Сушка сернокислого аммония

Теплообменный элемент  калориферов выбранного типа состоит  из внутренней стальной трубки 16x1,2 мм и насаженной на нее наружной алюминиевой  трубки с накатанным оребрением. В процессе накатки между стальной и алюминиевой трубками образуется надежный механический и термический контакт. 

Калориферы биметаллические  выпускаются двух моделей: КП3 -- средняя  модель, имеющая 3 ряда теплопередающих  трубок по направлению движения воздуха; КП4 -- большая модель, имеющая 4 ряда трубок. Площади фронтальных сечений калориферов с одинаковыми номерами у двух разных моделей совпадают. 

Калориферы представляют собой одноходовые теплообменники по трубному и межтрубному пространству и устанавливаются с вертикальным расположением теплопередающих  трубок. 

Воздухонагреватели  с номерами с 6 по 10 снабжены одним  патрубком для подвода пара и  одним патрубком для отвода конденсата, а калориферы с номерами 10 и 11 -- двумя  патрубками для подвода пара и  одним для отвода конденсата. 

При групповой установке  боковые щитки воздухонагревателей  могут не устанавливаться, что позволяет  получить сплошную поверхность нагрева. 

Данные для расчета  калориферной установки 

Ранее рассчитанный массовый расход воздуха через установку: 

Влагосодержание воздуха  на входе в калориферную установку: 

Начальная температура  воздуха: t0 =18 °C. 

Примем, что калориферная установка размещена в непосредственной близости от сушильного барабана и  потери тепла на пути воздуха от калориферов к барабану отсутствуют. Тогда температура воздуха на выходе из калориферной установки будет  соответствовать требуемой температуре  на входе в барабан: t1 = 128 °C. 

Давление греющего пара задано условием расчета: 

Выбор схем калориферной установки 

В ходе расчета рассматривали  параллельно 2 схемы калориферной установки. По первой схеме в ряду предусматривалась  установка одного калорифера, по второй - двух. Требуемое число рядов, модель калорифера и его типоразмер определим  в ходе расчета. 

Выбор калориферов  по массовой скорости воздуха 

Одной из важных характеристик  работы калориферной установки является массовый расход воздуха через фронтальное  сечение калорифера. Массовая скорость должна составлять . При меньших скоростях размеры калориферной установки и приточной камеры оказываются слишком громоздкими. При превышении рекомендуемого значения массовой скорости оказывается слишком высоким гидравлическое сопротивление установки, что повышает стоимость вентилятора и увеличивает эксплуатационные расходы (из-за большей мощности электродвигателя вентилятора). 

Реальный массовый расход воздуха через калориферную установку нашли из [1], стр.11, ф.(3.12): 

Рассчитали из [1], стр.46, ф.(4.1) массовые скорости для соответствующих  схем калориферных установок для  данных калориферов: 

, 

где f - площадь фронтального сечения калорифера из [1], стр.43, табл.4.1, m - количество калориферов в ряду (для первой схемы m = 1, для второй m = 2). 

 

Результаты расчетов свели в таблицу: 

Из расчетной таблицы  видно, что подходящими по массовой скорости являются калорифер №11 и  №12 для первой схемы установки  и №11 для второй. Их параметры  и рассчитывались в дальнейшем. 

Расчет требуемых  площадей теплообмена 

Рассчитали требуемую  тепловую мощность калориферной установки  из [1], стр.46: 

, где . 

Из [7], стр.28, табл. 21 нашли  температуру конденсации греющего пара заданного давления: tп=161,8 °C. 

Рассчитали температурный  напор установки: 

 

Оценили величины коэффициентов  теплоотдачи при вычисленных  значениях массовых скоростей во фронтальном сечении из [1], стр.44, табл.4.2, стр.45, табл.4.4 интерполяцией  и определили соответствующие им поверхности теплообмена из [1], стр.47, ф.(4.2): 

Результаты расчета  свели в расчетную таблицу: 

№ 
 

m=1 
 

m=2 
 
 

K, Вт/м2 К 
 

Fp, м2 
 

K, Вт/м2 К 
 

Fp, м2 
 

Для калориферов  типа КП3-СК-01АУЗ 
 

11 
 

51,3 
 

256,2 
 

38,9 
 

337,8 
 

12 
 

43,8 
 

300 
 

- 
 

- 
 

Для калориферов  типа КП4-СК-01АУЗ 
 

11 
 

50,8 
 

258,7 
 

36,5 
 

360,1 
 

12 
 

42,0 
 

312,9 
 

- 
 

- 
 

Расчет параметров калориферных установок 

Для каждой из рассматриваемых  схем калориферных установок определили требуемое количество рядов из [1], стр.48, ф.(4.3): 

Аэродинамическое  сопротивление установки нашли  по [1], стр.48, ф. (4.4): 

. 

Действительную поверхность  теплообмена вычислили по [1], стр.48, ф. (4.4): 

. 

Рассчитали запас  по поверхности по [1], стр.48, ф. (4.6]: 

 

. 

Результаты расчетов свели в расчетную таблицу: 

№ 
 

F,м2 
 

Др 
 

m=1 
 

Др 
 

m=2 
 
 

n 
 

ДP, Па 
 

FД, м2 
 

Д F, % 
 

n 
 

ДP, Па 
 

FД, м2 
 

Д F, % 
 

КП3-СК-01 АУ3 
 

11 
 

83,12 
 

128 
 

3 
 

384 
 

249,36 
 

- 
 

35 
 

2 
 

70 
 

332,48 
 

- 
 

12 
 

125,27 
 

60 
 

2 
 

120 
 

250,54 
 

- 
 

- 
 

- 
 

- 
 

- 
 

- 
 

КП4-СК-01 АУ3 
 

11 
 

110,05 
 

149 
 

2 
 

298 
 

220,1 
 

- 
 

45 
 

2 
 

90 
 

440,2 
 

22,2 
 

12 
 

166,25 
 

76 
 

2 
 

152 
 

332,5 
 

6,26 
 

- 
 

- 
 

- 
 

- 
 

- 
 

Выбор схемы установки  и калориферов 

Анализ результатов  расчета, представленных в таблице  показывает, что нам подходит только 2х-рядная калориферная установка, общей  поверхностью 440,2 м2, с общим сопротивлением ?руст=90Па; запас по поверхности составляет 22,2%. 

4.2 Расчет и подбор  конденсатоотводчиков 

Для экономичной  работы теплообменников поверхностного типа, в которых происходит нагрев теплоносителей за счет конденсации  греющего пара, необходимо добиваться полной его конденсации. Недопустима  работа теплообменника с неполной конденсацией пара, когда из аппарата отводится  смесь конденсата с паром. При такой работе увеличивается расход греющего пара при неизменной теплопроизводительности установки. Пролетный пар из теплообменников увеличивает сопротивление и тем самым усложняет работу конденсатопроводов, повышает потери тепла. Для удаления из теплообменных аппаратов конденсата без пропуска пара применяют специальные устройства - кондесатоотводчики. 

Расчет количества конденсата после калориферов 

Из [2], стр.548, табл. LVII найдем удельную теплоту парообразования  греющего пара заданного давления 

Расход пара найдем исходя из тепловой мощности калориферной установки: 

Рассчитаем количество образующегося конденсата с необходимым  запасом: 

Расчет параметров конденсатоотводчиков 

Найдем давление пара перед конденсатоотводчиком, установленным в непосредственной близости от калорифера: 

Примем давление в отводящем трубопроводе: 

Определим перепад  давления на конденсатоотводчике: 

 

Из [8],стр.6, рис.2 определили коэффициент A, учитывающий температуру  конденсата и перепад давления: А = 0,48 

Вычислим условную пропускную способность: 

Выбраем 4 термодинамических конденсатоотводчиков 45ч12нж из [8],стр.7, табл.2 с условным диаметром присоединительных штуцеров Dу=40мм, условным рабочим давлением Pу=1,6МПа, пробным давлением Pпр=2,4МПа, массой m =4,5кг, условной производительностью . 

4.3 Расчет и выбор  транспортирующего устройства 

В качестве транспортирующих устройств для подачи исходного материала отвода высушенного наиболее широко используются ленточные транспортеры (конвейеры). Они характеризуются широким диапазоном производительности, надежностью и простотой конструкции. Их использование позволяет осуществлять сбор высушенного материала сразу с нескольких выходов установки (из разгрузочной камеры, циклона и электрофильтра). 

Применяют главным  образом прорезиненные ленты, а  также ленты из цельнокатаной  стальной полосы. 

Расчетными параметрами  конвейера являются скорость движения и ширина ленты. 

Требуемая производительность по влажному материалу составляет: Gн =13800 кг/ч. 

Определим величину насыпного веса (кажущейся плотности) высушиваемого материала: 

Выбрали из [9], стр.102, по ГОСТ 22644-77 транспортер с шириной  ленты B = 400 мм = 0,4 м и скоростью  движения . 

Приняли угол откоса материала 20°, которому из [9], стр.67, табл. 130 соответствует коэффициент с = 470 

Приняли угол наклона  транспортера 16°. Данному углу из [9], стр.129, соответствует коэффициент K = 0,90. 

Из [9], стр. 130, определили необходимую ширину ленты транспортера: 

Выбранная ширина ленты  превосходит необходимую величину, значит выбранный транспортер способен обеспечить заданную производительность по влажному материалу. 

Второй транспортер, установленный после сушильной  установки, приняли таким же, поскольку  производительность по сухому материалу  несколько ниже, чем по влажному, и она точно будет обеспечена рассчитанным транспортером. 

4.4 Расчет циклона 

Унос частиц материала  сушильным агентом может достигать  значительной величины из-за высокой  скорости движения воздуха в барабане и полидисперсности высушиваемого материала (наличие значительной фракции частиц, размер которых значительно меньше среднего диаметра частиц). Для улавливания пыли применяются различные способы сепарации частиц материала из газового потока. Одним из наиболее распространенных в химической промышленности для этих целей устройств являются циклоны. Действие этого аппарата основано на использовании центробежной силы: частицы материала, содержащиеся в газе, под действием этой силы отбрасываются к стенкам аппарата и под действием силы тяжести осыпаются в нижнюю часть циклона.