Министерство образования науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)»

Кафедра «Технологическое проектирование пищевых производств»

ПРОЕКТ КОНВЕКТИВНОЙ СУШИЛКИ БАРАБАННОГО ТИПА

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Процессы и аппараты пищевых производств»

АСБ.06.00.000 ПЗ

Выполнил: ст.гр ПМ – 121

Усмонов М. Х.

Руководитель: доцент к.т.н

Ратников С.А.

Кемерово, 2015

СОДЕРЖАНИЕ:

ЗАДАНИЕ

Введение

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Теоретические аспекты процесса сушки

1.2. Сравнительный обзор конструкции сушки

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

2.1. Параметры сушки материала и сушильного агента

2.2. Материальный баланс процесса

2.3. Определение удельных тепловых потерь

2.4. Определение действительных характеристик сушильного процесса

2.5. Определение геометрических параметров барабана и режима работы установки

2.6. Расчет тепловой изоляции

2.7. Расчет циклона

2.8. Расчет вентилятора

3. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЕТЫ

3.1. Расчет ориентировочной массы барабана

3.2. Расчет бандажа на контактную прочность

3.3. Расчет шестеренчатой передачи привода барабана

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

Задание

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)»

Механический факультет

Кафедра «Технологическое проектирование пищевых производств»

Студент: Усмонов Мавлонжон Халилович ПМ-121

Тема проекта: Проект конвективной сушилки

Подтверждена на заседании кафедры 31.01.2015 протокол №8

Срок сдачи проекта: 30.06.2015

Научный руководитель: доцент к.т.н Ратников С.А

Задание принял к исполнению: Усмонов М.Х.

Исходные данные: высушиваемый материал: подсолнечник

Требуемая производительность сушилки по влажному материалу:

Начальная температура материала:

Начальная влажность материала:

Конечная влажность материала:

Относительная влажность атмосферного воздуха:

Температура атмосферного воздуха:

К защите представить расчетно-пояснительную записку объемом 25-30 листов (формата А4)

Схему сушильной установки (формат А2)

Сборочный чертеж барабана сушилки (формат А1)

Сборочный чертеж загрузочного бункера (формат А2)

введение

Тепловая сушка, или просто сушка, представляет собой процесс удаления влаги из твердых влажных материалов путем ее испарения и отвода образующихся паров. Сушка является наиболее распространенным способом удаления влаги из твердых и пастообразных материалов. Типовой сушильный аппарат может быть использован для сушки различных продуктов, сходных по своим структурно-механическим свойствам, но различающихся химическим составом, содержанием влаги, ее связью с материалом, допустимой температурой нагрева и временем сушки. Поэтому выбор сушильного аппарата в каждом конкретном случае определяется расчетом.

Барабанные конвективные сушилки находят широкое применение в промышленности для сушки кусковых, кристаллических, зернистых, порошкообразных материалов, как правило, в крупнотоннажных производствах, что обусловлено экономичностью, большой производительностью одного аппарата, высокой надежностью в эксплуатации.

Одним из основных требований, предъявляемых к сушилкам, является обеспечение полного сохранения, а в необходимых случаях и улучшения качества продукта в соответствии с его назначением. В связи с этим, конструкция сушилки должна, прежде всего, обеспечивать равномерный нагрев и сушку материала при надёжном контроле температуры и влажности его в процессе сушки. При этом должны быть исключены потери вещества, связанные с его уносом с отработавшим агентом сушки.

1. Литературный обзор

1.1 Теоретические аспекты процесса сушки

Теорию сушки пищевых продуктов можно разделить на три раздела: статику, кинетику и динамику процесса сушки

Статика сушильного процесса изучает формы связи между влагой и сухим веществом высушиваемого материала, свойства воздуха как сушильного агента и взаимодействие материала и воздуха во время сушки.

