ИПИ. Исследование режимов работы сушильных устройств (сушильные установки)
 Скачать 2.36 Mb.
|
|
V м  2 Рис. 4.9. К определению порозности слоя Для неподвижного слоя шаровых частиц одинакового диаметра порозность составляет приблизительно 0,4 независимо от диаметра частиц. Для взвешенного слоя порозность с увеличением расхода газа будет повышаться, так как объем взвешенного слоя возрастет. Среднюю порозность кипящего слоя можно определить по уравнению О. М. Тодеса и З. Б. Розенбаума [8] 8 - ^18 ■ Re + 0,36 ■ Re2V>’2' v Ат у При скорости уноса порозность 8 = 1. Таким образом, взвешенный слой шаровых частиц одного диаметра может существовать в пределах от 0,4 = w*p) до 1,0 = w^). C некоторым приближением это можно принять и для частиц, имеющих форму многогранника. В гидравлике взвешенного слоя очень удобной для расчетов и наглядной является графическая зависимость между критериями Лященко и Архимеда при значениях 8 , соответствующих области существования кипящего слоя шаровых частиц (рис. 4.10). Критерий Лященко определяется по формуле т W,3 - р» Ly V-fai -р»)• g’ л где уг - вязкость газов, м/с; Wф - фиктивная скорость газа, равная отношению объемного расхода газа к сечению решетки Wф = Усг/Рр , м/с. Критерий Архимеда определяется по формуле Ar = 4 -fri - ра )-g v 2 ■ р а  10-1 1 10 102 103 104 105 106 Ar Рис. 4.10. Зависимость между критериями Лященко и Архимеда Пневматическая сушильная установка (труба-сушилка) Для сушки мелкозернистых материалов во взвешенном состоянии применяются пневматические установки, принцип действия которых основан на перемещении влажного материала совместно с потоком нагретого воздуха или продуктов сгорания. На рис. 4.11 показана схема пневматической сушильной установки, которая состоит из трубы-сушилки, циклона, дымососа, питателя влажного материала.  Рис. 4.11. Труба-сушилка: 1 - подача влажного материала; 2 - питатель; 3 - труба-сушилка; 4 - циклон; 5 - бункер для сухого материала (топлива); 6 - дымосос; 7 - транспортер для сухого материала (топлива); 8 - линия топливоподачи; 9 - топка; hF, Ипр, hI, hII - участки разгона, прогрева, первого и второго периодов сушки; 9о , ио и 92 , и2 - начальные и конечные температура и влагосодержание материала Влажный материал (или топливо) питателем подаётся в трубу- сушилку, подхватывается потоком газа и перемещается по трубе- сушилке, в циклоне происходит разделение твёрдой фазы и газа. Продукты сгорания выбрасываются в атмосферу, а подсушенный материал направляется для дальнейшего использования. На таком же принципе основана подсушка топлива в шахтномельничных установках, в которых после размельчения в мельницах частички влажного топлива подхватываются нагретым потоком первичного воздуха и направляются в топку. В основе расчёта аэродинамики пневматических сушильных установок лежит определение скорости витания частиц материала w^ . Рассмотрим, что же это такое. На одиночную твердую частицу, находящуюся в направленном вверх потоке газа или жидкости, действуют: сила тяжести G, подъемная (Архимедова) сила А и сила динамического давления потока P (рис. 4.12).  Рис. 4.12. Силы, действующие на твердую частицу в направленном вверх потоке среды Для шаровой частицы диаметром d,^ ^ П • d'3 G = —J- • Pi • g ; 6 п • d3 A = —i- • 6 2 П • dj Wae6 • Pn6 S ae6 4 2 о где рм , рср - плотности материала и среды, кг/м ; w^ - скорость потока (скорость витания), м/с; ^вит - безразмерный коэффициент лобового сопротивления частицы, зависящий от режима течения среды. Если G - A > P, частица будет опускаться вниз, если G - A < P, частица будет уноситься потоком вверх. При G - A = P, когда все силы, действующие на частицу, уравновешены, частица будет находиться в потоке во взвешенном состоянии, будет в нем "витать". Скорость среды, при которой достигается такое взвешенное состояние частицы, называется скоростью витания. В начале трубы частицы материала со скоростью, равной нулю, подхватываются потоком газа и увеличивают свою скорость до скорости установившегося движения. Этот участок называется разгонным участком (Ир). В конце разгонного участка частицы материала приобретают скорость, определяемую из условия равенства силы тяжести и сопротивления среды Из уравнения (4.7) определяется скорость витания w^ частиц материала Задача теплового расчёта пневматических установок заключается в определении диаметра и высоты трубы-сушилки. Приведем упрощенную методику теплового расчета пневматической сушильной установки [10]. Расход теплоты на сушку материала складывается из расхода теплоты на прогрев влажного материала, расхода теплоты в I периоде сушки и расхода теплоты во II периоде сушки Расход теплоты в I периоде сушки определяется по формуле QI = Осух " (ио Uk) ■ Г1 . Расход теплоты во II периоде сушки Qii = Осух ■ [ (см + Cw ■ U2) ■ (9 - 9м) + (Uk - U2) ■ Г2] , где G^ - расход материала по абсолютно сухой массе; см, с^ сп - теплоёмкости абсолютно сухого материала, влаги и пара; u0, влагосодержание материала начальное, критическое и конечное; 90, 9м, 92 - температуры материала начальная, в I и II периодах сушки; гь г2 - теплота парообразования в I и II периодах сушки.  (4.7)  Qс = Q^ + Qi + Qii. Расход теплоты в период прогрева равен Q^ = Осух ■ (см + CW ■ U0) ■ ( |