Барабанная сушилка

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Мая 2012 в 16:05, курсовая работа

Краткое описание

С развитием промышленности появилась необходимость транспортировки различных материалов на большие расстояния. Для удешевления этого процесса материалы по возможности подвергают сушке, т.е. удалению излишков влаги. Кроме этого сушка придает материалу необходимые свойства, уменьшает коррозию аппаратов и трубопроводов при его дальнейшей переработке или транспортировке.

Содержание работы

1 Обоснование и описание технологической схемы..………………………………...6
2 Описание конструкции и принципа действия сушильного аппарата…………….10
3 Описание конструкции и принципа действия вспомогательного оборудования.12
4 Расчет сушильного аппарата…………….…………………..………………………15
4.1.Параметры топочных газов, подаваемых в сушилку……………………...15
4.2.Материальный и тепловой балансы сушилки……………………..….........20
4.3. Расчет основных размеров барабана……………………..............................21
4.4.Параметры сушильного агента на выходе из барабана………………..........22
4.5. Массовый расход дымовых газов через сушильный барабан……………24
4.6. Объёмный расход влажных газов на входе и выходе из барабана….…….25
4.7. Действительная скорость сушильного агента в барабане…..………..........25
4.8. Определение времени пребывания материала в сушилке и угла наклона барабана………………………………………………………………………………..26
4.9.Расчет теплоизоляции барабана…………………………………………….27
5 Подбор вспомогательного оборудования………………………………………….31
5.1Подбор топки………………………...………....................................................31
5.2Подбор циклона………………………………………………….....................32
5.3Подбор вентилятора……………………………………………......................33
Заключение………………………………………...…………………………………..36
Список используемой литературы…………………………………………………….37

Содержимое работы - 1 файл

курсач.doc

— 1.66 Мб (Скачать файл)

= 0,71 кмоль / кг.

          Количество тепла, выделяющееся при сжигании 1 кг топлива [5] формула 9.3:

                                                         Q = QV / ρT          (4.3)

       Q = 35768,5 / 0,71 = 50378,2 кДж / кг

     Теоретическое количество сухого воздуха L0, затрачиваемого на сжигание

1 кг  топлива [2] формула 10.10:

                                        

         (4.4)

     Подставив значения в формулу (4.4) получим:

= 54,6 кг / кг.

     Масса сухого газа, подаваемого в сушильный барабан, в расчете на 1 кг сжигаемого топлива определяется общим коэффициентом избытка воздуха α, необходимого для сжигания топлива и разбавления топочных газов до температуры смеси tсм = 500ºС.

     Значения  α находят из уравнений теплового и материального балансов.

     Уравнение материального баланса [5] формула 9.4:

                                     ,        (4.5)

где Lс.г. – масса сухих газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива; СmHn – массовая доля компонентов, при сгорании которых образуется вода, кг/кг.

     Уравнение теплового баланса [5] формула 9.5:

           ,      (4.6)

где η  – общий коэффициент полезного  действия топки, принимаем η = 0,95 [7];

      ст = 1,34 кДж/(кг·К) – теплоемкость газообразного топлива при температуре       tт = 20ºС[4];

      I0 – энтальпия свежего воздуха, кДж / кг;

      iс.г. – энтальпия сухих газов, кДж/кг; iп – энтальпия водяных паров. кДж/кг.

     Энтальпия сухих газов iс.г. равна [5] с.295:

                                                   iс.г. = сс.г. · tс.г.,          (4.7)

где сс.г – удельная теплоемкость топочных газов (принимаем приближенно равной теплоемкости воздуха при средней температуре дымовых газов), кДж/(кг·К);

     tс.г – температура топочных газов на выходе из топки.

       Удельная  теплоемкость топочных газов при их средней температуре (500 + +100) / 2 = 300°С, равна ст.г. = 1,122·103 Дж / (кг·К) [4].

сс.г = 1,185 кДж / (кг·К) при tс.г. = 500ºС [4].

