Автор работы: Пользователь скрыл имя, 07 Августа 2013 в 13:54, курсовая работа
Сушка влажных материалов представляет собой совокупность процессов тепло - и массопереноса, сопровождающихся структурно-механическими, а иногда и химическими изменениями высушиваемого вещества.
В химической промышленности процесс сушки имеет специфические особенности, так как часто сопровождается химическими реакциями или термическими процессами.
Вещества и материалы, подвергаемые сушке в химической промышленности чрезвычайно разнообразны по физическим и химическим свойствам, поэтому и технология производства получаемых продуктов различна.
Введение………………………………………………………………………………..4
1. Литературный обзор……………………………………………………………......6
1.1. Теоретические основы процесса сушки………………………………......6
1.2.Основные технологические схемы для проведения сушки……………..13
1.3. Типовое оборудование для сушильной установки……………………...17
1.4. Патентный обзор..........................................................................................25
2. Обоснование и описание установки………………………………………………27
3. Расчёт барабанной сушилки……………………………………………………….30
3.1. Параметры топочных газов, подаваемых в сушилку……………………30
3.2. Материальный баланс сушки……………………………………………..32
3.3. Выбор основных габаритных размеров барабана………………………..32
3.4. Определение потерь тепла в окружающую среду……………………….33
3.5. Массовый расход дымовых газов (абсолютно сухих)
через сушильный барабан……………………………………………………………33
3.6. Объёмный расход влажных газов на входе и выходе из барабана……..34
3.7. Расход газов для летних условий…………………………………………34
3.8. Скорость газов на выходе из барабана…………………………………...36
3.9. Расчёт теплоизоляции барабана…………………………………………..36
4. Расчёт топки………………………………………………………………………...39
5. Расчёт вспомогательного оборудования…………………………………………..40
5.1.Расчёт циклона………………………………………………………………40
5.2.Расчёт вентилятора………………………………………………………....43
Заключение…………………………………………………………………………….45
Список литературы…………………………
х1=0,032 кг/кг сухого газа,
I1= Дж/кг сухого газа,
t1=8000C.
3.2. Материальный баланс сушки.
Масса испаряемой влаги в барабане:
где
G1 = 4000 кг/ч - производительность по исходному влажному материалу;
1 = 10% - начальная влажность материала;
= 1%- конечная влажность материала.
кг/ч
Масса высушенного материала G :
кг/ч.
3.3. Выбор основных габаритных размеров барабана.
Объём сушильного барабана V :
V
=W/A
где
А – напряжённость барабана по влаге, равная 30 кг/ (м ч) [12, табл. 9.2.].
V =363,6/30=12,12 м .
Диаметр барабана находим из соотношения:
V
=
,
где
длина барабана.
м.
Принимаем нормализованные размеры барабана: D=1,5 м; =8 м [12].
3.4. Определение потерь тепла в окружающую среду.
Норма тепловых потерь с одного погонного метра цилиндрической поверхности может быть определена по эмпирической формуле:
,
где
- тепловые потери с цилиндрической поверхности, Вт;
- длина объекта, м;
- наружный диаметр с учётом изоляции, м;
- температура теплоносителя, ºС
К - поправочный коэффициент.
Температуру теплоносителя t в формуле (3.16) принимаем, равной средней между температурой на входе и на выходе из барабана:
t= (800+120)/2=460ºС.
Принимаем, что сушильная
установка находится в
По формуле (3.16) находим норму тепловых потерь:
Вт/м длины.
Потери тепла по всей длине барабана:
3.5. Массовый расход
дымовых газов (абсолютно
,
где
влагосодержание дымовых газов на выходе из барабана, кг/кг сухого газа.
Значение найдём из уравнения рабочей линии сушки. Составим внутренний тепловой баланс сушилки [2]:
,
где
∆-разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере, Дж/кг влаги;
= 4,19 кДж/кг К - теплоемкость воды (влаги в материале);
=20 - температура материала на входе в сушилку;
- удельные затраты тепла на нагрев материала, Дж/ кг влаги;
- удельные потери тепла в окружающую среду, Дж/ кг влаги;
,
где
- температура высушенного материала на выходе из сушилки;
- теплоемкость высушенного материала, Дж/кг град [7].
Дж/кг влаги.
Дж/кг влаги.
Дж/кг влаги.
Далее, используя уравнение [2], при известных , , зададимся произвольно двумя значениями , и вычислим соответственно :
для =0,1 кг/кг сухого воздуха;
Дж/кг.
для =0,2 кг/кг сухого воздуха;
Дж/кг.
Нанесём на диаграмму Рамзина точки с координатами и , и , и . Проведём через три точки прямую (одна точка является проверочной) до пересечения с изотермой t=120ºС, соответствующей температуре газов на выходе из барабана, и по точке пересечения прямых определяем искомую величину =0,237 кг/кг сухого газа (рис. 3.1).
L=363,6/(0,237-0,032)=1773,7 кг/ч.
