Роговой М.И., Кондакова М.Н., Сагановский М.Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов
Подождите немного. Документ загружается.
Подставляя
числовые
значения
в
формулу
(VI.1) ,
получаем:
=
3,6·99
(267 -
25)
= 299870
кДж/ч.
Qп
1 0,014
0,04
1
150
+
58,2
+
0,20
+
12
Затем,
лучаем:
суммируя
числовые
значения
QM
и
(
1!7al'~
)
/;.
..
.t
}
":,,.../
};Q
= 1 139250 + 299870 = 1 143120
кДж/ч.
Qп, по-
Так
как
часть
теплоты
теряется,
то
энтальпия
I~8З
в
конце
процесса
будет
меньше
энтальпии
I~аз
газов
в
на
чале
процесса
сушки,
т.
е
/~аз>
I~аз.
Находим
величину
уменьшения
энтальпци
АЫМОВЫХ
газов:
{ЦУIZr..-
I
Щ
1 [43120
~
l
пот
=
--
= =
100
кДж
на
1
кг
сухих
газов.
атеор
11
429
газ
Откладываем
на
I-d-диаграмме
значение
/пот=
= 100
кДж
на
1
кг
сухих
газов
от
точки
СО
вертикально
вниз
и
получаем
точку
D,
которую
соединяем
с
точ
кой
В.
Линия
BD
показывает
направление
линии
дейст
вительного
процесса
сушки
с
учетом
тепловых
потерь.
Линия
пересечения
луча
действительного
процесса
суш
ки
с
линией
t~аз
=
1000
С
дает точку
С
-
конца
процесс
а
сушки.
При
заданной
конечной
температуре
процесс
а
tl\=
1000
С
весь
процесс
в
действительной
сушилке
вы
разится
линией ВС.
Следовательно,
процесс
пойдет
по
более
крутой
линии,
и
конечная
точка
переместится
по
вертикали
вниз
от
точки
С
до
точки
D
на
величину,
рав
ную
потере
теплО1
ы,
отнесенной
к
1
кг
сухого
газа,
про
ходящего
через
сушилку.
Притом
энта.'IЬПИЯ
уменьшает
ся
при
постоянном
влагосодержании,
поскольку
потери
теплоты
снижают
температуру
газов.
Определяем
на
I-d-диаграмме
конечное
влагосодержание
газов
для
точки
С:
dl\=290
г
на
1
кг
сухих
газов.
Действительный
расход
1'азов
по
массе
на
сушку
составит
1000W 1000·3270
G
газ
=
---
= =
13074
кг
сухих
газов
в
1
Ч.
d
K
-
d
п
290
-
33,9
Определяем
количество
теплоты
на
сушку
по
формуле
Qc =
G
газ
(
1:
-/0)
-
4,2Wt:
'
90
где
1
~
=
830
кДж
на
1
кг
сухих
газов
-
энтальпия
смеси
газов
с
воздухом
без
учета
энтальпии
водяных
паров
продуктов
горения
топлива
или
на
I-d-диаграмме
для
точки
В"
как
для
воздуха
при
t
в о
ад
=
800
ос
и
d
o
=
10,6
г
на
1
кг
сухого
воздуха
[35].
Тогда
Qc
= 13074 (830 - 38) -
4,2·3270·10
=
11
106300
кДж/ч.
Приняв
к.
п. д.
топки
'11
т
=0,9,
определим
количество
подводимой
теплоты
в
топку:
Qc
11106300
QT
= - = = 12340000
кДж/ч,
'l'JT
0,9
(
или
тепловая
мощность
топки
12340000·1000
Ф
= 3600 = 3423
кВт.
Расход
топлива
по массе
составляет
QT
12340000
т
=-
= =
307
кг/ч
т
Q~
40107 .
7.
Материальный
и
тепловой
балансы
сушильного
барабана
При
установившемся
процессе
сушки
количество
вла
ги,
поступающей
в
сушильный
барабан
с
материалом
и
дымовыми
топочными
газами,
должно
быть
равно
коли
честву
влаги,
остающейся
в
материале,
и
влаги,
ушедшей
с
дымовыми
газами
(баланс
влаги)
на
1
ч
работы
сушилки
(табл.
VI 1
и
VI .2).
Малая
величина
потерянной
теплоты
в
окружаюIПУЮ
среду
(2,4%)
объясняется
применением
тепловой
изоля
ции.
