2.2. Расчет потери теплоты в окружающую среду

Тепловой поток Q_п через поверхность S_ст стенок сушилки вычисляют по уравнению теплопередачи:

Q_п= к*Δt_ср*S_ст,

Коэффициент теплопередачи к рассчитывается по формуле для многослойной стенки:

где δ и λ – соответственно толщина и коэффициент теплопроводности различных слоев футеровки и теплоизоляции.

Найдем значение критерия Re:

Re=v*l/υ=2,5 м/с*1,65 м/29*10^-6 м²/с=142241

Nu=0,66*Re^0,5*Pr^0,33=0,66*142241^0,5*1,17^0,33=262,2.

Коэффициент теплоотдачи α от сушильного агента к внутренней поверхности стенок:

Nu=α*l/λ,

α₁=Nu* λ/l=262,2*3,53*10^-2 Вт/(м*К)/1,65 м=5,61 Вт/м²*К.

Суммарный коэффициент теплопередачи конвекций и излучением от наружной стенки к окружающему воздуху:

α₂=9,74+0,07*(t_ст-t_в),

где t_ср – температура наружной стенки, t_ст=40⁰С,

t_в – температура окружающего воздуха, t_в=20⁰С,

α₂=9,74+0,07*(40⁰С-20⁰С)=11,14 Вт/ м²*К.

По температуре газов выбираем толщину футеровки (таб. 3.1)

Толщина:

футеровки –

шамота – 125 мм

стали – 20 мм

λ:

шамота – 1,05 Вт/м*К

стали - 46,5 Вт/м*К

Находим коэффициент теплопередачи:

Определяем поверхность стенки S_ст :

S_ст=π*d*l=3,14*1,6 м*8 м=40,2 м²,

Q_п=2,581 Вт/(м²*К)*89⁰С*40,2 м²=9234 Вт.

Удельную потерю теплоты в окружающую среду определяют по формуле:

q_п=Q_п/W,

где W – масса влаги, удаляемая из высушенного материала за 1 с.

q_п=9234 Вт/0,061 кг/с=151377,05 Вт*с/кг.

2.3. Расчет калорифера при сушке воздухом

Общее количество теплоты Q₀ рассчитывают по формуле:

Q₀=L*(I₁-I₀)

Q₀=2,46 кг/с *(159 кДж/кг +3,35 кДж/кг)=399,381кВт

Вычислим средний температурный напор по формуле логарифмического уравнения:

где Δt_м =t₁-t_2н

Δt_б=t₁-t_2к

t₁- температура греющего пара (равное температуре насыщения пара при заданном давлении).

При давлении 5,5 атм. t₁=154,6⁰С (ст 550)

t_2н, t_2к- температура воздуха на входе в калориметр и выходе из него, t_2к=150⁰С; t_2н=-7,7⁰С.

Δt_б=154,6⁰С+7,7⁰С=162,3⁰С,

Δt_м =154,6⁰С-150⁰С=4,6⁰С,

Поверхность теплообмена S_т калориметра определяют по уравнению теплоотдачи :

S_т=Q₀/к Δt_ср.,

где к- коэффициент теплоотдачи, который для оребренных калориферов применяется в зависимости от массовой скорости воздуха ρ*v. Пусть ρ*v =3 кг/м²*с; тогда к=30 Вт/ м²*к.

Находим необходимое число n_к. секций калорифера:

n_к.=S_т/ S_с ,

где S_с – поверхность теплообмена секции.

Примем оребренный калорифер:

Калорифер	Поверхность теплообмена Sт, м2	Живое сечение для воздуха Sв, м2	Размер секции, мм
	КФБО	КФБО	Длина, l1	Ширина, l2	Высота, l3
10	48,22	0,431	200	880	1200

Т. к. фактическое число секций выбирают с 15-20 %-ним запасом, то n_к.=6,23+6,23*0,15=7,2≈8 секции.

Массовую скорость воздуха в калорифере рассчитывают:

ρ*v =L/S,

где L-расход абсолютно сухого воздуха,

S- площадь живого сечения секций, 0,431 м².

В калорифере устанавливают 2 ряда по 4 секции, параллельно по ходу воздуха так, чтобы получить в них рекомендуемую скорость воздуха. Потерю давления при проходе воздуха через секцию калорифера можно определить по формуле в оребренном калорифере большой модели.

Δр=4,4*( ρ*v)^1,85; Δр=4,4*( 2,85)^1,85=30,54 Па.

Для средней модели сопротивление секций в 1,2 раза меньше, значит:

Δр_Т=25,45 Па*8 сек.=203,6 Па.