Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Барабанная сушильная установка

Практическое занятие № 15

Тема занятия: «Расчёт барабанной сушилки»

Задание: Рассчитать барабанную сушилку конвективного типа, в которой влажный материал сушится с помощью воздуха, предварительно нагретого в паровом калорифере.

Производительность сушилки по влажному материалу G1, т/ч; влажность материала до сушки u1,%, после сушки u2,%; температура материала до сушки θ 0С, после сушки θ0С.

Параметры воздуха:

Температура и относительная влажность наружного воздуха t00С и φ0%. Температура воздуха после калорифера t10С; температура воздуха после сушки t20С.

Давление в сушилке атмосферное, равно 99,8 кПа. Напряжение объёма барабана относительно испарённой влаги А кг/м3·ч

Коэффициент заполнения барабана материалом 0,15; коэффициент заполнения барабана насадкой 0,05.

Варианты индивидуальных заданий для самостоятельной работы.

№	G1 т/ч	u1 %	u2 %	θ1 0С	θ2 0С	А кг/м3ч	t0 0С	φ0 %	t1 0С	t2 0С
1	6,5	6	1,5	24	48	13	11	75	115	55
2	4,8	6	1,3	18	45	11,5	9	78	115	50
3	5,1	5,5	0,95	20	49	11,8	6	79	120	55
4	4,7	4	0,8	25	55	12,8	7	74,9	125	65
5	5,5	4	0,3	20	50	10,8	10	85	120	60
6	5,7	3,8	0,2	20	50	11	7	75	115	53
7	4,5	5	1	20	45	11,6	5	81	120	54
8	4,6	4	0,4	15	45	11,3	9	80	105	55
9	5,8	4,1	0,7	25	55	10,8	8	73,5	125	60
10	4,9	4,3	0,25	20	52	11,5	4	81	125	58
11	4,3	5,5	1	20	45	12	11	75,5	120	55
12	5,6	5,4	1,5	25	50	11	7	80	110	55
13	5,4	3,8	0,8	22	55	12	9	81	120	60
14	5,2	3,5	0,5	21	50	11,5	8	78	120	65
15	4,4	3,7	0,7	18	55	10,5	6	74	125	65
16	4,8	5	1,6	20	50	11,5	5	80	115	55
17	6	3,9	0,2	15	45	11	7	78	110	50
18	6,2	3	0,6	20	45	11,5	7	79	115	55
19	6,3	5,3	1	15	40	10,5	8	75	110	50
20	5,9	3,8	0,7	20	55	11	9	79	125	60

Расчётная часть

1 Материальный баланс

Цель расчёта – определение количества испарённой влаги при тепловой сушке материала горячим воздухом.

Количество испарённой влаги W, кг/с рассчитывается по уравнениям материального баланса конвективной сушки:

где G1 – количество материала, поступающего на сушку, кг/с

G2 – количество высушенного материала, кг/с

2 Тепловой баланс

Цель расчёта – определение расхода воздуха на сушку, количества теплоты, подводимого к калориферу и расхода греющего пара на подогрев воздуха в калорифере.

2.1 Расчёт параметров сушильного агента

Влагосодержание наружного воздуха х0, рассчитывается по формуле

где φ0 – относительная влажность наружного воздуха, вес. доли

рн – давление насыщенных паров при t0 0С (берётся в справочнике)

Рат – атмосферное давление, Па

Энтальпия наружного воздуха I0 ,кДж/кг:

Энтальпия воздуха после калорифера I1, кДж/кг:

Энтальпия пара на выходе из сушилки IП , кДж/кг:

Удельный расход теплоты на нагрев высушиваемого материала qм, кДж/кг:

где см – удельная теплоёмкость материала,

Изменение потенциала воздуха относительно испарившейся влаги Δ, кДж/кг рассчитывается на основании преобразованного уравнения теплового баланса:

где свл – удельная теплоёмкость влаги,

свл = 4,19

qп – удельные потери теплоты сушилкой в окружающую среду, кДж/кг. Принимают в пределах 85 – 170 кДж/кг.

Энтальпия влажного воздуха на выходе из сушилки I2, кДж/кг:

Конечное влагосодержание воздуха х2, кг вл./кгс.в. на выходе из сушилки:

2.2 Расчёт расхода теплоты на сушку

Расход воздуха L, кг/с на сушку рассчитывается исходя из количества испарённой влаги по формуле:

Расход теплоты Q, кВт в калорифере:

Расход пара в калорифере на нагрев воздуха Gг.п., кг/с:

где rп – удельная теплота парообразования водяного пара, кДж/ кг

rп = 2171кДж/кг

3 Конструктивный расчёт

Цель расчёта – определение основных размеров барабана: длины ℓ и диаметра D. Отношение длины барабана к его диаметру n берётся в пределах от 3,5 до 6 (ℓ : D = n)

Объём барабана VБ, м3:

где S – площадь сечения барабана, м2.

Из данной формулы определяется диаметр барабана D, м:

Объём барабана ориентировочно можно определить исходя из количества испарённой влаги W, кг/с и напряжения объёма барабана по испарившейся влаге А, кг/м3с:

По расчётным данным в соответствии с ГОСТ 11875-79 выбирается стандартный диаметр и длина барабана.

Уточняется объём барабана по стандартному диаметру.

Уточняется напряжение объёма барабана:

4 Расчёт допустимой скорости воздуха в барабане

Допустимая скорость воздуха в барабане рассчитывается исходя из условия, что частицы материала с диаметром больше 0,3мм (d≥ 0.3мм) не должны уноситься воздухом из барабана. Скорость воздуха в свободном сечении барабана должна быть меньше допустимой скорости.

Объёмный расход влажного воздуха Vвоз, м3/с на выходе из барабана:

где υ0 – удельный объём влажного воздуха при нормальных условиях, м3/кг

Мс.в. – молярная масса сухого воздуха, кг/кмоль

Мвл. – молярная масса влаги, кг/кмоль

Скорость воздуха в свободном сечении барабана ω0, м/с:

где βм – коэффициент заполнения барабана материалом.

βн – коэффициент заполнения барабана насадкой

Парциальное давление водяных паров в воздухе Рп, Па на выходе из барабана:

Плотность воздуха ρср, кг/м3 при средней температуре Тср, К:

Т0 = 273К

Критерий Архимеда рассчитывается по формуле:

где ρм – плотность материала, кг/м3

μ – вязкость воздуха,

d – диаметр частиц, м (d = 0,3мм)

Допустимая скорость воздуха, равная скорости витания частиц ωвит, м/с рассчитывается по формуле:

3 Расчёт времени сушки

Время τ, мин необходимое для сушки материала до заданной влажности, рассчитывается по формуле:

где ρнас – насыпная плотность материала, кг/м3

А – напряжение барабана по испарившейся влаге, кг/м3ч

u1 и u2 – влажность материала до и после сушки, %

Частота вращения барабана n рассчитывается исходя из времени на сушку:

где m, k – коэффициенты, зависящие от типа насадки и направления движения воздуха

α – угол наклона барабана, 0

τ – время сушки, с.

Практическое занятие № 15

Тема занятия: «Расчёт барабанной сушилки»

Производительность сушилки по влажному материалу G1, т/ч.

Влажность материала до сушки u1,%, после сушки u2,%; температура материала до сушки θ1 0С, после сушки θ2 0С.

Параметры воздуха:

Давление в сушилке атмосферное, равно 99,8 кПа.

Напряжение объёма барабана относительно испарённой влаги А равно 12 кг/м3·ч.

Варианты индивидуальных заданий для самостоятельного расчёта

№	Высушиваемый материал	G1 т/ч	u1 %	u2 %	θ1 0С	θ2 0С	t0 0C	φ0 %	t1 0C	t2 0C
1	Мел	2	3	0,25
2	Каолин	2,5	3	0,2
3	Барит	2,2	3,5	0,25
4	Тальк	2,5	4,5	0,2
5	Пемза	2	5,5	0,15
6	Мел	3	5	0,25
7	Каолин	3,5	4	0,2
8	Барит	2	6	0,3
9	Тальк	2,3	3,8	0,15
10	Пемза	2,5	4,8	0,22

Расчётная часть

1 Материальный баланс

Цель расчёта – определение количества испарённой влаги из влажного материала.

Количество испарённой влаги W, кг/с рассчитывается по уравнениям материального баланса конвективной сушки:

где G1 – количество материала, поступающего на сушку, кг/с

G2 – количество высушенного материала, кг/с

u1, u2 – влажность материала до и после сушки, вес. доли.

2 Тепловой баланс

2.1 Расчёт параметров сушильного агента

Влагосодержание наружного воздуха х0, рассчитывается по формуле

где φ0 – относительная влажность наружного воздуха, вес. доли

рн – давление насыщенных паров при t0 0С (берётся в справочнике)

Рат – атмосферное давление, Па

Энтальпия наружного воздуха I0 ,кДж/кг:

Энтальпия воздуха после калорифера I1, кДж/кг:

Энтальпия пара на выходе из сушилки IП , кДж/кг:

Удельный расход теплоты на нагрев высушиваемого материала qм, кДж/кг:

где см – удельная теплоёмкость материала,

Изменение потенциала воздуха относительно испарившейся влаги Δ, кДж/кг рассчитывается по формуле:

где свл – удельная теплоёмкость влаги,

свл = 4,19

qп – удельные потери теплоты сушилкой в окружающую среду, кДж/кг. Принимают в пределах 85 – 170 кДж/кг.

Энтальпия влажного воздуха на выходе из сушилки I2, кДж/кг:

Конечное влагосодержание воздуха х2, кг вл./кгс.в. на выходе из сушилки:

Сравнить параметры воздуха, полученные расчётным путём, с параметрами, определёнными по диаграмме I – x, сделать вывод.

2.2 Расчёт расхода теплоты на сушку

Расход воздуха L,кг/с на сушку рассчитывается исходя из количества испарённой влаги по формуле:

Расход теплоты Q, кВт в калорифере:

Расход пара в калорифере на нагрев воздуха Gг.п., кг/с:

где rп – удельная теплота парообразования водяного пара, кДж/ кг, rп = 2171кДж/кг.

3 Конструктивный расчёт

Объём барабана VБ, м3:

где S – площадь сечения барабана, м2.

Из данной формулы определяется диаметр барабана D, м:

По расчётным данным в соответствии с ГОСТ 11875-79 выбирается стандартный диаметр и длина барабана.

Схема барабанной сушильной установки

Мел (97-99% карбоната кальция) 2900кг/м3.

Каолин (белая фарфоровая глина) 2600 -2670кг/м3.

Барит (BaSO4)3950 – 4500 кг/м3.

Тальк (3MgO·4SiO2·H2O) 2690кг/м3).

Пемза (кремнезём и щелочные металлы) 2400кг/м3.

Самостоятельная работа

по теме «Определение параметров влажного воздуха по диаграмме I – x»


Параметры влажного воздуха	Варианты
	1		2		3		4		5		6		7
	t 0C	φ %	t 0C	φ %	t 0C	φ %	t 0C	φ %	t 0C	φ %	t 0C	φ %	t 0C	φ %
	70	5	50	40	75	20	40	70	80	30	50	90	25	40
I, кДж/кг	95		140		120		136		368		258		61
х, кг вл./кг с.в.	0,01		0,034		0,055		0,036		0,108		0,078		0,012
рп, кПа	1,5		5,2		8		5,5		14,5		11		1,8
tр, 0С	13		32		42		33		52		45		16
tр, 0С	28		36		45		35		54		47		20

Задачи по определению параметров влажного воздуха

№ вар.	φ	х	I	PП	tм		tр
1
1.	0.4	0.0485	143	-	-	-
2.	-	0.0245	117	4	33	27
3.	15	0.0215	130		35	-
2
1.	-	0.101	309	-	-	-
2.	-	0.066	240	9	48	-
3.	8	0.015	100	5	37	17
3
1.	0.0551	215	-	-	-	-
2.	-		185	6.5	42	-
3.	30	0.015	80	-	-	21
4
1.	-	0.042	179	-	-	-
2.	-	0.056	210	8	43	26
3.	8	0.0225	135	3.2	-	-
5
1.	-	0.04888	199	-	-	-
2.	-	0.0245	117	3.9	33	27
3.	15	0.022	129	-	35	-
6
1.	-	0.0586	191	-	-	-
2.	-	0.014	65	2	22	17
3.	40	0.02	89	3	29	-
7
1.	-	0.0674	202.3	-	-	-
2.	-	0.068	230	9.8	46	45
3.	30	0.012	-	1.2	22	15
8
1.	40	0.0633	222	-	-	-
2.	-	0.054	220	7.8	45	-
3.	20	-	160	5	37	34
9
1.	0.3467	0.0397	132	-	-	-
2.	15	0.0012	-	-	25	15
3.	13	0.04	186	6	42	-
10
1.	46	0,0562	213	-	-	-
2.	20	0.006	45	1	-	7
3.	-	0.026	120	4	33	27
11
1.	-	0.029	152	-	-	-
2.		0.037	-	5.5	39	34
3.	34	0.022	105	-	-	26
12
1.	-	0.062
2.	-	0.033	170	5	40	33
3.	-	0.029	155	4.5	37	-
13
1.	-	0.09	265	-	-	-
2.	-	0.051	183	6.5	41	40
3.	20	0.0125	80	-	-	17
14
1.	-	0.00573	91	-	-	-
2.	-	0.054	210	8	45	41
3.	15	0.011	80	--	-	16
15
1.		0.0185	119.5	-	-	-
2.	8	0.052	85	-	27	-
3.	-	0.016	123		33.5