Рассчет барабанной сушилки

Приняв А = 25 кг/(м³·ч), получаем :

 

Отношение длины барабана к его диаметру обычно принимается L_б: D_б = (5-7) [1,12].

Принимая отношение длины  барабана к его диаметру L_б: D_б = 6, определяем диаметр барабана D_б , м :

 

Откуда :

 

По прилож. Ж принимаем  диаметр барабана = 1,2 м. наружный диаметр барабана , м :

 

 

где б – толщина стенки барабана, м ; б = 0,006 м. Тогда 

 

 

Уточняем объем барабана :

 

 

Площадь сечения барабана F_б, м² :

 

 

 

Длина барабана L_б, м, составляет :

 

 

 

По прил. Ж принимаем  = 8 м.

Находим среднюю массу материала, проходящую через барабан G_ср, кг/с :

 

 

Определяем время пребывания материала в барабане , с :

 

где - насыпная масса материала, кг/м³ (прил. А) : = 3300 кг/м³ ;

       - степень заполнения барабана ; = 0,1-0,25 [12].

       = 0,2, тогда :

 

Угол наклона барабана в горизонту , не должен превышать 6° [12].

Принимаем угол наклона  = 3° (tg=0,052) и определяем число оборотов барабана n, 1/с, по формуле :

 

где – коэффициент, зависящий от вида насадки и диаметра барабана (табл. 1.3 [12]). Выбираем подъемно-лопастную насадку =1,2. Тогда

 

 

Мощность потребляемая на вращение барабана N, кВт [12] :

 

 

   где  - число оборотов барабана, с;

          – коэффициент, зависящий от вида насадки и степени заполнения барабана

(табл. 1.4[12]). Примем степень заполнения барабана 0,2. Тогда для подъемно-лопастной насадки = 0,063. Тогда

 

 

2.РАСЧЕТ И ПОДБОР  КАЛОРИФЕРОВ

 

Ниже приводится расчет и  подбор стальных пластинчатых калориферов  КФС и КФБ. Данные для их расчета  и подбора приведены в прил.В. Пластинчатые калориферы выпускаются  двух моделей : средней – КФС и  большой – КФБ. Калориферы средней  модели имеют три ряда труб по направлению  движения воздуха, а большей модели – четыре ряда труб. Калориферы могут  компоноваться в ряды, образуя  калориферные установки.

Калорифер рассчитываем по расходу тепла на сушку в зимних условиях, так как и зимний расход тепла больше летнего. Поверхность нагрева калориферной F, м², определяем по уравнению:

 

где Q^’ – расход тепла на калорифер в зимних условиях, Вт;

      K – коэффициент теплопередачи, Вт/(м³·К), определяется в зависимости от массовой скорости воздуха по прил.В. табл. В.3.

      t_г.п. – температура греющего пара, . Температуру греющего пара выбирают так, чтобы она была выше, чем температура воздуха на входе в сушилку (чтобы обеспечить необходимый нагрев воздуха до температуры на входе в сушилку, в нашем случае до 150). Температуру греющего пара находим по его давлению:

при P_{г.п. =} 6 атм. его температура t_г.п. = 158,1 (прил.Г)

      - средняя температура воздуха, 

 

 

 

Определяем расход греющего пара Д, кг/с:

 

где – удельная теплота парообразования греющего пара, Дж/кг.

При P_{г.п. =} 6 атм., = 2095·10³ Дж/кг (прил. Г)

Тогда :

 

 

Модель и номер калорифера следует  выбирать в зависимости от массовой скорости воздуха: значение массовой скорости воздуха в калорифере должно быть наиболее близко к экономическому значению. Экономическая массовая скорость воздуха v, кг/(с×м²), в пластинчатых калориферах КФС и КФБ находится в пределах 7-10 кг/(с×м²).

Массовая скорость воздуха в  калорифере:

 

где f – живое сечение калорифера для прохода воздуха, м², выбираем в зависимости от модели и номера калорифера по прил. В.

Для выбора калорифера определим пределы  его живого сечения при экономической  массовой скорости:

 

Мой выбор КФБ-5 с живым сечением по воздуху f = 0,244 м², поверхностью нагрева F = 26,8 м², массой 103,4 кг, живым сечением по теплоносителю f = 0,0102 м². Тогда фактическая массовая скорость воздуха в калорифере:

 

Принимаем массовую скорость воздуха  в калорифере ~ 8 кг/(с·м²) и определяем для этого значения коэффициент теплопередачи К = 28,0 Вт/ (м²×К).

Тогда поверхность нагрева калорифера:

 

 

Так как поверхность нагрева  КФБ-5 Fт =26,8 м² , то, очевидно, что одного калорифера окажется недостаточно  для обеспечения необходимого нагрева воздуха. Необходимое число калориферов z, входящих в калориферную установку:

 

    Необходимый нагрев может быть обеспечен при наличии шести калориферов КФБ-5. Калориферы подключают параллельно в два ряда, по три калорифера в каждом ряду. В рядах калориферы соединены последовательно.

Сопротивление проходу воздуха  через однорядную калориферную установку  при 

v = 8 кг/(с×м²) DР = 96,1 Па. Сопротивление всей калориферной  установки

DР_к = 96,1×3 = 288,3 Па.

 

3.ПОДБОР КОНДЕНСАТООТВОДЧИКА

 

  Подбор конденсационных горшков следует производить по разности давлений пара до и после горшка, а также по производительности горшка [7].

Давление пара до горшка Р₁ следует принимать равным 95% давления пара перед нагревательным прибором, за которым установлен горшок.

Давление пара после горшка Р₂ надлежит принимать в зависимости от типа горшка  и от давления пара перед прибором, за которым установлен горшок, но не более 40% этого давления.

При свободном сливе конденсата давление после горшка Р₂ можно принять равным атмосферному.

Разность давлений пара до и после  горшка, DР, определяем следующим образом:

 

 

 

 

 

 

 

 

Затем по графику [7] определяем номер конденсационного горшка с открытым поплавком.

При максимальной производительности горшка; равной 576 л/ч и разности давлений Δ P=3,3 атм., номер горшка будет № 00.

 

4.РАСЧЕТ И ВЫБОР ЦИКЛОНОВ

 

Воздух, выходящий из сушильного барабана, очищается  в циклонах, а для  более тонкой очистки – в мокром пылеуловителе.

Определим наибольший диаметр частицы  материала, уносимого из барабана в  циклон вместе с отработанным воздухом.

Для этой цели рассчитаем скорости витания W_вит., м/с, для частиц диаметром 0,1 мм; 0,15 мм; 0,2 мм; 0,25 мм по формуле:

 

 

где m₂ – динамическая вязкость воздуха при температуре воздуха, покидающего сушильный барабан, Па×с; μ₂ =0,00002 Па·с [7]

        d – диаметр частицы, м; 

        r_вл.2 – плотность отработанного воздуха, кг/м³;

            - критерий Архимеда.

Критерий Архимеда определяют по формуле :

r_r

где  r - плотность частиц высушиваемого материала, кг/м³ ;

        - ускорение силы тяжести;

Для железного колчедана r = 5000 кг/м³ (прил.А).

Тогда определяем по формуле для частицы заданного диаметра, а затем рассчитываем скорость витания.

Результаты вычислений сводим в  таблицу.

 

d, мм	W, м/с
0,1	0,939
0,15	1,74
0,2	2,55
0,25	3,33

 

 

 

 

 

 

Скорость отработанного воздуха  на выходе из барабана W₂, м/с:

 

 

где V_вл.2 – расход влажного воздуха, покидающего сушильный барабан, м³/с;

  ψ – степень заполнения  барабана;

  F_б – площадь поперечного сечения барабана, м²,  F_б = π ·D²/4 ;

  F_б  =4,52 м²

  b_н – коэффициент заполнения барабана насадкой (b_н = 0,05).

 

 

По результатам вычислений, приведенных  в таблице, строим график зависимости W_вит. = f(d)

Из графика  следует, что скорости витания, равной W₂ = 2,48 м/с, соответствует диаметр частицы d = 0,197 мм.

Таким образом, частицы материала, имеющие диаметр больше 0,197 мм, будут  оставаться в барабане, а меньше 0,197 мм уноситься с отработанным воздухом в циклон. Для очистки  воздуха применяем циклон типа НИИОГАЗ .

Применяются три типа этих циклонов: ЦН-24, ЦН-15 и ЦН-11. Циклон типа ЦН-24 обеспечивает более высокую производительность при наименьшем гидравлическом сопротивлении  и применяется для улавливания  крупной пыли (размеры частиц материала  более 0,2 мм).

Циклоны ЦН-15 и ЦН-11 применяются  для улавливания средней (размер 0,1-0,2 мм) и мелкой пыли (размер до 0,1 мм).

При оценке степени улавливания  в циклоне, помимо свойств пыли, учитывается  скорость газа и диаметр циклона. Циклоны меньшего диаметра имеют  больший коэффициент очистки, поэтому  рекомендуется устанавливать циклоны  диаметром до 800 мм, а при необходимости  устанавливать несколько циклонов, объединяя их в группы, но не более  восьми.

Расчет циклонов осуществляем исходя из расхода воздуха для летних условий, т.к. расход воздуха летом  больше, чем зимой.

 

 

где W_ц – условная скорость воздуха, отнесённая к полному поперечному сечению цилиндрической части циклона, м/с;

        V_вл.2 – количество влажного воздуха на выходе из сушильного барабана, рассчитанное на летние условия работы, м³/с.

Для улавливания из воздуха частиц  поваренной соли размером меньше d = 0,197 мм выбираем циклон типа ЦН-15, коэффициент сопротивления этого циклона z = 160.

 

Чтобы определить скорость воздуха  в циклоне, предварительно зададимся  отношением  . Для широко распространённых циклонов НИИОГАЗ отношение = 500-750 м²/с². Принимаем   и из выражения:

 

 

определяем условную скорость воздуха W, м/с:

 

 

Тогда диаметр циклона Д:

 

 

Так как циклоны типа ЦН-15 с диаметром  более 800 мм не экономичны и не выпускаются, то следует установить параллельно  несколько циклонов меньшего диаметра. Если отработанный воздух будет очищаться  в двух циклонах, то диаметр циклона  будет:

 

 

 

Выбираем циклон типа ЦН- 15 с диаметром d = 700 мм.

Его размеры: d = 420 мм, d₁ = 410 мм, H =3210 , h₁ =1400, h₂ =1600,  h3 =210, h4=1235,

a =462, b₁=140, b=182, l=430, вес 320 кг.

Гидравлическое сопротивление  циклона ΔPц, Па, рассчитываем по уравнению:

 

 

 

 

 

 

5.РАСЧЕТ РУКАВНОГО ФИЛЬТРА

 

Для окончательной очистки воздуха  от пыли используется мокрый палеуловитель. В аппарат очистки поступает  воздух, выходящий из циклона.

Среди аппаратов мокрой очистки  газов широкое распространение  получили пенные газоочистители ЛТИ. Они  бывают одно- и двухполочные. Выбор  числа полок зависит от степени запыленности газа.

Запыленность воздуха на входе  в аппарат принимаем = 0,01 кг/м³. Требуемая степень очистки = 0,99. Очистка производится водой.

Выбираем газоочиститель системы  ЛТИ однополочный, так как содержание пыли в газе не более 0,02 кг/м³.

Скорость газа в аппарате – один из важнейших факторов, определяющих эффективность работы аппарата. Допустимый диапазон фиктивных скоростей составляет 0,5 – 3,5 м/с. Следует учесть, что при скоростях выше 2 м/с, начинается сильный брызгоунос и требуется установка специальных брызгоуловителей. При скоростях меньше 1 м/с возможно сильное протекание жидкости через отверстия решетки, в следствии чего высота слоя пены снижается, а жидкость может не полностью покрывать поверхность решетки. Для обычных условий рекомендуется скорость W_в = 2 м/с.

Расчет аппарата ведем по расходу  воздуха летних условий.

Рассчитываем площадь сечения  аппарата S_a, м², исходя из рекомендуемой скорости газа :

 

 

Выбираем однополочный аппарат  ЛТИ-ПГС-10, имеющий решетку длиной 1 м, шириной 1,4 м. Тогда сечение аппарата S_a :

 

Тогда фактическая скорость воздуха :

 

Расход улавливаемой пыли G_п, кг/с, определяем по формуле :

 

 

 

Определяем расход воды L_в, кг/с, поступающей в аппарат :

 

где - коэффициент распределение пыли между утечкой и сливной водой. Он находится в диапазоне 0,6-0,8. В расчетах обычно принимают =0,7.

      - концентрация пыли в утечке. Она изменяется от = 0,2 до =0,05. Принимаем концентрацию пыли в утечке = 0,15 кг пыли/кг воды. Тогда :

 

Выбираем решетку с круглыми отверстиями диаметром d₀ = 4 мм, тогда скорость газа в отверстиях примем W₀ = 10 м/с.

Рассчитываем долю свободного сечение  решетки S₀, отвечающую выбранной скорости :

 

где - отношение перфорированной площади к площади сечения аппарата

( = 0,90,95).

При = 0,95 доля свободного сечения решетки :