Реферат: Расчет сушильной установки 2

--PAGE_BREAK--
<img width=«169» height=«50» src=«ref-2_491567952-441.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">

<img width=«192» height=«55» src=«ref-2_491568393-892.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">

<img width=«172» height=«55» src=«ref-2_491569285-813.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126">,

<img width=«181» height=«51» src=«ref-2_491570098-855.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127">,

<img width=«185» height=«53» src=«ref-2_491570953-873.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128">,

<img width=«165» height=«49» src=«ref-2_491571826-437.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129">
,

<img width=«169» height=«46» src=«ref-2_491572263-430.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130">
,

<img width=«177» height=«48» src=«ref-2_491572693-440.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131">
,

<img width=«168» height=«50» src=«ref-2_491573133-430.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">
,

<img width=«180» height=«50» src=«ref-2_491573563-462.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133">
,

<img width=«184» height=«51» src=«ref-2_491574025-886.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">,

Найдем критерий Био:

<img width=«63» height=«47» src=«ref-2_491574911-223.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135">,                                           (2.4.6)

где <img width=«21» height=«25» src=«ref-2_491575134-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136"> — коэффициент теплопроводности кости, Вт/мК;

<img width=«21» height=«25» src=«ref-2_491575134-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137"> = 0,217 Вт/мК; [1]

<img width=«165» height=«44» src=«ref-2_491575346-420.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138">

Правая часть уравнения безразмерного температурного напора (см. выше) является сложной функцией критериев Фурье и Био. Для расчета его представим кубик кости как три друг к другу прилегающие пластины. В этом случае температура тела будет являться функцией только одной координаты, т.е. толщины пластины. При этом сток теплоты через торцы пластины не будет искажать профиль температуры в поперечном направлении. Также будем считать, что в процессе нагревания температура среды остается неизменной. Тогда

<img width=«385» height=«67» src=«ref-2_491575766-1759.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139">,                    (2.4.7)

т.к Fo>0,2, то можно ограничится первым членом ряда, тогда

<img width=«213» height=«48» src=«ref-2_491577525-979.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140">

и безразмерная температура внутри пластины равна

<img width=«190» height=«41» src=«ref-2_491578504-743.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141">, где при Bi=3,9, N=1,229; <img width=«22» height=«32» src=«ref-2_491579247-181.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142">=1,2646. [4 с.41]

<img width=«252» height=«35» src=«ref-2_491579428-492.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143">,

<img width=«256» height=«35» src=«ref-2_491579920-494.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144">,

<img width=«240» height=«36» src=«ref-2_491580414-470.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145">,

<img width=«251» height=«35» src=«ref-2_491580884-491.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146">,

<img width=«260» height=«36» src=«ref-2_491581375-505.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147">,

<img width=«251» height=«36» src=«ref-2_491581880-488.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148">,

<img width=«264» height=«36» src=«ref-2_491582368-503.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149">,

<img width=«256» height=«36» src=«ref-2_491582871-498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150">,

<img width=«251» height=«36» src=«ref-2_491583369-487.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151">,

<img width=«268» height=«36» src=«ref-2_491583856-520.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152">,

<img width=«268» height=«35» src=«ref-2_491584376-520.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153">,

Для кости имеющей форму куба решением уравнения безразмерного температурного напора будет служить произведение

<img width=«222» height=«36» src=«ref-2_491584896-731.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">                           (2.4.8)

<img width=«143» height=«39» src=«ref-2_491585627-323.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155">,

<img width=«145» height=«39» src=«ref-2_491585950-326.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">,

<img width=«152» height=«39» src=«ref-2_491586276-340.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157">,

<img width=«153» height=«39» src=«ref-2_491586616-339.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158">,

<img width=«169» height=«39» src=«ref-2_491586955-370.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">,

<img width=«189» height=«39» src=«ref-2_491587325-388.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160">,

<img width=«193» height=«39» src=«ref-2_491587713-395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161">,

<img width=«184» height=«39» src=«ref-2_491588108-390.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">,

<img width=«199» height=«39» src=«ref-2_491588498-410.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">,

<img width=«207» height=«39» src=«ref-2_491588908-422.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">,

<img width=«197» height=«39» src=«ref-2_491589330-407.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">,

Найдем температуру в центре кости <img width=«20» height=«33» src=«ref-2_491589737-188.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166">,0С в зависимости от времени нагрева.

