Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Павлов И.Н. Технологическое оборудование солодовенного производства - файл 1.doc


Павлов И.Н. Технологическое оборудование солодовенного производства
скачать (5223 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc5223kb.04.12.2011 17:57скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

1   2   3   4   5   6   7
Реклама MarketGid:
Загрузка...
^

3.2 Оборудование для солодоращения



Целью проращивания солода является синтез и активизация неактивных ферментов, под влиянием которых в процессе затирания достигается растворение всех резервных веществ зерна. Под действием ферментов при солодоращении часть сложных веществ зерна превращается в мальтозу, глюкозу, мальтодекстрины и высшие декстрины, пептоны, пептиды, аминокислоты и др.

Переход зародыша от состояния покоя к активной жизнедеятельности возможен только при достаточной влажности, наличии кислорода и оптимальной температуры.

^ Технологические требования к проращиванию зерна характеризуются следующими показателями: температурой, при которой происходит проращивание зерна на отдельных стадиях; содержанием влаги в зерне; соотношением кислорода и диоксида углерода в слое зерна на отдельных стадиях проращивания; продолжительностью проращивания.

На морфологические изменения зерна и на глубину его растворения влияет интенсивность аэрации зерна при проращивании. Слабая аэрация замедляет рост корешков, и растворение эндосперма протекает быстрее. Интенсивная аэрация способствует росту корешков и листовой части зародыша, но при этом усиливается дыхание и расходуется больше питательных веществ.

^ Активация и образование ферментов. В спелом зерне меньшая часть ферментов находится в активном состоянии, а большая часть связана с белками и поэтому не активна. При прорастании зерна белки под действием протеолитических ферментов расщепляются и связанные с ними ферменты переходят в свободное, активное состояние. Действие гемицеллюлаз делает доступным содержимое крахмальных зерен для воздействия а-амилазы. Накопление ферментов происходит и в результате новообразования в алейроновом слое и зародыше [3, 9]. Значительную роль в этом играет гибберелловая кислота (ГК) – ростовое вещество, образующееся в прорастающем зерне.

Ферменты могут действовать при высоких температурах и в отсутствие кислорода, когда зародыш погибает. Эту их способность используют при солодоращении: сначала прорастающему зерну подают достаточно кислорода для образования ферментов, а затем подачу воздуха прекращают. При этом ферменты продолжают действовать, растворяя эндосперм, а зародыш почти не развивается. Это дает возможность уменьшать потери ценных веществ зерна.

^ Дыхание зерна. Проращивание зерна сопровождается интенсивным дыханием – потреблением кислорода и образованием диоксида углерода. Основным материалом для дыхания служат углеводы.

^ При аэробном дыхании мальтоза, образовавшаяся из крах-
мала под действием ферментов, превращается в глюкозу, ко-
торая окисляется до диоксида углерода и воды с выделением теплоты 2822 кДж/г-моль.

^ При недостаточном притоке воздуха во время замачивания
и проращивания нарушается естественное дыхание зерна, что наблюдается, например, при проращивании зерна в высоком слое, когда
в массе зерна накапливается диоксид углерода и повышается температура. Это вызывает анаэробное дыхание, протекающее
в соответствии с суммарным уравнением спиртового брожения:

кДж/г-моль.

В последней реакции на каждую молекулу глюкозы, израсходованную на дыхание, выделяется в 12 раз меньше теплоты и в 3 раза меньше диоксида углерода, чем при аэробном дыхании. Поэтому, чтобы обеспечить себя необходимой энергией, зерно должно расходовать намного больше сахара, чем при аэробном дыхании. При хорошей аэрации обеспечивается более эффективное в энергетическом
отношении аэробное дыхание и снижается расход углеводов, затрачиваемых на анаэробное дыхание.

Практически установлено, что для получения солода с хорошей растворимостью, высокой ферментативной активностью и минимальными потерями сухих веществ процесс солодоращения должен протекать медленно, при возможно низких температурах.

^ Превращение углеводов. Расщеплению крахмала предшествует расщепление гемицеллюлоз и белков соответствующими ферментами. Крахмал на 80 % состоит из амилопектина и на 20 % из амилозы. Часть его расщепляется под действием амилолитических ферментов
(-амилаз), разрывающих связь -(1–4) связи. Образующиеся декстрины становятся доступными для действия -амилазы. Мальтоза расщепляется -глюкозидазой до глюкозы.

Таким образом, в результате гидролиза крахмала образуется смесь олигосахаридов, декстринов и моносахаридов.

^ Изменение азотсодержащих веществ. Считается, что в процессе солодоращения до 40 % азотистых веществ становятся водорастворимыми. Глубина растворения высокомолекулярной фракции белковых веществ влияет на качество солода и получаемого из него пива. При слабом растворении белков пиво плохо фильтруется и осветляется,
а при понижении температуры в пиве появляется муть. Пиво, полученное

из солода с сильным белковым растворением, имеет низкую пеностойкость, не обладает полнотой вкуса.

^ Температура, продолжительность солодоращения и аэрация. Солодоращение при температуре 13–16 °С обеспечивает умеренный рост зародыша и максимальное накопление амилолитических ферментов, при этом достигается глубокий распад белковых веществ.

Температура проращивания светлого солода не должна превышать 18 °С, для темного солода допускается 21–23 °С. В темном солоде должно быть большое количество аминокислот и моносахаридов, которые, взаимодействуя при высокой температуре, образуют красящие вещества, называемые меланоидинами, и ароматические вещества.

Биологические и ферментативные процессы при солодоращении регулируются интенсивностью аэрации. Поэтому процесс солодоращения делится на две стадии: первая (1–4 сут), когда подается достаточное количество воздуха, характеризуется ростом зерна и накоплением ферментов, вторая (5–7 сут), когда подача кислорода воздуха ограничена, жизнедеятельность зародыша притормаживается и происходят основные ферментативные процессы.
^ 3.2.1 Способы проращивания зерна
Замоченное зерно проращивают в солодорастильных аппаратах
с соблюдением температурного и влажностного режимов, подвода необходимого количества кондиционированного воздуха для дыхания зерна и удаления диоксида углерода. Также необходимо периодически перемешивать зерновую массу. Подобные условия могут быть созданы в помещениях или аппаратах, изолированных от окружающей среды.

Различают токовые и пневматические солодовни. Если проращивание зерна проводят на полу в тонком слое, солодовню называют токовой. Проращивание зерна в специальных механизированных ящиках или барабанах с искусственной аэрацией называется пневматическим.

^ Токовая солодовня размещается в одноэтажном или многоэтажном здании с гладким полом (током). Температуру в рабочем помещении поддерживают 10–12 °С, относительную влажность воздуха
85–90 %. Длительность проращивания (7–8 сут) зависит от качества
и сорта приготовляемого солода. При солодоращении выделяется большое количество диоксида углерода, поэтому солодовни оборудованы приточной и вытяжной вентиляцией.

