Установка сушильная

Скорость  воздуха в горизонтальном пневмопроводе:

 

 

где К=1,05; Wв/Wм=1/А; А=0,95; b=9; r_м= кг/м³ –плотность материала при w_а2.

Расход воздуха  пневмотранспортной установки:

 

Диаметр пневмопровода:

 

Выбираем  стандартный диаметр газохода Æ355×0,6 мм [6, таблица 2].

Фактическая скорость парогазовой смеси:

 

Критическая скорость воздуха:

 

 

 

Фактическая скорость воздуха W_ф= м/с больше критической W_кр= м/с. Следовательно, стружка будет транспортироваться, не оседая на дно горизонтального участка трубопровода.

4.8.2 Расчет циклона-разгрузителя

 

Расход воздуха        = м³/с

Температура воздуха      t₂ = 95⁰С

Производительность  по сухому материалу   G_к = кг/с

Размер частиц опила       м.

 

Запыленность  воздуха на входе в циклон-разгрузитель:

 

Принимаем циклон ЦН-24, так как улавливаются частицы  размером более 0,02 мм.

Коэффициент сопротивления циклона:

 

где к₁ = 1,0 при D = 500 мм [7, таблица 14];

      к₂ = 0,86 при G_y = кг/м³ [7, таблица 15];

     для ЦН-24 [7, таблица 13];

      к₃ = 35 для прямоугольной компоновки с централизованным подводом и отводом воздуха [7, таблица 16].

Условная  скорость воздуха в циклоне разгрузителе:

 

где ΔР_ц/ρ_t2 = 600 м²/с² для ЦН-24.

Объемный  расход воздуха, проходящего через  один элемент группового циклона, D = 500 мм:

 

Число циклонных  элементов в групповом циклоне:

.

Принимаем групповой  циклон ЦН-24 из 2 элементов диаметром D = 500 мм.

Скорость  газа в элементах группового циклона:

 

Гидравлическое  сопротивление циклона-разгрузителя:

4.8.3 Выбор пылевого вентилятора

 

Воздух, перемещающий высушенный материал от сушилки на последующую переработку, всасывается вентилятором. Расчет и  выбор вентилятора проводим согласно рисунку 1.

Диаметр пневмопровода, d, мм      Æ355×0,6

Скорость  воздуха, W_ф, м/с      

Температура воздуха, t₂, ºС      95

Плотность, r_t2, кг/м3        

Вязкость, m_t2, Па×с        ×10^-6

Концентрация  стружки в воздухе, , кг/кг    

Объемная  производительность, V, м³/с    

Расчет потери давления при движении чистого воздуха, DR_в при разветвленной сети проводим по самому длинному участку.

 

Критерий  Рейнольдса:

 

Коэффициент трения:

 

Длину пневмопровода принимаем ориентировочно по рисунку 1:

L=l₁+l₂+l₃+l₄+l₅+l₆=10+20+15+20+30+8=103 м.

Местные сопротивления принимаем по [6 таблица 12] и рисунку 1:

вход  в трубу z_вх=1 3 шт.;

отводы  при α=90º z_от=0,39 6 шт.;

переход с круглого сечения на

прямоугольный (вход в циклон) z_п=0,21 1 шт.;

заслонка,  z_з=1,54 1 шт.;

вход  и выход из вентилятора  z_в=0,21 2 шт.;

Sz=3z_вх+6z_от+z_п+z_з+2z_в=3×1+6×0,39+1×0,21+1×1,54+2×0,21=7,51.

Потери  давления при движении чистого воздуха:

 

Потери, возникающие при движении материала  по пневмопроводу:

 

где λ_у=0,01-0,02, принимаем коэффициент сопротивления трения λ_у=0,015,

l=l₁+l₂=10+20=30 м согласно рисунку 1.

Потери  давления на поддержание материала  в псевдоожиженном состоянии:

DR_под=Нr_t2g

=209,81=37 Па,

где Н  – сумма всех вертикальных участков, H=l₄=20 м.

Потери  давления на разгон материала при  загрузке его в пневмопровод:

DR_разг=ζ_разг

(0,5w²r_t2)=1,50,217 (0,5ײ×)=25 Па,

где ζ_разг – коэффициент сопротивления разгонного участка, принимается в пределах ζ_разг=1-2; принимаем ζ_разг=1,5.

Общее гидравлическое сопротивление пневмотранспортной установки:

DR_пн=DR_в+DR_мат+DR_под+DR_разг+DR_ц.р=++37+25+=1233 Па.

Приведенное сопротивление:

 

Объемная  производительность вентилятора:

V_в=1,12V=1,12×=0,932 м³/с=3355 м³/ч,

где 1,12 –  коэффициент запаса.

По объемной производительности V_в=3,35 тыс.м³/ч, DR_пр= Па и =0,217 кг/кг выбираем вентилятор высокого давления типа ВДН-8 V=9 тыс.м³/ч, DR=2500 Па, n=25 с^-1 [6, таблица 28].

Установочная  мощность электродвигателя:

N_э=βVDR_пр/1000=1,15*0,932*/1000=1,76 кВт.

Выбираем электродвигатель по [6, таблица  27] типа АО2-31-2, N=2 кВт, η_дв=0,82.

4.9 Расчет и выбор вентилятора дымососа

4.9.1 Расчет патрубка с обратным клапаном для подсасывания воздуха в камеру смешения

Параметры атмосферного воздуха

Температура       t₀=18 °С

Влагосодержание      x₀= кг/кг

Масса сухого воздуха, подаваемого в

 камеру  смешения для разбавления 

топочных  газов        L_см = кг/кг

Плотность [5, приложение 2]     ρ_to = кг/м³

Динамическая  вязкость [5, приложение 3]  μ_to = 18,059·10^-6 Па·с

Объемный  расход воздуха на разбавление топочных газов:

 

Диаметр воздуховода  рассчитываем, принимая скорость воздуха  w = 10 м/с   [6, таблица 9]:

 

Выбираем стандартный диаметр  воздуховода Ø 225 × 0,6 мм [6, таблица 2].

Фактическая скорость воздуха:

 

Критерий  Re:

 

Коэффициент трения:

 

Длина патрубка: L = 2 м.

Местные сопротивления  в патрубке [6, таблица 12, 13]:

приточная шахта (патрубок)  ξ_вх = 2,5 1 шт.;

выход из патрубка   ξ_вых = 1 1 шт.;

Гидравлическое  сопротивление патрубка:

 

4.9.2 Газоход от смесительной камеры до входа в сушилку

Сушильный агент

Температура      t₁ = 390⁰C

Расход       L₁ = кг/с

Влагосодержание     х₁ = кг/кг

Динамическая  вязкость     μ_t1 =

Плотность        

Объемный  расход сушильного агента:

 

Скорость  в воздуховоде принимаем равным 18 м/c [6, таблица 9].

 

Выбираем  газоход Ø 315×0,6 мм [6, таблица 2].

Фактическая скорость парогазовой смеси:

 

Критерий  Re:

 

Коэффициент трения:

 

Длина воздуховода: L = 15 м (принимаем ориентировочно).

Местные сопротивления [5, таблица 12, 13]:

вход в  газоход   ξ_вх = 1  1 шт.;

выход из газохода  ξ_вых = 1  1 шт.;

Гидравлическое  сопротивление газохода при t₁ = 350⁰C:

 

Компенсационное удлинение газохода:

 

Принимаем компенсатор  по диаметру газохода  D = 315 мм [6, таблица 11].

4.9.3 Газоход от сушилки до циклона-разгрузителя

 

Параметры парогазовой смеси, выходящей  из сушилки

Температура    t₂ = 95⁰C

Расход     L₁ = кг/с

Влагосодержание    х₂ = кг/кг

Плотность     ρ_t2 = кг/м³

Вязкость     μ_t2 =

 

Объемный  расход сушильного агента:

 

Диаметр газохода выбираем, принимая скорость воздуха w = 12 м/с [6, таблица 9]:

 

Выбираем газоход Ø 315×0,6 мм [6, таблица 2].

Фактическая скорость парогазовой смеси:

 

Критерий  Re:

 

Коэффициент трения:

 

Длина газохода: L = 20 м (принимаем ориентировочно).

Местные сопротивления [6, таблица 12, 13]:

вход в  газоход  ξ_вх = 1  1 шт.;

выход из газохода ξ_вых = 1  1 шт.;

отводы α = 90⁰  ξ_от = 0,39  2 шт.;

вход в  циклон  ξ_ц = 0,21  1 шт.;

Гидравлическое  сопротивление газохода без учета  пыли, содержащейся в парогазовой  смеси:

 

Гидравлическое  сопротивление газохода с учетом перемещающейся пыли в циклон:

 

 

где k – опытный коэффициент, для древесной стружки и опила; k = 1,4;

      Н – высота  вертикального участка газохода; Н = 15-20 м.

Компенсационное удлинение газохода:

 

Принимаем компенсатор по диаметру газохода D = 315 мм [6, таблица 11].

4.9.4 Расчет группы циклонов

 

Назначение – улавливает частицы  высушенного опила после циклона-раз-грузителя. В циклоне-разгрузителе уловлено 90% опила, т.е. в группу циклонов попадает оставшийся опил (10%). Таким образом, производительность по стружке составит = *0,1=0,0157 кг/с.

