- •Характеристика газов, входящих в состав газового топлива
- •Конструктивно-поверочный расчет
- •(Малин н.И. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. Практическое пособие по выполнению курсовой работы. — м.: Изд-во фгоу впо мгау, 2006. — 48 с.)
- •7. Рассчитаем влагосодержание d (г/кг) и энтальпию н (кДж/кг) агента сушки.
- •8. Рассчитаем количество влаги, подлежащей испарению в зерносушилке и ее отдельных узлах.
- •19. Определим расход топлива на сушку и термический кпд зерносушилки.
- •Технологическая схема шахтной рециркуляционной зерносушилки:
7. Рассчитаем влагосодержание d (г/кг) и энтальпию н (кДж/кг) агента сушки.
d1 = 1000[0,09n(CmHn)/(12m + n) + 0,01Wp] +1L0d0/1L0 + 1 – 0,09n(CmHn)/(12m + n) – 0,01Wp = 1000[2,2436] +16,217,55,51/16,217,5 + 1 – 2,2436 = 2243,6 +1562/283,5 + 1 – 2,2436 = 3805,6/282,26 = 13,48 г/кг;
d2 = 1000[0,09n(CmHn)/(12m + n) + 0,01Wp] +2L0d0/2L0 + 1 – 0,09n(CmHn)/(12m + n) – 0,01Wp = 1000[2,2436] +14,117,55,51/14,117,5 + 1 – 2,2436 = 2243,6 +1360/246,8 + 1 – 2,2436 = 3603,6/245,6 = 14,67 г/кг;
Н1 = са.сt1 + 0,001d2(2500 + 1,88t1) = 1,004140 + 0,00113,48(2500 + 1,88140) = 140,6 + 37,2 = 177,8 кДж/кг;
Н2 = са.сt1 + 0,001d3(2500 + 1,88t1) = 1,004160 + 0,00114,67(2500 + 1,88160) = 160,6 + 41,1 = 201,7 кДж/кг.
8. Рассчитаем количество влаги, подлежащей испарению в зерносушилке и ее отдельных узлах.
Для этого, вначале, по приложениям 6 и 7 определим значения коэффициентов Кв ( для перевода массы просушенного зерна в плановые единицы в зависимости от влажности зерна до и после сушки, т.е. по значениям w0 и w3) Кк(н) (для перевода просушенного зерна в плановые единицы в зависимости от рода зерновой культуры и назначения после сушки). Для наших условий Кв = 1 и Кк(н) = 1.
Затем определяем производительность зерносушилки (кг/с):
по сырому зерну G0 = Gр/(3,6КвКк(н)), где Gр — производительность зерносушилки, произвольно принятая при формировании исходных данных, план. т/ч. С учетом того, что базовая зерносушилка ДСП-32 имеет производительность 32 план. т/ч, примем Gр = 36 план. т/ч. Итак, G0 = 36/(3,611) = 10 кг/с.
по просушенному зерну G3 = G0(100 – w0)/(100 – w3) = 10(100 – 20)/(100 – 14) = 800/86 = 9,3 кг/с.
Количество испаряемой из зерна влаги Wр (кг/с): Wр = G0 – G3 = 10,0 – 9,3 = 0,7 кг/с.
Зададимся количествами влаги W, испаряемыми из зерна в различных хонах сушки. Для этого, согласно рекомендациям, примем:
в 1-й зоне сушки W1с = 0,25W = 0,250,7 = 0,175 кг/с;
в 3-й зоне сушки W3с = 0,25W = 0,250,7 = 0,175 кг/с;
в зоне окончательного охлаждения Wохл = 0,1W = 0,10,7 = 0,07 кг/с;
во 2-й зоне сушки W2с = W – (W1с+ W3с + Wохл)= 0,7 – (0,175 + 0,175 + 0,07) = 0,28 кг/с.
