Файл: Масликов, В. А. Технологическое оборудование производства растительных масел учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 114
Скачиваний: 0
Точного метода расчета сушилки с кипящим слоем нет, и су ществующие методы, а также излагаемый ниже метод, базиру ющийся в основном на трудах И. М. Федорова [23] и П. Г. Романкова и др. [24, 25], имеют приближенный характер.
В сушилке с кипящим слоем необходимо обеспечить переда чу некоторого количества тепла и создать определенные гидро динамические условия для получения кипящего слоя семян. По этому расчет сушилки состоит из двух частей: гидродинамичес кого и теплового расчетов, которые между собой увязываются. Вначале рассчитывают статику процесса сушки при помощи / —d-диаграммы. В результате этого расчета определяют количе ство необходимого теплоносителя и количество передаваемого тепла. После этого определяют эквивалентный диаметр семени по формуле
3/ —
d3 = 1,24(/ Vc , (III—6)
где Vc— объем одного семени, см3.
Так как семенная масса полидисперсна, то эквивалентный диаметр считается по максимальному размеру семени.
Затем из эмпирического уравнения находят критическое чи сло Рейнольдса ReKp, при котором начинается кипение слоя:
|
ReKp= ----------—— |
— ф, |
(III—7) |
|
|
1400 + 5,22 |
V Аг |
|
|
где |
Аг — критерий Архимеда; |
|
|
|
|
ф— коэффициент формы (см. гл. II). |
|
|
|
|
При ф = 1 уравнение (III—7) соответствует |
случаю, когда |
||
частица имеет шарообразную форму. |
|
|||
|
Скорость теплоносителя, обеспечивающая кипение слоя, |
|||
|
' |
ReKp Мт |
|
(III—8) |
|
, |
—---- —--- |
|
|
|
|
d3 рг |
|
|
где |
рг — динамическая вязкость газов; |
|
|
|
|
йэ — эквивалентный диаметр частицы; |
|
|
|
|
рг— плотность газов. |
|
|
|
Чтобы обеспечить интенсивное перемешивание частиц в кипя щем слое, действительная скорость оп теплоносителя должна быть больше скорости, определенной по формуле (III—8).
Отношение ~ принято называть числом псевдоожижения.
+
Для семян, как и для зерна, число псевдоожижения принимают равным 2; тогда действительная скорость теплоносителя
vn = К . |
(III—9) |
4—362 |
49 |
Число Рейнольдса Rey, при котором начинается унос частиц из кипящего слоя, определяют по формуле
Аг
(III—10)
Из полученного значения числа Rey определяют скорость теплоносителя
Rey Цг
(III—11)
В уравнениях (III—10) и (III —11) при полидисперсной сис теме эквивалентный диаметр й'э определяется для частиц наи
меньшего размера.
Должно быть соблюдено такое условие: vn<.vy\ в против ном случае будет наблюдаться унос частиц из кипящего слоя.
Высота кипящего слоя
|
|
|
(Ш—12) |
где |
h0— высота неподвижного слоя, м; |
|
|
|
eft и 8 — порозность неподвижного и кипящего слоя. |
|
|
|
Обычно задаются порозностью кипящего слоя, которая дол |
||
жна быть в зоне устойчивого состояния кипящего |
слоя, т. е. |
||
в пределах 0,50—0,60. |
|
|
|
|
Скорость воздуха в свободном сечении слоя |
|
|
|
|
|
(III—13) |
|
Сопротивление слоя семян (в Па) |
|
|
|
ДР = Peg 0 — е„) К, |
(III—14) |
|
где |
рс— плотность семян, кг/м3; |
|
|
|
е0— порозность неподвижного слоя. |
|
|
|
Проделанный гидродинамический |
расчет позволяет опреде |
|
лить диаметр сушилки при наличии |
количества теплоносителя, |
||
проходящего через сушилку (известно из расчета статики про цесса сушки), высоту сушильной камеры и давление вентилято ра, которое он должен создавать при работе.
В дальнейшем проводится тепловой расчет сушилки, из ко торого и определяется продолжительность нахождения матери ала в сушильной камере.
|
Критерий Федорова вычисляется по формуле |
|
(III—15) |
где |
v — кинематическая вязкость теплоносителя, м2/с; |
|
Рс и Рг— плотность семян и теплоносителя, кг/м3. |
50
Критерий Нуссельта определяют по формулам
Nu = |
0,0151 Fe°'74 Re0,65 |
°'34 |
при Fe |
от 30 до 100; |
(III—16) |
Nu = |
0,0283Fe0,6 Re°*65( ’^ L) |
^ |
при Fe |
0T 100 д0 200' |
17) |
Данные уравнения справедливы при условии, что теплоно ситель охлаждается в слое до температуры материала. Чтобы выполнить это условие, удельная нагрузка материала на решет ку должна быть вполне определенной; она определяется по фор муле
m== 0 ,5 5 2 R e ^ -^ . |
(Ill—18) |
Nu |
|
Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к материалу оп ределяется из критерия Нуссельта:
Nu X
(III—19)
где X— теплопроводность теплоносителя, Вт/(м-К); йэ — средний эквивалентный диаметр частицы, м.
Средняя разность температур процесса определяется как среднелогарифмическая разность при противотоке, учитывая, что теплоноситель охлаждается до температуры материала.
Для определения поверхности высушенных частиц часовуЛ производительность сушилки делят на среднюю массу одной частички (для семян подсолнечника 0,00069 кг), и таким обра зом находят количество частиц (п), прошедших через сушилку.
