13

Пример конструктивно-поверочного расчета шахтной

прямоточной зерносушилки с каскадным нагревателем,

созданной на базе шахтной прямоточной зерносушилки ДСП-32

Исходные для расчета данные:

Зерновая культура — пшеница мягкая на прочие нужды (продовольственного назначения) со слабой клейковиной; начальная влажность w₀ = 20%, конечная влажность w₃ = 14%.

Температура атмосферного воздуха — t₀ = 5 С;

Топливо — газовое, с химическим составом (%):

Диоксид углерода СО2	0,25
Метан СН4	91,9
Этан С2Н6	4,15
Пропан C3H8	1,20
Бутан С4Н10	0,29
Пентан С5Н12	0,13
Азот N2	2,08
Плотность смеси см, кг/м3	0,729

Характеристика газов, входящих в состав газового топлива

Газ	Плотность, кг/м3	Теплота сгорания, кДж/м3
		высшая	низшая
Диоксид углерода СО2	1,977	—	—
Метан СН4	0,717	39 758	35 831
Этан С2Н6	1,357	69 668	63 765
Пропан C3H8	2,019	99 143	91 272
Бутан С4Н10	2,672	128 493	118 675
Пентан С5Н12	3,219	157 905	146 119
Азот N2	1,250	—	—

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.)

1. Вычерчиваем функционально-параметрическую схему зерносушилки с нанесенными на нее условными обозначениями параметров зерна, агента сушки и воздуха (рис. 1).

2. Определяем исходные параметры атмосферного воздуха и температуру агента сушки.

Для этого по принятому значению температуры атмосферного воздуха t₀ = 5 С и его относительной влажности (при наихудших условиях) ₀ = 100% с помощью прилагаемой (приложение 9) H, d—таблицы (при В = 99,310³ Па) определяем его влагосодержание d₀ = 5,51 г/кг и Н₀ = 18,84 кДж/кг.

Позонные (по зонам сушки зерносушилки) значения температуры агента сушки устанавливаем по рекомендуемым Инструкцией по сушке режимам с учетом конструкции рассчитываемой зерносушилки, а также рода, назначения и исходной влажности зерновой культуры. Для рассчитываемой зерносушилки, температура агента сушки на входе в каскадный подогреватель t₁ = 250 С, в 1-й и 2-й зонах сушки (согласно приложению 2) используется агент с температурой t₂ = 130 С и t₃ = 150 С.

3. По химическому составу газового топлива, по формулам (1.3) и (1.4) рассчитываем значения его высшей и низшей теплоты сгорания кДж/м³).

(Q_в)^р = К_v1(Q_в1)^р + К_v2(Q_в2)^р + … + К_vn(Q_вn)^р;

(Q_н)^р = К_v1(Q_н1)^р + К_v2(Q_н2)^р + … + К_vn(Q_нn)^р,

где К_vi,(Q_вi)^р, (Q_нi)^р — соответственно объемные доли (в долях единицы), а также высшая и низшая теплота сгорания горючих компонентов смеси, кДж/м³.

(Q_в)^р = 0,91939758 + 0,041569688 + 0,01299143 + 0,0029128493 + 0,0013157905 = 36537,6 + 2892,0 + 1189,7 + 372,6 + 205,3 = 41197,2 кДж/м³;

(Q_н)^р = 0,91935831 + 0,041563765 + 0,01291272 + 0,0029118675 + 0,0013146119 = 32928,7 + 2646,2 + 1095,3 + 344,2 + 190,0 = 37204,4 кДж/м³.

4. Рассчитываем теоретическое количество сухого воздуха L₀, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кг/кг.

Для газообразного топлива

L₀ = 1,380,0179(CO) + 0,248(H₂) + 0,44(H₂S) + [(m + 0,25n)/(12m + n)](C_mH_n) – (O₂),

где (CO), (H₂), (H₂S), (C_mH_n), (O₂) — массовые доли (К_mi) компонентов газа, %; их определяют с учетом плотности _I (кг/м³) i - го компонента газа и средней плотности _ср газа из отношения K_mi = K_vi(_i/_ср).