9. Определим позонные (по зонам нагрева, сушки и охлаждения) значения влажности зерна и производительности зерносушилки (в соответствии с принятыми условными обозначениями на функционально-параметрической схеме и позонным количеством испаряемой влаги).
Производительность зерносушилки на входе в зону окончательного охлаждения G2 = G3 + Wохл = 9,3 – 0,07 = 9,37 кг/с.
Производительность зерносушилки на входе в 3-ю зону сушки Gсм2 = G2 + W3с = 9,37 + 0,175 = 9,545 кг/с.
Соответственно влажность зерна (%) на входе в эти зоны будет:
w2 = 100 – (G3/G2)(100 – w3) = 100 – (9,3/9,37)(100 – 14) = 14,64 %.
wсм = 100 – (G2/Gсм2)(100 – w2) = 100 – (9,37/9,545)(100 – 14,64) = 16,2 %.
Определим необходимое значение коэффициента циркуляции по формуле
N = AKк(н)(w0c – w3c)/[w0c – 0,011(w0c)2 – 9,4],
где А коэффициент, учитывающий особенности конструкции зерносушилки: для рассчитываемой зерносушилки А = 3,5; w0c = 20/(100 – 20) = 25 %; w3c = 14/(100 – 14) = 16,28 %.
N = 3,51(25 – 16,28)/[25 – 0,011(25)2 – 9,4] = 30,5235/8,725 = 3,5.
Производительность по смеси сырого и рециркулируемого зерна
Gсм = G0N = 103,5 = 35 кг/с.
Производительность перед 1-й зоной сушки Gсм1 = Gсм – Gсм2 = 35 – 9,545 = 25,455 кг/с.
Производительность после 1-й зоны сушки G1 = Gсм1 – W1с = 25,455 – 0,175 = 25,28 кг/с.
Влажность зерна перед 2-й зоной сушки
w1 = 100 – (Gсм1/G1)(100 – wсм) = 100 – (25,455/25,28)(100 – 16,2) = 15,62 %.
Производительность после 3-й зоны сушки (по рециркулируемому зерну) Gрец = G1 – W2с = 25,28 – 0,28 = 25,0 кг/с.
Влажность рециркулируемого зерна (после 2-й зоны сушки)
wрец = 100 – (G1/Gрец)(100 – w1) = 100 – (25,28/25)(100 – 15,62) = 14,675 %.
Влажность смеси зерна (проверка)
wсм = [w0 + (N – 1)wрец]/N = [20 + (3,5 – 1)14,675]/3,5 = 16,2 %. (сошлось).
10. Установим позонные значения температуры зерна.
Примем 0 = t0 = 5 С.
Согласно приложению 4 предельная температура нагрева зерна пред = 60 С.
Примем температуру рециркулируемого зерна рец = пред = 60 С.
Температура смеси см = [0 + (N – 1)рец]/N = [5 + 2,560]/3,5 = 45,6 C.
1 = см – 5,6 = 45,6 – 5,6 = 40 С.
2 = см + 4,4 = 50 .
3 = 2 – (1 – 0,0032)(2 – t0) = 50 – (1 – 0,00350)(50 – 5) = 7,5 С.
11. Устанавливаются позонные значения температуры отработанного агента сушки и воздуха.
t1 = 0,125(см + 1 + 2t1) + 5 = 0,125(45,6 + 40 + 2140) + 5 = 50,7 С;
t1 = 0,125(см + 2 + 2t1) + 5 = 0,125(45,6 + 50 + 2140) +5 = 52 С;
t2 = 0,125(1 + рец + 2t2) + 5 = 0,125(40 + 60 + 2160) + 5 = 57,5 С;
t0 = 0,5(2 + 3) – 5 = 0,5(50 + 7,5) – 5 = 23,8 С.
12. Производим аналитический расчет затрат и потерь теплоты.
Вначале определяем затраты теплоты на испарение влаги
qи.1с = (2500 + 1,88t1) – 4,19см = 2500 + 1,8850,7 – 4,1945,6 = 2500 + 95,3 – 191 = 2404,3 кДж/кг;
qи.3с = (2500 + 1,88t1) – 4,19см = 2500 + 1,8852 – 4,1945,6 = 2500 + 97,8 – 191 = 2406,8 кДж/кг;
qи.2с = (2500 + 1,88t2) – 4,191 = 2500 + 1,8857,5 – 4,1940 = 2500 + 108,1 – 167,6 = 2440,5 кДж/кг;
qи.охл = (2500 + 1,88t0) – 4,192 = 2500 + 1,8823,8 – 4,1950 = 2500 + 44,7 – 209,5 = 2335,2 кДж/кг.
Затем рассчитываем значения удельной теплоемкости смеси зерна, а также на выходе из зон сушки и охлаждения.
ссм = [свwсм + сс.в(100 – wсм)]/100 = [4,1916,2 + 1,55(100 – 16,2]/100 = [67,88 + 129,89]/100 = 1,98 кДж/(кгК);
с1 = [свw1 + сс.в(100 – w1)]/100 = [4,1915,62 + 1,55(100 – 15,62]/100 = [65,45 + 130,79]/100 = 1,96 кДж/(кгК);
с2 = [свw2 + сс.в(100 – w2)]/100 = [4,1914,64 + 1,55(100 – 14,64]/100 = [61,34 + 132,31]/100 = 1,94 кДж/(кгК);
срец = [свwрец + сс.в(100 – wрец)]/100 = [4,1914,675 + 1,55(100 – 14,675]/100 = [61,49 + 132,25]/100 = 1,94 кДж/(кгК);
с3 = [свw3 + сс.в(100 – w3)]/100 = [4,1914 + 1,55(100 – 14]/100 = [58,66 + 133,3]/100 = 1,92 кДж/(кгК);
Далее рассчитываем значения удельных расходов теплоты на нагрев зерна в зонах сушки.
qм.1с = [G1с1(1 – см)]/W1с = [25,281,96(40 – 45,6)]/0,175 = – 1585,6 кДж/кг;
qм.2с = [Gрецсрец(рец – 1)]/W2с = [251,94(60 – 40)]/0,28 = 3464,3 кДж/кг;
qм.3с = [G2с2(2 – см)]/W3с = [9,371,94(50 – 45,6)]/0,175 = 457 кДж/кг.
Рассчитываем средние значения температуры агента сушки (в 1-й — 3-й зонах сушки) и воздуха (в зоне охлаждения).
tср.1с = 0,5(t1 + t1) = 0,5(140 + 50,7) = 95,4 С;
tср.3с = 0,5(t1 + t1) = 0,5(140 + 52) = 96,0 С;
tср.2с = 0,5(t2 + t2) = 0,5(160 + 57,5) = 108,8 С;
tср.охл = 0,5(t0 + t0) = 0,5(5 + 23,8) = 14,4 C.
Затем рассчитываем коэффициенты теплопередачи для зоны нагрева, зон сушки и охлаждения. Для этого вначале определим значения коэффициентов тепловосприятия (теплоотдачи).
Для зон сушки и охлаждения:
1(1с+2с+ 3c + охл) = С + Dv = 6,16 + 4,190,3 = 7,4 Вт/(м2К);
2(1с+2с+3с+охл) = С + Dv = 6,16 + 4,195 = 27,1 Вт/(м2К).
Для железобетонной стенки коэффициент теплопередачи = 1,54 Вт/(мК), толщина = 0,1 м.
Коэффициент теплопередачи
к1с = к2с = к3с = кохл = 1/[1/1(1с+2с+охл) + / + 1/2] = 1/[1/7,42 + 0,1/1,54 + 1/27,11] = 1/[0,1348 + 0,0649 + 0,0369] = 1/0,2366 = 4,23 Вт/(м2К).
Площадь поверхности теплоотдачи составляет:
F1с = 21,5230,2 = 13,8 м2;
F3с = F1с = 13,8 м2;
F2с = 21,5320,2 = 19,2 м2;
Fохл = 21,5320,2 = 19,2 м2.
Удельные потери теплоты в окружающую среду:
qо.с.1с = = 0,001F1ск1с(tср.1с – t0)/W1с = 0,00113,84,23(95,4 – 5)/0,175 = 30,15 кДж/кг;
qо.с.2с = = 0,001F2ск2с(tср.2с – t0)/W2с = 0,00119,24,23(108,8 – 5)/0,28 = 29,96 кДж/кг;
qо.с.3с = = 0,001F3ск3с(tср.3с – t0)/W3с = 0,00113,84,23(96 – 5)/0,175 = 30,35 кДж/кг;
qо.с.охл = = 0,001Fохлкохл(tср.охл – t0)/Wохл = 0,00119,24,23(14,4 – 5)/0,07 = 10,91 кДж/кг.
Далее рассчитываем разность сообщений и потерь теплоты (угловой коэффициент сушки) для зон сушки и охлаждения.
1с = свсм – qм.1с – qо.с.1с = 4,1945,6 – (– 1585,6) – 30,15 = 1746,5 кДж/кг;
2с = св1 – qм.2с – qо.с.2с = 4,1940 – 3464,3 – 29,96 = – 3326,7 кДж/кг;
3с = свсм – qм.3с – qо.с.3с = 4,1945,6 – 457 – 30,35 = – 296,3 кДж/кг;
охл = св2 – qм.охл – qо.с.охл = 4,1950 + [(G3c3)/Wохл](2 – 3) – 12,53 = 209,5 + [(9,31,92)/0,07](50 – 7,5) – 10,91 = 213,7 + 10841,1 – 10,91 = 11043,9 кДж/кг.
Затем рассчитываем значения влагосодержания отработанного агента сушки и воздуха:
d1 = [1000(1,004t1 – H1) + 1сd1]/[1с – (2500 + 1,88t1)] = [1000(1,00450,7 – 177,8) + 1746,513,48]/[1746,5 – (2500 + 1,8850,7)] = [– 126897,2 + 23542,8]/[– 848,8] = 121,76 г/кг;
d1 = [1000(1,004t1 – H1) + 3сd1]/[3с – (2500 + 1,88t1)] = [1000(1,00452 – 177,8) + (– 296,3)13,48]/[– 296,3 – (2500 + 1,8852)] = [– 125592 – 3994,1]/[– 2894,1] = 44,78 г/кг;
d2 = [1000(1,004t2 – H2) + 2сd2]/[2с – (2500 + 1,88t2)] = [1000(1,00457,5 – 201,7) + (– 3326,7)14,67]/[– 3326,7 – (2500 + 1,8857,5)] = [– 143970 – 48802,7]/[– 5934,8] = 32,48 г/кг;
d0 = [1000(1,004t0 – H0) + охлd0]/[охл – (2500 + 1,88t0)] = [1000(1,00423,8 – 18,84) + 11043,95,51]/[11043,9 – (2500 + 1,8823,8)] = [5055,2 + 60851,9]/8499,2= 7,75 г/кг.
Затем рассчитываем величины удельных расходов l (кг/кг) сухого агента сушки и воздуха.
l1c = 1000/(d1 – d1) = 1000/(121,76 – 13,48) = 9,24 кг/кг;
l3c = 1000/(d1 – d1) = 1000/(44,78 – 13,48) = 31,95 кг/кг;
l2c = 1000/(d2 – d2) = 1000/(32,48 – 14,67) = 56,15 кг/кг;
lохл = 1000/(d0 – d0) = 1000/(7,75 – 5,51) = 446,43 кг/кг.
Далее рассчитаем суммарный (с учетом затрат и потерь) удельный расход теплоты на испарение 1 кг влаги.
q1c = l1c(H1 – H0) = 9,24(177,8 – 18,84) = 1468,8 кДж/кг;
q2c = l2c(H2 – H0) = 56,15(201,7 – 18,84) = 10267,6 кДж/кг;
q3c = l3c(H1 – H0) = 31,95(177,8 – 18,84) = 5078,8 кДж/кг.
Суммарный (с учетом затрат и потерь) расход теплоты составляет:
Qр1с = q1сWр1с = 1468,80,175 = 257 кВт;
Qр2с = q2сWр2с = 10267,60,28 = 2874,9 кВт;
Qр3с = q3сWр3с = 5078,80,175 = 888,8 кВт.
Далее рассчитаем значения массовых расходов агента сушки (в подогревателе и зонах сушки) и воздуха (в зоне охлаждения).
Lp1с = l1сWр1с = 9,240,175 = 1,617 кг/с;
Lp2с = l2сWр2с = 56,150,28 = 15,722 кг/с;
Lp3с = l3сWр3с = 31,950,175 = 5,591 кг/с;
Lpохл = lохлWрохл = 446,430,07 = 31,25 кг/с.
Объемные расходы агента сушки и воздуха составят:
Vp1c= Lp1cо.1c[293/(273 + t1)] = 1,6171,194[293/(273 + 140)] = 1,37 м3/с;
Vp2c= Lp2cо.2c[293/(273 + t2)] = 15,7221,2517[293/(273 + 160)] = 13,32 м3/с;
Vp3c = Lp3cо.3c[293/(273 + t1)] = 5,5911,194[293/(273 + 140)] = 4,74 м3/с;
Vрохл = Lpохло.охл[293/(273 + t0)] = 31,250,81[293/(273 + 5)] = 26,68 м3/с.
13*. Из-за отсутствия в схеме сушилки устройства для предварительного подогрева, расчет по п. 13 не проводим.
14*. Из-за отсутствия в схеме сушилки устройства для предварительного подогрева, расчет по п. 14 не проводим.
15. Определяем расчетное число подводящих и отводящих коробов, а также расчетное число рядов подводящих и отводящих коробов в каждой зоне сушки и охлаждения.
Для этого в качестве исходных данных используются следующие характеристики зерносушилок:
типовой шахтной прямоточной ДСП-32, на базе которой производится реконструкция (приложение 8): фактическое число рядов коробов в зонах сушки (nф1с = 23; nф2с = 14) и охлаждения (nф = 18); число коробов в одном ряду (а = 16 шт.); площадь поперечного сечения короба (fк = 0,00925 м2); допустимая скорость агента сушки или воздуха на выходе из короба (vк = 0,5vвит = 5 м/с);
реконструированной — число параллельно расположенных шахт соответствующей зоны сушки или охлаждения (к = 1 шт.).
Расчетное число подводящих и отводящих коробов npk (шт.), которые следует установить в зоне сушки или охлаждения для того, чтобы обеспечить возможность подвода к зерну расчетного объема Vp (м3/с) агента сушки или воздуха (а для зон сушки, вместе с агентом сушки, необходимого количества теплоты Qр, кВт), составляет:
npк.1с = 2Vp1с/(fкvк) = 21,37/(0,009255) = 59,24;
npк.2с = 2Vp2с/(fкvк) = 213,32/(0,009255) = 576;
npк.3с = 2Vp3с/(fкvк) = 24,74/(0,009255) = 204,97;
npк.охл = 2Vpохл/(fкvк) = 226,68/(0,009255) = 1153,73.
Расчетное число рядов подводящих и отводящих коробов в соответствующей зоне сушки или охлаждения nр (шт.) составляет:
np1c = npк.1с/(aк) = 59,24/(161) = 3,7;
np2c = npк.2с/(aк) = 576/(161) = 36;
np3c = npк.3с/(aк) = 204,97/(161) = 12,8;
npохл = npохл/(aк) = 1153,73/(161) = 72,1.
16. Сопоставим расчетное число рядов коробов с фактическим, уточним величины массовых и объемных расходов агента сушки (по зонам сушки) и объемного расхода воздуха (по зоне охлаждения), а с учетом возможных изменений расходов — уточним величины влагосъема по зонам сушки и охлаждения, расхода теплоты по зонам сушки.
Фактический объемный расход агента сушки (по зонам сушки) и воздуха (по зоне охлаждения) составляет:
Vф1с = Vр1с(nф1с/nр1с) = 1,37(23/3,7) = 8,52 м3/с;
Vф2с = Vр2с(nф2с/nр2с) = 13,32(32/36) = 11,84 м3/с;
Vф3с = Vр3с(nф3с/nр3с) = 4,74(23/12,8) = 8,52 м3/с;
Vфохл = Vрохл(nфохл/nрохл) = 26,68(32/72,1) = 11,84 м3/с.
Фактический массовый расход агента сушки
Lф1с = Lр1с(nф1с/nр1с) = 1,617(23/3,7) = 10,0 кг/с;
Lф2с = Lр2с(nф2с/nр2с) = 15,722(32/36) = 13,9 кг/с;
Lф3с = Lр3с(nф3с/nр3с) = 5,591(23/12,8) = 10,0 кг/с;
Lфохл = Lрохл(nфохл/nрохл) = 31,25(32/72,1) = 13,9 кг/с.
Фактическая величина влагосъема по зонам сушки и охлаждения
Wф1с = Wр1с(nф1с/nр1с) = 0,175(23/3,7) = 1,088 кг/с;
Wф2с = Wр2с(nф2с/nр2с) = 0,28(32/36) = 0,249 кг/с;
Wф3с = Wр3с(nф3с/nр3с) = 0,175(23/12,8) = 0,314 кг/с;
Wфохл = W рохл(nфохл/nрохл) = 0,07(32/72,1) = 0,031 кг/с.
Фактический расход теплоты на сушку
Qф1c = Qр1c(nф1c/nр1c) = 257(23/3,7) = 1597,6 кВт.
Qф2c = Qр2c(nф2c/nр2c) = 2874,9(32/36) = 2555,5кВт.
Qф3c = Qр3c(nф3c/nр3c) = 888,8(23/12,08) = 1692,2 кВт.
17*. В связи с отсутствием в схеме сушилки устройства для предварительного подогрева зерна, расчет по п. 17 не производим.
18. Уточняем производительность зерносушилки
Для этого вначале определим, с учетом расчетов по п. 16 фактическую величину влагосъема в реконструированной зерносушилке.
Wф = Wф1с+ Wф2с + Wф3с + Wфохл = 1,088 + 0,249 + 0,314 + 0,031 = 1,682 кг/с.
Фактическая производительность зерносушилки по сырому зерну
Gф0 = G3 + Wф = 9,3 + 1,682 = 10,982 кг/с.
Фактическая влажность сырого зерна
wф0 = 100 – (G3/G0)(100 – w3) = 100 – (9,3/10,982)(100 – 14) = 27,17 %.
(wф0)c = 100wф0/(100 – wф0) = 10027,17/(100 – 27,17) = 37,3 %.
Коэффициент перевода массы просушенного зерна в плановые единицы в зависимости от влажности до и после сушки
Кв = (wc0 – wc3)/[wc0 – 0,011(wc0)2 – 9,4] = (37,3 – 16,28)/[37,3 – 0,011(37,3)2 – 9,4] = 21,02/12,6 = 1,668.
Фактическая производительность зерносушилки
Gф = 3,6Gф0КвКк(н) = 3,610,9821,6681 = 103,2 план. т/ч.
Производительность зерносушилки по сырому зерну, в расчете на w0 = 20%, будет равна:
Gф0 = Gф/3,6(КвКк(н)) = 103,2/3,611 = 28,67 кг/с.