Расчет и проектирование сушилки кипящего слоя

Курсовая работа

Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов позволяет удешевить их транспортировку, придать им необходимые свойства (например, уменьшить слеживаемость удобрений), 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 (например, фильтрованием), а окончательное – сушкой. Такой комбинированный способ удаления влаги позволяет повысить экономичность процесса.

В химических производствах 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.

45 стр., 22206 слов

Технология послеуборочной обработки и хранения зерна в племзаводе ...

... послеуборочная обработка зерна должна проводиться своевременно, с минимальными затратами и обеспечивать получение высококачественного материала; приведение зерновой массы в стойкое для хранения состояние за счет уменьшения влажности. Задачи поставленные в области послеуборочной обработки и хранения ...

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

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.

Расчет и проектирование сушилки кипящего слоя 1Для сушки топочными газами применяются главным образом сушилки, работающие по основной схеме, а также сушилки с частичной рециркуляцией газов.

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.

22 стр., 10939 слов

Разработка автоматического управления процесса сушки полидисперсных ...

... агента, выходящего из сушилки, температура высушенного продукта; регулирующим воздействием является количество подводимого тепла. 1.СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА СУШКИ Сушка - это процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала ... в сушилке. При сушке воздухом и газами с отработанным теплоносителем уносится какое-то количество мелких частиц высушиваемого продукта. Для очистки газа, что необходимо ...

Описание технологической схемы установки

При псевдоожижении слоя зернистого материала резко возрастают скорости процессов, связанных с переносом тепла и вещества. Это дает возможность уменьшить продолжительность сушки и обеспечить сушку больших потоков зернистого материала.

В сушилках с кипящим слоем обычно сушат материал, размеры частиц которого не превышают 5 мм. В качестве сушильного агента используются горячий воздух, дымовые газы, горячие инертные газы.

Псевдоожиженный слой может быть создан также за счет другого инертного материала, с которым контактирует высушиваемый материал в токе горячего сушильного агента. В этом случае высушенный материал обычно выводится с сушильным агентом через циклоны.

В кипящем слое происходит быстрое выравнивание температур твердых частиц и сушильного агента и достигается весьма интенсивный тепло- и массообмен между твердой и газовой фазами, в результате этого сушка заканчивается в течение нескольких минут.

При сушке в кипящем слое в качестве сушильных агентов применяют топочные газы и воздух, сушку проводят в аппаратах непрерывного и периодического действия, причем непрерывная сушка производится в одноступенчатых и многоступенчатых сушилках. В последнем случае достигается повышенная степень использования тепла сушильного агента.

Сушка в кипящем слое пригодна для обработки зернистых, неслипающихся и мелкоизмельченных материалов, В сушилках непрерывного действия размер твердых частиц высушиваемого материала должен находиться в пределах от нескольких мм до десятых долей мм.

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.

В кипящем слое происходит быстрое выравнивание температур твердых частиц и сушильного агента и достигается весьма интенсивный тепло- и массообмен между твердой и газовой фазами, в результате этого сушка заканчивается в течение нескольких минут.

При сушке в кипящем слое в качестве сушильных агентов применяют топочные газы и воздух, сушку проводят в аппаратах непрерывного и периодического действия, причем непрерывная сушка производится в одноступенчатых и многоступенчатых сушилках. В последнем случае достигается повышенная степень использования тепла сушильного агента.

10 стр., 4564 слов

Сушилка кипящего слоя

... частиц ω в . На рис.2. показана схема сушилки для сушки сыпучих материалов в кипящем слое. Сушильный агент получают за счет разбавления холодным воздухом продуктов горения топлива, сжигаемого в топке 3. Далее ... циклоном). Практически установлено, что для сушильных установок «кипящего» слоя необходим суммарный напор вентилятора примерно 1,1 10 4 —1,2-10 4 Па. При работе вентилятора на вытяжку вся ...

Высушенный материал ссыпается через штуцер несколько выше решетки

и удаляется транспортером. Отработанные газы очищаются от унесенной пыли в батарейном циклоне и рукавном фильтре , после чего выбрасываются в атмосферу.

Основной расчет сушильной установки

2.1. Материальный расчет сушилки

Общее количество испаряемой влаги в единицу времени:

где

G 1 расход материала (по высушенному материалу).

