Конструктивный расчет сушильной установки

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

. Тепловой и материальный расчет сушильной установки

2. Конструктивный расчет сушильной установки

.   Аэродинамический расчет сушильной установки

.   Расчет тепловой изоляции сушильной установки

.   Механический расчет сушильной установки

.   Выбор вспомогательного оборудования для сушильной установки

6.1   Выбор циклона для очистки газа

6.2 Выбор транспортных устройств

Выбор топки

7. Техника безопасности при эксплуатации сушильных установок

Заключение

Список использованных источников

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Барабанные конвективные сушильные установки широко применяются для сушки различных мелкокусковых и зернистых материалов в химической и силикатной промышленности, а также для сушки топлива на электростанциях и углеобогатительных предприятиях. В целлюлозно-бумажном производстве сушильные барабаны могут быть использованы для сушки лигнина, древесных отходов, местных топлив и других влажных материалов.

Барабанная сушилка представляет собой установленный наклонно вращающийся барабан, на который надеты два бандажа и зубчатый венец привода. Бандажами барабан опирается на четыре ролика, установленные на рамах. Два опорных ролика ограничивают осевое смешение корпуса барабана, на обоих концах барабана имеются камеры; в одной предусмотрен ввод газов и загрузка влажного материала, в другой - вывод сухого продукта и отработавшего сушильного агента. За счет установки барабана под небольшим наклоном (до 6°) материал постепенно передвигается к разгрузочной камере.

Материал поступает в барабан по течке, которая в некоторых случаях оборудована специальным подающим устройством. Иногда течки снабжены рубашкой, в которой движутся охлаждающая вода или воздух. Это позволяет избежать прилипания материала к стенке, омываемой горячими газами.

Барабаны изготавливаются из царг, вальцованных из листовой углеродистой стали марок ВСтЗпс или ВСтЗсп (ГОСТ 380-71), если материалы, подвергаемые сушке, не вызывают коррозии и нет необходимости применения легированных сталей. Обечайки барабанов толщиной s=8÷20 мм изготавливают сварными. Для листов толщиной до 20 мм применяют одностороннюю стыковую сварку, а для более толстых листов - двухстороннюю. Барабаны, работающие в тяжелых температурных условиях (при температуре стенок до 300°С), иногда делают цельноковаными. Толщина листов для изготовления барабанов не менее 8 мм, а в больших цементных печах - 40-50 мм. Для понижения местных напряжений материала обечайки под бандажами и венцовой шестерней приваривают усиливающие кольца, в 1,5-2 раза превышающие толщину барабана.

Длинные барабаны приходиться ставить на несколько опор. Из условий жесткости расстояние между опорами не должно быть более 20 м. Барабаны большого диаметра, работающие при высоких температурах, усиливаются установкой колец жесткости. Изготавливают кольца из углеродистой стали толщиной 20-30 мм, высотой 120-150 мм и приваривают к барабану. Расстояние между кольцами жесткости 2-3 м. Кольца жесткости способствуют сохранению форм поперечного сечения.

Если во время обработки материалов свойства его изменяются, то по длине барабана меняется и тип насадки. Например, в начале барабана устанавливается лопастная насадка, затем секторная или распределительная, а в конце барабана - перевалочная.

Максимальный диаметр барабана может быть 3,5 м. Отношение длины к диаметру L/D = 4÷8; частота вращения барабана n = 2÷8 мин, а скорость вращения υ = 2÷2,5 м/с.

 

1.
Тепловой и материальный расчет сушильной установки

 

Для того чтобы рассчитать теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для сжигания 1 м³ газообразного топлива, необходимо знать состав рабочего топлива.

 

 

Определяем количество влажного материала G₁, т/ч, поступающего в сушильную установку, т/ч:

 

G₁ = G₂ + W, (1.1)

 

Где G₂ - производительность сушильного цеха, т/ч;

W - количество испарившейся влаги, т/ч.

Определяем количество испарившейся влаги, т/ч:

 

W = G₂ · , (1.2)

 

Где , - начальное и конечное влагосодержание сушимого материала в процентах.

 

W = 44  = 5,5 т/ч,

G₁ = 44 + 5,5 = 49,5 т/ч,

 

Определяем теоретическое количество сухого воздуха L₀, кг/м³, необходимого для сжигания 1 м³ газообразного топлива:

L₀ = 1,38·(0,017·CO + 0,248·H₂ + 0,44·H₂S+∑ ∙C_mH_n - O₂)∙ρ₀, (1.3)

 

Где ρ₀ - плотность газообразного топлива, кг/м³;

CO, H₂, H₂S, O₂, C_mH_n - состав рабочей массы топлива в процентах.

Определяем плотность газообразного топлива, кг/м³:

 

ρ₀ = , (1.4)

 

где μ - молекулярная масса составляющей в углеродных единицах.

 

ρ₀ = = 0,80 кг/м³,

L₀ = 1,38∙(0,017∙0,11+0,248∙0+0,44∙0,43+ + ∙

∙2,4+ - 0,11) ∙ 0,80 = 13,66 кг/м³,

 

Для удобства дальнейших расчетов подсчитываем сумму процентного массового содержания, %:

 

 (1.5)

+

+ = 2,18 %,

 

Определяем высшую теплотворную способность топлива Q , кДж/кг:

 

Q = [94∙(5,32∙CH₄ + 5,05∙C₂H₆ + 4,94∙C₃H₈ + 4,87∙C₄H₁₀ + 1,64·H₂S

+12,75∙H₂ + 1,08·CO) + ]·ρ₀, (1.6) = [94·(5,32∙91,8 + 5,05∙2,4 + 4,94∙2,2 + 4,87∙1,8 + 1,64∙0,43 + 12,75∙0

+1,08∙0,11) + (2514∙2,18)]∙0,80 = 43560 кДж/м³,

 

Определяем коэффициент избытка воздуха α:

 

 (1.7)=>

 

Где W_п - вес водяного пара, применяемого для дутья или распыла топлива, (W_п = 0);

h_п - энтальпия водяного пара, содержащегося в топочных газах при t_с.г. на входе в сушилку, кДж/кг,

 

h_п = 2500+1,97∙t_с.г.;

C_с.г. - теплоемкость сухих газов при t_с.г.,

 

C_с.г = 1,186 кДж/кг∙град);

 

t_г - температура топлива, °С, (t_г =5°С);

С_т - теплоемкость топлива, кДж/кг∙град, (С_т = 1,005 кДж/кг∙град);

Определяем энтальпию водяного пара, содержащегося в топочных газах при t_с.г. на входе в сушилку, кДж/кг:

 

h_вп = 2500+1,97∙t_с.г (1.8)

h_вп = 2500+1,97∙980 =4431 кДж/кг

α= = 2,4

 

Определяем вес водяных паров, кг/кг:

 

G_вп = , (1.8)

G_вп = 0,0218 +  = 0,087 кг/кг,

 

Определяем вес сухих газов, кг/кг:

 

G_с.г. = 1 + α ∙ L₀ - ,, (1.9)

G_с.г. = 1 + 2,4∙ 13,66 - 0,0218 = 33,76 кг/кг

 

Определяем влагосодержание газов на входе в барабан сушилки, г/кг:

 

d₁ = , (1.10)

d₁ = = 2,58 г/кг,

 

Определяем энтальпию газов на входе в сушилку, кДж/кг:

 

H_к = , (1.11)

Где η_т - коэффициент, учитывающий потери в топке.

 

H_к = = 1109 кДж/кг,

 

Построение действительного процесса сушки в H-d диаграмме.

Для изображения реального процесса сушки, происходящего в сушилке, необходимо определить величину потерь ∆, кДж/кг:

 

∆ = υ₁ - ∑q, (1.12)

 

Где ∑q - суммарный расход тепла, кДж/кг;

υ₁ - начальное теплосодержание материала, поступающего в сушилку.

Определяем начальное теплосодержание материала, поступающего в сушилку, кДж/кг:

 

υ₁ = , (1.13)

υ₁ = = 45,2 кДж/кг,

 

Определяем расход тепла на испарение влаги, кДж/кг:

 

q₁ = 2500 + 1,97·t_сг - υ₁, (1.14)

q₁ = 2500 + 1,97·980-45,2= 4385,4 кДж/кг,

 

Определяем расход тепла на нагрев материала, кДж/кг:

 

q_м = , (1.15)

 

где  - температура материала на выходе из сушилки, определяется по температуре мокрого термометра, °С;

 - температура материала на входе в сушилку, °С;

C_м - теплоемкость материала, кДж/кг·град, (С_м = 1,012 кДж/кг·град)

 

q_м = = 628,5 кДж/кг,

 

Определяем потери тепла в окружающую среду, принимаем равным 8÷12% от полезно затраченного тепла, которое складывается из расхода на испарение влаги и расхода на нагрев материала, кДж/кг:

 

q_ос = (0,08 ÷ 0,12) · q_пол (1.16)

q_пол = h_вп - υ₁ + q_м,

 

где h_вп - энтальпия водяного пара, содержащегося в топочных газах при t_сг, кДж/кг, (h_вп = 4431 кДж/кг);

υ₁ - начальное теплосодержание материала, поступающего в сушилку кДж/кг.

 

q_пол = 4431 - 45,2 + 628,5 = 5014,3 кДж/кг,

q_ос = 0,08 · 5014,3 =401, кДж/кг,

 

Определяем потери, кДж/кг:

 

∆ = υ₁ - (q_м + q_ос), (1.17)

∆ = 45,2 - (628,5 + 401) = - 984,3 кДж/кг,

 

Построение в H-d диаграмме действительного процесса сушки при наличии тепловых потерь ∆<0 начинается с построения теоретического процесса (рис. 1). Затем на линии H_в = const теоретического процесса выбирается произвольная точка D и от нее вниз откладывается отрезок:

 

DE = , (1.18)

 

где Md, MH - масштабы влагосодержаний и энтальпий,

 

m = = 500

DE = , мм, (1.19)

DE = = - 39,4 мм

 

Из точки М проводиться политропа МЕ действительного процесса. На этой линии находиться конечная точка С, т.е. точка действительного процесса, которая определяется пересечением политропы с линией постоянной температуры уходящих газов из сушилки (рисунок 1).

Определяем расход газов на 1кг испаренной влаги, кг/кг_{ис. вл}:

 

l = , (1.20)

 

где - теплоемкость сухих газов на входе в сушилку, кДж/кг·град;

- теплоемкость газов на выходе из сушилки, кДж/кг·град.

Определяем теплоемкость газов на выходе из сушилки, кДж/кг·град:

 

, (1.21)

Где С_n - удельная теплоемкость пара, кДж/кг·град, (С_n = 1,97 кДж/кг·гр).

 

Рисунок 1 - Построение действительного процесса сушки

 

= 1,92 кДж/кг·град,

l = = 5,8 кг/кг_{ис. вл},

 

Определяем потери тепла с уходящими газами, кДж/кг:

 

q₂ = l · (C_сг + 0,001·d₁·C_n)·(t₂ - t₀), (1.22)

 

где t₀ - температура наружного воздуха, °С,

С_сг - теплоемкость сухих газов, кДж/кг,

 

q₂ = 5,8·(1,186+0,001·2,58·1,97)·(74-(-14)) = 608 кДж/кг,

 

Определяем суммарный расход тепла, кДж/кг:

∑q = q₁+q_м+q₂+q_ос, (1.23)

 

Где q₁ - расход тепла на испарение влаги, кДж/кг;

q₂ - потери тепла с уходящими газами, кДж/кг;

q_м - расход тепла на нагрев материала, кДж/кг;

q_ос - потери тепла в окружающую среду, кДж/кг.

 

∑q = 4385,4+628,5+608+401= 6022,9 кДж/кг,

 

Определяем полный расход сухих газов, кг/ч:

 

L = l W, (1.24)

L = 5,8 · 5500 = 31900 кг/ч

 

Определяем расход газов, поступающих в сушилку, кг/ч:

 

G_г = L· , (1.25)

G_г = 31900· = 31982 кг/ч,

 

Определяем часовой расход топлива, сжигаемого в топке сушилки, кг/ч:

 

В_т = , (1.26)

В_т = = 945 кг/ч

 

Определяем количество тепла, переданного от газов материалу, кДж/ч:

 

Q = W·(q₁+q_м), (1.27)

Q = 5500·(4385,4+628,5) = 27,57·10⁶ кДж/ч,

 

Определяем тепловой баланс сушильной установки, кДж/кг:

 

 (1.28)

>6022,9

 

,4>6022,9, что вполне допустимо.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данной курсовой работе была рассчитана барабанная сушильная установка в которой было рассчитано:

) тепловой и материальный расчет в нем было определено высшая теплопроводность топлива Q_р^в = 43560 кДж/м³, коэффициент избытка воздуха α = 2,4, энтальпия газов на входе в сушилку Н_к = 1109 кДж/кг, часовой расход топлива В_т = 945 кг/час.

) конструктивный расчет в нем был определен объем сушильного пространства V_бар = 137,5 м³, выбран 1 барабан объемом 74 м³ с основными размерами: внутренний диаметр барабана 2,8 м, длина 12 м, толщина стенки 14 мм, вес барабана без топки 6,5 тонн., время сушки 0,764 ч.

3) аэродинамический расчет в нем было определено полное сопротивление установки ∆Р_п = 122,2 мм. вод. ст., напор вентилятора Н_р=163,3 мм. вод. ст., мощность электродвигателя для вентилятора составила 207,5 кВт,

) расчет тепловой изоляции в нем была определена толщина тепловой изоляции δ_из = 20 мм

) механический расчет в нем был определен прогиб под действием равномерно распределенной нагрузки f = 0,0004 см

) расчет вспомогательного оборудования в нем был определен диметр и выбрано 2 циклона D = 800 мм.

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

. Тепловой и материальный расчет сушильной установки

2. Конструктивный расчет сушильной установки

.   Аэродинамический расчет сушильной установки

.   Расчет тепловой изоляции сушильной установки

.   Механический расчет сушильной установки

.   Выбор вспомогательного оборудования для сушильной установки

6.1   Выбор циклона для очистки газа

6.2 Выбор транспортных устройств

Выбор топки

7. Техника безопасности при эксплуатации сушильных установок

Заключение

Список использованных источников

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Барабанные конвективные сушильные установки широко применяются для сушки различных мелкокусковых и зернистых материалов в химической и силикатной промышленности, а также для сушки топлива на электростанциях и углеобогатительных предприятиях. В целлюлозно-бумажном производстве сушильные барабаны могут быть использованы для сушки лигнина, древесных отходов, местных топлив и других влажных материалов.

Барабанная сушилка представляет собой установленный наклонно вращающийся барабан, на который надеты два бандажа и зубчатый венец привода. Бандажами барабан опирается на четыре ролика, установленные на рамах. Два опорных ролика ограничивают осевое смешение корпуса барабана, на обоих концах барабана имеются камеры; в одной предусмотрен ввод газов и загрузка влажного материала, в другой - вывод сухого продукта и отработавшего сушильного агента. За счет установки барабана под небольшим наклоном (до 6°) материал постепенно передвигается к разгрузочной камере.

Материал поступает в барабан по течке, которая в некоторых случаях оборудована специальным подающим устройством. Иногда течки снабжены рубашкой, в которой движутся охлаждающая вода или воздух. Это позволяет избежать прилипания материала к стенке, омываемой горячими газами.

Барабаны изготавливаются из царг, вальцованных из листовой углеродистой стали марок ВСтЗпс или ВСтЗсп (ГОСТ 380-71), если материалы, подвергаемые сушке, не вызывают коррозии и нет необходимости применения легированных сталей. Обечайки барабанов толщиной s=8÷20 мм изготавливают сварными. Для листов толщиной до 20 мм применяют одностороннюю стыковую сварку, а для более толстых листов - двухстороннюю. Барабаны, работающие в тяжелых температурных условиях (при температуре стенок до 300°С), иногда делают цельноковаными. Толщина листов для изготовления барабанов не менее 8 мм, а в больших цементных печах - 40-50 мм. Для понижения местных напряжений материала обечайки под бандажами и венцовой шестерней приваривают усиливающие кольца, в 1,5-2 раза превышающие толщину барабана.

Длинные барабаны приходиться ставить на несколько опор. Из условий жесткости расстояние между опорами не должно быть более 20 м. Барабаны большого диаметра, работающие при высоких температурах, усиливаются установкой колец жесткости. Изготавливают кольца из углеродистой стали толщиной 20-30 мм, высотой 120-150 мм и приваривают к барабану. Расстояние между кольцами жесткости 2-3 м. Кольца жесткости способствуют сохранению форм поперечного сечения.

Если во время обработки материалов свойства его изменяются, то по длине барабана меняется и тип насадки. Например, в начале барабана устанавливается лопастная насадка, затем секторная или распределительная, а в конце барабана - перевалочная.

Максимальный диаметр барабана может быть 3,5 м. Отношение длины к диаметру L/D = 4÷8; частота вращения барабана n = 2÷8 мин, а скорость вращения υ = 2÷2,5 м/с.

 

1.
Тепловой и материальный расчет сушильной установки

 

Для того чтобы рассчитать теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для сжигания 1 м³ газообразного топлива, необходимо знать состав рабочего топлива.

 

 

Определяем количество влажного материала G₁, т/ч, поступающего в сушильную установку, т/ч:

 

G₁ = G₂ + W, (1.1)

 

Где G₂ - производительность сушильного цеха, т/ч;

W - количество испарившейся влаги, т/ч.

Определяем количество испарившейся влаги, т/ч:

 

W = G₂ · , (1.2)

 

Где , - начальное и конечное влагосодержание сушимого материала в процентах.

 

W = 44  = 5,5 т/ч,

G₁ = 44 + 5,5 = 49,5 т/ч,

 

Определяем теоретическое количество сухого воздуха L₀, кг/м³, необходимого для сжигания 1 м³ газообразного топлива:

L₀ = 1,38·(0,017·CO + 0,248·H₂ + 0,44·H₂S+∑ ∙C_mH_n - O₂)∙ρ₀, (1.3)

 

Где ρ₀ - плотность газообразного топлива, кг/м³;

CO, H₂, H₂S, O₂, C_mH_n - состав рабочей массы топлива в процентах.

Определяем плотность газообразного топлива, кг/м³:

 

ρ₀ = , (1.4)

 

где μ - молекулярная масса составляющей в углеродных единицах.

 

ρ₀ = = 0,80 кг/м³,

L₀ = 1,38∙(0,017∙0,11+0,248∙0+0,44∙0,43+ + ∙

∙2,4+ - 0,11) ∙ 0,80 = 13,66 кг/м³,

 

Для удобства дальнейших расчетов подсчитываем сумму процентного массового содержания, %:

 

 (1.5)

+

+ = 2,18 %,

 

Определяем высшую теплотворную способность топлива Q , кДж/кг:

 

Q = [94∙(5,32∙CH₄ + 5,05∙C₂H₆ + 4,94∙C₃H₈ + 4,87∙C₄H₁₀ + 1,64·H₂S

+12,75∙H₂ + 1,08·CO) + ]·ρ₀, (1.6) = [94·(5,32∙91,8 + 5,05∙2,4 + 4,94∙2,2 + 4,87∙1,8 + 1,64∙0,43 + 12,75∙0

+1,08∙0,11) + (2514∙2,18)]∙0,80 = 43560 кДж/м³,

 

Определяем коэффициент избытка воздуха α:

 

 (1.7)=>

 

Где W_п - вес водяного пара, применяемого для дутья или распыла топлива, (W_п = 0);

h_п - энтальпия водяного пара, содержащегося в топочных газах при t_с.г. на входе в сушилку, кДж/кг,

 

h_п = 2500+1,97∙t_с.г.;

C_с.г. - теплоемкость сухих газов при t_с.г.,

 

C_с.г = 1,186 кДж/кг∙град);

 

t_г - температура топлива, °С, (t_г =5°С);

С_т - теплоемкость топлива, кДж/кг∙град, (С_т = 1,005 кДж/кг∙град);

Определяем энтальпию водяного пара, содержащегося в топочных газах при t_с.г. на входе в сушилку, кДж/кг:

 

h_вп = 2500+1,97∙t_с.г (1.8)

h_вп = 2500+1,97∙980 =4431 кДж/кг

α= = 2,4

 

Определяем вес водяных паров, кг/кг:

 

G_вп = , (1.8)

G_вп = 0,0218 +  = 0,087 кг/кг,

 

Определяем вес сухих газов, кг/кг:

 

G_с.г. = 1 + α ∙ L₀ - ,, (1.9)

G_с.г. = 1 + 2,4∙ 13,66 - 0,0218 = 33,76 кг/кг

 

Определяем влагосодержание газов на входе в барабан сушилки, г/кг:

 

d₁ = , (1.10)

d₁ = = 2,58 г/кг,

 

Определяем энтальпию газов на входе в сушилку, кДж/кг:

 

H_к = , (1.11)

Где η_т - коэффициент, учитывающий потери в топке.

 

H_к = = 1109 кДж/кг,

 

Построение действительного процесса сушки в H-d диаграмме.

Для изображения реального процесса сушки, происходящего в сушилке, необходимо определить величину потерь ∆, кДж/кг:

 

∆ = υ₁ - ∑q, (1.12)

 

Где ∑q - суммарный расход тепла, кДж/кг;

υ₁ - начальное теплосодержание материала, поступающего в сушилку.

Определяем начальное теплосодержание материала, поступающего в сушилку, кДж/кг:

 

υ₁ = , (1.13)

υ₁ = = 45,2 кДж/кг,

 

Определяем расход тепла на испарение влаги, кДж/кг:

 

q₁ = 2500 + 1,97·t_сг - υ₁, (1.14)

q₁ = 2500 + 1,97·980-45,2= 4385,4 кДж/кг,

 

Определяем расход тепла на нагрев материала, кДж/кг:

 

q_м = , (1.15)

 

где  - температура материала на выходе из сушилки, определяется по температуре мокрого термометра, °С;

 - температура материала на входе в сушилку, °С;

C_м - теплоемкость материала, кДж/кг·град, (С_м = 1,012 кДж/кг·град)

 

q_м = = 628,5 кДж/кг,

 

Определяем потери тепла в окружающую среду, принимаем равным 8÷12% от полезно затраченного тепла, которое складывается из расхода на испарение влаги и расхода на нагрев материала, кДж/кг:

 

q_ос = (0,08 ÷ 0,12) · q_пол (1.16)

q_пол = h_вп - υ₁ + q_м,

 

где h_вп - энтальпия водяного пара, содержащегося в топочных газах при t_сг, кДж/кг, (h_вп = 4431 кДж/кг);

υ₁ - начальное теплосодержание материала, поступающего в сушилку кДж/кг.

 

q_пол = 4431 - 45,2 + 628,5 = 5014,3 кДж/кг,

q_ос = 0,08 · 5014,3 =401, кДж/кг,

 

Определяем потери, кДж/кг:

 

∆ = υ₁ - (q_м + q_ос), (1.17)

∆ = 45,2 - (628,5 + 401) = - 984,3 кДж/кг,

 

Построение в H-d диаграмме действительного процесса сушки при наличии тепловых потерь ∆<0 начинается с построения теоретического процесса (рис. 1). Затем на линии H_в = const теоретического процесса выбирается произвольная точка D и от нее вниз откладывается отрезок:

 

DE = , (1.18)

 

где Md, MH - масштабы влагосодержаний и энтальпий,

 

m = = 500

DE = , мм, (1.19)

DE = = - 39,4 мм

 

Из точки М проводиться политропа МЕ действительного процесса. На этой линии находиться конечная точка С, т.е. точка действительного процесса, которая определяется пересечением политропы с линией постоянной температуры уходящих газов из сушилки (рисунок 1).

Определяем расход газов на 1кг испаренной влаги, кг/кг_{ис. вл}:

 

l = , (1.20)

 

где - теплоемкость сухих газов на входе в сушилку, кДж/кг·град;

- теплоемкость газов на выходе из сушилки, кДж/кг·град.

Определяем теплоемкость газов на выходе из сушилки, кДж/кг·град:

 

, (1.21)

Где С_n - удельная теплоемкость пара, кДж/кг·град, (С_n = 1,97 кДж/кг·гр).

 

Рисунок 1 - Построение действительного процесса сушки

 

= 1,92 кДж/кг·град,

l = = 5,8 кг/кг_{ис. вл},

 

Определяем потери тепла с уходящими газами, кДж/кг:

 

q₂ = l · (C_сг + 0,001·d₁·C_n)·(t₂ - t₀), (1.22)

 

где t₀ - температура наружного воздуха, °С,

С_сг - теплоемкость сухих газов, кДж/кг,

 

q₂ = 5,8·(1,186+0,001·2,58·1,97)·(74-(-14)) = 608 кДж/кг,

 

Определяем суммарный расход тепла, кДж/кг:

∑q = q₁+q_м+q₂+q_ос, (1.23)

 

Где q₁ - расход тепла на испарение влаги, кДж/кг;

q₂ - потери тепла с уходящими газами, кДж/кг;

q_м - расход тепла на нагрев материала, кДж/кг;

q_ос - потери тепла в окружающую среду, кДж/кг.

 

∑q = 4385,4+628,5+608+401= 6022,9 кДж/кг,

 

Определяем полный расход сухих газов, кг/ч:

 

L = l W, (1.24)

L = 5,8 · 5500 = 31900 кг/ч

 

Определяем расход газов, поступающих в сушилку, кг/ч:

 

G_г = L· , (1.25)

G_г = 31900· = 31982 кг/ч,

 

Определяем часовой расход топлива, сжигаемого в топке сушилки, кг/ч:

 

В_т = , (1.26)

В_т = = 945 кг/ч

 

Определяем количество тепла, переданного от газов материалу, кДж/ч:

 

Q = W·(q₁+q_м), (1.27)

Q = 5500·(4385,4+628,5) = 27,57·10⁶ кДж/ч,

 

Определяем тепловой баланс сушильной установки, кДж/кг:

 

 (1.28)

>6022,9

 

,4>6022,9, что вполне допустимо.

Конструктивный расчет сушильной установки

 

Определяем объем сушильного пространства, м³:

 

V_бар = , (2.1)

 

Где A_v - напряженность по влаге, кг/м³·ч, (А_v = 40 кг/м³·ч)

 

V_бар = = 137,5 м³

 

По объёму сушильного пространства выбираем 2 сушильных барабана и его основные размеры:

внутренний диаметр барабана - 2,8 м;

длина барабана - 12 м;

толщина стенки - 14 мм;

объём сушильного пространства - 74 м³;

скорость вращения барабана - 5 об/мин;

общий вес барабана без топки - 6,5 т.

Исходя из заданного типа насадки, находим внутренние параметры сушильного барабана:

S/D_Б = 3,4;_ОБЩ/D_Б = 40;_ГОЛ/D_Б = 10;

В = 0,34;

β = 27,5%;

М = 100,5.

Определяем параметр, характеризующий внутреннее устройство барабана:

 (2.2)

 

Где h_СР - средняя высота падения частиц.

 

 (2.3)

 

Где Z - число лопастей, Z = 51.

 

 

В начале барабана необходима упрощенная насадка, с тем чтобы избежать замазывания стенок при сушке влажных материалов.

Определяем среднюю разность температур между высушиваемым материалом и газом, °С:

 

∆t_ср = , (2.4)

 

Где t₁ - температура газа на входе в сушилку, °С;

t₂ - температура газа на вsходе из сушилки, °С;

θ₁ - температура материала на входе в сушилку, °С;

θ₁ - температура материала на выходе из сушилки, °С.

 

∆t_ср = = 304°С,

Определяем среднюю температуру газов в сушилке, °С:

 

t_г.ср. = , (2.5)

t_г.ср. = = 854 °С,

 

Определяем средний объем газов, м³/кг:

 

, (2.6)

 

Где d_ср - среднее влагосодержание газов, г/кг_{с. в.}.

Определяем среднее влагосодержание газов, г/кг_{с. в}:

 

d_ср = , (2.7)

d_ср = = 186,3 г/кг_{с. в.},

= 4 м³/кг,

 

Определяем объемный расход газов, проходящих через один сушильный барабан, м³/ч:

 

V_г = , (2.8)

V_г = 945·49,5·4 = 187110 м³/ч

 

Определяем среднюю скорость газов в сушилке, м/с:

 

ω_ср = , (2.9)

ω_ср = = 11,6 м/с

 

Определяем объемный коэффициент теплоотдачи между газом и падающими частицами материала с лопаток, кДж/м³·ч·гр:

 

, (2.10)

 

Где m - порозность материала;

а - коэффициент, учитывающий ухудшенную обдувку частиц газом внутри струи падающего с лопаток материала, принятый с учетом скорости вращения барабана при n = 5 об/мин, (а = 0,058);

λ, ν - коэффициент теплопроводности и коэффициент кинематической вязкости соответственно, берем при температуре сухих газов;

x - число фракций;

δ_ср - размер фракций.

Определяем порозность материала:

 

m = , (2.11)

 

где γ_ист, γ_насып - истинный и насыпной удельные веса материала, кг/м³

 

m = = 0,125

 

Определяем скорость материала в сушилке,м/с:

 

ω = , (2.12)

где ω_пад - скорость падения частиц с лопаток, м/с.

Определяем скорость падения частиц с лопаток, м/с:

 

ω_пад = , (2.13)

 

где h_пад = h_ср = 0,439 м,

 

ω_пад = = 0,987 м/с,

ω = = 11,64 м/с,

= 276

 

Определяем объемный коэффициент теплоотдачи для частиц в завале и на лопатках, кДж/м³·ч·гр:

 

, (2.14)

 

Где F_m - наружная поверхность частиц.

Определяем наружную поверхность частиц, м²:

 

F_m = 1,27· , (2.15)

 

Где S_м - суммарная длина отрезков, в поперечном сечении барабана, соответствующая поверхности соприкосновения газа и материала, м.

 

F_m = 1,27·3,4 = 11,07 м²

 

Определяем среднюю длину скатывания частиц, м:

 

l₀ = 2· , (2.16)

l₀ = 2· = 0,052 м,

 

Определяем критерий Рейнольдса:

 

Re = , (2.17)

 

Где ν - кинематическая вязкость, берется при ∆t_ср, м²/с, ν = 48,9·10^-6 м²/с).

 

Re = = 12335

 

Определяем критерий Нуссельда:

 

Nu = 0,34 · Re^0,66 (2.18)

Nu = 0,34 · 12335^0,66 = 170

 

Определяем коэффициент теплообмена, кДж/м³·ч·гр:

 

, (2.19)

, (2.20)

=6043,8 кДж/м³·ч·гр,

Определяем объемный коэффициент теплоотдачи от нагретых поверхностей сушилки к материалу, кДж/м³·ч·гр:

 

, (2.21)

 

Где α_г - коэффициент теплоотдачи от газа к оголенным поверхностям насадки;

F_гол - “оголенная” внутренняя поверхность барабана, м²;

t_л - температур на лопатках насадки, °С.

Определяем коэффициент теплоотдачи от газа к оголенным поверхностям насадки, кДж/м³·ч·гр,

 

α_г = 4,4+3·(ω_ср·γ_ср), (2.22)

 

где γ_ср - средний удельный вес газов, кг/м³.

Определяем средний удельный вес газов, кг/м³:

 

γ_ср = , (2.23)

γ_ср = = 0,3 кг/м³

 

Определяем “оголенную” внутреннюю поверхность барабана, м²:

 

F_гол = 1,27· , (2.24)