4. Расчет расхода воздуха на сушку

Массовый расход абсолютно сухого воздуха (в составе сушильного агента) рассчитываем, используя результаты построения процесса сушки на I – х диаграмме:

Массовый расход влажного газа L_вл.г. определяем в зависимости от его влагосодержания х₂:

Зима	Лето

Расход греющего пара в калорифере при сушке воздухом рассчитывают по уравнению теплового баланса:

где удельная теплота парообразования, соответствующая заданному давлению греющего пара (табл LVII [2]).

Зима	Лето

5. Расчет рабочего объема сушилки

Размеры сушилки в значительной степени зависят от интенсивности тепломассообменных процессов. Лишь при сушке в кипящем слое решающее значение приобретают условия псевдосжижения.

Общее количество теплоты, затрачиваемой в процесс сушки за 1 секунду, определяют по формуле:

Вычитая из него тепловые потери на нагрев транспортных устройств и в окружающую среду, можно найти количество теплоты передаваемое высушиваемому материалу в рабочем объеме сушилки за 1 секунду.

; т.к. нет транспортирующих устройств

Лето	Зима

Т.к. расчетные данные по зиме больше чем по лету, то дальнейшие расчеты ведем по зиме.

Для расчета величины находим температурные напоры на входе сушильного агента в сушилку и на выходе из нее:

где и температуры сушильного агента соответственно на входе в сушилку и

на выходе из нее.

В большинстве случаев допускается принимать температуру материала равной температуре мокрого термометра , которую находят с помощью диаграммы I – х по параметрам сушильного агента на входе и выходе из сушилки.

При подаче теплоносителя по противоточной схеме:

125⁰ 69⁰

49⁰ 0⁰

т.к. , т.е. , тогда средний температурный напор находим по формуле:

6. Расчет параметров псевдоожиженного слоя

По среднему диаметру d_т частиц, характером физических свойств влажного воздуха при средней температуре t_ср. (вязкость μ, плотности ρ) и плотность ρ_т материала вычисляют критерий Архимеда.

где

d_т = 0,5 мм = 0,5·10^-3 м;

ρ_т – плотность материала, ρ_т= 1500 кг/м³;(рис. VI [2])

ρ – плотность воздуха ()

μ – коэффициент динамической вязкости, μ=0,023·10^-3 Па·с.

Принимаем величину порозности ε псевдоожиженного слоя в интервале 0,55 ÷ 0,75. Определяем критерий Рейнольдса Re.

учитывая, что , находим фиктивную (отнесенную к полному сечению) скорость υ₀ сжижающего газа.

Принимаем ε =0,75

При сушке материала, близкого по составу к малодисперсному, определяем также критическую скорость псевдоожижения υ_пс. при ε = 0,4 и число псевдоожижения:

,

По расходу сухого газа через сушилку и скорости υ₀ находим расчетную площадь S_пс. псевдоожиженного слоя и диаметр D_пс. сушилки в области псевдоожиженного слоя:

где

х₂ и ρ₂ – влагосодержание и плотность сушильного агента на выходе из

слоя, х₂=18,3·10^-3 кг/кг·с

Диаметр D_пс. сушилки округляем до стандартного по ГОСТ 9931 – 79.

Диаметр сушилки D_пс.=2400 мм;

Высота сушилки Н_пс.=1600 мм.

Уточняем величину фиктивной скорости υ₀ газа псевдоожиженного слоя, величину порозности слоя и расчетную площадь S_пс.:

.

Площадь S_р распределительной решетки примерно равна расчетной площади S_пс. псевдоожиженного слоя.

Живое сечение распределительной решетки находим по формуле:

где

φ_р – доля живого сечения решетки. Принимаем φ_р=0,04

При большом свободном сечении решетки и малом ее сопротивлении распределения потока по сечению решетки будет неравномерным. Для удовлетворения распределения газового потока следует соблюдать определенное соотношение между сопротивлениями слоя и решетки. Минимально допускаемое гидравлическое сопротивление решетки может быть вычислено по формуле:

где

∆Р_сп – сопротивление кипящего слоя, Па;

К_υ – число псевдоожижения;

ε – порозность неподвижного слоя.

Перепад давления в псевдоожиженном слое находим из условия равенства силы гидравлического сопротивления слоя весу всех его частиц:

где

Н_пс. – высота кипящего слоя, м

При сушке кристаллических материалов Н_пс кипящего слоя выбирают обычно не менее 250…300 мм. Чтобы предотвратить каналообразование, и не более 400…500мм, т.к. от высоты слоя непосредственно зависит перепад давления в нем и следовательно, расход электроэнергии на сушку материала.

На основе опыта эксплуатации установлены следующие расчетные соотношения, связывающие высоту псевдоожиженного слоя Н_пс. и высоту зоны действия струи (зоны гидравлической стабильности) Н_ст. с диаметром отверстий распределительной решетки.

Принимаем Н_пс=400 мм =0,4 м, тогда

Расчетную величину d₀ округляем до размеров установленных

ГОСТ 8636 – 69. Принимаем d₀=5 мм.

Долю живого сечения распределительной решетки подбираем так, чтобы ее сопротивление ∆Р_р было примерно равно ∆P_min.

Сопротивление распределительной решетки с кипящим слоем:

где

ζ_р – коэффициент гидравлического сопротивления решетки,

,

где

с – коэффициент зависящий от соотношения диаметра отверстий d₀ и толщины решетки δ. Принимаем с=0,7.

Принимаем ∆Р_р ≈∆Р_min и определяем скорость газа υ_р:

Площадь живого сечения решетки S₀, соответствующая этой скорости рассчитывается по формуле:

,

где

ρ₁ – плотность влажного воздуха (газа) при начальной температуре сушки t₁ и влагосодержании х₁.

Теперь находим φ_р:

Расчетную величину следует округлять до размеров, установленных ГОСТ 6636-69

Число отверстий в решетке определяем по уравнению:

.

Принимаем шахматное расположение отверстий в распределительной решетке по углам равностороннего треугольников. В этом случае поперечный шаг l₁ и продольный шаг l₂ вычисляем по формулам:

Для беспровальных перфорированных решеток, расстояние между верхней распределительной и нижней запирающей решетками:

,

где

γ_м – угол естественного откоса материала. Принимаем γ_м=40°