- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Задание на курсовой проект Расчёт барабанной сушильной установки
- •1. Определение параметров топочных газов, подаваемых в сушилку
- •2. Определение параметров отработанных газов, расхода сушильного агента и расхода тепла на сушку
- •3. Определение основных размеров сушильного барабана
- •4. Прочностной расчет барабанов
- •Список литературы
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский государственный университет технологий и
управления имени К.Г. Разумовского
(Первый казачий университет)
Сибирский казачий институт технологий и управления (филиал)
ФГБОУ ВО «МГУТУ имени К.Г. Разумовского
(Первый казачий университет)»
Кафедра технологий промышленности
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине:
на тему:
по дисциплине: __ Процессы и аппараты химической технологии _____________
тема: ___ Расчёт барабанной сушильной установки ________________________
выполнил (а): ________________________________________________________
направление подготовки (специальность):________________________________ группа: ____________________ шифр:_______________________________
п
(звание, должность,
Ф.И.О.)
г. Омск – 2015 год
Задание на курсовой проект Расчёт барабанной сушильной установки
Рассчитать барабанную сушилку с подъемно – лопастными перевалочными устройствами для высушивания
_________________________
топочными газами при следующих условиях:
производительность сушилки по высушенному материалу
Gk= _________________________ кг/с
содержание фракций частиц в материале:
диаметром от до % (масс.)
диаметром от до % (масс.)
влажность высушиваемого материала
начальная wн= %
конечная wк= %
температура влажного материала Ө1= _________Со
топливо - природный газ следующего состава (в объемн. %)
СН4= %
С2Н6= %
Н2= %
СО= %
N2= %
Температура топочных газов
на входе в барабан tсм=________Со
на выходе из барабана t2=_________Cо
РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
ВВЕДЕНИЕ
1. Определение параметров топочных газов, подаваемых в сушилку
В качестве топлива используется природный сухой газ следующего состава:
a1=%СН4; a2=% С2Н6; a3=% Н2; a4= % СО; a5=% N2
(в объемн. %).
Теоретическое количество сухого воздуха L0, затрачиваемого на сжигание 1 кг топлива, равно
L0= 138∙(0,0179 СО + 0,248Н2 + Σ), (1)
где составы горючих газов выражены в объемных долях.
Подставив соответствующие значения, получим:
L0==
== =кг/кг
Для определения теплоты сгорания топлива воспользуемся характеристиками горения простых газов:
Газ |
Реакция |
Тепловой эффект реакции qi, кДж/м3 |
Водород |
Н2 + 0,5О2 = Н2О |
10 810 |
Оксид углерода
|
СО+ 0,5О2= СО2 |
12 680
|
Метан
|
CH4+ 2О2 = СО2 + 2Н2О
|
35 741
|
Ацетилен |
C2H2+ 2,5О2= 2СО2 + Н2О |
58 052 |
Этилен
|
C2H4+ ЗО2 = 2СО2 + 2Н2О
|
59 108
|
Этан |
С2Н6 + 3,502 = 2СО2 + ЗН2О |
63 797 |
Пропан |
C3H8+ 5О2 = ЗСО2 + 4Н2О |
91 321 |
Бутан
|
С4Н10+ 6,502 =4CO2+5H2O |
118 736
|
Сероводород |
H2S+ 1,5О2= 5О2+Н2О |
23 401 |
Количество тепла Qv выделяющееся при сжигании 1 м3 газа, определяется по формуле
Qv =∑ a1∙qi
и равно:
Qv = =
=
=кДж/м3
Плотность газообразного топлива ρт
ρт=(2)
где Мi — мольная масса топлива, кмоль/кг; tт — температура топлива, равная °С;
υо - мольный объем, равный 22,4 м3/кмоль.
ρт==
==кг/м3
Количество тепла, выделяющееся при сжигании 1 кг топлива:
Q = Qv/ρт
Q = /=кДж/кг (3)
Масса сухого газа, подаваемого в сушильный барабан, в расчете на 1 кг сжигаемого топлива определяется общим коэффициентом избытка воздуха α, необходимого для сжигания топлива и разбавления топочных газов до температуры смеси tсм = °С. Значение а находят из уравнений материального и теплового балансов.
Уравнение материального баланса:
1+L0=Lс.г + ΣСmHn (4)
где Lс.г — масса сухих газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива;
СmНn — массовая доля компонентов, при сгорании которых образуется вода, кг/кг.
Уравнение теплового баланса:
Qη+cтtт+α L0I0 = [Lс.г+L0(α-1)]iс.г+[αL0x0+ΣСmHn]iп (5)
где η — общий коэффициент полезного действия, учитывающий эффективность работы топки (полноту сгорания топлива и т. д.) и потери тепла топкой в окружающую среду, принимаемый равным 0,95;
ст — теплоемкость газообразного топлива при температуре t = °С, равнаякДж/(кг-К);
I0 — энтальпия свежего воздуха, кДж/кг;
iс.г — энтальпия сухих газов, кДж/кг;
iс.г = cс.гtс.г; cс.г tс.г — соответственно теплоемкость и температура сухих газов: сс.г = кДж/(кг-К),tс.г = °С;
х0 — влагосодержание свежего воздуха, кг/кг сухого воздуха, при температуре t0 = °С и относительной влажности φ0= % ;
iп — энтальпия водяных паров, кДж/кг;
iп = rо + спtп; r0 — теплота испарения воды при температуре 0°С, равная 2500 кДж/кг;
сп — средняя теплоемкость водяных паров, равная 1,97 кДж/(кг∙К);
tп — температура водяных паров; tп = tс.г= tсм = °С.
Решая совместно уравнения (4) и (5), получим:
α=()/L0(iс.г +iп х0 -I0) (6)
Пересчитаем содержание компонентов топлива, при сгорании которых образуется вода, из объемных долей в массовые:
СН4==
С6Н6==
Н2==
Количество влаги, выделяющейся при сгорании 1 кг топлива, равно:
=…++=кг/кг
Коэффициент избытка воздуха находим по уравнению (6):
==
==
Общая удельная масса сухих газов, получаемая при сжигании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры смеси °С, равна
Сс.г = 1+αL0 -(7)
Сс.г = = кг/кг
Удельная масса водяных паров в газовой смеси при сжигании 1 кг топлива:
Gп=+αx0L0 (8)
Gп = =кг/кг
Влагосодержание газов на входе в сушилку (x1=xсм) равно:
x1 = Gп/Gс.г. откудаx1=/=кг/кг
Энтальпия газов на входе в сушилку:
I1=(9)
I1==кДж/кг
Поскольку коэффициент избытка воздуха велик, физические свойства газовой смеси, используемой в качестве сушильного агента, практически не отличаются от физических свойств воздуха. Это дает возможность использовать в расчетах диаграмму состояния влажного воздухаi -х.