2. Пример расчета
Задание. Рассчитать и подобрать барабанную сушилку конвективного типа по следующим исходным данным: производительность по сухому продукту G=3024 кг/ч; начальное влагосодержание материала ωн=0,51 кг/кг; конечное влагосодержание материала ωк=0,24 кг/кг; насыпная плотность материала ρн=950 кг/м3; удельная теплоемкость сухого материала См=1100 Дж/кг·К; температура воздуха на входе в сушилку t1=500°С; температура воздуха на выходе из сушилки t2=200°С; размер частиц кристаллического материала δч=2-3 мм; напряженность барабана по влаге Аυ=9·10-3 кг/м3·с; место установки г. Уфа.
2.1. Технологический расчет
1. Задаемся параметрами окружающего воздуха: температурой t0 = =19,4°С и влажностью φ0 = 67%. Эти параметры определяются с учетом места расположения объекта г. Уфа (табл. 1, средне-июльские показатели).
Задаются температурой воздуха на входе t1 = 500° С и выходе t2 = 200° С из сушилки.
Задаются температурой материала на входе и на выходе из сушилки: tм1 = 23° С и tм2 = 180° С соответственно.
2. Проводим построение теоретического процесса сушки:
– определяем параметры состояния окружающего воздуха по диаграмме Рамзина: влагосодержание х0=0,0057 кг/кг и теплосодержание или энтальпия I0= 21,5 кДж/кг (точка А на рис. 5);
– с учетом температуры воздуха на входе t1=500°С в сушилку и с учетом постоянства влагосодержания определяем теплосодержание воздуха на входе в аппарат - I1=536,1 кДж/кг (точка В на рис. 5);
– зная температуру воздуха на выходе t2 =200°С, с учетом постоянства теплосодержания, определяем влагосодержание воздуха на выходе х’2=0,115 кг/кг (точка C’ на рис.5).
3. Построим линию действительного процесса сушки, для этого:
– зададимся произвольным значение влагосодержания - хi=0,075 кг/кг;
– определим теплосодержание воздуха в точке (т.Д), проведя предварительно следующие расчеты:
– по уравнению (4) найдем количество влаги, удаляемой из материала, кг/с
кг/с;
– по уравнению (3) определим удельная теплота, Дж/кг:
кДж/кг;
– по уравнению (6) получим удельную теплоту в теоретической сушилке, Дж/кг:
кДж/кг;
– по уравнению (5) найдём удельные потери теплоты, Дж/кг :
кДж/кг;
– по уравнению (2) определим значение ∆q, кДж/кг :
кДж/кг;
e3
- по уравнению (1) теплосодержание воздуха в т.Д составит:
кДж/кг.
В итоге получаем точку Д с координатами хi=0,075кг/кг и Ii =457,6 кДж/кг (рис. 5).
– из т.В через т.Д проводим линию до пересечения с линией температур t2=200°С на выходе из сушилки и получаем линию действительного процесса сушки – линия АВС(см.рис. 5);
– для точки С, характеризующей параметры воздуха на выходе из действительной сушилки определяют тепло- и влагосодержание, при этом влагосодержание определяем графически - х2=0,092кг/кг, а теплосодержание находят расчетным путем, используя уравнение (1):
I2= 536,1–872,8·(0,092–0,0057)=460,8 кДж/кг.
Рис.5 Диаграмма Рамзина
4. Определяем габаритные размеры сушилки.
Для этого предварительно рассчитаем:
– Расход абсолютно сухого воздуха Gс (кг/с) на сушку по формуле (7):
кг/с
– Расход влажного воздуха на сушку, предварительно определив удельный расход влажного воздуха υуд по формуле (8):
Для расчета примем: Т = 273+t0 = 273+19,4=292,4° К; давление паровоздушной смеси примем равным атмосферному давлению окружающего воздуха; парциальное давление водяного пара определим по диаграмме Рамзина (рис. 5): Рп = 58 мм.рт.ст. = 7733,3 Па.
В итоге получим:
м3/кг;
м3/с
Определяем внутренний диаметр сушильного барабана по
формуле (10):
Примем коэффициент заполнения барабана β=0,26; а скорость газа на выходе из барабана – ωг=1 м/с (табл. 2), тогда:
м
Наружный диаметр барабана найдем по уравнению (11) и получим:
м
Примем стандартное значение Dн=2,2 м (см. табл.3)
Объем барабана рассчитаем по формуле (13):
м3
Тогда длина барабана по формуле (12) составит:
м
Примем стандартное значение L=10 м (см. табл.3).
Таким образом, согласно проведенным расчетам для осуществления процесса сушки можно выбрать стандартный сушильный барабанный аппарат типа: СБ 2,2–10 со следующими параметрами:
Dн = 2200 мм, L = 10000 мм, частота вращения барабана 4,3 мин—1, мощность электродвигателя 26 кВт.