барабанная сушилка 2009

Прuмер 3.14.

Определить энтальпию топочных газов на выходе топочной

камеры в условиях предыдущего примера, если Io =40 кДжI

кг а.С.В.

Решение

Дпя определения энтальпии Ir по формуле (3.26.) необхо­

димо прежде всего найти значения следующих величин: Ст, 1/\

Q~'. Теплоемкость топлива определяем по правилу аддитивно­

сти

СТ =Сс ·СР +СН2 ·нР +COZ ·01' +Cs ·Sp +CW ·WР ,(З.27.)

где CC,CHz'COz'Cs'Cw - соответственно, теплоемкость уг­

лерода, водорода, кислорода, серы и воды. Дпя их определения

	С	11.С
воспользуемся формулой Коппа [7]		=- 1 - 1 ,
	.к		где Пj -	число
		М
атомов в молекуле соединения, Cj -	атомная теплоемкость, М -

молекулярная масса соединения.

Таким образом

Ст = 0,975· 0,842+ 18· 0,122+ 1,57·0,0045+ 0,969· 0,0015+

кДж

+4,19·0,03 =3,15 ---

кг· град

Температуру мазута на входе в топочную камеру принима­

ем равной 110 ос (мазут предварительно нагревается для сни­

жения его вязкости) [11]

Высшую теплотворную способность мазута рассчитаем по

формуле Менделеева

Q: = 33,9СР + 25,5Нр + 10,9· (Sp - (УР) =

== 33,9·0,842 + ]25,5·0,122 + 10,9· (0,00] 15 - 0,0045) =43,8 МДж

			кг
Тогда энтальпия топочных газов будет равна
Ру'		.'	Р
l _СГ"т+Qв	·'lt· t +]']·!o+12· Yo+ W],·1,,--\}J		'{',"3_
Т -	Ц + l~ + (1- 'Рр) - wр - 9-Нr		-

= 3,15 ·110 + 43800·0,95 + 16,66·40 + 18·40 == 1293кДжlкг стт 16,66 +] 8 - 0,03 - 9·0,122

21

www.mitht.ru/e-library

Пример 3.15.

Определить температуру топочных газов на выходе топоч­

ной камеры, если влагосодержание топочных газов на выходе

равно Хт = 0,0407 кг вл.lкг С.Т.г., а энтальпия IT =1293 кДжIкг С.Т.г.

Решение

Точка пересечения линий Хт =0,0407 и IT =1293 в коорди­

натах I-X характеризует параметры топочных газов на выходе из

топочной камеры. Откуда ТТ = 1005 ос.

Энтальпия смеси топочных газов со вторичным ВОЗДУХом на

выходе из камеры смешения может бьггь определена с помощью

диаграммы I-X путем построения процесса смешения, задавшись температурой смеси на выходе из камеры смешения t1 (см.

рис.3.3.)

Удельный расход вторичного воздуха в камере смешения

определяется с помощью уравнения материального баланса по влаге камеры смешения из расчета на 1 кг топлива

gс.m.г.Хm + L~ Хо -ос (gc.m.c. + Ц )Х!

(3.28.)

1

х

ХО

Рис. 3.3. ОпреДе.!lеНJ.е Ш).<10жения l'ОЧКН смешеиия потоков свежеr

возд)'ха с 'rОПОЧИЫМJ. газами в K8l\-1epe смеUlСШ.я.

22

www.mitht.ru/e-library

Откуда		(Хm - xJ	/
Y	__			(3.29.)
l "2	-- gс_m_г_ - (-- )' кг а.С.В. кг топл
		х] -хо
где 9с_т_г_	определяется по формуле (3.22.), если весь вторичный

воздух вводится в камеру q.лешения, или по формуле (3.30.), если

часть вторичного воздуха 12 подается в топочной камере

gcтz_ =Ц' +z; + 1- \fl' - wP -9·НР кг С.Т.Г./КГТОПЛ. (3.30.)

Пример 3.16.

Определить энтальпию смеси топочных газов со вторичным воздухом камеры смешения, если: Хт =0,0407 кг вл.lкг с.т.г.;

Ir =1293 кДж/кг С.Т.г., ха =0,008; 10 =40; {1 = 600 ОС.

Решение

По диаграмме I-X определяем положения точек смешива­ ния потоков: т. Т, т. О. Соединяем точки Т и О прямой линией -

линией смешения. Далее, проводим изотерму {1 = 600 ос до пере­

сечения с линией смешения. Точку пересечения обозначаем сим­ волом «1». Энтальпия, проходящая через эту точку есть 11 = 725 кДжIкг С.Т.Г.

Пример 3.17.

