Главная страница
Навигация по странице:

  • «БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.Г. ШУХОВА»

  • Задание на курсовой проект по дисциплине «ПАХТ»

  • Сушка топочными газами.

  • Теоретическая часть Сушилки с кипящим (псевдоожиженным) слоем.

  • 2. Расчетная часть

  • 2.2. Расчет параметров сушильного агента при сушке топочными газами

  • 2.3. Построение на диаграмме I - x процесса сушки воздухом

  • 2.4. Расчет расходов сушильного агента, греющего пара и топлива

  • 2.5. Расчет рабочего объема сушилки

  • 2.6. Расчет коэффициента теплоотдачи

  • 2.7. Расчет параметров барабанной сушилки

  • 2.8. Расчет гидравлического сопротивления сушильной установки

  • 3. Вспомогательные расчеты 3.1. Расчет плотности влажного газа

  • 3.2. Расчет потери теплоты в окружающую среду

  • 3.3. Расчет калорифера при сушке воздухом

  • 3.4. Подбор питателей и затворов

  • 3.5. Выбор и расчет пылеуловителей

  • Расчет и проектирование сушильных установок. Курсовой ПАХТ. Курсовая работа по дисциплине Процессы и аппараты химической технологии На тему Расчет и проектирование сушильных установок


    Скачать 184.75 Kb.
    НазваниеКурсовая работа по дисциплине Процессы и аппараты химической технологии На тему Расчет и проектирование сушильных установок
    АнкорРасчет и проектирование сушильных установок
    Дата29.06.2022
    Размер184.75 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаКурсовой ПАХТ.docx
    ТипКурсовая
    #620100
    страница1 из 2
      1   2

    МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

    УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

    «БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

    УНИВЕРСИТЕТ им. В.Г. ШУХОВА»

    Кафедра технологии цемента и композиционных материалов

    КУРСОВАЯ РАБОТА

    По дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»

    На тему «Расчет и проектирование сушильных установок»

    Белгород 2017 г.

    Задание

    на курсовой проект по дисциплине

    «ПАХТ»

    Рассчитать и спроектировать сушилку «кипящего слоя» для сушки каменной соли производительностью G1 (по высушенному материалу). Соль высушивается от U1 до U2 (считая на общую массу). Температура разбавленных воздухом топочных газов ( продукт сгорания топлива – выбор по месту строительства) – t1, температура отходящих газов -t2.


    №, н/п

    G1, т/ч

    U1, %

    U2, %

    t1, ºС

    t2, ºС

    Место строительства

    15

    20

    12

    0,9

    825

    135

    Николаев


    Содержание

    Введение………………………………………………………………………4

    1. Теоретическая часть……………………………………………...……….4

    2. Расчетная часть…………………………………………………………….5

    2.1. Материальный расчет сушилки……………………………….…………5

    2.2. Внутренний баланс сушильной камеры………………..………………..6

    2.3. Построение на диаграмме I-x процесса сушки воздухом……..………..8

    2.4. Расчет расходов сушильного агента, греющего пара и топлива..…….11

    2.5. Расчет рабочего объема сушилки………………..……………………...12

    2.6. Расчет коэффициента теплоотдачи………………..…………………….14

    2.7. Расчет параметров барабанной сушилки…………..…………………....15

    2.8. Расчет гидравлического сопротивления сушильной установки………..17

    3. Вспомогательные и дополнительные расчеты…………………………….20

    3.1. Расчет плотности влажного газа………………………………………….20

    3.2. Расчет потери теплоты в окружающую среду…………………………...21

    3.3. Расчет калорифера при сушке воздухом………………………………....23

    3.4. Подбор питателей и затворов……………………………………………..25

    3.5. Подбор и расчет пылеуловителей……………………………………..….25

    3.6. Выбор вентилятора и дымососа………………………………...…………27

    4. Заключение……………………………………………………………………31

    Введение

    Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов позволяет удешевить их транспортировку, придать им необходимые свойства, а также уменьшить коррозию аппаратуры и трубопроводов при хранении или последующей обработке этих материалов.

