Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE \* MERGEFORMAT 25
EMBED Equation.3
БГТУ 03 17 06 15 11
14
истов
Лит.
РАСЧЕТ СУШИЛЬНОГО АППАРАТА
Саевич Н.П.
Утв.
Н.контр.
Конс.
Саевич Н.П.
Пров.
Момлик С.И. ОоооооооО.В.
Разраб.
КП 03 17 06 04 ПЗ
1
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
4 РАСЧЕТ СУШИЛЬНОГО АППАРАТА
Исходя из задания по курсовому проекту для сушки железной руды, будем использовать барабанную сушилку. В качестве сушильного агента выбираем топочные газы.
4.1 Определение теплотворной способности топлива
Состав кузнецкого угля марки Д [3]: Wp =20,0%; Ac =30,0%; Cг =78,5%;
Sг =0,4%; Hг =5,6%; Oг =19,9%. Индексы р, с, г означают соответственно: рабочее топливо, сухая и горючая смесь.
Сделаем пересчет на рабочее топливо [6]:
(4.1)
(4.2)
Теплота сгорания рабочего топлива определяется по формуле Менделеева
(4.3)
4.2 Определение минимальной теоретической массы воздуха для сгорания
1 кг топлива.
(4.4)
4.3 Определение коэффициента избытка воздуха.
В действительности требуется для полного сгорания 1 кг топлива больше воздуха, чем по теории. Из теплового баланса с учетом температуры дымовых газов на выходе из топки получена формула коэффициента избытка воздуха (для твердых и жидких топлив) [4].
(4.5)
где ηm = 0,95 – кпд топки [2];
сm1з = 1,08·103 Дж/(кг·К) = 0,26 ккал/(кг·0С) – удельная теплоемкость топлива в зимний период [10];
сm1л = 1,33·103 Дж/(кг·К) = 0,32 ккал/(кг·0С) – удельная теплоемкость топлива в летний период [10];
tm1 = -150С – температура топлива перед сжиганием (для зимних условий);
tm1= 200С – температура топлива перед сжиганием (для летних условий);
сд.г. = 1,02·103 Дж/(кг·К) = 0,243 ккал/(кг·0С) – удельная теплоемкость дымовых газов (принимаем приближенно равной теплоемкости воздуха при средней температуре дымовых газов) [10];
tд.г1. = 7000С – температура дымовых газов на входе в топку [13] ;
tд.г.2 = 800С – температура дымовых газов на выходе из аппарата [13] ;
in = 595+0,47·700=38,7·106 Дж/кг = 924 ккал/кг – теплосодержание водяных паров при температуре дымовых газов на выходе из топки;
х01з = 0,001 кг/кг сухого воздуха – влагосодержание атмосферного воздуха для зимних условий t0з=-15 0С,φ0з=85% (по диаграмме Рамзина);
x02л=0,009 кг/кг сухого воздуха – влагосодержание атмосферного воздуха для летних условий t0з=+20 0С,φ0з=60% (по диаграмме Рамзина);
I01з = -12·103 Дж/кг сухого воздуха = -2,9 ккал/кг сухого воздуха – энтальпия зимнего атмосферного воздуха (по диаграмме Рамзина);
I02л = 43·103 Дж/кг сухого воздуха = 10,3 ккал/кг сухого воздуха – энтальпия летнего атмосферного воздуха (по диаграмме Рамзина).
Действительная масса воздуха для сжигания 1 кг топлива:
4.4 Определение влагосодержания и энтальпии дымовых газов.
Масса водяных паров в дымовых газах (для твердых и жидких топлив) определяется по формуле [1]:
(4.6)
Масса сухих газов (для твердых и жидких топлив):
(4.7)
Влагосодержание дымовых газов:
(4.8)
Энтальпия дымовых газов при t=7000С и х1=2,89·10-2 кг/кг сухого воздуха равна I1=790·103 Дж/кг сух. газа = 188,7 ккал/кг сух. газа, при t=7000С и х1=3,62·10-2 кг/кг сух. воздуха равна I1=820·103 Дж/кг сух. газа = 195,9 ккал/кг сух. газа.
