3 Конструктивний та Теплотехнічний розрахунок апаратА для здійснення тепло- і масообмінних процесів
Вихідні дані для розрахунку сушильного барабана наведені в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1 – Вихідні дані
|
№ з/п |
Найменування показника |
Позначення |
Величина |
Одиниці виміру | |
|
1 |
Продуктивність барабана |
|
22 |
т/год | |
|
2 |
Матеріал |
ХРОМІТУ | |||
|
3 |
Початкова (відносна) вологість матеріалу |
|
6,5 |
% | |
|
4 |
Кінцева (відносна) вологість матеріалу |
|
1,5 |
% | |
|
5 |
Температура атмосферного повітря |
|
20 |
˚С | |
|
6 |
Температура нагрівання газу |
|
110 |
˚С | |
|
7 |
Температура вхідного теплоносія |
|
600 |
˚С | |
|
8 |
Температура вихідного теплоносія |
|
120 |
˚С | |
|
9 |
Температура матеріалу на вході |
|
2,1 |
˚С | |
|
10 |
Температура матеріалу на виході |
|
110 |
˚С | |
|
11 |
Коефіцієнт витрати повітря |
|
1,02 |
- | |
|
12 |
Об'ємний коефіцієнт тепловіддачі |
|
260 |
Вт/м3 град | |
|
13 |
Вологість атмосферного повітря |
|
90 |
% | |
|
14 |
ККД топки |
|
0,93 |
- | |
|
15 |
Теплота згоряння газу |
|
6480 |
кДж/м3 | |
Сушіння відбувається топковими газами, розбавленими атмосферним повітрям в змішувальній камері. Паливом є коксодоменна суміш, яка складається з коксового та доменного газів у певному співвідношенні (таблиця 3.2).
Таблиця 3.2 – Вміст складових компонентів газів, %
|
Вид газу |
Н2 |
СН4 |
С2Н2 |
С2Н4 |
СО |
СО2 |
N2 |
О2 |
Σ |
| ||
|
Коксовий |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
| ||
|
Доменний |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
| ||
|
де |
|
- |
вологість газу, %. | |||||||||
3.1 Підбір типу тепло- і масообмінного апарата
Кількість вологи, яка видаляється при сушінні ______________, визначають за формулою
|
|
(3.1) | |||
|
де |
|
- |
відносна вологість матеріалу до і після сушіння, %; | |
|
|
|
- |
продуктивність сушильного барабана по висушеному матеріалу, кг/год. | |
,
кг/год,
кг/год.
Для визначення типу сушильного барабана необхідно розрахувати внутрішній об’єм барабана без урахування заповнення його перегородками (8 – 10%) за формулою
|
|
(3.2) | |||
|
де |
|
- |
кількість вологи, яка вилучається при сушінні матеріалу, кг/год; | |
|
|
|
- |
напруженість об’єму барабана по волозі при сушінні матеріалу, кг/(м3·год). | |
,
м3,
Приймають напруженість об’єму барабана по волозі при сушінні _____________________ рівною ____ кг/(м3·год), тоді необхідний внутрішній об’єм барабана дорівнюватиме
м3.
За
розрахованим об’ємом барабана підбирають
сушильний барабан з найближчим значенням
до
стандартного, тобто підбирають сушильний
барабан №____ з внутрішнім об’ємом _____
м3.
Для перевірки правильності підбору типу барабана розраховують об’єм сушильного барабана за формулою
|
|
(3.3) | |||
|
де |
|
- |
коефіцієнт,
який враховує долю насадок, що займають
барабан ( | |
|
|
|
- |
кількість тепла, яка передається від газів до матеріалу і витрачається на випаровування і нагрів матеріалу, тобто корисна витрата тепла на сушіння, Вт; | |
|
|
|
- |
об’ємний коефіцієнт тепловіддачі, віднесений до одиниці вільного об’єму барабана, не зайнятого перегородками, Вт/(м3·град); | |
|
|
|
- |
середня логарифмічна різниця температур між газами і матеріалом на початку і в кінці сушильного барабана розраховується за допомогою номограми, ˚С. | |
,
м3,
);
Корисну витрату тепла на сушіння визначають за формулою
|
|
(3.4) | |||
|
де |
|
- |
температура вихідного теплоносія, ˚С; | |
|
|
|
- |
температура матеріалу при вході в сушильний барабан, ˚С; | |
|
|
|
- |
кількість вологи, яка випаровується, кг/год; | |
|
|
|
- |
витрата тепла на нагрів матеріалу, кДж/год. | |
,
Вт,
Витрату тепла на нагрів матеріалу визначають за формулою
|
|
(3.5) | |||
|
де |
|
- |
продуктивність сушильного барабана по висушеному матеріалу, кг/год; | |
|
|
|
- |
теплоємність
висушеного матеріалу при кінцевій
вологості
| |
|
|
|
- |
температура матеріалу на вході і виході із сушильного барабана відповідно, ˚С. | |
,
кДж/год,
,
кДж/(кг·град);
Теплоємність висушеного матеріалу визначають за формулою
|
|
(3.6) | |||
|
де |
|
- |
теплоємність абсолютно сухого матеріалу, кДж/(кг·град). | |
,
кДж/(кг·град),
Теплоємність
________________ складає
_______
кДж/(кг·град).
кДж/(кг·град);
кДж/год;
Вт.
Для
визначення середньої логарифмічної
різниці температур
між газами і матеріалом на початку
і в кінці
сушильного барабана використовують
формули:
|
|
(3.7) |
|
(3.8) | |||
|
де |
|
- |
температура вхідного теплоносія, ˚С; | |||
|
|
|
- |
температура матеріалу на вході в барабан, ˚С; | |||
|
|
|
- |
температура вихідного теплоносія, ˚С; | |||
|
|
|
- |
температура матеріалу на виході з барабану, ˚С. | |||
,˚С,
,˚С,
˚С,
˚С.
___˚С.
Приймають
___.
Об’єм барабана дорівнюватиме:
м3.
Отже,
розрахована величина об’єму барабана
не перевищує прийнятої величини
,
тобтовибраний
раніше барабан №___ відповідає за
технічними характеристиками висунутим
вимогам.
Напруженість
барабана
при
заданій продуктивності
_____ кг/год (див. табл. 3.1) визначають із
співвідношення
|
|
(3.9) | |||
|
де |
|
- |
об’єм вибраного за технічними характеристиками типу сушильного барабана, м3; | |
|
|
|
- |
відносна вологість матеріалу до і після сушіння, % (див. табл. 3.1). | |
,
кг/(м3·год),
,
кг/м3
год.
Таким чином, розрахована напруженість об’єму барабана по волозі при сушінні ________________________ не перевищує прийнятої.
Фактичну продуктивність підібраного типу барабана по висушеному матеріалу знаходять за формулою
|
|
(3.10) | |
|
де |
|
(3.11) |
,
кг/год, 
,
кг/год.
кг/год.