Расчет сушильной установки

где - средняя плотность сушильного агента, ;

- теплоемкость сушильного агента  при средней температуре в  барабане, равная  [1];

- оптимальное заполнение барабана  высушиваемым материалом, %;

- давление, при котором осуществляется сушка, ;

- среднее парциальное давление  водяных паров в сушильном  барабане, .

Уравнение (3.2)справедливо  для значений:

,

 

.

В данном случае размер частиц высушиваемого материала от 1 до 2 мм. Принимаемая скорость газов  в барабане [3, табл.9.1]. Плотность сушильного агента при средней температуре в барабане практически соответствует плотности воздуха при этой температуре:

.

При этом .

Частота вращения барабана обычно не превышает 5-8 об/мин; принимаем n=5 об/мин, степень заполнения барабана высушиваемым материалом .

Парциальное давление водяных  паров в газе:

.  (3.3)

Давление на входе  в сушилку

;

на выходе из сушилки  

.

Откуда 

Таким образом, объемный коэффициент массоотдачи равен:

Движущую силу массопередачи  определим по уравнению:

  (3.4)

где –движущая сила в начале процесса сушки, ;

-движущая сила в конце процесса  сушки,  ;

-равновесное содержание влаги  на входе в сушилку и на  выходе из        нее,  .

Средняя движущая сила , выраженная через единицы давления (Па), равна

.   (3.5)

Значения давления насыщенных паров над влажным материалом в начале и в конце процесса сушки, Па, определяется по температуре  мокрого термометра сушильного агента в начале и в конце процесса сушки. По диаграмме I-x найдем: при этом [1].

Тогда

.

Выразим движущую силу через концентрации

.

Вместимость сушильного барабана, необходимая для проведения процесса испарения влаги, без учета  объема аппарата, требуемого на прогрев  влажного материала:

.

Вместимость сушилки, необходимая  для прогрева влажного материала находят по модифицированному уравнению теплопередачи:

                                 

                                 (3.6)

где - расход теплоты на прогрев материала до температуры , ;

- объемный коэффициент теплоотдачи,  ;

-средняя разность температур, град.

Расход теплоты:

                                

;                                    (3.7)

                     .

Объемный коэффициент  теплопередачи

                                         

;                                             (3.8)

.

Для вычисления необходимо найти температуру сушильного агента , до которой он охладится, отдавая тепло на нагрев высушиваемого материала до . Эту температуру можно определить из уравнения теплового баланса:

                                    

.                                               (3.9)

Откуда

.

Средняя разность температур

                                  

.                                            (3.10)

Общий объем сушильного барабана равен:

.

Внутренний диаметр  барабана определяем по формуле:

                                              

.                                            (3.11)

Откуда                                       

где – объемный расход влажного сушильного агента на выходе из барабана.

                              

                                     (3.12)

- среднее содержание влаги  в сушильном агенте, кг/кг сухого  воздуха

Подставив, получим

Длина барабана

 

 

Выбираем барабанную сушилку завода «Прогресс или Уралмаш»: индекс 7450, с конструктивными размерами:

d=1.5 м.

l=8 м.

V=14.1 м³.

Среднее пребывание материала  в сушилке

  (3.13)

Количество находящегося материала в сушке

,

  (3.14)

 

Угол наклона барабана

;  (3.15)

.

Полученное значение больше 0,5⁰ , поэтому расчет оставляем и число оборотов не уменьшаем.

Проверка допустимой скорости газов, исходя из условия, что  частицы высушиваемого материала  наименьшего диаметра не должны уноситься  потоком сушильного агента из барабана.

Скорость уноса, равная скорости свободного витания

  (3.16)

где –вязкость и плотность сушильного агента при средней температуре;

-наименьший диаметр частиц  материала, м;

-число Архимеда;

-плотность частиц высушиваемого  материала, равная для поваренной соли

965 .

Средняя плотность сушильного агента

 

 

Критерий Архимеда:

где    при      для пшеницы.

Тогда скорость уноса 

 

Рабочая скорость сушильного агента в сушилке меньше, чем скорость уноса частиц наименьшего размера , поэтому расчет основных размеров сушильного барабана заканчиваем.

 

 

4 Выбор циклона.

 

Циклон ( или пылеотделитель )  служит для отделения из пылевоздушного потока и осаждения готовой пыли. В возвратно-прямоточных циклонах используется центробежная сила, развивающаяся при вращательно-поступательном движении газового потока. Под действием центробежной силы частицы золы или пыли подводятся к стенке циклона и вместе с частью газов попадают в бункер.

Для расчетов циклонов необходимы следующие исходные данные:

     Количество  очищаемого газа при рабочих  условиях  , м³/с ;

     Плотность  газа при рабочих условиях  , кг/м³;

     Динамическая  вязкость при рабочей температуре , Па/с;

     Требуемая  эффективность очистки газа .

Расчет циклонов проводится методом последовательных приближений  в следующем порядке[8]:

1. Задаемся типом циклона: принимаем к установке циклон      СДК-ЦН-33 с оптимальной скоростью ;
2. Определяем необходимую площадь сечения циклонов,

 (4.1)

-количество очищаемого газа  при рабочих условиях , .

3) Определяем диаметр  циклона, задаваясь количеством  циклонов  =2:

  (4.2)

Диаметр циклона округляют  до величины, рекомендуемой [6, табл.2.2]: D=1200 мм;

4. Вычисляют действительную скорость газа в циклоне, м/с

  (4.3)

Скорость газа в циклоне  не отклоняется от оптимальной более  чем на 15%.

 

 

 

 

Размеры циклона

Внутренний диаметр  выхлопной трубы

Внутренний диаметр пылевыпускаемого отверстия

Внутренний диаметр  цилиндрической части

D=1,2м

Ширина входного патрубка в циклоне (внутренний размер)

Длина входного патрубка

Высота установки фланца

 

Высота входного патрубка (внутренний диаметр)

Высота выхлопной трубы

Высота цилиндрической части циклона

Высота конуса циклона

Высота внешней части выхлопной трубы

Текущий радиус улитки

ρ=D/2+b*φ/2π

 

Заключение

 

Проведя расчет барабанной сушильной установки с подъемно-лопастными перевалочными устройствами для сушки пшеницы , по  заданной производительности по сухому материалу, начальной и конечной влажности, температуре сушильного агента и температуре влажного материала, а также вида используемого топлива были определены: расход влаги, удаляемой из высушиваемого материала, расход сухого газа, воздуха, тепла, топлива на сушку. Для нахождения выше перечисленных значений был проведен совместный расчет уравнения материального и теплового баланса. По рекомендациям были определены основные размеры сушильного барабана. Результатом расчета циклона явилось определение их количества, марки  и  диаметра.

Каждая конструкция  сушильной установки должна быть оценена с точки зрения удобства и экономичности эксплуатации. Эти качества аппарата определяются его надежностью и долговечностью, простотой и доступностью управления, а также высокими КПД и тепловыми показателями в эксплуатации.

 

 

 

рис.2 Диаграмма состояния влажного воздуха.