Однако тяжелый ручной труд при перелопачивании зерна на току, трудность механизации работ, зависимость процесса солодоращения от внешних метеорологических условий, потребность в большой производственной площади заставляют отказаться от этого вида солодовен.

В настоящее время для проращивания зерна применяют в основном пневматические солодорастильные аппараты, представляющие собой барабаны или ящики, в которых проращиваемое зерно не соприкасается с атмосферным воздухом. В них нагнетают кондиционированный воздух, который продувается сквозь слой прорастающего зерна, аэрируя и охлаждая его при этом, а перемешивание осуществляют механическим способом.

Используются солодорастильные аппараты других типов: шахтные, туннельные, башенные, ленточные. Распространены статические солодорастильные аппараты, в которых происходит совмещение процессов замачивания и проращивания зерна.

^ Солодорастильные аппараты ящичного типа. Солодорастильные аппараты ящичного типа наиболее распространены в производстве солода. Ящичная солодовня состоит из солодорастильных аппаратов ящичного типа прямоугольной формы с ситчатыми днищами камер кондиционирования воздуха, вентиляторов и воздуховодов. Воздух увлажняют и охлаждают в специальных кондиционерах, которые могут быть индивидуальными для каждого аппарата или групповыми для нескольких аппаратов. Замоченный солод поступает в солодорастильные аппараты самотеком вместе с водой, которая затем удаляется через подситовое пространство.

Количество аппаратов соответствует числу суток проращивания зерна, обычно их бывает восемь. Заполнение аппаратов по высоте зависит от объема прорастающего зерна и изменяется ежедневно, так как по мере прорастания объем 1 т зерна увеличивается от 2 до 3,2 м3,
а высота слоя солода – от 0,8 до 1,1 м.

Во всех солодорастильных аппаратах ящичного типа солод перемешивают периодически шнековыми ворошителями, а в аппаратах
с передвижной грядкой – ковшовыми.

В механизированных пневматических солодорастильных аппаратах ящичного типа в зависимости от конструкции проводится несколько технологических операций без применения ручного труда: увлажнение и ворошение проращиваемого зерна, выгрузка свежепроросшего солода, мойка ящиков.

Замоченное зерно проращивают в пневматических солодовнях, соблюдая определенный температурный режим (10–14 0С), проводя при этом аэрацию (при относительной влажности воздуха 100 %)
и отвод теплоты, которая выделяется при дыхательных окислительно-энергетических процессах, протекающих в солоде. Согревание солода происходит за счет интенсивного дыхания зерна, которое проявля-

ется в окислении соответственно крахмала и жиров. Удельные

тепловыделения при окислении этих веществ составляют соответственно 17390 и 39480 кДж/кг. Знание количества окисленного вещества позволяет определить количество теплоты, выделившейся при солодоращении, и, следовательно, рассчитать расход и параметры кондиционированного воздуха.

^ Солодорастильный аппарат ящичного типа с индивидуальными камерами кондиционирования воздуха. Состоит из нескольких длинных открытых солодорастильных ящиков, разделенных между собой стенкой (рису-
нок 3.4). Вентилятор 1 нагнетает в канал 10 воздух, который направляется в увлажнители 2, а далее поступает в подситовое пространство ящиков 3, откуда попадает в солодорастильные ящики. Со стороны увлажнителя ящики изолированы стенкой, а с противоположной стороны открыты. В конце ящиков имеется проход, через него солодоворошитель 4 можно перемещать с одного ящика на другой. Под проходом установлен конвейер 6 для удаления свежепроросшего солода. В аппарате при работе повторно используется часть отработанного воздуха, который из помещения солодовни попадает через отверстия в решетках проходов между ящиками в канал 7 и всасывается вентилятором 8. Отработанный воздух может выбрасываться наружу через канал 5 или вентилятором 1 через клапан 9 снова нагнетаться
в ящики. Частоту вращения вентилятора 1 можно регулировать, чтобы подавать необходимое количество воздуха.

Конструкция солодорастильного аппарата такого типа обеспечивает хорошее проветривание проращиваемого зерна в каждом
ящике [2].

^ Солодорастильный ящик (рисунок 3.5) имеет прямоугольную форму. Основное дно 1 сделано с небольшим уклоном для стока воды. Второе (ситчатое) дно 2, на которое укладывают замоченное зерно, сделано из углеродистой оцинкованной стали. Щелевидные отверстия в ситах имеют размер примерно (1,5–2,0)25 мм. Живое сечение сит составляет не менее 15 % от общей площади поверхности. Через подситовое пространство в слой зерна подают кондиционированный воздух. На стенках ящика установлен передвижной солодоворошитель 4 с вертикальными шнеками. Перед загрузкой сита стенки и пол очищают от примесей, подситовое пространство обрабатывают 2%-ным раствором хлорной извести. Замоченное зерно вместе с водой подают из замочного аппарата в ящик и с помощью шнекового ворошителя распределяют на сите ровным слоем высотой 0,60–0,85 м.



Вначале продуванием кондиционированного воздуха зерно подсушивают, а затем в нем поддерживают аэробные условия дыхания и необходимую температуру. Для обеспечения нормального процесса проращивания зерна продуваемый воздух должен иметь 100%-ную влажность и температуру на 2 °С ниже температуры солода. Пневматический аппарат оснащается отдельным напорным вентилятором, системой охлаждения и увлажнения воздуха. Отношение ширины аппарата к длине выбирается с учетом обеспечения равномерного распре-деления воздуха и может составлять 1:4 и 1:8. Стенка аппарата высотой 1,2–3 м над ситом изготавливается из железобетона или кирпича толщиной 0,15–0,20 м. На верхней части боковых стенок устанавливаются рельсы и зубчатые штанги для передвижения шнекового ворошителя. Высота подситового пространства аппарата составляет 1,6–2,0 м.

Живое сечение плетенных из нержавеющей проволоки сит, на которых находится зерно, должно быть больше 20 %. Днище аппарата должно иметь уклон для стока воды в сборник. Выгрузка свежепроросшего солода из аппарата проводится в течение 2–3 ч.



Шнековый солодоворошитель (рисунок 3.6) представляет собой подвижную каретку с вертикальными шнеками. Во время работы он движется по рельсам вдоль ящика, а вертикальные шнеки при этом вращаются и перемешивают солод. Поступательная скорость всех ворошителей 0,5 м/мин, частота вращения шнеков – 8,5 об/мин.

Каретка ворошителя 1 четырьмя колесами 2 опирается на рельсы, уложенные на продольных стенках ящика. В движение ворошитель приводится электродвигателем 3, установленным на плите 4 каретки. двигатель получает энергию при помощи контакта, скользящего по троллейным проводам, или при помощи изолированного кабеля, подвешенного на скользящих кольцах вдоль ящика. Движение от электродвигателя передается через пару зубчатых колес валу 5, который через

червячные передачи 6 приводит во вращение вертикальные шнеки 7. Соседние шнеки вращаются во встречных направлениях для лучшего перемешивания солода.

