книги из ГПНТБ / Жуков Д.В. Основы теории и техника сушки теплоизоляционных изделий

Отсюда

или, относя расход тепла в клал иа 1 кг испаренной вла­ ги, получим

Этот расход тепла с достаточной для инженерных расчетов точностью можно подсчитать также по форму­ ле Рамзина

тельные расходы тепла на покрытие потерь, может быть применен подогрев теплоносителя внутри сушилки, а: влага материала при входе в сушилку имеет иную тем­

влаги, получим для основных потерь следующие значе­

где ■&! и 0 2 — температуры материала при входе и выходе из сушил­ ки; см — теплоемкость материала; при влажности w

211

Температуры материала ■б] и 62 зависят от общего технологического процесса, в котором участвуют мате­ риал, конструкции сушилки, и установленного режима сушки.

устройств до и после сушки.

Температура бтр обычно равна температуре воздуха :в цехе. Температура 'б”тр при противотоке близка к тем­

пературе поступающего в сушилку теплоносителя, а при прямотоке близка t2. Потеря тепла сушилкой в окру­ жающую среду

-где Т — иаружная поверхность сушилки в ш2; k — коэффициент теп­ лопередачи поверхностей, теряющих тепло:

______ 1

здесь а 1 и а2— коэффициенты теплообмена соответственно от теп­ лоносителя к внутренней поверхности стенки и от наружной поверх­ ности стенки в окружающую среду; величины а! и а2 подсчитывают по формулам, приведенным в примерных расчетах сушилок; б — толщина стенки в м\ X— коэффициент теплопроводности в ккал/мУ, У.ч-град, принимается по табл. 22; Д/Ср — средняя разность темпе­ ратур в сушилке и в окружающей среде;

При установке сушилки непосредственно на грунт потери тепла через пол определяют по следующей фор­ муле:

где Аусл— условный коэффициент теплопередачи в ккал/лР-ч-град соответствующей зоны площадью F в м2; t\ — температура теплоноси­ теля; ta— наружная температура воздуха.

212

Для зоны пола, расположенной на расстоянии до 2 м от наружных стен, /Сусл принимают 0,4; от 2 до 4 м — 0,2; от 4 до 6 м — 0,1; для остальной площади — 0,06.

Потери тепла газопроводами и каналами q5 подсчи­ тывают по формуле (143) с величинами F, k и Д7Ср, оп­ ределяемыми в соответствии с конструкциями газопро­ водов.

Таким образом, суммарный расход тепла на 1 кг ис­ паренной влаги равен:

Общий расход тепла на сушилку от источника тепла составит

где 11 — к. п. д. источника тепла: для топочных устройств 0,9, для паровых калориферов 0,97.

Расход топлива в топочном устройстве В при низшей теплотворной способности QJJ подсчитывают по формуле

Расчет сушилок по / —d-диаграмме. Аналитический тепловой расчет сушилок сопряжен в ряде случаев с вы­ числениями, требующими совместного решения несколь­

213

ких уравнений, и, кроме того, с привлечением метода последовательных приближений. Значительное упроще­ ние в расчеты и наглядность процесса сушки вносит I—d-диаграмма. Эта диаграмма была предложена в

нии процесса к линии влагосодержания. Так, из / —d-ди­ аграммы (рис. 115) угол наклона линии действительного

где Iи 12, du d2— начальные и конечные состояния сушильного аген­ та; tg а — тангенс угла наклона линии /= co n st.

Используя tga и данные теплового и материального балансов установки, получим

214

где куi, Ы12 — начальные и конечные абсолютные “влажности' мате­ риала в %; т — масштаб диаграммы; q определяют из теплового баланса установки аналогично изложенному выше, но только на 1 кг сухого материала.

ющие теплового баланса, имеющие знак плюс при расходе тепла на нагрев транспорта, а также при утечке в окружающую среду и знак минус при приходе тепла (калориферы промежуточного нагрева, экзотермия при сушке и т. д.); Осух — производительность установки по сухому материалу в кг/ч.

Угол 0 в расчетах может быть любым в зависимости от необходимого конечного состояния сухого материала и сушильного агента, что зависит от исходных условий. Заметим, что при предлагаемом методе расчета не име­ ет значения организация процесса в промежутке между краевыми состояниями теплоносителя. Все это значи­ тельно упрощает расчеты и подбор режимов особен­ но сложных зонных процессов и процессов с рецирку­ ляцией и промежуточным подогревом, так как, зная интегральное значение угла 0 и рассчитав промежуточ­ ные значения угла 0пр по ограничивающим условиям, можно варьировать при подборе режимов методом про­ стейших геометрических построений. При этом необхо­ димо иметь в виду, что 0пр находят при расчетах собст­ венных значений промежуточных тепловых балансов q^p.

После построения процесса сушки в I—cf-диаграмме расход тепла и газа находят по обычной методике.

2. Примеры расчета установок для сушки и тепловой обработки теплоизоляционных изделий

Расчет туннельной сушилки

Исходные данные. Требуется рассчитать сушилку для перлитоце­ ментных изделий при производительности цеха У =12 тыс. ж23 в год. Изделия на сушку поступают в виде плит размером 500X500X50 мм. Плиты уложены на поддоне. Объемный вес плит у =350 кг/м3.

Плиты с поддонами загружают на вагонетки высотой 2000, ши­ риной 1060, длиной 1370 мм. На вагонетке 14 полок, на которые укла­

215

= 200%, конечная шк = 25%. Сушат изделия дымовыми газами, по­ лучаемыми при сжигании мазута с QJJ =9500 ккал/кг. Режим сушки и тип сушилки, согласно проведенным экспериментальным работам:

нельная прямоточная. По планировке цеха длина туннелей /. ие дол­ жна превышать 18 м. Температура воздуха в цехе <0= 15°С , ср0= = 60%.

Число туннелей и их размеры. При работе сушилки 7200 ч в году ее производительность составит:

или по весу

G = Пу„ = 1,67 -350 = 585 кг/ч. '

При длине туннеля 18 м и длине вагонетки 1,37 м число вагоне­ ток в каждом туннеле

18

п= ----- = 13 шт. 1,37

Емкость одного туннеля по материалу

е = riVi = 13-0,7 = 9,1 ж3.

Принимаем к строительству два туннеля. Внутренние размеры туннеля по сечению принимаем равными: ширину 6 = 1200 мм, высо­ ту Л =2100 мм.

Число вагонеток, закатываемых в туннели:

1,67

2,4 шт/ч.

0,7

Тепловую схему работы туннелей принимаем согласно рис. 16.

движения теплоносителя', отнесенная к живому сечению туннелей,

где Fж — живое сечение туннелей; F}K= F 0—F3\ здесь F0 — общее поперечное сечение туннелей; Fa = bhz— 1,2-2,1 -2=5,04 ж2; F3— пло­ щадь сечения туннелей, занятая плитами с поддонами: /г„ = (0 ,5 Х ХО,06-32)2= 1,92 ж2 п конструкциями вагонетки F„; в данном случае

216

= -^кг/ч , v0

температура материала на входе в сушилку и выходе из нее соот­ ветственно 15 и 85° С.

Потери тепла на нагрев транспортных устройств

где GTp — вес транспортных устройств в кг; при весе вагонетки и поддонов 900 кг и числе вагонеток 2,4 шт/ч GTp = 900-2,4=2160 кг; сТр — теплоемкость стали 0,11 ккал/кг-град; 4,, 'О’г — температура транспортных устройств на входе в сушилку и выходе из нее соот­ ветственно 15 и 100° С.

2160-0,11 (100— 15)

где F — поверхность сушилки, слагающаяся из поверхности стен, по­ толка, пола и дверей; F= 9 0 + 8 6 + 1 2 = 188 м2-, k — коэффициент теп­ лопередачи в ккал/м2-ч-град-,

здесь ai — коэффициент теплообмена от теплоносителя к внутренней стенде определяем из соотношения Nu=0,032 Re0'8; при о = 4 м/сек-,

7ор=150°С ; -v = 30■ 10“Gм2/сек\ / = /i = 2,l м\ Л = 2,96• 102 ккал/м-ч- ■град

716-29,6

а, = ------------- = 10,2 ккал/м2-ч-град;

2,1 -10s

а2 — коэффициент теплообмена от внешней поверхности стенки в

с обшивкой стальными листами; в качестве теплоизоляции принима­ ем минеральную вату, укладываемую между листами обшивки; по данным Теплопроекта, А такой конструкции может быть принят рав­ ным 0,1 ккал/м-ч-град-, таким образом,

Построим процесс в I—d-диаграмме. В качестве теплоносителя используем смесь воздуха и дымовых газов при сжигании мазута. Из данных рис. 108 следует, что при смешении топочных газов с воздухом при 400° С влагосодержание смеси составит 20 г/кг. Отме­ чаем эту точку на 7—d-диаграмме (рис. 116) и проводим линию AM, отображающую процесс смешения топочных газов и воздуха. Далее наносим точку d2= 155 г/кг и 72=110° С. Величина начального влагосодержания в процессе составит:

di = d2 — A d = 155 — 49,5 = 105,5 г/кг.

Наносим эту точку иа / —d-диаграмму. Отклонение практического процесса от теоретического определяется отрезком ССа, равным:

218

Отложив этот отрезок вверх от точки С и построив линию C0F (по / = const), получим точку М и точку В на пересечении с ли­ нией d1. Линия ВС отображает действительный процесс сушки с на­

Согласно примятой схеме работы, нагнетательный вентилятор обеспе­ чивает теплоносителем оба туннеля. Вентилятор подбираем из усло­ вия, что производительность с учетом запаса 15% равна 40 000 м3/ч,

Принимаем к установке электродвигатель мощностью 40 кет при /г= 960 об/мин с приводом через клнпоремеиную передачу. На каж­ дый туннель ставим по одному вытяжному и одному рециркуля­ ционному вентилятору. Вытяжные вентиляторы подбираем с учетом подсоса 20% воздуха через двери:

10 800

Vyx = — — 1,2 = 6500 м3/ч .

При сопротивлении вытяжного тракта 100 мм вод. ст. условиям удовлетворяет вентилятор Ц9-55 № 6 при 960 об/мин и мощности

Расчет туннельной сушилки с применением новой методики построения процесса в I—й-диаграмме

противоточная с рециркуляцией по всему циклу. Производительность

220