Кинетика и динамика сушильного процесса рассматривают вопросы внутреннего и внешнего переноса тепла и массы в процессе сушки, т. е. тепло- и массообмен в условиях нестандартно протекающего процесса, когда непрерывно меняются характеристики сушильного агента и высушиваемого материала. Объектом сушки обычно является какое-либо вещество, состоящее из твердой и жидкой фаз (наличием в нем газообразной фазы можно пренебречь). Отношение массы влаги к общей массе влажного материала определяется как влажность этого материала. Она может изменяться в широких пределах (от 0 до 100%). При влажности 0% мы будем иметь абсолютно сухой материал, при влажности 100% – воду.

В сушильной практике использовать для расчетов влажность материала в связи с переменной величиной показателей трудно, поэтому вводится понятие – влагосодержание материала, при котором неизменной величиной является масса абсолютно сухого вещества.

Влагосодержание материала определяется как отношение массы влаги в материале к массе сухого вещества его. Этот показатель изменяется от 0 (абсолютно сухое вещество) до ∞ (вода).

Для пересчета влагосодержания и влажности материала можно пользоваться следующими формулами:

(1)

(2)

где влагосодержание материала, %;

влажность материала, %.

Связь между влагой и сухим веществом высушиваемого материала в коллоидно-капиллярно пористом теле в зависимости от величины энергии разделяют на четыре формы: 1.химическая связь, при которой вода входит в состав молекулы вещества; эта связь обладает наиболее высокой энергией. Химически связанную воду удалить из вещества без его разрушения невозможно, поэтому такая форма связи влаги при сушке материала не учитывается. Эта форма воды не определяется принятыми методами определения влажности материала; 2.адсорбционная связь, когда вода в виде тонкой пленки удерживается силами поверхностного натяжения на внутренней и внешней поверхности мицелл коллоидного тела. Для удаления адсорбционной воды необходима длительная сушка; 3.осмотическая связь, при которой вода связана с твердым телом непрочно и легко удаляется из материала. Иногда этот вид связи называют влагой набухания. Осмотически удерживаемая адсорбционная вода связана с сухим веществом физико-химической связью; 4.капиллярная связь, которой обладает вода, содержащаяся в капиллярах и связанная с сухим веществом механической связью. Для удаления микро капиллярной влаги требуется больше энергии, чем для удаления макрокапиллярной и даже осмотически удерживаемой влаги.

В сушильной практике влагу в материале различают также по характеру взаимодействия ее с окружающей средой. По этому признаку она делится на свободную, гигроскопическую и равновесную.

Свободная влага – влага материала, которая испаряется с такой же интенсивностью, как влага со свободной поверхности. Известно, что количество влаги, испаренной со свободной поверхности, прямо пропорционально продолжительности испарения, поверхности испаряющейся жидкости и коэфциенту испарения, который зависит от

скорости движения воздуха. При скорости воздуха, равной 0, испарение происходить не будет, коэффициент испарения равен 0. При возрастании скорости воздуха в определенных пределах коэффициент испарения увеличивается. Однако при больших скоростях воздуха влияние скорости на процесс испарения мало заметно. Следует иметь в виду, что вследствие того, что водяной пар легче воздуха, при испарении влаги со свободной поверхности образуются конвективные токи, что способствует уносу молекул пара и ускоряет испарение. Количественно свободную влагу можно найти как разность между первоначальной влажностью материала и гигроскопической влажностью его.

Гигроскопическая влага – влага, обусловливающая такую влажность материала, при которой упругость паров воды на поверхности материала меньше упругости паров, над поверхностью свободно испаряющейся воды. В этом случае испарение влаги из материала протекает медленнее, чем испарение влаги в этих же условиях со свободной поверхности. Соотношение между свободной и гигроскопической влагой в материале зависит от его коллоидно-структурных свойств. Чем больше свободной влаги, тем материал быстрее сохнет.

Равновесная влага – влага, создающая влажность материала, при которой наступает равновесие между материалом и сушильным агентом. При этой влажности передвижения влаги из материала в сушильный агент и обратно не наблюдается. Такая равновесная влажность зависит от температуры и относительной влажности воздуха и изменяется с изменением их.