и расхода тепла на сушку

Из уравнения материального баланса сушилки определяется расход влаги W, удаляемый из высушиваемого материала:

W - Gk (Uh - Uk)/(100 - Uh) =3,5 (20 - 12)/(100 - 20) = 0,35 [кг/с] Уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:

Δ = С θ1 + qдоп - (qT + qм + qл), [кДж/кг]

Δ = 4,19 • 17 - (3,5 • 0,8 (57 - 17)/ 0,35) = - 248,77[кДж/кг]

Где: Δ - разность между удельным приходом и расходом тепла;

С - теплоемкость влаги во влажном материале при температуре

θ1 (кДж/кг К)

q доп - удельный дополнительный подвод тепла в сушилку, (кДж/кг влаги); при работе сушилки по нормальному варианту q доп = 0;

qT - удельный расход тепла в сушилке с транспортными средствами,

(кДж/кг влаги) в рассматриваемом случае qT = 0;

qM - удельный расход тепла в сушильном барабане с высушиваемым материалом (кДж/кг влаги);

qм = Gк См (θ2 – θ1) / W

См - теплоемкость высушенного материала, (кДж/кг К);

θ2 - температура высушенного материала на выходе из сушилки, °С

qп - удельные потери тепла в окружающую среду, (кДж/кг влаги);

Запишем уравнение рабочей линии сушки:

Δ = (I-I₁) / (х - х1) или I = I₁ + D (х - x1) = 415,686 + 248,77(0,1 -0,004)

=439,56

Расход сухого газа Lcr равен:

Lcr = W / (x2 – x1) = 0,35 / (0,068 - 0,004) = 5,4 [кг/с]

Расход сухого воздуха L:

L = W / (х2 - хо) = 0,35 /(0,068 - 0,004) = 5,4 [кг/с]

Расход тепла на сушку Qc:

Qc = Lcr (I₁ - Io) = 5,4 (415,688 - 25) = 2109,7 [кВт]

Расход топлива на сушку Gt:

Gt = Qc / Qt = 2109,7 /51945 = 0,0406 [кг/с]

Где: Qt - количество тепла, выделяющегося при сжигании 1 кг топлива.

II Определение основных размеров сушильного барабана.

Объем сушильного пространства V складывается из объема Vп необходимого для прогрева влажного материала до температуры, при которой начинается интенсивное испарение влаги (до температуры мокрого термометра сушильного агента), и объема Vc, требуемого для проведения процесса испарения влаги, т.е. V = Vп + Vc

Объем сушильного пространства может быть вычислен по модифицированному уравнению массопередачи:

Vc = W / (Kv Δх' ср)

Где: Dх' ср - средняя движущая сила массопередачи, [кг влаги / м³]

Kv - объемный коэффициент массопередачи, [I / с]. Kv = βv

Для барабанной сушилки коэффициент массопередачи βv может быть
вычислен по эмпирической формуле:

βv = 1,6 • 1О² ((ωρср)^0,9 n^0,7 β^0,54 ρ0) / Сp ρср (ρ0 - ρ)) = 1,6 • 10 ²((1,6^0,9 • 5^0,7 • 12^0,54 •10⁵)/1 - 0,747(10⁵-62563)) = 0,78

где: ρ ср — средняя плотность сушильного агента, кг/м³

Ср - теплоемкость сушильного агента при средней температуре в

барабане» равная 1 [кДж / (кг • К)];

β - степень заполнения барабана высушиваемым материалом, %;

ρ о - давление при котором осуществляется сушка, [Па];

ρ - среднее парциальное давление водяных паров в сушильном

барабане, [Па];

Уравнение справедливо для значений ωρср = 0,6 - 1,8 [кг/(м² c)]; n = 1,5 - 5,0 [об/мин], β = 10 - 25 %

Рабочая скорость сушильного агента в барабане зависит от дисперсности и плотность материала

ω = 2,4 [м/с] при ρм = 1200 [кг/м³]

плотность воздуха

ρср = (М / Vo) • (То / То + tcp) = (25/22,4) (273/273 + 200) = 0,747 [кг/м³]

при этом ωρср = 1,6 [кг/(м² с)]

частота вращения барабана обычно не превышает 5-8 об/мин; принимаем

n = 5 об/мин

типы перевалочных устройств, применяемых в барабанных сушилках и степень заполнения барабана

1 - подъемно-долопостные β = 12%;

2 - подъемно-лопостные, β = 14%;

3 - распределительные, β = 20,6%;

4 - распределительные с закрытыми ячейками, β = 27,5%;

Процесс сушки осуществляется при атмосферном давлении, т.е. при рс = 10 Па. Парциальное давление водяных паров в сушильном барабане определяется как среднеарифметическая величина между парциальным давлением на выходе газа в сушилку и на выходе газа из нее. Парциальное давление водяных паров в газе определяется по уравнению:

Р = (х/Мв)ро/(1 /Мсв + х/Мв) [Па]

Где: х - влагосодержание сушильного агента, [кг / кг]

Мв= 17

Mс в = 25

Тогда на входе в сушилку:

р1= 5292,593 Па

На выходе из сушилки:

р2= 242257,988 Па

Откуда

р = (р2 + p1) / 2 = (242257,988 + 5292,593)/2 = 123775 Па

Движущую силу массопередачи Dх' ср определяют по уравнению

Dх' ср = (Dx'v - Dх'м) / (In (Dx'v / Dхм)) = (Dрср Мв) / (ро vo (To + tcp / To))

Где: Dx'v = x1* - x'1 - движущая сила в начале процесса сушки, [кг/м³];

Dх'м = х2* - х'2 - движущая сила в конце сушки, [кг/м³];

x1*, х2* - равновесное содержание влаги на входе в сушилку и на выходе из нее, [кг/м³];

Средняя движущая сила Dрср, выраженная через единицы давления (Па), равна:

Dрср = (Dpv - Dрм) / (In (Dpv / Dрм)) (Па)

Где: Dpv = p1* - p1 - движущая сила в начале процесса сушки,[Па] Dрм = р2*- р2 - движущая сила в конце сушки,[Па];

- давление насыщенных паров над влажным материалом в начале и конце процесса сушки,[Па]

Значение p*1 и р*2 определяются по температуре мокрого термометра

сушильного агента в начале tм1 и в конце tм2 процесса сушки.

Тогда: Dрср = ((17302 – 5292,593) - (16500 – 242257,988))/(1n (17302 -
5292,593)/ (16500-242257,988)) = 1723,98

Dх'ср = (45185,6- 18)/(10 • 22,4 • ((273 + 200)/ 273)) = 0,209

Объем сушилки, необходимый для прогрева влажного материала находят по модифицированному уравнению теплопередачи:

Vn = Qn / kv D tcp

Где: Qn - расход тепла на прогрев материала до температуры tм1, [кВт] kv - объемный коэффициент теплопередачи, [кВт/(м³ • к];

Dtcp - среднее разность температур, [к].

Расход тепла на Qn равен:

Qn = Gk • См (tм1 – θ1) + W • Св (tм1 - θ1); [кВт]м

Qn = 3,5 • 0,8(57 -17) + 0,35 • 4,19 (57 - 17) = 170,66 кВт

Объемный коэффициент теплопередачи определяет по эмпирическому

уравнению / 1 /

Kv =16(w рср)^0.9...n^0.7... β^0.54...[Вт/(м³ • к)]

Kv = 350,108 Вт/(м³ К)

Для вычисления Dtcp необходимо найти температуру сушильного агента tx, по которой он охладится, отдавая тепло на нагрев высушиваемого материала до tм1. Эту температуру можно определить из уравнения теплового баланса:

Qn = Lcr (l +x1) Cr (t1 -tx)

Откуда

tx = t1 - (Qn/Lcr (l + xi) Cr; [°C]

tx = 400 - (170,66 / (4,7(1 + 0,004)1,05)) = 365,5 [°С]

Средняя разность температур Dtcp равна

Dtcp = ((tl - Ql) + (tx - tм1) / 2); [°C]

Dtcp = (400 - 17) + (365,5 - 57)/2 = 537,25 [°C]

Общий объем сушильного барабана равен:

V=11,9[m³]

Далее по справочным данным находят основные характеристики барабанной сушилки: длину и диаметр

По таблицам выбираем барабанную сушилку № со следующими характеристиками: объем V = 11,9м³, диаметр d = 2м, длина 1 = 3,8м.