         Подставим данные значения в формулу 4.7 и получим:

       iс.г. = 1,185 · 500 = 561 кДж / кг.

     Энтальпия водяных паров iп равна [5] с. 295:

                                           iп = r0п · tп,                   (4.8)

где r0 – теплота испарения воды при температуре 0ºС;

      r0 = 2493 кДж / кг [1];

      сп – средняя теплоемкость водяных паров, равная

      сп = 1,97 кДж / кг [4];

Температура водяных паров равна tп = tс.г. = tсм = 500ºС.

       Тогда:

       iп = 2493 + 1,97 · 500 = 3478 кДж / кг.

     Параметры свежего воздуха в районе работы установки, т.е. г. Минск, для летних и зимних условий равны [1] с.538:

     Для зимних условий:

t0 = – 6,8ºС – среднесуточная температура атмосферного воздуха для января; φ0 = 88% – относительная влажность атмосферного воздуха.

       Энтальпия влажного воздуха I (в кДж/кг сухого воздуха) рассчитывается по [1] формула 10.7:

            I = (св + сп ·x) T + r0·x,                                                (4.9)

где св = 1,01кДж/(кг·К) – средняя удельная теплоемкость сухого воздуха (при постоянном давлении) [4];

   x – влагосодержание воздуха, кг пара/кг сухого воздуха;

   T  – температура воздуха при зимних условиях (по сухому термометру),°C;

   r0 = 24931кДж/кг – удельная теплота парообразования воды при 0°С [1].

     Влагосодержание паровоздушной смеси  (в кг пара/кг сухого воздуха) [1] формула 10.5:

                                        ,                                                     (4.10)

где φ  – относительная влажность воздуха ;

   П – общее давление парогазовой  смеси (П =764 мм.рт.ст = 1,018·106 Па – в зимний период) [1];

   Pнас– давление насыщенного водяного парам в воздухе (при температуре мокрого термометра)

   Рнас = 23 мм.рт.ст. = 0,00311·106 Па.

     

.

     I=(1,01 + 1,97·0,0019)(- 6,8) + 2493 · 0,0019 = -2,2 кДж/кг.

       Для летних условий параметры влажного воздуха найдем по диаграмме Рамзина (рисунок 4.2):

t0 = 17, 5ºС – среднесуточная температура атмосферного воздуха для июля;

     φ0 = 78% – относительная влажность атмосферного воздуха.

       Влагосодержание х0 и энтальпия Iо атмосферного воздуха равны:

       х0 = 0,012 кг / кг сухого воздуха; Iо = 57 кДж / кг сухого воздуха.

       Пересчитаем компоненты топлива, при сгорании которых  образуется вода, из объемных долей  в массовые [1]:

        ,     (4.11)

где Т1 = 0ºС; Т2 = 20ºС; V0 = 22,4 м3 / кмоль; ρт = 0,71 кг / м3; М – молярная масса соответствующего газа, кг / кмоль.

       

 кг / кг;

       

 кг / кг;

       

 кг / кг;

       

 кг / кг;

       

 кг / кг.

Количество  влаги, выделяющееся при сгорании 1 кг топлива [5]:

       Решая совместно уравнения для теплового  и материального балансов, получаем следующее выражения для коэффициента избытка воздуха α [5]:

 

         (4.12)

       Определим коэффициент избытка воздуха  для летнего и зимнего периодов года:

       Для зимних условий:

       

= 1,33.

       Для летних условий:

       

= 1,38.

       Общая удельная масса сухих газов, получаемых при сжигании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры 500ºС [5] формула 9.7:

                               

              (4.13)

     Для зимних условий:

       

= 71,5 кг / кг.

       Для летних условий:

       

= 74,3 кг / кг.

       Удельная  масса водяных паров в газовой  смеси при сжигании 1 кг топлива  равна [5] формула 9.8:

           (4.14)

       Для зимних условий:

       

= 2,22 кг / кг.

       Для летних условий:

       

= 2,99 кг / кг.

       Влагосодержание газов на входе в сушилку (х1 = хсм) на 1 кг сухого воздуха равно[5]:

       х1 = Gп / Gс.г.      (4.15)

       Для зимних условий:

       хЗ1 = 2,22 / 71,5 = 0,031 кг / кг.

       Для летних условий:

       хЛ1 = 2,99 / 74,3 = 0,039 кг / кг.

       Энтальпия газов на входе в сушилку I1 равна [5] формула 9.9:

            (4.16)

       Для зимних условий:

       

= 505 кДж / кг.

       Для летних условий:

       

= 540 кДж / кг. 

     4.2 Материальный и тепловой балансы сушилки

     Из  уравнения материального баланса сушки [1] формула10.1 определим расход влаги, удаляемой из высушиваемого материала W и расход высушенного материала Gк.

       Gн = Gк + W     (4.17)

    Расход  влаги, удаляемой из высушиваемого  материала равен [1] формула 10.2:

        ,      (4.18)

где Gн – производительность по исходному влажному материалу, кг/ч; ωн, ωк – влажность материала начальная и конечная соответственно.

Gн = 12000 кг / ч; ωн = 21% масс. ωк = 7% масс.

       

1807 кг / ч.

     Расход  высушенного материала равен:

       Gк = Gн – W      (4.19)

       Gк = 12000 – 1807 = 10193 кг / ч.

     Уравнение внутреннего теплового баланса сушилки [5] формула 9.11:

                                              

,      (4.20)

где Δ – разность между удельным приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере; св – теплоемкость воды (влаги) в материале,                               св = 4190 Дж/(кг·К); θн – температура влажного материала; qм – удельный подвод тепла с высушиваемым материалом кДж / кг влаги; qп – удельные потери тепла в окружающую среду. кДж / кг влаги.

       Удельные  потери тепла в сушильном барабане на нагрев высушиваемого материала  будут равны [6] формула 10.11:

       qм = Gк · см · ( θк – θн) / W,     (4.21)

где см = 880 Дж / (кг·К) – теплоемкость высушиваемого материала (глины)[1]; θк и θн – температуры влажного и высушенного материала, °С; Gк – расход по высушенному материалу, кг / ч.

     Начальная температура материала равна  θн = 20ºС. Конечную температуру материала примем равной температуре мокрого термометра сушильного агента tм, с которым в контакте находится высушенный материал [5]. Температуру мокрого термометра сушильного агента на выходе из сушилки можно приблизительно принять равной температуре мокрого термометра сушильного агента на выходе для процесса теоретической сушки. Для летних условий tм = 68ºС, для зимних условий tм = 65ºС. Так как отличие в температурах небольшое, то примем конечную температуру материала равной температуре мокрого термометра сушильного агента на выходе из сушилки для зимних условий         θк = 65ºС.

     Тогда, удельные потери тепла в сушильном  барабане на нагрев высушиваемого материала  будут равны:

       

= 2233770 Дж / кг или 223,4 кДж / кг.

     Удельные  потери тепла в окружающую среду равны [3] формула 507:

       qп = Qп / W,      (4.22)

где Qп – тепловые потери с цилиндрической поверхности сушильного барабана, Вт.

          Для определения Qп найдем основные размеры сушильного барабана. 

     4.3 Расчет основных размеров барабана 

     Найдем диаметр барабана из соотношения [2] формула 10.65:

        ,    (4.23)

где L = 5 · D – длина барабана (рекомендуется L/D принимать в диапазоне значений 3,5 ÷ 7) [2];

       VБ – объем сушильного барабана, м3;

      D – диаметр сушильного барабана, м.

     Объем сушильного пространства сушилки определим по [6] формула 10.2:

       VБ = W / Аυ,     (4.24)

где Аυ – напряжение барабана по влаге. По опытным данным сушки в барабанных сушилках напряжение барабана по влаге для глины равно Аυ = 50 кг / (м3·ч) [5].

Информация о работе Барабанная сушилка