2.2 Расчет пневматической трубы-сушилки

2.2.1 Технологический расчет

2.2.1.1 Исходные данные

Параметры материала

Материал сосновый опил

Размер частиц 0,35×4,5×4,5 мм

Производительность по влажному опилу G₁=1,9 т/ч=0,53 кг/с

Относительная влажность:

начальная w₀₁=40 %

конечная w₀₂=19 %

Начальная температура опила q₁=15°С

Параметры наружного воздуха

Температура t₀=0°С

Влагосодержание x₀=0,003 кг/кг

Теплосодержание J₀=7,5 кДж/кг

Параметры сушильного агента

Сушильный агент – это топочные газы, разбавленные воздухом.

Топливо – мазут М80 (малосернистый)

Вход в сушилку

Температура t₁=530°С

Влагосодержание x₁=0,018 кг/кг

Плотность [6, приложение 2] r_t1=0,425 кг/м³

Выход из сушилки

Температура t₂=95°С

2.2.1.2 Характеристика частиц елового опила

Объем частиц:

V_ч=δbl=0,35·4,5·4,5·(10^-3)³=7·10^-9м³.

Поверхность частицы:

F_ч=2(δb+δl+bl)=2(0,35·4,5+4,5·4,5+4,5·0,35)10^-6=47·10^-6.

Фактор формы:

Ф=4,836V_ч^0,67/F_ч=[4,836·(7·10^-9)^0,67]/47·10^-6=0,35.

Эквивалентный диаметр частицы:

d_э=(6V_ч/π)^0,33=[6·7·10^-9/3,14]^0,33=2,5·10^-3м.

Абсолютная влажность опила:

на входе в сушилку: w_a1=100w₀₁/(100-w₀₁)=100·40/(100-40)=66,7 %;

на выходе из сушилки: w_a2=100w₀₂/(100-w₀₂)=100·19/(100-19)=23,5 %;

средняя: w_aср=0,5(w_а1+w_а2)=0,5(66,7+23,5)=45,1 %.

Теплофизические свойства соснового опила:

r_ср=615 кг/м³приw_аср=45,1 % [2, таблица 4];

С_м=2,6 кДж/(кг·К) приw_аср=53,4 % и поq_ср=0,5(q₁+q₂)=0,5(15+55)=35°С [см.2, таблица 6];

r_н=200 кг/м³приw_аср=53,4 % [см.2, таблица 5].

2.2.1.3 Материальный баланс

Производительность по высушенному опилу:

=(100-w₀₁)/(100-w₀₂)=0,53(100-40)/(100-19)=0,39 кг/c.

Количество испаренной воды:

W==0,53-0,39=0,14 кг/с.

Количество абсолютно сухого опила:

(100-w₀₁)/100=0,53(100-40)/100=0,32 кг/с.

Количество воды во влажном опиле:

W₁=w₀₁/100=0,53·40/100=0,21 кг/с.

Количество воды в высушенном опиле:

W₂=w₀₂/100=0,39·19/100=0,07 кг/с.

Проверка баланса по воде:

W₁=W+W₂; 0,21=0,14+0,07 кг/с.

2.2.1.4 Построение рабочей линии процесса сушки на J-х диаграмме

Параметры наружного воздуха

Точка А на J-х диаграмме:X₀=0,003 кг/кг,J₀=7,5 кДж/кг,t₀=0°C.

Параметры топочных газов

Точка К на J-х диаграмме:x_тг=x′=0,042 кг/кг,t_тг=1000°C,J_тг=1197 кДж/кг.

Параметры сушильного агента

Вход в сушилку

Точка В на J-х диаграмме:x₁=x″=0,018 кг/кг,t₁=530°C,J₁=599 кДж/кг.

Выход из сушилки

Точка С на J-х диаграмме:t₂=95°C.

Последовательность построения рабочей линии процесса сушки

на J-х диаграмме (рис.2).

1) На J-xдиаграмме находимточку Апо х₀=0,003 кг/кг иt₀=0 °С;точку Кпоx_тг=0,042 кг/кг и поt_тг=1000 °С; проводим рабочую линию горения мазута.

2) Находим точку Вна пересечении линиии линии температурt₂=530°С.

3) Определяем t_м1для точки В. Принимаем, что сушка опила проходит в первом периоде (J₁≈J₂), тогдаt_м1=θ₂=65 °С.

4) Расход тепла на нагрев опила:Q_м=C_м(q₂-q₁)=0,39·2,6(65-15)=50,7 кДж/с.

5) Удельный расход тепла на нагрев опила:

q_м=Q_м/W=50,7/0,14=362,1 кДж/кг влаги.

6) Удельные потери тепла принимаем q_пот=200 кДж/кг влаги.

7) Внутренний тепловой баланс сушилки:

D=4,19q₁-(q_м+q_пот)=4,19·15-(362,1+200)= –499,3 кДж/кг.

8) Координаты точки Е: зададимсяx=0,05 кг/кг,

тогда J=J₁+D(x-x₁)= 600-499,3(0,05-0,018)=584 кДж/кг.

9) Строим точку Епо координатамx=0,05 кг/кг иJ=584 кДж/кг.

10) Строим рабочую линию сушки , соединяяточку ВсЕи продолжая линию до пересечения сt₂=95°C, получаемточку С– окончание сушки.

11) По координатам точки Сопределяем влагосодержание сушильного агента на выходе из сушилки: х₂=0,160 кг/кг.

Теплосодержание сушильного агента на выходе из сушилки:

J₂=1,01t₂+(2493+1,97t₂)x₂=1,01·95+(2493+1,97·95)0,160=525 кДж/кг.

t_м2= θ₂=65 °С.

Рисунок 2 – J-xдиаграмма

2.2.1.5 Тепловой баланс

Теплосодержание сушильного агента при х₁иt₂:

J₁₂=1,01t₂+(2493+1,97t₂)x₁=1,01·95+(2493+1,97·95)·0,018=144 Дж/кг.

Теплосодержание подсасываемого воздуха при t₀и х₀:

J_п0=J₀=7,5 кДж/кг.

Теплосодержание подсасываемого воздуха при t₂и х₀:

J_п2=1,01t₂+(2493+1,97t₂)x₀=1,01·95+(2493+1,97·95)·0,003=104 кДж/кг.

Расход тепла на испарение влаги:

Q_и=W(2493+1,97t₂-4,19q₁)=0,14(2493+1,97·95-4,19·15)=366 кДж/с.

Расход тепла на нагревание материала:

Q_м=50,7 кДж/с.

Потери тепла:

Q_пот=Wq_пот=0,14·200=28 кДж/с.

Расход сушильного агента:

L₁=(Q_и+Q_м+Q_пот)/[(J₁₁-J₁₂)-0,05(J_п2-J_п0)]=(366+50,7+28)/[(600-144)-0,05(104-7,5)]= =0,99 кг/с.

Количество паровой смеси, выходящей из сушилки:

L₂=1,05L₁=1,05·0,99=1,04 кг/с.

Влагосодержание сушильного агента на выходе из сушилки:

x₂=x₁+W/L₁=0,018+0,14/1,04=0,153 кг/кг.

По диаграмме J-x:x₂=0,16 кг/кг,J₂=525 кДж/кг.

Теплосодержание сушильного агента на выходе из сушилки:

J₂=1,01t₂+(2493+1,97t₂)x₂=1,01·95+(2493+1,97·95)0,153=506 кДж/кг.