Бородулин Д.М. Процессы и аппараты химической технологии
Подождите немного. Документ загружается.
31
02
01
dd
II
q
m
−
′
−
=
. (6)
8,5224489
0025,0027,0
2000130000
=
−
−
=
m
q
Дж.
q
пот
=(0,04÷0,06)5224489,8=208979,59÷313469,39 Дж.
Принимаем
q
пот
= 209937,16 Дж.
Для летних условий:
3880000
011,0036,0
53000150000
=
−
−
=
T
q
Дж.
q
пот
=(0,04÷0,06)3880000=155200÷232800 Дж.
Принимаем
q
пот
= 156937,16 Дж.
Далее построим действительный процесс сушки на
I-d диаграмме для
зимних условий.
Положение линии
ВС (рис.1), изображающей процесс сушки в реальной
сушильной установке определяется уравнением:
∆= t
н
с
в
– (q
м
+q
пот
), (7)
где ∆ – внутренний баланс сушильной камеры,
Дж/кг.
При этом линия реального процесса сушки, начинаясь из точки В, будет
проходить выше линии
I=Const при ∆ > 0 или ниже нее при ∆ < 0.
∆=29⋅4180 – (313845,84+209937,16)= – 402563 Дж/кг.
Через произвольную точку
е на линии ВС проводим линию еF
параллельно оси
х и линию еЕ параллельно оси I. Линию еF измеряем в мм (еF
= 30
мм). Длину отрезка еЕ определяем по формуле:
m
еFеЕ
∆
=
, (8)
32
где m – отношение масштабов диаграммы,
1000⋅=
x
I
M
M
m
;
М
I
– число единиц энтальпии на 1 мм диаграммы, Дж/кг;
М
х
– число единиц влагосодержания в 1 мм диаграммы, Дг/кг.
67,30864161000
36,0
11,1111
=⋅=m
.
Тогда.
91,3
67,3086416
402563
30 −=−=еЕ
мм.
Так как
∆ < 0 отрезок еЕ откладываем вниз от точки е. Через точки В и Е
проводим линию характеризующую реальный процесс сушки, до пересечения с
линией температурой на выходе из сушильной камеры
t
2
.
Аналогично построим действительный процесс сушки на
I-d диаграмме
для летних условий, воспользовавшись рисунком 2.
∆=29⋅4180 – (313845,84+156937,16)= – 349563 Дж/кг.
67,30864161000
36,0
11,1111
=⋅=m
.
При
еF = 25 мм получим:
83,2
67,3086416
349563
25 −=−=еЕ мм.
Далее определяем расход воздуха и тепла.
Для зимних условий.
Удельный расход воздуха
l кг/кг, определяем по формуле:
02
1
dd
l
−
=
, (9)
где
d
2
– влагосодержание воздуха на выходе из сушильной камеры
(точка
С, рис.1), d
2
= 0,024 г/кг.
33
51,46
0025,0024,0
1
=
−
=l
кг/кг.
Полный расход воздуха
L кг/с, определяем по формуле:
L = l×W. (10)
L = 46,51×0,2 = 9,3 кг/с
Удельный расход тепла
q Дж/кг, определяем по формуле:
q = l(I
2
– I
0
) + q
м
+ q
пот
– с
в
×t
н
, (11)
где
I
2
– энтальпия воздуха на выходе из сушильной камеры
(точка
С, рис.1), I
2
=119 кДж.
q = 46.51(119000 – 2000)+313845,84+209937,16 – 4180×29 =5844233 Дж/кг
Полный расход тепла
Q, Вт определяем по формуле:
Q = q×W. (12)
Q = 5844233×0,2 = 1168846,6 Вт.
Аналогично определяем полный расход воздуха и тепла по формулам (9-
12) для летних условий.
Параметры воздуха на выходе из сушильной камеры (точка
С, рис.2), d
2
=
0,033 г/кг
и I
2
=1143 кДж.
45,45
1133
1
=
−
=l кг/кг.
L = 45,45×0,2=9,09 кг/с.
q = 45,45(143000–53000)+313845,84+156937,16 – 4180⋅29=4440063 Дж/кг
Q = 4440063×0,2 = 888012,6 Вт.
Далее определим основные размеры барабана.
Для зимних условий.
