Рассчет барабанной сушилки

РЕФЕРАТ

Объяснительная записка: 29с.

 

Ключевые слова: сушилка, производство установки, влажность  материала, потеря тепла и потеря воздуха.

 

Цель работы: рассчитать барабанную сушильную установку непрерывного действия с подъемно-лопастными перевалочными приборами для сушки железного колчедана, нагретого в калорифере.

 

В результате работы был  сделан расчет сушильного барабана, сушильной  установки, расчет и выбор самостоятельных  приборов, которые входят в технологическую  схему установки, расчет материальных потоков, расход тепла и энергии.

 

Разработаны чертеж и принципиальная технологическая схема.

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на проектирование

Введение

Технологическая схема барабанной сушильной установки

1. Технологический расчет  сушилки

2. Расчет и подбор калориферов

3. Выбор конденсатоотводчика

4. Расчет и выбор циклонов

5. Расчет аппарата мокрой очистки газов от пыли

6. Расчет отстойника

7.Определение гидравлического  сопротивления установки

8.Выбор вентилятора и электромотора к нему

Вывод

Список литературы

 

 

ЗАДАНИЕ

 

Рассчитать барабанную сушильную  установку непрерывного действия с  подъемно-лопастными перевалочными  устройствами для сушки материала  железный колчедан, который подогревается  в калорифере при таких условиях:

1. Производительность установки по влажному материалу G₁=4200 кг/ч
2. Начальная влажность материала W₁=7%
3. Конечная влажность материала W₂=1,5%
4. Размер кусков материала d=0-3 мм
5. Температура воздуха на входе в сушилку t₁=150°
6. Температура воздуха на выходе из сушилки t₂=60°
7. Температура материала до сушки θ₁=18°
8. Температура материала после сушки θ₂=60°
9. Удельные потери тепла в окружающую среду q_п=22,2 кДж/кг
10. Место строительства – г.Красноярск
11. Сушилка противоточная
12. Давление в сушилки атмосферное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Сушка является сложным диффузионным процессом, так как при сушке  происходят одновременно массообменный  процесс – перенос влаги из высушиваемого материала в окружающую среду и теплообмен, поскольку  процесс массообмена (влагообмена) протекает при подводе тепла  к материалу. Удаление влаги из материала  при сушке осуществляется следующим  образом. Влага из толщи влажного материала перемещается к поверхности  раздела фаз за счет массопроводности. Затем от поверхности раздела  фаз влага передается в ядро газового потока за счет конвективной диффузии.

По способу подвода  тепла к высушиваемому материалу  различают несколько видов сушки. В химической технологии наибольшее распространение получили конвективная и контактная сушка. При конвективной сушки высушиваемый материал  получает тепло непосредственно от теплоносителя, а при контактной – через разделяющую  их стенку.

Барабанный сушильные  установки непрерывного действия применяются  для сушки кусковых, кристаллических  и зерновых материалов сушильным  агентом. В качестве сушильного агента применяют топочные газы, получаемые от сжигания твердого, жидкого или  газообразного топлива в смеси  с воздухом или воздух, предварительно нагретый в калорифере.

Принципиальная схема  противоточной барабанной сушильной  установки представлена на рис.1.

Основным аппаратом является наклонно установленный вращающийся  цилиндрический сушильный барабан  БС, на корпус которого надеты два бандажа  и зубчатый венец. Наклонное положение  его (0,5-6° к горизонту) необходимо для облегчения перемещения материала  по барабану. Бандажами барабан опирается  на свободно вращающиеся ролики, установленные  на рамках опорной и опорно-упорной  станций. Два упорных ролика, установленные  на раме опорно-упорной станции, ограничивают осевое смещение барабана.

Барабан вращается вокруг своей оси со скоростью 1-8 об/мин. Внутри корпуса в зависимости  от свойств высушиваемого материала  устанавливаются различные насадки, способствующие равномерному распределению  материала по сечению барабана и  интенсивному перемешиванию его  в процессе сушки. Благодаря развитой поверхности соприкосновения  сушильного агента с материалом, обеспечивается интенсивный тепло и массообмен.

Влажный материал из бункера  Б1 с помощью дозатора Д подается во вращающийся сушильный барабан  БС. Противотоком материалу в сушилку  подается сушильный агент – воздух, нагретый предварительно в паровом  пластинчатом калорифере К. Калорифер  обогревается греющим паром, конденсат  которого удаляется с помощью  конденсатоотводчика КО. Со стороны  выхода воздуха располагается циклон Ц для очистки воздуха от пыли и вентилятор В, с помощью которого осуществляется транспортировка сушильного агента через сушильную установку. Вытяжной вентилятор обычно устанавливают за циклоном, так как при этом его ротор защищается от износа частицами высушиваемого материала. После циклона производится дополнительная очистка воздуха в аппарате мокрой очистки газов – мокром пылеуловителе МП. Водная суспензия из аппарата мокрой очистки поступает в отстойник О, в котором происходит осаждение частиц, уловленных в мокром пылеуловителе. Осадок из отстойника направляется в сушильный барабан. Высушиваемый материал из барабана поступает в промежуточный бункер Б2, а из него на ленточный транспортер ЛТ.

Целью расчета сушильной  установки является определение  размеров сушильного барабана, расчет и выбор вспомогательного оборудования, входящего в технологическую  схему установки, расчет материальных потоков, затрат тепла и энергии.

 

Рис.1. Принципиальная схема противоточной барабанной сушильной установки

 

 

 

1.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  РАСЧЕТ СУШИЛКИ

1.1 Определяем количество  влаги W, кг/с, испаряемой в сушилки :

 

где G₁ - производительность установки по влажному материалу, кг/с;

       W₁ и W₂ – начальная и конечная влажность материала, % [1].

 

 

1.2 Производительность сушилки  по высушенному материалу G₂, кг/с, составляет:

 

 

 

1.3 Удельный расход тепла  на нагревание высушенного материала q_м , Дж/кг :

 

где C₂ – теплоемкость высушенного материала, Дж/(кг·К) (прилож. А);

      С₂=0,546·10³ Дж/(кг·К)

 

 

1.4 Определить величину  внутреннего баланса сушильной  камеры ∆, Дж/кг, учитывая, что в сушилке отсутствуют транспортные устройства и не производится дополнительный подвод тепла в сушилку:

 

где С_в – удельная теплоемкость влаги, удаляемой из материала, Дж/(кг·К) (т.е. это теплоемкость воды при температуре θ₁).

 

 

 

1.5 Летние условия

Средние параметры наружного  воздуха для Красноярска  для  летнего времени: температура t₀=19,3 и относительная влажность φ₀=72% (прил. Б).

На I-x – диаграмме находим точку А, характеризующую состояние наружного воздуха, и определяем его параметры – влагосодержание x₀ , и энтальпию I₀ :

Проводим из точки а  вертикаль x₀ = const до пересечения с изотермой t₁=150 в точке В, определяющей состояние воздуха на входе в сушилку :

х₁ = х₀ = 0,011 кг/кг сухого воздуха;

I₁=186000 Дж/кг сухого воздуха.

Из точки В проводим линию теоретического процесса сушки  I₁ = const. На этой линии берем произвольную точку e и проводим из нее горизонталь до пересечения в точке f с линией х₀ = х₁ = const. Длина отрезка ef = 45 мм.

Определяем отношение  масштабов I-х – диаграммы :

 

 

 

и находим длину отрезка еЕ, мм :

 

 

 

 

Откладываем отрезок еЕ из точки е вниз (так как он отрицателен) и через точки В и Е проводим прямую до пересечения с изотермой t₂=60 в точке D, характеризующей состояние воздуха на выходе из сушилки :

х₂ = 0,042 кг/кг сухого воздуха;

I₂ = 172000 Дж/кг сухого воздуха.

Определяем удельный расход воздуха l, кг/кг, по формуле :

 

 

 

 

Расход сухого воздуха  на сушку L, кг/с, составляет :

 

 

 

 

Расход влажного воздуха, поступающего в калорифер L_вл.о , кг/с :

 

 

 

 

Расход влажного воздуха, выходящего из сушилки L_вл.2 , кг/с :

 

 

 

 

 

Находим объемные расходы  влажного воздуха V_вл , м³/с :

 

 

где - плотность влажного воздуха, кг/м³, определяем по формуле [1]

 

 

 

где Р – общее давление, Па;

      - относительная влажность;

      - давление насыщенного водяного пара при данной температуре, Па. Нужно учесть, что если температура влажного воздуха выше температуры насыщенного водяного пара при общем давлении Р, то Р;

       Т – температура воздуха, К.

Рассчитываем объемный расход влажного наружного воздуха, поступающего в калорифер V_вл.о, м³/с :

 

где - плотность влажного наружного воздуха, поступающего в калорифер, кг/м³.

Определяем , кг/м³ :

 

где - общее давление, Па (=745 мм рт. ст., переводим в Па);

    - относительная влажность наружного воздуха;

    - давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха t₀ , Па. Значение можно найти в литературе [2; табл. LVI];

    = 0,0282 кгс/см² = 2766 Па;

    - температура наружного воздуха, К.

 

 

 

Тогда

 

 

Объемный расход влажного воздуха на выходе из калорифера , м³/с, рассчитываем по формуле аналогично :

 

где - плотность воздуха на выходе из калорифера. Ее рассчитываем аналогично , но в этом случае, поскольку температура влажного воздуха выше температуры насыщения водяного при общем барометрическом давлении =745 мм рт.ст.

(t₁=120 > t_нас=99,4), то давление насыщенного водяного пара при температуре 120 равно общему барометрическому давлению.

 

 

 

Температура воздуха на выходе из калорифера равна t₁, а относительную влажность ₁, %, определяем по формуле :

 

 

 

где - барометрическое давление, равное 745 мм рт.ст., так как t₁=120 > t_нас=99,4.

 

 

 

В соответствии с этим объемный расход влажного воздуха на выходе из калорифера :

 

Объемный расход влажного воздуха на выходе из сушильного барабана V_вл2, м³/с, рассчитываем аналогично при температуре воздуха t₂=60 и относительной влажноти =34% (определяем по I - х – диаграмме для т.D).

 

где = 1,035 кг/м³ при t₂=60 , рассчитываем аналогично

 

 

Удельный расход тепла  на нагревание воздуха в калорифере q, Дж/кг :

 

 

 

 

Расход тепла на сушку Q, Вт, составляет :

 

 

 

 

1.6 Зимние условия

Находим параметры наружного  воздуха для зимних условий города Красноярска (прил. Б): t₀^’= -18,2   φ₀^’ = 81%. Влагосодержание и теплосодержание наружного воздуха в точке А лучше определить аналитически, так как при отрицательных температурах воздуха определение их по диаграмме затруднительно и ошибочно.

Влагосодержание наружного  воздуха x₀^’, кг/кг, определим по формуле :

 

где - давление насыщенного водяного пара при t₀^’, Па;

       - общее давление, Па(=745 мм рт.ст.)

При t₀^’= -18,2   = 0,918 мм рт.ст. = 122,37 Па (табл. 1.2)

 

 

 

Энтальпию наружного воздуха I₀^’, Дж/кг, определяем по формуле [1] :

 

 

 

 

 

Произведя аналогичное предыдущему  построение процесса на I – x – диаграмме, получим : x₁^’=x₀^’= 0,0006 кг/кг сухого воздуха.

I₁^’= 154000 Дж/кг сухого воздуха,

x₂^’= 0,033 кг/кг сухого воздуха,

I₂^’=147000 Дж/кг сухого воздуха.

Соответственно удельный и общий расходы сухого воздуха  на сушку в зимних условиях составит :

l^’ = 31 кг/кг ;                                                       L^’ = 2,015 кг/с.

Расход влажного воздуха, поступающего в калорифер :

L_вл.0^’= 2,016 кг/с.

Расход влажного воздуха, выходящего из сушилки :

L_вл.2^’= 2,08 кг/с.

Определение объемного расхода  влажного воздуха производим так  же как и для летних условий. При  определении плотности воздуха  величину P_Н при отрицательной температуре см.табл. 1.2. Объемные расходы влажного воздуха : V_вл.0^’ = 1, 49 м³/с;

V_вл.1^’= 2,49 м³/с; V_вл.2^’= 2 м³/с.

Удельный и общий расходы  тепла в этих условиях будут : q^’= 5074700 Дж/кг

и Q^’= 329860 Вт.

Сопоставим полученные значения расхода воздуха и тепла для  летних и зимних условий. Расход тепла  в зимних условиях должен быть больше, чем в летних условиях, а расход воздуха в летних условиях должен быть больше, чем а зимних. В нашем  случае это соотношение соблюдается, значит, расчет выполнен правильно.

 

1.7 Расчет размеров барабана  и мощности, необходимой на вращение  барабанной сушилки.

Определяем объем барабана V_б, м³, по формуле :

 

где A – напряжение барабана по влаге, кг/(м³·ч) (прил. А);

      W – количество влаги, испаряемой в сушилке, кг/ч.