- •Оглавление
- •Введение
- •Технологическая схема процесса
- •Расчет процесса идеальной сушки Количество удаленной влаги
- •Расход сушильного агента
- •Определение скорости псевдоожижения
- •Определение габаритов аппарата
- •Потери тепла в окружающую среду Определение коэффициента теплоотдачи
- •Определение площади поверхности аппарата
- •Определение потерь тепла в окружающую среду
- •Расчет процесса реальной сушки
- •Пересчет габаритов аппарата в реальных условиях конвективной сушки
- •Сопротивление псевдоожиженного слоя, газораспределительной решетки и общее сопротивление сушилки
- •Число отверстий распределительной решетки[Error: Reference source not found, стр. 308]
- •Шаг отверстий [Error: Reference source not found, стр. 309]
- •Подбор и расчет калориферов
- •Расчет изоляции
- •Шнековый питатель
- •Ленточный конвейер
- •Циклоны
- •Электрофильтр
- •КонденсатоотводчикИ
- •Расчет вентилятора
- •Список литературы
Пересчет габаритов аппарата в реальных условиях конвективной сушки
Зная расход сушильного агента в реальных условиях пересчитаем габариты аппарата:
1) Площадь и диаметр газораспределительной решетки
2) Высота аппарата
Нсеп.= 6 · 0.63 = 3.78 м
Высота аппарата над распределительной решеткой Hапп= 3.78 + 0.63 = 4.41 м. Общая высота аппарата –Нобщ= 4.41 + 1.98 = 6.39 м.
Сопротивление псевдоожиженного слоя, газораспределительной решетки и общее сопротивление сушилки
Определение порозности псевдоожиженного слоя в рабочем состоянии
Порозность псевдоожиженного слоя в рабочем состоянии может быть найдена по формуле [Error: Reference source not found, стр. 307]:
Учитывая, что при 140оС плотность сушильного агента (воздуха) равна= 0.85 кг/м3, вязкость воздуха= 2.40 · 10–5Па·с, скорость сушильного агента по расчету в идеальном процессе сушкиw= 1.81 м/с и диаметр частиц влажного материалаd0= 2 ·10–3м, найдем критерий Рейнольдса по формуле [Error: Reference source not found, стр. 307]:
Критерий Архимеда [Error: Reference source not found, стр. 307] (тв= 0.85 кг/м3– плотность влажного материала):
Таким образом, порозность псевдоожиженного слоя равна:
Сопротивление псевдоожиженного слоя[Error: Reference source not found, стр. 310]
Па
Сопротивление газораспределительной решетки и выбор живого сечения
Выбор живого сечения необходимо выполнять таким образом, чтобы обеспечивалось равномерное газораспределение. Для этого необходимо определить минимальное сопротивление решетки, достаточного для псевдоожижения слоя и его растекания в случае частичного внезапного обнажения решетки. Через отверстия в обнаженной части решетки будет проходить большее количество газа, и их сопротивление окажется больше сопротивления участков решетки, покрытых материалом [7]. Для того, чтобы скорость газа в отверстиях, покрытых твердым материалом, не упала ниже скорости начала псевдоожижения, должно выполняться условие:
Рреш> (Рреш)min
Расчет сопротивления решетки ведем по формуле [Error: Reference source not found, стр. 310]:
где = 1.75 – коэффициент сопротивления решетки;
Fc= 0.03 – доля живого сечения решетки, принимаемая в интервале 0.02 – 0.1;
= 0.85 кг/м3– плотность сушильного агента (воздуха) при 140оС;
w= 1.81 м/с – скорость сушильного агента.
Па
Минимальное сопротивление решетки [Error: Reference source not found, стр. 310]:
где Kw= 1.5 – рабочее число псевдоожижение (выбор этого числа см. расчет рабочей скорости сушильного агента в процессе идеальной сушки);
0= 0.4 – порозность неподвижного слоя для шарообразных частиц.
Па
Таким образом, выполняется поставленное условие Рреш> (Рреш)min, следовательно выбор доли живого сечения был сделан правильно.
Общее гидравлическое сопротивление сушилки [Error: Reference source not found, стр. 310]:
Па
Число отверстий распределительной решетки[Error: Reference source not found, стр. 308]
где Dр= 1.98 м –диаметр распределительной решетки;
d0= 0.002 м – диаметр отверстий решетки.
рис. 4. Газораспределительная решетка
Шаг отверстий [Error: Reference source not found, стр. 309]
м = 10 мм
м = 9 мм
Подбор и расчет калориферов
В калориферной установки подогревается воздух в количестве 5.94 кг/с (см. расчет процесса идеальной сушки) от начальной температуры 20.3оС (средняя температура окружающей среды для г. Липецка) до конечной температуры 140оС (при такой температуре воздух должен входить в сушильный аппарат). Давление греющего пара 0.6 МПа. В данном разделе необходимо установить тип калориферов, провести расчет их основных параметров и выбрать их габаритные размеры.
Перед основным расчетом проведем определение температуры греющего пара. Ее определяют экстраполяцией по данным из источника [Error: Reference source not found, т. LVII, с. 532] (см. рис. 5).
рис. 5. Определение температуры греющего пара по его давлению.
Pгр.пара= 0.6 МПа
tгр.пара= 159оС
В настоящее время промышленностью выпускаются только калориферы с биметаллическим спирально-накатным оребрением типа КП3-СК-01 АУЗ и КП4-СК-01 АУЗ. Выберем основным калорифер КП4-СК-01 АУЗ – большая модель, – поскольку он характеризуется более высокими теплохимическими показателями, а большая модель обеспечит необходимую производительность по горячему воздуху.
Рассмотрим два варианта калориферной установки – с одним и двумя калориферами в ряду (см. рис. 6)
рис. 6. Калориферные установки с одним и двумя калориферами в ряду.
Допустимые скорости движения воздуха во фронтальном сечении калорифера V= 2 – 7 кг/м2·сек. Расчет скорости во фронтальном сечении установки с одним калорифером в ряду ведем по формуле:
с двумя калориферами в ряду:
где G– количество подогреваемого воздуха,fв– площадь фронтального сечения калорифера для прохода воздуха.
Используя справочные данные [8, т. 13, с. 26], составим таблицу (табл. 1)
№ кал. |
fв, м2 |
V 1ряд, кг/м2·сек |
V 2ряда,кг/м2·сек |
6 |
0.267 |
19.850 |
9.925 |
7 |
0.329 |
16.109 |
8.055 |
8 |
0.392 |
13.521 |
6.760 |
9 |
0.455 |
11.648 |
5.824 |
10 |
0.581 |
9.122 |
4.561 |
11 |
1.660 |
3.193 |
1.596 |
12 |
2.488 |
2.130 |
1.065 |
табл. 1. Выбор калориферов по скорости движения воздуха во фронтальном сечении (жирным выделены те скорости, которые удовлетворяют условиюV= 27 кг/м2·сек).
Для последующего рассмотрения пригодны установки №11-12 для однорядных и №8-10 для двурядных калориферов.
Оценим величины теплопередачи в зависимости от скорости воздуха во фронтальном сечении калориферной установки и рассчитаем необходимую поверхность теплообмена установки по формуле:
где k– коэффициент теплопередачи (Вт/м2·град) в зависимости от скорости воздуха для каждого из калориметров [Error: Reference source not found, т. 16, с. 28];Q– мощность калориферной установки;Q=G·C· (tк–tн) = 5.94 · 1.01 · (140 – 20.3) = 718.13 кВт;t– температурный напор:
' = 159 – 20.3 = 138.7 oC; '' = 159 – 140 = 19 oC
Расчет необходимой поверхности и выбор констант теплопередачи сведем в таблицу
№ кал. КП4-СК-01 АУЗ |
установка с одним калорифером в ряду |
установка с двумя калориферами в ряду | ||
k, Вт/(м2·град) |
Fн, м2 |
k, Вт/(м2·град) |
Fн, м2 | |
8 |
– |
|
58.2 |
204.97 |
9 |
– |
|
53.9 |
221.32 |
10 |
– |
|
47.6 |
250.61 |
11 |
39.5 |
302.00 |
– |
– |
12 |
32.6 |
365.92 |
– |
– |
табл. 2. Определение Fни выборk.
Значения констант теплопередачи определялись по данным [Error: Reference source not found, т. 16, с. 28] в зависимости от скорости воздуха соответствующей калориферной установки интерполированием.
Число рядов калориферной установки и сопротивление каждой из установок определим по следующим формулам:
;
Запас по поверхности теплообмена на приемлемых вариантах калориферных установок определяется следующим образом:
где Fд– действительная поверхность, м2;Fд=F·n(F– поверхность одного калорифера)
№ |
F, м2 |
сопротивление одного калорифера Pкалорифера, Па |
установка с одним калорифером в ряду |
установка с двумя калориферами в ряду | ||||||
число рядов n |
сопрот-е установки Pу, Па |
Fд, м2 |
F, % |
число рядов n |
сопрот-е установки Pу, Па |
Fд, м2 |
F, % | |||
8 |
25.52 |
220.2 |
– |
– |
– |
– |
4 |
1761.6 |
102.08 |
50.20 |
9 |
29.57 |
168.8 |
– |
– |
– |
– |
4 |
1181.6 |
118.28 |
46.56 |
10 |
37.66 |
112.3 |
– |
– |
– |
– |
3 |
673.8 |
112.98 |
54.92 |
11 |
110.05 |
60.9 |
3 |
182.7 |
330.15 |
9.98 |
– |
– |
– |
– |
12 |
166.25 |
30.7 |
2 |
61.4 |
332.50 |
– |
– |
– |
– |
– |
табл. 3. Расчет запаса по поверхности.
Запас по прочности поверхности нагрева установки составляет 10 – 20 %. Меньший запас недостаточен для компенсации возможного уменьшения теплопроизводительности калориферной установки, обусловленного отклонением фактических значений константы теплопроводности от их паспортных показателей, а также загрязнением поверхности в процесс эксплуатации. Запас в размере, превышающий рекомендованный, увеличивает стоимость установки.
Примем также критерий сопротивления установки Pуне более 250 Па. Таким образом, двум критериям соответствует лишь одна установка – №11 – с небольшим недостатком рекомендованного запаса по прочности поверхности нагрева.
Окончательный выбор. Проведя все необходимые расчеты и сравнив полученные значения с рекомендованными, приходим к выводу, что наилучший вариант – трехрядная калориферная установка с одним калорифером типа №11 в ряду. Схема такой установки приведена ниже (см. рис. 7)
рис. 7. Схема используемой калориферной установки.
Г
рис. 8. Калорифер КП411-СК-01 АУЗ.
На Error: Reference source not found представлена калориферная установка с вынесенными размерами. Эти размеры соответствуют размеру одного калорифера. Принимая, что установка представляет собой единый блок, собранный из трех последовательных калориферов, определим габариты всей калориферной установки:
Высота – 1727 мм
Длина – 180 · 3 = 540 мм
Ширина – 1051 мм