- •О. С. Ломова расчет массообменных установок нефтехимической промышленности
- •Часть 2
- •Рецензенты: е. О. Захарова, к.Т.Н., доцент ОмГпу, зав. Кафедрой «Технологии и методики преподавания технологии»;
- •Оглавление
- •Глава 1. Адсорбционная установка
- •Глава 2. Расчет сушильной установки
- •Введение
- •Глава 1. Адсорбционная установка
- •1.1. Процесс адсорбции
- •1.2. Расчет адсорбционной установки с псевдоожиженным слоем адсорбента
- •Задание на проектирование
- •Основные условные обозначения
- •1.2.1. Определение скорости газового потока
- •1.2.2. Определение расхода адсорбента
- •1.2.3. Определение объемного коэффициента массопередачи
- •1.2.4. Определение общего числа единиц переноса
- •1.3. Расчет адсорбционной установки периодического действия с неподвижным слоем адсорбента
- •Задание на проектирование
- •1.3.1. Построение изотермы адсорбции
- •1.3.2. Определение продолжительности стадии адсорбции
- •1.4. Расчет адсорбционной установки с движущимся слоем адсорбента Задание на проектирование
- •1.4.1. Расчет диаметра аппарата
- •1.4.2. Расчет скорости движения адсорбента
- •1.4.3. Расчет длины слоя адсорбента
- •1.5. Расчет ионообменной установки
- •Задание на проектирование
- •1.4.1. Расчет односекционной катионообменной колонны
- •Уравнение изотермы сорбции
- •Скорость потока жидкости
- •Определение лимитирующего диффузионного сопротивления
- •Среднее время пребывания частиц ионита в аппарате
- •Высота псевдоожиженного слоя ионита
- •1.6 Характеристики адсорберов
- •1.6.1. Адсорберы с неподвижным слоем поглотителя
- •1.6.2. Адсорберы с движущимся слоем поглотителя
- •1.6.3. Адсорберы с псевдоожиженным слоем поглотителя
- •Глава 2. Расчет сушильной установки
- •2.1. Процесс сушки
- •Основные условные обозначения
- •Индексы
- •2.2. Расчет барабанной сушилки Задание на проектирование
- •2.2.1. Параметры топочных газов, подаваемых в сушилку
- •2.2.2. Параметры отработанных газов. Расход сушильного агента
- •2.2.3. Определение основных размеров сушильного барабана
- •К выбору рабочей скорости газов в сушильном барабане w
- •Опытные данные по сушке некоторых материалов в барабанных сушилках
- •Основные характеристики барабанных сушилок заводов «Уралхиммаш» и «Прогресс»
- •2.3. Расчет сушилки с псевдоожиженным слоем Задание на проектирование
- •2.3.1. Расход воздуха, скорость газов и диаметр сушилки
- •2.3.2. Высота псевдоожиженного слоя
- •2.3.3. Гидравлическое сопротивление сушилки
- •Список используемой литературы
- •Приложения
- •Физические свойства воды (на линии насыщения)
- •Физические свойства сухого воздуха при атмосферном давлении
2.2.2. Параметры отработанных газов. Расход сушильного агента
Из уравнения материального баланса сушилки определим расход влаги W, удаляемой из высушиваемого материала:
кг/с.
Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:
(2.11)
где – разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере, с – теплоемкость влаги во влажном материале при температуре , кДж/(кгК); – удельный дополнительный подвод тепла в сушильную камеру, кДж/кг влаги; при работе сушилки по нормальному сушильному варианту = 0; – удельный подвод тепла в сушилку с транспортными средствами, кДж/кг влаги; в рассматриваемом случае = 0; – удельный подвод тепла в сушильный барабан с высушиваемым материалом, кДж/кг влаги; – теплоемкость высушенного материала, равная 0,8 кДж/(кгК) [1]; – температура высушенного материала на выходе из сушилки, °С. При испарении поверхностной влаги принимают приблизительно равной температуре мокрого термометра tM при соответствующих параметрах сушильного агента. Принимая в первом приближении процесс сушки адиабатическим, находим q2 по I-х диаграмме по начальным параметрам сушильного агента: = 57 °С – удельные потери тепла в окружающую среду, кДж/кг влаги.
Подставив соответствующие значения, получим:
кДж/кг влаги.
Запишем уравнение рабочей линии сушки:
или (2.12)
Для построения рабочей линии сушки на диаграмме I-х (энтальпия – влагосодержание) необходимо знать координаты (х и I) как минимум двух точек (рис. 2.2). Координаты одной точки известны: Для нахождения координат второй точки зададимся произвольным значением х и определим соответствующее значение I. Пусть х = 0,1 кг влаги/кг сухого воздуха. Тогда кДж/кг сухого воздуха.
Рис. 2.2. Диаграмма состояния влажного воздуха I–х при высоких температурах и влагосодержаниях
Через две точки на диаграмме х и I (рис. 2.2) с координатами , ; и х, I проводим линию сушки до пересечения с заданным конечным параметром =100 °C. В точке пересечения линии сушки с изотермой t2 находим параметры отработанного сушильного агента: х2 = 0,107 кг/кг, I2 = 365 кДж/кг.
Расход сухого газа:
(2.13)
кг/с.
Расход сухого воздуха:
(2.14)
кг/с.
Расход тепла на сушку:
(2.15)
кДж/с или 3091 кВт.
Расход топлива на сушку:
кг/с.
2.2.3. Определение основных размеров сушильного барабана
Основные размеры барабана выбирают по нормативам и каталогам-справочникам [2, 3] в соответствии с объёмом сушильного пространства , необходимого для прогрева влажного материала до температуры, при которой начинается интенсивное испарение влаги (до температуры мокрого термометра сушильного агента), и объёма , требуемого для проведения процесса испарения влаги, то есть V = Vn + Vc. Объём сушильного пространства барабана может быть вычислен по модифицированному уравнению массопередачи [4, 5]:
(2.16)
где – средняя движущая сила массопередачи, кг влаги /м3; – объёмный коэффициент массопередачи, 1/с.
При сушке кристаллических материалов происходит удаление поверхностной влаги, то есть процесс протекает в первом периоде сушки, когда скорость процесса определяется только внешним диффузионным сопротивлением. При параллельном движении материала и сушильного агента температура влажного материала равна температуре мокрого термометра. В этом случае коэффициент массопередачи численно равен коэффициенту массоотдачи
Для барабанной сушилки коэффициент массоотдачи может быть вычислен по эмпирическому уравнению [5]:
(2.17)
где – средняя плотность сушильного агента, кг/м3; с – теплоемкость сушильного агента при средней температуре в барабане, равная 1 кДж/(кг К) [1]; – оптимальное заполнение барабана высушиваемым материалом, %; Р0 – давление, при котором осуществляется сушка, Па; Р – среднее парциальное давление водяных паров в сушильном барабане, Па.
Уравнение (2.17) справедливо для значений кг/(м2с), n = 1,5–5,0 об/мин, = 10–25 %.
Рабочая скорость сушильного агента в барабане зависит от дисперсности и плотности высушиваемого материала. Для выбора рабочих скоростей (w, м/с) при сушке монодисперсных материалов можно руководствоваться данными, приведенными в таблице 2.1.
Таблица 2.2