3.6. Объёмный расход влажных газов на входе и выходе из барабана.
Объёмный расход влажных газов на входе:
,
где
- плотность дымовых газов на входе в сушилку, м /ч.
м /ч.
м /ч.
Аналогично найдём объёмный расход влажных газов на выходе из барабана.
м /ч.
м /ч.
3.7. Расход газов для летних условий.
Средняя температура г. Санкт-Петербург t =-17,5 С и относительная влажность =78% [1]. х0 =0,0102 кг/кг сухого воздуха (х0 находится как точка пересечения линий t = -17,5 и =78% на диаграмме Рамзина). Воздух, нагретый до температуры помещения t=25ºC, имеет энтальпию = Дж/кг сухого воздуха.
Коэффициент избытка воздуха для летних условий находим из уравнения (3.8):
Действительная масса воздуха для сжигания 1 кг топлива:
кг/кг сухого топлива
Общая удельная масса сухих газов, получаемых при сгорании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры смеси 800ºС найдём по формуле (3.4)
кг/кг.
Удельная масса водяных паров в газовой смеси при сжигании 1 кг топлива найдём по формуле (3.3).
кг/кг.
Влагосодержание газов на входе в сушилку найдём по формуле (3.11).
кг/кг.
Энтальпия газов на входе в сушилку находим по диаграмме Рамзина: I =965 кДж/кг.
Параметры дымовых газов на выходе из топки являются начальными параметрами для расчета сушильного барабана:
х1=0,041 кг/кг сухого газа,
I1= Дж/кг сухого газа,
t1=8000C.
для =0,1 кг/кг сухого воздуха;
Дж/кг.
для =0,2 кг/кг сухого воздуха;
Дж/кг.
Нанесём на диаграмму Рамзина точки с координатами и , и , и . Проведём через три точки прямую (одна точка является проверочной) до пересечения с изотермой t=120ºС, соответствующей температуре газов на выходе из барабана, и по точке пересечения прямых определяем искомую величину =0,245 кг/кг сухого газа (рис. 3.1).
L=363,6/(0,245-0,042)=1782,4 кг/ч.
Объёмный расход влажных газов на входе и выходе из барабана.
м /ч.
м /ч.
3.8. Скорость газов на выходе из барабана.
Максимальная скорость газов на выходе из барабана:
,
что вполне допустимо из условий уноса мелких частиц из барабана при максимально возможном расходе газа на выходе.
3.9. Расчёт теплоизоляции барабана.
Для изоляции принимаем шлаковату.
Определим толщину слоя шлаковаты из уравнения:
, (3.18)
где
- толщина стенки барабана, равная 10 мм;
- толщина стенки кожуха из листового железа, покрытого масляной краской, равная 1 мм;
- толщина слоя шлаковаты;
-теплопроводность стали при соответствующей температуре, Вт/(м К);
- теплопроводность шлаковаты, Вт/(м К);
- коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке барабана, Вт/(м К);
- коэффициент теплоотдачи от барабана к окружающей среде, Вт/(м К).
По справочникам [5,7] находим:
= 42,61 Вт/(м К) - теплопроводность стали при t=460ºС;
= 0,0934 Вт/(м К) - теплопроводность шлаковаты при t=(460+25)/2=242,5ºС;
= 51,75 Вт/(м К) - теплопроводность стали при t=25ºС.
3.9.1. Определение коэффициент теплопередачи.
,
где
F – боковая поверхность барабана, м ;
средняя разность температур между дымовыми газами и окружающей средой, ºС.
.
Вт/(м К).
3.9.2. Определение коэффициента теплоотдачи от дымовых газов к стенке барабана.
Расчёт проводим при средней температуре газов в барабане t=240ºС [3].
.
.
При выбираем формулу:
.
,
где
коэффициент теплопроводности дымовых газов при t=460ºС, равный 0,0476 Вт/(м К) [7].
.
Определяем из формулы:
.
,
где
=20ºС - разность между температурами дымовых газов и стенки, равная.
.
.
Вт/(м К).
Вт/(м К).
3.9.3. Определение коэффициента теплоотдачи от барабана к окружающей среде.
,
где
α2/ - коэффициент теплоотдачи за счет естественной конвекции, Вт/(м К);
α2// - коэффициент теплоотдачи за счет лучеиспускания, Вт/(м К).
Определим α2/ по упрощенной формуле [5]:
,
где
∆t– разность температур между наружной стенкой барабана и окружающей средой, равная 20ºС.
Вт/(м К)
,
где
ε=0,95 – степень черноты для поверхности, покрытой масляной краской;
С0=5,7 Вт/(м2 К). – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела.
Вт/(м К).
α2=2,03+6,33=8,36 Вт/(м К)
3.9.4. Определение толщины слоя шлаковаты.
.
м
Наружный диаметр барабана с учетом изоляции:
м.
Информация о работе Рассчитать и спроектировать сушильную установку