Переводим G 1 из т/ч в кг/с:

Расход влажного материала:

Тогда

2.2. Расчет параметров сушильного агента при сушке топочными газами

Принимаем коэффициент избытка воздуха =2,7.

Таблица 1.

Состав и расчетные характеристики топлива (мазута)

Состав рабочей массы топлива,

% по массе

Теплота сгорания низшая , кДж/кг

Объем теоретически необходимого воздуха V 0 , м 3 /кг

влажность

W p

зольность

A p

содержание водорода

H p

Мазут сернистый

3,0

0,1

11,2

39800

10,45

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

где

ρ с.в. плотность сухого воздуха, ρ с.в = 1,293 [кг/м 3 ];

9 стр., 4092 слов

Нормирование качества воздуха в производственных помещениях

... «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны». В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» все вредные вещества по степени воздействия ... его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны - это такая концентрация, которая при ежедневном воздействии (но не более ...

V 0 – 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

х 0 влагосодержание воздуха.

Лето

Зима

х 0 =0,011 кг/кг

Р н давление насыщенного водяного пара (табл. 2.5.) [3],

Р н =198 Па;

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

φ 0 влажность воздуха, φ 0 =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

η т КПД топки, учитывающий потери тепла от неполноты сгорания топлива и от наружного охлаждения топки, η т = 0,95;

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

с тл. удельная теплоемкость мазута, ;

38 стр., 18558 слов

Проектирование системы кондиционирования воздуха

... при изучении курса, и приобретение практических навыков расчета и проектирования систем кондиционирования воздуха. Наряду с учебной используется периодическая литература, нормативно-техническая документация, ... воздуха; коэффициент теплопередачи ограждения Расчет коэффициента теплопередачи через ограждения по слоям Таблица 2.1 Наименование ограждения № слоя Наименование и материал ...

t тл. — температура подогрева мазута перед подачей в топку, t тл =90 °С;

Лето

t 0 и х 0 – температура и влагосодержание воздуха:

t 0 = 20,2 ° C , х 0 =0,011 кг/кг;

с в , с п , r 0 – теплоемкость воздуха и пара, удельная теплота парообразования:

с в =1 ,

с п =1,97 ,

r 0 =2493 кДж/кг.

Зима

t 0 и х 0 – температура и влагосодержание воздуха:

t 0 = -10,4 ° C , х 0 =0,0014 кг/кг ;

с в , с п , r 0 – теплоемкость воздуха и пара, удельная теплота парообразования:

с в = 1 ,

12 стр., 5961 слов

Расчет процесса конвективной сушки сыпучего материала в барабанной, ...

... материалу через разделительную стенку; 2) Конвективная – путём непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом. В качестве которого используют: подогретый воздух, ... слоем, перемешиваемым слоем, взвешаным слоем (псевдосжиженый слой, закрученные потоки), с распылением в потоке теплоносителя. 12. Конструктивный тип сушилки. ... Для определения теплоты сгорания топлива ...

с п =1,97 ,

r 0 =2493 кДж/кг.

2.3. Внутренний баланс сушильной камеры

Величина , называемая внутренним балансом сушильной камеры, выражает разность между приходом и расходом теплоты непосредственно в сушильной камере без учета теплоты сушильного агента:

Расчет ведем для летних и зимних условий.

где

q тр. удельные потери теплоты на нагрев транспортирующих устройств (вагонеток, конвейера и др.), q тр = 0;

q вл. удельный приход теплоты с влагой материала,

где

с вл. удельная теплоемкость влаги, удаляемой из материала для воды,

с вл. =4,19 ;

q м удельный расход теплоты на нагревание высушенного материала,

где

с 2 – удельная теплоемкость высушенного материала,

где

с 0 удельная теплоемкость абсолютно сухого материала,

с 0 =0,92 кДж/кг

q п удельные потери теплоты в окружающую среду, оцениваемая в долях от теплоты, расходуемой на испарение 1 кг влаги,

где

r 0 удельная теплота парообразования при нормальных условиях (для Н 2 О ), r 0 =2493 кДж/кг;

10 стр., 4656 слов

Теория струйных течений газа

... течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций); турбулентными (форма течения жидкости или газа, ... Современные модели решёток могут использоваться не только для распределения воздуха, но и ... По степени воздействия окружающего пространства на характер движения струи различают: струи ... тем больше, чем дальше он проникнет в помещение. Подмешивание окружающего воздуха ...