Приняв форму частичек шарообразной со средним размером d'3, их поверхность можно определить по формуле
F = 4л/?дП. (Ill—20)
Время, необходимое для сушки |
(в с), |
|
|
Q |
|
(III—21) |
|
aFAtcp ’ |
|||
|
|||
где Q — количество, тепла, передаваемое |
в сушильной камере (известно из |
||
расчета статики процесса сушки), Дж. |
|
||
Расчетное время сушки следует сравнить с временем сушки по экспериментальной кривой, при этом полученное расчетом время должно быть больше, чем по кривой сушки.
4: |
51 |
Для расчета потребного времени сушки в сушилке с кипя щим слоем может быть использовано уравнение, полученное Б. Н. Кириевским [73]:
т = |
щ, •7,5 |
(II!—22) |
|
т |
|||
|
о,5 ,0,01265i |
||
|
2,558 (рц)0-9 [ j r ) |
|
|
где wn— начальная влажность семян, поступающих в сушилку, %; |
|||
ру— массовая скорость теплоносителя, |
кг/(с-м2); |
||
т — масса семян на решетке, кг; |
|
||
F — площадь решетки, м2;
t — температура поступающего теплоносителя, °С.
РАВНОМЕРНОСТЬ СУШКИ СЕМЯН
Вопрос о равномерности сушки семян имеет большое значе ние как при хранении семян, так и для процесса их переработки. Особенно этот вопрос важен для маслосемян в силу следующих обстоятельств. В семенной массе с относительно низкой влаж ностью содержатся отдельные семена с высокой влажностью. В результате при хранении возможна порча семян, а в процессе переработки семян возникают трудности, особенно на операции обрушивания, что приводит к ухудшению качественных показа телей работы завода.
К сожалению, этому вопросу до настоящего времени не уде лялось достаточного внимания, вследствие чего исследований в этой области крайне мало.
Степень неравномерности сушки семян зависит в основном от равномерности распределения влаги между отдельными се менами в семенной массе до сушки и от конструкции сушилки.
В табл. III—5 приведена влажность семян, высушенных в шахтных сушилках разных типов (по данным Г. И. Гарбузовой
[2]).
Как видно из таблицы, часть высушенных семян имеет влаж
ность значительно меньше средней влажности; |
влажность дру |
|||||||
гой части семян намного |
превышает |
среднюю влажность. |
||||||
Средняя |
Тип |
Температура, |
°С |
|
|
Количество семян (в %), |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
влажность |
теплоно |
|
|
|
|
|
|
|
сушилки |
семян |
1—2 |
2-8 |
3—4 |
4—5 |
|||
семян, % |
|
сителя |
||||||
7,5 |
ВТИ-8 |
130 |
29—30 |
3 |
3 |
4 |
10 |
|
7,0 |
СЗС-8 |
по |
27—35 |
4 |
||||
6,9 |
СЗС-8 |
по |
27—35 |
— |
4 |
6 |
19 |
|
6,9 |
Топф |
130 |
52—54 |
— |
|
8 |
20 |
|
5,3 |
СЗС-8 |
160 |
50—65 |
4 |
____ |
29 |
28 |
|
4,7 |
ВТИ-8 |
160 |
56—60 |
5 |
13 |
34 |
26 |
|
52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
С уменьшением средней влажности смеси разброс влажностей уменьшается.
Аналогичное различие во влажности семян имеет место и при сушке в барабанных сушилках, вследствие того что время
нахождения семян |
внутри барабана |
различно. |
По данным |
Л. В. Романовой и Л. А. Кукоевой [26], |
при высушивании в ба |
||
рабанной сушилке |
семян со средней влажностью |
21,18% при |
|
влажности отдельных семян от 7,6 до 28,9% после сушки средняя влажность семян была 16%, а влажность отдельных семян ко лебалась от 6,2 до 28,8 % •
При сушке в двухбарабанной сушилке картина получается не сколько иная [26]. До сушки влажность семян была 14,3%, а влажность отдельных семян колебалась от 9,1 до 24,6%. После сушки при средней влажности семян 4,12% влажность отдель ных семян колебалась от 3,7 до 7,2%. Таким образом, при сушке в двухбарабанной сушилке достигается большая степень равно мерности влажности семян.
Пневматическая сушилка с точки зрения равномерности сушки должна давать наилучшие результаты, так как в ней все семена находятся одинаковое время. Следовательно, только не равномерность распределения влаги между семенами в поступа ющей смеси обусловливает различную влажность высушенных
семян. |
Следует предполагать, что |
различие во |
влажности вы |
|
сушенных семян будет |
несколько |
меньше, чем |
сырых, за счет |
|
разной |
скорости сушки |
относительно сухих и |
более влажных |
|
семян. |
К сожалению, опытных данных о работе пневматической |
|||
сушки нет.
Равномерность сушки в кипящем слое зависит от конструк ции сушилки. Например, для однокамерной сушилки непрерыв ного действия теоретический расчет показывает [23], что время
пребывания материала в ней разное: 22% |
семян находится в |
камере меньше 'Д средней длительности |
сушки, 39,5%— мень |
ше ‘/г средней длительности, 22% семян находится в сушилке в 1,5 раза дольше, а 14%— в 2 раза дольше средней длительности сушки.
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
III—5 |
|
имеющих указанную влажность, |
0/• |
|
|
|
|
|
||
/о* |
|
|
|
|
|
|||
5—6 |
6-7 |
7-8 |
8—9 |
9-10 |
10-11 |
11—12 |
12—13 |
18—14 |
4 |
4 |
36 |
20 |
20 |
8 |
____ |
____ |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||
15 |
31 |
21 |
5 |
5 |
1 |
1 |
— |
1 |
24 |
24 |
12 |
7 |
1 |
1 |
1 |
— |
1 |
4 |
44 |
24 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
|
|
|
|||||
21 |
8 |
— |
•-- |
— |
--- |
— |
— |
— |
— |
|
|||||||
13 |
9 |
— |
— |
— |
|
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
53 |