Для наших условий

L₀ = 1,38[(m + 0,25n)/(12m + n)](C_mH_n) = 1,38[(1 + 0,254)/(12 + 4)](91,90,717/0,729) + [(2 + 0,256)/(122 + 6)](4,151,357/0,729) + [(3 + 0,258)/(123 + 8)](1,22,019/0,729) + [(4 + 0,2510)/(124 + 10)](0,292,672/0,729) + [(5 + 0,2512)/(125 + 12)](0,133,219/0,729) = 1,380,12590 + 0,1177,7 + 0,1143,3 + 0,1121,1 + 0,1110,6 = 1,38(11,25 + 0,9 + 0,376 + 0,119 + 0,06) = 1,3812,7 = 17,5 кг/кг.

5. Рассчитываем энтальпию водяного пара Н_п (кДж/кг) при температуре агента сушки t₁ (С) Н_п = r_{t = 0} + c_пt:

в каскадном подогревателе

Н_п = r_{t = 0} + c_пt₁ = 2500 + 1,88250 = 2970 кДж/кг;

в 1-й зоне сушки

Н_п = r_{t = 0} + c_пt₂ = 2500 + 1,88130 = 2744,4 кДж/кг;

во 2-й зоне сушки

Н_п = r_{t = 0} + c_пt₃ = 2500 + 1,88150 = 2782 кДж/кг;

По аналогии, для атмосферного воздуха Н_п = r_{t = 0} + c_пt₀ = 2500 + 1,885 = 2509,4 кДж/кг.

6. Рассчитываем значение коэффициента избытка воздуха ₁.

₁ = (Q_в)^р_т – [0,09n(C_mH_n)/(12m + n) + 0,01W^p][2500(1 – _т) + 0,88t₁] – c_а.сt₁ + c_тt_т/L₀(0,001d₀H_п – Н₀ + с_а.сt₁),

где _т — КПД топки: для летних условий (t₀  0) _т = 0,95; с_а.с, с_т — удельная теплоемкость соответственно агента сушки (с_а.с = 1,004 кДж/кг) и топлива (с_т = 2,2 кДж/кг); t_т — температура топлива: t_т = t₀ = 5 С; d₀, H_п, H₀ — соответственно влагосодержание, энтальпия пара атмосферного воздуха и энтальпия атмосферного воздуха.

₁ = 41197,20,95 – [0,09490/16 + 0,0967,7/30 + 0,0983,3/44 + 0,09101,1/58 + 0,09120,6/72][2500(1 – 0,95) + 0,88250] – 1,004250 + 2,25/17,5(0,0015,512509,4 – 18,84 + 1,004250) = 39137,34 – [2,025 + 0,1386 + 0,054 + 0,017 + 0,009][125 + 220] – 251 + 11/17,5(13,827 – 18,84 + 251) = 39137,34 – [2,2436][345] – 251 + 11/17,5(246) =39137,34 – [2,2436][345] – 251 + 11/17,5(246) = 38123,3/4305 = 8,85;

₂ = 41197,20,95 – [0,09490/16 + 0,0967,7/30 + 0,0983,3/44 + 0,09101,1/58 + 0,09120,6/72][2500(1 – 0,95) + 0,88130] – 1,004130 + 2,25/17,5(0,0015,512509,4 – 18,84 + 1,004130) = 39137,34 – [2,025 + 0,1386 + 0,054 + 0,017 + 0,009][125 + 114,4] – 130,5 + 11/17,5(13,827 – 18,84 + 130,5) = 39137,34 – [2,2436][239,4] – 130,5 + 11/17,5(125,5) =39137,34 – [2,2436][239,4] – 130,5 + 11/17,5(125,5) = 38480,7/2196,2 = 17,5;

₃ = 41197,20,95 – [0,09490/16 + 0,0967,7/30 + 0,0983,3/44 + 0,09101,1/58 + 0,09120,6/72][2500(1 – 0,95) + 0,88150] – 1,004150 + 2,25/17,5(0,0015,512509,4 – 18,84 + 1,004150) = 39137,34 – [2,025 + 0,1386 + 0,054 + 0,017 + 0,009][125 + 132] – 150,6 + 11/17,5(13,827 – 18,84 + 150,6) = 39137,34 – [2,2436][257] – 150,6 + 11/17,5(145,6) = 38410,1/2548 = 15,1.