Передвижение ворошителя вдоль ящика производится тем же электродвигателем 3. Для этой цели на валу одного вертикального шнека имеется червячная пара 8, передающая движение большой конической шестерне 9; малые конические шестерни 10 находятся в постоянном зацеплении с большой шестерней 9 и свободно вращаются на валу 11. Между малыми шестернями на том же валу сидит на скользящей шпонке кулачковая муфта 12. При помощи механизма управления 13 эта муфта может быть сцеплена с той или другой шестерней 10. Переключение кулачковой муфты обеспечивает реверсирование хода каретки.

Солодовни с передвижной грядкой. Солодовня с передвижной грядкой (рисунок 3.7) представляет собой длинный ящик 6, в котором подситовое пространство разделено в поперечном направлении перегородками на секции 10, число которых равно или кратно числу суток ращения солода.



На продольных стенках ящика 6 уложены рельсы, по которым вдоль ящика периодически передвигается ковшовый солодоворошитель 5

с помощью тележки 4. При рабочем ходе ворошитель 5 перебрасывает проращиваемое зерно, чем достигается не только его перемешивание, но и перемещение вдоль ящика.

Рабочий ход ворошителя имеет направление от места выгрузки готового солода к месту загрузки замоченного зерна. Замоченное зерно из замочных аппаратов 7 и 8 загружается всегда в одно и то же место солодорастильного ящика 6. Ворошитель приводится в движение через каждые 12 или 24 ч и каждый раз перебрасывает зерно на один шаг,
а на освободившуюся площадь сита вновь загружается замоченное зерно. Солод, проходя к месту выгрузки, при очередном рабочем ходе ворошителя выбрасывается в бункер 3, откуда транспортерами 1 и 2 (шнеком, лентой и т.п.) передается в сушилку.

Кондиционированный воздух для продувания зерна нагнетается вентилятором в канал 10, проходящий вдоль ящика, а затем – в каждое отделение подситового пространства. Подача кондиционированного воздуха из этого канала в каждое отделение подситового пространства 9 регулируется шибером в зависимости от интенсивности роста, необходимости отвода выделяющегося диоксида углерода и поддержания оптимальной температуры.

^ Ковшовый ворошитель (рисунок 3.8) состоит из каретки 1, конвейера 2 с ковшами, механизма 5 подъема его, приводов конвейера
и каретки 1. Ковши с резиновыми скребками 3 размещены по всей ширине ящика.



Работа ворошителя начинается с того, что один конец конвейера опускают в крайнее нижнее положение, при котором ковши не доходят до сита ящика примерно на 10–15 мм. Затем приводят в движение конвейер и каретку. Ковши зачерпывают солод и перебрасывают его назад

относительно движения каретки, которая медленно перемещается вперед вдоль ящика. При этом солод не только перемешивается, но и перемещается вдоль ящика на один шаг в направлении, противоположном движению каретки.

Сита очищаются от солода резиновыми скребками, укрепленными на ковшах. В конце ящика, где установлены концевые выключатели, каретка останавливается, а ковшовый конвейер механизмом подъема перемещается в верхнее положение. При поднятом конвейере каретка быстро совершает обратный путь. Скорость движения цепи
с ковшами 9,8 м/мин.

Ворошение зерна и перемещение грядки по ситу на площадь, равную площади одной подситовой секции, осуществляется в направлении, обратном движению ворошителя. На освобожденную площадь сита вновь загружается замоченное зерно.

При параллельной установке нескольких солодорастильных ящиков с передвижными грядками кондиционеры размещают с таким расчетом, чтобы в каждом из них воздух готовился для определенной стадии солодоращения: в первом – неувлажненный воздух для подсушивания влажного, только что выгруженного в ящик замоченного зерна
и подвяливания свежепроросшего солода перед выгрузкой его из солодовни в сушилку; во втором кондиционере – охлажденный и увлажненный воздух для проветривания грядки на третий-четвертый день солодоращения и т.д.

В аппаратах с передвижной грядкой обеспечивается полная механизация процессов перемешивания зерновой массы, перевалки и выгрузки свежепроросшего солода. Производственная площадь используется максимально. К недостаткам аппаратов этого типа относятся цикличность процесса и сложность регулирования параметров воздуха
в отдельных зонах, так как кондиционер общий, а грядки неразделенные, кроме того, процесс нельзя вести с накоплением диоксида угле-рода.

^ Статический солодорастильный аппарат. В таких аппаратах замачивают и проращивают зерно, а также сушат солод в одном ящике, что позволяет уменьшить расход воды на 1 т сухого солода в 10 раз. Аппараты компактны, высокомеханированы. Высота слоя свежепроросшего ячменного солода в ящике до 1,2 м. Каждый ящик имеет индивидуальную установку кондиционирования воздуха, испольуемого при солодоращении, а также установку нагрева его для сушки солода.

В статическом солодорастильном аппарате (рисунок 3.9) очищенное отсортированное зерно из бункера 3 самотеком поступает в аппарат 4 для мойки и дезинфекции.

Неполноценное легкое зерно отделяется и через приемное устройство направляется в сборник 1. Заполненный водой и зерном моечный аппарат оставляют в покое на 20–30 мин, затем смесь зерна с водой интенсивно перемешивают сжатым воздухом.



Через 5–6 ч тщательно промытое зерно в виде водно-зерновой смеси гидротранспортером или шнеком направляется в солодорастильный ящик 5, где оно разравнивается, замачивается и проращивается,
и полученный солод сушится. Аппарат 5 периодического действия представляет собой индивидуальную камеру с ситчатым днищем, шнековым солодоворошителем 6 для ворошения и выгрузки солода.

Для обеспечения равномерного распределения давления сушильного агента в подситовом пространстве его высота должна составлять не менее 2 м. Для увлажнения и охлаждения воздуха, поступающего
в аппарат 5 в период замачивания и проращивания зерна, под ситом дополнительно устанавливаются форсунки, распыливающие воду
в тонкую и однородную пыль.

Выгруженное на сита аппарата 5 зерно оставляют в покое на 5 ч, обеспечивая при этом удаление избыточной воды. Во время замачивания зерно перемешивается и орошается водой из форсунок, установленных стационарно вдоль солодорастильного аппарата или на ворошителе. Замачивание осуществляется воздушно-оросительным способом с периодической или непрерывной продувкой слоя кондиционированным способом и орошением распыленной водой. Оптимальный расход кондиционированного воздуха составляет 250–300 м3/(ч.т),
а оптимальный расход воды – 1 м3 на 1 т зерна.

Продолжительность замачивания зерна до достижения влажности 45 % составляет в среднем 30–40 ч. После чего зерно приобретает нужную

влажность и начинается процесс солодоращения, во время которого зерно ворошат по установленному режиму 2–3 раза в сутки и продувают при помощи вентилятора 7 кондиционированным воздухом с использованием рециркуляции.

Готовый свежепроросший солод в аппарате 5 высушивается горячим воздухом, подаваемым через специальный теплогенератор 9 вентилятором 8. Сушку и термическую обработку солода проводят без ворошения в течение 20 ч. Расход сушильного агента на сушку солода составляет 4–4,5 тыс. м3 при давлении 1000 Па. В конце сушки расход агента уменьшается до 2 тыс. м3 /(ч.т) при давлении 400 Па. В процессе сушки солода необходимо не только удалить из него избыточную влагу, но и обеспечить благоприятные условия для протекания физиологических, биохимических и химических процессов, в результате которых продукт приобретает определенные технологические свойства.

Высушенный солод транспортером 10 направляется на росткоотбойную машину 11 и далее на склад для хранения.

Корпус ворошителя (риунок 3.10) представляет собой конструкцию, снабженную тремя крышками для обслуживания механизмов.
К нему крепится шнековый механизм 6. Разгрузочный конвейер шнекового ворошителя 6 статической солодовни состоит из вертикально установленных шнеков, смонтированных на конических роликоподшипниках в корпусах, которые крепятся фланцами к верхней стенке корпуса ворошителя. Шнеки имеют левое и правое вращение. Ворошитель передвигается по рельсам на четырех колесах с помощью цепочного механизма 5.



Система орошения 1 состоит из насоса с электродвигателем, трубопроводов со всасывающими патрубками и форсунками, установленными под корпусом 2, ворошителя между шнеками. Для удаления сухого солода солодорастильный ящик оборудуют скребковым транспортером, на который наклонным шнеком разгрузочной передвижной

стенки подается солод. Разгрузочная передвижная стенка 9 состоит из сварной рамы 3, откидной стенки, горизонтального шнека 7 и наклонного шнекового механизма 8 с индивидуальным приводом 4.

При загрузке вымытого зерна ворошитель находится под загрузочной стенкой, которая одновременно является торцовой стенкой ящика. Разгрузочная стенка подвешена на опорных площадках, прикрепленных к боковым стенкам ящика. По окончании загрузки ящика зерном включают последовательно механизмы ворошения его и движения ворошителя, который начинает перемещаться вдоль ящика, разравнивая зерно специальными планками, закрепленными на валах выше шнеков. При выгрузке солода из ящика ворошитель устанавливают в крайнее положение вплотную к разгрузочной стенке. С помощью рычагов соединяют ворошитель со стенкой и откидывают ее крышку,
в результате чего солод ссыпается в короб горизонтального шнека, затем включают последовательно шнек стенки, механизмы ворошения
и передвижения. Вертикальные шнеки поднимают солод до уровня короба горизонтального шнека, солод ссыпается в него и перемещается горизонтальным шнеком к приемному устройству наклонного шнека. Последний выводит солод на скребковый транспортер, расположенный вдоль ящика.
^ 3.2.2 Расчет солодорастильных аппаратов ящичного типа
При расчете определяют площадь сит, количество ящиков, производительность аппарата.

Для пневматических аппаратов принимают количество ящиков, равное числу суток солодоращения или кратное ему [2, 9]. В аппарате с передвижной грядкой достаточно иметь один ящик, но вследствие небольшой ширины его в сравнении с длиной целесообразно проектировать аппараты с двумя-тремя и большим числом ящиков.

Размер пневматического ящика определяют исходя из объема замоченного зерна. Объем зерна после замачивания (м3):

, (3.19)

где – количество сухого зерна, единовременно перерабатываемого в ящике, кг;

– насыпная плотность воздушно-сухого зерна, кг/м3;

1,4 – коэффициент, учитывающий увеличение объема зерна при замачивании.

Площадь сита одного ящика (или одного отделения в солодовне
с передвижной грядкой)

, (3.20)

где – высота слоя замоченного зерна (0,6–1,2 м).

В солодовне с передвижной грядкой длина ящика зависит не только от количества перерабатываемого зерна, но и от ширины ворошителя и длины переброса солода:

, (3.21)

где – продолжительность выращивания солода (6–8 сут);

– число рабочих ходов ворошителя в сутки ( = 12);

– длина переброса солода ворошителем, м ( = 1,5; 2,5 и 3,0).

Объем замоченного зерна, ежесуточно поступающего в ящик
и распределяемого в нем слоем:

, (3.22)

откуда ширина ящика

. (3.23)

Общая площадь сита ящика определяется как

. (3.24)

Производительность ящика солодовни (кг/ч) с передвижной грядкой

. (3.25)

Производительность разгрузочного шнека винтового конвейера шнекового ворошителя статической солодовни (кг/ч) (см. рисунок 3.10)

, (3.26)

где – диаметр разгрузочного шнека, м;

– шаг витка, м;

– частота вращения шнека, с–1;

– насыпная плотность зерна, кг/м3.

Так как выгрузка свежевысушенного солода осуществляется несколькими шнеками разгрузочного конвейера, то общая их производительность (кг/ч)

, (3.27)

где – число разгрузочных шнеков.

Мощность (кВт), необходимая для привода разгрузочных шнеков при выгрузке солода:

, (3.28)

где – высота слоя солода, м;

– коэффициент, учитывающий трение в подшипниках,
= 1,2;

– коэффициент сопротивления перемещаемого продукта,
= 6;

– КПД передачи, = 0,800,90.

Крутящий момент каждого вала винта шнека (Н м)

. (3.29)

Мощность (кВт), необходимая для вращения шнеков ворошения и перемещения солода:

, (3.30)

где – число шнеков.

Мощность электродвигателя (кВт)

, (3.31)

где – КПД двигателя.
^ 3.2.3 Солодорастильнье аппараты барабанного типа
Барабанная солодовня состоит из ряда солодорастильных аппаратов барабанного типа, количество которых соответствует числу суток проращивания зерна – обычно восемь. Аппарат представляет собой горизонтальный стальной цилиндр – барабан, установленный на двух парах опорных роликов. Проращиваемое зерно заполняет барабан на 50–60 % вместимости. Солод продувается кондиционированным воздухом, а перемешивается в результате медленного вращения барабана.

Существующие конструкции барабанов можно подразделить на две группы: 1) закрытые барабаны и 2) открытые барабаны.

Особенностью закрытых барабанов является полная их герметизация. Диффузия углекислоты в окружающую среду или самопроизвольный приток извне свежего воздуха здесь невозможны. Проветривание осуществляется искусственной вентиляцией. Существует два вида закрытых барабанов: с плоским ситом и ситчатыми трубами.

^ Барабан с плоским ситом. Аппарат (рисунок 3.11) представляет собой стальной горизонтальный цилиндр 4, опирающийся с помощью двух бандажей на две пары опорных роликов 14. На одном из бандажей укреплена червячная шестерня 2, которая находится в зацеплении с червяком 11 и приводит барабан в медленное вращение. На корпусе барабана расположены люк 10 для загрузки замоченного зерна и выгрузки проросшего солода. Через эти же люки моют и дезинфицируют барабан. Внутри барабана укреплено плоское сито 9, на него ровным слоем укладывается проращиваемое зерно. С торцов барабан имеет днища: наружные 1 и 6, к которым подведены воздуховоды 13 и 7 с лабиринтным уплотнением, и внутренние 12 и 8. Между ними образованы камеры для подачи кондиционированного воздуха и удаления отработанного воздуха.



Замоченное зерно подается в барабан через люки 10. Высота слоя зерна на сите до 1 м. Проращивается зерно в неподвижном барабане при нижнем горизонтальном положении сита. Кондиционированный воздух нагнетается по воздуховоду 13, проходит через междонную камеру в подситовое пространство, пронизывает слой солода и через сетку 5 внутреннего днища 8 проходит правую междонную камеру и далее удаляется из барабана по воздуховоду 7. Солод перемешивается
в результате поворачивания барабана вокруг горизонтальной оси два раза в сутки. Во время вращения барабана (один оборот за 45 мин) зерно не проветривается, так как оно перекрывает выход воздуха через сетку 5. В первые дни загрузки замоченным зерном барабан находится в покое, благодаря чему ускоряется процесс проращивания зерна. К продуванию слоя зерна воздухом (t = 12 °С; w = 100 %) приступают по достижении в зерне температуры 16–17°С до тех пор, пока солод не охладится до 12–14 оС. Свежепроросший солод выгружается через люки 10 шнеками, которые устанавливаются внутри барабана над ситом. В этот период сито находится в верхнем горизонтальном положении.

При малых объемах производства целесообразно использовать крупные барабаны, разделенные перегородками на несколько камер. Проветривать каждую камеру можно отдельно, не нарушая режимы проращивания двух партий солода.

^ Барабаны с ситчатыми трубами. Кроме пневматических барабанов с плоским ситом, работают пневматические барабаны с ситчатыми трубами (рисунок 3.12). В центре такого барабана 1, опирающегося бандажами 2 на опорные ролики 3, имеется ситчатая труба 4; один конец трубы закреплен на основном днище, а второй – на внутреннем днище барабана. Внутреннее днище барабана закрывает примыкающий к нему конец ситчатой трубы, противоположный конец трубы открыт.



По периферии барабана расположены ситчатые трубы меньшего сечения цилиндрической, полуцилиндрической формы. Концы этих труб со стороны внутреннего днища открыты; противоположные концы труб наглухо закрыты съемными крышками 5.

В камере 6, образованной основным и внутренним днищами барабана, находится маятниковая заслонка 7. Заслонка свободно насажена на палец, укрепленный в центре внутреннего днища. При вращении барабана заслонка всегда удерживается грузом 8 неподвижно в вертикальном положении.

Перемешивание солода производится вращением барабана. Привод барабана, состоящий из червячной пары – червяка 9 и венечной шестерни 10, включается по мере надобности 2–3 раза в сутки и медленно вращает барабан на опорных роликах 3. При вращении барабана вследствие сил трения солод вращается вместе с барабаном. Частицы солода, поднимаемые при этом выше угла естественного откоса, скатываются вниз и занимают новое положение относительно остальной массы солода. Перемешивание зерна при этом происходит без повреждения корешков солода.

Проветривание солода в барабане с ситчатыми трубами возможно в любое время как в состоянии покоя, так и при вращении барабана, этим он существенно отличается от барабана с плоским ситом. Кондиционированный воздух из вертикального воздуховода 11 проходит
в камеру 6, затем в периферийные ситчатые трубы 13 и сквозь слой солода в центральную ситчатую трубу 4. Из центральной трубы воздух отсасывается в вертикальный воздуховод 12, а затем в канал отработанного воздуха. Чтобы кондиционированный воздух проходил сквозь толщу солода, периферийные трубы, находящиеся в верхнем положении над слоем солода, постоянно перекрыты заслонкой 7.

Кроме того, степень наполнения рассматриваемого барабана солодом может быть несколько большей, чем барабана с плоским ситом. Однако конструкция его несколько более сложная и дорогая.
^ 3.2.4 Расчет пневматических барабанов
Определение основных размеров барабана. Размеры барабанов следует определять в зависимости от объема солода, проращиваемого
в барабанах, и степени их наполнения.

Установлено, что оптимальная степень заполнения составляет для барабана с плоским ситом не более 50% объема; для барабана с ситчатыми трубами – 60 %.

Вместимость барабана рассчитывают по объему свежепроросшего солода, который принимают в 1,8 раза больше, чем объем сухого зерна:

, (3.32)

где – количество сухого зерна, единовременно перерабатываемого в ящике, кг;

– насыпная плотность воздушно-сухого зерна, кг/м3.

Полный внутренний объем барабана при степени наполнения

. (3.33)

При заданном диаметре находятся геометрические размеры барабана.

Длина заполняемой солодом части барабана

. (3.34)

Для барабана с плоским ситом (рисунок 3.13) максимальная высота слоя солода в барабане

, (3.35)

где и – внутренние радиус и диаметр барабана, м.


Максимальная высота подситового пространства и воздушного пространства над солодом

. (3.36)

Ширина сита

. (3.37)

В барабане с ситчатыми трубами центральная труба должна иметь радиус

. (3.38)

Радиус полутруб, располагаемых по периметру барабана,

. (3.39)

Количество перфорированных полутруб определяется в соответствии с шагом их расположения по периметру барабана:

. (3.40)

Такое соотношение размеров центральной трубы обеспечивает полноту перемешивания солода при степени наполнения 60 %.

Полная длина барабана любого типа может быть определена по объему солода и степени заполнения аппарата:

, (3.41)

где 1,8 – коэффициент увеличения объема зерна при проращивании
в барабане;

– площадь поперечного сечения слоя солода в барабане, м2
(в барабане с плоским ситом ; в барабане с ситчатыми трубами );

– число междонных камер (в барабане с плоским ситом = 2; в барабане с ситчатыми трубами = 1);

– ширина междонной камеры ( = 0,250,30 м).

^ Определение потребной мощности на привод барабана. Для приведения во вращение барабана к зубьям венечной шестерни необходимо приложить силу , работа которой будет преодолевать все сопротивления вращению. За один оборот барабана работа (Дж) силы определяется по формуле

, (3.42)

где – диаметр начальной окружности венечной шестерни, м.

Эта работа и, соответственно, мощность привода барабана расходуется на преодоление силы трения качения бандажей по опорным роликам, силы трения скольжения цапф опорных роликов в подшипниках и силы сопротивления солода вращению барабана.

Сила трения качения бандажей по роликам

, (3.43)

где – реакция опорного ролика, Н;

– коэффициент трения качения, м (для стали по стали
= 0,05);

– радиус ролика, м;

– количество опорных роликов.

Реакцию опорного ролика можно найти по суммарной силе тяжести загруженного барабана и углу между направлением силы, действующей на ролик, и вертикалью (см. рисунок 3.13).

