3.Теплотехнический расчет сушильного барабана

Наименование

Условное обозначение

Примечание

1. Наименование материала, подвергающегося сушке.

2. Часовая производительность по высушенному материалу, кг/час.

G

3. Начальная относительная влажность материала, %.

W_н

4. Конечная относительная влажность материала, %

W_к

5. Топливо.

6. Температура газового топлива,  °K.

t_т

7. Количество влаги в жидком топливе, %.

W^р

8. Размер куска материала, мм.

d_к

9. Особые условия.

Часовое количество испаряемой влаги, кг/час

Диаметр барабана D_б, м

Длинна барабана L, м

Минимальное

максимальное

-

400

1

4, 6

150

600

1.2

6, 8, 10

350

1000

1.6

8, 10, 12

500

2000

2.0

8, 10, 12

750

2500

2.2

10, 12, 14, 16

1500

4000

2.8

14, 20

Наименование

Формула

1

2

1. Количество испаряемой влаги, кг/ч

2. Количество влаги, остающейся в высушенном материале, кг/ч

3. Количество влаги в материале, подаваемом в сушильный барабан, кг/ч

4. Количество абсолютно сухого материала.

5. Предварительный выбор диаметра сушильного барабана по количеству испаряемой влаги.

По табл. 1

При выборе размеров барабана при низких W_н и W_к, принимать минимальное количество испаряемой влаги. При высоких значениях W_н и W_к, в основном для песка, шлака, известняка, принимать максимальное количество испаряемой влаги.

6. Температура материала:

а) поступающего в сушильный барабан t_н^м,  °С.

б) выходящего из сушильного барабана t_к^м,  °С.

t_н^м = 10-20 °С

t_к^м = 80-90 °С

7. Температура газов, выходящих из сушильного барабана t_к^д,  °С.

Принимать:

а) при сушке песка, шлака

б) при сушке других материалов

а) t_к^д =100-120 °С

б) t_к^д = 90-110 °С

7. Средняя разность температур между газом и высушиваемым материалом t_ср (при прямотоке),  °С.

7. Средняя температура газов в сушильном барабане t^д_ср,  °С.

7. Коэффициент теплоотдачи от газов к корпусу барабана, вт/м²∙°К.

D_б внутренний диаметр барабана (по табл. 1).

7. Ориентировочные температуры наружной поверхности t^а_ор и t^б_ор корпуса барабана,  °С.

Для барабанов:

Диаметром 1-1.6м

диаметром 1.8-2.8м

7. Коэффициент теплоотдачи от корпуса барабана в окружающее пространство _2. Для расчета принимать t_нар равной t^а_ор и t^б_ор, вт/м²∙°К.

7. Тепловые потоки от корпуса барабана в окружающее пространство при ориентировочных температурах t^а_ор и t^б_ор, вт/м².

q^а=₂^а(t_ор^а-t_в)

7. Действительная температура наружной поверхности корпуса барабана.

t_н (при нефутурованном корпусе), °С.

15. Коэффициент теплоотдачи от корпуса барабана в окружающее пространство при температуре корпуса t_н, вт/м²град.

Определяется по формуле п. 12.

Наименование

Формула

Приход тепла

1. Потенциальное тепло топлива q₁^п, кДж/ч

q₁^п=Q_н^р∙X

2. Физическое тепло топлива q₂^п, кДж/ч Температуру топлива принимать:

твердое топливо – 10-20 °С

жидкое топливо

q₂^п=X∙C_т∙t_т

Марка мазута

Форсунки

низкого давления

высокого давления

механическая

мазут 40

мазут 100

мазут 200

90

110

115

85

105

110

85-100

105-120

110-130

Газовое топливо - по заданию. При отсутствии указания в задании t_т=10 ⁰С.

3. Тепло, относимое воздухом, поступающим в топку для горения топлива и для разбавления продуктов горения q₃^п, кДж/ч

q₃^п=X(U_^в∙C₁^в∙t₁^в+U_доп^в∙C₂^в∙t₂^в)

4. Тепло, вносимое материалом q₄^п, кДж/ч Температура материала t_н^м=10-20 °С.

Теплоемкость материала С_м (см. приложение 1).

q₄^п=(G_cc∙C_м+G_вл^н∙C_H2O)t_н^м

Общий приход тепла: кДж/ч

Q^п=q_1-4^п

Расход тепла.

1. Расход тепла на испарение влаги и нагрев водяных паров q₁^р, кДж/ч

Температура газов, выходящих из барабана t_к^д, см. Б-7.

q₁^р=G_вл(2495+1.97t_к^д)

2. Тепло, уносимое материалом q₂^р, кДж/ч

Температура материала t_к^м см. Б-6.

Теплоемкость материала С_м (приложение 1).

q₂^р=(G_cc∙C_м+G_вл^к∙C_H2O)t_к^м

3. Тепло, уносимое продуктами горения и дополнительным воздухом q₃^р, кДж/ч

q₃^р=X∙t_к^д(U_^д∙C^д+U_доп^в∙C^в)

4. Недожог топлива q₄^р, кДж/ч

Величина недожога А %:

твердое топливо – А =5-10%

жидкое топливо – А =0-1%

газообразное топливо – А =0-0.5%

q₄^р=X∙A/100∙Q_н^р

5. Потери тепла через ограждения топки q₅^р, кДж/ч.

Коэффициент m принимать:

твердое топливо m=0.08

жидкое топливо m=0.06

газообразное топливо m=0.06

q₅^р=X∙m∙Q_н^р

6. Потери тепла через корпус барабана q₆^р, кДж/ч.

n – см. примечание 1.

n=1325

7. Неучтенные потери тепла q₇^р, кДж/ч.

q₇^р=0.05  0.1 Q^п

Общий расход тепла: кДж/ч.

Q^р=q_1-7^р

Расход топлива определяется из уравнения. Q^п=Q^р, кг/ч, м³/ч.

X

Удельный расход тепла на испарение 1 кг влаги, кДж/кг

q=X∙Q_н^р/G_вл

№ статей

Статьи прихода тепла, кДж/ч

Примечание

1

Потенциальное тепло топлива q₁^п

2

Физическое тепло топлива q₂^п

3

Теплосодержание воздуха, идущего для горения топлива и для разбавления продуктов горения q₃^п

4

Теплосодержание материала q₄^п

Итого приход тепла Q^п

№ статей

Статьи расхода тепла, кДж/ч

Примечание

1

Расход тепла на испарение влаги и на нагрев водяных паров q₁^п.

2

Теплосодержание материала, выходящего из барабана q₂^р.

3

Теплосодержание продуктов горения и дополнительного воздуха q₃^р.

4

Недожог топлива q₄^р.

5

Потери тепла через ограждение топки q₅^р.

6

Потери тепла через корпус барабана q₆^р.

7

Неучтенные потери q₇^р.

Итого расход тепла Q^р

Наименование

Формула

1. Площадь поперечного сечения барабана, при выбранном диаметре барабана D_б и при коэффициенте заполнения , м².

Коэффициент заполнения  принимать 10-20%.

2. Часовое количество продуктов горения и дополнительного воздуха, м³/ч.

3. Часовое количество испаряемой влаги, м³/ч.

4. Часовое количество газов, выходящих из барабана, м³/ч.

5. Условная скорость газов при выходе из барабана. Скорость газов должна быть в пределах W₀^г=0.5-1.5 м/сек. При наличии пылевидных фракций скорость газов не должна превышать 1 м/сек. Если скорость газов превышает 1.5 м/сек, необходимо принять сушильный барабан большего диаметра, м/сек.

Действительная скорость газов.

6. Размер кусков высушиваемого материала d_к, мм.

По заданию. Если в задании отсутствует размер куска d_к, его принимать:

глина – 10 – 30

мергель – 10 – 20

известняк – 5 – 20

шлак – 5 –25

песок – 0.5 – 1.5

7. Начальная и конечная абсолютная влажность материала, %

8. Значение коэффициентов M и N для расчета К_с для различных материалов.

материал

M

N

глина

мергель

известняк

шлак

песок

26

18

1

13

13

35

30

5

23

23

9. Коэффициент K_c.

10. Коэффициент теплообмена _u вт/м³ °К, d_к в мм.

Наименование

Формула

1. Количество тепла, передаваемое от газа к материалу, кДж/ч.

Q_м=q₁^р+q₂^р+q₄^п

Величины q₁^р, q₂^р и q₄^п по тепловому балансу барабана В 5, 6, 4.

2. Средняя разность температур газов и материала, °С

t_ср по Б 8.

3. Требуемый объем сушильного барабана, м³.

4. Необходимая длинна сушильного барабана, м.

Если расчетная длина барабана не совпадает с длиной барабана, указанной в табл. 1 или по заводскому прейскуранту, принимать длину ближайшую к расчетной.

5. Теплопередающая поверхность корпуса сушильного барабана, м². Величина F_пов должна быть равной или отличаться на 10% от величины D²n, принятой при расчете q₆^р в параграфе В-6. При значительных различиях требуется пересчет теплового баланса по новым размерам барабана.