Диплом Сушка. Диплом готов. 1 Технологическая часть

• Название: 1 Технологическая часть
• Анкор: Диплом Сушка
• Дата: 25.10.2022
• Размер: 0.51 Mb.
• Имя файла: Диплом готов.docx
• Тип: Реферат; #754408
• страница: 4 из 10

2.1 Материальный расчёт и материальный баланс

Рассчитаем производительность по готовому продукту в кг/с, зная ориентировочный фонд рабочего времени (7800 часов в год) и зная производительность по готовому продукту (2082328 т/год 95% КСL), которую мы находим в пересчёте из 1,248 млн.т/год 100% К₂О методом пропорции, производительность, П, рассчитываем по следующей формуле [1, c.10]

(2.1)


Материальный баланс по всему количеству вещества , кг/с рассчитываем по формуле [1, c.10]



где - расход влажного материала, кг/с;

- расход высушенного материала, кг/с;

W - влага, удаленная из материала, кг/с

Материальный баланс по абсолютно сухому веществу рассчитываем по следующей формуле [1, c.10]

(2.2)

При заданной производительности количество испаренной влаги W, кг/с рассчитываем по следующей формуле [1, c.10]

(2.3)

, кг/с

Расход влажного материала , кг/срасcчитываем по следующей формуле [1, c.10]

(2.4)


Таблица 2.1 - Материальный баланс сушильного отделения

Приход	Кол-во, кг/с	Расход	Кол-во, кг/с
Влажная соль, в т.ч. - хлорид калия (94%) - влага (6%)	78,54 38,93 2,48	Высушенная соль, в т.ч. - хлорид калия (99,5%) - влага (0,5%)	74,2 38,92 0,2
		Испаренная влага	4,34
Итого	78,54	Итого	78,54

Состав попутного нефтяного газа принимаем следующий

СН4 51,0%; С2Н6 6,0%; С3Н8 8,0 %; С4Н10 4,0%; С5Н12 0,3%; СО 20,7% N2 30,0%

Принимаем содержание влаги в газе 1% и пересчитываем состав сухого газа на влажный рабочий газ по формуле [1, c.11]

(2.5)















Определим теплоту сгорания газа ,кДж/м3 по формуле [1, c.11]

(2.6)

где СН₄ , С₂Н₆ , С₃Н₈, С₄Н₁₀ , С₅Н₁₂ - количества компонентов, %



Полученное количество теплоты удовлетворяет условия регламента РУ-3 (не менее 31,8 МДж/м³), поэтому проводим расчеты далее.

Определим теоретически необходимое количество сухого воздуха , по формуле [1, c.11]

(2.7)



Принимаем влагосодержание атмосферного воздуха 10 г/кг сухого воздуха и определим количество атмосферного воздуха . с учетом его влажности по формуле [1, c.12]

(2.8)

м³/м³

Принимаем коэффициент расхода воздуха а=1,2 и при таком коэффициенте действительное количество воздуха м³/м³, определяется по формуле [1, c.13]

(2.9)

м³/м³

Количество и состав продуктов горения , м³/м³ при а=1,2 определяется по формуле [1, c.13]

(2.10)

м³/м³

м³/м³

Общее количество продуктов горения определяется по формуле [1, c.13]

(2.11)

где х(у) – состав газа, %









Таблица 2.2 – Материальный баланс процесса горения топлива

Приход	кг	Расход	кг
Попутный нефтяной газ		Продукты горения
СН4 =50,49·0,717	36,2	СО2=1·1,977·100	197,7
С2Н6 =5,94·1,356	8,05	Н2О=1,9·0,804·100	152,76
С3Н8 =7,92·2,02	16	N2=8,8·1,251·100	1100,88
С4Н10 =3,96·2,673	10,6	О2=0,378·1,429·100	54
С5Н12=0,297·3,218	0,96
N2=29,7·1,251	37,2
Н2О=1,0·0,804	0,8
СО2=0,693·1,977	1,37
Воздух
О2=0,21·L0·a·V·=0,21·9··1,2·100·1,429	324,1
N2=79·9·1,2·1,251	1067,35
Н2О=0,0016·0,804·100·10·10,8	13,89
Итого	1516,52	Итого	1505,34

Невязка баланса составляет 11,18 кг или , что вполне допустимо.

2.2 Тепловые расчёты. Тепловой баланс

Теплосодержание продуктов горения кДж/м³, определяется по формуле [1, c.26]

(2.12)
где - теплота сгорания топлива, ;

- общий объем продуктов горения, м³;

- теплоемкость воздуха при = 17°С, 1,3 кДж/м³·К;

- теплоемкость газа при = 15°С, 1,5 кДж/м³·К;

кДж/м³

Определим коэффициент расхода воздуха при разбавлении продуктов горения для получения температуры 550°С, для этого составим уравнение баланса топки на 1 м³ продуктов горения, принимаем КПД топки и камеры смешения 0,9.

Энтальпия топочных газов при температуре 550°С составляет кДж/м³

Энтальпия воздуха при температуре 550°С кДж/м³, определяется по формуле [1, c.26]

(2.13)




м³/м³
Общее количество воздуха ,м³/м³ идущее на разбавление топочных газов и горение определяется по формуле [1, c.38]

(2.14)

м³/м³

Общий коэффициент расхода воздуха определяется м по формуле [1, c.38]

(2.15)



Состав разбавленных продуктов горения при задаётся из учебника [1, c.38]

;



м³/м³

м³/м³



Влагосодержание топочных газов г/кг определяется по формуле [1, c.38]

(2.16)



Теоретический расход сухих газов на сушку кг с.г./с определяется по формуле [1, c.38]

(2.17)

кг с.г./с

Чтобы построить действительный процесс сушки, на прямой ВС возьмем произвольную точку е и проведем из нее перпендикуляр на линию АВ и получим отрезок еf, определяется по формуле [1, c.38]

(2.18)

где I - отношение масштабов осей диаграммы;

- разность расходов тепла.

Разность расходов тепла определяется по формуле [1, c.38]

(2.19)

Расход тепла на нагрев материала , Вт, определяется по формуле [1, c.38]

(2.20)

Вт

где с - теплоемкость KCl

Тепло, затрачиваемое на испарение влаги кДж/кг, определяется по формуле [1, c.38]

(2.21)

где - энтальпия водяного пара при 120°С, 3071 кДж/кг;

- теплоемкость воды

Потери в окружающую среду составляют 10% от тепла, расходуемого на нагрев и испарение влаги Вт,

Вт

Дж/кг

Отношение масштабов осей;

;



ккал/кг или 1047500 кДж/кг

Отрезок еЕ составит:

мм

Построим реальный процесс сушки, обозначенный точкой С^/, при которой кг/кг сухого газа, значит действительный расход газов на сушку , кг с.г./с , определяется по формуле [1, c.38]

(2.22)

кг с.г./с

Расход тепла в сушилке Q, кВт, определяется по формуле [1, c.38]

, (2.23)

кВт

Расход тепла в топке , кДж/с (кВт)определяется по формуле [1, c.38]

(2.24)

кДж/с (кВт)

Расход топлива В, нм³/с определяется по формуле [1, c.38]

(2.25)

нм³/с

Удельный расход тепла на сушку кДж/кг влаги определяется по формуле [1, c.38]

(2.26)

кДж/кг влаги

Таблица 2.3 – Тепловой баланс процесса сушки

Приход тепла	кВт	кДж/кг.вл.	%
Тепло вносимое топливом в топку qм=BQ = 0,66 · 34231,7 =	22592,92	5205,74	96,86
Тепло вносимое атм.воздухом при а =5,04 qвоз=BLаaiвоз = 0,66· 10,97· 5,04 ·20 =	730,477	168,31	3,1
Всего:	23323,4	5374,0	100
Расход тепла
Потери тепла в топке qм=BQн(1 - nm) = 0,66 · 34231,7 · (1 -0,9)	2259,29	520,57	9,3
Нагрев материала,qm	4887,42	1126,13	20,1
Потери в окружающую среду, qвоз	610,93	140,76	2,5
Нагрев воздуха,подсасыв. В установку,qвоз	650	149,77	2,6

Продолжение таблицы 2.3

Приход тепла	кВт	кДж/кг.вл.	%
Испарение и нагрев влаги материала qисп= (2493 + 1,97 · 120 – 4,2 · 20) · 4,34 =	11481,04	2645,4	47,3
Тепло отходящих газов(без учёта тепла,уносимого испарившейся влагой) qисп= VаBiотхt= 41,83 · 0,66 · 1,3 · 120 =	4406,21	1015,25	18,13
Всего:	24294,8	5597,9	100

Невязка баланса составляет (24294,8 – 23323,4)/23323,4 · 100 = 4 %
2.3. Обоснование, выбор и расчёт основного технологического оборудования. Описание его конструкции и принцип действия
Техническая характеристика газораспределительной решетки.

Тип решетки - прямоугольная секционная

Живое сечение решетки, % 8,9

Размер в плане, мм 38832037

Тип элементов - -образные

Число секций, шт.- 6

Сушка продукта производится за счет тепла продуктов сгорания, которые получаются при сжигании топлива, и разбавляются атмосферным воздухом в выносной топке - малоинерционной камере сгорания (МКС).

МКС установлена вертикально и состоит из следующих узлов: разъемного корпуса, пламенной трубы с завихрителями и горелочного узла. МКС снабжена комбинированной газо-мазутной горелкой ГМ-10 и запально-защитным устройством, обеспечивающим розжиг факела горелки, а также его селективный контроль во всех режимах работы.

Основное топливо – попутный газ к горелке подается от коллектора среднего давления после ГРУ - газорегуляторной установки.

Воздух на горение топлива (первичный) из атмосферы нагнетается дутьевым вентилятором, на разбавление продуктов сгорания (вторичный) подается по газоходу вторичного воздуха за счет разрежения

Камера сгорания установлена на опорном стакане, из полости которого дымовые газы поступают в газоход, оборудованный взрывными клапанами, и далее в подрешетную камеру сушилки с температурой не более550^оС.

Критерий Архимеда Ar определяется по формуле [1, c.45]
, (2.27)

где - средний диаметр частиц KCl, 0,25 мм;

- плотность KCl, 2000 кг/м³;

- плотность топочных газов при температуре 120°С, 0,678 кг/ м³;

- вязкость топочных газов при температуре 120°С, 2,09·10^-5 кг/(м·с)



Пользуясь графиком зависимости критерия Лященко от критерия Архимеда, можно узнать величину критического значения критерия Лященко (10^-4) и рассчитать критическую скорость псевдоожижения

м/с

Рабочее значение критерия Лященко выбираем при порозности кипящего слоя - , тогда число псевдоожижения определяется по формуле [1, c.45]



Скорость газов (считая на полное сечение решетки) w, м/с рассчитываем по формуле [1, c.38]

м/с (2.28)

Скорость газов непосредственно у решетки больше из-за высокой

температуры

м/с

Если площадь живого сечения решетки принять равной 10% от всей ее площади, то скорость газа в отверстиях решетки будет равна:

м/с

Полная площадь решетки S м² определяется по формуле [1, c.38]

, (2.29)

где - расход сушильных газов, находится по формуле [1, c.38]

(2.30)

кг/с

где - средняя удельная теплоемкость газа, взята при средней температуре.

Поскольку технологические расчеты ведутся на всё сушильное отделение, необходимо рассчитать, какое количество сушильных газов потребуется для одной печи КС. В отделении установлено 5 сушильных аппаратов, т.е. расход на один аппарат составит:

кг/с

м²

(площадь решетки действительной печи КС, установленной в сушильном отделении 7,4 м²)

Находим количество печей КС: n = 15/7,4 = 2 , т.е. 2 печи необходимо для данного процесса.

Диаметр решетки , м определяется по формуле [1, c.38]

(2.31)

м (2.32)

Примем высоту кипящего слоя 0,4 м, тогда высота сепарационного пространства: м

Общая высота аппарата (над решеткой) м

Проверим, будут ли выноситься из аппарата наименьшие частицы соли (0,1 мм), критерий Архимеда:



Критерий Лященко, соответствующий уносу частиц - 0,16, а скорость витания частиц 0,1мм:

м/с

Сечение сепарационного пространства м² определяется по формуле [1, c.38]

(2.33)

м²

Диаметр сепарационного пространства , м определяется по формуле [1, c.38]

(2.34)

м

Сопротивление псевдоожиженного слоя определяется по формуле [1, c.38]

,

где Н - высота слоя,

- плотности твердых частиц и среды,

ε- порозность слоя,

Па

Минимальное допустимое гидравлическое сопротивление решетки Па определяется по формуле [1, c.38]

(2.35)

Па

Общее гидравлическое сопротивление , Па, определяется по формуле [1, c.38]