borisenko

dср – средний диаметр гранул,

μ – динамическая вязкость воздуха, ρг – плотность материала гранул.

Значение х1 обычно задается, а х2 – определяется по принятой температуре выходящего воздуха с использованием I-х диаграммы Рамзина.

Необходимая высота аппарата

Н = Нр + Нс + Нг,

где Hр = 5.6 × h0 × Re0.7 × Ar−0.375 – высота рабочей зоны,

h0 = Mсл rн × S – высота неподвижного слоя, ρн – насыпная плотность гранул,

Mсл = DPсл × Sg = G × t – масса слоя,

Рсл = g · h0 · (ρг – ρ) · (1 – ε0) – перепад давления на неподвижном слое,

сг – теплоемкость материала гранул, λг – теплопроводность материала гранул.

Необходимая высота сепарационной зоны (от поверхности слоя до уровня от-

111

Минимально допустимый диаметр сепарационной зоны Dc определяется по тем же соотношениям, что и диаметр рабочей зоны, где вместо рабочей скорости воздуха используется скорость начала уноса частиц порошка, а вместо dср – их средний диаметр.

По найденным значениям D, Dc и Нр + Нс выбирается стандартный аппарат (в каталогах приводятся значения Н и Нг – высота расположения верхней решетки).

Расчет барабанного гранулятора включает оценку размеров гранул продукта (dп), определение размеров барабана (диаметра D и длины L), необходимых для обеспечения заданной производительности G по продукту и требуемого времени пребывания материала в барабане τ, а также необходимой частоты его вращения, расхода рецикла и связующей жидкости.

Диаметр гранул продукта приблизительно определяется в результате решения уравнения

P = 0.001×hη × e−η , dп × Г(h)

где Р – предполагаемая доля товарной фракции на выходе из аппарата,

Г(h) = ò0∞ tη−1e−t dt

η=(0.144–29∙dп)-1 – параметр распределения гранул продукта по размерам. Полученное значение dп должно соответствовать размерам товарной фракции продукта.

Для определения диаметра барабана также необходимо решить уравнение:

V = 0.25∙π∙D2∙vос∙φ,

ρн – насыпная плотность материала в барабане;

ξ= 0.7-0.75 – содержание рецикла на входе в барабан;

φ– заданная степень заполнения барабана;

γ – центральный угол охвата материала в барабане (рад), значение которого есть корень уравнения j = 21× p × (g - sing);

α – заданный угол наклона барабана;

112

vск – скорость скатывания материала, допускаемое значение которой определяет-

ся требуемым пределом прочности гранул σ: vск £ 0.3× sr ;

ρ – плотность материала гранул. Длина барабана

L = vос∙τ,

s – растворимость материала при 70 оС (кг/кг),

Е – содержание жидкости в материале (кг/кг), для определения которого необ-

d0 – диаметр начала гранулообразования, dр – средний диаметр частиц рецикла,

u0 - влагосодержание в начале гранулообразования.

113

7 ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Практикум включает варианты заданий для технологического расчета следующего оборудования:

- механических перемешивающих устройств вертикальных емкостных аппара-

тов;

- фильтров периодического и непрерывного действия для разделения суспен-

зий;

-кожухотрубчатых теплообменников;

-тарельчатых ректификационных колонн;

-конвективных и кондуктивных сушилок непрерывного действия;

-грануляторов разбрызгивания, кипящего слоя и окатывания.

Каждое задание предусматривает исследование зависимости параметра конструкции аппарата от одного из параметров реализуемого процесса.

7.1 Изучение конструкций, технологические расчеты механических перемешивающих устройств емкостных аппаратов

Выполнить гидродинамический расчет аппарата указанной конструкции с помощью системы MathCAD путем решения уравнения моментов сил, приложенных к

перемешиваемой среде, относительно Vср или ψ1 в зависимости от величины сопротивления внутренних устройств. В отчет о выполнении задания включить формулировку задачи, необходимые комментарии к расчетным формулам и график зависимости исследуемого параметра процесса перемешивания от указанной характеристики аппарата или перемешиваемой среды, см. таблицу 7.1.

Обозначения к таблице:

D – внутренний диаметр аппарата;

Н – высота заполнения аппарата средой без перемешивания;

tм – тип мешалки: tм = 1 - трехлопастная, tм = 2 - лопастная (hм/dм = 0.1),

t м = 3 - турбинная, tм = 4 - дисковая, tм = 5 - рамная, tм = 6 - якорная; zм – число мешалок на валу перемешивающего устройства;

dм – диаметр мешалки;

n – частота вращения мешалки;

ρ – плотность перемешиваемой среды; ν – кинематическая вязкость перемешиваемой среды;

dтi – внешний диаметр i-й одиночной трубы;

hтi – высота погруженной части i-й одиночной трубы; rтi – радиус расположения i-й одиночной трубы;

zоп – число отражательных перегородок в аппарате; bоп – ширина отражательных перегородок;

hоп – высота погруженной части отражательных перегородок; zот – число отражателей в аппарате;

dот – внешний диаметр трубы отражателя;

114

hот – высота погруженной части трубы отражателя; bот – глубина выступов отражателя;

sот – диаметр выступов отражателя;

zзм – число витков трубы концентрического змеевика;

dзм – внешний диаметр трубы концентрического змеевика; Dзм – диаметр навивки трубы концентрического змеевика; zс – число секций секционного змеевика;

Dс – диаметр расположения секций секционного змеевика; zсз – число витков в секции секционного змеевика;

dсз – внешний диаметр трубы секции секционного змеевика; hсз – шаг навивки трубы секции секционного змеевика;

Dсз – диаметр навивки секции секционного змеевика;

w – окружная скорость движения перемешиваемой среды; r – текущее значение радиуса аппарата в диапазоне [0;D/2];

ψ1 – параметр профиля окружной скорости перемешиваемой среды;

hв – глубина центральной воронки, образующейся при перемешивании; Vср – относительная осредненная скорость перемешиваемой среды;

Vr – относительная скорость движения среды на радиусе r;

Мкр – крутящий момент, возникающий вследствие вращения лопастей мешалки; Мап – момент сил сопротивления вращению, возникающих на стенках корпуса

аппарата; Мвн – момент сил сопротивления вращению, возникающих на внутренних уст-

ройствах;

N – мощность, необходимая для осуществления перемешивания.

Таблица 7.1 Исходные данные для гидродинамического расчета вертикального емкостного аппарата

115

Продолжение таблицы 7.1

116

Продолжение таблицы 7.1

117

Продолжение таблицы 7.1

118

Продолжение таблицы 7.1