Барабанная сушилка

      5.12. Сопротивление (потери напора) калорифера h_к

       

      h_к = е · (ρv)^m = 0,430 · 5^1,94 = 9,8м   

      5.13. Сопротивление (потери напора) калориферной  станции h_к0

       

      h_к0 = h_к · х = 9,8 · 1 = 9,8 м 

      5.14. Уточняем скорость воздуха, проходящего  через калориферную станцию v_к^*    

       v_к^*   = V_с / f_к = 0,823 / 0,431 = 1,9 м/с 

      5.15. Коэффициент теплопередачи  

      К = 10 · (ρ_ср · v_к^*)^0,68 

      5.16. Начальная плотность воздуха 

      

 

      5.17. Конечная плотность воздуха 

      

 

      5.18. Средняя плотность воздуха  

      ρ_ср =0,5 ·( 1,2 + 0,946 ) = 1,073 кг/м³

      5.19. Окончательно определяем коэффициент  теплпередачи 

      К = 10 · (1,073 · 1,9)^0,68 =10  2,004=20,04 Вт / м²·град  

      Расхождение с рассчитанными в п. 5.2. К=30 Вт/м² ·град составляет ΔΚ более 10%, поэтому производим повторный расчёт основных параметров с новым приближением.

      5.20. Площадь теплопередачи всех калориферов  

                     95м² 

      5.21. Площадь  одного калорифера 

      F_к = F/ n = 95 / 1 = 95 м²    

      5.22. Установочная площадь калориферной  станции 

      F_уст = F_к · х · у = 95·1 · 1 = 95 м²  

      5.23. Сопротивление (потери напора) калорифера h_к

       

      h_к = е · (ρv)^m = 0,430 · (1,073 · 1,9)^1,94 = 1,7 м  

      5.24. Сопротивление (потери напора) калориферной станции h_к0

       

      h_к0 = h_к · х = 1,7 · 1 = 1,7 м  

      5.25. Уточняем скорость воздуха, проходящего  через калориферную станцию v_к^*    

       v_к^*   = V_с / f_к = 0.829 / 0,431 = 1,92 м/с 

      где расход воздуха  V_с = L / ρ = 0,829 / 1,073 =0,77 кг/с  

      5.26. Коэффициент теплопередачи калорифера 

      К = 10 · (ρ_ср · v_к)^0,68 

      К = 10 · (1,073 · 1,92)^0,68 = 16,35 Вт / м²·град  

     Принимаем К = 16,35 Вт / м²·град. 
 
 

6. Расчёт вентилятора 

     Помимо  калорифера сушильная установка  комплектуется вторым вспомогательным оборудованием – вентилятором для подачи наружного (свежего) воздуха, который проходит через калорифер, сушильную камеру и пылеулавливающие устройства. Применяют осевые и центробежные вентиляторы.

     Цель  расчёта – определение потерь напора, избыточного давления, мощности вентилятора (вентиляторной станции) и подбор по каталогу.

     Объёмный  расход воздуха берётся для летних условий (определён выше в тепловом расчёте).

     6.1. Определяем диаметр воздуховода,  исходя из рекомендуемой технологической средней скорости воздуха v_в = 5 – 12 м/с. Принимаем v_в = 10 м/с. 

     

 

     Принимаем d = 0,32м = 320 мм. 

     6.2. Потери давления в воздуховодах (Δр_в):  

     

 

     6.3. Потери давления в сушильной  камере принимаем согласно опытным данным для распылительных дисковых сушилок Δр_ск = 1000 Па. Потери напора в калорифере рассчитаны выше и составляют   h_к0 = 1,7 м. Тогда потери давления в калорифере:  

     

 Δр_к = ρ_ср·g· h_к0 = 1,703· 9,81· 1,7 = 28,4 Па 

     6.4. Полные потери давления в сушильной установке:  

     Δр =  Δр_в + Δр_ск + Δр_к = 53,65 + 1000 + 28,4= 1082,05 Па 

     6.5. Полезная мощность вентилятора  (N_п):   

     N_п = Δр·V_с = 1082,05· 0,823 = 890,5= 0,891 кВт 

     6.6. Полная мощность вентилятора  (мощность электродвигателя) (N):  

     N = N_п / η = 0,891 / 0,5 = 1,782 кВт

      

     6.7. Выбираем по таблице № 30 Приложения  вентилятор ЦАГИ типа Ц10-20. По  характеристике при Δр = 1082.05 Па = 108,2 кГс/м² и V_с = 0,823 м³ /с = 2,9 м³ /ч находим номер вентилятора № 25 с частотой вращения n = 600 об/мин.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. Изоляционный расчёт 

     7.1. По  Правилам противопожарной безопасности  температура наружной поверхности корпуса не должна превышать t₂ = 40⁰С. По нормам БЖД температура воздуха в цехе в среднем должна составлять t_в = 22⁰С.

     Толщина слоя тепловой изоляции должна быть такой, чтобы потери тепла, происходящие в результате конвекции и лучеиспускания, были минимальными и не превышали 5% от тепла, поступающего с греющим паром, что соответствует технико-экономическим требованиям, предъявляемым к тепловому оборудованию. 

     В качестве изоляционного материала  выбираем совелит, имеющий коэффициент теплопроводности λ₂ =  0,098 Вт / м∙град. Наружная поверхность изоляции будет покрашена масляной краской светлых тонов слое толщиной δ₃ = 1 мм с λ₃ =  0,233 Вт / м∙град. 

     7.2.  Рассчитываем коэффициент теплоотдачи (α_к) конвекцией при свободном движении газов (воздуха) от наружной поверхности изоляции к воздуху в цехе. С этой целью решаем критериальное уравнение Нуссельта, предварительно принимая турбулентный режим движения воздуха.                                                                        

     Nu = 0,54∙(Gr∙Pr)^0,25 

     где Nu – критерий Нуссельта, характеризующий интенсивность теплоотдачи конвекцией.

     Gr – критерий Грасгофа, характеризующий подъёмную силу при конвекции воздушных потоков.

     Pr – критерий Прандтля, характеризующий физические свойства воздуха.

     

 

     где ℓ - определяющий линейный размер для  потока воздуха. Для горизонтального  двухбарабанного пастеризатора (теплообменника)ℓ = D_б

     β – коэффициент температурного расширения воздуха. 

     

 

     Δt – средний температурный напор между поверхностью и воздухом.

     Δt =  t₂ – t_в = 40 -22 = 18⁰С 

     ν = 15,1∙ 10^-6 м² / с – кинематический коэффициент вязкости воздуха при  t_в = 22⁰С. 

       
 

     По  таблице физических свойств воздуха  при t_в = 22⁰С находим 

     Pr = 0,722 

     Произведение  Gr ∙ Pr = 61,4∙10⁸∙0,722 = 44,33∙10⁸ < 1∙10⁹. Следовательно, имеет место ламинарный режим движения воздуха. Поэтому используем критериальное  уравнение Нуссельта вида 

     Nu = 0, 54∙(Gr∙Pr)^0,25 = 0,54∙ (44,33∙ 10⁸)^0,25 = 0.54  2,58  10=139,34 

     При этом   

     

 

     откуда   коэффициент теплоотдачи конвекцией:       

     

 

     7.3.  Рассчитываем коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием (α_л) от наружной поверхности пастеризатора.                    

     Действительная  константа лучеиспускания (с): 

     с = 4,96∙ ε = 4,96∙ 0,86 = 4,27

            

       Температурный коэффициент (β):  

 

     Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием: 

     α_л =с∙ β = 4,27∙ 1,128 = 4,82 Вт / м²∙ град 

     7.4. Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи (α) 

     α = α_к + α_л = 1.372 + 4,82 = 6,19  Вт / м²∙ град 

     7.5. Средняя разность температур греющего пара и воздуха в цехе: 

     t_ср = t_п  - t_в = 120 – 22 = 98 ⁰С 

     7.6. Удельные потери теплоты в окружающую среду (q) 

     q = α₂∙ (t₂  - t_в) = 6,19∙ 18 = 111,46 Вт/м² 

     7.7. Коэффициент теплоотдачи от пара к воздуху (К) 

     

 

     7.8. Рассчитываем толщину слоя изоляции (δ₂) 

 

     Принимаем δ₂ = 70 мм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. Расчёт теплопотерь 

     8.1. Определяем изолированную суммарную боковую поверхность барабанного пастеризатора (F_бок).     

     F_бок = 2· π·(D_б+ 2δ_из)·L= 2·3,14· (1,32+ 2· 0,07)·5 = 2  3,14   1,46  5=45,85м 

     8.2. Определяем изолированную суммарную торцевую поверхность барабанного пастеризатора:     

     F_из = π · D_б  L_б+2 π · D_б 2/4  = 23,44 м² 

     8.3. Определяем потери теплоты с изолированной поверхности пастеризатора (Q^из_пот). 

     Q^из_пот = q· F_из  = 111,46· 23,44 = 2612,13 Вт 
 

     8.4. Коэффициент теплоотдачи от неизолированной поверхности (α_н) 

     α_н = 9,74 + 0,07· Δt = 9,74 + 0,07· 18 = 11 Вт / м²·град 

     8.5. Определяем потери теплоты с неизолированной поверхности пастеризатора (Q^н_пот).