Диаметр барабана
Д
б
м, определяем по формуле:
в
c
б
W
V
Д
π
4
=
, (13)
34
где
V
c
– секундный объем воздуха на выходе из сушилки, м
3
/с;
W
в
– допустимая скорость воздуха на выходе из сушилки,
W
в
=2,5 м/с (таблица 24 приложения 1).
V
c
= LV
0
. (14)
где
V
0
– удельный объем воздуха на выходе из сушилки,
V
0
= 0,988 м
3
/кг (таблица 25 приложения 1).
V
c
= 9,3×0,988=9,19 м
3
/с.
16,2
5,214,3
19,94
=
×
×
=
б
Д
м.
Для окончательного выбора диаметра барабана рекомендуется
пользоваться следующими нормалями
Д
б
= 1; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2; 2,2; 2,4; 2,8.
Принимаем Д
б
= 2,2 м.
Длину барабана L
б
м, определяем по формуле:
F
V
L
б
б
=
, (15)
где
V
б
– объем барабана, м
3
;
F – площадь сечения барабана, м
2
.
A
W
V
б
×
=
3600
, (16)
где
А – напряжение объема барабана по влаге, (таблица 24 приложения 1)
А = 20 кг/(м
3
×ч).
36
20
2,03600
=
×
=
б
V
м
3
.
8,3
2
2,2
14,3
2
22
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
D
F
π
м
2
.
35
47,9
8,3
36
==
б
L м.
По нормалям отношение
б
б
Д
L
должно находится в пределах 3,5÷7,0.
30,4
2,2
47,9
==
б
б
Д
L
Условие выполнено.
Уточняем скорость воздуха
W'
в
м/с, по формуле:
F
V
W
c
в
=
′
.
Скорость воздуха не должна превышать максимальную величину,
указанную в таблице 24 приложения 1. 2,0 <
в
W
′
<2,5.
42,2
8,3
19,9
==
′
в
W
м/с.
Условие выполнено.
Для летних условий.
V
0
= 0,977 м
3
/кг.
V
c
= 9,09⋅0,977= 9,06 м
3
/с.
15,2
5,214,3
06,94
=
×
×
=
б
Д
м.
Принимаем
Д
б
= 2,2 м.
36
20
2,03600
=
×
=
б
V
м
3
.
8,3
2
2,2
14,3
2
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=F
м
2
.
47,9
8,3
36
==
б
L
м.
36
30,4
2,2
47,9
==
б
б
Д
L
.
Условие выполнено.
38,2
8,3
06,9
==
в
W
м/с.
Условие выполнено.
Затем определяем продолжительность сушки τ с.
Для зимних условий.
cp
б
G
V
β
ρ
τ
×
×
=
, (17)
где
ρ
– средняя насыпная плотность материала,
ρ
= 750
÷
850 кг/м
3
(таблица 24 приложения 1);
β
– степень заполнения барабана,
β
= 0,15 (таблица 24 приложения 1);
G
ср
– средняя масса материала, проходящего через барабан, кг/с.
2
кн
cp
GG
G
+
=
. (18)
63,1
2
53,172,1
=
+
=
cp
G
кг/с.
95,281566,2484
63,1
)850750(15,036
÷=
÷
×
=
τ
с.
Принимаем
τ
= 2800 с.
Для зимних условий.
63,1
2
53,172,1
=
+
=
cp
G
кг/с.
95,281566,2484
63,1
)850750(15,036
÷=
÷
×
=
τ
с.
Принимаем
τ
= 2800 с.
37
Далее определяем число оборотов барабана n об/мин.
Для зимних условий.
ατ
tgДa
L
n
б
б
×××
×
=
60
, (19)
где а – коэффициент, зависящий от диаметра и конструкции барабана,
а = 0,4;
α
– угол наклона барабана,
α
= 3 град (таблица 24 приложения 1).
Таблица 1
Значения коэффициента а от Д
б
Д
б
1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,8
а 0,66 0,60 0,55 0,50 0,46 0,43 0,40 0,38 0,34
61,4
05,028002,24,0
47,960
=
×××
×
=n
об/мин.
Для летних условий.
61,4
05,028002,24,0
47,960
=
×××
×
=n
об/мин.
3.2.
