Влажный материал (зерно) в количестве М1 = 20000кг при температуре θ1 = 200С и влажности ω1 = 35 % поступает в сушильную камеру. Его параметры после сушки соответственно равны М2 = 13000 кг , θ2 = 400 С, ω2 =15%.
3.2 Расчёт количества испаряемой влаги
В процессе сушки часть влаги из зерна испаряется. Масса удаляемой влаги W равна разности между массой зерна до М1 и после М2 сушки:
W = M1 - М2 = (3.1)
Масса абсолютно сухого материала (зерна) Мо в процессе сушки и охлаждения остаётся постоянной:
100 – w1 100 – w2
100 100
Из уравнения (3.2) определяется масса зерна при выходе из сушильной камеры:
100 – w1
100 – w2
Произведя расчёты получим М2 = 13000 кг.
Подставив значение М2 в уравнение (3.1), получим массу удаляемой влаги:
100 – w1100 – w1
100 – w2 100 – w2
Убыль материала в процессе сушки составляет (%):
w1 – w2 35 - 15
D = ───── 100 .= ───── 100 = 23 % (3.5)
100 – w2100 - 15
3.3 Расчёт расхода воздуха и тепла
100 1000 100 1000
d1 d2
L – расход сухого агента сушки (воздуха), кг/ч.
После некоторых преобразований получим массовый расход испарившейся влаги W:
100 100 1000
а отсюда необходимый массовый расход сухого агента сушки (воздуха):
1000 W
d2 – d1
Массовый расход сухого агента сушки (воздуха) L = 7,8 х 105 кг/ч.
Удельный расход сухого агента сушки, отнесённый на 1 кг испарённой влаги, составит:
L1000
Wd2 – d1
где l – удельный расход сухого агента сушки на 1 кг испарённой влаги, кг.
При смешивании с топочными газами влагосодержание наружного воздуха doповышается до d1за счёт влаги, содержащейся в топливе, и сгорания водорода, поэтому для этих условий удельный расход агента сушки (воздуха) составит l = 111 кг с.в./ г.
Расчёт расхода тепла. Действительный процесс сушки отличается от теоретического тем, что количество полезно использованной теплоты всегда меньше фактически затраченной.
Расход теплоты в бункере на нагрев материала (зерна) при его начальной температуре θ1 > 0 определяется по формуле:
Qпр = М2 с2 (θ2 - θ1). = (3.11)
где с2 = 503 кДж/кг - удельная теплоёмкость зерна
Отсюда Qпр = 1300 503 (40-20) = 13,08 х 106кДж.
Откуда удельный расход теплоты:
Qпр М2 13,08 х 10 6
qпр = ──── = ──── с2 (θ2 - θ1) = ─────── =1868,3 кДж/кг, (3.12)
WW7000
Расчёт теплоты, теряемой через стенки сушильной камеры в окружающую среду, определяется по формуле:
Qо.ср. = ko A (tcp – tв), (3.13)
где ko = 7,2 - коэффициент теплопередачи от агента сушки в окружающую среду через ограждения сушильной камеры, Вт /(м2 К);
А – суммарная площадь поверхности сушильной камеры, м2;
tв- температура воздуха, 0С;
tср- среднее значение температуры агента сушки в сушильной камере, 0С, принимается t =(t1 + t2)/2.
С учётом того, что ko= и суммарная площадь поверхности ограждений сушильной камеры А = 89,49 м2, Qо.ср = 7,2 89,49 (20 –15) = 3221,6 кДж.
3.4 Устройство и работа зерносушилки
Предлагаемая сушилка с активным вентилированием и принудительным циркулированием зерна (общий вид и технологический процесс представлены в графической части дипломного проекта) состоит из двух бункеров вместимостью до 20 тонн. Внутри бункеров вертикально устанавливаются шнеки, обеспечивающие принудительную циркуляцию и выгрузку зерна.
Зерно из завальной ямы вместимостью 4т подается наверх ковшевым элеватором (норией) производительностью 5т/ч. Поступая в циклон-пылеотделитель, оно частично отделяется от лёгких растительных остатков и пыли. После циклона-пылеотделителя зерно поступает на скребковый транспортёр, который направляет его в один из бункеров.
