- •Курсовой проект на тему: “Расчет и проектирование сушилки кипящего слоя”
- •Белгород, 2007 Задание
- •I. Основной расчет сушильной установки
- •1. Материальный расчет сушилки
- •2. Внутренний баланс сушильной камеры
- •3. Построение на диаграммеI–х процесса сушки воздухом
- •4. Расчет расхода воздуха на сушку
- •5. Расчет рабочего объема сушилки
- •6. Расчет параметров псевдоожиженного слоя
- •7. Расчет коэффициента теплоотдачи
- •II. Вспомогательные и дополнительные расчеты
- •1. Расчет плотности влажного газа
- •2. Расчет калорифера при сушке воздухом
- •3. Выбор и расчет пылеулавливателей
- •4. Расчет питателей и затворов
- •5. Расчет гидравлического сопротивления сушильной установки
- •6. Выбор вентиляторов и дымососов
- •7. Расчет потери теплоты в окружающую среду.
- •Список используемой литературы
4. Расчет расхода воздуха на сушку
Массовый расход абсолютно сухого воздуха (в составе сушильного агента) рассчитываем, используя результаты построения процесса сушки на I – х диаграмме:
Массовый расход влажного газа Lвл.г. определяем в зависимости от его влагосодержания х2:
Зима |
Лето |
Расход греющего пара в калорифере при сушке воздухом рассчитывают по уравнению теплового баланса:
где удельная теплота парообразования, соответствующая заданному давлению греющего пара (табл LVII [2]).
Зима |
Лето |
5. Расчет рабочего объема сушилки
Размеры сушилки в значительной степени зависят от интенсивности тепломассообменных процессов. Лишь при сушке в кипящем слое решающее значение приобретают условия псевдосжижения.
Общее количество теплоты, затрачиваемой в процесс сушки за 1 секунду, определяют по формуле:
Вычитая из него тепловые потери на нагрев транспортных устройств и в окружающую среду, можно найти количество теплоты передаваемое высушиваемому материалу в рабочем объеме сушилки за 1 секунду.
; т.к. нет транспортирующих устройств
Лето |
Зима |
Т.к. расчетные данные по зиме больше чем по лету, то дальнейшие расчеты ведем по зиме.
Для расчета величины находим температурные напоры на входе сушильного агента в сушилку и на выходе из нее:
где и температуры сушильного агента соответственно на входе в сушилку и
на выходе из нее.
В большинстве случаев допускается принимать температуру материала равной температуре мокрого термометра , которую находят с помощью диаграммы I – х по параметрам сушильного агента на входе и выходе из сушилки.
При подаче теплоносителя по противоточной схеме:
1250 690
490 00
т.к. , т.е. , тогда средний температурный напор находим по формуле:
6. Расчет параметров псевдоожиженного слоя
По среднему диаметру dт частиц, характером физических свойств влажного воздуха при средней температуре tср. (вязкость μ, плотности ρ) и плотность ρт материала вычисляют критерий Архимеда.
где
dт = 0,5 мм = 0,5·10-3 м;
ρт – плотность материала, ρт= 1500 кг/м3;(рис. VI [2])
ρ – плотность воздуха ()
μ – коэффициент динамической вязкости, μ=0,023·10-3 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 υ0 сжижающего газа.
Принимаем ε =0,75
При сушке материала, близкого по составу к малодисперсному, определяем также критическую скорость псевдоожижения υпс. при ε = 0,4 и число псевдоожижения:
,
По расходу сухого газа через сушилку и скорости υ0 находим расчетную площадь Sпс. псевдоожиженного слоя и диаметр Dпс. сушилки в области псевдоожиженного слоя:
где
х2 и ρ2 – влагосодержание и плотность сушильного агента на выходе из
слоя, х2=18,3·10-3 кг/кг·с
Диаметр Dпс. сушилки округляем до стандартного по ГОСТ 9931 – 79.
Диаметр сушилки Dпс.=2400 мм;
Высота сушилки Нпс.=1600 мм.
Уточняем величину фиктивной скорости υ0 газа псевдоожиженного слоя, величину порозности слоя и расчетную площадь Sпс.:
.
Площадь Sр распределительной решетки примерно равна расчетной площади Sпс. псевдоожиженного слоя.
Живое сечение распределительной решетки находим по формуле:
где
φр – доля живого сечения решетки. Принимаем φр=0,04
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
∆Рсп – сопротивление кипящего слоя, Па;
Кυ – число псевдоожижения;
ε – порозность неподвижного слоя.
Перепад давления в псевдоожиженном слое находим из условия равенства силы гидравлического сопротивления слоя весу всех его частиц:
где
Нпс. – высота кипящего слоя, м
При сушке кристаллических материалов Нпс кипящего слоя выбирают обычно не менее 250…300 мм. Чтобы предотвратить каналообразование, и не более 400…500мм, т.к. от высоты слоя непосредственно зависит перепад давления в нем и следовательно, расход электроэнергии на сушку материала.
На основе опыта эксплуатации установлены следующие расчетные соотношения, связывающие высоту псевдоожиженного слоя Нпс. и высоту зоны действия струи (зоны гидравлической стабильности) Нст. с диаметром отверстий распределительной решетки.
Принимаем Нпс=400 мм =0,4 м, тогда
Расчетную величину d0 округляем до размеров установленных
ГОСТ 8636 – 69. Принимаем d0=5 мм.
Долю живого сечения распределительной решетки подбираем так, чтобы ее сопротивление ∆Рр было примерно равно ∆Pmin.
Сопротивление распределительной решетки с кипящим слоем:
где
ζр – коэффициент гидравлического сопротивления решетки,
,
где
с – коэффициент зависящий от соотношения диаметра отверстий d0 и толщины решетки δ. Принимаем с=0,7.
Принимаем ∆Рр ≈∆Рmin и определяем скорость газа υр:
Площадь живого сечения решетки S0, соответствующая этой скорости рассчитывается по формуле:
,
где
ρ1 – плотность влажного воздуха (газа) при начальной температуре сушки t1 и влагосодержании х1.
Теперь находим φр:
Расчетную величину следует округлять до размеров, установленных ГОСТ 6636-69
Число отверстий в решетке определяем по уравнению:
.
Принимаем шахматное расположение отверстий в распределительной решетке по углам равностороннего треугольников. В этом случае поперечный шаг l1 и продольный шаг l2 вычисляем по формулам:
Для беспровальных перфорированных решеток, расстояние между верхней распределительной и нижней запирающей решетками:
,
где
γм – угол естественного откоса материала. Принимаем γм=40°