Проектируя действующие силы на вертикальную ось барабана, можно написать:

, (3.44)

где ;

– сила тяжести массы солода, Н;

– сила тяжести массы барабана, Н.

Из уравнения (3.44) реакция опорного ролика

, (3.45)

где – угол расположения опорных роликов.

В уравнении (3.45)

, , (3.46)

где – масса солода, кг;

– масса барабана, кг.

Работа силы трения качения (Дж) за один оборот барабана определяется в соответствии с уравнением (3.42) как произведение силы трения на длину окружности бандажа:

, (3.47)

где – диаметр бандажа, м.

С учетом уравнения (3.43)

. (3.48)

Работа трения скольжения (Дж) цапф опорных роликов в подшипниках определяется по формуле

, (3.49)

где – диаметр цапф опорных роликов, м;

– коэффициент трения скольжения.

Работа силы сопротивления солода вращению барабана (Дж) определяется как работа, затрачиваемая на преодоление силы трения скольжения продукта по внутренней поверхности барабана:

, (3.50)

где – коэффициент трения скольжения солода по поверхности барабана.

Работа на преодоление силы трения скольжения в местах соединения барабана с воздуховодами (Дж) определяется по формуле

, (3.51)

где – радиус уплотнительной шайбы воздуховода, м;

– коэффициент трения скольжения барабана.

– сила действия пружин, прижимающих шайбу к воздуховоду, Н.

Полная работа, совершаемая за один оборот барабана (Дж):

. (3.52)

Потребная теоретическая мощность для вращения барабана (кВт)

, (3.53)

где – частота вращения барабана, с–1 (обычно 1 оборот за 45 мин);

– КПД всех звеньев привода барабана.

Мощность электродвигателя

, (3.54)

где – КПД двигателя.

По найденному значению по справочной литературе выбирается стандартный двигатель.
^ 3.2.5 Сравнительная оценка пневматических солодовен
различных типов

1. Для размещения ящичных пневматических солодовен с передвижной грядкой требуются длинные производственные помещения (от 30 до 50 м). Однако площадь этих помещений используется при рациональном размещении ящиков достаточно полно. Степень механизации трудоемких работ в этих солодовнях высокая, так как перемешивание и выгрузка солода производятся ковшовым ворошителем. Недостатком этой солодовни является наличие общего кондиционера и длинных воздуховодов, поэтому процесс солодоращения здесь можно регулировать только изменением количества воздуха, но не его параметров.

2. ^ В пневматических солодовнях солодоращение можно производить в каждом ящике независимо от других, изменяя параметры воздуха в соответствии с требованиями технологии. Воздуховоды в этих солодовнях могут иметь минимальную длину при размещении кондиционеров вблизи ящиков.

Выгрузка солода из ящиков со шнековыми ворошителями осуществляется механическими лопатами, пневматическим или гидравлическим транспортером. Выгрузка солода из ящиков до сего времени недостаточно механизирована, а применяемые для этой цели средства несовершенны.

3. ^ Барабанные солодовни всех типов являются наиболее сложными солодовнями. Степень механизации и автоматизации производственных процессов в них наиболее высокая. Перемешивание солода, осуществляемое при вращении барабанов, не сопровождается механическим повреждением зерен солода, как это нередко бывает в ящичных солодовнях, поэтому готовый солод, получаемый в барабанах, обычно имеет высокое качество.
^ 3.2.6 Материальный и тепловой балансы
пневматических солодовен

Материальный баланс солодовни. Определение расхода воздуха для проветривания солода неразрывно связано с весовыми количественными изменениями зерна в процессе солодоращения, происходящими как вследствие потерь сухих веществ, так и вследствие колебаний влагосодержания зерна.

Составление материального баланса необходимо для определения количества зерна на всех стадиях переработки, отходов, потерь и т.д. Уравнения материального баланса приведены к виду, где один из сомножителей характеризует влияние изменения влажности на количество продукта, второй – влияние потерь сухих веществ. В качестве исходной величины для расчета принят вес очищенного и отсортированного зерна , поступающего в переработку на солод.

Уравнения материального баланса выведены по схеме:

В соответствии с данной схемой определены количественные потоки солодовенного производства.

Масса товарного зерна, необходимого для получения кг сортированного зерна,

, (3.55)

где – потери при очистке и сортировании, %;

– потери при хранении, %.

Количество отходов при сортировке

. (3.56)

Количество замоченного зерна

, (3.57)

где – масса сухих веществ замоченного зерна, кг;

– потери сухих веществ со сплавом и на выщелачивание при замачивании, %;

– влажность замоченного зерна, %.

Масса сухих веществ замоченного зерна

, (3.58)

где – масса сортированного зерна, кг;

– влажность сортированного зерна, %.

Масса свежепроросшего (зеленого) солода

, (3.59)

где – масса сухих веществ свежепроросшего солода;

– влажность свежепроросшего солода.

Масса сухих веществ свежепроросшего солода

, (3.60)

где – потери на дыхание при проращивании, %.

Количество освобождающейся влаги

, (3.61)

где – потери при дыхании, кг;

0,55 – количество влаги, выделяющейся при сгорании 1 кг крахмала, кг.

В уравнении (3.40) учтена влага, выделяемая при солодоращении как продукт дыхания , и влага, освобождаемая за счет потерь сухих веществ .

Количество образующейся углекислоты

, (3.62)

где 1,63 – количество углекислоты, выделяющейся при сгорании 1 кг крахмала, кг.

Количество сухого очищенного от ростков солода

, (3.63)

где – потери на ростки, %;

– влажность высушенного солода, %.

Количество выпариваемой влаги при сушке солода

. (3.64)

^ Тепловой баланс солодорастильного аппарата. Расчет расхода воздуха. Количество воздуха, необходимое для проветривания проращиваемого в пневматической солодовне зерна, рассчитывают в соответствии с количеством выделяющейся при проращивании теплоты
[2, 8].

Тепловой баланс складывается из теплоты солодорастильного аппарата, замоченного зерна, кондиционированного воздуха и теплоты, выделяемой при солодоращении. Подсчитывают теплоту аппарата, отработанного воздуха и теплоту, потерянную в окружающую среду
с поверхности солода. Составляют уравнение, в котором приход теплоты равен ее расходу.

Схема теплового баланса пневматической солодовни представлена на рисунке 3.14.



Тепловой баланс пневматического солодорастильного аппарата может быть представлен в виде следующей схемы.


Приход

Расход

Теплота, приходящая с замоченным зерном:

.

Теплота, выделяемая при солодоращении:

.

Теплота, выделяемая аппаратом при загрузке:

.

Теплота, приходящая с кондиционированным воздухом:

.

Теплота, уходящая с солодом при выгрузке:

.

Теплота, уходящая с отработанным воздухом:

.

Теплота, отдаваемая аппаратом при разгрузке:

.

Теплота, уходящая в окружающую среду с поверхности солода:

.

Уравнение теплового баланса:

. (3.65)

Приход тепла в солодовню с теплосодержанием замоченного зерна (кДж)

, (3.66)

где – масса замоченного зерна, кг;

– удельные теплоемкости замоченного зерна, кДж/(кг К);

– температура зерна при загрузке, °С.

Удельная теплоемкость влажного солода (кДж/(кг.К)) рассчитывается как средневзвешенная величина из теплоемкостей сухих веществ и воды:

, (3.67)

где – теплоемкость влаги, кДж/(кг.К);

кДж/(кгК) – удельная теплоемкость сухих веществ солода.

Приход тепла (кДж) с теплотой, выделяемой при ращении

, (3.68)

где – количество тепла, выделяемого при проращивании на каждый килограмм потери сухих веществ (для отечественных ячменей эта величина составляет 17982 кДж);

– потери сухих веществ на дыхание при проращивании, кг.

Тепловой эквивалент потерь сухих веществ при солодоращении в размере 17982 кДж/кг можно применять лишь для ориентировочных

расчетов, поскольку эта величина зависит от состава перерабатываемого зерна и от характера протекающих при солодоращении процессов.

Для более точного определения количества выделяющегося тепла (кДж) рекомендуется применять уравнение, полученное на основе материального и теплового балансов продуктов соложения:

, (3.69)

где – соответственно количество зерна, солода и ростков, кг;

– соответственно теплота сгорания зерна, свежепроросшего солода и ростков; для некоторого определенного сорта зерна эти величины соответственно составляют 17848, 17940 и 18422 кДж/кг.

Приход тепла в солодовню, выделяемого аппаратом при загрузке (кДж):

, (3.70)

где – масса аппарата солодоращения, кг;

– удельные теплоемкости замоченного зерна, кДж/(кг К).

Теплота, приходящая с кондиционированным воздухом (Дж):

, (3.71)

где – теплосодержание кондиционированного воздуха, кДж/кг;

– расход воздуха на проветривание солода, кг/с.

Теплота, уходящая с солодом при выгрузке (кДж):

, (3.72)

где – масса свежепроросшего солода на выходе из солодовни, кг;

– удельная теплоемкость свежепроросшего солода;

– температура солода при выгрузке, °С.

Удельная теплоемкость свежепроросшего солода (кДж/(кг К)):

. (3.73)

Теплота, уходящая с отработанным воздухом (кДж):

, (3.74)

где – теплосодержание отработанного воздуха, кДж/кг;

Теплота, отдаваемая аппаратом при разгрузке (кДж):

. (3.75)

Потери тепла в окружающую среду учитываются только с открытой поверхности солода, так как потери тепла через стенки ящика при наличии малого температурного перепада невелики.

Температуру солода в ящике за все время ращения (включая период согревания) можно принять равной °С. Тогда потери тепла
в окружающую среду (кДж)

, (3.76)

где – коэффициент теплоотдачи с открытой поверхности солода окружающему воздуху, кДж/(м2.ч.К);

– температура в помещении солодовни, °С;

– общая продолжительность соложения, ч;

– открытая поверхность солода, м2.

Так как количество теплоты, отдаваемой аппаратом при выгрузке солода, мало отличается по величине от количества теплоты, выделяемой аппаратом при загрузке замоченного зерна, уравнение теплового баланса (3.65) будет:

. (3.77)

Откуда расход воздуха на проветривание солода за весь период солодоращения (кг):

. (3.78)

Расход воздуха зависит от многих факторов, в том числе в значительной степени от потерь сухих веществ и разности энтальпий. Энтальпия влажного воздуха (кДж/кг) определяется по диаграмме Рамзина или рассчитывается по формуле Молье:

,

где – температура воздуха;

– удельная теплоемкость абсолютно сухого воздуха, кДж/(кг К);

– влагосодержание воздуха, насыщенного паром, кг/кг;

– удельная теплоемкость водяного пара кДж/(кг.К);

– теплота испарения воды при 0 °С, кДж/кг.

Для подбора вентилятора необходимо определить объемный часовой расход воздуха. Плотность кондиционированного воздуха

, (3.79)

где – мольные массы воздуха и пара, кг/кмоль;

– давление воздуха, используемого для проветривания, Па;

– нормальное давление, Па;

– давление насыщенного водяного пара при температуре кондиционированного воздуха, Па;

– температура кондиционированного воздуха, 0К;

– относительная влажность воздуха, %.

Объемный расход воздуха (м3) за весь период соложения

. (3.80)

Во время ращения тепло выделяется неравномерно, поэтому производительность вентилятора должна быть подобрана с учетом этой неравномерности. При индивидуальной установке (на каждый ящик отдельный вентилятор) производительность вентилятора необходимо брать в раз больше среднечасовой. Если проветривание производится в течение суток (= 6,5), то производительность вентилятора для данного случая будет равна (м3):

. (3.81)

На каждую тонну перерабатываемого зерна при данных условиях максимальный расход воздуха (3/ч)/т) составляет:

. (3.82)

Из уравнения теплового баланса следует, что расход воздуха на проветривание зависит главным образом от потерь сухих веществ на дыхание и от параметров кондиционированного и отработанного воздуха. Чем меньше потери сухих веществ и чем больше разность теплосодержаний, тем меньше расход воздуха. Предварительный расчет расхода воздуха можно произвести по следующей укрупненной норме: на каждые 5 т перерабатываемого зерна расход воздуха приблизительно равен 1 м3.
^ 3.2.7 Кондиционирование воздуха для пневматических

солодовен
Нагревание воздуха. Холодный воздух можно нагреть в пневматических солодовнях одним из следующих способов:

1) непосредственным смешиванием водяного пара с нагреваемым воздухом;

2) нагреванием воздуха в калориферах;

3) смешиванием холодного свежего воздуха с теплым отработанным.

Нагревание холодного воздуха путем непосредственного смешивания его с паром практически осуществить легко, так как для этого не требуется никакого оборудования: греющий пар можно подавать непосредственно в воздуховод. При этом одновременно происходит увлажнение воздуха до полного его насыщения. Однако этот способ связан со значительными затратами на топливо и не удобен из-за сложности регулирования количества воздуха и пара.

Нагревание воздуха в калориферах более надежно, чем непосредственное смешивание его с паром; в этом случае легче регулировать степень нагрева воздуха и опасность запаривания солода исключается. При прохождении через калорифер влагосодержание воздуха остается неизменным, а относительная влажность его резко снижается. Этот способ применим для получения сухого воздуха, который может быть использован для подсушивания замоченного зерна или подвяливания сырого солода. Расход пара при этом способе еще больший, чем при непосредственном смешивании пара и воздуха.

Наиболее целесообразным способом нагревания холодного воздуха является смешивание его с теплым отработанным воздухом, выходящим из пневматического солодовенного барабана или ящика. Смешивая холодный воздух в определенной пропорции с теплым отработанным, можно получить смесь такой температуры или такого теплосодержания, какие должен иметь кондиционированный воздух.

