Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Сушка – это процесс удаления влаги из материала под действием тепловой энергии и отвод образующихся поров влаги. Ряд материалов подвергается сушки для уменьшения их веса и тем самым удешевления транспортировки, изменение физических свойств (например уменьшения теплопроводности).
Сушку материалов можно производить естественным и искусственными путями. Естественная сушка обычно производится на открытом воздухе, под навесом или в специальных сараях, представляет процесс, при котором сушильный агент (воздух) поглотивший поры влаги отводится из зоны сушильного материала, без искусственных мероприятий.
Недостатком естественной сушки (в сушильных установках) являются большая продолжительность, зависимость от времени года и состояния наружного воздуха, необходимость большой территории для размещения материала.
Искусственная сушка материалов производится в специальных устройствах – сушилках в которых сушильный агент, поглотивший пары влаги, отводится искусственным способом: при помощи вентиляторов, вытяжных труб и других устройств. Искусственная сушка в большинстве случаев осуществляется горячим воздухом.
Сушилки с кипящим (псевдоcсжиженным) слоем. Эти сушилки являются одним из прогрессивных типов аппарата для сушки. Процесс в кипящем слое позволяет значительно увеличить поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом, интенсифицировать испарение влаги из материала и сократить (до нескольких минут) продолжительность сушки. Сушилки с кипящим слоем в настоящее время успешно применяются в химической технологии не только для сушки сильносыпучих зернистых материалов (например, минеральных и органических солей), но и материалов, подверженных комкованию, например для сульфата аммония, поливинилхлорида, полиэтилена и некоторых других полимеров, а также пастообразных материалов (пигментов, анилиновых красителей), растворов, расплавов и суспензий.
Наиболее распространены однокамерные сушилки непрерывного действия. Высушиваемый материал подается из бункера питателем в слой материала, «кипящего» на газораспределительной решетке в камере 3 сушилки. Сушильный агент — горячий воздух или топочные газы, разбавленные воздухом, который подается в смесительную камеру вентилятором 1,— проходит с заданной скоростью через отверстия решетки и поддерживает на ней материал в кипящем (псевдо-ожиженном) состоянии. Высушенный материал удаляется транспортером 7. Отработанные газы очищаются от унесенной пыли в циклоне 4 и электрофильтре 5, вытягивается дымососом 6, после чего выбрасываются в атмосферу.
Однако в сушилках этого типа с цилиндрическим корпусом наблюдается значительная неравномерность сушки, обусловленная тем, что при интенсивном перемешиваний в слое время пребывания отдельных частиц существенно отличается от его среднего значения. Поэтому применяют сушилки с расширяющимися кверху сечением, например коническим,. Скорость газа внизу камеры должна превышать скорость осаждения самых крупных частиц, а вверху — быть меньше скорости осаждения самых мелких частиц. При такой форме камеры достигается более организованная циркуляция твердых частиц, которые поднимаются в центре и опускаются (в виде менее разреженной фазы) у периферии аппарата. Благодаря снижению скорости газов по мере их подъема улучшается распределение частиц по крупности и уменьшается унос пыли. Это в свою очередь, повышает равномерность нагрева (более мелкие частицы, поднимающиеся выше, находятся в области более низких температур) и позволяет уменьшить высоту камеры.
Расчет сушилки «Кипящего слоя»
Основной расчет сушильной установки
1.1 Материальный расчет сушилки
Общее количество испаряемой влаги в единицу времени:
,
где G2 переведем из т/ч в кг/с:
.
Находим производительность сушилки по высушенному материалу:
.
1.2 Параметры сушильного агента, при сушке топочными газами
Масса Gв сухого воздуха, необходимого для сжигания топлива и смешения с топочными газами, зависит от принятой величины коэффициента избытка воздуха a:
Gв=a
rс.в.
V0
где
rс.в.- плотность сухого воздуха при нормальных условиях (0ОС 760 мм рт.ст.), равна 1,293 кг/м3
принимаем значение a=3
Gв=3 1,293 10,45=40,536 кг/кг
Масса сухих топочных газов, при коэффициенте избытка воздуха a, при сжигании 1 кг мазута:
Gс.г.=1-(WP+AP+9HP)+Gв=1-(0,03+0,001+9 0,112)+40,536=40,497кг/кг с.в.
Масса водных паров в топочных газах при коэффициенте избытка воздуха a составляет:
Gп= WP+9HP+х0 Gв
х0 – влагосодержание воздуха
Рн – Давление насыщенного водяного пара таб 2.5 [1]
Р – Общее давление влажного воздуха, Р=99300Па.
Лето
Gп=0,03+9 0,112+0,0117 40,536=1,513 кг/кг
Зима
Gп=0,03+9 0,112+0,000895 40,536=1,449 кг/кг
Влагосодержание топочных газов при коэффициенте избытка воздуха a определяют по формуле:
Лето: хт.г=1,513/40,497 = 0,0376 кг/кгс.в.
Зима: хт.г=1,449/40,497 = 0,0357 кг/кгс.в.
Энтальпия топочных газов, отнесенную к 1кг абсолютно сухого газа, при коэффициенте избытка воздуха a определяют по следующей формуле:
сушка пар тепловой камера
=39800
кДж/кг
-
к.п.д. топки, учитывающий потери тепла
от неполноты сгорания топлива и от
наружного охлаждения топки,
»0,95
-
удельная теплоемкость мазута, кДж/(кгК),
рассчитываемая по формуле
=1,74+0,0025
-
температура подогрева мазута перед
подачей в форсунку
»80-100 0С
=1,74+0,0025
=1,965
кДж/(кгК)
Энтальпия окружающего воздуха вычисляется по формуле
=св t0+(r0+cп t0) х0
где
t0 и х0 – температура и влагосодержание окружающего воздуха;
св r0 cп – удельная теплота парообразования и теплоемкость воздуха и пара, св = 1 кДж/(кгК)
Лето: I0 = 1 20,3+(2493+1,97 20,3) 0,0117=51,262 кДж/(кг)
989,338
Дж/(кг)
Зима: I0 = 1 (-13,7)+(2493+1,97 (-13,7)) 0,000895= -11,492Дж/(кг)
926,524
Дж/(кг)
1.3 Внутренний баланс сушильной камеры
Определяем величину D, называемую внутренним балансом сушильной камеры, по формуле:
.
Расчет величины D выполняется для летних и зимних условий.
Удельный приход теплоты с влагой материала равен:
,
где Свл – удельная теплоемкость влаги, удаляемой из материала, для воды Свл=4,19 кДж/(кгК).
Температуру q влажного материала принимаем равной температуре мокрого термометра, при средних параметрах окружающего воздуха (табл. 2.4)[1]. В зимних условиях допускается брать q1=00С.
Удельный расход теплоты на нагревание высушенного материала равен:
.
Удельная теплоемкость высушенного материала:
,
где
С0 – удельная теплоемкость абсолютно сухого материала (табл. 2.1. [1]), для кварцевого песка С0=0,796кДж/(кгК), тогда получаем:
.
Лето
q1=20 0С
q2=75 0С
=486,279
кДж/(кгК),
кДж/(кгК),
Зима
q1=0 0С
q2=70 0С
кДж/(кгК),
кДж/(кгК),
Удельные потери теплоты в окружающую среду оценивают предварительно в долях от теплоты, расходуемой на испарение 1кг влаги:
,
где
r0 – удельная теплота парообразования, r0=2493 кДж/кг;
Сn – удельная теплоемкость пара, Сn=1,97 кДж/кг*К.
Коэффициент аn для сушилки кипящего слоя аn=0,05.
По известным данным находим:
.
Лето
;
Зима
.
1.4 Построение на диаграмме I-х процесса топочными газами
На диаграмме состояния окружающего воздуха изображается точной А, состояние топочных газов при расчетном коэффициенте избытка воздуха a (после предварительного смешения с воздухом) – вспомогательной точкой F. Прямая AF характеризует процесс смешения топочных газов с воздухом. Точку В, определяющую параметры сушильного агента (x1, t1, I1) на входе в сушилку, находят на пересечении линии AF с изотермой t1.
Получаем: