Барабанные сушилки» Рассчитать и подобрать типовую барабанную сушилку по исходным данным: материал – нитрат аммония; производительность по

Барабанные сушилки» Рассчитать и подобрать типовую барабанную сушилку по исходным данным: материал – нитрат аммония; производительность по готовому продукту Gк=28 т/ч; влажность материала: начальная w0=4%; конечная wк=0,3%; плотность частиц продукта ρм=2100 кг/м3; средняя плотность насыпная ρн=1250 кг/м3; средний размер частиц δср=1,10 мм; удельная теплоемкость продукта сТ=0,85 кДж/(кг·К); температура воздуха: на входе t0=1100С; на выходе tк=550С; пункт установки сушилки – г.Грозный начальная температура материала θ0=200С.

По справочной таблице находим для г. Грозный среднюю температуру атмосферного воздуха tат=23,90С и его относительную влажность φ=70%. При этой температуре находим давление насыщенного водяного пара рн=22,38 мм рт.ст.
Найдем влагосодержание атмосферного воздуха:
Х*=МпМг∙рн*∙φ*Р-рн*∙φ*,
где Х*– влагосодержание газовой пленки на поверхности материала;
р*н – давление насыщенного пара;
φ* – относительная влажность газовой пленки на поверхности материала;
Р – общее давление парогазовой смеси; Р=100кПа=750 мм рт.ст.;
Мп=18 – молекулярная масса воды (пара), кг/кмоль;
Мг=28,9 – молекулярная масса воздуха, кг/кмоль.
Подставив известные величины в уравнение, получим:
Х*=1828,9∙22,38∙0,70750-22,38∙0,70=0,013
Выразим влажность материала через его влагосодержание, то есть через
относительное содержание влаги на сухую массу продукта, по формуле:
u=w100-w;
uн=wн100-wн=4100-4=0,042кгкг сухого вещества;
uк=wк100-wк=0,3100-0,3=0,003кгкг сухого вещества;
∆u=uн-uк=0,042-0,003=0,039кгкг сухого вещества;
Производительность сушилки по сухому продукту, испаряемой влаге и исходному материалу найдём по формулам:
Gт=Gк1+uк=280001+0,003=27916,25кгч;
W=Gт∙∆u=27916,25∙0,039=1088,73кгч;
G0=Gк+W=28000+1088,73=29088,73кгч.
Удельная энтальпия пара, содержащегося в воздухе при конечной температуре (550С) равна Iпк=2600,65 кДж/кг.
Принимаем конечную температуру продукта:
θк=0,9∙tк=0,9∙55≈49,50С.
Тогда удельная теплота на нагрев материала составит:
qм=ст+сж∙uк∙θк-θ0∆u=0,85+4,184∙0,003∙49,5-200,039=652,44кДжкг,
где сж- удельная теплоёмкость воды при конечной температуре продукта 49,50С.
Удельная теплота связанной влаги:
qс=2100∙(uкр-uк)2∆u,
где uкр – критическое влагосодержание материала, величину которого можно принять равной максимальному гигроскопическому влагосодержанию при температуре θк

. По диаграмме Рамзина определяем uкр=0,018 кг/кг сухого вещества.
qс=2100∙(0,018-0,003)20,039=12,12кДжкг.
Удельная энтальпия сушильного воздуха при начальной температуре:
I0=c1∙t0+Iп0∙X0=1,01∙110+2691,8∙0,013=146кДжкг,
где c1 =1,01 кДж/(кг·К) - удельная теплоёмкость сухого воздуха;
Iп0=2691,8 кДж/кг – удельная энтальпия водяного пара при t0=1100С.
Учитывая, что при стационарных условиях процесса затраты на нагрев транспортного устройства отсутствуют (qтр=0), найдём полезно затрачиваемую удельную теплоту:
qпол=2600,65+652,44+12,12=3265,21 кДж/кг.
Принимаем удельные потери тепла:
qпот=0,1·qпол=0,1·3265,21=326,52 кДж/кг.
Дополнительное тепло в материал не вводится (qдоп=0).
Удельный расход воздуха на сушку:
σ=qпол+qпот-сж∙θ0-qдоп∙∆uI0-сг∙tк-Iпк∙Х0;
σ=3265,21+326,52-4,184∙20-0∙0,039146-1,01∙55-2600,65∙0,013=2,415
Расход воздуха на сушку:
L=σ∙Gт=2,415∙27916,25=67417,74кгч.
Изменение влагосодержания воздуха в процессе сушки:
∆Х=∆uσ=0,0392,415=0,016
Конечное влагосодержание воздуха:
Хк=Х0+ΔХ=0,013+0,016=0,029
Плотность паровоздушной смеси при нормальных условиях на выходе из сушилки рассчитаем по формуле:
ρ0к=Мп∙Мг∙(1+Хк)22,4∙Мп+Мг∙Хк
Плотность воздуха при рабочих условиях найдем по формуле:
ρк=ρ0к∙Т0∙РТк∙Р0,
где Т0=273 К, Р0=760 мм рт.ст