- •Сыктывкарский лесной институт – филиал
- •Описание схемы установки
- •Определение производительности сушильной установки
- •Расчет расхода газа на сушку
- •3.1 Расчет действительного расхода сухого воздуха
- •Расчет расхода смеси газов
- •Расчет диаметра аппарата
- •Расчет длины аппарата
- •Расчет и подбор вспомогательного оборудования
- •8.1 Расчет и подбор циклона
- •8.2 Расчет и подбор вентилятора
Расчет расхода смеси газов
Расход воздуха в камере смешения, кг/кг топлива
Расход газа в сушилке, кг/кг топлива
Общий расход сухих газов в сушилке, кг/кг топлива
Полный расход тепла в сушилке, кВт
Расход топлива на сушку, кг/с
Объемный расход влажного сушильного агента на выходе из сушилки, м3/с
где молярная масса сухих газов, принимаемая равной молярной массе воздуха, г/кмоль,
молярная масса влаги, принимаемая равной молярной массе воды, кг/кмоль,
среднее содержание влаги в сушильном агенте, кг/кг сухого воздуха.
Расчет размеров сушилки
Скорость витания (осаждения) определяется следующим образом. Сначала определяем критерий Архимеда
где плотность высушиваемого материала, принимаем кг/м3 [1, с. 22],
динамический коэффициент вязкости газа при средней температуре в сушилке, Па*с [4, с.557].
При находим .
μ(O2)=0,033*10-3 Па*с
μ(CO2)=0,027*10-3 Па*с
μ(SO2)=0,023*10-3 Па*с
μ(N2)=0,0285*10-3 Па*с
dэ – эквивалентный диаметр высушиваемых частиц, м
где фактор формы, для продолговатых частиц ,
объем частицы неправильной формы, м3,
средняя плотность газа в сушилке, кг/м3
где плотность i-го компонента смеси газов, кг/м3,
объемная доля i-го компонента смеси газов.
Объемные доли компонентов газовой смеси
где объем i-го компонента, м3/кг,
объем сухих газов, м3/кг.
Объем двухатомного газа, м3/кг
где теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания жидкого топлива, м3/кг
м3
Объем трехатомных газов, м3/кг
Объем сухих газов в м3/кг
где характеристика жидкого топлива
Плотности газов находим по таблице [4, с. 513], кг/м3
ρ(N2)=1,25 кг/м3
ρ(O2)=1,429 кг/м3
ρ(SO2)=2,93 кг/м3
ρ(CO2)=1,98 кг/м3
Находим среднюю плотность газа в сушилке
кг/м3.
Пересчитываем плотность с учетом средней температуры, кг/м3
Молекулярная масса газа, кг/кмоль
Находим средний динамический коэффициент вязкости
Находим критерий Архимеда
Критерий Рейнольдса
Скорость витания, м/с
Скорость газа, м/с
Расчет диаметра аппарата
Диаметр трубы-сушилки, м
Подбираем стандартный диаметр трубы .
Тогда рабочая скорость газа, м/с
Расчет длины аппарата
Коэффициент теплоотдачи от горячего газа к высушенному материалу может быть определен из критериальных уравнений И. М. Федорова
так как
Коэффициент теплоотдачи, Вт/м2*К
где коэффициент теплоотдачи газа при средней температуре в сушилке, Вт/м*К, определяется по номограмме [4, с. 560], Вт/м*К.
Теплоотдающая поверхность частиц в секунду, м2/с
Средняя разность температур, К
Время пребывания частиц в сушилке, с
где суммарный расход тепла в сушилке, кВт
где расход тепла с газом, покидающего сушилку
где 170 кДж/кг – энтальпия при х0 и t2.
Длина трубы-сушилки, м
Дополнительная длина трубы-сушилки, м
Общая длина трубы-сушилки, м
Напряжение сушилки по влаге, кг/м3*с
где объем сушилки, м3
Расчет гидравлического сопротивления сушилки
Полное гидравлическое сопротивление сушилки, Па
где гидравлическое сопротивление трубы-сушилки, циклона и транспортировочных труб, Па.
Сопротивление сушилки, Па
где гидравлическое сопротивление пустой сушилки, возникшее при трении материала о стенки трубы и возникшее при поддержании материала во взвешенном состоянии, Па.
Гидравлическое сопротивление пустой сушилки, Па
где сумма местных сопротивлений пустой сушилки.
Таблица 2
№ |
Местные сопротивления |
ξ |
|
1 |
Постепенное расширение (диффузор) |
0,25 |
|
2 |
Постепенное сужение (конфузор) |
0,10 |
|
Всего |
0,35 |
Определим режим движения
Примем согласно [4, с. 519] для сварных труб с небольшой коррозией относительную шероховатость e=0,2 мм.
Определим отношение .
Тогда при турбулентном режиме движения коэффициент сопротивления трения будет равен
Тогда
Сопротивление материала, Па
где коэффициент трения высушенного материала о стенки аппарата,
где коэффициент сопротивления, определенный по рисунку [1, с. 28].
При
Для плоских частиц
Тогда
Гидравлическое сопротивление, возникшее при поддержании материала во взвешенном состоянии, Па
где высота подъема материала, м,
относительная концентрация смеси, кг материала/кг газа,
Полное сопротивление трубы-сушилки, Па
Гидравлическое сопротивление трубопровода, Па
где скорость газа в транспортировочных трубах, примем 25 м/с [1, с. 16],
диаметр труб, м,
длина транспортировочных труб, м, согласно [1, с. 24] принимаем 10 м.
Диаметр трубопровода, м
По ГОСТу подбираем стандартную трубу [7, с. 425]
Тогда
Для определения коэффициента сопротивления трения газа сначала нужно установить режим движения газа, то есть определить критерий Рейнольдса.
где плотность газа при температуре окружающей среды, кг/м3, коэффициент вязкости газа при температуре окружающей среды, Па*с.
Пересчитываем плотности компонентов смеси газов на температуру t0=23,1℃.
Плотность газовой смеси,
Определяем динамический коэффициент вязкости смеси газов при температуре t0=23,1℃.
Примем, согласно [4, с. 519], для сварных труб с незначительной коррозией относительную шероховатость e=0,2 мм.
Определим отношение .
Тогда при турбулентном режиме движения коэффициент сопротивления трения будет равен
Тогда
Полное гидравлическое сопротивление сушильной установки, Па