Тепловой расчет сушильного барабана.

Определим расход тепла на нагрев материала по формуле:

кДж/ч,

где, с_М – теплоемкость высушенного материала при конечной влажности ω _К, кДж/кг·град

кДж/кг·град,

где, с_С – теплоемкость абсолютно сухого материала, кДж/кг·град

По приложению 10 принимаем с_С=0, 921 кДж/кг·град, тогда:

кДж/кг·град

Определим расход тепла на нагрев сушимого материала по формуле:

кДж/ч,

где, Р_М – производительность сушила по высушенному материалу, 10000кг/ч

Принимаем t_К=80⁰С и t_Н=5⁰С, тогда

q_M=10000·1, 118(80-5)=837500 кДж/ч.

Определим полезный расход тепла на сушку по формуле:

Вт,

где, t’_M – начальная температура материала при входе в сушило, град;

n – количество испаряемой влаги, кг/ч;

q_M – расход тепла на нагрев материала, кДж/ч.

Q=(2493+1, 97х110-4, 2х5)х0, 278х1750+0, 278х837500==1563000 Вт.

Принимаем начальную температуру газов при входе в сушильный барабан t_Н =800⁰С. Чтобы получить такую температуру, необходимо дымовые газы, образующиеся при горении топлива, разбавить атмосферным воздухом.

Составим уравнение баланса тепла, принимая количество воздуха для смешивания равным х (м³/на 1 кг топлива) при температуре 20⁰С; к.п.д. топки η =0, 9.

где кДж/нм³;

кДж/нм³(приложение 13);

кДж/нм³(приложение 13 или по I-t диаграмме, (рисунок 2)

i_ОБЩ =2980 кДж/нм³, определяется из расчета горения топлива.

Тогда:

х = 18, 77 нм³/кг топ.

Общее количество воздуха, идущее для горения и разбавления дымовых газов:

нм³/кг

Общий коэффициент расхода воздуха составит:

Значение общего коэффициента расхода воздуха также можно найти по формуле:

кДж/нм³

По i-t – диаграмме (рисунок 2), принимая α =3, 0, находим для t_H =800⁰С теплосодержание i_ДЫМ =1150 кДж/нм³. По I-d – диаграмме (рисунок 3) для атмосферного воздуха (t_ВОЗ=20⁰ и φ _ВОЗ=70%) находим I_ВОЗ= 38 кДж/кг · сух.воз. По приложению 11 находим V_УД=0, 861 м³/кг сух.воз.

Тогда: ; α _общ=2, 98.

Влагосодержание дымовых газов, разбавленных воздухом, находим по формуле:

Рисунок 3 – I-d – диаграмма влажного воздуха (до 800⁰С) при барометрическом давлении 99, 4 кн/м²

г/кг сух.газ.

Для этого необходимо определить при новом значении α =2, 98 объем V_H2О, который увеличивается за счет дополнительного ввода водяных паров с атмосферным воздухом, V _N2 и V_О2, зависящих от коэффициента расхода воздуха. Объем V_со2 не зависит от коэффициента избытка воздуха.

нм³/кг;

0, 112•10, 8+0, 0124•3+0, 0016•10•2, 98•10, 4=1, 743нм³/кг;

0, 79•2, 98•10, 4+0, 008•0, 4=24, 403 нм³/кг;

0, 21(2, 98-1)•10, 4=4, 33 нм³/кг.

Тогда

г/кг сух.газ

Построение теоретического процесса сушки на I — d-диаграмме.

Нам известны два начальных параметра сушильного агента: t_н = 800° и d_H = 35, 1 г/кг сух. газ., по которым находим точ­ку В — начало процесса сушки (построение дано на рисунке 4).

Теоретический процесс сушки на I — d-диаграмме изображается линией ВС. Параметрами точки С являются: постоянное теплосодержа­ние I_Н=1015 кДж/кг сух. газ. и конечная тем­пература t_K газов, которую принимаем по прак­тическим данным, t_K = 110°.

По I — d-диаграмме находим для точки С влагосодержание

d₂=3l7 г/кг сух. газ.

Расход сухих газов для теоретического процесса сушки

6210 кг.сух.газ./ч.

Потери теплосодержания газов в про­цессе сушки. При действительном процессе сушки будут потери тепла в окружающую сре­ду через стенки сучильного барабана и расход тепла на нагрев сушимого материала.

Общие тепловые потери будут составлять:

q_пот = q_м + q_окр кДж/ч

Расход тепла на нагрев материала был определен ранее:

q_м= 10000•1, 118(80-5)=837500 кДж/ч.

Потери тепла через стенки в окружающую среду находим по формуле (245), принимая α ₁ = 100 Вт/м² • град

кДж/ч,

где, s₁ =0, 012 м; λ ₁ = 58, 2 Вт/м град (стальной корпус); s₂ =0, 03 м (тепловая изоляция из диатомита ρ =750 кг/ж³); λ ₂ =0, 20 Вт/м·град(приложение 5);

t_ВОЗ =15⁰С.

Температуру газов внутри барабана определим по формуле:

град.,

где С

тогда С

Поверхность барабана при L = 10 ми D_СР = 2, 062 м составляет:

F = π ·D·L = 3, 14·2, 062·10 = 65 м²

Следовательно

кДж/ч,

q_пот = 837 500+278 000 = 1 115 500 кДж/ч.

Потери теплосодержания будут равны:

кДж/кг сух. газ.

Действительный процесс сушки на I — d -диаграмме. От точки С вниз по диаграмме (при d = const) откладываем величину I_ПОТ = 180 кДж/кг сух. газ.; пользуясь шкалой теплосодержаний на I — d -диаграмме, получим точку D.

Соединим точку D с точкой В — начала процесса сушки и получим линию, которая показывает, с каким средним изменением теплосодержания, влагосодержания и температур сушильного агента пойдет действительный процесс сушки (луч действительного процесса сушки).

Конечные параметры действительного процесса сушки нами установлены ранее принятой t_к = 110°. Линия пересечения луча действительного процесса сушки с линией t_к = 110 ° даст точку Е — конца процесса сушки, для которой d_к = 265 г/кг сух. газ.

Действительный расход газов на сушку будет равен:

кг сух.газ/ч.

Расход тепла на сушку находим по формуле:

Q = G_газ (I^’_H – I_ВОЗ) – 4, 2nt_м кДж/ч,

где, I_H= 898 кДж/кг (см. рис. 4) или по I — d -диаграмме (рис.3) для точки B ", как для воздуха при t_BO3 = 800^o;

Q = 7620 (898-38) - 4, 2 • 1750 • 5 = 6 513 200 кДж/ч.

Расход тепла в топке

кДж/ч

Расход мазута

кг/ч.

При установке двух форсунок на топку производительность каждой форсунки следует брать в пределах до 100 кг/ч.

Удельный расход тепла на сушку, отнесенный к 1 кг испаренной влаги, будет равен:

кДж/кг вл.

Составим тепловой баланс сушильного барабана (таблица 2)

Таблица2 - Тепловой баланс сушильного барабана

Невязка составит:

КПД сушильного барабана составит:

КПД = * 100% = 75%.