Проверим
констр~ктивные
размеры
сушильного
ба
рабана.
Находим
объем
сушильного
барабана:
ф
VбаР=Кб
а
М
V
ср
где
Кб-
коэффициент,
учитывающий
долю
объема
барабана,
заня
того
насадками
и
винтовыми
направляющими
(Кб=
1,1
..
.
1,2)
;
Ф
-
тепловой
поток,
передаваемый
от
газов к
материалу
и
рас
ходуемый
на
испарение
влаги
и
нагрев
материала
Ф
= (2493 +
1.97t~аз
-
4,2t~)
0,278W
+
0,278Qи,
91
Т
а
б л и
ц
а
VI.l.
Материальный
баланс
Приходные
статьи
Влажного
мате-
риала
по
массе
.
Сухих
дымовых
газов
Водяных
паров
в
газах:
_(9НР
+WP
ОВ
п-
100
+
+ L
o
(Хобщd
о
)
)m
т
=
=
"+
(9'10
5·1 8
100
+10,47·2,985Х
ХО,0106
) ·307
Итого
I
I(ОJIичество
11
кгjч
I %
18270
57,6
13074
41,2
397
1,2
31
741
I
100
Расходные
статьи
Высушенного
ма-
териала
по
мас-
се
.
Отходящих
газов
с
водяными
па·
рами
Невязка
баланса
.
1,
Ито
го
I(ОJIичесТ80
кгjч
I %
15000 47,3
16800
52,9
-59
-0,2
31
741
I
100
где
Q
..
-
количество
теплоты,
расходуемой
на
нагрев
сушимого
материала:
Q
..
=
а
2
С
..
(
t~
-t:).
где
СМ
-
удельная
теплоемкость
высушенного
материала
при
ко
нечной
влажности
002=5%
[кДжj(кг.ОС)];
100-002
4.2002
9
100-5
+
СМ
=
Се
100
+
100
=
О.
21
100
4.2·5
+100
=1.085
кДж/(кг·ОС).
Тогда
QM
= 15000'1,085
(80-
10)
= 1 139250
кДж/ч.
Таким
образом,
полезный
тепловой
поток
на
сушку
со
ставит
Ф = (2493 +
1,97·100-
4,2·100) 0,278·3270 + 0,278·1 139250
z:
= 3622600
Вт
= 3622,6
кВт.
92
Т
а
б
л
и
Ц
а
VI.2.
Тепловой
баJlанс
сушильного
барлбана
?
Кonичеетво
теплоты
Количество
теплоты
ЛРИХОДllые
статьи
lIа
1
кг
ис-
на
1
кг
!!с-
паренной
Расходные
статьи
общее.
кДж/ч
влаг!!.
%
общее,
кДж/ч
паренцоА
%
кДж
влаги,
кДж
сгорания
топлива:
На
нагрев
глины
Q"
•
1 139250
348
9
,p=mT·Q~
= 307·40
107
12340000
3774
98
В окружающую
среду
Qn
299870
92
2,4
На
испарение
и
нагрев
атмосферным
возду-
-
влаги
материала:
---
юм:
Qиcn=(249З+I,97t~аз
-
QB
=
аобщL~[вmт=
-4,2t:)W=(2493+1,97Х
~,985.
10,64·26·307
..
253500
78
2
XI00-4,2.10)·3270
..
8659000
2650
68,9
С
отходящими
газами,
за
нсключением
тепло-
В
сег
о
.
12593500
3852
100
ты,
уносимой
испарив-
шейся
влагой
Qух=(аобщL~+dV)mт[ух=
=(2,985.
Щ64+0,62)307Х
Х126
••.•.....
[УХ
по
[-t-диаграмме
1228500
376
9,8
при
t
yx
=100°C
Потерянной
в
топке
Qтоп=mтQЕ(I-'I'Jrоп)=
=307.40107(1-0,9)
•.
1234000
377
9,8
Невязка
баланса
. . .
+32880
+9
+0,1
;
:l
Всего
12593500
I
3852
I
100
Определяем
среднюю
логарифмическую
разность
темпе
ратур
между
газами
и
материалом
в
барабане
для
слу
чая
прямотока
по
формуле
Тогда
8f
мэкс
-
8t
мии
М
•
231g~
•
8t
мии
где
Ммакс
=
t~аэ
-
t~
=
800
-
10
=
7900
С;
Ммии
=
f~аз
-
t::
=
100
-
80
=
200
С.
790-
20
М
ср
=
790
=
210
0
С.
2,31g
20
'-
Принимаем
объемный
коэффициент
теплоотдачи,
отне
сенный
к
единице
свободного
объема
барабана,
не
заня
того
перегородками
и
лопастями
av=290
Втj(мЗ,ОС),
Объем
барабана
равен:
3622600
з
V
бар
= 290.210 =
59,5
м
.
Следовательно,
полученные
ранее
размеры
сушильного
барабана
Dбар=2,2
М
И
Lбар=
14
м
оставляем.
Эти
раз
меры
соответствуют
нормали.
8.
Расчет
удельного
количества
теплоты,
топлива
и
к.
п.
д.
сушилки
Определяем
удельный
расход
сухих
газов
на
1
кг
ис
_uаренной
влаги:
1000
1000
1000
leM
=
---
==-
= =
4кг.
~
dk-d
н
MCMd
290-33,9
Удельное
количество
теплоты
на
1
кг
испаренной
вла
ги
составит
Qтon
1 234
000.
q = - = =
371.3
кДж.
u7
3270
I
'Удельный
расход
топлива
на
1
кг
испаренной
влаги
со-
ставит
т
т
370
Ь
=-
=--=0
09!кг
u7
3270
' .
Э4
Тепловой
к. п.
д.
барабанной
сушилки
равен:
Удельное
количество
теплоты
на
испарение
1
кг
влаги
без
учета
потерь тепла
в
топке
составит
АВ'
433
q'
~
--
т
=
25
500·4,18
= 3630
кДж.
МС
О
..
Количество
газов,
выходящих
из
топки
на
1
кг
испарений
влаги,
равно:
АВ
410
'с.г
= lCM
АК
= 4 7301000 = 2130 r =
2,13
кг.
9.
Расчет
частоты
вращения
и
мощности
привода
сушильного
барабана
Частоту
вращения
барабана
определяем
по
формуле
Lбар
n==
,
ат:D
tg
а
где а
-
коэффициент,
зависящий
от
типа
насадки
и
диаметра
бара
бана.
Для
подъемно-лопастной
насадки
и
Dбар=2200
мм,
a=1,2
Принимаем
угол
на~лона
барабана
а=
30
(tg
а
~
0,052).
Тогда
14
n =
1,2.2790.2,2.0,052
= 0,0365
об/с
~
2,2
об/м;
что
соответствует
угловой
скорости
0)=0,23
рад/с.
Мощность,
необходимую
на
вращение
барабана,
опреде
ляем
по
формуле
А.
П.
Ворошилова:
N =
0,0013D~ap
Lбар
n
'l')Р
и
,
где
'1')-
коэффициент
мощности
для
барабанов
с
лопастной
насад
кой
при
15%
заполнении,
равный
0,053;
Ри
-
объемная
насыпная
масса
глины
в
барабане
при
средней
влажности
(рп=1670
кг/м
3
).
Следовательно,
N = 0,OO13·2,2!!.14·2,2·0,053·1670 =
37,8кВт.
95
10.
Аэродинамический
расчет,
подбор
приборов
для
сжигания
топлива
и
вентиляционных
устройств
>
Подбор
горелочного
устройства.
Для
сжигания
мазу
та
в
топке
сушильного
барабана
принимаем
мазутную
форсунку
низкого
давления
системы
Оргэнергонефть,
ха
рактеристика
которой
приведена
ниже.
N~
форсунки
. . . . . . . . . . .
Типоразмер.
........
.
Расход
по
топливу.
. . . . . . . .
Диаметр
входного
воздушного
патрубка
.
Объемный
расход
воздуха,
пропускаемоro
через
форсунку
. . . . . . . . . .
То
же,
необходимого
для
сжигания
топли-
ва
. . . . . . . .
..
:-
....
6
ОЭН-350
350
кг/ч
250
мм
2600
м3fч
4325
»
Первичный
воздух
(около
60-70%)
подводится
к
патрубку
кожуха
форсунки,
вторичный
поступает
в топ
ку
через
фронтовой
регистр
за
счет
разрежения
в
топке
и
эжектирующего
действия
форсунки.
Амбразура
фор
сунки,
выполненная
в
виде конуса
во
фронтовой
стене
топки,
служит
для
улучшения
зажигания
и
повышения
устойчивости
процесса
горения.
Предпочтительно
весь
воздух,
необходимый
для
горения,
подавать
как
первич
ный
со
скоростью
50-80
м/с.
Подогрев
его
возможен
до
300
ОС.
Коэффициент
избытка
воздуха
1,2.
Воздух
посту
пает
от
вентилятора
с
давлением
25-100
Па.
Давление
мазута
0,05-0,15
МПа.
Форсунки
экономичны.
Обору
дование
простое.
Для
уменьшения
вязкости
мазута
с
целью
лучшего
распыливания
и
облегчения
его
перека
чивания
необходимо
предварительно
подогреть
в
резер
вуарах
(до
70-100
ОС).
При
тонком
распыливании
во
избежание
засорения
отверстий
форсунок
следует
уста
навливать
фильтры
для
задержания
механических
при
месеЙ.
Расчет
форсунок
обычно
предусматривает
определе
ние
проходных
сечений
для
воздуха
и
выходных
сечений
для
мазута_
Скорость
протекания
мазута
принимают
0,1-0,8
м/с.
Для
форсунок
с
массовым
расходом
до
500
кг/ч
мазутопровод
принимают
диаметром
20-25
мм.
Для
форсунок
низкого
давления
диаметр
выходного
от
верстия
мазутного
сопла
во
избежание
засорения
прини
мают
не
менее
2,5
мм.
Форсунки
воздушного
распыливания
СИСТеМЫ
Орг
энергонефть
изготовляют
С
подпорной
шайбой
и
завих
рителем.
96
Подбор
вентиляторов
и
дымососа.
Определяем
объ
емный
расход
воздуха,
необходимого
для
горения
мазута:
V~оз
=
L~mT
==
12,76·307
-=
3920м
3
fч,
I10дача
воздуха
вентилятором
при
температуре
воздуха
t
o
=20
ос
(летние
условия
работы)
V = V
s
(/0
+ 273) = 3920·293
zz
4200
м3/ч
t 273 273 •
Вентилятор
подбирают
в
зависимости
от
требуемых
подачи
и
создаваемого
давления,
необходимого
для
пре
одdления
сопротивлений
воздушного
тракта
с
целью
нор
мальной
работы
форсунки.
I1ринимаем
полное
давление,
развиваемое
вентилято
ром
при
плотности
воздуха
Рв=
1,2
KfJM
3
:
P
t
=2500
Па.
I10
номограмме
[27]
выбираем
центробежный
вентиля
тор
'высокого
давления
Ц8-18
N!?
8
(номограмма
состав
лева
по
данным
нииет),
имеющего
следующие
харак
теристики:
к.
л.
д.
1)в=0,58
и
угловая
скорость
ф=
==
~25
рад/с.
Приняв
к.
п.
д.
привода
для
вентилятора,
соециненного
с
двигателем
при
помощи
эластичной
муф
ты
1)n=0,98,
определяем
мощность
на
валу
элеКТIЮДВИ
гаТeJfЯ
N _
V,Pt
Д8
- 3600.1
0001Jв
If)q
4200·2500
--------
"'"
5,2
кВт.
3600·1000·0,58·0,98
Установочная
мощность
электродвигателя
с
учетом
запаса
равна:
NYa'll=KN",.,
где
/(
-
кОЭффициент
запаса
мощности
электродвигателя
на
пуско
вой
момент,
который
принимают
в
зависимости
от
мощности
на
ва·
лу
N1f,8,
кВт.
При
N
дD
=5,2
кВт
/(=1,1
[35]:
Nyc'll
=
1,1.5,2
...
5,72
кВт.
Электродвигатели
выбирают
преимущеетвеНН6
корот
козамкнутые,
асинхронные.
С
целью
понижения
температуры
дымовых
газов,
а
также
интенсивного
перемешивания
их
с
воздухом
и
пре
дохранения
загрузочной
течки
от
быстрого
перегорания
воздух
подают
специальным
вентилятором
в
подсводовое
пространство
смесительной
камеры.
Определяем
объем-
97
ный
расход
холодного
воздуха,
необходимого
для
раз
бавления
дымовых
газов
в
камере
смешивания:
" , , 3
У
в
=
СХ'общ
Lom
t
-
У
в
= 2,985·10,14·307 - 3920 = 5350
м
/ч.
С
учетом
температурной
поправки
/ " 273 +
t~M
273 +
20
V
t
=
У
в
273
= 5350 273 = 5725
м
3
/ч.
Для
подачи
воздуха
на
смешивание
достаточно
ус
тановки
вентцлятора
низкого
давления
дО
Р;
= 1000
Па:
ПО
номограмме
графической
характеристики
центро
бежных
вентиляторов
серии
Ц9-57
[46]
подбираем
вен
тилятор
N!!
4:
к.
п.
д.
1]в=0,64;
0)=
142
рад/с;
общая
мас
са
73,5
кг.
Вентилятор
соединяют
с
электродвигателем
с
по
мощью
муфты,
что
требует
соответствия
частоты
враще
ния
его
и
двигателя.
К.
п.
Д
привода
1]п=0,98.
Мощность
на
валу
электродвигателя
равна:
У;
Р;
N
ДВ
=
---'---'----
3600·
10001]в
1]п
5725·1000
--------=2'47
кВт.
3600·1000·0,64·0,98
Установочная
мощность
двигателя
составит
N
YCT
=
К
N
дв
=
1,15·2,47
=
2,8
кВт,
где
К
-
коэффициент
запаса
мощности
на
пусковой
момент,
равный
1,15
[35].
Принимаем
к
установке
электродвигатель
серии
А02,
мощностью
3
кВт,
w=
148,6
рад/с,
типа
А02-32-4.
Определяем
действительный
объемный
расход
влаж
ных
отходящих
газов
при выходе
из
сушильного
бара
бана
по
формуле
а
см
У
см
=--,
Рсм
где
О
СМ
-
расход
газов
по
массе,
выходящих
из
сушильного
бара
бана;
асм.
=
(l
+
О,ООld
и
)
G
газ
+ w =
(I
+ 0,001 ·33,9)
Х
х
13
074 + 3270 =
16
800
кг
/
ч
При
t
~аз
=
1000
С
плотность
уходящих
дымовых
газов
составит
353-0,0013Рп
Рсм
=
273
+
t~аз
По
l-d-диаграмме
при
t~аз
=
1000
С
и
d
K
=290
г
на
1
кг
сухих
газов
парциальное
давление
водяного
пара
в
отхо
дящих
газах
составит
Р
П
= 31000
Па.
Тогда
353-0,0013·31000
/ 3
Рем
=
273
+
100
= 0,84
кг
м
.
Следовательно,
16800
У
еМ
= 0,84
=20000
м
3
/ч=5,55
м
3
/с.
Сопротивление
барабанной
сушилки
I'lP
суш
прини
мают
100-200
Па
при
скорости
газа
v
газ
=
1,7
...
2
м/с
и
коэффициенте
заполнения
~=
15
...
20%.
Наибольшее
со
противление
движению
газового
потока
оказывает
бага
рейный
циклон
для
очистки
от
пыли
отходящих
газов.
Подбираем
батарейный
циклон
с
элементами
диаметром
D=
150
мм,
коэффициент
гидравлического
сопротивле
ния
элемента
~=90.
Исходя
из
технико-экономических
соображений,
а
также
из
требований
надежности
рабо
ты
батарейных
циклонов
принимают
гидравлическое
со
противление
батарейного
циклона
из
соотношения
(от
НQшение
перепада
давления
в
циклоне
к
плотности
газа):
АР
АР
--=550
..
750.
Принимаем
--
=600.
P~
P~
Пропускную
способность
через
один
элемент
цикло-
на по запьгленному
газу
определяем
по
формуле
2V
M
V
эл
=
1,IID
эл
--,.
•
Рем
""
Требуемое
количество
Э.'Iементов
циклона
составит
У
еМ
У
ем
n =
--
=
---~---
V
эл
1,
llD;л
..
/_А_Р_,.
V
Рем""
5,55
---=-~----
111.015
2
'1/
6ОО
. , v
90
5,55 '1 f
90
= 1,11·0,152 V
600=86,7,
Принимаем
тип
секции
ПС-8-88,
количество
элемен
тов
в
секции
n=88.
Располагаем
их
в
8
рядов
по
ходу
7*
99