Барабанная сушильная установка

Практическое занятие № 15

Тема занятия: «Расчёт барабанной сушилки»

Задание: Рассчитать барабанную сушилку конвективного типа, в которой влажный материал сушится с помощью воздуха, предварительно нагретого в паровом калорифере.

Производительность сушилки по влажному материалу G1, т/ч; влажность материала до сушки u1,%, после сушки u2,%; температура материала до сушки θ 0С, после сушки θ0С.

Параметры воздуха:

Температура и относительная влажность наружного воздуха t00С и φ0%. Температура воздуха после калорифера t10С; температура воздуха после сушки t20С.

Давление в сушилке атмосферное, равно 99,8 кПа. Напряжение объёма барабана относительно испарённой влаги А кг/м3·ч

Коэффициент заполнения барабана материалом 0,15; коэффициент заполнения барабана насадкой 0,05.

Варианты индивидуальных заданий для самостоятельной работы.

Расчётная часть

1 Материальный баланс

Цель расчёта – определение количества испарённой влаги при тепловой сушке материала горячим воздухом.

Количество испарённой влаги W, кг/с рассчитывается по уравнениям материального баланса конвективной сушки:

где G1 – количество материала, поступающего на сушку, кг/с

     G2 – количество высушенного материала, кг/с

2 Тепловой баланс

Цель расчёта – определение расхода воздуха на сушку, количества теплоты, подводимого к калориферу и расхода греющего пара на подогрев воздуха в калорифере.

2.1 Расчёт параметров сушильного агента

Влагосодержание наружного воздуха х0, рассчитывается по формуле

где φ0 – относительная влажность наружного воздуха, вес. доли

       рн – давление насыщенных паров при t0 0С (берётся в справочнике)

                  Рат – атмосферное давление, Па

Энтальпия наружного воздуха I0 ,кДж/кг:

Энтальпия воздуха после калорифера I1, кДж/кг:

Энтальпия пара на выходе из сушилки IП , кДж/кг:

Удельный расход теплоты на нагрев высушиваемого материала qм, кДж/кг:    

где см – удельная теплоёмкость материала,

Изменение потенциала воздуха относительно испарившейся влаги Δ, кДж/кг рассчитывается на основании преобразованного уравнения теплового баланса:

где свл – удельная теплоёмкость влаги,

       свл = 4,19

       qп – удельные потери теплоты сушилкой в окружающую среду, кДж/кг. Принимают в пределах 85 – 170 кДж/кг.

Энтальпия влажного воздуха на выходе из сушилки I2, кДж/кг:

Конечное влагосодержание воздуха х2, кг вл./кгс.в. на выходе из сушилки:

2.2 Расчёт расхода теплоты на сушку

Расход воздуха L, кг/с на сушку рассчитывается  исходя из количества испарённой влаги по формуле:

Расход теплоты Q, кВт в калорифере:

Расход  пара в калорифере на нагрев воздуха Gг.п., кг/с:

где rп – удельная теплота парообразования водяного пара, кДж/ кг

rп = 2171кДж/кг

3 Конструктивный расчёт

Цель расчёта – определение основных размеров барабана: длины ℓ и диаметра D. Отношение длины барабана к его диаметру n берётся в пределах от 3,5 до 6 (ℓ : D = n)

Объём барабана VБ, м3:

где S – площадь сечения барабана, м2.

Из данной формулы определяется диаметр барабана D, м:

Объём барабана ориентировочно можно определить исходя из количества испарённой влаги W, кг/с и напряжения объёма барабана по испарившейся влаге А, кг/м3с:

По расчётным данным в соответствии с ГОСТ 11875-79 выбирается стандартный диаметр и длина барабана.

Уточняется объём барабана по стандартному диаметру.

Уточняется напряжение объёма барабана:

4        Расчёт допустимой скорости воздуха в барабане

Допустимая скорость воздуха в барабане рассчитывается исходя из условия, что частицы материала с диаметром больше 0,3мм (d≥ 0.3мм) не должны уноситься воздухом из барабана. Скорость воздуха в свободном сечении барабана должна быть меньше допустимой скорости.

Объёмный расход влажного воздуха Vвоз, м3/с на выходе из барабана:

где υ0 – удельный объём влажного воздуха при нормальных условиях, м3/кг

       Мс.в. – молярная масса сухого воздуха, кг/кмоль

       Мвл. –  молярная масса влаги, кг/кмоль

Скорость воздуха в свободном сечении барабана ω0, м/с:

где βм – коэффициент заполнения барабана материалом.

      βн – коэффициент заполнения барабана насадкой

Парциальное давление водяных паров в воздухе Рп, Па на выходе из барабана:

Плотность воздуха ρср, кг/м3 при средней температуре Тср, К:

Т0 = 273К

Критерий Архимеда рассчитывается по формуле:

где ρм – плотность материала, кг/м3

       μ – вязкость воздуха,

       d – диаметр частиц, м (d = 0,3мм)

Допустимая скорость воздуха, равная скорости витания частиц ωвит, м/с рассчитывается по формуле:

3        Расчёт времени сушки

Время τ, мин необходимое для сушки материала до заданной влажности, рассчитывается по формуле:

где ρнас – насыпная плотность материала, кг/м3

       А – напряжение барабана по испарившейся влаге, кг/м3ч

       u1 и u2 – влажность материала до и после сушки, %

Частота вращения барабана n рассчитывается исходя из времени на сушку:

где m, k – коэффициенты, зависящие от типа насадки и направления движения воздуха

      α – угол наклона барабана, 0

       τ – время сушки, с.

Практическое занятие № 15

Тема занятия: «Расчёт барабанной сушилки»

Задание: Рассчитать барабанную сушилку конвективного типа, в которой влажный материал сушится с помощью воздуха, предварительно нагретого в паровом калорифере.

Производительность сушилки по влажному материалу G1, т/ч.

Влажность материала до сушки u1,%, после сушки u2,%; температура материала до сушки θ1 0С, после сушки θ2 0С.

Параметры воздуха:

Температура и относительная влажность наружного воздуха t00С и φ0%. Температура воздуха после калорифера t10С; температура воздуха после сушки t20С.

Давление в сушилке атмосферное, равно 99,8 кПа.

Напряжение объёма барабана относительно испарённой влаги А равно 12 кг/м3·ч.

Варианты индивидуальных заданий для самостоятельного расчёта