с п удельная теплоемкость пара, с п = 1,97 ;

а п коэффициент для сушки в кипящем слое, а п =0,005;

t 2 температура сушильного агента на выходе из сушилки, t 2 =130 °С

Температуру θ 1 влажного материала принимаем равной температуре мокрого термометра при средних параметрах окружающего воздуха. В зимних условиях допускается считать, что θ 1 =0 °С (при хранении материала в помещении).

Температуру θ 2 высушенного материала при «мягком» режиме сушки рекомендуется принимать на 5 – 10 °С выше температуры мокрого термометра, определяемой по параметрам сушильного агента на входе в сушилку.

2.4. Построение на

По таблице 2.4. выбираем среднемесячные значения температуры t 0 и относительной влажности φ 0 воздуха для города Владивосток.

=0°С

=50+5=55°С

=49+5=54°С

х 0 = 0,011 кг/кг

х 0 = 0,0014 кг/кг

х 1 = 0,036 кг/кг

х 1 = 0,029 кг/кг

50 стр., 24516 слов

Разработка конструкции теплообменника для охлаждения влажного газа

... работы аппарата, т.е. увеличить количество тепла, передаваемого в единицу поверхности теплообмена при заданном тепловом режиме. Задачей данного дипломного проекта является разработка конструкции теплообменника для охлаждения влажного газа. ... наиболее высокого коэффициента теплопередачи при возможно меньшем гидравлическом сопротивлении; компактность и наименьший расход материала; надежность и ...

=0,28 кг/кг

=0,283 кг/кг

х 2 = 0,280 кг/кг

х 2 = 0,254 кг/кг

I 1 = 962 кДж/кг

I 1 = 978 кДж/кг

I 2 = 927 Дж/кг

I 2 = 847 кДж/кг

283-0.029)=-115.5

Проверка:

Проверка:

Проверка не сходится из-за погрешности построений.

По соотношениям отрезков АВ и В F на линии А F (или их проекции на ось Х) вычисляем кратность смешения воздуха с топочными газами:

Лето

Зима

Коэффициент избытка воздуха α см. в газовоздушной смеси, поступающей в сушильную камеру:

2.5. Расчет расхода воздуха на сушку

Массовый расход абсолютно сухого воздуха в составе сушильного агента рассчитываем используя результаты построения процесса сушки на I – х диаграмме:

Лето:

Зима:

Массовый расход влажного газа

Лето:

Зима:

Расход топлива находим из соотношения массового расхода сушильного агента L и массы сухих газов G с.г. , приходящиеся на 1 кг или 1 м 3 топлива, с учетом кратности n смешения их с воздухом перед сушилкой:

2.6. Расчет рабочего объема сушилки

Размеры сушилки в значительной степени зависят от интенсивности тепломассообменных процессов. Лишь при сушке в кипящем слое решающее значение приобретают условия псевдоожижения.

Общее количество теплоты, затрачиваемого в процесс сушки за 1 секунду:

Лето:

Зима:

Количество теплоты, передаваемой высушенному материалу в рабочем объеме сушилки за 1 секунду:

Интенсивность теплообмена в сушилке характеризуется величиной удельной производительности рабочего объема в слое:

где

K V – объемный коэффициент тепломассообмена. Принимаем K V =0,15 (для каменной соли);

t ср – средний температурный напор. Вычисляется по формуле логарифмического усреднения:

Для расчета t c р. Находим температурные напоры на входе сушильного агента в сушилку и на выходе из неё:

Находим рабочий объем сушилки по уравнению:

2.7. Расчет параметров псевдоожиженного слоя

По среднему диаметру d т частиц, характером физических свойств влажного воздуха (газа) при средней температуре t ср. (вязкость μ , плотность ρ ) и плотность ρ т материала вычисляют критерий Архимеда.

где

d т = 0,5 мм = 0,5·10 -3 м;

ρ т – плотность материала, ρ т = 1500 кг/м 3 ;

ρ – плотность воздуха,

μ – коэффициент динамической вязкости, μ= 0,024·10 -3 Па·с.

