5.5 Расчет вспомогательного оборудования сушильных установок
К вспомогательному оборудованию относят:
- калорифер;
- вентиляторы.
При этом считаем, что нагревательные элементы могут находиться также внутри сушильной камеры, а перемещение воздуха может происходить благодаря естественной циркуляции и принудительной циркуляции.
Для нагревания воздуха в сушильных установках применяются: газовые, паровые и водяные калориферы. Поверхность нагрева огневых калориферов обычно выполняют из гладких стальных труб (мах допустимая t◦ газов 700-750 ◦С, например, калорифер в сушилках СБТ, СОТ и др.) или чугунных труб (максимально допустимая t◦ газов 900 ◦С).
В некоторых конструкциях поверхностью нагрева являются кирпичные каналы. Для снижения температуры топочных газов в трубочные огневые калориферы добавляют наружный воздух, что снижает КПД калорифера. Поэтому для обогрева калориферов целесообразно использовать отходящие газы тепловых установок.
Паровые и водяные калориферы обычно применяются стандартных типов. Широкое распространение получили стальные калориферы моделей: КВП, КЗПП, КЧПП, КФСО, КФБО, КПС, КПБ (одноходовые); КЗВП, КЧВП, КВС-П, КВБ-П (многоходовые).
Рис. Схема и конструктивные размеры (мм) калорифера КВБ
Одноходовые калориферы имеют вертикальное расположение трубок, многоходовые – горизонтальное; рекомендуется при использовании в качестве теплоносителя пара применять одноходовые модели, при использовании воды – многоходовые калориферы (Подробно о конструкциях: «Справочник проектировщика, ч. ІІ Вентиляция и кондиционирование воздуха.» – М 1978 г., 509с.). Основной задачей расчета калорифера является определение площади его поверхности нагрева.
Площадь поверхности нагрева определяют по уравнению:
Где Q – расчетное количество теплоты, необходимое для подогрева воздуха, кВт (известно из теплового расчета сушилки)
k – коэффициент теплопередачи от греющего теплоносителя к воздуху, Вт/(м2∙К)
Δtср – средний температурный напор, или средняя для всей поверхности нагрева разность температур греющего теплоносителя и воздуха, ◦С.
F – площадь поверхности нагрева.
Средний
температурный напор рассчитывается по
формуле:
или
как среднее арифметическое значение
.
Где Δt′ - большая разность температур греющего теплоносителя и воздуха.
Δ t′′ - меньшая разность этих температур (Δ t′′< Δt′).
Коэффициент теплопередачи (в Вт/(м2∙К)) рассчитывают по следующим формулам:
для
плоской стенки
для
трубы
где dнар и dВН – наружный и внутренний диаметры трубы (в м).
L – длина трубы, м.
Тогда площадь поверхности нагрева рассчитывается по формуле:
Если диаметр трубы намного больше толщины ее стенки, то k рассчитывается, как для плоской стенки.
Коэффициенты теплопередачи α1 и α2 рассчитываются по формулам теплопередачи, которые обычно представляют виды зависимости
Для
гладкотрубных калориферов при угле
атаки 90◦
λ – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м∙К)
d – наружный диаметр трубы;
υ – скорость воздуха в самом узком сечении пучка трубы, м/с.
Скорость воздуха υ зависит от объема проходящего воздуха ( в м3/с) и площади живого сечения калорифера Fж (в м2)
Где а – число труб в одном ряду, перпендикулярном потоку воздуха.
(S1-d) – зазор между трубами, м;
L – длина труб, м.