Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы биоинженерии. Учебно-методическое пособие
.pdf
⎛
при r/RФ ≥ 103
Продолжительность фильтрации:
Х = V
= V
τ
Ф
ОС/VФ
; Vr = V
2
rx/2P , если r/RФ ≥ 103 при P = const
F
⎜
=
FV
Ф
⎜
⎝
F
/X,
ОС
⎞
τ
P
Ф
⎟
⎟
rx
⎠
Поверхность фильтрации.
Если диаметр барабана Д, угол фильтрации φ, то дуга погружения барабана:
S = 2П φ/360 или S = ПДn τ
Ф
/60
Частота вращения барабана:
n = φ/6 τ
Ф
Затем уточняют выбор типа и размера фильтра
7. Для интенсификации сушки применяют увеличение удельной поверхности
материала, скорости тепло- и массопередачи, обеспечение равномерности сушки,
использование сушильных агентов высокого “0” потенциала, улучшение
аппаратурной схемы процесса. Одним из достижений в этой области является
разработка сушки в кипящем слое.
В микробиологической промышленности сушке до остаточной
влажности 8-10
% подвергаются концентрированные суспензии культуральных жидкостей вместе
с биомассой, растворы аминокислот и витаминов, ферментсодержащие материалы
и т.д.
Цель сушки – получение стабильных при хранении продуктов, удобных при
транспортировке и в потреблении форм.
Таблица 15 - Классификация методов сушки
Признаки классификации Типы сушилок
Давление в рабочем пространстве Атмосферные, вакуумные
Режим сушки Периодические, непрерывные
Сушильный агент Воздушные, использующие дымовые
газы и перегретый пар
Направление движения сушильного
агента относительно материала
Характер циркуляции сушильного агента С естественной и принудительной
Способ нагрева сушильного агента Воздухонагрев, электронагрев,
Кратность использования сушильного
агента
Способ удаления влаги из сушилки С воздухообменом, конденсацией,
Способ подвода тепла к материалу Конвективные, контактные,
Вид материала подвергаемого сушке Твердый материал, паста,
Конструкция сушилки
С прямотоком, противотоком,
перекрестным током, реверсивные
циркуляцией
огненагрев
Однократные, с рециркуляцией
химическим поглощением
радиационные, токи высокой частоты
жидкий раствор
Коридорная, камерная, шахтная, ленточная,
конвейерная, барабанная, трубчатая,
и т.д.
121
Для оптимальных расчетов процессов сушки, выбора метода сушки и типа
сушилки необходимо знать основные параметры высушиваемых и высушенных
продуктов (влажность, структура, плотность, вязкость, теплоемкость, химический
состав и т.д.).
В микробиологической промышленности в основном используются
конвективные сушилки: распылительные сушилки с кипящим слоем, ленточные
сушилки, барабанные сушилки.
Для расчета сушильной
установки должны быть заданы: конструкция
сушилки, вид сырого материала и сушильного агента, производительность, режим
сушки (температурный режим, кривая сушки, скорость движения сушильного
агента), начальная и конечная влажность материала.
Необходимо определить: основные физические параметры высушиваемого
материала и сушильного агента, выход высушиваемого материала и количество
удаленной влаги, расход сушильного агента, расход тепла
на сушку, размеры
сушилки, продолжительность сушки, экономические показатели; необходимо
выбрать вспомогательное оборудование.
7.1 Распылительная сушильная установка кормовых дрожжей. Исходные данные:
производительность по испаренной влаге G = 15000 кг/ч;
р
влажность исходного дрожжевого раствора φ
р
влажность высушенного продукта φ
= 75 %;
2
температура исходного водного раствора в сушилке t
температура сухих кормовых дрожжей t
2
= 350C;
2
= 75 %;
1
1
= 250C;
1
Сушка производится воздухом из калорифера.
Таблица 16- Параметры воздуха перед калорифером
Показатель Летние условия Зимние условия
Температура, 0С 20 - 10
Влажность, % 65 80
Влагосодержание, г/кг 9,7 1,3
Энтальпия, кДж/кг 44,85 6,83
1
Параметры воздуха в помещении сушилки: температура t
В
= 65 %; Температура воздуха на выходе из калорифера t3 = 3000C; Температура
φ
1
воздуха после сушильной башни t
3
по влаге А = 10 кг/м
•ч; Распыление – центробежное с помощью вращающегося
= 900C; Напряжение объема сушильной башни
4
= 250C; влажность
1
диска. Форма сушильной башни цилиндрическая. Высушиваемый продукт
удаляется из башни пневмотранспортом.