Параметры дымовых газов на выходе из топки являются начальными параметрами для расчета сушильного барабана.
4.5 Материальный баланс сушки.
Масса испаряемой влаги в барабане W, кг/ч:
(4.9)
где G1=33000 кг/ч-производительность по исходному влажному материалу;
=7,0% мас.- начальная влажность материала;
=0,7% мас.- конечная влажность материала.
Масса высушенного материала G2, кг/ч:
(4.10)
4.6 Выбор основных габаритных размеров барабана:
Объём сушильного барабана Vб, м3:
где A=65 кг/м3.ч-напряжённость барабана по влаге [6]:
Диаметр барабана находим из соотношения:
где l=5·D-длина барабана
Принимаем нормализованные размеры барабана:
D=2,2 м ; l=12 м.
4.7 Определение потерь тепла в окружающую среду.
Норма тепловых потерь с одного погонного метра цилиндрической поверхности может быть определена по эмпирической формуле:
(4.11)
где Qп-тепловые потери с цилиндрической поверхности,Вт;
l-длина объекта,м;
D-наружный диаметр с учётом изоляции,м;
t-температура теплоносителя,0C;
K-поправочный коэффициент, определяемый по справочнику
Средняя температура теплоносителя (дымовых газов):
Принимаем, что сушильная установка находится в помещении с температурой воздуха 250C (поправочный коэффициент к нормам потерь равен 1). Наружный диаметр барабана с учётом изоляции принимаем предварительно равным 2,3м.
По формуле находим норму тепловых потерь:
Потери тепла по всей длине барабана:
4.8 Массовый расход дымовых газов (абсолютно сухих) через сушильный барабан.
(4.12)
где W=2093,65 кг/ч- испарённая влага в барабане;
x01з=0,001 кг/кг сухого газа-влагосодержание дымовых газов на входе в барабан;
x01л=0,009 кг/кг сухого газа-влагосодержание дымовых газов на входе в барабан;
x2-влагосодержание дымовых газов на выходе из барабана, определяемое (см.ниже) графо-аналитическим методом.
Определение величины x2:
Составим внутренний тепловой баланс сушилки:
где cв1=2115 Дж/кг·К-теплоёмкость воды (влаги в материале) [5];
cв2=4187 Дж/кг·К-теплоёмкость воды (влаги в материале) [5];
tм1=-150C-температура материала на входе в сушилку (зимние условия);
tм2=200C-температура материала на входе в сушилку (летние условия);
Удельные затраты тепла на нагрев материала:
где G2=30906,35 кг/ч-масса высушенного материала;
cм=0,68·103 Дж/кг·К [3]:
tм2-температура высушенного материала на выходе из сушилки, 0С.
При испарении поверхностной влаги tм2 принимают приблизительно равной температуре мокрого термометра при соответствующих параметрах сушильного агента. Принимая в первом приближении процесс сушки адиабатическим, находим tм2 по I-x диаграмме по начальным параметрам сушильного агента:
tм2з= 700C, tм2л= 750C
Удельные потери тепла в окружающую среду:
(4.13)
Далее, используя уравнение , при известных I1,x1,∆ зададимся произвольно двумя значениями x2 ,и вычислим соответственно I2 для летних условий:
для x2/=0,1
для x2//=0,2
Находим значение x2 для зимних условий:
для x2/=0,1
для x2//=0,2
Нанесём на диаграмму Рамзина точки с координатами x1 и I1,,x2/ и I2/,x2// и I2//.Проведём через три точки прямую (одна точка является проверочной) до пересечения с изотермой t=800C, соответствующей температуре газов на выходе из барабана, и по точке пересечения прямых определяем искомую величину
x2= 0,202 кг/кг сухого газа для зимних условий, x2=0,231 кг/кг сухого газа для летних условий. (рис. 4.1.):
Рис. 4.1- Определение величины x2 на I-x диаграмме
4.9 Объёмный расход влажных газов на входе и выходе из барабана.
где ρ1 -плотность дымовых газов на входе в сушилку, кг/м3;
ρ2-плотность дымовых газов на выходе из сушилки, кг/м3
(4.14)
(4.15)
(4.16)
(4.17)
.
4.10 Скорость газов на выходе из барабана.
(4.18)
;
Таблица 4.1 – Параметры сушки в зимних и летних условиях
|
№ п/п |
Параметры |
Обозначение, Размерность |
Зимние условия |
Летние условия |
|
1 |
Коэффициент избытка воздуха |
3,58 |
3,7 |
|
|
2 |
Действительная масса количества воздуха для сжигания 1 кг топлива |
|
21,2 |
21,9 |
|
3 |
Масса водяных паров в дымовых газах |
0,62 |
0,8 |
|
|
4 |
Количество сухих газов |
21,38 |
22,09 |
|
|
5 |
Влагосодержание дымовых газов на входе в сушилку на выходе |
0,0289 0,202 |
0,0362 0,231 |
|
|
6 |
Массовый расход сухих газов через сушилку |
10400 |
9430 |
|
|
7 |
Объёмный расход газов на входе в сушилку на выходе |
28700 12600 |
26200 11700 |
4.11 Расчёт теплоизоляции барабана.
Для изоляции принимаем шлаковату.
Определим толщину слоя шлаковаты δ2 из уравнения:
(4.19)
Стенка барабана схематично изображена на рис.4.2.
Рис.4.2 Стенка барабана
Принимаем:
δ1=10 мм – толщина стенки барабана;
δ2=1 мм – толщина стенки кожуха из листового железа, покрытого масляной краской.
По справочнику [3,7] находим:
λ1=38,2 ккал/(м·ч· 0С)=38,2·1,163=44,4 Вт/(м·К) – теплопроводность стали при t=3900C;
λ2=0,0882 Вт/(м·К) – теплопроводность шлаковаты при t=(390+25)/2=2070C
λ3=44,5 ккал/(м·ч· 0С)=44,5·1,163=51,8 Вт/(м·К) – теплопроводность стали при t=250C
4.12 Определение коэффициента теплопередачи.
(4.20)
где Qп=25108,8 Вт – тепловой поток (потери в окружающую среду);
F=π·D·l=3,14·2,3·12=86,6 м2 – боковая поверхность барабана;
D=2,3 м – диаметр барабана с учетом предварительно принятой толщины изоляции.
- средняя разность температур между дымовыми газами и окружающей средой.
4.13 Определение коэффициента теплоотдачи α1 от дымовых газов к стенке барабана.
Расчет проводим по формулам, рекомендованным в [6], для средней температуры газов в барабане t=3900C;
; (4.21)
где ω и ρ вычислены для средней температуры газов.
; (4.22)
μ=0,033·10-3 н·сек/м2 – вязкость дымовых газов при t=3900С.
При Re>104 выбираем формулу:
(4.23)
где λ=47·10-3 ккал/(м·ч· 0С) – коэффициент теплопроводности дымовых газов при t=3900C [5].
Определяем α1// из формулы:
(4.24)
(4.25)
где ∆t=200C – разность между температурами дымовых газов и стенки (принимаем)
(4.26)
4.14 Определение коэффициента теплоотдачи α2 от барабана к окружающей среде.
α2=α2/+α2//; (4.27)
где α2/ - коэффициент теплоотдачи за счет естественной конвекции;
α2// - коэффициент теплоотдачи за счет лучеиспускания.
Определим α2/ по упрощенной формуле [7]:
(4.28)
где ∆t=200С – разность температур между наружной стенкой барабана и окружающей средой (принимаем).
(4.29)
где ε=0,95 – степень черноты для поверхности, покрытой масляной краской;
С0=5,7 Вт/(м2·К) – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела.
4.15 Определение толщины слоя шлаковаты.
(4.30)
Наружный диаметр барабана с учетом изоляции:
Как видно, расчётный наружный диаметр барабана с учётом изоляции отличается от ориентировочно принятого (D=2,2) незначительно (на 6 %).