МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ ВПО «ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра технологии производства и переработки молока сборник

методических рекомендаций для

выполнения курсового проекта по дисциплине

«Процессы и аппараты пищевых

продуктов»

специальности 260303 –

«Технология молока и молочных продуктов»

Орел – 2008

УДК 637.5

Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств» /Орёл, государственный аграрный университет.

Методические указания разработаны в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта от 27. 03. 2000 г. для студентов специальности 260303 – Технология молока и молочных продуктов. Приведены требования к оформлению курсового проекта, перечень прилагаемой к ней нормативной технической документации.

Составители:

ассистент Сонина И.В.

Под общей редакцией д.б.н., профессора Мамаева А.В.

©Орловский государственный аграрный университет, 2008г.

Методика выполнения курсового проекта

Введение.

Во введении необходимо отразить цель работы, в соответствии с целью описать поставленные задачи.

Литературный обзор и патентный поиск

В данной части курсовой работы необходимо дать определение процессам, протекающим при работе оборудования, сфера применения данных процессов. Описать принцип работы и устройство оборудования, достоинства и недостатки. На основании выбранных технологических характеристик необходимо произвести подбор конкретного оборудования, оптимально подходящего к заданному технологическому процессу.

Описание работы установки

Необходимо указать полное название и технологическую характеристику выбранной марки оборудования. Описать работу установки. В разделе должна быть отражена актуальность темы, значение, перспективы развития или перспективные направления. Дать оценку современного состояния решаемой задачи (виды процессов).

Расчетная часть

Задача 1

Принцип работы распылительной сушильной установки

Материальный расчет

Основной материального баланса распылительных сушилок является условие согласно, которому количество сухого вещества в исходном и готовом продукте одинаково.

, (1)

где - содержание количества сухого порошка, кг/час;

-содержание сухих веществ в готовом продукте,%;

, (2)

где - количество испаренной влаги, кг/час;

кг

(3)

Тепловой баланс

Расход тепла на нагрев воздуха , кДж/ч, определяют по формуле:

= (4)

где -удельный расход воздуха, кг /кг ;

- удельная теплоемкость влажного воздуха, кДж/ кг*К;

=

=

=

= , (6)

где - количество сухого воздуха, кг.возд/кг исп.вл.;

- влагосодержание наружного воздуха, г /кг .

Принимаем, =1,014 кДж/кг*К, =8,2 г/кг (значения влагосодержания наружного воздуха определяем по - диаграмме по температуре отработавшего воздуха); причем = .

=

Количество сухого воздуха , кг/ч, поступающего в сушильную камеру, определяют по формуле, принимая в учет, что = (значение - определяют по - диаграмме, при температуре воздуха после калорифера, на пересечение данной температурной кривой и перпендикуляра проведенного из точки, полученной при нахождении ).

; (7)

где и - удельное влагосодержание сухого и отработанного воздуха соответственно, г.влаги/кг.воздуха. Берем значения из - диаграммы для влажного воздуха

=

Тепловой баланс рассчитываемой сушильной установки составим на 1 кг испаренной влаги в час.

Найдем расход теплоты на нагрев воздуха в паровом калорифере, , кДж/ч.

= , (8)

где - расход теплоты на 1 кг испаренной влаги, кДж/ч;

- теплота, уносимая отработавшим воздухом, кДж/ч;

-теплота, уносимая сухим порошком, кДж/ч;

потери теплоты при транспортировании готового продукта из сушильной камеры, кДж/ч. Принимаем =0, т.к. потери теплоты составляют 2-3 %, поэтому этот параметр не учитывается в расчете.

потери теплоты в окружающую среду, кДж/ч;

=

, (9)

где - энтальпия пара при температуре отработанно воздуха, кДж/кг;

- удельная теплоемкость водяного пара, кДж/кг*К. Мы ее принимаем

=4,26 кДж/кг*К;

-температура продукта, .

=

где -энтальпия насыщенного пара, кДж/кг. Ее принимают 2501 кДж/кг

-температура воздуха на выходе из сушильной камеры, .

=

, (11)

где - коэффициент полезного действия распылительной сушилки,%.

, (12)

, (13)

где - коэффициент полезного действия распылительной сушилки, %

(14)

где - удельная теплоемкость продукта, кДж/кг*К;

- температура готового продукта, ;

Принимаем =3,9 кДж/кг *К

где коэффициент полезного действия распылительной сушилки, %.

(16)

Определим количество теплоты Q, кДж/ч, затрачиваемое на нагрев воздуха, поступающего в калорифер.

(17)

где -энтальпия нагретого воздуха, кДж/кг;

- энтальпия, поступающего в калорифер воздуха, кДж/кг. Значения энтальпий берется на -диаграмме для влажного воздуха, используя температуры воздуха на выходе из сушильной камеры и влажность уходящего воздуха.

Принимаем =43кДж/кг; =164 кДж/Кг, причем .

;

Расход пара , кг/ч, можно определить по формуле:

(18)

где - энтальпия пара, кДж/кг;

-энтальпия конденсата, кДж/кг;

-коэффициент полезного действия калорифера,%

Принимаем =(0,9….0,97)

(19)

где - температура конденсата, .

-температура пара, .

Принимаем =151 , при давлении 0,8 МПа

=

Определим энтальпию конденсата ,кДж/кг;

(20)

где -удельная теплоемкость конденсата, кДж/кг*К.

Принимаем =4,26 кДж/кг*К.

Определим удельный объем пара ,кг/ч:

(21)

Конструктивный расчет

Определим дальность полета ,м,по формуле Кука Г.А

(22)

где - средний диаметр частицы, которая образуется при распылении,м;

- коэффициент, зависящий от режима частиц;

- начальная скорость полета частицы, м/с;

конечная скорость движения частицы, м/с;

- плотность исходного продукта, кг/м ;

- плотность воздуха при температуре отработавшего воздуха,кг/м

Подставим все известные значения в формулу Кука Г.А., принимая =1,029 кг/м :

Критерий определяем по формуле:

= (23)

где - скорость движения частицы,м/с;

- средний диаметр частицы,м;

- кинематическая вязкость воздуха, м /с.

Примем =

Определим начальную скорость ,м/с:

= (24)

где - угловая частота вращения диска,

= =

Определим угловую частоту,мин :

(25)

где n- частота вращения диска,мин .

Определим средний диаметр частицы ,м:

= (26)

где -поверхностное натяжение исходного продукта, кг/м.

Принимаем =0,38 кг/м, =1012 кг/ м

=

Коэффициент определяется по следующей схеме:

= ; (27)

= .

Определим площадь поверхности образующихся частиц, ;

(28)

Определим диаметр сушильной камеры ,м:

= , (29)

где А- коэффициент, характеризующий напряжение единицы сушильной камеры на единицу испаренной влаги ,кг . Так как, температура теплоносителя равна 170 , то коэффициент А=2,8 кг .

Отсюда получаем, что

=

Вычислим диаметр камеры, ,м, используя формулу Кука:

= ; (30)

Следовательно, принимаем =17 м.

Высоту сушильной камеры ,м, выбирают из соотношения

но из конструктивных особенностей принимают

(31)

Принимаем =18,5м.

Для определения скорости движения воздуха в сушильной камере, необходимо знать объемное количество , :

, (32)

где - удельный объем влажного воздуха, отнесенный к 1 кг сухого воздуха,

=

Определим удельный объем влажного воздуха , :

(33)

где - температура воздуха, поступающего в сушильную камеру из калорифера, ,

- барометрическое давление воздуха,мм.рт.ст.

Принимаем

Исходя из этого мы можем определить скорость движения воздуха в камере .

(34)

Определим объем сушильной камеры :

(35)

Проверка: (36)

Определим коэффициент теплопередачи калорифера :

(37)

где - скорость движения воздуха в живом сечении калорифера,м/с

Определим площадь поверхности нагрева калорифера :

(38)

где -температура пара, ;

- температура на входе и выходе из калорифера,

Исходя из рассчитанной поверхности нагрева, определяется выбор калорифера. Так как площадь составляет 6081 м2, то на данной установке, согласно принципиальной схемы, можно поставить два калорифера с поверхностью нагрева 3040,5 м2 каждый.

Внутренний диаметр цилиндрической части циклона , определяют по формуле:

(39)

где - скорость движения воздуха в циклоне, в его цилиндрической части,м/с

- количество воздуха, поступающего в циклон из сушильной камеры,

.

Значение на 5…10% больше, чем , :

=30739,5

Найдем скорость движения воздуха в циклоне ,м/с в его цилиндрической части;

, (40)

где - сопротивление циклона, ;

- коэффициент гидравлического сопротивления.

Исходя из конструктивных особенностей принимаем =700 , =6.

В циклоне частицы продукта осаждаются на внутренней поверхности определим их скорость:

(41)

где средняя угловая скорость, с ;

- коэффициент динамической вязкости, при температуре отработанного воздуха, Па*с.

- радиус циклона,м.

Принимая =0,0000208 Па*с при температуре отработанного воздуха получаем

=

Определим среднюю угловую скорость ,с :

(42)

где - радиус выхлопной трубы (0,6 диаметр циклона)

Центробежную силу ,Н, рассчитывают следующим образом:

= (43)

Принимая =570….630 .

Для сравнительной оценки циклона, необходимо рассчитать критерий Фруда:

; (44)

где g - ускорение свободного падения,Н.

Получение значения критерия Фруда <100 говорит о том, что это неэффективный циклон, то согласно принципиальной схеме необходимо поставить два циклона.