Принимаем величину порозности ε псевдоожиженного слоя в интервале 0,55 ÷ 0,75, определяем критерий Рейнольдса Re .

учитывая, что , находим фиктивную (отнесенную к полному сечению) скорость υ 0 сжижающего газа.

Принимаем ε =0,7

При сушке материала, близкого по составу к малодисперсному, определяем также критическую скорость псевдоожижения υ пс. при ε = 0,4 и число псевдоожижения:

По расходу сухого газа через сушилку и скорости υ 0 находим расчетную площадь S пс. псевдоожиженного слоя и диаметр D пс. сушилки в области псевдоожиженного слоя:

где

х 2 и ρ 2 – влагосодержание и плотность сушильного агента на выходе из слоя, х 2 =0,254 кг/кг·с

где

t ср. средняя температура воздуха (газа),

Диаметр D пс. сушилки округляем до стандартного по ГОСТ 9931 – 79 (табл.4.3):

Диаметр сушилки D пс. =3000 мм;

Высота сушилки Н пс. =1600 мм.

Уточняем величину фиктивной скорости υ 0 газа псевдоожиженного слоя, величину порозности слоя и расчетную площадь S пс. :

Площадь S р распределительной решетки примерно равна расчетной площади S пс. псевдоожиженного слоя.

Живое сечение распределительной решетки находим по формуле:

где

φ р доля живого сечения решетки. Принимаем φ р = 0,05

При большом свободном сечении решетки и малом ее сопротивлении распределения потока по сечению решетки будет неравномерным. Для удовлетворения распределения газового потока следует соблюдать определенное соотношение между сопротивлениями слоя и решетки. Минимально допускаемое гидравлическое сопротивление решетки может быть вычислено по формуле:

где

Р сп – сопротивление кипящего слоя, при ε =0,7;

К υ – число псевдоожижения, К υ = 10,93;

ε – порозность неподвижного слоя, ε = 0,7.

Перепад давления в псевдоожиженном слое находим из условия равенства силы гидравлического сопротивления слоя весу всех его частиц:

где

Н пс. высота кипящего слоя, м

На основе опыта эксплуатации установлены следующие расчетные соотношения, связывающие высоту псевдоожиженного слоя Н пс. и высоту зоны действия струи (зоны гидравлической стабильности) Н ст. с диаметром отверстий распределительной решетки.

Принимаем Н пс = 400 мм =0,4 м , тогда

Расчетную величину d 0 округляем до размеров установленных

ГОСТ 8636 – 69. Принимаем d 0 =5 мм .

 расчет параметров псевдоожиженного слоя 1

Долю живого сечения распределительной решетки подбираем так, чтобы ее сопротивление ∆Р р было примерно равно P min .

Сопротивление распределительной решетки с кипящим слоем:

где

ζ р коэффициент гидравлического сопротивления решетки,

где

с – коэффициент зависящий от соотношения диаметра отверстий d 0 и толщины решетки δ . Принимаем с =0,5.

Принимаем ∆Р р ≈∆Р min и определяем скорость газа υ р :

Площадь живого сечения решетки S 0 , соответствующая этой скорости рассчитывается по формуле:

где

ρ 1 плотность влажного воздуха (газа) при начальной температуре сушки t 1 и влагосодержании х 1 .

Теперь находим φ р :

Число отверстий в решетке определяем по уравнению:

Принимаем n 0= 7134 шт.

Принимаем шахматное расположение отверстий в распределительной решетке по углам равностороннего треугольника. В этом случае поперечный шаг l 1 и продольный шаг l 2 вычисляем по формулам:

Для беспровальных перфорированных решеток, расстояние между верхней распределительной и нижней запирающей решетками:

где

γ м угол естественного откоса материала. Принимаем γ м =45°

Находим температуру на выходе из псевдоожиженного слоя:

где

с – теплоемкость газа, с =1048 Дж/кг·К;

α – коэффициент теплоотдачи от газа к материалу, Вт/м 2 ·К;

t 1 и t 2 – температура газа на входе и выходе из слоя, °С

θ м – температура материала в слое, θ м =100 °С.

