Автор: Пользователь скрыл имя, 26 Октября 2011 в 14:02, курсовая работа
Наука о процессах и аппаратах возникла на базе одной ведущих отраслей тяжелой индустрии - химической промышленности, объединяющий целый комплекс производств и методов переработки сырья и материалов. Технология производства самых разнообразных химических продуктов и материалов, в том числе переработка нефти и газа включает ряд однотипных физических и физико-химических процессов, характеризируемых общими закономерностями. Эти процессы в различных производствах производят в аналогичных по принципу действия машинах и аппаратах.
Введение……………………………………………………………………….4
1 Теоретическая часть………………………………………………………..6
Теоретические основы сушки…………………………………………...6
Устройство и принцип действия барабанной сушилки…………….…8
Техника безопасности при эксплуатации сушилок…………………..10
Охрана окружающей среды……………………………………………11
2 Расчётная часть…………………………………………………………....13
2.1 Материальный баланс………………………………………………….13
Тепловой расчет…………………………………………………………13
Конструктивный расчет………………………………………………...15
Расчет допустимой скорости воздуха в барабане……………………16
Расчёт времени сушки…………………………………………………..18
Заключение…………………………………………………………………..19
Литература…………………………………………………………………..20
Ρн-давление насыщенных паров при 150 С
Ρн=12,79 мм.рт.ст.=1705,2 Па [5, 525]
Ρат-атмосферное давление, Па
Ρат-99800Па
Энтальпия наружного воздуха I0,кДж/кг:
I0=
(1, 01+1, 97·x0) · t0+2493·x0
I0= (1, 01+1.97·0, 00753) ·15+2493·0, 00753=34,15 кДж/кг
Энтальпия воздуха после калорифера I1,кДж/кг:
I1=
(1, 01+1, 97·x1) ·t1+2493·x1
I1= (1, 01+1.97·0.00753) ·110+2493·0, 00753=131,5 кДж /кг
Энтальпия пара на выходе из сушилки
Iп, кДж/к:
Удельный расход теплоты нам нагрев высушиваемого
материала gм, кДж/к:
где см – удельная теплоёмкость материала, кДж/кг ·К
см=0,92 кДж/кг · К [5, 527]
Изменение потенциала воздуха относительно испарившейся влаги ∆, кДж/кг, рассчитывается на основании уравнения теплового баланса:
∆ =свл
·θ1 –(gм
+ gп)
где свл удельная теплоёмкость влаги, кДж ·К
свл =4,19 кДж/кг·К [5, 527]
gп-удельные потери теплоты сушилкой в окружающую среду, кДж/кг
gп – 100 кДж/кг
∆=4,19 ·20
–(547,86 +100)=-564,06 кДж /кг
Энтальпия влажного на выходе из сушилки I2, кДж/кг:
Конечное влагосодержание воздуха, x2,кгвл./кгс.
в. на выходе из сушилки:
2.2.2Расчёт 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:
Q=L· ( I1
– I0)
Q=11,45· (131,5-34,15) =1114,66 кВт
Расход пара в калорифере на нагрев воздуха
Gг. п. ,кг/с:
где rп - удельная теплота парообразования водяного пара кДж/кг
rп =2171 кДж/кг [5, 541]
2.3 Конструктивный расчёт
Цель расчёта определить основные размеры барабана: длину и диаметр. Отношение длины барабана к его диаметру n берется в пределах от 3,5 до 6.
Объем барабана Vб, м3:
где S-площадь сечения барабана, м2
Из данной формы определяется диаметр
барабана D, м:
где n-отношение длины барабана к его диаметру в пределах 3,5-7
n=4
Объём барабана ориентировочно можно определить исходя испаренной 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:
D=2800мм
L=14000 мм
n=5
Уточняем объём барабана по стандартному диаметру:
Уточняем напряжение объёма барабана:
2.4 Расчёт допустимой скорости воздуха
в барабане
Допустимая скорость воздуха в барабане рассчитывается исходя из условия, что частица материала с диаметром больше 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
υ0=22,4 м3/кг
Мс.в.- молярная масса сухого воздуха, кг/ кмоль,
Мвл масса влаги, кг/ кмоль
Мс.в.-29 кг/ кмоль
Мв.л-18 кг/ кмоль
Скорость воздуха в свободном сечении
барабана ω0, м/с:
где βм- коэффициент заполнения барабана материалом
βн- коэффициент заполнения барабана насадкой
βм -0,15 [1, 293]
βн -0,05 [1, 293]
Парциальное давление водяных паров в
воздухе Рп, Па на выходе из барабана:
Плотность воздуха ρср, кг/м3
при средней температуре Тср, К:
Критерий Архимеда рассчитывается по
формуле:
где ρм - плотность материала, кг/м3
μ - вязкость воздуха, Па·с
d -диаметр частиц, м (d=0,0003м)
μ=0,173·10-4 Па·с [5, 513]
ρм=2200 кг/м3 [5, 511]
Допустимая скорость воздуха равна скорости
витания частиц ωвит, м/с рассчитывается
по формуле:
Вывод: фактическая скорость воздуха
не привышает допустимую скорость воздуха,
следовательно процесс идёт правильно.
2.5 Расчёт времени сушки
Время τ, мин., необходимое для сушки материала
до заданной влажности, рассчитывается
по формуле:
где ρн- насыпная плотность материала, кг/м3
А- напряжения барабана по испарившейся влаге, кг/м3 ч
1 и 2- влажность материала до и после сушки, %
ρн=1380 кг/м3[5, 511]
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, сек.
m=0,6 [1, 291]
k=0,3 [1, 291]
α=40
Заключение
В ходе курсового проектирования я рассмотрел теоретические основы сушки, устройство и принцип работы барабанной сушилки, технику безопасности при эксплуатации аппарата, охрану окружающей среды.
В расчётной части рассчитал материальный баланс - определил количество испарённой влаги при тепловой сушке каолин горячим воздухом W=0,2 кг/с. Рассчитал тепловой баланс – определил расход воздуха на сушку L=11,45 кг/с, количество теплоты Q=1114,66 кВт, подводимого к калориферу. Провёл конструктивный расчёт – определил основные размеры барабана: длину и диаметр. Подобрал стандартный сушильный аппарат в соответствии с ГОСТ 11875-79: D =2800 мм, L=14000 мм. Также определил, допустимую скорость воздуха, равную скорости витания частиц ωвит=2,61 м/с, время необходимое для сушки материала до заданной влажности τ =54,79 мин. и частоту вращения барабана n=0,004с-1.
На основании расчётов выполнен чертеж барабанной сушилки общего вида.
Литература