Расход воздуха, скорость газов и диаметр сушилки

/I—/м                                                                                                                                                                                                                                            I      ШСрср                                                                                                                                                                                       (13      *     \

Сначала определим высоту псевдоожиженного слоя, необходимую для испарения поверхностной влаги материала. В уравнении (9.41) эысота псевдоожиженного слоя Н является той же самой величиной, что и рассчитанная по уравнению (9,36). Принимая модель полного перемешивания материала в псевдоожиженном слое, можно считать температуру материала равной температуре мокрого термометра. Последнюю находим по параметрам сушильного агента с помощью /—х диаграммы. Она равна /М=38Г°С.

Коэффициент теплоотдачи а определяют на основании экспериментальных даШых. Можно пользоваться следующими уравнениями [4]:

для Ке<200

Ыи=1,6.10-2(Ке/8)1'3Рг°'33;                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          (9.42)

для Не>200

N11 = 0,4 (Не/8) °-67рг0'33,                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           (9.43)

где Ми = со4А — критерий Нуссельта; Рг — сц/А, — критерий Прандтля; К — коэффи­циент теплопроводности воздуха при средней температуре, Вт/(м»К) [!]•

Коэффициент теплоотдачи для рассматриваемого случая (Не = 58,9<;200) равен:

а== 1,6-Ю-2—Г-^У'3 Рг°'33 =

(1Э  V  Е   /

;     .    0,032     /_58^у.3/1000.2,2.10-у-3з = ]71 Вт/(м2.К) 1,35- Ю-3 V 0,486/   V      0,032       /                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               \

Подставляя найденные значения в уравнение (9.41), определим высоту псевдо­ожиженного слоя, необходимую для испарения влаги:

60-38                                                                                                                                                                                                                                                              /                                                                                                                                                                                                                                                      171         6 (1-0,486) Л

130-38 ~~еХР\    1-1000- 0,96*   1,35-10~3     /' откуда /г = 3,5-10~3 м.

Сравнивая величины, рассчитанные на основании опытных данных по массоот-даче (/г = 4-10~3 м) и по теплоотдаче (/г==3,5-10~3 м), можно заключить, что они удовлетворительно совпадают.

Рабочую высоту псевдоожиженного слоя Я определяют путем сравнения рассчи­танных величин с высотой, необходимой для гидродинамически устойчивой работы слоя и предотвращения каналообразования в нем. Разница между этими высотами . зависит от того, каким (внешним или внутренним) диффузионным сопротивлением определяется скорость сушильного процесса и насколько велико это сопротивление.

В случае удаления поверхностной влаги (первый период сушки) гидродинамически стабильная высота обычно значительно превышает рассчитанную по кинетическим закономерностям. При этом высоту псевдоожиженного слоя Н определяют, исходя из следующих предпосылок. На основании опыта эксплуатации аппаратов с псевдо-ожиженным слоем установлено, что высота слоя Я должна быть приблизительно в 4 раза больше высоты зоны гидродинамической стабилизации слоя Яст, т. е. Я«4ЯСТ. Высо­та Яст связана с диаметром отверстий распределительной решетки Л0 соотношением ЯСт~20^0; следовательно, Я«8(И0.

Диаметр отверстий распределительной решетки выбирают из ряда нормальных размеров, установленного ГОСТ 6636—69 (в мм): 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,2; 3,6; 4,0; 4,5; 5,0; 5,6.

Выберем диаметр отверстий распределительной решетки д(о=2,5 мм. Тогда высота псевдоожиженного слоя Я=80-2,5-10~3 = 0,2 м.

Число отверстий п в распределительной решетке определяют по уравнению

п = 43Гс/(пс%)=с12Рс/сЦ                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            (9.44)

где 5 — сечение распределительной решетки, численно равное сечению сушилки, м2; /V — доля живого сечения решетки, принимаемая в интервале от 0,02 до 0,1.

Приняв долю живого сечения Рс = 0,05, найдем число отверстий в распределитель­ной решетке: п = 22.0,05/0,0025* = 32000.

Рекомендуется применять расположение отверстий в распределительной решетке по углам равносторонних треугольников. При этом поперечный шаг /' и продольный шаг I" вычисляют по следующим соотношениям:

./' = 0,95^-°^                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  (9.45)        ,/" = 0,866/',                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             (9.46)

откуда

/' = 0,95-0,0025-0,05-°'5 = 0,011 м;        .'/" = 0,866-0,011 =0,009 м.

Высоту сепарационного пространства сушилки с псевдоожиженным слоем Яс принимают в 4—6 раз больше высоты псевдоожиженного слоя: ЯС===5Я = 5-0,2= 1 м.

При отсутствии опытных данных по кинетике тепло- или массообмена можно пользоваться объемным напряжением сушилок с псевдоожиженным слоем по влаге А„. В табл. 9.4 приведены сведения о напряжениях по влаге Лу для некоторых материалов.

Проверим соответствие рассчитанного значения высоты псевдоожиженного слоя экспериментальным данным, полученным при сушке песка. Из табл. 9.4 напряжение по влаге Л0 = 435 кг/(м3-ч) =0,121 кг/(м3-с). Объем псевдоожиженного слоя Ук равен:

>к=Г/Л„ = 0,0726/0,121=0,б м3. Высота псевдоожиженного слоя Я:

Я=Кк/(0,785^3)=0,6/(0,785.22)=0,191 м.

Как видим, рассчитанная высота псевдоожиженного слоя и найденная на основании опытных данных хорошо согласуются.

9.2.3. Гидравлическое сопротивление сушилки

Основную долю общего-' гидравлического сопротивления сушилки АР составляют гидравлические сопротивления псевдоожижённбго слоя АЯПС и решетки АРР':       ' \

Д/>=ДРПС + ДРР.   '                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            '                    (9.47)

Величину АРПС находят по уравнению      -      /                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    1       • »•

ДРпс = рч(1-е)^Я;                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 (9.48) ДРПС = 1500(1 -0,486)9,8- 0,2= 1511 Па.

Для удовлетворительного распределения газового потока необходимо соблюдать определенное соотношение между гидравлическими сопротивлениями слоя и решетки. Минимально допустимое гидравлическое сопротивление решетки АЯрт!п может бьиъ вычислено по формуле

ДЯрт|п = ДЯ„с/Сг(е-ео)/[}^-1)(1-е0)Г.                                                                                                                                                                                                                                                                                                           '                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ''   (9^9)

Порозность неподвижного слоя ео для шарообразных частиц принимают/рав­ной 0,4. Подставив соответствующие значения, получим: