Введение

Одним из главных этапов в послеуборочной обработке зерна является сушка.

Основной задачей сушки зерновых и масличных культур является снижение его влажности до значений, при которых зерно можно безопасно заложить на длительное хранение, не опасаясь возникновения очагов самосогревания. Однако сушка - это не только способ понижения влажности зерна. При правильно подобранном режиме сушки происходит физиологическое дозревание зерна и улучшение его качества, так что сушка является очень важным периодом в существовании зерна.

В своей расчетной работе я изложу основные принципы сушки овса, с описанием применяемой зерносушилки, так же будет произведен тепловой расчет зерносушилки.

1. Значение сушки зерна

Сушка может оказывать разнообразное влияние на зерно. Важную роль при этом играет вид зерна и его дальнейшее использование. Например, у кукурузы в результате сушки при высокой температуре полностью теряется всхожесть, но целиком сохраняется кормовая ценность, так что применение сушки по-разному влияет на свойства зерновых культур. Ниже я опишу основные параметры зерновых, на которые влияет сушка.

1.1 Влияние сушки на мукомольное качество

В процессе сушки при высокой температуре происходит закал зерна пшеницы, что затрудняет его размол. Хлебопекарное качество пшеничной муки может ухудшиться в результате сушки зерна при высокой температуре. В пересушенной кукурузе трудно отделяется крахмал.

1.2 Влияние сушки на всхожесть

Зерно, которое должно быть использовано для посева, ячмень, предназначенный для приготовления солода, невозможно высушить при высоких температурах без снижения всхожести. В процессе сушки кукурузы и ячменя для солода, температура воздуха не должна превышать 45° С. Для других видов зерна температура может быть выше. Температура, выше которой снижается всхожесть, зависит от его начальной влажности, чем выше влажность, тем ниже должна быть температура. Семенную кукурузу иногда сушат в початках потому, что трудно обмолотить влажную кукурузу без повреждения зерна. В некоторых случаях кукурузу в початках сушат до влажности 17-19%. Затем початки обмолачивают и окончательно сушат зерно.

1.3 Влияние сушки на товарный вид

Существуют ГОСТы на товарное зерно, но в них не отражается качество зерна при сушке. Изменение внешнего вида, вызванное высокой температурой, не обязательно означает ухудшение качества зерна.

При высокой температуре уничтожается зародыш, но это не учитывается в документах на товарное зерно.

2. Режимы сушки

2.1 Общие сведения о режимах сушки

Под режимом сушки понимают определенное сочетание таких параметров, как температура агента сушки, его влагосодержание, скорость движения (расход) и предельно допустимая температура нагрева зерна. Величину ее определяют термоустойчивостью зерна, которая зависит от его культуры, влажности, назначения и продолжительности теплового воздействия. Режим сушки, при котором обеспечивается высокое качество зерна, и достигаются наилучшие технико-экономические показатёли работы сушилки, называют оптимальным.

Своевременно и правильно проведенная сушка не только повышает стойкость зерна при хранении, но и улучшает его продовольственные и семенные достоинства. В результате сушки ускоряется послеуборочное дозревание, происходит выравнивание по влажности, улучшаются цвет, внёшний вид и технологические свойства зерна.

Режим сушки зависит от способа сушки и конструкции зерносушилок. При сушке зерна в шахтных прямоточных зерносушилках в нашей стране применяют режимы, при которых температуру агента сушки изменяют постепенно, по мере прохождения зерна по зонам сушки. Такие ступенчатые режимы особенно благоприятны при сушке свежеубранного зерна, а также для крупяных культур.

При сушке пшеницы температурный рёжим дифференцируют в зависимости от исходного качества клейковины - крепкой, нормальной, слабой. Сушка пшеницы со слабой клейковиной при повышенных температурах приводит к уплотнению клейковины и, следовательно, к улучшению ее качества.

При сушке зерна в шахтных прямоточных зерносушилках съем влаги за один пропуск не должен превышать 6%, а для риса-зерна - 3%. Если этого недостаточно, то применяет второй пропуск зерна через зерносушилку. В шахтных рециркуляционных зерносушилках снижение влажности за один пропуск может составлять 10%, в рециркуляционных зерносушилках с дополнительными камерами для нагрева зерна - без ограничения предела снижения влажности.

При организации процесса и выборе режима сушки руководствуются утвержденными инструкциями и правилами.

Режимы сушки зерна продовольственного назначения некоторых культур в шахтных прямоточных зерносушилках приведены в табл.

Таблица

Как видно из приведенных данных, в большинстве случаев применяют восходящие режимы сушки. В первую зону подают агент сушки с меньшей температурой, так как зерно имеет высокую влажность и меньшую термоустойчивость. Во вторую зону подают агент сушки уже с более высокой температурой.

Шахтная прямоточная сушилка ДСП 24сн

3. Конструкция сушилки

Стенки шахт изготавливают из железобетона или стали. Производительность шахтных зерносушилок колеблется от 1 до 50 т/ч.

Принципиальная схема шахтной зерносушилки представлена на рисунке 1. Шахтная прямоточная зерносушилка состоит из одной или двух сушильно-охладительных шахт, напорно-распределительной камеры, выпускного механизма, над - и подсушильных бункеров, вентиляционного оборудования и топки.

Рисунок 1.

Сушильно-охладительная шахта имеет прямоугольное сечение и до верха заполняется просушиваемым зерном. Верхняя часть шахты - сушильная - предназначена для высушивания зерна, а нижняя - охладительная - для охлаждения высушенного зерна. Конструкция их аналогична.

Сушильная часть шахты может разделяться на 2-З секции - зоны сушки, - при этом в каждую зону подается агент сушки с различной температурой.

Внутри шахты установлены короба рядами в шахматном порядке для подвода и отвода агента сушки (воздуха) (рис. 2).

Рисунок 2

Зерно располагается между коробами. Агент сушки (воздух) поступает в шахту через подводящие короба со стороны напорно-распределительной камеры, проходит слой зерна и выходит через отводящие короба в атмосферу или осадительную камеру.Короб представляет собой канал обычно пятигранной формы с открытой нижней стороной. Иногда стенки коробов делают жалюзийными.Напорно-распределительная камера предназначена для выравнивания потоков агента сушки (воздуха) с целью равномерного распределения по подводящим коробам. Камеру разделяют по высоте горизонтальными перегородками для подачи агента сушки в зоны сушки или воздуха в охладительную зону. Надсушильный бункер предназначен для непрерывной подачи зерна в сушку и препятствует утечке агента сушки из верхних рядов коробов, т. е. служит своеобразным зерновым затвором Выпускной механизм устанавливается под охладительной зоной, он предназначен для равномерного выпуска зерна из сушильно-охладительной шахты по всему ее сечению, а также для регулирования производительности зерносушилок. В зависимости от конструкции выпускного механизма зерно из шахты может выпускаться или непрерывно, или периодически, а сам механизм быть бесприводным или иметь привод.

Для подачи агента сушки или охлаждающего воздуха в шахту зерносушилки применяется вентиляционное оборудование вентиляторы и воздуховоды. Вентиляторы могут работать как на нагнетание, так и на отсасывание агента сушки, они должны обеспечивать его расчетные расходы. При любом варианте установки вентиляторов вся вентиляционная сеть (трубы, диффузоры, люки, соединения и пр.) должна быть тщательно уплотнена и не допускать утечек агента сушки.

Топки зерносушилок любого типа предназначены для сжигания топлива и смешивания продуктов сгорания с атмосферным воздухом, в результате чего получается агент сушки, подаваемый в шахту зерносушилки. Для сушки зерна смесью воздуха с топочными газами применяют только светлые малосернистые виды жидкого топлива или природный газ. Нефть, мазут, каменный уголь, другие виды топлива можно использовать только для нагрева воздуха в калориферах.

В качестве жидкого топлива в отечественных зерносушилках применяют дизельное топливо, соляровое масло или тракторный керосин. Для сжигания жидкого топлива применяют форсунки инжекционного или игольчатого типа, а газообразного - газовые горелки.

3.1 Технические характеристики зерносушилки ДСП 24сн

4. Тепловой расчет

4.1 Исходные для расчета данные

Зерновая культура -- овес на прочие нужды (продовольственного назначения); начальная влажность w0 = 27%, конечная влажность w3 = 14%.

Температура атмосферного воздуха -- t0 = 20 С;

Топливо -- жидкое, с химическим составом (%):

4.2 Определяем исходные параметры атмосферного воздуха и температуру агента сушки

Для этого по принятому значению температуры атмосферного воздуха t0 = 20 С и его относительной влажности (при наихудших условиях) 0 = 100% с H, d--таблицы (при В = 99,3103 Па) определяем его влагосодержание d0 = 13 г/кг и Н0 = 56кДж/кг.

Позонные (по зонам сушки зерносушилки) значения температуры агента сушки для рассчитываемой зерносушилки на входе в 1-ю зону сушки t1 = 130 С, во 2-й зоне сушки используется агент с температурой t2 = 160 С.

По химическому составу жидкого топлива рассчитываем значения его высшей и низшей теплоты сгорания (кДж/кг):

(Qв)р = 339Ср + 1257Нр - 109(Ор - Sр);

(Qн)р = (Qв)р - 25 (9 Нр + Wр),

где Ср,Нр, Ор, Sр, Wр -- соответственно углерод, водород, кислород, сера и вода, входящие в состав топлива, %; состав топлива принято характеризовать и содержанием золы Ар.

(Qв)р = 33980 + 125713 - 109(3 - 1) = 43 243 кДж/кг;

(Qн)р = 44 391 - 25 (913 + 0) = 40 318кДж/кг.

Расчет теоретическое количество сухого воздуха L0, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кг/к:

Для жидкого топлива

L0 = 0,115(Cр + 0,375Sр) + 0,346Hр - 0,043Ор.

L0 = 0,115(80+0,375) + 0,34613 - 0,0433 = 13,6 кг/кг.

Рассчитываем энтальпию водяного пара Нп (кДж/кг) атмосферного воздуха при температуре воздуха t0 (С):

Нп = rt = 0 + cпt0 = 2500 + 1,8820 = 2537,6 кДж/кг

Расчет значение коэффициента избытка воздуха :

= (Qв)рт - [(9Нр + Wр) / 100][2500(1 - т) + 0,88t] - са.сt(1 - Ар / 100) + стtт /

[L0(d0Hп) / 1000 - Н0 + са.сt],

где т -- КПД топки: для летних условий (t0 0) т = 0,95; са.с, ст -- удельная теплоемкость соответственно агента сушки (са.с = 1,004 кДж/кг) и топлива (ст = 2,2 кДж/кг); tт -- температура топлива: tт=t0=20С; d0, Hп, H0 соответственно влагосодержание, энтальпия пара атмосферного воздуха и энтальпия атмосферного воздуха.

Для первой зоны сушки (при t1 = 130 C):

1 = 43 243 0,95 - [(913 + 0) / 100][2500(1 - 0,95) + 0,88130] -

- 1,004130(1 - 3 / 100) + 2,220 / [13,6132537,6 / 1000 - 56+1,004130]= 78,1.

Для второй зоны сушки (при t2 = 160 C):

2 = (41080,85-466,8+44)/ 533,44768=76,22.

Расчет влагосодержание d (г/кг) и энтальпию Н (кДж/кг) агента сушки:

d1 = [10(9Hр + Wр) + 1L0d0] / [1L0 + 1 - (9Hp + Wp) / 100] =

= [10(913 + 0) + 78,113,613] / [77,113,6 + 1 - (913 + 0) / 100] =

= 14,3 г/кг;

d2 = [10(9Hр + Wр) + 2L0d0] / [2L0 + 1 - (9Hp + Wp) / 100] =

= [1170+76,2213,613] / [76,2213,6+1 - 1,17] = 14645,696 / 1036,422 =

=14,13 г/кг;

Н1 = са.сt1 + 0,001d1(2500 + 1,88t1) = 1,004130 + 0,00114,3(2500 + 1,88130) = 169,765 кДж/кг;

Н2 = са.сt1 + 0,001d2(2500 + 1,88t2) = 160,64 + 0,00114,3(2500 + 300,8)=200,7 кДж/кг.

Расчет количества влаги, подлежащей испарению в зерносушилке в целом:

Для моих условий Кв = 1 и Кк(н) = 1,2.

определяем производительность зерносушилки (кг/с):

по сырому зерну G0 = G / (3,6КвКк(н)), где G -- производительность зерносушилки, план. т/ч. С учетом того, что базовая зерносушилка ДСП-24сн имеет производительность 20 план. т/ч, имеем:

G0 = 20 / (3,611,2) = 5,05 кг/с.

по просушенному зерну

G3 = G0(100 - w0) / (100 - w3) = 5,05(100 - 27) / (100 - 14) = 4,58 кг/с.

Количество испаряемой из зерна влаги (кг/с):

W = G0 - G3 = 5,05 - 4,58 = 0,47 кг/с.

Определение позонных (по зонам нагрева, сушки и охлаждения) значений влажности зерна и производительности зерносушилки:

Для этого, согласно рекомендациям, принимаем:

Wохл = 0,075W = 0,0750,47 = 0,03525 кг/с.

Производительность зерносушилки на входе в зону окончательного охлаждения:

G2 = G3 + Wохл = 4,58 + 0,03525 = 4,88525 кг/с.

Влажность зерна (%) на входе в эту зону будет:

w2 = 100 - (G3 / G2)(100 - w3) = 100 - (4,58 / 4,88525)(100 - 14) = 19,374 %.

Далее поступаем следующим образом.

Определяем значение коэффициента перевода просушенного зерна в плановые единицы после 2-й зоны сушки:

Кв2с = (wc0 - wc2) / [wc0 - 0,011(wc0)2 - 9,4] = wc0 = 100w0 / (100 - w0) = 10027/(100 - 27) = 28,2 %; wc2 = 100w2/(100 - w2) = 10019,374 / (100 19,374) = 24 % = (28,2 - 24) / [28,2 - 0,011795,24 - 9,4] = 0,4178.

Затем, для учета в последующих расчетах, определяем ориентировочные значения скорости агента сушки и воздуха на выходе из коробов, с учетом 75%-й производительности соответствующих вентиляторов, числа рядов коробов и коробов в одном ряду, площади поперечного сечения отводящего отверстия короба 0,00925 м2.

Итак, скорость агента сушки:

1с = 0,7545900 / (36000,009251616) 4,04 м/с;

2с = 0,7527800 / (36000,00925816) 4,9 м/с;

для зоны охлаждения

охл = 0,7549300 / (36000,009251416) 4,96 м/с.

Далее, с учетом конструктивных и режимных особенностей 1-й и 2-й зон сушки число рядов коробов nр.к.1с = 16, nр.к.2с = 8; скорость агента сушки 1с =4,04 м/с, 2с =4,9 м/с; температура агента сушки t1с = 130 С, t2с = 160 С определим значение коэффициента перевода просушенного зерна в плановые единицы после 1-й зоны сушки:

Кв1с = Кв2с[(nр.к.1с - 1)1сt1с] / [(nр.к.1с - 1)1сt1с + (nр.к.2с - 1)2сt2с] = 1,028[(16 - 1)4,04130] / [(16 - 1)4,04130 + (8- 1)4,9160] = 0,6.

Влажность зерна после 1-й зоны сушки:

wc1c = wc0 - Кв1с[wc0 - 0,011(wc0)2 - 9,4] = 28,2 - 0,6[28,2 - 0,011(28,2)2 - 9,4] = 22,17 %.

w1c = 100wc1c / (100 + wc1c) = 10022,17 / (100 + 22,17) = 18,15 %.

Производительность зерносушилки на входе во 2-ю зону сушки:

G1 = G0(100 - w0) / (100 - w1) = 5,05 (100 - 27) / (100 - 18,15) = 4,81 кг/с.

Количество влаги, испаряемой в 1-й и 2-й зонах сушки составит:

W1c = G0 - G1 = 5,05 - 4,81 = 0,24 кг/с.

W2c = W - (W1c + Wохл) = 0,47 - (0,24 + 0,03525) = 0,195 кг/с.

Установим позонные значения температуры зерна:

Примем 0 = t0 =20 С.

Предельная температура нагрева зерна пред = 60 С.

Коэффициент перегрева для 1-й и 2-й зон сушки

п = 0,250,09 + 0,48t Е / [(G0 + G2)(n - 2)] - 0,0030,

где t -- средняя температура агента сушки в 1-й и 2-й зонах сушки, С; Е -- масса зерна в полезном объеме 1-й и 2-й зон сушки, кг; n -- число рядов подводящих и отводящих коробов в 1-й и 2-й зонах сушки.

Значение Е для зерна ячменя Е=Еов??/750=26 200620/750=21658

Средняя температура агента сушки:

t = [t11c(n1c - 1) + t22c(n2c - 1)] / [1c(n1c - 1) + 2c(n2c - 1)] =

= [1304,0415 + 1604,97] / [4,0415 + 4,97] = 140,84 C.

Итак, для условий решаемой задачи имеем:

п = 0,250,09 + 0,48140,84 26 200/ [3600(4,88525+ 5,05)(23)] - 0,00320 =0,52.

Принимаем температуру зерна на выходе из второй зоны сушки равной:

2 = пред / (1 + п)= 60 / (1 + 0,52) = 39,5 С.

Нормативная температура зерна на выходе из сушилки должна быть:

н3 = 2 - (1 - 0,0032)(2 - t0) = 39,5 - (1 - 0,00339,5)(39,5 - 20) =22,31 С.

Однако фактическая производительность зерносушилок типа ДСП по охлаждению зерна Gохл отличается от их паспортной производительности G, что видно из нижеследующей таблицы

С учетом того, что фактическая производительность зерносушилки ДСП-24сн по охлаждению зерна Gохл = 21,9 план.т/ч не соответствует паспортной G = 20 план. т/ч, введем поправку:

3 = 2 - (Gохл / G)(1 - 0,0032)(2 - t0) = 39,5-(21,9/20)(1- 0,00339,5)( 39,5 - 20) = 20,67 С.

Конечное оптимальное значение температуры нагрева зерна:

2опт = 0 + 0,028t3/2 + 8,2 = 20 + 0,028140,84 3/2 + 8,2 = 75 С.

Критерий эффективности нагрева зерна в 1-й и 2-й зонах сушки, т.е. от

0 = 20 С до 2 = 39,5 С при 2опт = 75 С будет равен:

К2с = (2 - 0) / (2опт - 0) = (39,5 - 20) / (75 - 20) = 0,355.

Критерий эффективности нагрева зерна в 1-й зоне сушки будет равен:

К1с = К2с[(nр.к.1с - 1)1сt1с]/[(nр.к.1с - 1)1сt1с + (nр.к.2с - 1)2сt2с] = 0,355[(15)4,04130]/[(15)4,04130 + (7) 4,9160] = 0,21.

Температура зерна после 1-й зоны сушки будет равна:

1 = 0 + К1с[2опт - 0] =20 + 0,21[75 - 20] = 31,55 С.

Установление позонных значений температуры отработанного агента сушки и воздуха:

t1 = 0,125(0 + 1 + 2t1) + 5 = 0,125(20 + 31,55 + 2130) + 5 = 43,94 С;

t2 = 0,125(1 + 2 + 2t2) + 5 = 0,125(31,55+ 39,5 + 2160) + 5 = 53,88 С;

t0 = 0,5(2 + 3) - 5 = 0,5(39,5 + 20,67) - 5 = 25,085 С.

Графо-аналитический расчет затрат и потерь теплоты:

Определяем затраты теплоты на испарение влаги:

qи.1с = 2500 - (2,3 + 0,0014ср.1с)ср.1с = ср.1с = (0 + 1) / 2 = (20+ 31,55) / 2 = 25,775 С = 2500 - (2,3 + 0,036085)25,775 = 2 439,78741 кДж/кг;

qи.2с = 2500 - (2,3 + 0,0014ср.2с)ср.2с = ср.2с = (1 + 2) / 2 = (31,55+ 39,5) / 2 =35,525 С = 2500 - (2,3 + 0,049735)35,525 = 2 416,53 кДж/кг;

qи.охл =2500 - (2,3 + 0,0014ср.охл)ср.охл = ср.охл = (2 + 3) / 2 = (39,5 + 20,67) / 2 = 30,085 С = 2500 - (2,3 + 0,001430,085)30,085 =2 429,54 кДж/кг.

Расчет значений удельных теплоемкостей зерна на выходе из зон сушки и охлаждения

с1 = [свw1 + сс.в(100 - w1)] / 100 = [4,1918,15 + 1,55(100 - 18,15] / 100 = 1,87 кДж/(кгК);

с2 = [свw2 + сс.в(100 - w2)]/100 = [4,1919,374 + 1,55(100 - 19,374]/100 = 1,836 кДж/(кгК);

с3 = [свw3 + сс.в(100 - w3)]/100 = [4,1914 + 1,55(100 - 14]/100 = [58,66 + 133,3]/100 = 1,92 кДж/(кгК);

Расчет значений удельных расходов теплоты на нагрев зерна в зонах сушки:

qм.1с = [G1с1(1 - 0)] / W1с = [4,811,99(31,55 - 20)] / 0,24 =460,64766 кДж/кг;

qм.2с = [G2с2(2 - 1)] / W2с = [4,8851,93(39,5 - 20)] / 0,195 = 942,8 кДж/кг.

Рассчитываем средние значения температуры агента сушки (в 1-й -- 2-й зонах сушки) и воздуха (в зоне охлаждения):

tср.1с = 0,5(t1 + t1) = 0,5(130 + 43,94) = 86,97 С;

tср.2с = 0,5(t2 + t2) = 0,5(160 + 53,88) = 106,94 С;

tср.охл = 0,5(t0 + t0) = 0,5(20 + 25,085) = 22,54 C.

Расчет коэффициентов теплопередачи для зоны нагрева, зон сушки и охлаждения. Для этого вначале определяем значения коэффициентов тепловосприятия и теплоотдачи.

Для зон сушки и охлаждения:

1(1с+2с+охл) = С + Dv = 6,16 + 4,190,3 = 7,4 Вт/(м2К);

2(1с+2с+охл) = С + Dv = 6,16 + 4,195 = 27,1 Вт/(м2К).

Для железобетонной стенки коэффициент теплопередачи = 1,54 Вт/(мК), толщина = 0,1 м.

Коэффициент теплопередачи

к1с = к2с = кохл = 1/[1/1(1с+2с+охл) + / + 1/2] = 1/[1/7,42 + 0,1/1,54 + 1/27,11] = 1/[0,1348 + 0,0649 + 0,0369] = 1/0,2366 = 4,23 Вт/(м2К).

Площадь поверхности теплоотдачи составляет:

F1с = 23160,2 = 19,2 м2;

F2с = 2380,2 = 9,6 м2;

Fохл = 23140,2 = 16,8 м2.

Удельные потери теплоты в окружающую среду:

qо.с.1с = 0,001F1ск1с(tср.1с - t0) / W1с = 0,00119,24,23(86,97 - 20) / 0,24 = 22,66 кДж/кг;

qо.с.2с = 0,001F2ск2с(tср.2с - t0) / W2с = 0,0019,64,23(106,94 - 20) / 0,195 = 18,1 кДж/кг;

qо.с.охл = 0,001Fохлкохл(tср.охл - t0)/Wохл = 0,00116,84,23(22,54 - 20)/ 0,03525= 5,12 кДж/кг.

Термодинамические потери вследствие неизобарности процесса:

qт.1с = 0,23(546 + t1 + t1) = 0,23(546 + 130 + 43,94) = 165,5862 кДж/кг;

qт.2с = 0,23(546 + t2 + t2) = 0,23(546 + 160 + 53,88) = 174,77 кДж/кг;

Расчет разности сообщений и потерь теплоты (угловой коэффициент сушки) для зон сушки и охлаждения:

1с = св0 - qм.1с - qо.с.1с - qт.1с = 4,1920 - 460,64766 - 22,66 - 165,5862 = - 565,1 кДж/кг;

2с = св1 - qм.2с - qо.с.2с - qт.2с = 4,1931,55 - 942,8 - 174,77 - 18,1 = - 1003,47 кДж/кг;

охл = св2 - qм.охл - qо.с.охл = 4,1939,5 + [(G3c3)/Wохл](2 - 3) - 24,4 = 4,1939,5 + [(4,581,92)/ 0,03525](39,5 - 20,67) - 24,4 = 4838,5087 кДж/кг.

Для определения влагосодержания отработанного агента сушки и воздуха на H, d -- диаграмму нанесем точку А по параметрам атмосферного воздуха (t0, d0) и точки В1 и В2 по параметрам агента сушки (t1, d1) и (t2, d2). Линии АВ1 и АВ2 характеризуют процесс получения агента сушки при смешивании воздуха с топочными газами.

Линии постоянной энтальпии Н1 и Н2, проходящие через точки В1 и В2 -- характеризуют процесс теоретической сушки в 1-й и 2-й зонах сушки.

Для получения линии, характеризующей действительный (с учетом ) процесс сушки в 1-й зоне сушилки, для произвольной точки е1, взятой на линии Н1 = const, определим величину опущенного вниз по вертикали отрезка е1Е1 (?Н1):

?Н1=0,038663,44=25,2 кДж/кг

Линия В1С1, проведенная через точку Е1 до пересечения с линией заданной температуры t1 = 43,94 C, соответствует ходу процесса действительной сушки и влагосодержанию d1 = 45 г/кг.

Удельный расход агента сушки в 1-й зоне l1c (кг/кг) составляет:

l1c = 1000 / (d1 - d1) = 1000 / (45 - 25) = 50 кг/кг.

Удельный расход теплоты q1c (кДж/кг) в 1-й зоне сушки, представляющего собой разность энтальпий (Н1 - Н0), составляет:

q1c = l1c(H1 - H0) = 50(199 - 50,5) = 7425кДж/кг.

По аналогии, для получения линии, характеризующей действительный (с учетом ) процесс сушки во 2-й зоне сушилки, для произвольной точки е2, взятой на линии Н2 = const, определим размер опущенного вниз по вертикали отрезка е2Е2 (?Н2):

?Н2=0,0461831,27=84,24 кДж/кг

Линия В2С2, проведенная через точку Е2 до пересечения с линией заданной температуры t2 = 54,31 C, соответствует ходу процесса действительной сушки и влагосодержанию d2 = 42 г/кг.

Удельный расход агента сушки во 2-й зоне l2c (кг/кг) составляет:

l2c = 1000 / (d2 - d2) = 1000 / (42 - 26,2) = 63,29 кг/кг.

Удельный расход теплоты q2c (кДж/кг) во 2-й зоне сушки, представляющего собой разность энтальпий (Н2 - Н0), составляет:

q2c = l2c(H2 - H0) = 63,29(234 - 50,5) = 11 613,72 кДж/кг.

Для получения линии, характеризующей действительный (с учетом ) процесс в зоне охлаждения сушилки, для произвольной точки е3, взятой на линии Н0 = const, определим величину отложенного вверх по вертикали отрезка е3Е3 (?Н3):

?Н3=0,0206355,22=127,10 кДж/кг.

Линия В3С3, проведенная через точку Е3 до пересечения с линией заданной температуры t0 = 25,05 C, соответствует ходу процесса действительной сушки и влагосодержанию d0 = 14 г/кг.

Удельный расход охлаждающего воздуха lохл (кг/кг) составляет:

lохл = 1000 / (d0 - d0) = 1000 / (14 - 13) = 1000 кг/кг.

Графическое изображение процессов

Суммарный (с учетом затрат и потерь) расход теплоты составляет:

Qр1с = q1сWр1с = 74250,32 = 2376 кВт;

Qр2с = q2сWр2с = 11 613,721425 = 1654,95 кВт;

Далее рассчитаем значения массовых L и объемных V расходов агента сушки (в подогревателе и зонах сушки) и воздуха (в зоне охлаждения).

Lp1с = l1сWр1с = 46,10,355 = 16 кг/с;

Lp2с = l2сWр2с = 380,219 = 9,01 кг/с;

Lpохл = lохлWрохл = 2860,046 = 37,5 кг/с.

Объемные расходы агента сушки и воздуха составят:

Vp1c= Lp1cо.1c[293/(273 + t1)] = 161,165[293/(403)] = 13,55 м3/с;

Vp2c= Lp2cо.2c[293/(273 + t2)] = 9,011,223[293/(433)] = 7,45 м3/с;

Vрохл = Lpохло.охл[293/(273 + t0)] = 37,50,81[293/(291)] = 30,5 м3/с.

Определение расчетного числа подводящих и отводящих коробов, а также расчетное число рядов подводящих и отводящих коробов в каждой зоне сушки и охлаждения:

npк.1с = 2Vp1с/(fкvк.1c) = 213,55/(0,009255,6) = 523,16;

npк.2с = 2Vp2с/(fкvк.2c) = 27,45/(0,009252,3) = 700,35;

npк.охл = 2Vpохл/(fкvк.охл) = 230,5/(0,009253) = 2198.

Расчетное число рядов подводящих и отводящих коробов в соответствующей зоне сушки или охлаждения nр (шт.) составляет:

np1c = npк.1с/(aк) = 523,16/(32) = 16,35;

np2c = npк.2с/(aк) = 700,35/(162) = 21,87;

npохл = npохл/(aк) = 2198/(162) = 68,68.

Итого, при принятых нами (п. 8 расчета) скоростях агента сушки и воздуха на выходе из коробов, nр =106,9.

Сопоставим расчетное число рядов коробов с фактическим и рассчитаем поправочные коэффициенты:

1-я зона сушки -- к1с = nф1c/np1c = 16/16,35 = 0,97;

2-я зона сушки -- к1с = nф2c/np2c = 15/21,87 = 0,68;

зона охлаждения -- кохл = nфохл/npохл = 17/68,68 = 0,25.

При принятых значениях производительности сушилки G (план.т/ч) и соотношениях влагосъема по зонам сушки и охлаждения, фактическая скорость агента сушки и воздуха на выходе из коробов должна составлять:

1-я зона сушки -- 1с = 5,6/0,97 = 5,77м/с;

2-я зона сушки -- 2с = 2,3/0,68 = 3,38 м/с;

зона охлаждения -- охл = 3,06/0,25 = 12,24 м/с.

Перерасчет, с поправкой на уточненные скорости агента сушки, делать не будем. Примем:

Lфа.с = Lp1с + Lp2с, (кг/с); Vф1с = Vp1с; Vф2с = Vp2с; Vфохл = Vpохл; Qф1с = Qp1с; Qф2с = Qp2с.

Технико-экономические показатели.

Определение расхода топлива на сушку и термический КПД зерносушилки:

Для этого вначале сделаем поправку на нормативную температуру атмосферного воздуха и зерна tн0 = н0 = 20 С: дополнительный расход (+) или снижение расхода (-) теплоты Qв (кВт) на нагрев или охлаждение наружного воздуха, идущего на процесс горения и смешения с топочными газами (для получения агента сушки необходимой температуры), с учетом суммарного массового расхода агента сушки Lфа.с (кг/с) в зонах сушки зерна и удельной теплоемкости агента сушки са.с = 1,004 кДж/(кгК),

Qв = Lфа.сса.с(5 - t0) = (Lр1с + Lр2с)са.с(5 - t0) = (16 + 9,01)1,004(5 - 20) = = -376,65 кДж/кг;

дополнительный расход (+) или снижение расхода (-) теплоты Qз (кВт) на нагрев или охлаждение зерна (без испарения влаги при нагреве) при производительности зерносушилки по сырому зерну Gф0 (кг/с), удельной теплоемкости сырого зерна с0 = 4,19(20/100) + 1,55([100 - 20]/100) = 2,08 кДж/(кгК)

Qз = G0с0(5 - 0) = 6,062,08(-15) = -189 кДж/кг .

Расчет дополнительных затрат теплоты Qтр (кВт) на нагрев транспортных средств не производим, так как рассчитываемая зерносушилка прямоточная (без рециркуляции смеси сырого и просушенного зерна), т.е. в данном случае Qтр = 0 кВт.

Фактический расход теплоты в реконструированной зерносушилке при нормативных значениях температуры атмосферного воздуха и зерна

Qф =Qв + Qз + Qтр + Qфс = -376,65 -189+2376+1654,95 = 3465,3 кВт.

Расход натурального топлива на сушку при известных значениях низшей теплоты сгорания фактического топлива и КПД топки т = 0,95 составляет:

В = Qф/(Qрнт) = 3465,3 /(412410,95) = 0,088 кг/с;

Расход условного топлива на сушку с учетом низшей теплоты сгорания условного топлива (Qрн = 29330 кДж/кг):

Ву = Qф/(29330т) = 3465,3 /(293300,95) = 0,124 кг/с.

Удельный расход условного топлива на сушку:

bу = 3600Bу/Gф = 36000,124/24 = 18,6 кг/план.т.

3.5 Термический КПД зерносушилки:

с = (Wфiqиi)/(BQpн) = (Wф1сqи.1с + Wф2сqи.2с + Wфохлqи.охл)/(BQpн) = (780,72+343,75+91,10)/( 0,088 41241) = 0,30.

Расчет размеров

Определение основных размеров топки:

Объем (м3):

Vт = ВQрн / (3,6qо.пт),

где qо.п. -- допускаемая объемная плотность тепловыделения, Вт/м3; для жидкого и газообразного топлива qо.п = 500 кВт/м3.

Итак,

Vт = 0,08841241/ (3,65000,95) = 2,122 м3.

Длину Lт топочного пространства топки для сжигания жидкого топлива принимают в пределах 3 000 … 5 000 мм. Примем Lт = 4 м.

зерно сушка нагрев мукомольный

Список литературы

1. Малин Н.И. Справочник по сушке зерна. -- М.: Колос, 1986.

2. Малин Н.И. Энергосберегающая сушка зерна. -- М.: КолосС, 2004.

Размещено на Allbest.ru