2.Расчетная часть

Расчетная аэродинамическая схема сушильной установки для производства гранулированного доменного шлака.

Расчетные параметры (к аэродинамической схеме)

I-I	II-II	III-III
Q=35047,52
d=133.78	dн=70	dк=270
iобщ=4016,97	Iн=910	Iк=862
t=1950^oC	tн=800^oC	tк=80^oC

2.1.Подбор сушильного барабана

Количество влаги удаляемое при сушке шлака, определяем по формуле:

Количество влаги, содержащейся во влажном материале до сушки:

(1.3)

Принимаем напряженность объема барабана по влаге равной m0=50кг/м3, тогда необходимый внутренний объем барабана без учета заполнения его перегородками:

По данному объему подбираем барабан длиной L=40м и диаметром D=3,5м, внутренний объем этого барабана составляет 342,6 м3

Производительность барабана по высушенному шлаку составляет:

2.2.Расчёт горения топлива

Теплота сгорания газового топлива:

Q_н^р=358,2*CH₄+637,46*C₂H₆+912,5С₃Н₈=

358,2*97,64+637,46*0,1+912,5*0,01=35047,519 (^кДж/_нм3)

Расход воздуха на горение:

Процесс сгорания топлива осуществляется при коэффициенте расхода воздуха α=1,0 для природного газа.

Энергоноситель для тепловой установки – природный газ «Медвежье-Пермь».

Характеристики газа:

Теоретический расход воздуха:

L=0,0476(2CH₄+3,5C₂H₆+5C₃H₈)=0,0476(2*97,64+3,5*0,1+5*0,01)=9,31 (^нм3/_нм3)

Действительный расход сухого воздуха:

L_α=α*L=1,05*9,31=9,78 (нм³/нм³)

Действительный расход атмосферного воздуха при влагосодержании d=10:

L_α^'=(1+0,0016*d)*L_α=(1+0,0016*10)*9,78=9,93 (нм³/нм³)

Объем продуктов горения.

При полном горении топлива образуются продукты горения в виде CO₂, H₂O в парообразном состоянии, N₂ и SO₂ .

V_α=V_CO2+V_H2O+V_O2+ V_N2

Теоретический выход продуктов сгорания газового топлива (нм³/нм³):

V_CO2=0,01(CO₂+CH₄+2C₂H₆+3C₃H₈)=0,01(0,3+97,64+2*0,1+3*0,01)=0,981

Нм3/нм3

V_H2O=0,01(2CH₄+3C₂H₆+4C₃H₈+0,16*d*L_α)=0,01(2*97,64+3*0,1+4*0,01)=

1,956нм3/нм3

V_O2=0,21* L_α^'(α-1)=0,21*9,78*(1,05-1)=0,1027нм3/нм3

V_N2=0,79L_α+0,01N₂=0,79*9,31+0,01*1,95=7,73нм3/нм3

V_α=0,981+1,956+0,1027+7,73=10,77 нм3/нм3

Влагосодержание продуктов горения (г/кг сух.газ):

=133,783г/кг

Температура горения.

Определяем теоретическую температуру горения. Для этого находим теплосодержание продуктов горения с учетом подогрева воздуха до tвоз=600С.

По i-t диаграмме находим теплоту нагрева атмосферного воздуха iвоз=810 кдж/нм3.

Найдем общее тепло продуктов полного сгорания (кДж/м³):

Тепло продуктов сгорания за вычетом потерь в окружающую среду (кДж/м³):

=4016,97*0,9=3615,273 кдж/нм3

η_п – пирометрический коэффициент процесса горения, учитывающий потери тепла при горении топлива в процессе теплообмена от газов и факела на окружающие поверхности.

С помощью i^'_общ по i-t диаграмме находим действительную температуру горения:

t_дейст=1950^ºс.

2.3Материальный баланс процесса горения.

Таблица 1

вход		выход
статья	расчет	статья	расчет
1. Топливо:	V*ρ=	продукты горения	V*ρ=
-CH4	97,6*0,717=68,9кг	VCO2	0,981*1,977*100=193,94
-C2H6	0,1*1,356=0,14кг	VH2O	1,956*0,804*100=157,26
-C3H8	0,01*2,02=0,02кг	VN2	7,73*1,251*100=967
-N2	1,95*1,251=2,44кг	VO2	0,1027*1,429*100=14,67
-CO2	0,3*1,977=0,59кг
2. Воздух:	76(21)*Vα*ρ
-N2	963,30
-O2	292,91
Итого:	∑1359,30	Итого:	∑1355,87

2.4.Разбавление продуктов сгорания воздухом доt<=800⁰ С

X – количество вторичного воздуха

i_воз – энтальпия воздуха, поступающего для смешения, принимается в зависимости от температуры наружного воздуха по СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика";

i_дым, i'_воз – энтальпия продуктов сгорания и воздуха при требуемой температуре в рабочем объеме технологической тепловой установки.

i^’_воз=805 кДж/м³ и ⁱ_дым=840 кДж/м³ -теплосодержание прод. сгор. и воздуха на выходе из камеры смешения

-энтальпия воздуха при t=-35⁰C

подставим:

X=34,61 (нм³/нм³)

Общее количество воздуха, необходимое для горения и разбавления дымовых газов до заданной температуры:

(нм³/нм³)

Общий коэффициент избытка воздуха:

Влагосодержание разбавленных продуктов сгорания (г/кг):

отдельные составляющие продуктов горения при α_общ (нм³/нм³)

V_O2=0,21*(α_общ-1)*L=0,21*9,78*(3,616-1)=7,772

V_CO2=0,982

V_H2O=1,956

V_N2=7,746

г/кг сух воз

Теплосодержние смеси газов при t<=600 ⁰С (кДж/м³):

Расход сухих газов для теоритеческого процесса сушки