    Влагу можно удалять из материалов механическими способами(отжимом, отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием). Однако более полное обезвоживание достигается путем испарения влаги и отвода образующихся паров, т.е. с помощью тепловой сушки.

    Этот процесс широко используется в химической технологии. Он часто является последней операцией на производстве, предшествующей выпуску готового продукта. При этом предварительное удаление влаги обычно осуществляется более дешевыми механическими способами, а окончательное – сушкой. Такой комбинированный способ удаления влаги позволяет повысить экономичность процесса.

    В химических производствах, как правило, применяется искусственная сушка материалов в специальных сушильных установках, так как естественная сушка на открытом воздухе – процесс слишком длительный.

    По своей физической сущности сушка является сложным диффузионным процессом, скорость которого определяется скоростью диффузии влаги из глубины высушиваемого материала в окружающую среду. Удаление влаги при сушке сводится к перемещению тепла и вещества (влаги) внутри материала и их переносу с поверхности материала в окружающую среду. Таким образом, процесс сушки является сочетанием связанных с друг другом процессов тепло- и массообмена (влагоомена).

    По способу подвода тепла к высушиваемому материалу различают следующие виды сушки:

    1. Конвективная сушка – путем непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом, в качестве которого обычно используют нагретый воздух или топочные газы (как правило, в смеси с воздухом);

    2. Контактная сушка – путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;

    3. Радиационная сушка – путем передачи тепла инфракрасными лучами;

    4. Диэлектрическая сушка – путем нагревания в поле токов высокой частоты;

    5. Сублимационная сушка – сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме.

    Последние три вида сушки применяются относительно редко и обычно называются специальными видами сушки.

    Высушиваемый материал при любом методе сушки находится в контакте с влажным газом (в большинстве случаев воздухом).
    Сушка топочными газами.
    В настоящее время все более широкое распространение приобретает сушка топочными газами, используемыми для сушки не только неорганических, но и органических материалов. Это объясняется в первую очередь тем, что температура топочных газов значительно выше температуры воздуха, нагреваемого перед сушкой. В результате влагопоглощающая способность газов во много раз больше влагопоглощающей способности воздуха и соответственно больше потенциал сушки.

    В качестве сушильного агента применяют газы, полученные либо сжиганием в топках твердого, жидкого или газообразного топлива, либо отработанные газы котельных, промышленных печей или других установок. Используемые для сушки газы, должны быть продуктами полного сгорания топлива и не содержать золы и сажи, загрязняющих высушиваемый материал в условиях конвективной сушки. С этой целью газы подвергаются сухой или мокрой очистке перед поступлением в сушилку. Обычно температура топочных, газов превышает предельно допустимую для высушиваемого материала и поэтому их разбавляют воздухом для получения сушильного агента с требуемой температурой.


    Для сушки топочными газами применяются главным образом сушилки, работающие по основной схеме, а также сушилки с частичной рециркуляцией газов.

    1. Теоретическая часть

    Сушилки с кипящим (псевдоожиженным) слоем.

    Эти сушилки являются одним из прогрессивных типов аппарата для сушки. Процесс в кипящем слое позволяет значительно увеличить поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом, интенсифицировать испарение влаги из материала и сократить (до нескольких минут) продолжительность сушки. Сушилки с кипящим слоем в настоящее время успешно применяются в химической технологии не только для сушки сильносыпучих зернистых материалов (например минеральных и органических солей), но и материалов, подверженных комкованию, например для сульфата аммония, поливинилхлорида, полиэтилена и некоторых других полимеров, а также пастообразных материалов (пигментов, анилиновых красителей), растворов, расплавов и суспензий.

    Наиболее распространены однокамерные сушилки непрерывного действия. Высушиваемый материал подается из бункера питателем в слой материала, «кипящего» на газораспределительной решетке в камере сушилки. Сушильный агент — горячий воздух или топочные газы, разбавленные воздухом, который подается в смесительную камеру вентилятором,— проходит с заданной скоростью через отверстия решетки и поддерживает на ней материал в кипящем (псевдоожиженном) состоянии. Высушенный материал ссыпается через штуцер несколько выше решетки и удаляется транспортером. Отработанные газы очищаются от унесенной пыли в циклоне, после чего выбрасываются в атмосферу.

    В сушилках этого типа с цилиндрическим корпусом наблюдается значительная неравномерность сушки, обусловленная тем, что при интенсивном перемешивании в слое время пребывания отдельных частиц существенно отличается от его среднего значения. Скорость газа внизу камеры должна превышать скорость осаждения самых крупных частиц, а вверху — быть меньше скорости осаждения самых мелких частиц. При такой форме камеры достигается более организованная циркуляция твердых частиц, которые поднимаются в центре и опускаются (в виде менее разреженной фазы) у периферии аппарата. Благодаря снижению скорости газов по мере их подъема улучшается распределение частиц по крупности и уменьшается унос пыли. Это, в свою очередь, повышает равномерность нагрева (более мелкие частицы, поднимающиеся выше, находятся в области более низких температур) и позволяет уменьшить высоту камеры.

    2. Расчетная часть

    2.1. Материальный расчет сушилки

    Общее количество испаряемой влаги в единицу времени:



    где

    G1расход материала (по высушенному материалу).

    Переводим G1 из т/ч в кг/с:





    Расход влажного материала:

    ,

    Тогда



    2.2. Расчет параметров сушильного агента при сушке топочными газами

    Принимаем коэффициент избытка воздуха =3.

    Таблица 1.

    Состав и расчетные характеристики топлива (мазута)

    Вид топлива

    Состав рабочей массы топлива,

    % по массе

    Теплота сгорания низшая , кДж/кг

    Объем теоретически необходимого воздуха V0, м3/кг

    влажность
    Wp

    зольность
    Ap

    содержание водорода

    Hp

    Мазут сернистый

    3,0

    0,1

    11,2

    39800

    10,45


    Масса Gв сухого воздуха, необходимого для сжигания топлива и смешения с топочными газами, зависит от принятой величины коэффициента воздуха α (принимаем α=3):



    где

    ρс.в.плотность сухого воздуха, ρс.в=1,293 [кг/м3];

    V0 – объем теоретически необходимого воздуха.




    Масса сухих топочных газов при коэффициенте избытка воздуха α при сжигании 1 кг мазуту:



    Масса водяных паров в топочных газах при коэффициенте избытка воздуха α составляет:



    где

    х0влагосодержание воздуха.


    Лето

    Зима

    х0=0,016 кг/кг





    Рндавление насыщенного водяного пара (табл. 2.5.) [3],

    Рн=198 Па;

    Р – общее давление влажного воздуха, Р = 99300 Па;

    φ0- влажность воздуха, φ0=74%





    Влагосодержание топочных газов при коэффициенте избытка воздуха α:



    Лето



    Зима




    Энтальпия топочных газов, отнесенная к 1 кг абсолютно сухого газа, при коэффициенте избытка воздуха α:



    Где

    ηтКПД топки, учитывающий потери тепла от неполноты сгорания топлива и от наружного охлаждения топки, ηт=0,95;

    - теплота сгорания мазута низшая, =39800 кДж/кг;

    стл.- удельная теплоемкость мазута, ;

    tтл.- температура подогрева мазута перед подачей в топку, tтл=90 °С;



    Лето


    t0 и х0 – температура и влагосодержание воздуха:

    t0= 20,6 °C, х0=0,016 кг/кг;

    св, сп, r0 – теплоемкость воздуха и пара, удельная теплота парообразования:
    св=1 ,

    сп=1,97 ,
    r0=2493 кДж/кг.





    Зима


    t0и х0 – температура и влагосодержание воздуха:

    t0= -13,7 °C, х0=0,0008кг/кг;

    св, сп, r0 – теплоемкость воздуха и пара, удельная теплота парообразования:
    св=1 ,

    сп=1,97 ,
    r0=2493 кДж/кг.









    2.3. Построение на диаграмме I-x процесса сушки воздухом

    На диаграмме состояния атмосферного воздуха изображается точка А, состояния горячего воздуха на входе в сушилку точка В. Прямая АВ характеризует процесс нагрева воздуха в калорифере.

    Точку А наносят на диаграмму по значениям температуры t0 к относительной влажности φ0 в заданном районе. Для зимних условий (при отрицательной температуре) рекомендуется использовать параметры х0 и I0.

    Влагосодержание воздуха рассчитывается по уравнению:

    х0=0,622*(φ0н )/(Р-Рн0 ),

    где Рн – давление насыщенного водяного пара, соответствующее заданной температуре t0 (табл. 2.5);

    Р – общее давление влажного воздуха (диаграмма I-x построена для давления Р=99,3 кПа).

    Энтальпия I0 определяется по формуле:

    I0в*t0+(r0п*t0)*х0 ,

    где t0, х0 – температура и влагосодержание окружающего воздуха;

    r0, св, сп – удельная теплота парообразования и теплоемкость воздуха и пара,

    св=1 кДж/(кг*К)

    Параметры точки А:

    Лето:

    t0=20,6°C; φ0=62%;

    Рн=283 Па(таб. 2.5);

    Р = 99300 Па;

    х0=x1=0,009 кг/кг сух. в.;

    I0=49,63 кДж/кг.


    Зима:

    t0= -9,8°C; φ0=90 %;

    Рн=283 Па (табл. 2.5);

    Р = 99300Па;

    кг/кг сух. в.;

    кДж/кг.


    Точка В с параметрами х1, t1, I1, находятся из условия равенства х1 и х0 на пересечении вертикальной линии АВ с заданной изотермой t1.

    Параметры точки В:

    Лето:

    t1=1200C

    х10=0,009 кг/кг сух. в.;

    I1=142,54 кДж/кг

    Зима:

    t1=1200C

    х10=0,0018 кг/кг сух. в.;

    I1=126,27 кДж/кг

    Состояние воздуха на выходе из сушилки изображается на диаграмме точкой С с параметрами x2, t2, I2. Так как величина х2 заранее неизвестна, находим сначала точку D (с параметрами х'2, t2, I1 ) на пересечении линий построения энтальпии I1 и изотермы t2 и откладываем по вертикали величину Δ(х'2 –х1) до точки Е.

    Лето:

    t2=450C

    х'2=0,041 кг/кг сух. в.;

    I1=142,54 кДж/кг

    кДж/кг

    Зима:

    t2=450C

    х'2=0,0314 кг/кг сух. в.;

    I1=126,27 кДж/кг

    кДж/кг

    Линия ВЕ совпадает по направлению с линией действительного процесса сушки. Ее пересечение с изотермой t2 определяет положение точки С.

    Для проверки правильности построения необходимо убедиться в том, что разность энтальпий I1 и I2 при влагосодержании х2 (отрезок СС1 на диаграмме) соответствует величине, рассчитанной по формуле:

    I1 - I2 = Δ ( х2- х1);

    Лето:

    I1 - I2 =142,54 –129,45 = 13,09 кДж/кг,

    Δ ( х2- х1)= (-280,475)*(0,0379-0,009)= 8,1 кДж/кг

    13,09≈8,1

    Зима:

    I1 - I2 =126,27 – 116,45 = 9,82 кДж/кг,

    Δ ( х2- х1)= (-494,9515)*(0,0273-0,0018)=12,62 кДж/кг;

    9,82≈12,62

    2.4. Расчет расходов сушильного агента, греющего пара и топлива

    Массовый расход абсолютно сухого газа рассчитывают, используя результаты построения процесса сушки на диаграмме I-x:

    L=W/(x2-x1);

    Лето:

    кг/с

    Зима:

    кг/с

    Массовый расход влажного газа Lвл. определяют в зависимости от его влагосодержания:


    Лето:

    0,76*(1+0,0379) = 0,78 кг/с

    Зима:

    L = 0.86*(1+0.0273) =0.88 кг/с
    Lвл.=L*(1+x2);

    Расход греющего пара в калорифере при сушке воздухом рассчитывают по уравнению теплового баланса:

    D=L*(I1-I0)/r;

    Лето:

    кг/с

    Зима:

    кг/с

    где r – удельная теплота парообразования, соответствующая заданному давлению греющего пара, r=2149 кДж/кг, P=2,5 кг/см2.

    2.5. Расчет рабочего объема сушилки

    Общее количество теплоты, затрачиваемой в процессе сушки за 1 секунду, определяют по формуле:

    Q0=L*(I1-I0);

    Лето:

    Q0=0,76*(142,54-49,63)=70,61 кВт

    Зима:

    Q0=0,88*(126,27+3,81)=114,47 кВт

    Количество теплоты, передаваемое высушиваемому материалу в рабочем объеме сушилки за 1 секунду:

    Q=Q0-W*(qтр.-qп.);

    qтр. =0

    Лето:

    Q =70,61 – 0,022(0+129,0825) = 67,78 кВт

    Зима:

    Q = 114,47 – 0,022(0+129,0825) = 111,64 кВт

    Так как расчетные данные по зиме больше, чем по лету, то дальнейший расчет ведем по зиме.

    Для расчета рабочего объема Vp сушилки используют уравнение теплоотдачи от сушильного агента к материалу:

    Vp=W/A;

    Интенсивность теплообмена определяется по уравнению тепломассообмена:

    А=кv*Δtср,

    где кv – объемный коэффициент тепломассообмена,

    кv=0,2 кг/(м3*ч*К) = 0,000056 кг/(м3*с*К) = 5,6*10-5 кг/(м3*с*К) (табл. 2.6).

    Средний температурный напор вычисляют по формуле логарифмического усреднения, если Δtб./ Δtм>2, или как среднее арифметическое, если Δtб./ Δtм<2.

    Находим температурные напоры на входе сушильного агента в сушилку и на выходе из нее:

    Δtб.=t1м; Δtм.=t2м;

    где t1, t2 – температуры сушильного агента соответственно на входе в сушилку и на выходе из нее.

    1200С 450С

    00С 450С

    Δtм.=45-43=20С;

    Δtб.=120+10=1300С;

    0С

    А=5,6*10-5*30,7 = 171,92*10-5 кг/(м3/с)

    м3

    2.6. Расчет коэффициента теплоотдачи

    Среднюю температуру сушильного агента находят по формуле:



    0С

    0С

    λ=1,75*102 Вт/(м*К); ν=10,48*106 м2/с; Ср=463,3 Вт/(м*К); Рr=0,31

    Для расчета конвективной теплоотдачи при продольном обтекании поверхности турбулентным газом применяют уравнение:



    где υ – средняя скорость газа;

    l – определенный линейный размер (таб. 2.6);

    ν – кинематический коэффициент вязкости, ν =10,48*10-6м2/с;

    Линейным размером является диаметр кусков материала, d=0,02м (таб.2.6)

    Коэффициент теплоотдачи к частицам материала можно рассчитать по уравнению, справедливому для значений Re>1000.



    Принимаем Рr=0,31

    Критерий Гухмана Gu, введенный в уравнение учитывает влияние массообмена на теплообмен:

    ,

    где tcp - средняя температура газа, °С,

    tM - температура мокрого термометра, °С,



    Коэффициент теплоотдачи:

    Вт/(м2*К)

    2.7. Расчет параметров барабанной сушилки

    Из материального баланса сушилки следует зависимость, по которой можно найти коэффициент заполнения ψ барабана, то есть долю рабочего объема барабана, заполненного материалом.

    ,

    где ρн – насыпная плотность материала (таб. 2.6)

    ρн=1200 кг/м3 ,

    Во избежание чрезмерного пылеуноса скорость газов vг в барабане не должна превышать 2,5-3 м/с. Исходя из этого условия находят минимально допустимый диаметр сушильного барабана:

    м

    где ρг и L – плотность и расход абсолютно сухого сушильного агента.

    кг/м3

    Задаются отношения длины барабана Lб к его диаметру Dб в пределах 4б/Dб<8 и определяют диаметр барабана из формулы:

    ,

    Принимаем Lб/Dб=6, тогда Lб=6*Dб,

    м

    Принимаем стандартный размер сушильного барабана по ГОСТ 11875-79.

    Диаметр, мм

    Длина, мм

    Масса, т

    D

    L

    l

    l1

    не более

    1600

    10000

    2050

    5900

    18,9

    Находят средний массовый расход материала:

    кг/с

    Найдем объем барабана:



    Находим время пребывания материала в барабане:



    Выбираем угол наклона сушильного барабана γб согласно стандарту от 0,0175 до 0,07 рад (1-40) и рассчитывают частоту вращения барабана nб или угловую скорость wб, необходимую для перемещения заданного количества материала по длине Lб за время сушки τ:

    ,

    где γб – угол наклона барабана, γб=0,07 рад,

    а1 –коэффициент зависящий от типа насадки, а1=0,7 (для подъемно-лопастной);

    а2 - коэффициент зависящий от плоскости высушиваемого материала и направления движения газов и материалов, так как у нас тяжелый материал, то а2=0,5.

    Потребляемую мощность Nб на вращение барабана приближенно определяют по формуле:

    Nб=78*σ*ρнас*nб* Dб3* Lб = 78*0,026*1200*0,312*(1,6)3*10 = 31,1 кВт,

    σ – коэффициент мощности (табл. 2.10),

    σ=0,22*ψ+0,016 = 0,22*0,047+0,016 = 0,026,

    Массу металла барабанной сушилки Gб, допускается определять ориентировочно в зависимости от ее рабочего объема Vp.

    Gб=7200+630*Vp = 7200+630*12,7 = 15,2 т.

    2.8. Расчет гидравлического сопротивления сушильной установки

    Разобьем сушильную установку на участки.

    1-й участок: от вентилятора до калорифера.

    Определим исходные данные.

    Найдем плотность газа на участке:

    кг/м3

    Коэффициенты местных сопротивлений на входе и выходе: ζвх.=0,5; ζвых.=1,

    =15 м/с, l=1 м.

    Найдем диаметр трубопровода на участке.

    м

    Потеря давления на трение ΔрТР на участке определим по уравнению

    Па

    где λ - коэффициент трения, λ=0,02;

    d - диаметр расчетного участка тракта.

    Давления на преодоление местных сопротивлений Δрм находим по уравнению:

    Па

    Полная потеря давление на первом участке:

    ΔР1= ΔРтр+ ΔРм= 13,08+263,8 = 276,88 Па

    Аналогично проведем расчет для всех других участков.

    2-й участок: от калорифера до сушильного барабана:

    l=1,5 м; L=0,86 кг/с; v=15 м/с; ζвх.=0,5; ζвых.=1, λ=0,02.

    кг/м3

    м

    Па

    Па

    ΔР2= ΔРтр+ ΔРм=10,28+175,21 = 185,49 Па

    3-й участок: от сушильного барабана до циклона:

    l=8м, v=15 м/с, L=0,86 кг/с, ζвх.=0,5; ζвых.=1; ζ90=0,18, ζ180=0,25, λ=0,02.

    кг/м3

    м

    Па

    Па

    ΔР3= ΔРтр+ ΔРм = 79,92+263,48 = 343,4 Па

    4-й участок: от циклона до рукавного фильтра:

    l=12м, v=15 м/с, L=0,86кг/с, ζвх.=0,5; ζвых.=1; ζ90=0,18, , ζ180=0,25, λ=0,02,

    ρ =1,11 кг/м3

    м

    Па

    Па

    ΔР4= ΔРтр+ ΔРм = 119,88+263,48 = 383,36 Па

    5-й участок: от рукавного фильтра до дымососа:

    l=10м, v=15 м/с, L=0,86 кг/с, ζвх.=0,5; ζвых.=1; ζ90=0,18, ζ180=0,25, λ=0,02,

    ρ =1,11 кг/м3

    м

    Па

    Па

    ΔР4= ΔРтр+ ΔРм = 99,9+241 = 340,9 Па

    Общее сопротивление тракта, находящегося под давлением определяют, суммируя потери давления на всех его участках и в аппаратах:

    ΔРдав.= ΔРт+ ΔРв- ΔРобщ,

    где ΔРв- сопротивление воздушного тракта до топки или калорифера;

    . ΔРт- сопротивление калорифера;

    ΔРобщ- минимальное разряжение, которое обычно поддерживают в рабочем объеме сушилки (ΔРобщ≈10 Па);

    ΔРдав.= 232,98+276,88 - 10 = 499,86 Па;

    Общее сопротивление тракта, находящегося под разряжением рассчитывают, суммируя потери давления в сушильном аппарате, в пылеуловители и в соединительных газовоздухопроводах.

    ΔРраз.= ΔРоб.+ ΔРс+ΔРц.+ ΔРпл +ΔРг,

    где ΔРс −сопротивление сушильного аппарата;

    ΔРц − сопротивление циклонных аппаратов;

    ΔРпл – сопротивление рукавного фильтра.

    ΔРг − сопротивление соединительных газовоздухопроводов.

    ΔРраз.= 10+150+522,5+1100+1067,66 = 2850,16 Па

    3. Вспомогательные расчеты

    3.1. Расчет плотности влажного газа

    Плотность пара значительно меньше плотности сухого воздуха, поэтому при расчете параметров гидравлического сопротивления газовоздухопроводов и в некоторых других случаях следует плотность сушильного агента (газа или воздуха) находить с учетом его влагосодержания.

    Рассматривая плотность влажного газа рв.г. как сумму плотностей абсолютно сухого газа рс.г и пара ρп, взятая при их парциальных давлениях, а влагосодержание х как соотношение плотностей пара и воздуха (ρпс.г), получим расчетную формулу

    ρв.г = рс.г(1 +х)

    Парциальное давление абсолютно сухого газа Рс.г вычисляют как разность между общим давлением смеси Р и парциальным давлением пара ρп: Рс.г = P - ρп;

    ρп — парциальное давление пара, его можно найти на диаграмме 1-х в зависимости от влагосодержания х, при этом общее давление P влажного газа следует принять равным 99,4 кПа; ρп =0,05114 кПа,

    Рс.г =99400-3900 = 95,5 кПа,

    кг/м3

    где р0 – плотность при нормальных условиях, ρ0 = 1,293 кг/м3;

    Р0-давление соответствующее нормальным условиям, Р0=101,3 кПа;

    Т0 –температура соответствующая нормальным условиям, Т0=273К;

    Т – температура влажного газа, Т=273 +t, t=45°С



    кг/м3

    3.2. Расчет потери теплоты в окружающую среду

    Тепловой поток Qп через поверхность Sст стенок сушилки вычисляют по уравнению теплопередачи:

    Qп= к*Δtср*Sст,

    Коэффициент теплопередачи κ рассчитывается по формуле для многослойной плоской стенки:



    где δ и λ – соответственно толщина и коэффициент теплопроводности различных слоев футеровки и теплоизоляции.

    Найдем значение критерия Re:



    Nu=0,037*Re0,8*Pr0,43=0,037*(3339694,6)0,8*0,580,43=4846,6.

    Коэффициент теплоотдачи α1 от сушильного агента к внутренней поверхности стенок:

    ,

    Вт/(м2*К)

    Суммарный коэффициент теплопередачи конвекций и излучением от наружной стенки к окружающему воздуху:

    α2=9,74+0,07*(tср-tв) = 9,74+0,07*(40-20)=11,14 Вт/(м2*К),

    где tср – температура наружной стенки, tср=400С,

    tв – температура окружающего воздуха, tв=200С,

    По температуре газов выбираем толщину футеровки (таб. 3.1)

    Толщина: λ:

    футеровки – 250 мм

    шамота – 125 мм шамота – 1,05 Вт/м*К

    стали – 15 мм стали - 46,5 Вт/м*К

    диатома – 125 мм диатома – 0,15 Вт/м*К

    Находим коэффициент теплопередачи:



    Определяем поверхность стенки Sст :

    Sст=π*d*l=3,14*1,6*10 = 50,24 м2,

    Qп = 0,86*30,7*50,24 = 1326 Вт.

    Удельную потерю теплоты в окружающую среду определяют по формуле:

    Вт*с/кг,

    где W – масса влаги, удаляемая из высушенного материала за 1 с.

    3.3. Расчет калорифера при сушке воздухом

    Вычислим средний температурный напор по формуле логарифмического уравнения:



    где Δtм =t1-t

    Δtб=t1-t

    t1- температура греющего пара (равное температуре насыщения пара при заданном давлении).

    При давлении 1,7 атм. t1=113,4610С

    t, t- температура воздуха на входе в калориметр и выходе из него, t=1100С; t=-8,80С.

    Δtб=125+9,8=134,80С,

    Δtм =125-120=50С,



    Массовую скорость воздуха в калорифере рассчитывают по формуле:

    кг/(м2*с),

    где L – расход абсолютно сухого воздуха;

    S – площадь живого сечения секций, включенных параллельно по ходу воздуха.

    Коэффициент теплопередачи для оребреных калориферов К=37,2 кг/(м2*с)

    Поверхность теплообмена Sт калориметра определяют по уравнению теплоотдачи :

    м2

    где К- коэффициент теплоотдачи, который для оребренных калориферов применяется в зависимости от массовой скорости воздуха ρ*v.

    Находим необходимое число nк. секций калорифера:

    ,

    где Sс – поверхность теплообмена секции.

    Примем оребренный калорифер:

    Калорифер

    Поверхность теплообмена Sт, м2

    Живое сечение для воздуха Sв, м2

    Размер секции, мм




    КФСО

    КФСО

    Длина, l1

    Ширина, l2

    Высота, l3

    5

    26,68

    0,182

    230

    640

    750

    Т. к. фактическое число секций выбирают с 15-20 %-ним запасом, то

    nк.=2,91+2,91*0,15=3.

    В калорифере устанавливают 4 секции, параллельно по ходу воздуха так, чтобы получить в них рекомендуемую скорость воздуха. Потерю давления при проходе воздуха через секцию калорифера можно определить по формуле в оребренном калорифере большой модели.

    ΔP=4,4*( ρ*v)1,85 = 4,4*4,721,85=77,66 Па;

    ΔРТ=77,66*3 сек.=232,98 Па.

    3.4. Подбор питателей и затворов

    Внутренний диаметр входного патрубка клапана-мигалки определяют по формуле:

    ,

    Где G – расход материала через мигалку; Gуд – удельная производительность мигалки (рекомендуется принимать 15-80 кг/(м2*с).

    По ГОСТу принимаем D=70 мм.

    3.5. Выбор и расчет пылеуловителей

    Объемный расход газов vг в системе пылеулавливания (без учета подсосов воздуха) определяют по массовому расходу и параметрам сушильного газа на выходе из сушилки:

    м3

    Рекомендуемый расход газа qц через одиночный циклон НИИОГАЗ или один элемент одиночный циклон НИИОГАЗ диаметром Dц определяют из уравнения:

    Па/(кг*м3)

    где Δрц- гидравлическое сопротивление циклона;

    ρ- плотность газа.

    Па

    В этом случае:



    где ζц- коэффициент гидравлического сопротивления циклона.

    Пусть ζц =105(таб. 3.5) определенный по условной скорости газа в циклической части циклона (циклон НИИОГАЗ типа ЦН-15).

    Dц=400÷800мм, принимаем Dц=0,6м.

    м3

    Число циклонов или элементов в батарейном циклоне должно соответствовать рекомендациям каталогов:



    Принимаем 1 циклон.

    Для улавливания мелкодисперсной пыли необходимо учесть дополнительную ступень очистки газа.
      1   2


    написать администратору сайта