Расчет распылительной сушильной установки

Рабочий объем сушильной камеры V, м³

 

Vp=W/A,

 

где W- производительность по испаренной влаге, кг/ч

А - влагосъем с 1м³ рабочего объема камеры, кг/м³*ч

Значение А определяем по графику, указанному на рис.5 в «Методических указаниях по курсовому проектированию конвективной сушильной установки» как функцию разности температур, ΔТ[3];

 

V=1800/3.6=500м³ А=3.6

 

Средний объемно-поверхностный диаметр капель при диспергировании центробежными дисковыми распылителями:

 

d₀=0,24*(1/n)^0,6*(1/ρ)^0,3*(Gн*υ/Dд)^0,2*(σ/y)^0,1,

 

где d₀ - средний объемно-поверхностный диаметр капли, м

n - частота вращения распыливающего диска, 800 с^-1;

Dд - диаметр распыливающего диска, 0.12м;

y - смоченный периметр распыливающего диска, 0,04м;

Gн - массовый расход исходного материала, 0,03кг/с;

ρ - плотность исходного материала, 800кг/м³;

υ - кинематическая вязкость материала, 0.4*10^-6м²/с;

σ - коэффициент поверхностного натяжения исходного материала, 6*10^-2Н/м.

 

d₀=0,24*(1/800)^0,6*(1/800)^0,3*(0,03*0.4*10^-6/0,12)^0,2*(6*10^-2/0,04)^0,1= 4,91*10^-5м

 

Радиус факела распыления Rф, м:

 

Rф=0,33* d₀*(ρ/ρ_г)*Re^0,35*Gu^-0,4*Ko^-0,2,=u₀*d₀/υ_г=98,2=(0,5*(t₁ + t₂) - t_м)/(273 + t₁) =0.19=((273 + 0,5*(t₁ + t₂))*Cг)/r*(Uн - Uк)=0.697

 

где Re, Gu, Ko - соответственно критерии Рейнольдса, Гухмана, Косовича.

ρ - плотность материала

ρ_г - плотность сушильного агента

u₀ - окружная скорость распыливающего диска

υ_г - кинематическая вязкость сушильного агента

t₁, t₂ - температуры сушильного агента на входе и выходе сушилки;

t_м - температура мокрого термометра, °С;

Cг - теплоемкость сушильного агента,

r - теплота парообразования при t_м,

Uн, Uк - влажность исходного материала и готового продукта, кг/кг;

 

Rф=0,33*0,0000023*2000*3.37*1.96*1.066= 0.23м

D=2,5*Rф=2,5*0,23= 0,529м

 

По полученному объему и ГОСТу определяем тип и размер сушильной камеры, ее диаметр D, тип РФ 6.5-600, внутренний диаметр сушильной камеры равен 6500мм, высота цилиндрической части сушильной камеры равна 18000мм, рабочий объем сушильной камеры 600м³, производительность по испаренной влаге равна 1200-21000кг/ч.

Расчет калорифера

 

При теплоносителе паре рекомендуется применять одноходовые калориферы. При теплоносителе паре (перегретом или насыщенном) расчет следует производить на разность между температурами насыщения пара и средней температурой воздуха.

Расчет площади поверхности нагрева калорифера, систем вентиляции и кондиционирования воздуха, совмещенных с воздушным отоплением и запрограммированным для подачи наружного воздуха в количествах, необходимых для вентиляции в течении холодного периода года в пределах, ограниченных расчетными параметрами А, рекомендуется производить:

При теплоносителе паре - по суммарной потребности в тепле на отопление (при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период года, соответствующей расчетным параметрам Б) и на вентиляцию (при наружной температуре, соответствующей расчетным параметрам А).

Действительное количество тепла, подводимого к калориферу, следует определять по сумме расходов тепла на отопление (соответствующих расходу при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период года по расчетным параметрам Б) и на вентиляцию (по расчетным параметрам А).

Количество теплоносителя нужно определять с учетом условной потребности тепла.

1) задаваясь массовой скоростью воздуха υγ, кг/м²*ч, определяем необходимую площадь фронтального сечение, м², калориферов по воздуху:

 

f₁=G/3600* υγ,

 

где G - расход нагревающего воздуха, кг/ч, принимаем

 

υγ=14 кг/м²*с

f₁=28213/3600*14=0,55м²

2) пользуясь техническими данными и исходя из необходимой f₁, выбираем калорифер марки КВБ-10

3) объемный расход теплоты на нагревание воздуха:

 

Q=q*W=5064*1800= 9115200 Вт

 

Коэффициент теплопередачи калорифера К=37,8 Вт/м²*с

4) необходимая площадь поверхности нагрева, м²:

 

F´_y=Q/K*(Tср - ((t_н - t_в)/2))=2170285/34.2*(180 -((175 + 80)/2))= 1068,85м²

5) общее число установленных калориферов:

 

n´= F´_y/ 4*F_к ; n´= 6

 

где F_к- площадь поверхности нагрева одного калорифера.

6) действительная площадь поверхности нагрева установки:

 

F_y= F_к*n=1147,2

 

8) аэродинамическое сопротивление калориферной установки:

 

Hв=7.5 кг/м²

H^восств= Hв*n=7.5*7=52.5 кг/м²

 

Расчет и подбор вспомогательного оборудования

 

Расчет циклонов

Зная расход абсолютно сухого воздуха L=15,67кг/с, задаваясь скоростью цилиндрических циклов 3,5 м/с:

 

L=w*S=w*(π*d²/4)= →d=0,59м

 

Выбираем одиночный циклон ЦН-11, D=0,49м, в количестве 3х штук.

Определяем гидравлическое сопротивление циклонов:

 

Δp=ε*ρ*w²/2

Δp=68Па

 

Гидравлическое сопротивление всей линии на выходе из сушилки с учетом пневмотранспортной, сопротивления трубопровода и разгрузочного циклона, принимаем:

 

Δp_уст= Δp_общ + H^восств + 10=52.5+60+10=170.4кг*с/м²

 

Выбор вентиляторов

По заданным значениям производительности и давлению выбираем вентилятор типа Ц4-70, марки Б16-7 с числом оборотов n_в=650 об/мин, электродвигателем N=22кВт и η=77%.