Соотношение между количеством холодного и отработанного воздуха удобнее всего определять с помощью диаграммы [7].

Для смеси из 1 кг холодного свежего воздуха и из кг отработанного воздуха можно написать следующие уравнения:

для теплосодержания смеси:

; (3.83)

для влагосодержания смеси:

. (3.84)

Приведем эти уравнения к такому виду:

; . (3.85)

Разделив первое из этих уравнений на второе, получим уравнение прямой линии, проходящей через точки и . Точка с переменными координатами и , характеризующая состояние смеси (рисунок 3.15), также лежит на этой прямой между крайними точками, соответствующими состоянию свежего воздуха (точка ) и состоянию отработанного воздуха (точка ).



Из треугольника с учетом уравнения (27) можно написать следующие отношения:

. (3.86)

Следовательно, – это отношение отрезка к отрезку , на которые точка делит прямую .

Практически расчет количества свежего и отработанного воздуха сводится к следующему. На диаграмме по заданным условиям находят точки и и соединяют их прямой линией. Там, где прямая пересечет линию постоянной температуры (т.е. изотерму ) или линию постоянной энтальпии (т.е. изоэнтальпу ), которые должна иметь смесь, найдем точку . Отношение отрезка к отрезку является отношением количества отработанного воздуха к количеству свежего воздуха.

^ Охлаждение и увлажнение воздуха. Охлаждение воздуха и насыщение его водяными парами в условиях пневматических солодовен целесообразно производить посредством распыления воды в струе воздуха. Образующиеся при распылении мельчайшие капельки воды имеют большую поверхность и, непосредственно соприкасаясь с обрабатываемым воздухом, частично испаряются, насыщая его водяными парами; если температура воздуха выше температуры воды, то капельки воды охлаждают его. Охлаждение воздуха возможно как за счет нагревания распыленной воды, так и за счет ее частичного испарения.

Таким образом, в кондиционерах пневматических солодовен одно и то же распылительное устройство может выполнять две задачи – охлаждать и увлажнять воздух.

Количество тепла (кДж), которое необходимо отнять от 1 кг воздуха для его охлаждения:

, (3.87)

где – соответственно теплосодержание воздуха до и после охлаждения, кДж/кг.

Распыляемая вода при охлаждении воздуха нагревается не более чем на 3 °С, что следует иметь в виду при расчете. При противотоке конечная температура воздуха может стать равной конечной температуре охлаждающей воды.

Увлажнение воздуха, как уже упоминалось выше, может быть достигнуто непосредственным впуском пара, однако при этом неизбежно повышаются теплосодержание и температура воздуха, что не всегда допустимо. Кроме того, при смешивании теплого отработанного воздуха со свежим холодным относительная влажность смеси также повышается. Наиболее употребительным способом увлажнения воздуха является испарение тонкораспыленной воды в потоке воздуха.

Количество поглощаемой воды (кг) воздухом при увлажнении определяется по формуле

, (3.88)

где – соответственно влагосодержание 1 кг воздуха после и до увлажнения, кг.

Так как холодная вода испаряется очень медленно, то для увлажнения воздуха приходится затрачивать воды во много раз больше расчетного количества: количество испаряющейся в кондиционере холодной воды обычно равно от 1 % до 3 %. Теплая вода испаряется в количестве до 5 %.

Для расчета камеры кондиционирования воздуха принимают удельный часовой расход воздуха = 1,18 м3/(кг.ч) на 1 кг перерабатываемого воздушно-сухого очищенного зерна.

Площадь поперечного сечения камеры кондиционирования воздуха (м2) рассчитывают по формуле

, (3.89)

где – масса перерабатываемого зерна, кг;

– скорость движения воздуха в камере, м/с ;

– ширина камеры, м;

– длина камеры, м.

Количество теплоты, которое необходимо забрать из свежего воздуха при его охлаждении, (кДж/ч), определяется зависимостью

, (3.90)

где – плотность кондиционированного воздуха, кг/м3;

– соответственно энтальпии свежего (наружного) и кондиционированного воздуха, кДж/кг.

Расход воды на охлаждение воздуха рассчитывают по формуле

, (3.91)

где – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг.К);

– плотность воды, кг/м3;

– начальная и конечная температуры охлаждающей
воды, °С.

При определении расхода воды на увлажнение воздуха следует иметь в виду, что холодная вода испаряется медленно (от 1 % до 3 %
в час от общего количества распыляемой воды), а подогретая быстрее (до 5 % в час), поэтому действительный расход воды превосходит теоретический расход воды:

, (3.92)

где – соответственно влагосодержание кондиционированного и свежего (наружного) воздуха, кг/кг;

– количество испарившейся воды, %.

Для распыления охлаждающей воды устанавливаются центробежные распылительные форсунки. Расход воды одной форсункой любого типа (кг/ч) равен:

, (3.93)

где – коэффициент, зависящий от конструкции форсунки
( = 3050);

– диаметр выходного отверстия форсунки, м;

– давление воды, МПа.

Число форсунок для увлажнения воздуха водой

. (3.94)

Кондиционеры для воздуха. Кондиционеры для воздуха представляют собой бетонные камеры с центробежными распылительными форсунками для воды [2, 8].




Форсунки не имеют подвижных деталей и работают за счет давления распыляемой воды, благодаря этому они получили широкое распространение. Основной недостаток их – это частое засорение отверстий для выхода воды. Действие форсунок основано также на центробежной силе: вода, нагнетаемая в форсунку, приобретает вращательное движение и при выходе через отверстие раздробляется, образуя конус водяной пыли. Существующие форсунки можно подразделить на две группы: форсунки с направляющим вкладышем и форсунки с тангенциальным вводом воды.

На рисунке 3.16 изображены форсунки первой группы. В форсунке конструкции Кертинга вкладыш имеет форму спирального стержня; в форсунке конструкции Григорьева-Поляка вкладыш составной – из трех частей: грибка 2, плашки 3 и пластинки 4. При подборе разных по размерам деталей 2, 3 и 4 можно регулировать производительность корпуса 1.



Коробчатая форсунка с тангенциальным вводом воды показана
на рисунке 3.17. Эта форсунка дает тонкое распыление и удобна для чистки.

Форсунки или диски в кондиционере устанавливают таким образом, чтобы образуемые ими факелы распыляемой воды перекрывали друг друга, образуя сплошную водяную завесу. При таком условии на 1 м2 площади поперечного сечения канала кондиционера приходится от 18 до 30 форсунок. Интенсивность орошения (т.е. количество распыляемой в течение часа воды на каждый квадратный метр площади поперечного сечения кондиционера) должна иметь не менее
5000 л/(м2.ч). Если расчетное количество воды велико и форсунки не размещаются в одной плоскости поперечною сечения кондиционера, то их устанавливают в два или три ряда по ходу воздуха.

1   2   3   4   5   6   7



Скачать файл (5223 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации