4.3. Определение расхода топлива и кпд сушилки

Часовой расход топлива сушильной установкой, кг/ч,

     (46)

Количество тепла, воспринятого влагой материала на ее нагревание и испарение, т. е. полезно использованное тепло в сушилке,

(47)

где     – энтальпия пара при температуре пара .

КПД сушильной установки с учетом потерь тепла в топке

(48)

4.4. Определение размеров барабанной сушилки

Объем барабана рассчитываем по методике Н. М. Михайлова. Суть ее состоит в том, что сложное тепловое взаимодействие потока горячих газов с частицами материала при вращении барабана можно представить в виде простой схемы. Считается, что тепло от газов к материалу передается в основном тремя путями (рис. 2) и соответственно учитывается тремя коэффициентами теплообмена: при падении частиц с лопаток – коэффициентом , через наружную поверхность материала, находящегося на лопатках и в завале – ; теплопроводностью от более нагретых частей насадки и барабана к слою материала – . Суммарный эффект учитывается объемным коэффициентом теплообмена, :

(49)

Рис. 2. Схема потоков тепла в сушильном барабане

Первая составляющая объемного коэффициента теплообмена рассчитывается по формуле:

(50)

где     – коэффициент, учитывающий степень взвешенности частиц материала в объеме барабана;

– коэффициент теплопроводности газа, Вт/(м∙К);

– частота вращения барабана, мин^–1;

– параметр, характеризующий конструкцию внутреннего устройства сушилки;

– коэффициент порозности;

– скорость газов у поверхности частиц, м/с;

– диаметр барабана, м;

– коэффициент кинематической вязкости газа, м²/с;

– доля фракции от общего количества материала;

– средний размер частиц, мм.

Значения и выбираются из таблиц физических свойств газов по температуре поверхности частиц. Диаметр барабана принимается ориентировочно в зависимости от производительности сушилки. Скорость вращения барабана предварительно можно выбрать по данным табл. 6. Скорость газов у поверхности частиц является результирующей от средней скорости и скорости падения частиц , т. е.

(51)

где    – средняя высота падения частиц с лопаток, .

Для определения значения вычерчивается в масштабе поперечное сечение сушилки вместе со слоем материала, при этом учитываются выбранная степень заполнения и угол естественного откоса материала. Планиметром измеряются площадь каждой лопатки, занятая материалом ( ), а также высота падения частиц с каждой лопатки ( ). Средняя высота падения материала определяется по формуле:

(52)

где    – занятая материалом площадь максимально заполненной лопатки при выходе ее из завала.

Средняя по сечению барабана скорость газов, м/с,

(53)

Часовой объем газов, м³/ч,

   (54)

Удельный объем сухих газов определяется при средней их температуре в сушилке:

. (55)

Средняя логарифмическая разность значений температуры между теплоносителями

(56)

Коэффициент а учитывает особенности условий передачи тепла от газов к струе падающих частиц, отличающихся от условий передачи тепла частицами, находящимися во взвешенном состоянии. В частности, происходят ухудшенная обдувка частиц, падающих внутри струй, слипание частиц тонких фракций и другие факторы, которые могут быть выявлены только экспериментальным путем. Опытные данные ВТИ, характеризующие зависимость а от , приведены на рис. 3.

С увеличением длины лопаток условия теплообмена резко ухудшаются, поэтому для барабанов больших диаметров целесообразно применять секторные насадки, делящие объем барабана на несколько секторов, которые можно рассматривать как независимые сушилки.

Значение рассчитывается по формуле:

(57)

где   – число секторов;

– один из параметров барабанной сушилки, зависящий от типа насадки (табл. 5).

Таблица 5

Параметры барабана

Насадка	Параметр
Лопастная (8 лопаток)	1,61	5,53	0,239
Секторная (6 секторов)	3,40	10,00	0,340

Конструктивный параметр барабана определяется по выражению:

(58)

где     – число лопаток.

Для лопастной и секторной систем значение рекомендуется принять по данным табл. 5.

Вычисление коэффициента , учитывающего теплообмен между газами и материалом на лопатках и в завале, производится по формуле:

(59)

где    – коэффициент теплоотдачи от газа к поверхности материала, .

Значение находится из уравнения:

. (60)

Критерий Нуссельта рассчитывается по выражению:

. (61)

За определяющий размер при вычислении критериев Рейнольдса и Нуссельта принимается средняя длина скатывания частиц, м:

  (62)

Коэффициенты и выбираются в зависимости от средней температуры газа в сушилке, определенной по формуле (55).

Кондуктивный теплообмен между нагретыми частицами сушилки и слоем материала учитывается коэффициентом, :

(63)

где – средняя температура материала;

– коэффициент теплоотдачи от газа к оголенной поверхности барабана, .

Значение рассчитывают по эмпирической зависимости:

. (64)

Средняя плотность газов

(65)

После определения по формуле (49) суммарного коэффициента теплообмена рассчитывается объем барабана:

, (66)

где Q − количество тепла, передаваемое от топочных газов к материалу, кВт,

(67)

Коэффициент 1,2 в формуле (66) учитывает то, что начальная часть барабана занята упрощенной приемно-винтовой насадкой, при которой условия теплообмена значительно хуже.

Длина сушильного барабана, м,

(68)

Напряжение сушилки по влаге, кг/(м³ч),

(69)