Определим действительную скорость

газов в барабане ω:

ωg = Vr/ 0,755 d²

Объемный расход влажного сушильного агента на выходе из барабана

Vr, [м³/с] равен:

Vr = Lcr Vo' ((То + tcp) / То) ((1 / Мсв) + (Хср / Мв))

Где Хср - среднее содержание влаги в сушильном агенте, [кг/кг сух.возд.

Vr = 5,8 • 22,4 ((273 +201)/ 273)(1/25 + 0,04/17) = 9,5 [м³/с]

Тогда ωg = 2,3 м/с

Определяем среднее время пребывания материала в сушилке:

τ = (Gm / Gk + (W / 2)) [С]

Количество находящегося в сушилке материала Gm [кг] равна:

Gm = V β ρ M;

Gm = 10,9 • 0,12 • 1200 = 1569,6 [кг]
Тогда

τ = (1569,6)/(3,5 + 0,35/2) = 427 [с] Зная время пребывания, рассчитаем угол наклона барабана α':

α'' = (301/d n τ + 0,007 ωg) • 180/π = (30 • 14) / 2 • 5 • 427) + + 0,007 • 2,3) • 180/ 3,14 = 2,2 [°]

Скорость уноса, равную скорости свободного витания сосв определяют по уравнению:

ωсв = (μcp / (d • ρсp)) (Ar /(18+ 0,575√Ar)) [м/с]

Где μcp и ρсp — вязкость и плотность сушильного агента при средней температуре;

D - наименьший диаметр частиц материала [м];

Аг - критерий Архимеда, рассчитываемой по формуле:

Ar = d³ ρ4 ρсp g / μ²cp;

р4 - плотность частиц высушиваемого материала, [кг/м³]

Средняя плотность сушильного агента рср равна:

ρср = [Мсв • (ρо⁵ - ρ) + Мв р] ((То) / (vopo [To + tcp]))

ρср = [25(10⁵ - 62563) + 17 • 625631(273/(22,4 • 10 (273 + 201)) = =0,56 [кг/м³]

Критерий Архимеда рассчитываемый по формуле равен:

Аг = ((1 • 10^-3)³ • 1500 • 0,56 • 9,81)/(2,6 • 10)²= 13404,4

Скорость уноса ωсв:

ωсв = (2,6 * 10^-5) / (1 * 10^-3 * 0,56) (13404,3/(17 + +0,575√l3404,4)) = 7,4 м/с

Поступает глина на склад

Поступает глина в дробилка

Поступает глина в глиномешалку Поступает глина в суш. Барабан Поступает глина во вращающуюся печь Поступает керамзит в холодильник Поступает керамзит на рассев

Ст1=12600 кг/час

Ст2=12587,4кг/час СтЗ=12117,6 кг/час

Ст4=9504,0кг/час Ст6=7200,0кг/час Ст7=7192,8кг/час Ст8= 6498,0 кг/час

Поступает в бункер 20 м на рассев Ст9=9350,4 кг/час

Поступает на склад предприятия Ст = 6113,8 кг/час

Список используемой литературы

1. К.Э. Горяйнов, К.Н. Дубенецкий, С.Г. Васильков, Л.Н. Попов -технология минеральных теплоизоляционных материалов и легких бетонов. Москва - 1966, с - 431.

2...........................................................................................................

3...........................................................................................................

4...........................................................................................................

5...........................................................................................................

6...........................................................................................................

Поиск по сайту: