2 Расчет и подбор вспомогательного оборудования
2.1 Расчет и подбор калорифера
Для подогрева до 100ºС воздуха, поступающего в сушилки, применяют воздухонагреватели с большой поверхностью теплообмена и малым гидравлическим сопротивлением. Наиболее подходят для этого кожухотрубные и пластинчатые (с ребристой поверхностью) калориферы, применяемые для подогрева воздуха.
Принимают для расчета кожухотрубный калорифер.
Необходимая поверхность нагрева F, м3 определяется по формуле:
(21)
где
К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2×К);
- средняя разность температур между
теплоносителями, С. Принимаем в качестве
источника тепла насыщенный водяной
пар: Р=3ат;
-
132,9ºС.
Температурные условия процесса:
1
19,6
119,6
2 0 100
(22)
Принимаем турбулентный режим движения воздуха по трубному пространству. Диаметр труб d=25×2мм. Для предварительного расчета полагают Re=20000.
Из выражений:
и
Определяют:
(23)
где G=L× (1+0,010)=38794×0,021=39181 кг влажного воздуха/ч,
-
вязкость воздуха при t
ср.
По каталогу НИИХиммаша для расчета выбирают одноходовой теплообменник типа «ТН» с общим числом труб n=642, и диаметром d=1000мм.
Уточняют значение критерия Рейнольдса:
Для турбулентного движения воздуха в трубах:
(24)
откуда
где
=0,024×1,163
Вт/(м×К) – теплопроводность воздуха при
60ºС.
-
Критерий Прандтля для воздуха при 60ºС
( с – теплоемкость воздуха при Р=const
и t=60ºС).
Так
как коэффициент теплоотдачи со стороны
пара, конденсирующегося на наружной
поверхности труб в межтрубном пространстве,
достаточно велик и основное термическое
сопротивление будет сосредоточено со
стороны воздуха
,
то можно принять
Принимают
тепловую проводимость загрязнений со
стороны накипи
и со стороны нагреваемого воздуха
соответственно равными 5000 и 2320 Вт/(м2*К),
а теплопроводность стали
Тогда:
Общий коэффициент теплопередачи:
Необходимая поверхность нагрева калорифера:
Устанавливают два одноходовых кожухотрубчатых типа «ТЛ» теплообменника со следующими характеристиками:
F=202
D=1000мм
n=642 шт
Запас поверхности:
2.2 Расчет циклона
Выбираем циклон типа ЦН-15.
Принимаем
,
диаметр найдем по формуле:
(25)
Определяем условную скорость газа в цилиндрической части циклона:
Следовательно:
Принимаем d=900 мм.
Выбираем одиночный циклон с диаметром равным 0,9м.
Вычисляем действительную скорость газов в подобранном циклоне:
Рассчитываем объем газа проходящего через одиночный циклон:
Количество одиночных циклонов:
(26)
Вычисляем действительную скорость газа в подобранном циклоне:
Отклонение действительной скорости от оптимальной 0%.
Рассчитываем сопротивление циклона:
(27)
На рисунке 1 приведен циклон и его геометрические размеры.
Таблица1 - Характеристики циклона
-
Характеристики циклона
Тип циклона
ЦН-24
Диаметр выходной трубы,D1
0.6
Ширина входного патрубка,b
0.26
Высота входного патрубка, h1
1,11
Высота выходной трубы,h2
2,11
Высота цилиндрической части,h3
2,11
Высота конической части,h4
1,75
Общая высота циклона,H
4.26
Коэффициент сопротивления,
;60
Рисунок 1 – Циклон НИИОГАЗ