Курсовая работа (т): Сушарка розпилювальна дискова для зневоднення молока
,
Де 
- універсальна газова стала, =287
Дж/кг*К;
Т- абсолютна температура повітря,К.
Питомий об’єм вологого повітря складає:
Вихідного повітря:
На вході в сушарку:
На виході з сушарки:
.
Об’ємна витрата вологого повітря складає:
Для вихідного повітря:
На вході в сушарку:
На виході з сушарки:
. Тепловий розрахунок
Теоретичний процес сушіння не
враховує втрати теплоти і внесення додаткового тепла безпосередньо в камеру.
При цьому ентальпія повітря залишається постійною (
).
В реальному процесі сушки
враховуються вищезгадані і рівняння теплового балансу:
,
Де 
- питома
кількість тепла, внесена в сушильну камеру чи втрачена нею в розрахунку на 1 кг
випареної вологи, кДж/кг.
Рівняння розрахунку 
має вигляд:
,
де 
- питома
теплоємність води. кДж/кг*К, =4,19 кДж/кг*К.;
- температура матеріалу при вході в
сушильну башту,
. Приймається
=20;
- питомі витрати тепла на нагрівання
матеріалу, кДж/кг.
- питомі витрати тепла на нагрівання
транспортних пристроїв, кДж/кг, для даного способу сушки =0;
- питомі втрати тепла в навколишнє
середовище, кДж/кг.
Питомі витрати тепла на
нагрівання матеріалу в сушильній камері розраховуються за формулою:
,
Де 
- питома
теплоємність висушеного продукту, кДж/кг. Розраховується за формулою:
,
Де 
- вологість
висушеного матеріалу, %;
- питома теплоємність абсолютно
сухого матеріалу, кДж/кг*К.
За формулою питома
теплоємність становить:
Питомі витрати тепла на нагрівання матеріалу в сушильній камері :
Теплові втрати складають втрати в навколишнє середовище і термодинамічні втрати.
Де R-коефіцієнт
теплопередачі, вт/м2*к;площа поверхні теплообміну, 
;
- середня різниця температур, ;кількість
випареної вологи, кг/год.
Середня різниця температур
розраховуємо за рівнянням:
,
Де 
-
температура зовнішнього повітря, =20;
- середня температура повітря в сушильній
камері. Розраховується за формулою:
,
.
Знаходимо середню температуру:
=107,5-20=87,5.
Температура стінки внутрішньої:
Температура стінки
зовнішньої:
Коефіцієнт теплопередачі 
визначається:
,
Де А- коефіцієнт, А=1,2;
та 
- коефіцієнти тепловіддачі
відповідно в умовах вимушеної та вільної конвекції. Вт/м*К.
Визначаються за формулою:
.
Розрахунок критеріїв.
Критерій Re.
,
Тоді критерій Nu:=0.66
.
Знайдемо коефіцієнти
тепловіддачі 
:
.
для розрахунку визначається:
при 10
<(Gr*Pr)<10
,
При (Gr*Pr)>10,
=
,
Де а- коефіцієнт
температуропровідності повітря, м
/с;
- коефіцієнт кінематичної в’язкості
при середній температурі, м/с.
,
Де g- прискорення вільного
падіння, м/с;
Т
- абсолютна
середня температура, К.
Т
- абсолютна
середня температура стінки, приймається на 5-15 менше середньої температури
повітря, К;висота камери.
Знайдемо критерій Грасгофа:
Знайдемо критерій Нусельта:
.
Тоді знайдемо коефіцієнт
тепловіддачі :
Вт/м2*К.
Визначаємо коефіцієнт
тепловіддачі 
:
=1,2*(0,83+1,5)=2,76 Вт/м2*К.
Коефіцієнт тепловіддачі від
зовнішньої поверхні сушильної камери до повітря розраховується за формулою:
,
Де 
-
коефіцієнт тепловіддачі в умовах вільної конвекції, Вт/м2*К.
- коефіцієнт тепловіддачі тепловим
випромінюванням, Вт/м2*К.
.=0.15*(1.46*24*10)
=452,68
.
Коефіцієнт тепловіддачі тепловим
випромінюванням рахується за формулою:
,
Де 
- приведений
коефіцієнт теплового випромінювання, Вт/м2*К4.
=
.
Приймаємо коефіцієнт
випромінювання для стінки сушарки (пофарбована поверхня) 
. Для
стінки цеха (штукатурка) 
.
=
.
-
абсолютна температура зовнішньої поверхні стінки, К;
-
абсолютна температура поверхні тіл, поглинаючих теплоту, К.
Згідно прийнятим умовам, =301К, =293К. Тоді
Сушильна камера складається
із стальних стін. Товщина 
=1 мм.
Коефіцієнт теплопровідності 
=17,5 Вт/м2*К. Теплова ізоляція -
скловата, 
=0,05Вт/м2*К.
Стінки вкриті масляною фарбою, 
=1 мм, 
=0,233
Вт/м2*К.
Коефіцієнт теплопередачі:
,
.
Щоб знайти питомі втрати в
навколишнє середовище, знайдемо площі поверхонь сушарки.
,
кр - площа поверхні кришки сушарки,
м;
,
де R- радіус сушарки, R=D
/2=3,4/2=1,7м;січна
конуса,м.
=
,
,
,
.
Отже, витрати теплоти в навколишнє середовище складають:
Дж/кг.
Знайдемо питому кількість тепла, внесену в сушильну камеру:
кДж/кг.
. Конструктивний розрахунок
В залежності від початкової температури повітря на вході в сушарку приймається значення напруги об’єму сушарки по волозі А. Для даних параметрів цей показник дорівнює А=3,6 кг/год.
Об’єм сушильної камери
розраховується за формулою:
Габаритні розміри сушильної
камери розраховуються виходячи із співвідношення:
,
де 
- висота
камери,м;
- діаметр камери,м.
Для сушарок з форсунковим розпилом приймається К=2.
Діаметр сушильної камери розраховується
за формулою:
,
Де 
- площа
перерізу сушильної камери, м. Розраховується за формулою:
,
Де V
- об’ємна
витрата повітря на вході в сушильну камеру, м3/с.швидкість повітря в сушильній
камері,м/с.
Швидкість повітря задається і приблизно становить 0,2-0,5 м/с.
Орієнтовано цей показник
можна розрахувати за емпіричною формулою:
м/с.
Площа перерізу сушильної камери:
.
Діаметр сушильної камери:
м.
Діаметр сушильної камери
перевіряється за факелом розпилу. Для нормальної роботи установки приймається =(2,5…3,5)*R
.
Радіус факела розпилу орієнтовано складає 0,8 радіуса сушильної камери. Діаметр краплі при форсунковому розпилі при тиску 20МПа=20-100 мкм.
Радіус факела розпилу:=0,8*1,7=1,36
м.
=1,36*2,5=3,4 м.
Об’єм камери складається з
об’єму циліндричної і конічної частин камери:
.
Об’єм конічної частини
розраховується за формулою:
,
Де 
- радіус
камери,м;
- найменший радіус конуса,м;
- висота
конуса,м.