<img width=«171» height=«32» src=«ref-2_491589925-340.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">                                (2.4.9)

<img width=«215» height=«32» src=«ref-2_491590265-415.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">С,

<img width=«244» height=«36» src=«ref-2_491590680-1004.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">0С,

<img width=«255» height=«36» src=«ref-2_491591684-1034.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170">0С,

<img width=«244» height=«35» src=«ref-2_491592718-1012.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171">0С,

<img width=«282» height=«36» src=«ref-2_491593730-1132.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172">0С,

<img width=«333» height=«44» src=«ref-2_491594862-1292.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173">0С,

<img width=«343» height=«44» src=«ref-2_491596154-1335.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">0С,

<img width=«343» height=«44» src=«ref-2_491597489-1346.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175">0С,

<img width=«359» height=«44» src=«ref-2_491598835-1382.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176">0С,

<img width=«369» height=«44» src=«ref-2_491600217-1453.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">0С,

<img width=«331» height=«44» src=«ref-2_491601670-1302.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178">0С

По данным расчета составим расчетную таблицу 2.4.1, в которую запишем  распределение температуры внутри кости, безразмерную температуру и критерий Foв зависимости от времени нагрева сырья.

Таблица 2.4.1

Время нагрева <img width=«16» height=«24» src=«ref-2_491602972-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179">, с

Критерий Фурье, Fo

Безразмерная температура, <img width=«13» height=«19» src=«ref-2_491603063-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180">

Температура внутри кости t, <metricconverter productid=«0C» w:st=«on»>0C

60

0,3

0,763

65,02

120

0,6

0,473

80,23

180

1

0,251

84,29

240

1,3

0,156

84,83

300

1,7

0,0823

84,9748

360

2

0,0511

84,994015

420

2,3

0,0317

84,9985645

480

2,7

0,017

84,9997795

540

3

0,0104

84,99994942

600

3,3

0,0065

84,99998767

660

3,7

0,0034

84,99999825

3. Расчёт центрифуги 

3.1 Определение коэффициента теплопередачи со стороны греющего пара к продукту.

Определим коэффициент теплопередачи от острого пара ( Р = 0,39 МПа ) к продукту, Вт/(м2 К) по формуле

                                           <img width=«109» height=«79» src=«ref-2_491603154-490.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181">,                                                 (3.1.1)

где αб – коэффициент теплоотдачи бульона, Вт/(м2 К);

αп -  коэффициент теплоотдачи пара,  Вт/(м2 К), возьмем из расчета жироотделителя, αп = 20122,34 Вт/(м2 К).
Коэффициент теплоотдачи бульона к кости αб, Вт/(м2 К) найдём по формуле

<img width=«96» height=«48» src=«ref-2_491603644-417.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182">,                                                  (3.1.2)

где Nuб – критерий Нуссельта;

λб – коэффициент теплопроводности бульона при t = 75ºС, Вт/(м К); [3 с.58]

λб =0,469 Вт/(м К);     

R– внутренний радиус ротора, м; l = <metricconverter productid=«0,4 м» w:st=«on»>0,4 м. [7 с.5]

Критерий Нуссельта для бульона определим в зависимости от числа Re.

если Re<5*105 то

<img width=«207» height=«45» src=«ref-2_491536966-491.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183">;                            (3.1.3)

если Re>5*105 то

<img width=«215» height=«45» src=«ref-2_491537457-505.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184">,                         (3.1.4)

где Re– критерий Рейнольдса;

Pr– критерий Прандтля;

<img width=«64» height=«45» src=«ref-2_491605057-238.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185"> — данное отношение примем равное единице.
Найдем критерий Прандтля для бульона при t=80ºС.

<img width=«77» height=«50» src=«ref-2_491605295-326.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186">,                                                    (3.1.5)

где сб – удельная теплоёмкость бульона при 75ºС, Дж/(кг К);

сб = 0,389 *103 Дж/(кг К); [1 с.28]

μб   — динамический коэффициент вязкости бульона при 75ºС, Па с;

μб = 3,44*10-3 Па с; [3 с.58]

λб – коэффициент теплопроводности бульона, Вт/(м К); λб = 0,469 Вт/(м К);

<img width=«265» height=«53» src=«ref-2_491605621-1203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187">
Рассчитаем критерий Рейнольдса

<img width=«98» height=«50» src=«ref-2_491606824-409.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188">,                                               (3.1.6)

где Uос  — скорость осаждения частиц жира при турбулентном режиме движения, м/с;

d – внутренний диаметр ротора, м; d = <metricconverter productid=«0,8 м» w:st=«on»>0,8 м;

ρб   — плотность бульона, кг/м3; ρб  = 923 кг/м3

μб  — динамический коэффициент вязкости жиромассы при 75ºС, Па с;                                      μб = 3,44*10-3 Па с.

Скорость движения жиромассы определим исходя из уравнения баланса сил, действующих на частицу, осаждающуюся в центрифуге

 <img width=«151» height=«58» src=«ref-2_491607233-689.coolpic» v:shapes="_x0000_i1189">,                                                             (3.1.7)

где d – диаметр частицы жира, м; d = <metricconverter productid=«0,004 м» w:st=«on»>0,004 м;

ρк – плотность кости, кг/м3; ρк = 1681 кг/м3; [1 с.28]

ρб – плотность бульона, кг/м3; ρб = 923 кг/м3;

ξ – коэффициент гидравлического сопротивления; ξ = 0,44 при турбулентном режиме;

Кр – фактор разделения;

<img width=«85» height=«57» src=«ref-2_491607922-272.coolpic» v:shapes="_x0000_i1190">,                                             (3.1.8)

где w– окружная скорость вращения ротора, рад/с; w=126,2 3рад/с;

g – ускорение свободного падения, м2/c; g = 9,81 м2/c;

<img width=«183» height=«53» src=«ref-2_491608194-465.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191">
Тогда

<img width=«317» height=«52» src=«ref-2_491608659-863.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192">

С учетом значений найденных по формулам (3.1.7) и (3.1.8) определим число Re

<img width=«234» height=«51» src=«ref-2_491609522-1157.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193">;

Т.к. получившееся значение критерия Reсоответствует турбулентному режиму, тогда

<img width=«145» height=«25» src=«ref-2_491610679-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1194">=0,66 *2135770,5 *2,850,33 = 430,94.

Тогда, коэффициент теплоотдачи со стороны бульона к кости

<img width=«251» height=«45» src=«ref-2_491610973-582.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195"> Вт/(м2 К);

Получаем, что коэффициент теплопередачи со стороны греющего острого пара к продукту будет равен

<img width=«197» height=«64» src=«ref-2_491611555-511.coolpic» v:shapes="_x0000_i1196"> Вт/(м2 К)
3.2 Расчет температуры в центре продукта

Найдем величину безразмерного температурного напора. Исходя из уравнения нестационарной теплопроводности (при постоянстве теплофизических характеристик нагреваемого тела) и с учетом начальных и граничных условий 3-го рода имеем

<img width=«180» height=«50» src=«ref-2_491612066-569.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197">,                                       (3.2.1)

где <img width=«18» height=«29» src=«ref-2_491612635-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198"> — температура кости на входе в центрифугу,˚С; <img width=«18» height=«29» src=«ref-2_491612635-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1199">=820С; <img width=«18» height=«30» src=«ref-2_491567029-175.coolpic» v:shapes="_x0000_i1200"> — температура внутри кости,˚С; <img width=«33» height=«24» src=«ref-2_491613010-237.coolpic» v:shapes="_x0000_i1201"> — критерий Фурье; <img width=«28» height=«24» src=«ref-2_491613247-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1202"> — критерий Био. [4 с.43]

<img width=«77» height=«47» src=«ref-2_491613478-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1203">,                                                         (3.2.2)

где ак – коэффициент температуропроводности, м2/с, ак = 1.7*10-7; [3 с.498]

<img width=«18» height=«30» src=«ref-2_491613709-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1204"> — время нагревания кости, <img width=«18» height=«29» src=«ref-2_491567793-159.coolpic» v:shapes="_x0000_i1205">=240 с; l– линейный размер кости, м; l=0,004м. [1 с.98]

<img width=«194» height=«51» src=«ref-2_491614031-907.coolpic» v:shapes="_x0000_i1206">

<img width=«209» height=«51» src=«ref-2_491614938-925.coolpic» v:shapes="_x0000_i1207">

<img width=«211» height=«53» src=«ref-2_491615863-919.coolpic» v:shapes="_x0000_i1208">

<img width=«215» height=«52» src=«ref-2_491616782-947.coolpic» v:shapes="_x0000_i1209">

Найдем критерий Био:

<img width=«66» height=«50» src=«ref-2_491617729-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1210">,                                                (3.2.3)

где <img width=«23» height=«27» src=«ref-2_491617959-185.coolpic» v:shapes="_x0000_i1211"> — коэффициент теплопроводности кости, Вт/мК; <img width=«23» height=«27» src=«ref-2_491617959-185.coolpic» v:shapes="_x0000_i1212">= 0,469 Вт/м К; [1 с.28]

<img width=«190» height=«50» src=«ref-2_491618329-960.coolpic» v:shapes="_x0000_i1213">
Правая часть уравнения безразмерного температурного напора (см. выше) является сложной функцией критериев Фурье и Био. Для расчета его представим кубик кости как три друг к другу прилегающие пластины. В этом случае температура тела будет являться функцией только одной координаты, т.е. толщины пластины. При этом сток теплоты через торцы пластины не будет искажать профиль температуры в поперечном направлении. Также будем считать, что в процессе нагревания температура среды остается неизменной. Тогда

    <img width=«391» height=«65» src=«ref-2_491619289-1799.coolpic» v:shapes="_x0000_i1214">,               (3.2.4)

т.к Fo>0,2, то можно ограничится первым членом ряда, тогда

<img width=«226» height=«48» src=«ref-2_491621088-999.coolpic» v:shapes="_x0000_i1215">

и безразмерная температура внутри пластины равна

<img width=«190» height=«41» src=«ref-2_491622087-743.coolpic» v:shapes="_x0000_i1216">, где при Bi=4,3, N=1,233; <img width=«22» height=«32» src=«ref-2_491579247-181.coolpic» v:shapes="_x0000_i1217">=1,2786. [4 с.41]

<img width=«287» height=«33» src=«ref-2_491623011-1115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1218">

<img width=«283» height=«33» src=«ref-2_491624126-1095.coolpic» v:shapes="_x0000_i1219">

<img width=«292» height=«33» src=«ref-2_491625221-1135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1220">

<img width=«288» height=«33» src=«ref-2_491626356-1121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1221">
Для кости имеющей форму куба решением уравнения безразмерного температурного напора будет служить произведение

<img width=«187» height=«32» src=«ref-2_491627477-354.coolpic» v:shapes="_x0000_i1222">                         (3.2.5)

<img width=«124» height=«27» src=«ref-2_491627831-268.coolpic» v:shapes="_x0000_i1223">    продолжение
--PAGE_BREAK--