Расчет циклона
Определяем основные размеры циклона по формулам:
ширина входного патрубка b=0,21×D м;
высота входного патрубка h=3,14b=0,66×D м;
диаметр циклона D=4,75×b м;
наружный диаметр выхлопной трубы D
1
=2,75×b=0,58×D м;
высота цилиндрической части h
1
=7,6×b=1,6×D м;
высота конической части h
2
=9,5b=2×D м.
Из формулы площади сечения входного патрубка выразим его
ширину b м.
38
BX
Г
V
bf
ω
==
2
14,3
=>
14,3⋅
=
ВХ
Г
V
b
ω
, (20)
где ω
ВХ
– скорость газа во входном патрубке циклона, принимаем
ω
ВХ
= 15÷20 м/с;
V
Г
– действительный секундный объем газа, поступающий в циклон
при заданной температуре, м
3
/с.
2733600
)273(
×
+
=
KС
Г
tV
V
. (21)
0031,0
2733600
)27355(19,9
=
×
+
=
Г
V
м
3
/с.
007,0
14,320
0031,0
=
×
=b
м.
Тогда:
D = 4,75×0,007 = 0,033 м;
h = 3,14×0,007 = 0,022 м;
D
1
= 2,75×0,007 = 0,019 м;
h
1
= 7,6×0,007 = 0,053 м;
h
2
= 9,5×0,007 = 0,067 м.
Затем определяем теоретическую скорость осаждения частиц в циклоне
ω
0
м/с, по формуле:
,
9
)(
22
2
21
2
0
D
d
Г
ρν
ωρρ
ω
−
=
(22)
где d – поперечный размер частицы, d = 0,5 мм = 5·10
-4
м;
ρ
1
– плотность улавливаемых частиц, ρ
1
= 750 кг/м
3
(таблица 24 приложения 1);
ρ
2
– плотность газовой среды, ρ
2
= 1,08 кг/м
3
;
ω
Г
– окружная скорость газа в циклоне, ω
г
= 14÷20 м/с;
ν
2
– кинематическая вязкость газа, ν ≈ 18,46 м
2
/с.
2
2
273
273
293,1
t+
=
ρ
. (23)
39
0062,0
033,008,146,189
14)08,1750(0005,0
22
0
=
⋅⋅⋅
−
=
ω
м/с.
Для проверки теоретической скорости осаждения частиц воспользуемся
следующим условием:
2,0Re
2
≤=
ν
ω
d
o
. (24)
7
1067,1
46,18
0005,00062,0
Re
−
⋅=
⋅
=
.
Условие выполнено т.к. 1,67·10
-7
< 0,2.
Далее произведем уточненные расчеты основных размеров циклона.
Внутренний диаметр выхлопной трубы d
Т
м, определяем по формуле:
,13.1
T
Г
T
V
d
ω
=
(25)
где ω
Т
– скорость газа в выхлопной трубе, ω
Т
= 7÷9 м/с.
022,0
8
0031,0
13.1 ==
T
d
м.
Наружный диаметр выхлопной трубы D
1
м, определяем по формуле:
D
1
= d
T
+ 2δ , (26)
где δ – толщина стенки выхлопной трубы, принимаем δ = 0,0015 м.
D
1
= 0,022 + 2×0,0015 = 0,025 м.
Тогда диаметр циклона D м, будет равен:
Г
О
D
D
ω
ω
101
1
−
=
. (27)
40
025,0
14
0062,0
101
025,0
=
−
=D
м.
Высоту цилиндрической части циклона h
1
м, определяем по формуле:
Г
Г
DD
V
h
ω
)(
2
1
1
−
=
. (28)
055,0
14)025,0033,0(
0031,02
1
=
⋅−
×
=h
м.
3.3. Расчет вентилятора
Фиктивную скорость воздуха в аппарате ω м/с, определяем по формуле:
)(
4
2
Б
C
Д
V
⋅
=
π
ω
. (30)
42,2
2,214,3
19,94
2
=
⋅
⋅
=
ω
м/с.
Далее определяем критерий Рейнольдса по формуле:
µ
ρ
ω
×
=
×
d
Re
. (31)
78
1002,0
293,10,000542,2
Re
3
=
×
×
×
=
−
.
Общий коэффициент сопротивления λ, определяем по формуле:
34,2
Re
133
+=
λ
. (32)
04,434,2
78
133
=+=
λ
.
Перепад давлений, обусловленный сушильной установкой ∆р Па,
определяем по формуле: