Рассчет барабанной сушилки

 

Исходя из величины , определяют шаг t, м, между отверстиями в зависимости от способа разбивки отверстий на решетке. Если принять, что отверстия располагаются по равностороннему треугольнику, то шаг между отверстиями составит :

 

 

 

Толщину решетки определяют по конструктивным соображениям. Примем толщину решетки  = 5 мм.

Определим высоту слоя пены и сливного порога. Высоту порога на сливе решетки  устанавливают исходя из создания слоя пены такой высоты, которая обеспечивала бы необходимую степень очистки  газа. Сначала определим коэффициент  скорости пылеулавливания K_n, м/с :

 

 

 

 

Тогда высота слоя пены на решетке H, м :

 

 

 

 

Высота исходного слоя воды на решетке h₀,м, определяется :

 

 

 

Интенсивность потока на сливе с  решетки i , кг/(м·с), найдем с учетом того , что ширина сливного отверстия в_с, м, равна ширине решетки.

 

 

 

Высота сливного порога h_n, м :

 

 

 

Гидравлическое сопротивление  аппарата мокрой очистки , Па, определяем по формуле :

 

где  - давление, необходимое для преодоления сил поверхностного натяжения, Па;

       - статическое давление столба воды высотой в аппарате, Па;

       - потери давления на преодоление сопротивлений в отверстии решетки, Па.

 

 

 

 

 

 

     - поверхностное натяжение улавливающей жидкости, т.е. воды при температуре улавливания (t=20), находим в [2]; = 0,07 н/м;

     - диаметр отверстий в решетке аппарата, м; = 4 мм;

     - высота исходного слоя воды на решетке, м;

     - плотность воды, к/м³; =1000 кг/м³

     - коэффициент сопротивления (=1,1-2 [3])

     - плотность воздуха, покидающего барабан, кг/м³;

       =1,035 кг/м³

     W₀ – скорость воздуха в отверстиях решетки, м/с; W₀ = 10 м/с.

 

 

 

 

 

6.РАСЧЕТ ОТСТОЙНИКА

 

В отстойник поступает вода вместе с улавливаемой пылью из аппарата мокрой очистки. Определим количество суспензии, поступающей в отстойник. Расход воды, поступающей в отстойник. Расход воды, поступающей в аппарат  мокрой очистки,

L_в = 0,187 кг/с, а расход уловленной пыли G_n = 0,021 кг/с.

Тогда расход суспензии G_см, кг/с, поступающей в отстойник :

 

 

 

Содержание пыли в исходной смеси , масс. дол., определяем по формуле :

 

 

 

 

Принимаем содержание пыли в осадке = 0,5 масс.дол., в осветленной жидкости = 0.

Минимальный размер улавливаемых частиц = 0,1 мм. Плотность частицr  = 5000 кг/м³. Осаждение происходит при температуре 20.

Определяем  значение критерия Архимеда Ar по формуле :

 

 

 

Рассчитываем  значение Re :

при 36 <Ar < 83000   Re = 0,152· Ar^0,714

 

 

Тогда скорость свободного осаждения  шарообразных частиц W_0ч, м/с, рассчитываем по формуле :

 

 

 

 

Находим плотность суспензии , кг/с :

 

 

 

Определяем величину объемной доли жидкости в суспензии  :

 

 

Скорость стесненного осаждения  частиц суспензии , м/с :

 

 

 

 

Поверхность осаждения F, м², находим по формуле :

 

 

 

 

где K₃ – коэффициент запаса поверхности F .

Выбираем отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой диаметром 1,8 м и высотой 1,8 м, имеющий поверхность 2,54.

 

7.ОПРЕДЕЛЕНИНЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО  СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАНОВКИ

 

Гидравлическое сопротивление  установки DР_г, Па, определяем по формуле:

 

где – гидравлическое сопротивление сушилки. Определяется опытным путем; при отсутствии таких данных его можно принять равным:

  = 200-300 Па;

       – гидравлическое сопротивление калориферной установки, Па;

       – гидравлическое сопротивление циклонов, Па;

       гидравлическое сопротивление аппарата мокрой очистки, Па;

       – потеря давления на преодоление сопротивление трения и местных сопротивлений воздуховодов, Па;

 

где - коэффициент трения;

      - длина воздуховодов, м;

      - эквивалентный диаметр воздуховода, м;

      - плотность воздуха, поступающего в калорифер, кг/м³;

      - скорость воздуха, м/с; = 1525 м/с;

      - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Так как у циклонов типа НИИОГАЗ  входной патрубок прямоугольного сечения (аb), то эквивалентный диаметр воздуховода равен :

 

 

Длина воздуховода  = 10+7 = 17 м

=1,175 кг/м³

Коэффициент трения определяем в зависимости от режима движения воздуха и шероховатости стенки трубы e.

Режим движения воздуха определяем по величине критерия Re :

 

r

 

Средние значения шероховатости стенок труб для стальных цельнотянутых  и сварных труб при незначительной коррозии е = 0,2 мм.

Коэффициент трения l для гидравлических гладких труб:

В нашем случае Re > 100000, то λ =0,018.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений:

 

где z_вх – значение коэффициента местного сопротивления при входе в воздуховод;

      z_вых - значение коэффициента местного сопротивления при выходе из воздуховода;

      z_отв - значение коэффициента местного сопротивления отвода под прямым углом;

      z_пр - значение коэффициента местного сопротивления прямоточного вентиля;

z_вх = 0,5 z_вых = 1 z_отв = 0,21     z_пр = 0,31. Тогда

 

В таком случае

 

 

Гидравлическое сопротивление  установки :

 

 

8.ВЫБОР ВЕНТИЛЯТОРА И  ЭЛЕКТРОМОТОРА К НЕМУ

 

Для подачи воздуха в систему  применяют центробежные и осевые вентиляторы, которые выбирают с помощью графиков–характеристик по значениям объёмной производительности Q, м³/ч и по общему сопротивлению системы DР, Па.

Полезную мощность вентилятора  N_n, Вт, находим по формуле:

 

где Q – подача (производительность) вентилятора, м³/с;

      Q =V_вл.2 =2,1 м³/с;

     DР – полное гидравлическое сопротивление установки, Па.

 

где - скоростное давление, создаваемое вентилятором, Па;

      3· - потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений внутри вентилятора, Па, причем :

 

 

 

 

Мощность вентилятора N , кВт, которую должен развивать электродвигатель вентилятора на валу при установившемся режиме работы, находим по формуле:

 

 

где h_в – к.п.д. вентилятора, h_в = 0,4-0,7 (при малой и средней подаче) и  
h_в = 0,7-0,9 (при большой подаче);

       h_пер – к.п.д. передачи от электродвигателя к вентилятору (h_пер = 1, т. к. в центробежных и осевых вентиляторах, обычно, вал электродвигателя соединяется непосредственно с валом вентилятора).

Принимая h_в = 0,7, получим:

 

Зная мощность N, выбираем электродвигатель к вентилятору.

Устанавливаем, что исходным данным лучше всего удовлетворяет центробежный вентилятор марки В-Ц14-46-5К-02, который  характеризуется Q = 3,67 м³/с, DР = 2360 Па, h_в = 0,71 и n =  24,1 об/с.

Вентилятор снабжён электродвигателем  типа А02-61-4 с номинальной мощностью 

N_H = 13 кВт и к.п.д. двигателя h_дв = 0,88.

Необходимо учесть, что мощность, потребляемая двигателем от сети N_дв, кВт, больше мощности на валу, вследствие потерь энергии в самом электродвигателе.

 

 

 

С учетом запаса на возможные перезагрузки устанавливаем электродвигатель к  вентилятору мощностью N_уст, кВт :

 

где - коэффициент запаса мощности.

 

 

 

Полученная установочная мощность не превышает мощность двигателя, выбранную  ранее. По номинальной мощности электродвигателя к вентилятору определяем удельный расход энергии на тонну удаляемой  влаги N_уд:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫВОД

 

Нами был рассчитан  удельный расход воздуха, расход воздуха  на сушку, объемный расход влажного внешнего воздуха, удельные расходы тепла  на подогрев воздуха в калорифере, расход тепла на сушку для летних и зимних условий.

Рассчитали параметры  сушильного барабана: диаметр  = 1,2 м.; объем ; длина барабана = 8 м .Так же выбрали калорифер 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. Число калорифером принимаем = 6шт.

Определили 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.

Выбрали 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.

Выбрали однополочный аппарат ЛТИ-ПГС-10 для влажной очистки газа от пыли, имеющий решетку длиной 1 м, шириной 1,4 м.

Выбрали отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой диаметром 1,8 м и высотой 1,8 м, имеющий поверхность 2,54.

Рассчитав гидравлическое сопротивление  установки получили: .

Установили, что исходным данным лучше  всего удовлетворяет центробежный вентилятор марки В-Ц14-46-5К-02, который  характеризуется Q = 3,67 м³/с, DР = 2360 Па, h_в = 0,71 и n =  24,1 об/с.

Вентилятор снабжён электродвигателем  типа А02-61-4 с номинальной мощностью N_H = 13 кВт и к.п.д. двигателя h_дв = 0,88.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.  Химия, 1971. – 784 с.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1976. – 550 с.

3. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Под. ред. д-ра техн. наук, проф. Ю.И. Дытнерского. – М.: Химия, 1991. – 493 с.

4. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. – М.: Химия, 1970. 429 с.

5. Машины и аппараты химических производств. – Изд. 3-е / Под. ред. д-ра техн. наук, проф.И.И. Чернобыльского. – М.: Машиностроение, 1975. – 455 с.

6. Рысин С.А. Вентиляционные установки Машиностроительных заводов. Справочник. – М.: Машиностроение, 1964. – 704 с.

          7. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / учебное пособие/ Л.Л. Товажнянський, В.А. Лещенко и др.; под ред. Л.Л.Товажнянского. – Харков: НТУ «ХПИ», 2006. – 432 с.

8. Перри Д.Г. Справочник инженера-химика / Пер. с англ. – Л.: Химия, 1969. – T.I. – 640 с.

9. Справочник химика – М; Л.: Химия. – T.III, 1964. – 1006 с.; т.У, 1966. – 974 с.

10.Сушильные аппараты и установки. Каталог НИИХИММАШ, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ,  – 3-е изд.– М., 1975. – 64 с.

11. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1968. – 847 с.

         12.Методические указания к выполнению курсового проекта «Расчет барабанной сушильной установки непрерывного действия».Составители: Товажнянский Л.Л. , Лещенко В.А., Иванова И.Б., Семенченко Е.А., Быканов С.Н.