Установка сушильная

 

8. Координаты точки Е: Δ=(I-I₁)/(x-x₁) или I= I₁+Δ(x-x₁). Задаемся значение x>x₁; x=0,05 кг/кг и определяется:

I = (0,05-)=485,4 кДж/кг.

9. Строится точка E в координатах x=0,05 кг/кг и I=485,4.кДж/кг.
10. Рабочая линия : Точка Е лежит на рабочей линии, поэтому, соединяя точки В и С и продолжая линию до пересечения с линией температуры t₂=95°C, получаем точку С – окончание сушки.
11. По координатам точки С определяется влагосодержание сушильного агента на выходе из сушилки: x₂= 0,125 кг/кг.

Теплосодержание сушильного агента на выходе из сушилки:

 

 

Термодинамические процессы, протекающие в этой установке  представлены на рисунке 2.

 

 

3.3 Тепловой баланс

 

Расход  сушильного агента L₁ на входе в сушилку рассчитывается из уравнения теплового баланса по влагосодержанию x₁ и температурам t₁ и t₂.

Теплосодержание сушильного агента на выходе из сушилки  при x₁ и t₂:

 

 

Теплосодержание подсасываемого воздуха:

при x₀ и t₀: I_п0=I₀= кДж/кг;

при x₀ и t₂:

 

Расход тепла  на испарение воды:

 

 

Расход  тепла на нагревание материала:

Q_м= кДж/с.

Потери тепла:

Q_пот=Wq_пот= 200=13 кДж/с.

Расход сушильного агента:

 

 

Параметры парогазовой смеси на выходе из сушилки:

 

 

 

 

3.4 Гидродинамический расчет

Средние значения параметров:

 

 

;

 

θ_ср=0,5(θ₁+ θ₂)=0,5(20+)=40,25 °С;

 

ρ_м=660,05 кг/м³, при ω_аср = % [1, таблица 4];

С_м=2,792 кДж/кг·К, при θ_ср=39,4 °С и ω_аср = % [1, таблица 6];

λ_м= 0,210 Вт/м·К, при ω_аср =% [1, таблица 7];

ρ_н=150 кг/м³, [1, таблица 5].

Объемный  расход сушильного агента при x₂ и t₂:

.

Объемный  расход сушильного агента при x₁ и t₁:

.

Критерий  Архимеда при  и :

 

 

Критерий  соответствующий условиям начала псевдоожижения:

 

 

Критическая скорость начала псевдоожижения:

 

Предельно допустимая скорость сушильного агента в псевдоожиженном слое при

 

 

 

 

 

Предельное  число псевдоожиженния:

 

Так как принимаем =3.

 

Диаметр сушилки  КС

Исходные  данные

Параметры соснового опила:

Вход в  сушилку:

Абслютная влажность  

Эквивалентный диаметр 

Плотность при   769,1 кг/м³ [1, таблица 4]

Фактор формы   0,755

Выход из сушилки:

Абсолютная  влажность  

Плотность при   546,4 кг/м³ [1, таблица 4]

Параметры сушильного агента

Вход в  сушилку

Расход    L₁=

Температура   390 °C

Влагосодержание   

Теплосодержание  

Плотность      [5, приложение 2]

Динамическая  вязкость   [5, приложение 3]

Выход из сушилки

Температура   95 °C

Влагосодержание   

Теплосодержание  

Плотность      [5, приложение 2]

Динамическая  вязкость   [5, приложение 3]

 

Рабочая скорость псевдоожиженния

 

По принимаем  опытным данным [1].

Объемный  расход сушильного агента при x_ср и t_ср:

.

Диаметр сушилки:

.

Принимаем D = 1600 мм [1, таблица 12].

Сечение газораспределительной  решетки:

 

Высота псевдоожиженного слоя

Скорость  витания частиц опила:

 

 

где  для частиц прямоугольной формы;

- ширина частицы, мм.

Критерий  Архимеда:

 

 

Критерий  Рейнольдса:

 

Критерий  Нуссельта:

 

 

где   - высота неподвижного слоя, мм [1, с. 33].

Объемный  коэффициент теплоотдачи:

 

 

где теплопроводность сушильного агента при t_ср, Вт/(м³К), [1, таблица 12]

Средняя разность температур:

 

Объем рабочей зоны сушилки:

 

Высота псевдоожиженного слоя:

 

Принимаем конструктивно  т.к.

Выбираем беспровальную колпачковую решетку, в которой сушильный агент подается в слой в виде струй газа под углом от 0 до 60° к поверхности решетки. Доля живого сечения решетки φ=0,15 - 0,17.

Проверим, будут ли выносится из сушилки наименьшие частицы опила:

 

 

Скорость  витания частиц опила:

 

 

Рабочая скорость псевдоожижения w=0,6 м/с меньше , поэтому наименьшие частицы d_min выноситься из сепарационного пространства сушилки не будут.

Принимаем сушильный  цилиндрический аппарат.

Высота сепарационного пространства:

 

Высота сушильной  камеры:

3.5 Гидравлическое сопротивление сушилки КС

Критерий  Рейнольдса:

 

Порозность псевдоожиженного слоя при рабочей скорости:

 

 

Гидравлическое  сопротивление псевдоожиженного слоя:

 

Гидравлическое  сопротивление газораспределительной  решетки:

 

где  коэффициент сопротивления решетки, [1, c. 34];

 – доля живого сечения для беспровальной колпачковой решетки, [1, c. 34].

Минимальное допустимое гидравлическое сопротивление  решетки:

 

Расчет показал, что <, поэтому принимаем φ=0,07:

 

 Гидравлическое сопротивление  сушилки:

 

Выбираем  сушилку КС-1,6-2 по таблице 12 [1]

 

 

4 Расчет и выбор вспомогательного оборудования

4.1 Расчет газовой горелки

 

Газовые горелки при сжигании природного газа работают с невысоким давлением  и скоростью выхода газовой струи  из сопла не более 60-70 м/с.

Расход воздуха на горение газа:

 

где - плотность воздуха при t₀ и x₀ [5, приложение 2].

Расход природного газа:

 

 

Диаметр газового сопла при w_с=70 м/с:

 

Принимаем 14 мм.

Диаметр трубы, подводящей газ к форсунке, при  w_г=15 м/с:

 

Принимаем трубу  Ø30×1 мм [6 , таблица 8]

Определяем наружный диаметр трубы  корпуса горелки. Принимаем расход первичного воздуха 35% от , т.е. V_в=0,35·=0,063 м³/с, а скорость воздуха в кольцевом сечении форсунки w_в=20 м/с, тогда сечение кольцевой щели:

f_воз=V_в/w_в=0,063/20=0,00315 м².

Диаметр кольцевой щели:

 

f_газ=V_г/w_г=/15=0,00063 м².

Сечение, занимаемое газовой трубой диаметром 30 мм, равно:

f=f_воз+f_газ=0,00315+0,00063=0,00378 м².

Этому сечению соответствует диаметр:

 

Принимаем трубу корпуса горелки Ø76×3,5 мм [6, таблица 8].

Объемная производительность вторичного воздуха:

 

Диаметр воздуховода вторичного воздуха  при скорости w=3 м/с:

 

Принимаем воздуховод Ø225×0,6 [6, таблица 2].

Диаметр воздуховода первичного воздуха:

 

Принимаем воздуховод Ø76×2 [6, таблица 8].

Гидравлической сопротивление  газовой горелки ориентировочно принимаем равным ΔP_г=5000 Па.

4.2 Вентилятор подачи воздуха на горение топлива

 

Вентилятор  и топка смонтированы на открытой площадке, защищенной от атмосферных осадков индивидуальным навесом. Воздух от вентилятора подается по параллельным воздуховодам, поэтому расчет проводится по линии наибольшего сопротивления, т.е. по линии подачи воздуха в горелку.

Исходные  данные

Параметры воздуха, подаваемого в форсунку:

Объемная  производительность    V_в = 0,063 м³/с

Температура       t₀=18 °C

Плотность       ρ_to = кг/м³

Динамическая  вязкость     μ_to = 18,05910^-6 Пас

 

Фактическая скорость воздуха:

 

Критерий  Re:

 

Коэффициент трения:

 

где e=0,1 мм.

Длину воздуховода  принимаем ориентировочно L = 7 м.

Местные сопротивления [5, таблица 12, 13]

конфузор (вход в вентилятор)    ξ_к = 0,21 1 шт.;

диффузор (выход  из вентилятора)   ξ_д = 0,21 1 шт.;

отводы при  α = 90⁰      ξ_о = 0,39 3 шт.;

заслонка (задвижка)     ξ_з = 1,54 1 шт.;

диафрагма (измерение  расхода воздуха)  ξ_д = 2  1 шт.;

вход в  форсунку      ξ_вх = 1 1 шт.;

Гидравлическое  сопротивление воздуховода:

 

 

Суммарное гидравлическое сопротивление от вентилятора до топки:

 

где ΔР_топки = 500 Па – сопротивление топки.

Выбираем  вентилятор высокого давления по и Принимаем турбовоздуходувку марки ТВ-25-1,1; V = 0,833 м³/с; ΔР = 10000 Па, n = 48,3 с^-1 [6, таблица 31].

Установочная  мощность электродвигателя:

 

где β = 1,1 [7, таблица 33], η = 0,65.

Принимаем электродвигатель типа АО2-31-2, N = 3 кВт [6, таблица 31].

4.3 Расчет бункера-питателя

 

Производительность  по влажной стружке  G_н = кг/с

Абсолютная  влажность стружки   

Насыпная  плотность влажной стружки   ρ_н = 160 кг/м³ [1, таблица 5].

Объем бункера  питателя:

 

где τ = 300 с  – продолжительность, необходимая  для аварийного отключения ленточного транспортера, подающего опил в бункер.

По ГОСТ 9931-61 выбираем бункер вместимостью 1,5 м³ [2, таблица 81].

4.4 Расчет ленточного транспортера

 

Производительность  транспортера     G_н = кг/с

Насыпная  плотность опила при   ρ_н = 160 кг/м³

Характеристика  ленточного транспортера

Длина          L = 30 м

Угол наклона  к горизонту       α = 8⁰

Выбираем  плоскую ленту шириной В = 0,4 м, которая принимает форму желоба благодаря трем роликовым опорам.

Объемная  производительность транспортера:

 

Скорость  движения ленты:

 

где с = 1 при  α = 8⁰; φ = 40⁰ для опилок [6, с. 4].

Мощность  на приводном валу транспортера:

 

 

 

где Н = Lsinα = 30sin 8 = 4,2 м; К = 0,015 при В = 0,4 м; К₁ = 1,12 при L = 30 м; К₂ = 1,07.

Установочная  мощность электродвигателя:

 

где К₀ = 1,12 коэффициент запаса привода;

η = 0,85 КПД  привода.

Принимаем электродвигатель по N = кВт типа А480А2 [6, таблица 16] N = 1,5 кВт.

Принимаем ленточный  транспортер: L = 30 м; α = 8⁰; В = 400 мм; w = м/с; N = 1,5 кВт.

4.5 Расчет винтового транспортера

 

Производительность  по сухой стружке  G_к=кг/с

Абсолютная  влажность опила    ω_а2= %

Насыпная  плотность      ρ_к = 145 кг/м³ [1, таблица 3]

Характеристика  горизонтального винтового транспортера:

Длина        L = 25 м

Шаг винта       t = D_в

Угол наклона  к горизонту     α = 0⁰

Объемная  производительность транспортера

 

Частота вращения винта:

 

Принимаем D_в = t = 0,20 м; К₁ = 0,35 для опила; К₂ = 1 при α = 0⁰.

Принимаем винтовой горизонтальный транспортер:

D_в = 0,20 м; L = 25 м; t = 0,20 м.

Установочная  мощность электродвигателя:

 

где φ = 2,2 для опила;

Принимаем электродвигатель по N = кВт типа АОЛ-12-2 N = 1,1 кВт          [6, таблица 17].

4.6 Расчет шлюзового дозатора

 

Производительность  транспортера     G_н = кг/с

Насыпная  плотность опила при   ρ_н = 160 кг/м³

Объемная  производительность шлюзового дозатора:

 

Выбираем  стандартный шлюзовой дозатор по V = м³/с типа Ш1-30, диаметр ротора D = 300 мм, длина ротора L = 250 мм (равна диаметру загрузочного штуцера), частота вращения ротора 0,035-0,33 с^-1 [7, таблица 2].

Частота вращения ротора:

 

где К₁ = 0,6 для опила; К₂ = 0,8.

Установочная  мощность электродвигателя:

 

где β = 3; φ = 2,5.

Выбираем  взрывозащищенный электродвигатель по N = кВт типа В71В6 N = 0,55 кВт, n = 15,3 с^-1 [7, таблица 2].

4.7 Расчет шлюзового затвора

 

Производительность  по сухой стружке  G_к= кг/с

Абсолютная  влажность опила    ω_а2= %

Насыпная  плотность      ρ_к = 145 кг/м³ [1, таблица 3]

Объемная  производительность затвора:

.

Выбираем  стандартный шлюзовой дозатор по V = м³/с типа Ш1-30, диаметр ротора D = 300 мм, длина ротора L = 250 мм (равна диаметру загрузочного штуцера), частота вращения ротора 0,035-0,33 с^-1 [7, таблица 2].

Частота вращения ротора:

 

Установочная  мощность электродвигателя:

 

Выбираем  электродвигатель по N = кВт типа В71В6 N = 0,55 кВт, n = 15,3 с^-1 [7, таблица 2].

4.8 Расчет и выбор вентилятора пневмотранспортной установки

4.8.1 Трубопровод от сушилки до циклона-разгрузителя

Параметры парогазовой смеси, выходящей из сушилки

Температура, t₂, °С        95

Расход воздуха, L₁, кг/с        

Влагосодержание, х₂, кг/кг       

Плотность, r_t2, кг/м3        

Вязкость, m_t2, Па×с        ×10^-6

Производительность  по стружке, G_к, кг/с    

Участок решается как пневмотранспортная установка.

Концентрация  стружки в транспортируемом воздухе:

 

Производительность  пневмопровода по транспортируемой стружке:

 

где К_н – коэффициент неравномерности подачи материала в пневмотранспорт; К_н=2.