Расчет показателей процесса сушки и охлаждения зерна пшеницы

Исследование конструкции бункерной зерносушилки СБВС-5. Характеристика газовоздушной смеси и состояния зерна в процессе сушки и охлаждения. Расчет испаренной влаги в сушильной камере, размеров барабанной сушилки. Определение расхода теплоты на сушку.
Краткое сожержание материала:

Размещено на http:///

Содержание

Введение

1. Агротехнические требования к зерносушилкам

2. Тепловой расчет установки

2.1 Характеристика газовоздушной смеси и состояния зерна в процессе сушки и охлаждения

2.2 Расчет испаренной влаги в сушильной камере

2.3 Определение расхода воздуха

2.4 Определение расхода теплоты на сушку

2.4.1 Приход теплоты

2.4.2 Расход теплоты

2.4.3 Тепловой баланс

3. Построение процесса сушки на I-d-диаграмме

4. Расчет процесса охлаждения

5. Подбор вентилятора для зерносушилки

6. Подбор топочного блока

7. Расчет основных размеров барабанной сушилки

8. Технолого-экономические показатели

9. Технологические регулировки

Заключение

Литература

Введение

Увеличение производства зерна неразрывно связано с необходимостью постоянного совершенствования техники и технологии сушки.

В основных типах зерносушилок для сельскохозяйственного производства используется принцип конвективной сушки - теплота на нагрев и испарение влаги подводится нагретым воздухом, который одновременно служит и для удаления из сушилки испаренной влаги. Зерно при этом может находится - в состоянии неподвижного, движущегося, взвешенного слоя. В соответствии с этим применятся зерносушилки периодического и непрерывного действия (камерные, шахтные, бункерные и барабанные).

Своевременно и правильно проведенная сушка не только повышает качества зерна при хранении, но и улучшает его продовольственные и семенные достоинства.

При проектировании сушильных установок необходимо применять такие схемы и рассчитывать режимы их работы так, чтобы добиться повышения КПД сушилки и качества высушиваемого зерна.

1. Агротехнические требования для сушилок

Сушилки должны сушить зерно и семена без снижения качественных показателей, обусловленных стандартами на семена и зерно продовольственно-кормового назначения.

Семена и зерно после сушки не должны приобретать постороннего запаха. Барабанные сушилки должны обеспечивать сушку зерна и семян с начальной влажностью не более 35% с содержанием в нем сорной примеси не более 3%, в том числе соломистой примеси.

Отклонение температуры нагрева зерна и семян в барабанных сушилках от среднего значения по сечению шахты, в зоне максимального нагрева не должно превышать + 50С для семян, + 70С для продовольственного зерна.

Сушилки должны обеспечивать охлаждение зерна после сушки при температуре охлаждающего воздуха ниже 170С до температуры не более 250С, а при температуре охлаждающего воздуха выше 170С до температуры, превышающей температуру охлаждающего воздуха не более, чем на 80С.

Колебания заданной температуры теплоносителя, поступающего в сушильную камеру, при установившемся режиме работы не должны превышать 0,25%. Конструкция сушилок должна обеспечивать возможность полной ее очистки от остатков зерна и семян, проведение дезинфекции, а также установки первичных датчиков контроля, сигнализации и автоматизации технологического процесса, и отбора проб для определения качества семян и зерна.

Барабанные зерносушилки должны обеспечивать сушку зерна и семян любой влажности и засоренности. Снижение влажности за один пропуск должно быть не менее 6% на пшенице продовольственного назначения и не менее 3% на семенах с начальной влажностью зерна или семян до 20%.

2. Расчет основных показателей процесса сушки

Расчетная схема прямоточной сушилки включает источник теплоты 1, сушильную камеру 2 и охладильную камеру 3.

зерносушилка охлаждение барабанный бункерный

2.1 Характеристика газовоздушной смеси и состояния зерна в процессе сушки и охлаждения

Газовоздушная смесь характеризуется четырьмя основными параметрами: температурой t0, C; относительной влажностью ц, %; влагосодержанием d, г/кг и энтальпией I, кДж/кг [3, 6, 7].

В процессе сушки состояние изменяется. Поэтому различают нулевое (исходное) состояние - наружный воздух перед входом в теплообменник (в колорифер) с параметрами t0, ц0, d0, I0; первое состояние - нагретый в теплообменнике 1 воздух перед входом в сушильную камеру 2 с параметрами t1, ц1, d1, I1; второе состояние - отработанный агент сушки на выходе из сушильной камеры с параметрами t2, ц2, d2 и I2. Для охлаждения зерна в охладительную камеру 3 поступает наружный воздух с параметрами t3, ц3, d3, I3.

Зерно как объект сушки характеризуется тремя основными параметрами: расходом G кг/н; температурой и, 0C и относительной влажностью щ,%. Зерно при сушке в камере нагревается, а затем охлаждается в камере 3, при чем из него испаряется влага за счет теплоты аккумулирования. В соответствии с этим различают три состояния зерна: первое - перед загрузкой в сушильную камеру с параметрами G1, и1, щ1; второе - после сушки, перед началом охлаждения с параметрами G2, и2, щ2, третье - после охлаждения с параметрами G3, и3, щ3.

Тепловой расчет сушки обычно ведут при сушке пшеницы на продовольственном режиме при съеме влаги с 20 до 14%. Если задана начальная влажность зерна более 20%, то необходимо определить число пропусков зерна через сушилку:

(1)

где щк - кондиционная влажность зерна (щк=14% для зерновых культур)

Дщдоп - допустимое снижение влажности за один пропуск через прямоточную зерносушилку (для семян хлебных культур - зернобобовых и кукурузы).

Расчет ведут для каждого пропуска

Фактический расход по сырому зерну для каждого прохода:

где Gn - паспортная производительность зерносушилки, плановых т/ч;

Кп - коэффициент, учитывающий начальную и конечную влажность высушиваемой культуры (берем из справочных таблиц [1, 5, 6];

Кс - коэффициент, учитывающий режим сушки (для семян Кс = 2, для продовольственного зерна Кс = 1);

Кк - коэффициент, учитывающий обрабатываемую культуру.

Принимаем: Gn = 5; т /ч; Кс = 1; Кп = 1; Кк = 1.

2.2 Расчет испаренной влаги в сушильной камере

Исходным положением расчета является предпосылка, что масса сухого вещества зерна и масса сухого воздуха в процессе сушки не изменяется и остаются величинами постоянными, вследствие чего все расчеты относятся к 1 кг сухого вещества и сухого воздуха [4, 8]. Кроме того, общее количество влаги, участвующей в процессе, то есть влаги, содержащейся в зерне и сушильном агенте (пар) - остается постоянным.

Расчет испаренной влаги в сушильной камере, исходя из материального баланса, ведут по следующей зависимости:

(3)

Принимаем щ2 = 15%[1]

Расход зерна после охладительной колонки определяется по формуле:

,

где щ3 - конечная влажность зерна.

Принимаем: щ3=14%.

2.3 Определение расхода воздуха

На основании постоянства общего количества влаги, участвующем в процессе сушки, уравнение баланса влаги записывается:

(4)

где - влага, поступившая с сырым зерном, кг/ч;

- влага, уносимая с просушенным зерном, кг/ч;

L - расход сухого воздуха, кг/ч;

- влага, поступившая с агентом сушки, кг/ч;

- влага, уносимая с отработавшим агентом сушки, кг/ч.

После преобразования уравнения (4) с учетом (3) часовой расход воздуха на испарение влаги определяется:

(5)

Удельный расход сухого воздуха:

(6)

2.4 Определение расхода теплоты на сушку

Баланс теплоты, выражающий равенство между приходом и расходом теплоты в сушильной камере при аналитических расчетах сводится к раздельному определению всех статей прихода и расхода теплоты.

2.4.1 Приход теплоты

Теплота, вносимая в сушильную камеру с атмосферным воздухом:

(7)

где I0 -энтальпия наружного воздуха, кДж/кг.

Теплота, полученная в нагревательном устройстве:

(8)

Теплота, поступившая в камеру с зерном:

(9)

С1 - удельная теплоемкость сырого зерна;

(10)

Сс - теплоемкость сухого вещества зерна, равная 1,54 кДж/кг*ч;

Свл - удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/кг*ч.

В самой сушильной камере может быть источник, содержащий дополнительную теплоту Qдоп.

Тогда

2.4.2 Расход теплоты

Расход теплоты, уносимой из сушилки вместе с зерном:

Удельный расход теплоты:

Потери теплоты в окружающую среду через стенки сушилки:

(12)

где k0 - общий коэффициент теплопередачи от агента сушки в окружающую среду через стенки сушильной камеры кДж/м2 *ч *0С;

F - площадь всех стенок сушильной камеры, через которые происходит утечка теплоты в окружающую среду;

где tср - средняя температура...