1.4. Расчет расходов сушильного агента, греющего пара и топлива

Массовый расход абсолютно сухого газа рассчитывают используя результаты построения процесса сушки на диаграмме I-x:

L=W/(x₂-x₁);

Лето:

L^л=0,061 кг/с /(0,0385 кг/кг сух. в.-0,0105 кг/кг сух. в.)=2,179 кг/с;

Зима:

L^з=0,061 кг/с /(0,0273 кг/кг сух. в.-0,0025 кг/кг сух. в.)=2,46 кг/с;

Массовый расход влажного газа L_вл.г. определяют в зависимости от его влагосодержания.

L_вл.г.=L*(1+x₂);

Лето:

L_вл.г.= 2,179 кг/с *(1+0,0385 кг/кг сух. в.)=2,263 кг/с;

Зима:

L_вл.г.= 2,46 кг/с *(1+0,0273 кг/кг сух. в.)=2,527 кг/с;

Расход греющего пара в калорифере при сушке воздухом рассчитывают по уравнению:

D=L*(I₁-I₀)/r ,

где r – удельная теплота парообразования, соответствующая заданному давлению греющего пара, r=2106 кДж/кг, P=5,5 кг/см² (табл. LVIII, стр. 550).

Лето:

D=2,179 кг/с*(182 кДж/кг-46,12 кДж/кг)/ 2106 кДж/кг=0,14 кг/с;

Зима:

D=2,46 кг/с*(159 кДж/кг+3,35 кДж/кг)/ 2106 кДж/кг=0,19 кг/с.

1.5. Расчет рабочего объема сушилки

Общее количество теплоты, затрачиваемой в процессе сушки за 1 секунду, определяют по формуле:

Q₀=L*(I₁-I₀);

Лето:

Q₀^л =2,179 кг/с*(182 кДж/кг-46,12 кДж/кг)=296,083 кВт;

Зима:

Q₀^з =2,46 кг/с*(159 кДж/кг+3,35 кДж/кг)=399,381 кВт.

Количество теплоты передаваемое высушиваемому материалу в рабочем объеме сушилки за 1 секунду:

Q=Q₀-W*(q_тр.+q_п.);

q_тр.=0;

Лето:

Q=296,083 кВт-0,061 кг/с*(0+132,038 кДж/кг)=288,029 кВт;

Зима:

Q=399,381 кВт-0,061 кг/с*(0+132,038 кДж/кг)=391,327 кВт.

Так как расчетные данные по зиме больше, чем по лету, то дальнейший расчет ведем по зиме. Для расчета рабочего объема V_p сушилки используют уравнение теплоотдачи от сушильного агента к материалу:

V_p=W/A;

Интенсивность теплообмена определяется по уравнению тепломассообмена:

А=к_v*Δt_ср. ,

где к_v – объемный коэффициент теплообмена,

к_v=0,2 кг/м³*ч*К=0,000056 кг/ м³*с*К (табл. 2.6).

Средний температурный напор вычисляют по формуле логарифмического усреднения, если Δt_б./ Δt_м>2, среднее арифметическое, если Δt_б./ Δt_м<2.

Находим температурные напоры на входе сушильного агента в сушилку и на выходе из нее:

Δt_б.=t₁-θ_м; Δt_м.=t₂-θ_м;

где t₁, t₂ – температуры сушильного агента соответственно на входе в сушилку и на выходе из нее.

150⁰С 75⁰С

47⁰С 0⁰С

Δt_м.=75⁰С-0=75⁰С;

Δt_б.=150⁰С-47⁰С=103⁰С;

103⁰С/75⁰С<2,

Δt_cр.=(103⁰С+75⁰С)/2=89⁰С,

А=0,000056 кг/ м³*с*К *89⁰С=494,84*10^-5 кг/ м³*с=17,8 кг/м³*ч ,

V_p=0,061 кг/с / 494,84*10^-5 кг/ м³*с=12,33 м³ .

1.6. Расчет параметров барабанной сушилки

Из материального баланса сушилки следует зависимость, по которой можно найти коэффициент заполнения ψ барабана, то есть долю рабочего объема барабана, заполненного материалом.

Ψ=(А/ρ_н)*(1-(U₁+U₂)/2)/( U₁-U₂) ,

где ρ_н – насыпная плотность материала (таб. 2.6)

ρ_н=1200 кг/м³ ,

Ψ=(17,8 кг/ м³*ч /1200 кг/м³)*(1-(0,17+0,017)/2)/ (0,17-0,017)=0,088

Во избежание чрезмерного пылеуноса скорость газов v_г в барабане не должна превышать 2,5-3 м/с. Исходя из этого условия на ходят минимально допустимый диаметр сушильного барабана.

где ρ_г и L – плотность и расход абсолютно сухого сушильного агента.

Задаются отношения длины барабана L_б к его диаметру D_б в пределах 4<L_б/D_б<8 и определяют диаметр барабана из формулы:

V_p=π* D_б²*L_б*(1-ψ)/4,

Принимаем L_б/D_б=5, тогда L_б=5*D_б,

Принимаем стандартный размеры сушильного барабана по ГОСТ 11875-79.

Диаметр, мм	Длина, мм			Масса, т
D	L	l	L1	не более
1600	8000	1650	4700	16,9

Находят средний массовый расход материала:

G_ср=( G₁+ G₂)/2;

Находим время пребывания материала в барабане:

τ=V_б*ρ_нас*ψ/ G_ср,

V_б=π*D²*L*(1-ψ)/4,

V_б=3,14*(1,6 м)²*8м*(1-0,088)/4=14,66 м³,

G_ср=(0,389 кг/с+0,328 кг/с)/2=0,359 кг/с,

τ=14,66 м³*1200 кг/ м³*0,088/0,359 кг/с=4312,2 сек

Выбираем угол наклона сушильного барабана γ_б согласно стандарту от 0,0175 до 0,07 рад (1-4⁰) и рассчитывают частоту вращения барабана n_б или угловую скорость w_б, необходимую для перемещения заданного количества материала по длине L_б за время сушки τ.

n_б=а₁*а₂*L_б/γ_б*D_б*τ.

где γ_б – угол наклона барабана, γ_б=0,07 рад,

а₁ –коэффициент зависящий от типа насадки, а₁=0,7 (для подъемно-лопастной)

а₂ - коэффициент зависящий от плоскости высушиваемого материала и направления движения газов и материалов, так как у нас тяжелый материал, то а₂=0,7.

n_б=0,7*0,7*8 м/(0,044 рад*1,6 м*4312,2 с)=0,0129 с^-1.

Потребляемую мощность N_б на вращение барабана приближенно определяют по формуле:

N_б=78*σ*ρ_нас*n_б* D_б³* L_б,

σ – коэффициент мощности, σ=0,22*ψ+0,016=0,22*0,088+0,016=0,035,

N_б=78*0,035*1200 кг/ м³*0,0129 с^-1*(1,6 м)³*8 м=1384,8 Вт.

Массу металла барабанной сушилки G_б, допускается определять ориентировочно в зависимости от ее рабочего объема V_p.

G_б=7200+630*V_p;

G_б=7200+630*12,33=14967,9 кг.