Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Апреля 2015 в 08:40, курсовая работа
В технике сушке подвергается множество материалов, различающихся химическим составом, дисперсностью и структурой, адгезионными свойствами и термочувствительностью, содержанием и формой связи влаги с материалом и другими свойствами. В химической промышленности процессы массо- и теплопереноса при сушке иногда осложняются протекающими одновременно химическими реакциями.
При этом , что не нарушает справедливости уравнения (17).
Частота вращения барабана обычно не превышает 5-8 об/мин;
принимаем n=5 об/мин.
Оптимальное заполнение барабана высушиваемым материалом для разных конструкций перевалочных устройств различно. Для рассматриваемой конструкции сушильного барабана .
Процесс сушки осуществляется при атмосферном давлении, т.е. при =105 Па. Парциальное давление водяных паров в сушильном барабане определим как среднеарифметическую величину между парциальными давлениями на входе газа в сушилку и на выходе из нее.
Парциальное давление водяных паров в газе определим по уравнению:
, (18)
Тогда на входе в сушилку:
На выходе из сушилки:
Отсюда:
Таким образом, объемный коэффициент массоотдачи равен:
Движущую силу массопередачи определим по уравнению:
, (19)
где - движущая сила в начале процесса сушки, кг/м3;
- движущая сила в конце процесса сушки, кг/м3;
, - равновесное содержание влаги на входе в сушилку и на выходе из нее, кг/м3.
Средняя движущая сила , выраженная через единицы давления (Па), равна:
, (20)
Для прямоточного движения сушильного агента и высушиваемого материала имеем:
- движущая сила в начале процесса сушки, Па;
- движущая сила в конце процесса сушки, Па;
, - давление насыщенных паров над влажным материалом в начале и в конце процесса сушки, Па.
Значения и определяют по температуре мокрого термометра сушильного агента в начале ( ) и в конце ( ) процесса сушки. По диаграмме I–x найдем: , ; при этом , .
Тогда:
Вычислим движущую силу процесса массопередачи:
Объем сушильного барабана, необходимый для проведения процесса
испарения влаги. Без учета объема аппарата, требуемого на прогрев влажного материала, находим по уравнению [16]:
Объем сушилки, необходимый для прогрева влажного материала, находят по модифицированному уравнению теплопередачи:
, (21)
где - расход тепла на прогрев материала до температуры , кВт;
- объемный коэффициент теплопередачи, кВт/(м3*К);
- средняя разность температур, ˚С.
Расход тепла равен:
, (22)
Объемный коэффициент теплопередачи определяют по эмпирическому уравнению [5]:
, (23)
Для вычисления необходимо найти температуру сушильного агента , до которой он охладится, отдавая тепло на нагрев высушиваемого материала до . Эту температуру можно определить из уравнения теплового баланса:
, (24)
Откуда .
Средняя разность температур равна:
, (25)
Подставляем полученные значения в уравнение (21):
Общий объем сушильного барабана:
При отсутствии расчетных зависимостей для определения коэффициентов массо- и теплопередачи объем сушильного барабана может быть ориентировочно определен с помощью объемного напряжения по влаге Aυ, кг/(м3∙ч). При использовании величины Aυ объем сушильного барабана рассчитывают по уравнению:
, (26)
В результате расчета выполненного по уравнению [26] с использованием данных [1] [ , , ], найдем объем сушильного барабана . Этот результат удовлетворительно совпадает с полученным в примере.
Далее по справочным данным [2,3] находим основные характеристики барабанной сушилки – длину и диаметр.
Выбрали барабанную сушилку со следующими характеристиками:
- Объем сушильного пространства
- Внутренний диаметр барабана
- Длина барабана
Определим действительную скорость газов в барабане:
, (27)
Объёмный расход влажного сушильного агента на выходе из барабана (в м3/с) равен:
, (28)
где хср – среднее содержание влаги в сушильном агенте, кг/кг сухого воздуха. Подставив, получим:
Тогда .
Действительная скорость газов отличается от принятой в расчёте менее чем на 15%. Некоторое уменьшение интенсивности процесса сушки при снижении скорости газов по сравнению с принятой в расчёте полностью компенсируется избытком объёма выбранной сушилки по сравнению с расчётным. Если расхождение между принятой и действительной скоростями газов более существенно, необходимо повторить расчёт, внося соответствующие коррективы.
Определим среднее время пребывания материала в сушилке [5]:
, (29)
Количество находящегося в сушилке материала (в кг) равно:
, (30)
Откуда
Зная время пребывания, рассчитаем угол наклона барабана:
, (31)
Если полученное значение мало (меньше 0,5˚), число оборотов барабана уменьшают и расчёт повторяют сначала.
Далее необходимо проверить допустимую скорость газов, исходя из условия, что частицы высушенного материала наименьшего диаметра не должны уноситься потоком сушильного агента из барабана. Скорость уноса, равную скорости свободного витания , определяют по уравнению [4]:
, (32)
где и – вязкость и плотность сушильного агента при средней температуре;
– наименьший диаметр частиц материала, м;
– критерий Архимеда;
– плотность частиц высушиваемого материала, равная для песка 1500 кг/м3.
Средняя плотность сушильного агента равна:
Критерий Архимеда:
Тогда скорость уноса:
Рабочая скорость сушильного агента в сушилке меньше, чем скорость частиц наименьшего размера , поэтому расчёт основных размеров сушильного барабана заканчиваем. В противном случае (при > ) уменьшают принятую в расчёте скорость сушильного агента и повторяют расчёт.
Схема расчёта барабанной сушилки представлена на рис (2).
Рис.2 Схема расчета барабанной сушилки.
Литература