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

Температура теплоносителя: 7i =

250,

/2= 80° С. Температура

суши­

мого материала: ■&i= 10> # 2=Ю 0°С. Теплоемкость

сухого материа­

ла с= 0 ,2 ккал/кг-град.

Тепловые

потери на 1 кг влаги, подсчитан­

ные по общепринятому

способу,

для

туннельных

сушилок

qa =

= 200 ккал/кг. Скорость теплоносителя и—5 м/сек.

Количество испаренной влаги

W = Gcyx (и>1— Щ)

= 4500 кг/ч.

1500 (300— 1)

100

100

Суммарные тепловые потерн

qnW =

TLq =

200• 4500 = 0,9• 10° ккал/ч.

Построение процесса в 7—d-диаграмме

q= c{0-2—От) •

+

т20г

+

- ^ - =

0 , 2(100 — 10) _

100

100

-*сух

300-10

ыоо

0,9-10°

ккал/кг;

100

100

1500

:589

tg 0 = tg а + т

q

0,985 +

2,45

589

1,467.

10 (wx— w.,)

10 (300— 1)

Lcvx =

1000

1000

W ------=

4500-------= 67 000 кг/ч.

3

Ad

67

По данным рис.

108 находим точку М, (tMi =1000° С; dM^=

ределяющую параметры свежих газов:

См= 715° С,

dM= 3 3 г/кг.

Отсюда количество

свежих

сухих газов,

подаваемых

в сушилку с

( м = 715° С:

1000

4500-

1000

= 21 200 кг/ч.

7-71 Г, -----

=

d„ — dМ

245 — 33

Количество свежего сухого воздуха, подмешиваемого к топоч­

ным газам (d0= 1 0

г/кг):

“М ~ ио

= 21 200 1

33 — 10 \ _

B q . aj — 7-715 I 1

dMi —d0

46 — 10

7660 кг/ч.

“

Количество выбрасываемых газов

d2 \

= 21 200

/

245 \

7-выб = 7-715 ^

+ —

^

1 + - ----- = 26 400 кг ч.

1000/

1000/

1900-0,2 (180— 15)

415 ккал.

Ях=

152

=

Потеря тепла на подогрев связующего

<72=

S e a Сс (^ l

tp)

ккал,

W

где g св — количество синтетических связующих в кг

(в данном слу­

чае

114 кг); с0 — теплоемкость связующих; с0 — 0,3

ккал/кг-град;

114-0,3 (180— 15)

36,8 ккал.

Яа =

152

=

для

Потерю тепла на нагрев транспортных устройств подсчитываем

конструкции конвейера

с вынесенной наружу обратной ветвью:

<7з =

St с т (^1

*о)

------- ^ ------- ккал

gT = 2-90-30 =

5400 кг.

Тогда

Яз —

5400-0,11 (180 — 30)

152

= 585 ккал.

Потеря тепла в окружающую среду

Fk Д7СР

~ —- ккал,

где F — поверхность

охлаждения

камеры; согласно проекту,

F - .

= 2,5-30-2+2,4-30-2+2,5-2,4-2=306

Л12; k — коэффициент

теплопе­

редачи конструкции ограждений камеры в ккал)м2-ч-град;

1

ах

X

а2

здесь б — толщина утеплителя в

ограждениях камеры; 6 =

0,15 м;

X— коэффициент теплопроводности

конструкции ограждений;

Х =

=0,1 ккал/м-ч-град;

а и а2— коэффициенты теплообмена наружной

вынужденной конвекции вида N u=f(R e);

а -Л

Nu X

vl

Nu = - р - ;

a i =

Re = — .

X

v

h - \ - h

180 + 140

160° С;

t , =

~ =

-------- 1-------- =

1

2

2

за определяющий размер — внутреннюю

ширину камеры 1= В =

= 2,1 м. Определяющую

скорость принимаем равной 4 м/сек (ско­

4-2 1

Re = --------1------= 275 000;

30,6 -10- 6

при R e> 16 000

Nu =

0,032 Re0'8 = 0,032-275ООО0'8 = 716;

а! =

716-2,46-10—2

-

--------------------- = 8,4 ккал/м2-ч-град

2,1

_

*с

6 0 + 1 5

37° С.

2

_

2

Тогда

v = 17,1 • 10~°

м2/сек, Я =2,2510_2 ккал/м-ч-град, Рг=0,722.

За определяющий размер принимаем наружную высоту камеры

Н = 2 ,5

м. При этом

„

9,81-2,53

60 — 15

G r =

—------------------- ------------- = 82 -10°.

- (17.1-Ю—®)я

2 7 3 +

10

GrPr = 82-10°-0,722 =

59,2-10».

Для вихревого режима

3 ■

з _______

Nu = 0,135У GrPr =

0,135 | /

59,2-10° = 528;

528-2,25-10—2

,

ккал/м2-ч-град\

а к = -------- — -------- =

4,75

2,5

sC„

Т с у

/ Г о

100'

(— )

\ 100'

«л = '

г с- г п

(152)

где е — степень черноты; е = 0,96;

С0 — коэффициент лучеиспускания

абсолютно черного тела; С0=4,96 ккал/м2-ч-°К.;

7

273 +

60 \ 4 /

273 + 15

_

0,96-4,96

100

1 ~ I

100 / J

ал —

6 0 — 15

--------------- = 6 ,3 ккал/м2-ч-град.

Тогда

а 2 =

4,75 +

6,3 :

,05 ккал/м2-ч-град.

Таким образом,

1

k —

- =

0,595 ккал/м2-ч-град.

0,15

1

1

10,9 + 0,1

+

11,05

При Д/| = 180—15= 165° С и Д/2=

140—15= 125° С

Д/с р

Д/х +

Д/2

1 6 5 + 125 =

145° С.

Подставляя полученные значения в формулу, определяющую по­

тери тепла в окружающую среду, получим

306-0,595-145

172 ккал.

q i ~

152

Итого потерь

q = 9l + q2 + q3 +

^ = 415 +

36,8+585+ 172 =1208,8 ккал/кг влаги.

относительная

влажность теплоносителя равна 7,5% (см. / —d-

днаграмму).

При этих условиях Vo= 1,43 мъ/кг. Следовательно,

количество циркулирующего

в камере теплоносителя по весу будет:

Уц

164 000

Lц — v0

1,43

114 000 кг/ч.

Прирост

влагосодержаиия

теплоносителя в

камере составит

1000

—

d i —

где

Iч

W

114 000

=

750 кг/кг испаренной

влаги.

152

Тогда

1000

■d, =

1,33 г/кг,

----- =

1

750

dj =

50■— 1,33 =

48,67 г/кг.

Энтальпия уходящего теплоносителя

50

=

66,68 ккал/кг.

/о = 0,24-140 н- (595 + 0,47-140) —

ды,

Влагосодержанне воздуха, поступающего

из

окружающей

сре­

ФРн

dn=

622

’

В — фр„

где

ф= 60%;

рн — давление

насыщения;

при

/о=15°С

ри =

= 12,79 мм рт. ст. Тогда

10,2-12,79

dB= 622 — —

—,о

= 6,5 г/кг.

7 4 5 -0 ,6 -1 2 ,7 9

Энтальпия этого воздуха равна:

/ 0 =

0,24 i0+

(595 +

0,47 t0)

1000

=

6,5

7,5 к к а л / к г .

0,24-15 (595 + 0,47-15) ^ =

при

Влагосодержанне газов, выходящих из топки, согласно рис. 108,

/т = Ю00°С и

сжигании

газообразного

топлива cfT = 68

г / к г .

Энтальпия газов

/ т =

0,24 tT+

(595 +

0,47 (т) —

=

т

■

т I

\

т/

шоо

6,5

7см- 7 , 5

(153а)

68 — 6,5

312,3 — 7,5

• 66,68

(154а)

1000 = 1390.

•50

Решая

уравнение (154 а),

полу­

чим

Рис.

117.

Графическая

/ см=

138,18— 1,39 г/см.

схема

процесса

Подставляя это значение в урав- ’

пение (153 а)

и решив это уравнение

г/см =

25,5

г/кг. Тогда

эн­

относительно

влагосодержаиия,

получим

тальпия смеси

/ см =

138,18— 1,43-25,5 =

100,78 ккал/кг.

Используя формулу

7см

0 ,2 4 /см +

(595+ 0,47 /см)

^см

1000 ’

подставляя

полученные значения / см и г/См и решая

уравнение

от­

тем находим:

теплоносителя,

выбрасываемого в атмосферу или

количество

поступающего взамен

из камеры

смешения:

-ух -

W

1000

1000

= 6200 кг/’г,

=

152

^ 2

^ С М

'50 — 25,5

количество

рециркулируемых

газов,

поступающих в камеру

смешения:

Z,p =

Ац — Lyx = 114 000 — 6200 =

108 400 кг/ч;

расход тепла на 1 кг испаренной влаги

= £ух(/см — /о)

6 2 0 0 (1 0 0 ,7 8 -7 ,5 )

ккал/кг\

4

W

= 3810

152

\Уд

152-3810

684 000 ккал/ч;

<2 = 0,85

=

0,85

удельный расход топлива на 1

м3 изделии

<2

084

000

9уд —

G

1900 = 10,3 кг.

7000 —

7000-

V

200

Теплопроекта).

Вид

изделия — известково-кремнеземистые

плиты

у = 225 кг/м3,

размером

1000X500X80 мм с начальной и конечной

влажностью ®i=400%

и Ш2=30%. Рабочее давление в автоклаве

р = 7 ат, температура

перегрева пара 250° С. Общая продолжитель­

ность процесса

23 ч, продолжительность периода

подъема давления

1 ч, сброса давления

3

ч. Диаметр автоклава

2,6, длина

19 м,

объем 100 м3,

вес 50

т;

емкость автоклава по изделиям е =

19,8 м3

чальная температура корпуса

автоклава

1 =

100° С, температура в

цехе 20° С.

Количество загружен­

Расход тепла в период подъема давления.

ных изделий по сухому весу

^сух = еТ =

19,8-225 =

4450 кг.

Количество испаряемой влаги

W = Осух

100

)

= 4450 ^ = ^

16 500 кг.

100

W =

W_

16 500

822,5 кг/ч.

т

20

Общее количество влаги в изделиях

шг

400

= 17 800 кг .

W„ - Gcvx —

= 4450 —

у.

100

100

где /

п — температура насыщенного пара п перегретой воды при

р= 7

ат;

на нагрев сухого материала

д г = Gcyx см (i„ — /„) = 4450• 0,23 (169,6 — 20) = 0,153 • 10» к к а л ,

q3 =

Отр стр (/„ — t„)

= 38 000-0,11 (169,6 — 20) =

0,625-10° к к а л ;

на нагрев корпуса автоклава

q 3 =

G3 c 3 ( /„ — /„) =

50 000-0,11 (169,6— 100) =

0,383-10° к к а л .

н и к а i TO = 3 4 0 ° C , т е п л о о т д а ю щ у ю

п о в е р х н о с т ь

а в т о к л а в а

F а =

= 179 ж 2, у д е л ь н у ю п о т е р ю т е п л а

п о в е р х н о с т ь ю

а в т о к л а в а

q —

р а сх .о д т е п л а н а и с п а р е н и е в л а ги и п е р е гр е в п а р а

q i = w ( i n — / „ ) = 16 5 0 0 ( 6 7 8 ,3 — 1 6 9 ,6 ) = 8 ,3 7 - 1 0 ° к к а л ;

р а с х о д т е п л а н а н а г р е в с у х о й м а с с ы и з д е л и й

,q2 =

Gcyx с и { tm — tn) =

4 4 5 0 - 0 ,2 3 (2 0 0 — 1 6 9 ,6 ) = 0 , 0 2 7 - 1 0 ° к к а л ;

р а с х о д т е п л а н а н а г р е в

т р а н с п о р т н ы х

у с т р о й с т в и а в т о к л а в а

iq3 =

GTp сТр (i-гр— i„) =

80 000-0,11 (240 — 169,6) =

0,630• 10° к кал .;

р а с х о д т е п л а н а н а г р е в т е п л о о б м е н н и к а

=

GT0 схо ( f T0 — i „ ) =

8 0 0 0 ■0 ,1 1 (3 4 0 —

1 6 9 ,6 ) =

0 ,1 5 8 • 10° к к а л ;

• п о т е р н т е п л а в о к р у ж а ю щ у ю с р е д у

q b = q F x = 2 0 0 - 1 7 9 - 2 0 = 0 ,7 7 2 - 1 0 ° к к а л .

О б щ и й р а с х о д т е п л а в п е р и о д с у ш к и р а в е н с у м м е п о д с ч и т а н ­

н ы х р а с х о д о в

l q =

10-10° к к а л .

„ _ <7з +

<74 +

<75 _

0,63-10° + 0,772-10° + 0,158-10° _

9 ~

х

~

19

-

0,082 • 10° ккал/ ч.

жит турбина центробежного вентилятора

(без обечайки)

при

п—

= 1000 об/мин. К. п. д.

такого

вентилятора оцениваем в 25%. Мощ­

ность электродвигателя составит:

18 000-100

19,6 кет.

3600-102-0,25

Принимаем к

установке

электродвигатель

N== 25

кет,

п=

= 1500 об/мин.

Расчет теплообменников.

Схему размещения

теплообменников

в автоклаве и их конструкцию

принимаем согласно рис. 104.

Коэффициент конвективного теплообмена определяем из соот­

ношений:

Nu =

0,021 Re0'8 Рг”;-43

\1; ГСТ/

Re =

цср ^ э к в

NU:

ad3

где цСр — средняя

скорость пара;

согласно расчету, скорость

пара

2,8 +

5,8

Jcp

= 4,3 м/сек;