Производительность  по сухому материалу  G = 0,0157 кг/с

Температура       t₃ = 90⁰C

Влагосодержание      x₃ = x₂ = кг/кг

плотность        ρ_t3 = 0,8835 кг/м³

Объемный  расход парогазовой смеси:

 

Запыленность воздуха на входе  в циклон:

 

Выбираем циклон ЦН-24, так как  улавливаются крупные частицы d_э=2,5 мм.

z_ц=К₁К₂z_ц500+К₃ =1,0·0,93·80+35=109,4,

где К₁=1,0; К₂=0,93; z_ц500=80; К₃=35 [7, таблицы 13-16].

Отношение DR_ц/r_t для циклона ЦН-24 принимаем: DR_ц/r_t=500 м²/с².

Условная скорость воздуха в  циклоне:

w_ц=[(DR_ц/r_t)/0,5z_ц]^0,5=[500/0,5·109,4]^0,5=3,02 м/с.

Принимаем диаметр  элемента циклона D = 500 мм.

Объемный  расход воздуха, проходящего через  один элемент группового циклона:

 

Число циклонных  элементов в групповом циклоне:

 

Выбираем  групповой циклон ЦН-24 из 2 элементов диаметром 500 мм.

Скорость  газа в элементах группового циклона:

 

Абсолютное давление запыленного  воздуха в циклоне:

Р_а=В±Р=99975-1983=97982 Па.

Циклон  работает под разрежением, поэтому  в формуле ставим знак «минус».  Атмосферное давление В=99975 Па; Р – давление газов на входе в циклон: Р=SDР_i – сумма гидравлических сопротивлений газоходов и аппаратов до циклона, Па;

SDР_i=DR_патр+DR_t1+DR_с+DR_t2 =+++=1983 Па.

Плотность влажного воздуха при рабочих условиях:

 

Гидравлическое  сопротивление группового циклона:

4.9.5 Газоход между группой циклонов и дымовой трубой

 

Параметры парогазовой смеси

Температура    t₄ = 85⁰C

Плотность     ρ_t4 = кг/м³

Вязкость     μ_t4 = 19,768·10^-6 Па·с

Влагосодержание   х₄ = кг/кг.

Объемный  расход парогазовой смеси:

 

Диаметр газохода  выбираем, принимая скорость воздуха  w = 12 м/с [6, таблица 9]:

 

Выбираем  газоход Ø 315×0,6 мм [5, таблица 2].

Фактическая скорость парогазовой смеси:

 

Критерий  Re:

 

Коэффициент трения:

 

 

Общая длина  газохода L = 45 м. Высота дымовой трубы 16 м.

Местные сопротивления [6, таблица 12, 13]:

вход в  газоход    ξ_вх = 1  1 шт.;

вход и  выход из вентилятора  ξ_п = 0,21  2 шт;

отводы α = 90⁰    ξ_от = 0,39  3 шт.;

заслонка     ξ_ц = 1,54  1 шт.;

выход из дымовой  трубы в атмосферу ξ_д.тр = 1,3 1 шт.;

Гидравлическое  сопротивление газохода:

 

Компенсационное удлинение газохода:

.

Принимаем компенсатор по D = 315 мм [6, таблица 11].

4.9.6 Выбор вентилятора-дымососа

 

Суммарное гидравлическое сопротивление сети:

 

+++

Приведенное сопротивление:

 

По  и выбираем дутьевой вентилятор марки ДН-21, V = 144 тыс. м³/ч, ΔР = 5800 Па, η = 0,82, n = 16,6 с^-1.

Установочная  мощность электродвигателя:

N_э=bV_t4DR_пр/1000h=1,1××/1000×0,55=9,2 кВт.

Выбираем электродвигатель типа АО2 51-2, N=10 кВт [6, таблица 27].

 

5 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

 

Теплоизоляции подлежат нагретые поверхности, температура  которых превышает: аппаратов 45⁰С, а газоходов – 60⁰С.

Исходные данные

Температура изоляции со стороны воздуха  t_{ст 2} = 10⁰С

Температура воздуха (зима)     t_{ср 2} = - 16⁰С

Коэффициент теплоотдачи:

Толщина теплоизоляции  δ_и рассчитывается из условия равенства удельных тепловых потоков:

где λ_и – теплопроводность теплоизоляции, Вт/(м·К) [6, таблица 10];

      t_{ст 1} – температура стенки со стороны аппарата, ⁰С.

Результаты  расчетов теплоизоляции аппаратов  и газоходов представлены в таблице 1.

Таблица 1 –  Результаты расчетов толщины теплоизоляции

 

Наименование	Температура tст 1, 0С	Характеристика теплоизоляции
		Материал	Теплопроводность λи, Вт/ (м·К)	Толщина изоляции δи, мм
				расчетная	фактическая
Топка	1000	Шлаковая вата	0,058	224	225
Сушилка	390			86	90
Циклон-разгрузитель	95			19	20
Групповой циклон	90			18	20
Газоходы: от топки до сушилки	390			86	90
от сушилки до ЦР	95			19	20
от ЦР до ГЦ	90			18	20
от ГЦ до дымовой трубы	85			17	20