент полезного действия топки равный 0,85…0,95;
теплосодержание пара в смеси (), ;
теплоемкость смеси, ;
теплосодержание атмосферного воздуха, ;
температура смеси, .
Температура смеси принимается по агротехническим требованиям, а влагосодержание и теплосодержание атмосферного воздуха по диаграмме для точки А.
Точка находится на пересечении линий и .
После построения линии нагрева воздуха , строят линию процесса сушки зерна. Теоретическая линия, когда отсутствуют потери тепла, идет от точки по линии . Но действительный процесс идет по линии , направление которой определяется соотношением отрезков и , причем положение точки линии выбирается произвольно.
Длина отрезка равна:
, (15)
где и масштабы влагосодержания и теплосодержания диогораммы;
суммарные потери и дополнительные сообщения тепла, отнесенные к
1 кг испаренной влаги.
В зерносушилках добавочных сообщений тепла нет, поэтому < 0 (отрезок откладывается вниз от точки ). Величина в шахтных зерносушилках для летних условий 300 испаренной влаги.
Через полученную точку проводится прямая до пересечения с линией (относительная влажность отработанной смеси), которая принимается по агротехническим требованиям.
Удельный расход воздуха и тепла определяют по формулам:
, (16)
, (17)
где удельный расход тепла, .
Полные расходы воздуха и тепла для сушильной части шахты:
, (18)
, (19)
где полный расход воздуха, ;
полный расход тепла, ;
объем влажного газа на 1 кг сухого воздуха при температуре
t1, .
Потребный часовой расход топлива:
, (20)
где часовой расход топлива, .
Объем влажного газа на 1 кг сухого воздуха принимают по таблице 2, а агротехнические требования к шахтным зерносушилкам по таблице 3.
Таблица 2. Объем Vo влажного воздуха на 1 кг сухого воздуха в м/кг при давлении 745 мм. рт. ст.
t0 0C |
Влажность φ0 в % |
||||||||||
100 |
90 |
80 |
70 |
60 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
0 |
|
-10 |
0,7624 |
0,7622 |
0,7620 |
0,7618 |
0,7616 |
0,7614 |
0,7612 |
0,7610 |
0,7698 |
0,7606 |
0,7604 |
0 |
0,7911 |
0,7937 |
0,7932 |
0,7927 |
0,7925 |
0,7922 |
0,7912 |
0,7907 |
0,7902 |
0,7807 |
0,7893 |
10 |
0,8284 |
0,8274 |
0,8263 |
0,8253 |
0,8243 |
0,8233 |
0,8222 |
0,8212 |
0,8202 |
0,8192 |
0,8182 |
20 |
0,8675 |
0,8654 |
0,8633 |
0,8613 |
0,8592 |
0,8572 |
0,8551 |
0,8534 |
0,8311 |
0,8191 |
0,8471 |
30 |
0,9154 |
0,9110 |
0,9070 |
0,9030 |
0,8990 |
0,8954 |
0,8912 |
0,8873 |
0,8835 |
0,8797 |
0,8760 |
40 |
0,9775 |
0,9697 |
0,9620 |
0,9545 |
0,9471 |
0,9398 |
0,9326 |
0,9255 |
0,9189 |
0,9116 |
0,9049 |
50 |
1,0662 |
1,0513 |
1,0368 |
1,0228 |
1,0090 |
0,9937 |
0,9827 |
0,9700 |
0,9576 |
0,9155 |
0,9338 |
60 |
1,2041 |
1,1748 |
1,1468 |
1,1201 |
1,0946 |
1,0702 |
1,0469 |
1,0245 |
1,0030 |
0,9824 |
0,9627 |
70 |
1,1448 |
1,3820 |
1,3244 |
1,2743 |
1,2222 |
1,1754 |
1,01345 |
1,0951 |
1,0583 |
1,0239 |
0,9916 |
80 |
1,9500 |
1,7885 |
1,6513 |
1,5336 |
1,4313 |
1,3117 |
1,2625 |
1,1920 |
1,1280 |
0,0720 |
1,0205 |
90 |
3,5664 |
2,8824 |
2,4176 |
2,0812 |
1,8264 |
1,6268 |
1,4662 |
1,3342 |
1,2237 |
1,1300 |
1,0494 |
99,4 |
∞ |
10,9192 |
5,4498 |
3,6277 |
2,7167 |
2,1700 |
1,8955 |
1,5151 |
1,3482 |
1,1989 |
1,0763 |
100 |
∞ |
10,9251 |
5,4554 |
3,6310 |
2,7198 |
2,1726 |
1,8078 |
1,5473 |
1,3519 |
1,1999 |
1,0783 |
110 |
∞ |
11,2026 |
5,5943 |
3,7248 |
2,7899 |
2,2290 |
1,8550 |
1,5880 |
1,3879 |
1,2318 |
1,1072 |
120 |
∞ |
11,4801 |
5,7342 |
3,8183 |
2,8602 |
2,2855 |
1,9014 |
1,6287 |
1,4234 |
1,2638 |
1,1361 |
130 |
∞ |
11,7576 |
5,8741 |
3,9117 |
2,9308 |
2,3422 |
1,9498 |
1,6695 |
1,4593 |
1,2938 |
1,1650 |
140 |
∞ |
12,0403 |
6,0140 |
4,0059 |
3,0015 |
2,3990 |
1,9972 |
1,7103 |
1,4951 |
1,3278 |
1,1939 |
Таблица 3 Основные агротехнические требования к шахтным зерносушилкам
Показатели |
Характеристика и допустимое отклонение |
Снижение влажности зерна за один пропуск через сушилку |
На 6-8%, т.е. с 22-20 до 14% |
Превышение температуры зерна после холодильника над температурой атмосферного воздуха |
Не более 15° |
Температура теплоносителя |
При сушке семенного зерна влажностью до 25% температура 80°С, влажностью более 25% - 70°С При сушке продовольственного зерна влажностью до 25%-110°С, влажностью более 25% - 100°С |
Неравномерность нагрева зерна в сушилке по сечению у основания горячей камеры |
Не более 3-4°С |
Неравномерность нагрева зерна по сечению шахты |
Допустимая неравномерность сушки ±1% при конечной средней влажности 15% |
Средний максимальный нагрев зерна у основания горячей камеры со стороны входа теплоносителя |
Для пшеницы не выше 60°С для продовольственного зерна и 50°С - для семенного |
Качество зерна |
Сохранение семенных, продовольственных и товарных качеств зерна |
Расход тепла на 1 кг испаренной влаги при сушке продовольственного зерна |
В передвижных сушилках не более 1400 ккал/кГ; в стационарных не более 1200ккал/кГ |
Относительная влажность отработанного теплоносителя |
65-75% |