Отсюда выразим коэффициент теплоотдачи:

где

λ – коэффициент теплопроводности, λ =5,60·10 -2 Дж/м·К.

Так как число Рейнольдса Re =7,62 а отношение , то критерий Нуссельта будет вычисляться по формуле:

где

P

Коэффициент теплоотдачи:

Температура на выходе из псевдоожиженного слоя:

Заполнение сушилки материалом G м и среднее время сушки материала:

2.8. Расчет коэффициента теплоотдачи

Для расчета конвективной теплоотдачи применяем эмпирические уравнения, которые устанавливают зависимость критерия Нуссельта, от критерия Рейнольдса:

где

υ – средняя скорость газа, м/с ;

l определяющий линейный размер, м ;

λ – коэффициент теплопроводности, λ =5,60·10 -2 В Т /м·К ;

ν – кинематический коэффициент вязкости, ν =79,3·10 -6 м 2 /с;

с р удельная теплоемкость, с р =1059 В Т /кг·К

Pr

Средняя температура сушильного агента:

где

θ м – температура материала, θ м =52°С

Критерий Рейнольдса при сушке в кипящем слое вычисляем по формуле по фиктивной скорости газа υ 0 . Определяющим линейным размером является диаметр d частиц материала.

При критерий Нуссельта вычисляем по формуле:

где

ε – порозность псевдоожиженного «кипящего» слоя, ε = 0,7

Тогда коэффициент теплоотдачи будет равен:

2.9. Расчет гидравлического сопротивления сушильной установки

Потерю давления на трение ∆Р тр. и на преодоление местных сопротивлений ∆Р м. на отдельных участках газового (воздушного) тракта рассчитываем по уравнениям:

где

λ – коэффициент трения;

l длина расчетного участка тракта;

d э. эквивалентный диаметр участка тракта;

ρ – плотность газа на участке тракта;

υ – средняя скорость газа на участке тракта;

ζ м – сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке тракта.

Так как доля сопротивления трению в общей потере давления невелика, величину коэффициента трения λ принимаем постоянной и не зависимой от величины критерия Рейнольдса. Для стальных нефутерованных газовоздухопроводов λ= 0,02.

Рассчитываем потери давления на трение ∆Р тр. и на преодоление местных сопротивлений ∆Р м. на отдельных участках газового (воздушного) тракта.

Разделим наш трубопровод на пять участков.

1-й участок:

Принимаем расчетную длину участка l =0,75 м .

Плотность:

Сумма местных сопротивлений:

Принимаем среднюю скорость газа υ =10 м/с.

Эквивалентный диаметр трубопровода:

Потери давления на трение ∆Р тр. :

Потери давления на преодоление местных сопротивлений ∆Р м :

Потери давления на участке тракта:

2-й участок:

Принимаем расчетную длину участка l =3 м .

Плотность:

Сумма местных сопротивлений:

Принимаем среднюю скорость газа υ =10 м/с.

Эквивалентный диаметр трубопровода:

Потери давления на трение ∆Р тр. :

Потери давления на преодоление местных сопротивлений ∆Р м :

Потери давления на участке тракта:

где

ζ г. — коэффициент сопротивления в выходном сечении горелки 1,22,5

Принимаем ζ г. =1,2

3-й участок:

Принимаем расчетную длину участка l =2,87 м .

Плотность:

Сумма местных сопротивлений:

Принимаем среднюю скорость газа υ =10 м/с.

Эквивалентный диаметр трубопровода:

Потери давления на трение ∆Р тр. :

Потери давления на преодоление местных сопротивлений ∆Р м :

Потери давления на участке тракта:

4-й участок:

Принимаем расчетную длину участка l =7,87 м .

Плотность:

Сумма местных сопротивлений:

Принимаем среднюю скорость газа υ =10 м/с.

Эквивалентный диаметр трубопровода:

Потери давления на трение ∆Р тр. :

Потери давления на преодоление местных сопротивлений ∆Р м :

Потери давления на участке тракта:

5-й участок:

Принимаем расчетную длину участка l =7,75 м .

Плотность:

Сумма местных сопротивлений:

Эквивалентный диаметр трубопровода:

Потери давления на трение ∆Р тр. :

Потери давления на преодоление местных сопротивлений ∆Р м :

Потери давления на участке тракта:

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

где

Р В – сопротивление воздушного тракта до топки;

Р Т – сопротивление горелки и топки;

Р р – сопротивление распределительной решетки;

Р сл. – сопротивление псевдоожиженного слоя материла;

Р об. – минимальное разряжение, которое обычно поддерживают в рабочем объеме сушилки, ∆Р об. =10 Па ;

Р стр. – динамическое давление струи газа (воздуха), выходящего из отверстий распределительной решетки,

Общее сопротивление тракта, находящегося под разряжением, рассчитываем, суммируя потери давления в сушильном аппарате, в пылеуловителях и в соединительных газовоздухопроводах:

где

Р об. – минимальное разряжение, которое обычно поддерживают в рабочем объеме сушилки, ∆Р об. =10 Па ;

Р с. –сопротивление сушильного аппарата;

Р ц. – сопротивление циклонных аппаратов;

Р пл. – сопротивление рукавного фильтра, ∆Р пл. =500 Па

Р г. – сопротивление соединительных газовоздухопроводов;

3. Вспомогательные и дополнительные расчеты

3.1. Расчет плотности влажного газа

Рассматривая плотность влажного газа ρ в.г. как сумму плотностей абсолютно сухого газа ρ с.г. и пара ρ п , взятых при их парциальных давлениях, а влагосодержание х как соотношение плотностей пара и воздуха ().

Парциальное давление сухого газа Р п вычисляем как разность между общим давлением смеси Р и парциальных давлений пара Р п .

Парциальное давление пара Р п можно найти по дополнительному графику на I – х диаграмме в зависимости от величины влагосодержания х. При этом общее давление Р влажного газа следует принимать равным 99400 Па , т.е. давление, для которого построена диаграмма.

Плотность сухого газа при давлении Р с.г. и температуре t :

где

Р п =40 мм.рт.ст. = 5332,8 Па

3.2. Расчет потери теплоты в окружающую среду

Тепловой поток Q п через поверхность S ст. стенок сушилки вычисляем по уравнению теплопередачи:

где

К – коэффициент теплопередачи рассчитанный по формуле для многослойной плоской стенки,

где

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

Коэффициент теплоотдачи α 1 от сушильного агента к внутренней поверхности стенки находим с помощью критериальных уравнений:

Критерий Нуссельта:

Суммарный коэффициент теплоотдачи и излучение от наружной поверхности стенки к окружающему воздуху при установке сушилки в помещении можно определить по эмпирическому уравнению:

где

t ст. – температура наружной поверхности стенки, t ст. =45 °С;

t в. – температура окружающего воздуха, t в. =20 °С.

Толщину футеровки и теплоизоляции выбираем по таблице 3.1. стр. 40. при температуре t 1 =775 °С.

Таблица 2.

Толщина футеровки,

мм

Толщина слоев футеровки, мм

шамот

диатом

минеральная вата

775

310

125

125

60

Таблица 3.

Коэффициент теплопередачи:

Площадь поверхности стенки:

Тепловой поток:

Удельную потерю теплоты в окружающую среду определяем по формуле:

где

W масса влаги удаляемая из высушенного материала за 1 секунду.

3.3. Расчет топки

Выбираем камерную топку.

Объем топки V T рассчитываем по рекомендуемой величине теплового напряжения объема q v :

где

q v – тепловое напряжение объема, q v =100 кВт/м 3 ;

теплота сгорания угля низшая, = 39800 кДж/кг ;

В Т – расход топлива, В Т =0,036 кг/с .

Соотношение длины L T и диаметра D T выдерживаем в следующих пределах – 1,5 ÷ 3.

3.4. Расчет питателей и затворов

Выбираем шнековый питатель.

Диаметр шнекового питателя:

где

G расход материала через питатель;

n частота вращения питателя;

ψ – доля объема питателя, заполненного материалом, ψ= 0,7;

ρ н насыпная плотность материала;

L расчетная длина питателя.

3.5. Выбор и расчет пылеуловителей

Объемный расход газов V г в системе пылеулавливания (без учета присосов воздуха) определяем по массовому расходу и параметрам сушильного газа на выходе из сушилки: