Задача 10 Рассчитать и выбрать нормализованную сушилку непрерывного действия по следующим исходным данным производительность по сухому продукту g 1500 кгч начальное влагосодержание

• Название: Задача 10 Рассчитать и выбрать нормализованную сушилку непрерывного действия по следующим исходным данным производительность по сухому продукту g 1500 кгч начальное влагосодержание
• Дата: 23.12.2018
• Размер: 0.78 Mb.
• Имя файла: rgr.docx
• Тип: Задача; #61523

Задача 10.1. Рассчитать и выбрать нормализованную сушилку непрерывного действия по следующим исходным данным: производительность по сухому продукту G = 1500 кг/ч; начальное влагосодержание _н = 8 кг/кг; конечное влагосодержание _к = 0,2 кг/кг; насыпная плотность материала _п = 950 кг/м³; удельная теплоемкость сухого материала с_м =1000 Дж/(кгК); температура воздуха на входе в сушилку t_в._н =110 °С, на выходе из сушилки t_в._к = 60 °С; температура материала на входе в сушилку _н = 10 °С; размер частиц кристаллического материала δ_ч = 1÷3 мм; барометрическое давление П = 10⁵ Па.
Решение. При данном начальном влагосодержании кристаллический материал является достаточно сыпучим. Учитывая необходимость проведения непрерывного процесса, значительную производительность и свойства материала, выбираем сушилку барабанного типа с прямоточной схемой движения материала и теплоносителя. Принимаем температуру окружающего воздуха tв.о = 15 °С c относительной влажностью φ_в = 85 % (эти данные выбираются с учетом географических условий и места установки сушилки [19]); коэффициент заполнения барабана φ = 0,15. По диаграмме Рамзина (см. рис. 10.2) определяем по принятым значениям t_в.о и φ_в параметры состояния воздуха перед калорифером:

влагосодержание х₀ = 0,009 кг/кг и энтальпия наружного воздуха I₀= 38 кДж/кг. В калорифере повышение теплосодержания воздуха происходит без изменения влагосодержания, поэтому значение энтальпии воздуха на входе в сушилку определяется по рис. 10.2 при t_в._н = 120 °С и х₀ = 0,009 кг/кг и равно I_н = 148 кДж/кг.

В теоретической сушилке при I_н = 148 кДж/кг процесс сушки шел бы по линии постоянной энтальпии ВС’ (рис. 10.3) и удельная теплота q_т равнялась бы
,
где x_вых – влагосодержание воздуха в точке С’, х_вих = 0,032 кг/кг.

В действительной сушилке (рис. 10.3) конечное влагосодержание воздуха х_к (в точке С) будет меньше х_вых. Его значение находится следующим путем [19]. Из уравнения линии реального процесса сушки ВС

,

задаваясь произвольным значением х, меньшим х_вых, находим I, предварительно рассчитав расход испаряемой влаги W и поправку для реального процесса сушки.

По уравнению (10.5) расход испаряемой влаги



Удельная теплота на нагрев материала по (10.11) при температуре материала на выходе из сушки _К = 50 °С будет



Примем потерю теплоты в количестве 0,06q_т, т. е. q_пот = 0,06  4,78  10⁶ = 2,87  10⁵ Дж/кг. Тогда в соответствии с уравнением (10.10) при q_тр = 0 разность расходуемой удельной теплоты в действительной и теоретической сушилках будет

.

Задавшись произвольным значением х = 0,015 кг/кг, найдем



Проведя через точки В и D (х_D = 0,015; I_D = 144 кДж/кг) прямую линию до пересечения с изотермой t_в.к = 60 °С, получим точку С, для которой находим влагосодержание воздуха (x_к = 0,07 кг/кг), выходящего из сушилки.

Расход сухого воздуха в сушилке по (10.7)



Расход влажного воздуха на выходе из сушилки



Здесь вычисляется в соответствии с (10.8).

Согласно рекомендациям, приведенным в табл. 10.2, принимаем скорость газов на выходе из сушилки (при размере частиц более 2 мм и насыпной плотности материала 1500 кг/м³). Внутренний диаметр сушильного барабана согласно (10.3)



Примем D = 0,9 м.

Тогда приняв толщину футеровки и обечайки δ = 0,15 м, по (10.4) получим наружный диаметр сушилки D_н = 0,9 + 2  0,15 = 1,2 м. Принимаем D_н = 1,2 м (см. табл. 10.1).

Объем барабана при напряженности его по влаге А_ = 5,3  10 ^-3 кг/(м³  с) согласно (10.2) будет V_б = 0,0207/0,0053 = 3,9 м³. Длина барабана по (10.1)

L = 4  3,9/(3,14  0,9²) =6,2 м.

Принимаем D_н = 1,2 м, при котором расчетная длина сушилки будет L = 10 м. Выбираем сушилку СБ 1,2-10.

N = 8,12 кВт

n_б = 7,5 мин^-1



Расчет на прочность:

При проектировании барабанных сушилок задаются толщинами стенки пролетной S₁ и подбандажной S₂ обечаек корпуса из условий S₁ = (0,007….0,1) D₁ и S₂ = (1,5….2,0) S₁ и рассчитывают напряжения в опасных сечениях корпуса (D₁ – наружный диаметр пролетной части корпуса аппарата)

S₁ = 0,01D₁ = 0,01  1,2 = 0,012 м = 12 мм

S₂ = 1,5S₁ = 1,5  0,012 = 0,018 м = 18 мм

Если температурные деформации корпуса не ограничены, то его рассчитывают как двухопорную балку под действием равномерно распределенной нагрузки q = (G₁ + G₂)/L









Задаемся l₁ = 1,7 м; l₂ = 5,3 м; l₃ = 1,2 м; l₄ = 1,8 м; b = 1,1 м.

Рассчитываем максимальные изгибающие моменты, Нмм, действующие в соответственно в средине пролетной обечайки и в левой подбандажной обечайке:





Изгибающий момент, Нмм, действующий в месте стыка пролетной и подбандажной обечаек при L > 4l₁



Крутящий момент М_кр1, Нмм, действующий на левую от венца (большей длины) часть корпуса аппарата



где N – мощность электродвигателя, кВт;  - КПД привода; n_б – частота вращения барабана, мин^-1.

Максимальная перерезывающая сила, Н, действующая в подбандажной обечайке, Q₁ = 0,5( G₁ + G₂ ) l₁ / L. Перерезывающая сила в месте стыка пролетной и подбандажной части Q₂ = 0,5 ( G₁ + G₂ ) (l₂ – b) / L.





Расчетные напряжения:

в пролетной части обечайки



в подбандажной части





в месте стыка пролетной и подбандажной частей обеча йки





В этих выражениях и – моменты инерции площади поперечных сечений соответственно пролетной и подбандажной частей обечайки, мм⁴ ; D₂ – наружный диаметр подбандажной обечайки, мм; и – моменты сопротивления поперечных сечений соответственно пролетной и подбандажной обечаек, мм³; и – статические моменты поперечного сечения, соответственно пролетной и подбандажной частей обечайки, мм³; φ – коэффициент прочности сварного шва.

Условия прочности корпуса имеют вид:

; ; ; ;

где []_к – допустимое напряжение для материала корпуса при расчетной температуре, МПа; []_к – допускаемое касательное напряжение материала корпуса при расчетной температуре, МПа.