2.4 Расчет конструктивных размеров сушилки и режима сушки

Давление распыления шликера рассчитывается по эмпирической формуле:

Где м – коэффициент распыления форсунки; d_с – диаметр сопла форсунки, мм; d – средний размер частиц порошка, мм; W_ш – относительная влажность шликера.

Принимая для диаметра сопла d_с=3,7 коэффициент распыления м=0,7 находим:

Для распыления шликера используем механические центробежные форсунки, разработанные в НИИ Стройкерамики.

Производительность одной форсунки

Общее количество форсунок в сушилке

Принимаем N=6.

Полученное число форсунок удовлетворяет рекомендациям /14/, в соответствии с которым общее количество форсунок не должно быть более 12 шт., что обеспечивает их рациональное размещение внутри сушилки и простоту обслуживания.

Высота факела форсунки, выше которой поднимается не более 1% частиц (капель) шликера,

Радиус окружности распыления, внутри которого выпадает 99% всех частиц (капель) шликера,

Диаметр цилиндрической части сушильной камеры

где l – расстояние по окружности между соседними форсунками.

Принимаем l=0,15 м, получаем:

Тогда

Форсунки располагаются по окружности вокруг вертикальной оси сушильной камеры. Диаметр данной окружности

Высота сушильной камеры Дh_к, равная расстоянию от уровня установки форсунок до потолка сушилки, принимается на 0,5 м больше высоты факела:

В соответствии с рекомендациями /14/ принимаем расстояние от уровня отбора отработанного теплоносителя до выгрузочного отверстия Дh_отб=1,7 м.

Расстояние от уровня установки форсунок до уровня установки горелок составит (0,5–0,8) H_99.

Определив основные габаритные размеры сушильной камеры, рассчитываем начальные параметры процесса сушки.

Высшая теплота сгорания топлива

здесь g_п.в.г. – количество образующихся при горении топлива паров воды, кг/м³.

Величину g_п.в.г. находим, используя данные статьи «расход продуктов горения»

g_п.в.г= .

Находим

Максимальное теплосодержание продуктов горения

,

где з_т – к.п.д. топки; g_возд – теоретический расход воздуха на горение, кг/м³; g_с.п.г. – теоретическое количество сухих продуктов горения, кг/м³.

В распылительной сушилке применяются встроенные газовые горелки. При таком расположении газовых горелок з_т=1.

Находим величину g_возд:

Величину g_с.п.г. находим используя данные статьи «расход продуктов горения»:

Получаем

Максимальное начальное влагосодержание продуктов горения

Теплосодержание наружного воздуха

Начальное теплосодержание теплоносителя

где х – соотношение между количеством избыточного воздуха продуктов горения и теоретическим количеством сухих продуктов горения, х=0,3 – 6.

Для распылительных сушилок с встроенными горелками х рекомендуется принимать ближе к значению 0,3.

Принимаем х=0,35. Находим

Начальное влагосодержание теплоносителя

По точке пересечения I₁ =2188 кДж/кг = const и d₁ = 118,704 г./кг = const на I – d диаграмме находим начальную температуру t_н равную 1430 ^оС

Определяем конечные параметры процесса сушки. Принимаем температуру порошка на выходе из сушилки и_к по точке пересечения линии теоретического процесса сушки I₁=const (линия ВС) с линией ц=100% по I-d диаграмме. Откуда и_к=80 ^оС.

Рис. I-d диаграмма

Величина удельных теплопотерь составит:

∆ = *[G_А.с.^общ. *c_c*(и_н – и_к) + 4,19* G_{вл. ш.}* и_н – 4,19*G_ост.* и_к] – q^вл._окр,

Где q^вл_окр – относительная величина теплопотерь в окружающую среду.

Потери тепла в окружающую среду принимают равными 210 -250 кДж/кг испаренной влаги ⁄15⁄.

Принимаем q^вл._окр = 236 кДж/кг испаренной влаги. Находим:

∆ = 1/5371 *[6250 *0,921*(37–80) + 4,19*5770*37 – 4,19*399*80] – 236 =

= – 140 кДж/кг.

Строим линию действительного процесса сушки на I – d диаграмме.

В действительном процессе сушки имеют место тепловые потери. Следовательно, при действительном процессе сушки теплосодержание в точке С снизится на величину теплопотерь ∆ = 140 кДж/кг сухого газа. Линия ВD показывает направление линии действительного процесса сушки с учетом тепловых потерь. Задаемся значением температуры отходящих газов t_к =150 ⁰С. Точка Е находится пересечением линии ВD с изотермой t_к =const. Точка Е является конечной точкой действительного процесса. Действительный процесс сушки изображается линией ВЕ.

По точке пересечения линии t_к =const с линией действительного процесса находим значение d_к = 685 г./кг сух. воздуха.

Начальное количество теплоносителя

Начальная расчетная температура теплоносителя

Средняя разность температур

Находим расстояние Дh от уровня установки форсунок до уровня отбора отработанного теплоносителя при подаче шликера снизу вверх из формулы

Здесь r – теплота испарения,

,

где r_o=2493 кДж/кг – скрытая теплота парообразования водяного пара при 0 ^оС; с_п=1,97 кДж/(кг*К) – удельная теплоемкость водяных паров; с_в=4,19 кДж/(кг*К) – удельная теплоемкость воды.

Получаем

Откуда Дh=1,707 м.

Найденное значение Дh удовлетворяет требованиям [3], в соответствии с которыми величина Дh должна находиться в пределах от 0,155 до 5,5 м.

Общая высота сушильной камеры

Отношение высоты цилиндрической части сушильной камеры к ее общей высоте составляет:

Принимая i_к=0,62, находим высоту цилиндрической части сушильной камеры

Высота конусной части сушильной камеры

Сушильная камера обычно изготавливается из листовой нержавеющей стали типа Х13 или Х25Т толщиной 4–5 мм.

Снаружи камера покрывается теплоизоляцией, выполненной из минераловатных плит, и обшивается дюралюминиевыми листами толщиной 1 мм.

Основные конструктивные размеры распылительной сушилки, полученные в результате расчетов, показаны на рис. 2.

Рис. 2. Основные размеры распылительной сушилки