Для регулировки потока зерна на транспортёре предусмотрены задвижки, открывая или закрывая которые можно заполнять зерновой массой первый или второй бункер.
Зерно, поступившее в бункер, подвергается сушке или охлаждению горячим или холодным воздухом. Во время этого процесса встроенный внутри бункера шнек заставляет зерно принудительно циркулировать снизу вверх и перемешиваться.
Для получения горячего воздуха в составе зерносушильного комплекса имеется печь, в которой можно сжигать дрова или различные растительные остатки.
Подача горячего или холодного воздуха осуществляется по трубопроводам вентилятором тепловой установки. В системе подачи горячего или холодного воздуха предусмотрен комплект задвижек, при помощи которых регулируется его направление или температура и обеспечивается сушка или охлаждение зерна в двух бункерах одновременно или раздельно.
После завершения процесса сушки зерно может быть механически выгружено из бункера или оставлено в нём на хранение. Для выгрузки зерна на шнеке предусмотрена цилиндрическая задвижка, которая при перемещении вверх закрывает отверстия в корпусе шнека, через которые производилась принудительная циркуляция зерна, и направляет зерно на выгрузку.
4. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ ЗЕРНОСУШИЛКИ
4.1 Расчёт ковшового элеватора
Расчёт ковшевого элеватора проводим по методике, изложенной в / /.
Вертикальный ковшовый элеватор производительностью Q= 5 т/ч предназначен для транспортирования зерна, плотность зерна р=700 кг/м3 при высоте подъёма Н=11м.
Подбираем ленточный элеватор с загрузкой черпанием, с центробежной разгрузкой, со скоростью ленты v= 1,7 м/с; ковши глубокие с коэффициентом наполнения φ = 0,8.
Определяем ёмкость ковшей на 1 м тягового элемента по формуле:
iQp5000
─ = ───── = ───────── = 0,002
a 3,6 vpмφ 3,6 1,7 700 0,8
Для полученной ёмкости наиболее подходящими являются ковши типа III с шириной Вк = 280 мм, ёмкостью i =4,2 л с шагом t = 180 мм./ /. После выбора ковшей уточняем скорость. Окончательно v = 2,2 м/с. Ширина ленты В = Вк + 100 =280+ 100 +380 мм.
Полученной величине В соответствует ближайшее значение по стандарту, равное 400 мм.
Масса груза на 1 м тягового элемента будет
Qp100
q = ──── = ───── = 12, 63 кг/м.
3,6 v3,6 2,2
Рассчитываем предварительную мощность по формуле:
QpHq0v2
Nпред = ──── (Ан + Вн ─── + Сн ── )
367 Qp Н
Величина q0 принята, исходя из условия, что в нории будут использованы ковши типа III. Коэффициенты Ан= 1,14, Вн= 1,6, Сн = 0,25 – коэффициенты, зависящие от типа ковшовой нории (ленточная с центробежной разгрузкой)
Nпред =(5 30/367) (1,14 + 1,6 13,2/5 + 0,25 2,22/30 ) = 1,136кВт
По рассчитанной величине Nпред определяем максимальное растягивающее усиление в тяговом элементе
1000 Nпред η еfα
Smax= Sнб = ──────────
v (еfα - 1)
где η= 0,8 – к.п.д. привода;
α = 1800 –угол обхвата приводного барабана
f= 0,20 для чугунного барабана при работе нории во влажной атмосфере.
Smax= Sнб = 1000 1,136 0,8 1, 87/ ( 2,2 0,87) = 8879 Н
Тогда ориентировочное число прокладок z будет
Smaxn
z = ─────
BKp
z = 8879 9 / 40 610 = 3,275.
Лента выбрана с прокладками из бельтанита Б-820 с Кр = 610 Н/см , а коэффициент n = 9. Полученное число прокладок округляем до z= 4.
Определяем нагрузки на 1 м, по формуле для ленты хлопчатобумажной
qл = 1,1 В ( 1,25 z δ1 + δ2)