Материальный баланс
Содержание сухих веществ в высушиваемом растворе:
122
PP
G
СУХ
=
100
)100(
−
GG
=
100
)100(
ϕϕ
−
2211
Количество продукта после сушки:
P
)100(
−
G
2
=
G
100
ϕ
11
P
ϕ
−
2
Производительность сушилки по испаренной влаге:
⎛
100
⎜
−=−=
1
121
⎜
⎝
P
⎞
−
ϕ
1
⎟
=
GGGGQ
P
−
ϕ
2
1
⎟
⎠
100100
PP
−
ϕϕ
21
P
ϕ
−
2
Часовое количество продукта перед сушкой испаренной влаги:
P
ϕ
100
−
2
1500
=
QG
1
=
PP
ϕϕ
−
21
10100
−
−
20700
=
1075
кг/ч
Количество получаемых сухих кормовых дрожжей cоставит:
= G1 – Q = 20700 – 15000 = 5700 кг/ч
G
2
Определение размеров сушильной камеры.
Объем сушильной камеры
V
суш
= Q/A; V
= 15000/10 = 1500 м3
суш
Диаметр факела раствора, распыляемого с помощью диска, может достигать 8 м.
Во избежание осаждения частиц раствора на стенки сушильной камеры
принимают диаметр сушильной башни Д
= 2R = 12 м. Нижняя часть башни
б
снабжена усеченным конусом для пневматического транспорта. Высота конуса Н
= 2 м, диаметр меньшего основания Д
= 2r = 2 м.
м
Объем конической части сушилки (усеченного конуса)
= 1/3 пНк(R2+r2+Rr) = 3,14/3•2(62+12+6•1) = 90,0 м3,
V
k
где R и r – радиусы конуса сушильной камеры; R – 6 м и r – 1 м
Объем цилиндрической части сушилки
V
= V
ц
– Vk = 1500 – 90 = 1410 м3
суш
Высота цилиндрической части сушилки
Н
V
Ц
ПD
=
б
=
Ц
41410
•
22
1214,3
•
м
5,12
=
4
•
Тепло, уносимое из сушилки высушенным материалом:
G
Q
2
MM
q
`
``
,
)(
ttC
−=
1
2
2
где С
– теплоемкость высушенного продукта
м
5700
q кДж/кг
M
15000
Тепло, расходуемое на испарение 1 кг влаги:
q
= 597 + 0,44t4 – qP;
исп
= 597 + 0,44•90 – 25 = 611,1 кКал/кг (2568,7 кДж/кг),
q
исп
где q
растворе (q
– тепло, вносимое в сушилку 1 кг влаги, содержащейся в высушиваемом
P
= 25 кКал/кг или 104,65 кДж/кг).
P
123
13,11)2535(93,2
=−=
При хорошей тепловой изоляции из опытных данных потери тепла сушилкой
излучением в окружающую среду q
= 251,16 кДж/кг
п
Тогда q
общ
= q
= qм + q
общ
+ qп = 11,13 +2568,7 + 251,16 = 2831 кДж/кг.
исп
Общее количество тепла, используемое в сушилке в течение 1 часа:
3
102831
Q
L
общ
СУШ
= L
ОБЩОБЩ
суш(I1
Q
ОБЩ
−=II
=•= QqQ
3600
– I0), откуда
=
01
•
5
10118
•
=
33
1045102,337
•−•
5
1011815000
•=•
Вт
кг/с – количество воздуха, подаваемого
4,40
в сушилку.
Энтальпия воздуха, подаваемого в сушилку:
d
3..1
1
1000
3
tCI
ВС
300245,0)44,0597(
7,9
1000
кКал/кг
6,80)30044,0597(
=•++•=++= t
или 337,2 кДж/кг,
где С
– теплоемкость сухого воздуха при t3 = 3000С и d1 = 9,7 г/кг
с.в
Удельный объем воздуха, входящего в сушилку:
υ
= 4,64•10-6(622 + 9,7)(273 + 300) = 1,67 м3/кг
1
Объем воздуха, входящего в сушилку с t = 300
V
= L
1
• υ1; V1 = 152712•1,67 = 255029 м3/ч,
рас
Объем воздуха, выходящего из сушилки с t = 90
= L
V
2
где υ
= 4,64•10-6(622 + 56,6)(273 + 90) =1,14 м3/кг
υ
2
• υ2; V2 = 152712•1,14 = 174091,6 м3/ч,
рас
– удельный объем воздуха, выходящего из сушилки
2
0
С:
0
С:
Средний объем воздуха, проходящий через сушилку в течение 1 часа:
V
= (V1 + V2)/2 = (255029 + 174091,6)/2 = 214560 м3/ч
ср
Средняя скорость воздуха в цилиндрической части сушилки:
ω
СР
V
СР
3600
==
F
3600
⎛
⎜
⎝
3,214560
1214,3
•
⎞
⎟
4
⎠
53,0
=
2
м/c
Тепловой КПД сушилки:
r
η
q
где r – удельная теплота парообразования воды с t
2359
%100 =•=•=
,
%83%100
2831
0
материала при сушке,
Дж/кг; q – удельный расход теплоты в сушилке, Дж/кг
Вопросы для самоподготовки
1. Какие процессы, аппараты и варианты применяют для выделения биомассы
2. Флотация, влияние различных факторов на процесс
3. Типы флотаторов
124
4. Расчет процесса флотации
5. Центрифугирование. Классификация центрифуг
6. Расчет трубчатой центрифуги
7. Сепарирование, расчетные формулы
8. Сравнительная характеристика узлов сгущения микробной суспензии
9. Материальный баланс процесса сепарирования
10. Схема расчета процесса фильтрации
11. Классификация фильтров
12. Классификация методов сушки
13. Тепловой баланс процесса сушки
Тестовые задания для
самопроверки
1. Флотация – это выделение дрожжей из суспензии путем:
а. осаждения
в. вспенивания
с. фильтрования
д. сепарирования
е. сушки
2. Коэффициент флотирования обычно составляет:
а. 0,1-0,3
в. 3-6
с. 0,01-0,02
д. 10-20
е. > 100
3. Центрифуги по способу сепарации делятся на:
а. нормальные и скоростные
в. фильтрующие и отстойные
с. осветляющие и сепарирующие
отстойные и осветляющие
д.
е. отстойные и сепарирующие
4. Центрифуги по фактору разделения делят на:
а. нормальные и скоростные
в. фильтрующие и отстойные
с. осветляющие и сепарирующие
д. отстойные и осветляющие
е. отстойные и сепарирующие
3
5. Производительность центрифуги, м
−
WW
а.
П
=
бЦ
h
Ж
3600•
/ч:
125
WWП−
в.
с.
д.
е.
П
П
П
=
=
=
=
бЦ
h
h
h
Ж
−
WW
бЦ
Ж
WW
+
бЦ
h
Ж
−
WW
бЦ
Ж
3600+
3600•
36•
6. При разделении суспензий путем промышленной фильтрации концентрация
твердой фазы в суспензии, (%):
а. 50-80
в. 0,01-0,02
с. 0,1-0,2
д. 1-2
е. 1-10
7. При сгущении суспензии путем промышленной фильтрации концентрация
твердой фазы в суспензии, (%):
а. 0,1-1
в. 1-10
с. 10-20
д. 20-30
е. > 50
126
Лекция 15.
Исходные данные для компоновки оборудования. Варианты объемнопланировочного решения. Основные и вспомогательные производственные
помещения. Размещение технологического оборудования и принципы его
+
группировки. План на отметке -
0,000. Заключение.
План лекции
1. Исходные данные для компоновки оборудования с примерами компоновки.
+
План на отметке -
0,000
2. Варианты объемно-планировочного решения
3. Основные и вспомогательные производственные помещения.
4. Размещение технологического оборудования и принципы его группировки
5. Заключение
1. К компоновке производственных цехов приступают после подбора и расчета технологического оборудования. Компоновка должна быть увязана с генеральным планом завода с целью обеспечения грузовых потоков, взаимосвязи между
производственными цехами и другими объектами, удобного передвижения людей
и т.д. Размещая оборудование в цехе, необходимо считаться с расположением ряда
объектов на
должен быть свободный и удобный выход в производственные помещения. Цеховые кладовые целесообразно размещать у входа в цех, вблизи от заводского производственного склада и от основных потребителей материалов. При планировке
решаются также вопросы организации и учета труда. Оборудование должно быть
размещено компактно,
предусматривается расширение производства). Здания планируют с таким расчетом, чтобы оно имело рациональную конфигурацию и размеры, позволяющие использовать стандартные строительные конструкции. При компоновке также необходимо учитывать и требования по технике безопасности, охране труда, санитарии, гигиене и противопожарной технике. Для правильного размещения
вания в корпусе необходимы следующие данные: схема технологического процесса, количество единиц оборудования, его габаритные размеры, официальные нормы технологического проектирования, минимум разрывов между оборудованием.
Рассмотрим компоновочное решение пивоваренного производства мощностью
4 миллиона дал пива в год с вариантом последующего расширения до 8 миллионов дал при использовании различного бродильного оборудования
территории завода, например, санитарного пропускника, из которого
нельзя оставлять свободные площади (кроме случаев, когда
оборудо-
.
127
Рисунок 22 - Компоновочное решение главного корпуса пивоваренного завода
мощностью 4 млн. дал пива в год. (План на отметке 0,000 в осях 1 – 11.
Экспликация оборудования едина с рис. 22 – 29, см. табл. 17)
128
Рисунок 23 - Компоновочное решение главного корпуса пивоваренного завода
мощностью 4 млн. дал пива в год. (План на отметке 0,000 в осях 11 – 29).
Рисунок 24 - Компоновочное решение главного корпуса пивоваренного завода
мощностью 4 млн. дал пива в год. (Разрезы I-I, II-II, III-III, IV-IV).
129
Рисунок 25 - Компоновочное решение подработочного отделения и участка
горячей воды главного корпуса пивоваренного завода мощностью 4 млн. дал пива
в год. (Планы на отметках 0,000; 4,800; 9,600; 14,400; 12,200; 24,000).
130
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]