Исходные данные

Произвести теплотехнический расчет барабана для сушки глины производительностью 16 000 кг/ч по высушенной глине. Глина высушивается от начальной влажности w₁ = 22% до конечной w₂ = 5%. Сушка производится дымовыми газами, разбавленными атмосферным воздухом в смесительной камере перед входом их в барабан. Сжигаемое топливо – мазут М-60. Сжигание мазута производится с помощью инжекционной горелки. Начальная температура глины t_Н = 15 ⁰С, конечная – t_К = 80 ⁰С. Плотность сухой глины r_С = 1450 кг/м³. Параметры теплоносителя: , . Параметры воздуха до входа в топку: j₀=70%, t₀=20⁰С, d₀ = 10 г/кг сух воздуха. Размер кусков глины 40-50 мм. Угол наклона барабана a=4⁰.

Режим работы сушилки непрерывный. Для сушки глины принимаем прямоточную схему движения теплоносителя, чтобы избежать снижения пластичности глины вследствие ее перегрева и уменьшить пылеунос. Система внутренних устройств – лопастная.

Теплотехнический расчет

1. Определение конструктивных размеров барабана

Количество влажного материала, поступающего на сушку:

, (1.1)

где y₂ – производительность барабана по сухой глине, ;

W – количество испаренной влаги, .

Количество испаренной влаги:

, (1.2)

Тогда

Количество влаги, содержащейся во влажном материале до сушки:

(1.3)

Количество влаги, содержащейся в высушенном материале:

(1.4)

Основным показателем, по которому можно определить размеры сушильного барабана, является объемное напряжение барабана по влаге, т.е. количество влаги, испаренной с 1 м³ пространства барабана в 1 час. Принимаем объемное напряжение во влаге , //

Тогда объем барабана составит:

(1.5)

Размеры сушильного барабана обычно выбирают по каталогам заводов-изготовителей, т.е. стандартные, исходя из требуемого объема барабана.

Отношение длины барабана к его диаметру обычно составляет: //.

Принимаем отношение длины барабана к его диаметру равным 5 и определяем его диаметр:

(1.6)

Принимаем .

Уточняем объем барабана:

Определяем площадь сечения и длину барабана:

Принимаем длину корпуса барабана 12,5 м. Тогда отношение:

, что вполне допустимо.

К установке принимаем барабанную сушилку завода изготовителя «Уралхимстрой» размером 2,8х14м, объемом 86 м^3. //

Проверим производительность барабана по высушенной глине и m₀:

, (1.7)

где

Тогда

(фактическая производительность по сухой глине)

Объемное напряжение по влаге составит:

2. Расчет горения топлива

Мазут марки 60. Содержание золы А^Р = 0,2% , содержание влаги принимаем W^Р=3%. Коэффициент расхода воздуха при сжигании мазута с помощью форсунки низкого давления принимаем a=1,2. Воздух для горения поступает неподогретым.

Таблица 2.1

Состав горючей массы мазута, %

СГ	НГ	ОГ	NГ	SГ	Сумма
87,6	10,7	0,5	0,5	0,7	100

Определяем состав рабочего топлива, находим содержание элементов в рабочем топливе

(2.1)

(2.2)

(2.3)

(2.4)

(2.5)

Таблица 2.2

Состав горючей массы мазута, %

СР	НР	ОР	NР	SР	АР	WР	Сумма
84,8	10,3	0,5	0,5	0,7	0,2	3	100

Теплоту сгорания мазута находим по формуле:

(2.6)

Теоретически необходимое для горения количество сухого воздуха находим по формулам:

(2.7)

Количество атмосферного воздуха при его влагосодержании d = 10 (г/кг сух воз) равно:

(2.8)

Действительное количество воздуха при коэффициенте расхода a =1,2:

Сухого

Атмосферного

Количество и состав продуктов полного горения при a =1,2 находим по формулам:

(2.9)

(2.10)

(2.11)

(2.12)

(2.13)

Общее количество продуктов горения при a=1,2:

Процентный состав продуктов горения при a=1,2:

Сумма равна 100%

Составляем материальный баланс процесса горения на 100 кг топлива при a=1,2

Таблица 2.3

Материальный баланс процесса горения

ПРИХОД	КГ	РАСХОД	КГ
Топливо	100	Зола	0,2
Воздух		Продукты горения
	370,91		310,98
	1221,53		1,4
	15,99		111,68
			1221,98
			61,88
		Невязка	0,21
Итого	1708,33	Итого	1708,33

Невязка баланса составляет:

Определяем теоретическую температуру горения. Для этого находим общее теплосодержание продуктов горения (без подогрева воздуха и топлива):

(2.14)

По I-t диаграмме при a=1,2 находим теоретическую температуру горения

t_ТЕОР = 1815 ⁰C

Определяем действительную температуру горения при коэффициенте h_n=0,8.

Расчетное теплосодержание равно:

По I-t диаграмме находим действительную температуру горения мазута

t_ДЕЙСТ=1500 ⁰C.