Роговой М.И., Кондакова М.Н., Сагановский М.Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов
Подождите немного. Документ загружается.
б)
6000
5000
~
*000
t:::
q,'
~
3000
~
~
~
~
1000
~
1500
f-
11
1""'
'000
г
,
J
~
~1
п~t~ООоО/мI.IН
_iij
r!.)
1/1
J
~
/3170
~
'80,8
1200
7*-~
1100
11691
tOоо.д
63)
96Р
9,z
~57,б
,tyI
8170
tHB I
~
..
гl
17'
~Ii
~~
725
J~
1""",
I.б,f
~~
~\
7QО
i~'
iJ)
~'J
500
..o,Jr:;,"'\~~
rf
1V1
4.5
б
78910
06ьемныu
расход
15mbIc,.rl"
« f ( , f ,
«1
,!
I ! t I I ! ! I , 1 ( ( , • ! , ,
'!
Н!
I ! I « ,
о
117
12
'*
'б
1820
ЗfJ
I;Q
5Р
60
70
801'1!c
Средняя
CKOPOCl11b
на
4ЫХЛОllе
,
LI~'~ILI~'LI~'~I
~'L'LI
__
~~I
~I-L'~I~I~,~I
____
~I~-LI~I
50
во
'00
2170
ЗОО
500
B()(J
1000
2/J1)1
4IКl)Па
Дuнuнuчесltое
t!а4ленue
но 6ыхлопе
Рис.
IV.3.
Номограмма
для
подбора
центробежных
вентиляторов
б
-
высокого
давлення
серии
ввд
N9
11
(К
задаче
33)
33.
Подобрать
дымосос
(вентилятор)
для
удаления
из
печной
установки
продуктов
горения
при
температуре
1500
С
в
количестве
2
м
3
/с
при
нормальных
условиях,
если
необходимое
отрицательное
давление
составляет
2.300
Па.
Реш
е
н
и
е.
Так
как
объемный
расход
воздуха
вентилятором
дан
для
нормальных
условий,
приведем
его
к
УСЛОВИЯМ
задачи,
т. е.
температуре
150
ОС:
150 ( t )
'150)
з
V
t
=V
o
1+273
=1,4\1+273
=2,2
м/с;
ИЛИ
V~50
2,2.3600 =
7930
М
3
/Ч.
60
900
800
7а
'о
ва
500
100
90
6)
<:1'
~
<:11
;.
"
~
n =
20000б/",I.iН
~
<:'
+
6
<:\.
/
~oo
4.J;
~~
'М,9
7.100
'37.7f-
~oo
/1'00
-Ud.
r
*
r
~
1:>00
29,З~/~
.9~
,11
+<;'~r-
.90;У.
"-
\.11
1п
'"
'-
..,.,
\.
'25,
f
:l
f
'-
0'00
~
;:::
<f
1-
!t-
20,9
i
\./
7
Т
~~
1
~f8,8
~f
I
/1\
16.8
800,8
0,7
lJft
0/11
1,5
2
3
6m
bl(l'i%
О!JьеМН~IЙ
расход
I I
,1
5 • ! ! I I t I J
1""
J I I I I ! I I I
'1
1 , I , I ! I I I , I
~2
3
L;
5 6 7 8 9
10
12
""
16 18
20
М/С
СреиННil
Cltapqt;l11/J
НО
lJЫJ(ЛОЛ(l-
I I I
!!
I
3
95
10
20 30 40 5060
80
100
200
ПФ
Дuнаl'luvеское
{Jа6ленuе
на
4ЫJlЛQпе
(J -
низкого
давления
серни
Ц4·70
Nv
4
(к.-эадаче
38)
Для
расчета
принимаем
объемный
расход
8000
м
3
/ч.
Так
как
не·
обходимое
отрицательное
давление
рассчитывают
обычио
для
за·
данной
температуры,
то
оно
остается
без
изменения.
Но
разреже·
ние,
создаваемое
дымососом,
необходимо
пересчитать
для
данных
условии:
(
t
+ 273 ) (150 + 273)
Р
=
Pt
293
= 2300 293 =
3320
Па.
По
этим
параметрам
V
t
=8000
м
3
Jч
И
Р=3320
Па,
и
будем
под·
бирать
вентилятор
Данное
отрицательное
давление
может
создавать
61
только
дымосос
(вентишIГОР)
высокого
давления,
поэтому
исполь
зуем
HOMorpaMIV!Y
вентиляторов
высокого
давления
ввд
N2
11
(рис
IV
3,
б)
На
номограмме
находим
точку
А,
соответствующую
давлению
3320
Па
и
объемному
расходу
воздуха
8000
м
3
/ч
Эта
точ
ка
определяет
характеристику
выбранного
вентилятора
К
п.
д.
его
0,565;
частота
вращения
n=
1020
об/мин,
окружная
скорость колеса
58
м/с;
средняя
скорость
на
выхлопе
34
м/с;
динамическое
давление
на
выхлопе
700
Па
Мощность
на
валу
электродвигателя
при
соеди
нении
эластичной
муфтой
(11.=0,98)
составит
N=
Vt
P
3600·10001']в
I1п
8000.3320
--.-.:.-----
=
13
3
кВт.
3600·1000.0,565·0,98
'
Установочная
мощность
N
YCT
=
13,3·1,1
= 14,6
кВт.
34.
Определить
отрицательное
давление,
создаваемое
дымовой
трубой
высотой
60
м
при
средней
температуре
дымовых
газов
в
ней
2000
С
и
температуре
окружающего
воздуха
350
С,
если
плотность
дымовых
газов
Ро=
=
1,3
кг/м
3
.
Ответ:
Р=306
Па.
35.
Определить
диаметр
металлической
дымовой
тру
бы
и
среднюю
температуру
дымовых
газов,
если
труба
имеет
высоту
18
м,
объем
проходящих
дымовых
газов
1,4
м
3
/с
при
температуре
их
внизу
трубы
4000
С.
Ответ:
при
понижении
температуры
11/=50
С
на
1
м,
скорости
вылета
4
м/с
t
cp
=355°
С;
d=0,67
м.
36.
Рассчитать
верхний
и
нижний
диаметры
дымовой
кирпичной
трубы
для
удаления
из
тепловой
установки
10800
м
3
газов
в
1
ч.
Скорость
вылета
принять
4
м/с.
Ответ:
d
B
=0,98
м;
ь
н
=
1,46
м.
37.
Рассчитать
высоту
и
нижний
диаметр
дымовой
трубы
для
удаления
из
тепловой
установки
продуктов
горения
объемом
4,2
м
3
/с
при
средней
температуре
их
2600
С.
Отрицательное
давление,
создаваемое
трубой,
должно
со('тавить
450
Па.
Принять
температуру
окру
жающего
воздуха
200
С, а
плотность
дымовых
газов
ро=
1,3
кг/м
3
.
Ответ:
Н=86,4
м.
При
(1)8=3
м/с
d
H
=2
м.
38.
Подобрать
номер,
серию
вентилятора
и
его
к.
п.
д.
для подачи
3600
м
3
/ч
воздуха
с
температурой
200
С
и
создания
давления
430
Па.
Ответ:
вентилятор
центробежный
низкего
давления
.N2
4,
серии
Ц4-70,
к.
п.
д.=0,77
(см.
рис.
IV.3,
в).
62
Глава
V
ЗАДАЧИ
С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
I-d-ДИАГРАММЫ
1.
Определить
удельные
расходы
воздуха
l
и
теплоты
q
на
1
кг
испаренной
влаги
для
действительного
процес
са
сушки
с
однократным
использованием
нагретого
воз
духа
согласно
схеме
рис.
V.l.
Параметры
воздуха,
согласно
схеме
для
точек:
A-dо=lО
г/кг;
t
o
=20°C;
B-t
l
=100°С;
С-СР2=80%.
Потери
теплоты
действительного
процесс
а
сушки
qпот=2100
кДж
на
1
кг
испаренной
влаги.
Добавочный
подвод
теплоты
в
рабочей
камере
сушилки
qдоб=420
кДж
на
1
кг
испаренной
влаги.
Температура
материала,
по
ступающего
в
сушилку,
t
M
=40°
С.
Реш
е
н
и
е.
По
заданным
параметрам
атмосферного
воздуха
строим
на
l-d-диаграмме
(рис.
У.2)
точку
А.
Согласно
схеме,
ат
мосферный
воздух
подогревается
до
температуры
tt
в
калорифере.
Поскольку
в
процессе
такого
подогрева
влагосодержание
воздуха
не
меняется
(do=d
t
),
то
процесс
подогрева
изображаем
линией
d
o
=
=const
до
пересечения
с
изотермой
t
1
•
Полученная
точка
В
харак
теризует
состояние
подогретого
воздуха,
поступающего
в
рабочую
камеру
сушилки.
Из
точки
В
проводим
луtJ'
1
=const,
характеризую
щий
теоретический
процесс
сушки,
и
на
нем
наносим
произвольно
точку
е.
Через
эту
точку
проводим
вертикальный
луч
и
на
нем
ищем
положение
точки
Е,
вычисляя
для
этой
цели
длину
отрезка
еЕ
по
формуле
еЕ
=
де!
•
т
(V.I)
где
Д
-
результат
суммирования
потерь
и
добавочной
теплоты
дей
ствительного процесса
сушки;
(У.2)
в
нашем
случае
Д=420··
·2\00=-1680
кДж
на
1
кг
влаги.
Знак
минус
у
Д
означает,
что
политропа
действительного
процесса
сушки
располагается
ниже
адиабаты
теоретического
процесса;
е!
перпендикуляр,
опущенный
из
точки
е
на
линию
АВ,
выраженный
в
миллиметрах.
Согласно
построению,
ef=64
мм,
т
-
приведенный
масштаб
I-d-диаграммы
М(
т
= Md 1000.
(У.3)
где
М;
и
Md
-
соответственно
масштабы
энтальпии
и
влагосодер
жаний
используемой
l-d-диаграммы.
63
Для
данного
примера
построение
выполнено
на
l-а
диаграмv.е
с
масштабами,
отнесенными
к
1
кг
сухого
воздуха
,
д
Md=0,32r/MM
и
М
1
=0,636
кДж/мм,
2
Пар
0,636
т
=
--1000
=
2000
0,32
в
/-
--
{
Г-+-++++++--'
JN/I
с
Рис
V 1
Схема
сушильного
процесса
с
однократным
использованием
нагретого
воздуха
1 -
нагнетающнй
вентнлятор
2 -
калорнфер,
3 -
рабочая
камера
СУШНЛhН
4 -
отсасывающнй
вентнлятор
После
подстановки
в
формулу
(У
1)
получаем
1680.64
еЕ
=- =-
54
мм.
2000
Поскольку
величина
отрезка
еЕ
отрицательная,
откладываем
его
от
точки
е
вниз
Из
точки
В
через
точку
Е
проводим
луч,
харак
теризующий
направление
действительного
процесс
а
сушки,
а
его
пересечение
с
кривой
<Р2=80%
отмечаем
точкой
С
Из
этой
точки
опускаем
перпендикуляр
на
линию
АВ
и
его
пересечение
с
этой
ли
нией
обозначаем
точкой
D
Удельный
расход
сухого
воздуха
['
для
действительного
про
цесса
сушки
определяют
по
формуле
['=~
CDM
d
'
Измеряем
отрезок
CD
Он
равен
52
мм
, 1000
1 = = 60
кг
сухого
воздуха
на
1
кг
влаги.
52·0,:12
(У
4)
Удельный
расход
атмосферного
воздуха
с
влагосодержанием
d
o
определяют
по
формуле
1 =
l'
(1
+
O,OOld
o
).
(У.5)
61
f(J
20
JO
8110tfJсоiJер.жонщ
tlz
6
1м,.,
но
{К2
сухого
60JIJyxo
M
d
:
0.32
г
Рис
V
2.
Построение
на
1 -
d-диаграмме
процес
са
с
ОЦнократным
использованием
теплоносителя
65
В
нашем
случае
1 =
60
(1
+ 0,001.10) = 60,01
кг
на
1
кг
влаги.
Удельный
расход
теплоты
определяют
по
формуле
АВ
q=
CD
m
-
4
,19f
м
.
(V.б)
Рис.
V.3.
Схема
сушильного
процесса
с
использованием
в
качестве
теплоносителя
дымовых
газов
при
однократной
их
циркуляции
1 -
нагнетающий
вентилятор
холодного
воздуха;
2 -
топка;
3 -
смесительная
камера;
4 -
нагнетающий
вентилятор
рабочей
газовоодушной
смеси;
5 -
рабо
чая
камера
сушилки;
б
-
отсасывающий
вентилятор
отработанной
смеси
По
построению
на
I-d-диаграмме
АВ=
127
мм
127
q=
52
2000-4.19·40=4713
кДж
на
1
кг
влаги.
2.
Определить
удельные
расходы
теплоты
q
и
тепло
носителя
[см.
на
1
кг
испаренной
влаги
для
действитель
ного
процесса
сушки
с
однократным
использованием
теплоносителя
-
дымовых
газов
от
сжигания
природно
го
газа
Саратовского
месторождения
(рис.
V.3).
Топли
во
-
природный
газ
Саратовского
месторождения.
Мак
симально
допустимая
температура
в
топке
по
условиям
стойкости
футеровки
t
д
=
12000
С.
Параметры
наружно
го
воздуха
(точка
А)
'1"0=
100
С;
'Ро=60%.
Температура
газовоздушной
смеси,
поступающей
в
сушилку
(точка
В),
t
j
=800
С.
Относительная
влажность
отработанного
теплоноси
теля
(точка
С)
'Р2=80%.
Потери
действительного
про
цесса
сушки
qпот=800
кДж
на,
1
кг
влаги.
Температура
материала,
поступающего
в
сушилку,
tM=
150
С.
Реш
е
н и
е.
Рассчитывают
горение
топлива
и
определяют
вла
госодержание
топочных
дымовых
газов
d
r
и
их
энтальпию
/г.
66
Рис.
У.4.
Построение
на
I-d-диаграмме
процесса
(:
однократным
ис·
пользованием
в
качестве
теплоносителя
дымовых
газов
В
нашем
случае
воспользуемся
результатами
расчета
горення
при
родного
газа
Саратовского
месторождения,
выполненного
в
при
мере
2
главы
111
Согласно
этому
расчету,
влагосодержание
дымо
вых
газов
на
1
кг
сухих
газов
d
r
=
101
г
на
1
кг
сухих
газов
н
/г=
=2080
кДж
Для
построения
процесса
сушки
топочными
дымовыми
газами
удобней
всего
использовать
две
/-d-диаграммы
высоко-
и
ннзко
температурные,
так
как
построение
всего
процесса
на
ОдНой
высо
котемпературной
диаграмме,
в
связи
с ее
мелким
масштабом
сни
жает
точность
построения
и
получаемых
расчетных
результатов.
Схема
построения
приведена
на
рис.
V
4.
На
высокотемпературной
диаграмме
откладываем
точки
A-t
o
=
=10°С;
ljJо=600/0;
r-d
r
=101
г/кг
и
/г=208О
кДж/кг
и
соединяем
их
прямой
линией
АГ,
которая
является
геометрическим
местом
то
чек
газовоздушной
смеси
и,
следоваreльно,
изображает
процесс
смешивания
дымовых
газов
с
воздухом
На
пересечении
линии
АГ
с
изотермой
t
1
=80
0
С
отмечаем
точку
В,
характеризующую
пара
метры
теплоносителя
(смеси),
поступающего
в
рабочую
камеру
су
шилки.
Измеряем
отрезки
ВГ
и
АВ
и
вычисляем
кратн(')сть
смешивания
n -
количество
воздуха,
которое
нужно
добавить
к
1
кг
сухих
ды
мовых
газов,
чтобы
понизить их
температуру
от
t
r
до
t
1
•
в
нашем
случае
ВГ=898
мм,
АВ=44
мм
ВГ
898
n =
АВ
=
44
= 20,4
кг на
1
кг
сухих
газов.
После
этого
точку
В
соответственно
ее
параметрам
(t
1
=80
ОС;
d
1
=
=
12
г/кг)
переносят
на
низкотемпературную
I-d-диаграмму
и
про
должают
построение.
Из
точки
В
проводим
два
луча:
адиабатный
и
вертикально
вниз,
параллельный
линиям
d =
сопst.
На
адиабатном
луче
отмечаем
произвольно
точку
е,
из
нее
проводим
вниз
верти
кальный
луч
и
опускаем
перпендикуляр
на
луч,
проведенный
из
точки
В.
Точку
их
пересечения
отмечаем
буквой
'.
На
луче,
опущен
ном
из
точки
е,
ищем
положение
точки
Е,
определяющей
направле
ние
политропы
действительного
процесса
сушки.
Для
этого
вычисля
ем величину
отрезка
еЕ
по
формуле
Ае!
еЕ=-
•
т
где
А
=qдоб-qпот
(qдоб
-
добаВО'lная
теплота,
подводимая
непо
средственно
в
рабочую
камеру
сушнлки);
qпот
-
потерн
теплоты
прн
действнтельном
процессе
сушки.
Согласно
схеме
рис.
VЗ,
qдоо=О;
qпот=800
кДж
на
1
кг
влаги:
А
= - 800
кДж/кг.
Отрезок
е!
измеряем
по
лостроению
На
/-d-диаграмме
неискажен
ного
масштаба
ef=84
мм
т -
приведениый
масшаб
I-d-диаграммы,
на
которой
выполне-
но
построение
•
Ml
m=-
1000.
M
d
На
I-d-диаграмме
неискаженного
масштаба
М,
=0,636
кдж/мм;
McI=0,32
г/мм.
Тогда
0,636
m = 0,32
1000
= 2000.
После
подстановки
в
формулу
для
вычисления
отрезка
еЕ
получаем:
800·84
eE=---
=34
мм.
2000
Из
точки
В
через
точку
Е
:IРОВОДИМ
политропный
луч
деЙствитель·
ного
процесс
а
сушки
и
отмечаем
его
пересечение
С
линией
парамет
ра
отработанного
теплоносителя
(в
нашем
случае
<1'2=80%) -
точ
кой
С.
Из
точки
С
опускаем
перпендикуляр
на
ранее
проведенный
луч
через
точку
В
и
их
пересечение
отмечаем
точкой
D.
Измеряем
отрезок
CD
Согласно
построению
на
I-d-диаграмме
неискаженного
масштаба,
CD=54
мм
Расход
сухой
газовоздушной
смеси
определяем
по
формуле
,
1000
1000
lсм
=
CDMd
=
54.0,32
=
58
кг
на
1
кг
влаги.
Расход
рабочей
газовоздушной
смеси
рассчитываем
по
формуле
1000
lсм
=
CDMd
(1+0,001 d
1
)
=
{см
(1
+
0,{)01
d
CM
),
где
d
CM
-
влагосодержание
смеси,
поступающей
в
рабочую
камеру
сушилки
Согласно
построению
на
I-d-диаграмме
d
CM
=
=
10
г
на
1
кг
сухих
газов;
lсм
=
58
(1
+ 0,001·10) = 58,01
кг
на
1
кг
влаги
Расход
сухих
дымовых
газов
с
параметрами
точки
Г
z'
l
'
__
~__
58
2 4
=
2,7
кг
на
1
кг
влаги
г
1+n 1 +
О,
Расход
рабочих
дымовых
газов
с
влагосодержанием
d
r
,
равным,
согласно
расчету горения
топлива,
d
r
=
101
г/кг.
I
r
=
1;(1+0,00Id
r
)
=2,7(1
+0,001.101)=2,8
кг
на
1
кг
влаги
Расход
сухого
атмосферного
воздуха
составит
l~
-=
n
1;
=
20,4.2,7
=
55
кг
на
1
кг
влаги
Расход
атмосферного
воздуха
с
влагосодержанием
d
o
,
равным,
согласно
построению,
d
o
=7
г
на
1
кг
сухого
воздуха:
1.
=
1;
(1
+ 0,001.7) = 55,007
кг
на
1
кг
влаги.
69