Определение основных размеров сушильного барабана


Основные размеры барабана выбирают по нормативам и каталогам – справочникам в соответствии с объемом сушильного пространства. Объем сушильного про­странства V складывается из объема Vп, необходимого для прогрева влажного мате­риала до температуры, при которой начинается интенсивное испарение влаги (до температуры мокрого термометра сушильного агента), и объема Vc, требуемого для проведения процесса испарения влаги, т. е. рассчитывается по [3] с. 297:

V = Vc+ Vп , (3.24)

Объем сушильного простран­ства барабана может быть вычислен по модифицированному уравнению массопередачи по [3] с. 297:

Vc = W / (Kυ Δxср'), (3.25)

где Δхср – средняя движущая сила массопередачи, кг влаги/м3;

Кυ – объемный коэффициент массопередачи, 1/с.

При параллельном движении материала и сушильного агента температура влажного материала равна температуре мокрого термометра. В этом случае коэффициент массопередачи численно равен коэффициенту массоотдачи Кυ = βυ.

Для барабанной сушилки коэффициент массоотдачи βυ может быть вычислен по эмпирическому уравнению [3] формула (9.17):

где ω – скорость газов в барабане, м/с;

rср – средняя плотность сушильного агента, кг/м3;

n – частота вращения барабана, об/мин;

β – оптимальное заполнение барабана высушиваемым материалом, %;

Р0 – давление, при котором осуществляется сушка, Па;

с – теплоемкость сушильного агента при средней температуре в барабане, кДж/(кг·К);

Р – среднее парциальное давление водяных паров в су­шильном барабане, Па.

с = 1 кДж/(кг·К) – по данным, приведенным в [3]; β =20,6% – по данным, приведенным в [3] таблица (9.2); ωrср = 0,6 – 1,8 кг/(м2 · с)– по данным, приведенным в [3].

P0 = 105 Па, т.к. процесс сушки осуществляется при атмосферном давлении.

Примем ωrср = 1,1, тогда вычислим rср, кг/м3, (при tср = (120 + 720)/2 = 420°С) и найдем ωор:

Ориентировочный диаметр сушильного барабана dор, м, находится по формуле (3.23):

 

Примем стандартный диаметр барабана dст = 1 м по [8].

Расчетная скорость газов в барабане , м/с, находится по формуле (3.28):

Уточненное значение , кг/(м2 · с) равно:

= 2,096 · 0,5100 = 1,069 кг/(м2 · с)

Частота вращения барабана обычно не превышает 5–8 об/мин; принимаем n = 5 об/мин. Парциальное давление водяных паров в сушильном барабане определим как средне­арифметическую величину между парциальными давлениями на входе газа в сушилку и на выходе из нее.

Парциальное давление водяных паров в газе p, Па, определим по [3] формула (9.18):

p = (x / Mв) P0 / (1 / Mс.в + x / Mв), (3.29)

где x – влагосодержание газов на входе в сушилку, кг влаги/кг сух. возд.;

Mв – молярная масса воды, кг/кмоль;

P0 – давление при котором осуществляется процесс сушки, Па;

Mс.в – молярная масса воздуха, кг/кмоль.

Тогда на входе в сушилку p1, Па:

р1 = (0,04627 / 18) 105 / (1 / 29 + 0,04627 / 18) = 6928,706 Па;

на выходе из сушилки p2, Па:

р2 = (0,2610 / 18) 105 / (1 / 29 + 0,2610 / 18) = 29616,013 Па;

Отсюда среднее парциальное давление водяных паров в газе P, Па,(по [3]

с. 299):

P = (р2р1) / 2, (3.30)

P = (6928,706 + 29616,013) / 2 = 18272,359 Па,

Движущую силу массопередачи Δx'ср, кг/м3, определим по уравнению, приведенному в [3] формула (9.19):

где – движущая сила в начале процесса сушки, кг/м3;

– движущая сила в конце процесса сушки, кг/м3;

– равновесное содержание влаги на входе в сушилку и на выходе из нее, кг/м3.

Средняя движущая сила ΔРср, выраженная через единицы давления (Па), определяется по [3] формула (9.20):

ΔРср = (ΔРб – ΔРм) / ln(ΔРб / ΔРм), (3.32)

где движущая сила в начале процесса сушки, Па;

движущая сила в конце процесса сушки, Па;

давление насыщенных паров над влажным материалом в начале и в конце процесса сушки, Па.

Значения определяют по температуре мокрого термометра сушильного агента в начале (tм1) и в конце (tм2) процесса сушки. По диаграмме I – х найдем: tм1 = 74 °С, tм2 = 72 °С; при этом , по [3].

Выразим движущую силу массопередачи Δx'ср в кг/м3 по уравнению (9.19) из [3]:

Объем сушильного барабана, необходимый для проведения процесса испарения влаги, без учета объема аппарата, требуемого на прогрев влажного материала, находим по [3] с. 299:

Vc = 0,1961/ (0,652· 0,0202) = 14,881 м3.

Объем сушилки, необходимый для прогрева влажного материала, находят по модифицированному уравнению теплопередачи по [3] формула (9.21):

Vп = Qп / (Кυ Δtср), (3.33)

где Qп – расход тепла на прогрев материала до температуры tм1, кВт;

Kυ – объемный коэффициент теплопередачи, кВт/(м3·К);

Δtср – средняя разность температур, град.

Расход тепла Qп, кВт, рассчитывается по [3] формула (9.22):

Qп = Gк см(tм1θ1) + Wв св(tсм1θ1), (3.34)

Qп = 2,859 · 0,797 (74 + 6) + 0,1961 · 4,19 (74 + 6) = 248,023 кВт.

Объемный коэффициент теплопередачи определяют по эмпирическому уравне­нию (9.23) из [3]:

Кυ = 16 (ω ρср)0,9 n0,7 β0,54 , (3.35)

Кυ = 16 · 1,0690,9 · 50,7 · 20,60,54 = 268,514 Вт/м3·К = 0,269 кВт/м3·К.

Для вычисления Δtср необходимо найти температуру сушильного агента tx, до которой он охладится, отдавая тепло на нагрев высушиваемого материала до tм1. Эту температуру можно определить из уравнения теплового баланса (по [3] формула (9.24)):

Qп = Lсг (1 + x1) cг (t1tx), (3.36)

248,023 = 0,9132 (1 + 0,04627) 1,136(720–tx),

откуда tx = 491,5 °С. Средняя разность температур равна (по [3] формула (9.25)):

Δtср = [(t1 θ1) + (txtм1)] / 2, (3.37)

Δtср = [(720 + 6) + (591,5 – 74)] / 2 = 571,8 °C.

Подставляем полученные значения в уравнение (3.):

Vп = 248,023 / (0,269 · 571,8) = 1,612 м3.

Общий объем сушильного барабана V, м3, по [3] формула (9.21):

V = 14,881 + 1,612 = 16,49 м3.

Далее по справочным данным находим основные характеристики барабанной сушилки – длину и диаметр.

Выбираем барабанную сушилку: диаметр d = 1 м, длина l = 4 м, по [8].

Определим среднее время пребывания материала в сушилке τ (с) по [3] формула (9.29):

τ = Gм / (Gк + W / 2), (3.38)

Рабочая скорость газов на выходе из барабана ω, м/с, по [3] с. 302:

Рабочая скорость газов на выходе из барабана меньше 2 м/с, что не превышает допустимую скорость уноса наименьших частиц.

Количество находящегося в сушилке материала (в кг) равно по [3] формула (9.30):

Gм = V β ρм, (3.40)

Gм = 16,49 · 0,206 · 1500 = 5095,41 кг,

τ = 5095,41 / (2,859 + 0,1961 / 2) = 1723 с.

Зная время пребывания, рассчитаем угол наклона барабана по [3] формула (9.31):

 









Последнее изменение этой страницы: 2016-04-06; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su не принадлежат авторские права, размещенных материалов. Все права принадлежать их авторам. Обратная связь