Курсовая работа: Барабанная сушилка

3.11 Определяем длину барабана Lбар, м

Принимаем длину корпуса Lбар= 11,46 м.

Тогда отношение вполне допустимо.

3.12  Объемное напряжение барабана по влаге составит

4.Расчет времени сушки

Время нахождения материала в барабане определяем по формуле, с:

Где: β-коэффициент заполнения барабана (принимаем согласно вида высушиваемого материала и типа насадки барабана) = 0,15%;

 ρ-плотность суперфосфата гранулированного (кг/м3) при средней ее влажности ωСР = 3,1 ρс = 2600 кг/м3:

5.Расчет горения топлива

В качестве сушильного агента в конвективных сушилках применяют смесь топочных газов. При расчете сушильных установок необходимо знать основные физические параметры сушильного агента.

Топочные газы образуются при сжигании различных топлив и их использование в качестве сушильного агента имеет свои преимущества по сравнению с сушилками с паровыми или водяными калориферами - большая экономичность по расходу топлива;

- меньшие габаритно-весовые показатели;

- меньшая инерционность по температуре сушильного агента.

К недостаткам сушилок с топочными газами следует отнести возможность засорения сушимого продукта сажей.

Состав топлива (мазут малосернистый) по массе (%):

Wp – 3,0%

Ap – 0,05%

Sp– 0,3%

Cp – 84,65%

Hp – 11,7%

Np– 0.3%

Op – 0.3%

5.1 Теоретическое количество воздуха по объему, необходимое для полного сгорания 1кг топлива, м3 воздуха/ кг топлива

Qнр=339CР+1030S Hp - 108,5(Op - Sp)-25 Wp; м3/кг (18)

Qнр=339*84,65+1030*11,7- 108,5(0,3 – 0,3)-25*3=40672

L0=0,0889*CР+0,265*HР-0,0333(OР - SР); кг/кг (19)

L0=0,0889*84,65+0,265*11,7-0,0333(0,3 – 0,3)=10,6

5.2 Находим количество атмосферного воздуха при его влагосодержании

L0’=(1+0,0016*d0) L0 (20)

d0- влагосодержании, 10,8 г на 1 кг сухого воздуха

L0’=(1+0,0016*10,8)10,6=10,78

5.3 Действительное количество воздуха при коэффициенте избытка

Принимаем α – коэффициент избытка воздуха 1,2.

Для сухого воздуха

Lα=α* L0

Lα=1,2*10,6=12,72

Для атмосферного воздуха

Lα’=α* L0’ (21)

Lα’=1,2*10,78=12,9

5.4 Количество и полный состав продуктов полного горения при α=1,2:

0,01855*84,65=1,57

 (25)

(26)

(27)

(28)

5.5 Общее объемное количество продуктов горения

(29)

5.6 Рассчитать состав продуктов горения

5.7 Определяем влагосодержание продуктов горения кг/кг:

5.8 Определяем энтальпию дымовых газов на 1 кг. сухих газов, кДж/кг:

Где: η – к.п.д. топки, принимаем 0,9;

Ст tт – количество теплоты, Ст = 2,30 кДж/(кг* °С), tт =120 °С;

Н0 – энтальпия атмосферного воздуха, равна 40 кДж на 1 кг. сухого воздуха;

Vуд – удельный объем влажного воздуха при В = 99,4 кПа Vуд = 0,843 м3 на 1 кг. сухого воздуха.

По H-t диаграмме находим действительную температуру приложение 13, источник 1, при α = 1,2, tг=1420

6.Графические расчеты процессов сушки в H,d-диаграмме

Графический расчет процессов сушки в Н-d диаграмме.

6.1 Рассчитываем начальные параметры теплоносителя

Температура газов при входе в барабан tнгаз =600°С. Для получения такой температуры топочные дымовые газы разбавляем атмосферным воздухом. Приняв к.п.д. топки η=0.9, определяем количество воздуха, необходимого для смешивания с дымовыми газами. Для этого составляем уравнение теплового баланса топки и камеры смешивания на 1 кг сжигаемого топлива.

где: Нвоз – энтальпия поступающего для смешивания воздуха при температуре, кДж/кг

Ндым - энтальпия дымовых газов при tгазн 600°С, Ндым =1050кДж/кг

Нв, - энтальпия воздуха при температуре 120 °С (таблица Vll.33),

Нв, =815 кДж/кг

Тогда:

6.2 Общее количество воздуха. Необходимое для горения 1 кг топлива и разбавления дымовых газов до заданной температуры составляем кг/с:

6.3 Общий коэффициент избытка воздуха

6,4 Определяем влагосодержание разбавленных дымовых газов

Где: - объемы отдельных составляющих продуктов горения при αобщ = 2,7

Рассчитываем объем составляющих продуктов горения:

Таким образом:

6.5 Производим построение теоретического процесса сушки

Точка К характеризуется параметрами Нгаз = 2213 кДж на 1 кг сухих газов и dгаз = 75,08 г на 1 кг сухих газов, а также А параметрами окружающего воздуха t0 = 15°C b φ0 = 75% (d0 = 10,6 г).

По известным начальным параметрам сушильного агента (tнгаз = 600°C и dн =26,4)

Находим точку В – начало теоретического процесса сушки. Эта точка характеризует параметры сушильного агента ( смесь продуктов сгорания топлива с воздухом), поступающего в сушильный барабан. Соотношение между топочными газами (точки К) и воздухом (точка А) при смешивании их до заданных параметров (точка В) определяется зависимостью.

где:  - количество сухого воздуха. Необходимого для получения смеси с температурой tнгаз =600°С

От точки В проводим линию Ннгаз = const до пересечения с изотермой tкгаз =120°С и определяем положение конечной точки процесса L0. Теоретический процесс сушки на Н-d диаграмме изобразится линией ВС0. Параметрами точки С0 на 1 кг сухих газов являются постоянная энтальпия Ннгаз =1100 кДж и влагосодержание d2 = 300 г.

6.6 Расход сухих газов по массе при теоретическом процессе сушки

6.7 Построение действительного процесса в реальной сушилке сводится к определению направления линии сушки для чего находим удельное количество теплоты, отданное в окружающую среду поверхностью сушильного барабана и на нагрев материала.

где:  - количество теплоты, расходуемой на нагрев сушимого материала, кДж/кг.

где: см – удельная теплоемкость высушенного материала при конечной влажности .

где:  – теплоемкость,

 - количество теплоты, потерянной сушилкой в окружающую среду.

где: α1 – коэффициент теплоотдачи от газов к внутренней поверхности сушильного барабана равной 150 Вт/(м2*°С);

s1 – толщина стенки барабана = 14 мм;

s2 – толщина теплоизоляции барабана равна 40 мм;

 и  - теплопроводность соответственно стальной стенки

 = 58,2 Вт/°С;

 = 0,2 Вт/°С;

 - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности теплоизоляции в окружающую среду обычно принимаемый 12-15 Вт/(м2*°С), ;

 – площадь боковой поверхности сушильного барабана

 - разность температур газов рабочего пространства барабана и окружающего воздуха, °С

 - средняя температура материала в барабане

где:  средняя температура материала в барабане.

Следовательно:

Подставляем числовые значения в формулу :

Подставляем числовые значения в формулу :

6.8 Так как часть теплоты теряется, то энтальпия  в конце процесса будет меньше энтальпии  газов в начале процесса сушки, т.е

Находим величину уменьшения энтальпии дымовых газов.

Откладываем на Н-d диаграмме значение = кДж на 1 кг сухих газов от точки С0 вертикально вниз и получаем точку D, которую соединяем с точкой В. Линия BD показывает направление линии действительного процесса сушки с учетом тепловых потерь. Линия пересечения пучка действительного процесса сушки с линией  = 600°С дает точку С – конца процесса сушки. При заданной конечной температуре процесса  =65°С весь процесс в действительной сушилке выразился линией ВС. Следовательно, процесс пойдет по более крутой линии и конечная точка переместится по вертикали вниз от С до точки D на величину, равную потере теплоты, отнесенной к 1 кг сухого газа, проходящего через сушилку. Притом энтальпия уменьшается при постоянном влагосодержании, поскольку потери теплоты снижают температуру газов. Определяем на Н-d диаграмме конечное влагосодержание газов для точки С, dк = 270г на 1 кг сухих газов.

6.9 Действительный расход газов по массе на сушку составит

6.10 Определяем количество теплоты на сушку

6.11 Приняв к.п.д. топки η=0,9 определим количество подводимой теплоты в топку

6.12 Определим тепловую мощность топки

6.13 Расход топлива по массе составляет

7.Материальный и тепловой баланс сушильного барабана

При установившемся процессе сушки количество влаги, поступающей в сушильный барабан с материалом и дымовыми топочными газами, должно быть равно количеству влаги, остающейся в материале, и влаги, ушедшей с дымовыми газами (баланс влаги) на 1 ч работы сушилки. Малая величина потерянной теплоты в окружающую среду объясняется применением тепловой изоляции. Проверим конструктивные размеры сушильного барабана.

7.1 Определяем объем сушильного барабана Vбар,м3

где: Кб—коэффициент, учитывающий долю объема барабана, занятого насадками и винтовыми направляющими (Кб=1,1 ...1,2) Кб=1,2;

Ф — тепловой поток, передаваемый от газов к материалу и расходуемый на испарение влаги и нагрев материала:

Ф=( 2493+1,97*tкгаз-4,2*tнм)*0,278*W+0,278*Qм (61)

где: Qм- количество теплоты, расходуемой на нагрев сушимого материала:

 кДж/ч

Ф=(2493+1,97*120-4,2*15)*0,278*1704,55+0,278*505227,1=1403967,86 кВт

7.2 Определяем среднюю логарифмическую разность температур между газами и материалом в барабане для случая прямотока по формуле

∆tср=∆tмакс-∆tмин/﴾2,3*lg*(∆tмакс/∆tмин)﴿     (62)

∆tмакс= tнгаз - tнм (63)

∆tмакс=600-15=585°С

∆tмин= tкгаз – tкм (64)

∆tмин =120-65=55°С

∆tср=585-55/(2,3*lg*(585/55)=224,58°С

Принимаем объемный коэффициент теплоотдачи, отнесенный к единице свободного объема барабана, не занятого перегородками и лопастями  Вт/(м3*°С)

Таблица 1. Материальный баланс

Страницы: 1, 2, 3