- •1. Принципиальная Технологическая схема, её обоснование и описание
- •2. Расчет основных аппаратов сушильной установки
- •2.1 Расчет топки для сушильной установки
- •2.2 Расчет пневматической трубы-сушилки
- •2.2.1 Технологический расчет
- •Последовательность построения рабочей линии процесса сушки
- •2.2.2 Гидродинамический расчет
- •3. Расчет и выбор вспомогательного оборудования и коммуникации
- •3.1 Бункер-питатель
- •3.2 Ленточный транспортер - 1
- •3.3 Пневмотранспортная установка
- •3.4 Ленточный транспортер - 2
- •3.5 Шлюзовой дозатор
- •3.6 Газовая горелка
- •3.7 Вентилятор подачи воздуха на горение
- •3.8 Вентилятор-дымосос
- •3.8.1 Патрубок с обратным клапаном для подсасывания воздуха в камеру смешения (приточная шахта)
- •3.8.2 Газоход от смесительной камеры до входа в пневматическую сушилку
- •3.8.3 Газоход от сушилки до циклона
- •3.8.4 Циклон-разгрузитель
- •3.8.5 Циклон-разгрузитель пневмотранспортной установки
- •3.8.7 Газоход между циклоном и дымовой трубой
- •3.8.8 Выбор вентилятора-дымососа
- •4. Технико-экономические показатели сушилки Технологические показатели сушилки.
- •Энергетические показатели работы сушилки
2.2.2 Гидродинамический расчет
2.2.2.1 Исходные данные
Параметры елового опила
Вход в сушилку
Абсолютная влажность wa1=78,57 %
Эквивалентный диаметр dэ=2,3·10-3 м
Плотность при wa1 [2, табл. 4] rм1=932,85 кг/м3
Фактор формы Ф=0,83
Выход из сушилки
Абсолютная влажность wа2=25 %.
Плотность при wа2 [2, табл. 4] rм2=670 кг/м3.
Параметры сушильного агента
Вход в сушилку
Расход L1=1,4 кг/с
Температура t1=380 °C
Влагосодержание х1=0,069 кг/кг
Теплосодержание J1=607,47 кДж/кг
Плотность [6, прил. 2] rt1=0,507 кг/м3
Динамическая вязкость [6, прил. 3] mt1=31,802·10-6Па·с
Выход из сушилки
Расход L2=1,48 кг/с
Температура t2=80 °C
Влагосодержание х2=0,179 кг/кг
Теплосодержание J2=555,26 кДж/кг
Плотность [6, прил. 2] rt2=0,985 кг/м3
Динамическая вязкость [6, прил. 3] mt2=20,9·10-6Па·с
Средние значения параметров для сушилки:
Lср=0,5(L1+L2)=0,5(1,4+1,48)=1,44 кг/с;
tcp=0,5(t1+t2)=0,5(380+80)=230 °C;
xcp=0,5(x1+x2)=0,5(0,069+0,18)=0,125 кг/кг;
rtcp=0,5(rt1+rt2)=0,5(0,507+0,985)=0,746 кг/м3;
mtcp=0,5(mt1+mt2)=0,5(31,802+20,9)·10-6=26,351·10-6 Па·с;
wacp=0,5(wa1+wa2)=0,5(78,57+25)=51,79 %;
rмcp=798,95 кг/м3 при wacp=51,79 % [2, табл. 4];
ltcp= 0,287 Вт/(м·К) при tcp=230 °C [2, табл. 7].
2.2.2.2 Диаметр трубы-сушилки
Объемный расход сушильного агента:
на входе в сушилку при t1=380 °C и х1=0,069 кг/кг:
Vt1=L1(1+x1)/rt1=1,4(1+0,069)/0,507=2,95 м3/с.
на выходе из сушилки при t2=80 °C и х2=0,179 кг/кг:
Vt2=L2(1+x2)/rt2=1,48(1+0,179)/0,985=1,77 м3/с.
Далее расчет производим при средних значениях:
Vtср=Lcр(1+хср)/rtср=1,44(1+0,125)/0,746=2,17 м3/с.
Критерий Архимеда:
Ar=(dэ)3rtсрrмсрg/m2tср=(2,3·10-3)3·0,746·798,95·9,81/(26,351·10-6)2=102451.
Критерий Рейнольдса для условий витания:
Reвит= Ar/(18+0,61Ar0,5)= 102451/(18+0,61·1024510,5)=480,43.
Скорость витания шарообразной частицы:
(wвит)шар= Reвитmtср/dэrtср=480,43·26,351·10-6/2,3·10-3·0,746=7,38 м/с.
Скорость витания реальной частицы опила:
wвит=( wвит)шарФ0,5=7,38·0,830,5=6,72 м/с.
Фактическая скорость сушильного агента в сушилке:
wcp=Kwвит=1,6·6,72=10,76 м/с.
Диаметр трубы-сушилки:
D=(Vtcp/0,785w)0,5=(2,17/0,785·10,76)0,5=0,51 м.
Принимаем трубу Æ511×5,5 мм по [5, табл. 8] D=0,5 м.
Действительная скорость сушильного агента:
wг=Vtcp/(0,785D2)=2,17/(0,785·0,52)=11,02 м/с.
2.2.2.3 Длина трубы-сушилки
Скорость движения частиц материала:
wм=wг-wвит=11,02-6,72=4,3 м/с.
Концентрация материала (опила) в сушильном агенте:
wг/[(L1+L2)(1+xcp)wм]= =(0,53+0,371)·11,02/[(1,4+1,48)(1+0,125)·4,3]=0,71 кг/кг.
Критерий Reвит по wг:
Reвит=wгdэrtср/mtср=11,02·2,3·10-3·0,746/26,351·10-6=717,55.
Критерий Нуссельта:
Nu=0,14(Reвит)0,5=0,14·717,550,5=3,75.
Объемный коэффициент теплоотдачи:
av = 6Nultcp rtcp/dэ2rм = 6·3,75·0,287·0,71·0,746/(2,3·10-3)2·798,95 = =808,58 Вт/(м3К)
Средняя разность температур:
Dtcp=[(t1-q1)-(t2-q2)]/ln[(t1-q1)/(t2-q2)] = [(380-20)-(80-59)]/ln[(380-20)/(80-59)]=58,15 K.
Объем трубы-сушилки:
Vc=(Qи+Qм)/Dtcpav=(408,12+40,08)·103/58,15·808,58=9,53 м3
Длина зоны сушки:
lзс.=Vc/0,785D2=9,53/0,785·0,52=48,56 м.
Длину трубы от места ввода сушильного агента до места ввода влажной стружки принимаем lm=2 м.
Длина участка разгона:
lp=0,5wгD=0,5·11,02·0,5=2,76 м.
Общая длина трубы-сушилки:
l = lзс+lm+lp=48,56+2+2,76=53,32 м.
2.2.2.4 Гидравлическое сопротивление трубы-сушилки
Потери давления при движении чистого сушильного агента на трение и местные сопротивления:
DPг=0,5wг2rtcp(1+lгl/D+xмс)=0,5·11,022·0,746(1+0,089·53,32/0,5+2,39) = =583,47 Па,
где lг=64/Reвит=64/717,55=0,089.
Местные сопротивления трубы-сушилки принимаем по [5, табл. 12] и в соответствии с рис. 1:
вход в трубу, ξвх=1 1 шт.
отвод α=90°, ξот=0,39 1 шт.
выход из трубы, ξвых=1 1 шт.
Σxм.с=xв.х+xот+xвых=1+0,39+1=2,39.
Потери давления на трение при движении материала (опила):
DРм=0,5lм (l/D)wг2rtcp=0,5·0,02·0,71(53,32/0,5)·11,022·0,746=68,59 Па,
где lм – коэффициент трения; lм=0,01-0,03.
Потери давления на поддержание опила во взвешенном состоянии:
DРпод=lrtcpg =53,32·0,746·9,8·0,71=276,77 Па
Потери давления на разгон опила до скорости движения wм=4,3 м/с:
DРраз=0,5xраз wг2rtcp=0,5·1,5·0,71·11,022·0,746=48,24 Па,
где xраз – коэффициент сопротивления разгона материала, xраз=1-2; принимаем xраз=1,5.
Общее гидравлическое сопротивление трубы-сушилки:
DРс=DРг+DРм+DРпод+DРраз=583,47+68,59+276,77+48,24=977,07 Па.
Размеры трубы-сушилки
Диаметр: Æ511×5,5 мм;
Длина: l=53,32 м;
Гидравлическое сопротивление: DRс=977,07 Па.