Сушка кипящего слоя

Сушка. Сушилка кипящего слоя.

Производительность 15 т/ч. Влажность слоя Uн=3,4%, Uк=0,3%. Средний размер частиц d=2 мм, dмах=3 мм, dmin=0,5мм. Температура корунда поступающего на сушку 20°C. Для сушки использовать топочные газы. Тепловые потери равны 10% от расхода теплоты на нагрев материала и испарение влаги. Найти: расход теплоты, расход сушильных газов, скорость газов, размер решетки, сепарационное пространство.

Решение

Для сушки использовать топочные газы. Тепловые потери принять равными 15 % от расхода теплоты на нагрев материала и испарение влаги. В качестве топлива используется мазут марки М-100 состава: = 80,8 % ; = 9,8 % ; = 0,46 % ; = 0,64 % ; = 0,28 % ; = 0 %; = 8 % . Коэффициент избытка воздуха = 1,25.

Тепловые потери в топке принять равными 10 % от теплоты сгорания твердого топлива. Параметры воздуха на входе в топку: (₀ = 20 °С; х, = 0,01 кг/кг.

Значения коэффициентов для расчета теплоемкостей различных компонентов при заданных температурах даны в табл. 10.4.

Выбор конструкции сушилки и условий ее работы.

Факторы, влияющие на выбор конструкции сушилки:

1) состояние высушиваемого материала - сыпучий, комкующийся во влажном состоянии;

2) материал выдерживает нагревание до высокой температуры (t_пл = 770 °С)

3) отношение максимального размера частиц к минимальному

4) подлежит удалению в основном поверхностная влага;

5) решетку выбираем (рекомендуемую при сушке) с диаметром отверстий

мм;

6) допускается некоторая неравномерность высушенного материала по ко­нечному влагосодержанию, поскольку при хранении все частицы соли приобретут одинаковую влажность.

Фактор 3) позволяет предварительно выбрать однокамерный сушильный аппарат с вертикальными стенками.

Для обеспечения лучших гидродинамических условий выбираем аппарат круглого сечения.

Высоту кипящего слоя в аппарате принимаем в 4 раза больше высоты зоны действия струй - зоны гидродинамической стабилизации. Последняя определяется из соотношения:

мм;

мм;

Температуру разбавленных воздухом топочных газов, поступающих под решетку, принимаем равной t₁=800°С, температуру выходящих газов t₂ = 125 °С, что позволит исключить конденсацию паров в пылеулавливающей аппаратуре (циклоны, фильтры). Температуру выгружаемой соли приближенно можно принять равной температуре отходящих газов, т. е. = 125 °С.

Подачу комкующейся влажной соли для обеспечения равномерного «кипения» следует производить с помощью разбрасывателей, равномерно распределяющих материал по поверхности слоя.

Выгрузку соли из аппарата рекомендуется производить непосредственно у решетки для вывода из аппарата комков.

Производительность сушилки по сырому материалу:

кг/с,

где G_K = 15000/3600 = 4,17 кг/с – производительность сушилки по высушенному материалу

Количество испаряемой влаги:

W = G_H – G_K = 4,3 – 4,17 = 0,13 кг/с.

Расход тепла

– тепло затрачиваемое на испарение влаги,

– тепло затрачиваемое на нагрев материала,

– потери тепла в окружающую среду, принимаемые равными

– теплота испарения при 0 С [1c. 550], r₀ = 2490 кДж/кг

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

- температура материала на входе в сушилку,

= 125 С – температура материала на выходе из сушилки.

кВт

Удельный расход теплоты составит

Скорость газов

Предварительно рассчитываем критическую скорость псевдоожижения для частиц среднего размера, пользуясь графиком Ьу = / (Аг) для температуры в слое, которую можно считать равной температуре уходящих газов, т. е. 125 °С. Критерий Архимеда:

где - динамическая вязкость газов на входе, Па·с;

- динамическая вязкость газов на входе, Па·с

кг/кмоль

Таблица данных дымовых газов

Газ	Молярная масса кг/кмоль	Мольная доля газа	динамическая вязкость газов, Па·с, при температуре выхода 125°C	динамическая вязкость газов, Па·с, при температуре входа 20°C
	44	0,113
	18	0,707
	28	1,805
	64	0,0003
	32	0,323

Па·с;

Па·с;

Критическое значение критерия Лященко: Ly_кр =0,7 рис. 3.8 стр. 108. Критическая скорость псевдоожижения:

м/с

Рабочее значение критерия Lу выбираем при порозности кипящего слоя = 0,75, так как для процессов сушки, идущих в первом периоде, интенсивность процесса тем выше, чем больше скорость газов.

При = 0,75 находим (рис. 10.15). Тогда число псевдоожижения:

Скорость газов (считая на полное сечение решетки)

м/с

Скорость газов у решетки больше из-за более высокой температуры

м/с

Полную площадь сушилки определим из выражения

где - расход сухого воздуха на выходе из сушилки

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

Расход сухого воздуха

кг/с

Удельный расход сухого воздуха:

l = L/W = 6,89/0,13 = 52,88 кг/кг.

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

Влагосодержание воздуха на выходе из сушилки:

х₂ = х₁ + 1/l = 0,01 + 1/52,88 = 0,0289 кг/кг.

Площадь газораспределительной решетки:

м²

Диаметр решетки

м

8. Сепарационное пространство.

Высоту сепарациоиного пространства принимаем в 4 раза больше высоты кипящего слоя:

мм;

Общая высота аппарата (над решеткой):

мм;

Проверим, будут ли выноситься из аппарата наименьшие частицы (диаметр ~0,5 мм). Критерий Архимеда:

Критерий Лященко, соответствующий уносу частиц, будет равен Lу_вит , а скорость витания частиц диаметром 0,5 мм:

м/с

Таким образом, аппарат с вертикальными стенками не обеспечит осаждения в сепарационном пространстве частиц соли диаметром 0,5 мм. Для того чтобы обеспечить их осаждение, сечение сепарапионного пространства следует расширить до значения

м²

Здесь коэффициент 1,1 вводится для некоторого снижения скорости потока по сравнению со скоростью витания, необходимого для обеспечения осаждения частиц.

Диаметр сепарационного пространства при этом будет равен;

м

Эскиз сушилки дан

Список используемых источников

http://www.engineer-oht.ru – образовательный электронный ресурс для КНИТУ

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу ПАХТ: Учебное пособие для вузов/ Под редакцией чл-корр. АН СССР П.Г. Романкова. -9-е изд., перераб. и доп. -Л.: Химия, 1981. - 560с., ил.

7