1. Область применения

Проектируемая сушилка применяется промышленности для сушки.

2. Выбор конструкционного материала

Частицы при влажности 6% и температуре 155°С явля­ются коррозионно активным веществом, поэтому в качестве конструкцион­ного ма­териала выбираем сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-74, которая может работать в агрессивной среде до тем­пературы 600 С.

3. Технологическая схема

Влажный материал шнековым питателем ШП, подается в слой продукта, “кипяшего” на газораспределительной решетке в аппарате с ки­пящем слоем АКС. Воздух, забираемый из атмосферы, подается газодувкой ГД в калорифер К, где нагревается за счет конденсации греющего пара до температуры 150С, а затем поступает в подрешеточное пространство аппа­рата АКС. Выходя с большой скоростью из отверстий газораспределительной решетки, нагретый воздух псевдоожижает и высушивает слой материала. Высушенный продукт непрерывно выгружается дозатором Д (шлюзовым раз­грузителем). Отработанный воздух очищается от унесенной пыли в ци­клоне Ц. Уловленная пыль непрерывно (или периодически) выгружается из циклона и вместе с высушенным материалом в виде готового продукта на­правляется на склад или на дальнейшую переработку.

4. Материальный расчет

Производительность сушилки по сырому материалу:

= 1,944(100 – 6)/(100 – 0,4) = 1,835 кг/с,

где G_K = 7000/3600 = 1,944 кг/с – производительность сушилки по вы-

сушенному материалу

Количество испаряемой влаги:

W = G_H – G_K = 1,944 – 1,835 = 0,109 кг/с.

5. Тепловой расчет

5.1. Расход тепла

Q = Q_исп + Q_наг + Q_пот = 1,15{W[r₀ + c_п(t_в2 – t_м1)] + G_кс_м(t_м2 – t_м1)},

где Q_исп – тепло затрачиваемое на испарение влаги,

Q_наг – тепло затрачиваемое на нагрев материала,

Q_пот – потери тепла в окружающую среду, принимаемые равными

15% от первых двух слагаемых,

r₀ = 2439 кДж/кг – теплота испарения при 0 С [1c. 550],

c_п = 1,97 кДж/(кгК) – теплоемкость водяного пара [1c. 528],

c_м = 1,42 кДж/(кгК) – теплоемкость материала [1c. 527],

t_м1 = 10 С – температура материала на входе в сушилку,

t_м2 = 85 С – температура материала на выходе из сушилки.

Q = 1,15{0,109[2493+1,97(90–10 )]+1,9441,42(85–10)} =570,3 кВт

5.2. Расход сухого воздуха

L = Q/[c_в(t₂ – t₁)] =570,3/[1(150 – 90) = 9,51 кг/с,

где с_в = 1 кДж/(кгК) – теплоемкость сухого воздуха [1c. 528].

Удельный расход сухого воздуха:

l = L/W = 9,51/0,109 = 87,2 кг/кг.

Параметры атмосферного воздуха: t₀=19 C, ₀ = 71% (лето, Иваново).

Начальное влагосодержание воздуха: х₁ = 0,01 кг/кг.

Влагосодержание воздуха на выходе из сушилки:

х₂ = х₁ + 1/l = 0,01 + 1/87,2 = 0,021 кг/кг.

6. Гидродинамический расчет сушилки.

6.1. Свойства воздуха на выходе из сушилки

Плотность воздуха на выходе из сушилки:

_t = 1,293273/(273 + 90) = 0,97 кг/м³.

Вязкость воздуха при 90 С:

=

= 17,310^-6(273 + 124)(363/273)^3/2/(363+124) = 21,610^-6 Пас,

где ₀ = 17,310^-6 Пас – вязкость воздуха при 0 С [1c. 513],

C = 124 – вспомогательный коэффициент.

Кинематическая вязкость воздуха:

_t = _t/_t = 21,610^-6 /0,97 = 22,310^-6 м²/с.

6.2. Рабочая скорость воздуха

Критерий Архимеда:

=

= 9,80,0030³/(22,310^-6)²(1770-0,97)/0,97 = 970916,

где _М = 1770 кг/м³ – плотность материала [1c. 511].

Критерий Рейнольдса для рабочего режима:

=

= 9709160,60^4,75/[18+0,61(9709160,60^4,75)^1/2] = 436,2,

где  = 0,60 – порозность кипящего слоя.

Рабочая скорость воздуха:

v_р = Re_р_t/d_t = 436,222,310^-6/0,0030 = 3,24 м/с.

3. Диаметр аппарата у газораспределительной решетки.

Площадь газораспределительной решетки:

S_р = L(1+x₂)/(_tV_р) = 9,51(1+0,021)/(0,973,24) = 3,090 м².

Диаметр аппарата:

= (3,090/0,785)^1/2 = 1,984 м

принимаем диаметр аппарата 2,0 м.

3. Высота кипящего слоя

Критерий Прандтля:

Pr = c_t/_t = 100021.610^-6/0,035 = 0,62,

где _t = 0,035 Вт/(мК) – теплопроводность воздуха [1c. 530].

Критерий Нуссельта:

Nu = 0,4(Re_р/)^0,67Pr^0,33 = 0,4(436,2/0,60)^0,670,62^0,33 = 28,2.

Коэффициент теплообмена:

 = Nu_t/d = 28,20,035/0,0030 = 329 Вт/(мК)

Число единиц переноса:

= ln[(150 – 85)/(90 – 85)] = 2,56.

Объем кипящего слоя:

V_сл = Lc_Вm₀/[S_уд(1 – )],

где S_уд = 6/d = 6/0,0030 = 2000 м^-1 – удельная поверхность.

V_сл = 9,5110002,56/(3292000(1 – 0,60)] = 0,092 м³.

Высота слоя:

Н_сл = V_сл/S_p = 0,092/3,090 = 0,030 м

По практическим данным обычно принимают высоту слоя

Н_сл = 80d₀ = 805,0 = 400 мм [2c. 171],

где d₀ = 5,0 мм – диаметр отверстий.

Общая высота аппарата Н = 5Н_сл = 5400 = 2000 мм.