в условиях предыдущего примера определить удельный

расход вторичного воздуха в камере смешения, воспользовав­

шись уравнением (3.29.), как правилом рычага 1 рода, если из­

вестно, что расход сухих топочных газов на входе в камеру сме­

шения равен 9ст_г_ = 33,5 кг C.T.r.lKr топл.

Решение

Перепишем уравнение (3.29.) в виде

	П=		т-Т
	2	gc_m_z_ Т -о '
где f -1 и 1-0 -	отрезки линии смешения «О-Т», измерен­
ные в мм. Откуда
у-ззs}27_?78			/	кг топл.
/-"2 - ,	-	- ,	кг а.С.В.

153

Построение реального пооцесса сушки в I-X координатах и gпределение действительных параметров топочных газов на вы­

ходе из барабанной сушилки производится в той же последова­

тельности, что и в случае сушки горячим воздухом.

23

www.mitht.ru/e-library

Пример 3.18.

Производительность барабанной сушилки по сухому мате­ риалу составляет 5 кг/с. Начальная влажность материала равна 8%. Конечная влажность 1%.

Температура материала на входе в барабан равна 15 ос. Температура материала на выходе из барабана меньше темпе­

ратуры сушильного агента на 15 ос. Температура топочных газов

на входе в барабан 600 ос. Энтальпия топочных газов на входе 725 кДжIкг С.Т.Г. Температура сушильного агента на выходе из барабана равна 100 ос. Определить влагосодержание и энталь­ пию сушильного агента на выходе из барабана а также размеры барабана, если теплоемкость сухого материала равна 0,8

кДж/кг град., а объемное напряжение барабана по влаге равно 35

кг/м3час.

Решение

Относительная влажность материала на входе и выходе барабана

U1 -=	T.f}1	=-8	=0,087 кг ВЛ./КГ С.М.
	l-WЯ	92
и, =	WK	=-1	=0,0101 кг вл./кг С.М.
~	l-WK	99

Количество удаляемой влаги в барабане

W = Gc.m.(UJ--U2) == 5(0,087 - 0,0101) = 0,385 кг /с.

Диаметр барабана	= v4' 0.385· 3600
DБ=v 4·W		=2,03 м.
т·;г·Н	6·3,14·35

Принимаем диаметр барабана равным 2,2 м. (6]. Минимально необходимый объем барабана

~T=W =1386 =396м3.

Н	35	'
Длина барабана

4·17	4·396
LБ =--- 2	=-- ' - 2== 10,42	М.
;г. DБ	3,14·2,2

Принимаем /'н = 12 м. [6).

КоэФФициент теплоотдачи от внешней поверхности бара­ бана к окружающей среде.

24

www.mitht.ru/e-library

ао = 9,74 + 0,07(В .. lи) = 9,74 + 0,07 . 25 = 11,49 Вт/м2град.

При е =45 ос и to=20 ОС.

Потери тепла в окружающую среду от поверхности тепло­ изолированного барабана.

Qo =ао .(B--tо)·1!·Du '!Jб =

=11649· (45 - 20)·3,14' 2,2 ·12 =23812 Вт.

При Du = Dб =2,2 ~I.

Удельные потери тепла в окружающую среду

qo	Qo	23,8	кДж/КГУД.вл.
	=-=--=61,8
,	w	0,385

Энтальпия материала на входе и выходе барабана в пред­ положении, что аппарат работает в режиме прямотока

Н) =0,8 ·15 +0,087·4,19 ·15 =17,5

Н2 =0,8·85 + 0,0]01· 4,19·85 =71,6

КДЖ/КГ С.М. кДж/кг С,М.

		Удельные потери тепла с материалом
	q	...	= Сем (Н2 -	HJ =5· (71,6-17,5) =703 кДж/КГвл.
			W	0,385
		Сумма удельных потерь тепла
			11 = .... qo -	qM = -61,8-703 = -765 кДж/КГ вл.

Построение линии сушки начинаем, задаваясь произволь­ ным значением Х =0,15 кДж/кг С.т.Г. И определяя с помощью ос­

новного уравнения статики сушки сопряженное значение 1.

Соединив т. 1 (l1,t1) с т. (I,X) и продолжив линию сушки до пересечения с изотермой t2 =100 ОС, определяем 12 и Х2: 12 =595 КДЖ/КГ С.Т.г.; Х2 = 0,184 кДж/кг С.Т.г.

Потребный расход сухих топочных газов 8 реальной сушил­

шt,определяем по формулам (3.11.), (3.1 З.).

Пример 3.19.

Определить в условиях предыдущей задачи потребный массовый и объемный расход сухих топочных газов в реальной

сушилке.

Решение

Удельный расход сухих топочных газов

1 =	1	=	1	=6,33	КГ С.т.Г./КГ ВЛ.
			0,184 - 0,0259
	Х2 -	Х1

2S

www.mitht.ru/e-library

Массовый расход сухих топочных газов

L = /. W = 6,33'0,385 =2,44 кг С.Т.г./с.

Объемный расход топочных газов на выходе И3 барабанной

сушилки
	f'=L· V:·2		=2,44 ·1,4 = 3,41 мЗ/с.
VT 2 =Rs .1;(0,622+ X:J =287·373· (0,622+0,184) =1,4					м3
O	0,622·	В		0,622· 745·133,4	КГС.Т.г.
	Потребный расход топлива в топочной камере определяет­
ся по формуле
		в=	1.	г'	(3.31.)
		gcm.z.		+ J2

где [. - потребный массовый расход сухих топочных газов в ба­ рабанной сушилке, gc.m.,. - удельный массовый расход сухих то-

почных газов на выходе из топочной камеры, [~ - удельный

расход вторичного воздуха в камере смешения.

Пример 3.20.

Определить потребный расход топлива, если расход сухих

топочных газов равен 2,44 кг С.т.г./с., удельный расход сухих то­

почны x газов на выходе из топочной камеры равен 33,5

кг C.T.r.lKr топл., а удельный расход вторичного воздуха в камере

смешения 27,8 кг a.c.B.lKr топл.

Решение

Определяем расход топлива по формуле (3.31)

В= 2,44 =0,0398 кг/с= 143 кг/час. 33,5 + 27,8

3.2.4.2. Расчет потребного расхода топочных газов в случае газообразного тоnnuва

Расчет потребного расхода топочных газов в случае газо­ образного топлива начинают, как и в предыдущем случае, с рас­

чета YШl.льного теоретического расхода воздуха (первичного В03духа) в топочной камере.

26

www.mitht.ru/e-library

Состав газообразного топлива в общем случае может быть

представлен в следующем виде:

(CHJP кг метана + (С2Н6У кг этана +(C~H6)P кгпропана +

	кг топлива	кг тоnл.		кг топл.
+(C H	Y кrбутана	+(N Yкrазота + (СО У' кгдиокс}тлерода +
4	10	2	2
	кг топлива	кг топ.п.		кг топлива

+ (H S)P кrcepop,oдopoдa +(О2У кгкислорода + (соу кгокиси vпсрода_+

2

	ю- топлива	кг топлива	кr тошшва
+ (Н2	У кг водорода =]
	кг топлива
	Теоретический расход кислорода на сгорание 1 кг метана
может быть определен		по реакции	горения метана.

СН4 + 202 =С02 + 2Н2О на сжигание 1 кг метана требуется 4 кг

кислорода.

Теоретический расход кислорода на сгорание 1 кг этана:

2С2Н6 + 702 =4С02 + 6Н2О на сжигание 1 кг С2Н6 требуется

3,73 кг 02.

Вообще. Теоретический расход кислорода при сжигании любого углеводорода может быть найден по формуле:

n

т+-

РО	=32---±-	кгО2	(3.32.)
2	12т +11	кг углеводорода
где m - число атомов углерода соединения, а n -			число атомов
водорода.
В самом деле, в случае метана: m =1, n =4 и

РО2 =4 кг 02/кг СН4•

Теоретический расход кислорода на сгорание 1 кг Н2:

2Н2 + 02 =2Н2О => на сгорание 1 кг Н2 требуется 8 кг 02.

Теоретический расход кислорода на сгорание1 кг окиси уг­

лерода.

2С02 + 02 = 2С02 => на сжигание 1 кг СО требуется 0,57 кг 02.

Теоретический расход кислорода на сгорание 1 кг серово­

дорода:

2Н25 + 302 = 2502 + 2Н2О => на сжигание 1 кг Н25 требуется 1,41

кг 02.

Тогда теоретический расход кислорода на сжигание 1

кг газа будет равен:

27

www.mitht.ru/e-library

		n
		т+---
1	[ "	4 {сmиJР + 1,41(И2SУ +
02	=32 "-" 12т +n

+О,57(СОУ +8(Н2У -(О2У] _кгО2

кг ТОПЛ.

С учетом содержания кислорода в воздухе удельный тео­

ретический расход воздуха может быть рассчитан по формуле:

r		m+~	1
lr =4,32'l32}2		4	(сmиJР+1,4 l(H 2SY +о,57(СОУ+8(Н2У-(О:У]
		12m+n
кг a.c.B.lKr топл или
1, =138,2· ГL	m+-
	--Аn-(СrnнJ +o,o441(II,S)P + 0.01 78(СО)" +O,25(H,)-о,О3I3(О,У1
	12m+n

J

(3.33.)

Пример 3.21.

В качестве топлива используют природный сухой газ сле­ дующего объемного состава [11]: 93,8% СН4; 2,0% С2Н6; 0,8% сзнв; 0,3% С4Ню; 0,1% CsH12; 2,6% N2; 0,4% СО2. Рассчитать тео­

ретический расход воздуха на сжигание 1 кг газа.

Решение

Пересчет объемных долей в массовые производим по

1\4А

формуле: ал =ХА м-; где хА - объемная доля компонента А в

ер.

смеси, ад - массовая доля этого компонента, Мд и Мер. - мольные

массы компонента А и смеси соответственно.

Мер. =0,938 ·16 + 0,02·30 + 0,008·44 + 0,003·58 + 0,001· 72 +

+ 0,026.28 +0,004.44 =17,11 кгсм.

МОЛЬ см.

(СН4)Р = 0,877; (С2Н6)Р = 0,035; (сзнв)Р = 0,0206; (С4Н1О)Р = = 0,0102; (CsH12)P = 0,0042.

Тогда теоретический расход воздуха на сжигание 1 кг газа можно рассчитать по формуле (3.33.) с учетом условий задачи.

28

www.mitht.ru/e-library

lт = 138,2'[0, 128(СН4)Р + о,117(C2~)P + о,114(СзНg)Р +

+о,112(CJ!lo/ + 0,1] 1(CsHI2)P] = 16,63 кг возд./кг газа.

уД е л ь н ы й действительный расход первичного воздуха больше теоретического на величину коэффициента избытка воз­

духа (см. (3.18», который может быть определен по формуле

(3.17.)

а=· 2]	П =/·а.
21-02,"	I	т

Пример 3.22.

В условиях примера 3.21. определить действительный рао­

ход первичного воздуха, если содержание кислорода в продуктах

сгорания равно 3,5%.

Решение

По формуле (3.17.) рассчитаем коэффициент избытка воз­

духа:

21

a=---~]2

2] -3,5 '

Тогда действительный расход первичного воздуха будет

равен:

ц = /т'а= 16,63'1,2 = 19,96 кг а.С.В./КГТОПЛ.

Влагосодержание топочных газов на выходе из топочной

камеры определяется по формуле аналогичной формуле (3.23.).

	П . Х	О	+ "_?~---(C					н )1'		+ wP
	I			~ 12		т +11	' т		11	,(3.34.)
	ХТ ::: ___
	LY+ 1- W р -					,,_9~__(c Н )Р
	I					~12m+11			"'	n
"	911 (			)Р						_
где ~	CmH n				- член уравнения, показывающии сколь-
	12m+n

ко влаги выделяется при сгорании 1 кг газа; в качестве примера

рассмотрим справедливость этого выражения применительно для

водорода ~---(C",HJP =9(НУ. Ранее было показано, что

12т+ 11

именно такое количество влаги выделяется при сrорании водоро·

да, содержащегося в 1 кг топлива.

29

www.mitht.ru/e-library

Пример 3.23.

В условиях примеров 3.20. и 3.21. рассчитать влагосодер­

жание топочных газов на выходе из топочной камеры, принимая, что ха = 0,008 кг/кг.

Решение

Рассчитаем прежде всего массу влаги, выделяющуюся при

сгорании 1 кг газа.

I

9n

.(с Н )1-'

=~-'(CH У +

9·6 ·(с Н у +

12т + n

rn

n

) 2 .1+ 4

4

12 . 2 + 6

~ б

+~~.(c Н )Р +

9·10

·(с Н

)Р +~~.(c н

)Р-

12.3+8

3

8

12.4+10

4

10

12.5+12

5

12

-

= 2092 кг вл.

,

КГ. nолл

Тогда

-

19,96·0,008+2,092+0 -0119

кг вл.lкг С.Т.г.

Х. т -

19,96 + 1+ О - 2,092

- ,

Энтальпия топочных газов на выходе из топочной камеры

рассчитываются по формуле аналогичной формуле (3.26.)

/1

==

СТ • tT +Q; .'7т + Ц . /0

) (3.35)

1/ +l-И;ТР - " -~.(c н )Р

1

"""'12т

+n

m.~

где

Q~ - высшая теплотворная способность топлива, рассчиты­

ваемая по формуле (3.36.)

о; =Q~ + 2514"

911

. (с

т

н у

(3.36.)

-

"""'12т

+ 11

n

Низшая теплотворная способность топлива Q~ при отсут­

cTBии справочных данных может быть найдена следующим обра­

зом:

Q; =103 ,~49,9.(CHJP +47,4· (C ZH6 Y+46,4.{сзнJР +

+45,7.{C 4 HJo Y++45,3.(с5н12у +47,6.{С2Н4У +

+46,1.(СзН6У +45,4· (С4Н8У +15,4· (H 2 SY +119,6.(H 2 )pJ

кДж/кг сух. топл., где каждый сомножитель слагаемых суммы представляет собой тепловой эффект сгорания соответствующе-

www.mitht30 .ru/e-library