Расчет сушильной установки барабанного типа

Сушилка.cdw

Барабанная вращающаяся
СГАУ БАИ - 27.00.000.
СГАУ БАИ - 27.00.000
Расчетно-пояснительная
СГАУ БАИ - 27.01.000
СГАУ БАИ - 27.02.000
СГАУ БАИ - 27.03.000
СГАУ БАИ - 27.04.000
СГАУ БАИ - 27.05.000
Лопатки распределительные
СГАУ БАИ - 27.06.000

Сожержание.docx

1 Классификация сушильных аппаратов
2 Конструкция и принцип действия барабанной сушилки
3 Выбор типа барабанной сушилки и сушильного агента
4.Основные требования ПТЭ к сушилкам
Расчет барабанной сушилки
1 Определение основных расчетных параметров теплоносителя
2 Материальный баланс барабанной сушилки.
3 Предварительный выбор основных габаритных размеров барабана
4 Расход сушильного агента и тепловой баланс барабанной сушилки
5 Определение продолжительности сушки.
В различных отраслях народного хозяйства широко распространены процессы удаления жидкости (растворителей) с поверхности или из внутренних слоев различных материалов. В качестве удерживаемых материалами жидкостей могут быть вода метанол бензин метаноло - ацетоновая смесь бензино-изопропиловая смесь и т. п. Среди существующих способов обезвоживания материалов (сушка отжатие центрифугирование фильтрование отсасывание поглощение химическими реагентами и т. д.) особое место занимает тепловая сушка при которой удаление влаги из материала происходит в основном путем испарения.
Под сушкой понимают совокупность термических и массообменных процессов у поверхности (внешняя задача) и внутри (внутренняя задача) влажного материала способствующих его обезвоживанию. Обезвоживание материалов в том числе и сушка предназначается для улучшения их качества и долговечности например при сушке древесины увеличения теплотворности при сушке топлива возможности длительного хранения при сушке пищевых продуктов и т.д. Поэтому в ряде случаев сушка сопровождается структурно-механическими химическими биохимическими реологическими изменениями высушиваемого материала.
Скорость протекания этих процессов степень их завершенности зависит не только от способа подвода теплоты к материалу но и от режима сушки.
Для оценки перспективности способа сушки влажные материалы делят на шесть основных групп: истинные и коллоидные растворы эмульсии и суспензии; пастообразные материалы не перекачиваемые насосом; пылевидные зернистые и кусковые материалы обладающие сыпучестью во влажном состоянии; тонкие гибкие материалы (ткани пленка бумага и т.п.);
штучные массивные по объему материалы и изделия (керамика штучные строительные материалы изделия из древесины и т.п.); изделия подвергающиеся сушке после грунтования окраски склеивания и других поверхностных работ.
Сушка-это процесс удаления из материалов влаги обеспечиваемый ее
испарением и отводом образовавшихся паров. Сушка материалов и изделий производится в зависимости от их назначении или последующей обработки. Для ряда материалов в результате сушки увеличивается прочность долговечность облегчается обработка улучшаются теплоизоляционные свойства и т.д.
Различают сушку естественную (на открытом воздухе) и искусственную (в сушилках). При естественной сушке материал можно высушить только до влажности близкой к равновесной. Преимущество искусственной сушки состоит в ее малой продолжительности и возможности регулирования конечной влажности материала. Аппараты в которых осуществляют сушку называют сушилками. По способу сообщения тепла различают конвективные контактные терморадиационные сублимационные и высокочастотные сушилки. Дисперсные материалы к которым относятся зернистые порошкообразные гранулированные дробленные твердые а также диспергированные жидкие и пастообразные продукты в химической технологии высушивают главным образом конвективным способом.
В конвективных сушилках тепло процесса несет газообразный сушильный агент (нагретый воздух топочные газы или смесь их с воздухом) непосредственно соприкасающийся с поверхностью материала. Пары влаги уносятся тем же сушильным агентом. В сушилках многих типов со взвешенным слоем высушиваемого материала сушильный агент служит не только тепло- и влагоносителем но и транспортирующей средой для дисперсного материала.
Если соприкосновение высушиваемого материала с кислородом воздуха недопустимо или если пары удаляемой влаги взрыво- или огнеопасны сушильным агентом служат инертные к высушиваемому материалу газы: азот диоксид углерода гелий и другие инертные газы или перегретый водяной пар.
Скорость процесса сушки влажного материала нагретым воздухом зависит от интенсивности внешнего и внутреннего тепло- и массообмена т.к. от этих процессов зависит количество влаги подведенной к поверхности испарения.
В простейшем виде процесс сушки осуществляется таким образом что сушильный агент нагретый до предельно допустимой для высушиваемого материала температуры используется в сушильном аппарате однократно. Этот процесс называется основным. Снижение температуры термолабильных материалов обеспечивается созданием дополнительной поверхности нагрева внутри сушильной камеры или нагреванием воздуха по ходу процесса за счет тепла полностью вносимого в сушильную камеру. В процессе сушки во влажном материале происходит перенос влаги как в виде жидкости так и в виде пара.
Изучение закономерностей переноса влаги и теплоты может идти двумя путями:
-на основе молекулярно-кинетического метода т.е. изучения микроскопической картины происходящих при этом процессов и осмысливания физической сущности отдельных составляющих сложного явления.
-на основе понятий термодинамики процесса. Изучает макроскопические свойства тел и системы тел и процессы их взаимодействия не интересуясь поведением отдельных молекул.
Перенос газообразного вещества может происходить молекулярным путем за счет хаотического перемещения отдельных молекул (диффузия) или за счет направленного перемещения молекул когда каждая из них движется независимо друг от друга (эффузия) и молярным путем когда перемещаются группы скопления молекул под действием разности давлений в различных точках тела.
Для сушки материалов требующих повышенной влажности сушильного агента и невысоких температур применяют устройства обеспечивающие рециркуляцию (возврат) части отработанного воздуха в сушилку а также сушилки с промежуточным подогревом воздуха между отдельными ступенями (или зонами) и одновременной рециркуляцией его. При сушке трудно сохнущего материала или для улучшения его сыпучести применяют рециркуляцию части высушенного продукта т.е. возврат его на вход сушилки и смешение с исходным материалом.
Когда удаляемая из материала жидкость является ценным продуктом (спирты эфиры углеводороды и другие растворители) а также при сушке огне- и взрывоопасных материалов применяют схемы с полностью замкнутым циклом инертных газов включающие дополнительно устройства для конденсации и удаления из системы испаряющейся влаги и одновременного осуществления циркулирующих в системе газов.
Перечисленные схемы являются вариантами основного процесса и находят широкое применение во многих производствах химической промышленности.
Механизм конвективной сушки можно представить следующим образом. При введении влажного тела в нагретый газ происходит перенос тепла к поверхности материала обусловленный разностью температур между ними нагрев его и испарение влаги. При этом повышается парциальное давление вблизи поверхности тела что и приводит к переносу паров влаги в окружающую среду. В результате испарения влаги с поверхности и отвода образовавшихся паров возникает градиент концентрации влаги в материале являющийся движущей силой внутреннего перемещения ее из глубинных слоев к поверхности испарения. При перемещении происходит нарушение связи влаги с веществом твердого тела что требует дополнительных затрат энергии сверх той которая необходима для парообразования. Поэтому скорость процесса зависит от характера или формы связи влаги с сухим веществом материала.
1 КЛАССИФИКАЦИЯ СУШИЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Промышленные сушильные установки классифицируют по следующим признакам:
)по способу подвода теплоты к материалу:
д) комбинированные(конвективно-радиационные конвективно -радиационно – высоко - частотные и т. п.);
) по функционированию во времени:
а) непрерывного действия
б) периодического действия
в) полу непрерывного действия;
и) сублимационные и др.
Из приведенной классификации наибольшее распространение получили конвективные сушильные установки. Эти установки разделяют на несколько групп:
)по применяемому сушильному агенту на:
б) на дымовых (топочных) газах
в) на неконденсирующихся в процессе сушки газах (азоте гелии перегретом водяном паре и т.д.);
)по схеме движения сушильного агента на:
а) однозонные (с однократным использованием сушильного агента рециркуляцией)
б) многозонные (с промежуточным подогревом сушильного агента рециркуляцией его в зонах рециркуляцией между зонами и т.п.);
)по давлению в сушильной камере на:
)по направлению движения сушильного агента относительно материала на:
в) перекрестно-точные
2 КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ БАРАБАННОЙ СУШИЛКИ
В сушильной технике барабанные сушилки являются наиболее распространенным типом. Первоначально такие сушилки представляли собой открытую вращающуюся трубку через которую пропускались горячие дымовые газы вступавшие в тепло - и массообмен с движущимся по трубе материалом. Барабанные сушилки применяются для сушки сыпучих и малосыпучих материалов (колчедан уголь фосфориты минеральные соли руда удобрения песок различные химические продукты и т.д.). Высокая приспособляемость позволила им найти им найти применение во многих отраслях промышленности и в сх при индустриальном производстве кормов.
По конструктивному использованию барабанные сушилки очень разнообразны. Сушилка может быть выполнена в виде единственной трубы может также представлять собой систему состоящую из большого числа труб разных диаметров вставленных одна в другую.
Наиболее распространенная барабанная сушилка представляет собой цилиндрический наклонный барабан с двумя бандажами которые при вращении барабана катятся по опорным роликам. Материала поступает с приподнятого конца барабана через питатель захватывается винтовыми лопастями на которых он подсушивается после чего перемещается вдоль барабана имеющего угол наклона к горизонтали до 6°. Осевое смещение барабана предотвращается упорными роликами.
Материал перемещается в сушилке при помощи внутренней насадки равномерно распределяющей его по сечению барабана. Конструкция насадки зависит от размера кусков и свойств высушиваемого материала. Насадка осуществляет механическую перевалку материала сбрасывая его в поток сушильного агента. Ее назначение заключается в том чтобы процесс теплообмена влажного материала с сушильным агентом осуществлялся по возможно большему поперечному сечению барабана.
Наиболее целесообразна такая насадка которая наименьшим образом распределяет пересыпает перемешивает материал и осуществляет его контакт с потоком сушильного агента не забиваясь при этом и не нарушая транспортирования материала.
Насадка с точки зрения тепломассопереноса должна быть компактной однако для надежности транспортирования интервал между элементами насадки должен быть как можно больше.
Обычно в барабанных сушилках материал и сушильный агент движутся прямотоком благодаря этому предотвращается пересушивание и унос материала топочными газами в сторону противоположную его движению. Для уменьшения уноса при прямотоке скорость газов в барабане поддерживается не более 2-3 мсек. Газы поступают из топки примыкающей к барабану со стороны входа материала и снабженной смесительной камерой для охлаждения газов до нужной температуры наружным воздухом.
Высушиваемый материал проходит через подпорное устройство в виде сменного кольца или поворотных лопаток посредством которых регулируется степень заполнения барабана обычно не превышающая 20-25% его объема. Готовый продукт проходит через шлюзовой затвор препятствующий подсосу наружного воздуха в барабан и удаляется транспортером. Газы просасываются через барабан при помощи дымососа установленного за сушилкой. Для улавливания из газов пыли между барабаном и дымососом включен циклон.
Барабан приводится во вращение посредством зубчатого венца который находится в зацеплении с ведущей шестерней соединенной через редуктор с электродвигателем. Скорость вращения барабана зависит от угла его наклона и продолжительности сушки; обычно барабан делает 1-8обмин.
Преимуществами этих сушилок являются:
- интенсивность и равномерность сушки вследствие тесного контакта материала и сушильного агента;
- относительная простота и компактность устройства;
- большая производительность;
- большое напряжение барабана по влаге достигает 100 кгм3 и более;
- Большая экономичность по сравнению с шахтными.
К недостаткам относятся:
- громоздкость при значительных затратах металла и необходимость сооружения специального помещения.
Большое распространение получили сушилки в которых сырой материал поступает в барабан вместе с горячим сушильным агентом. При одинаковой крупности материала возможна и противоточная сушка. В этом случае транспортирование материала можно осуществлять только механическим путем навстречу потоку воздуха с помощью винтовых лопастей или наклона барабана. Перекрестное движение потоков осуществимо только в барабанах с перфорированными стенками.
– барабан; 2 – питатель; 3 – сушильный барабан; 4 – топка; 5 – смесительная камера; 6 7 11. – вентиляторы; 8 – промежуточный бункер; 9 – транспортёр; 10– циклон; 12 – зубчатая передача.
Влажный материал из бункера 1 с помощью питателя 2 попадает во вращающийся сушильный барабан 3. Параллельно материалу в сушилку подаётся сушильный агент образующийся от сгорания топлива в топке 4 и смешения газов в смесительной камере 5. Воздух в топку и смесительную камеру подаётся вентиляторами 67. Высушенный материал с противоположного конца сушильного барабана 8 а из него на транспортирующее устройство 9.
Отработанный сушильный агент перед выбросом в атмосферу очищается от пыли в циклоне 10. При необходимости производится дополнительное мокрое пылеулавливание.
Транспортировка сушильного агента через сушильную камеру осуществляется с помощью вентилятора 11. При этом установка находится под небольшим разрежением что исключает утечку сушильного агента через неплотности упаковки. Барабан приводится во вращение электродвигателем через зубчатую передачу 12.
3 ВЫБОР ТИПА БАРАБАННОЙ СУШИЛКИ И СЙШИЛЬНОГО АГЕНТА
Выбор типа сушильного агента проводится на основе комплексного исследования технико-экономических показателей сушильной установки технологической схемы и связи ее с тепловой схемой предприятия.
Т.к. сушильный материал не боится загрязнений то принимаем в качестве сушильного агента смесь дымовых газов и атмосферного воздуха с начальной температурой tг=600°С. Дымовые газы рационально использовать и потому что суперфосфат гранулированный сушится при температурах выше 80°С. При этом выявляется большая потребность в топливе снижается металлоемкость ниже себестоимость сушки. Сушилки работающие на дымовых газах более производительны и экономичны. Барабанные сушилки для сушки глины являются наиболее надежными и широко распространенными установками. Они просты по конструкции удобны в обслуживании работу их можно автоматизировать. Все сорта суперфосфат гранулированных при перегреве выше 600°С теряют полностью свою пластичность и способность при соединении с отощающими материалами превращаться в массу хорошо поддающуюся формовке. При сушке в барабанной сушилке мы не получим t° материала выше предела (начинается при 150°С) даже при t° газа на входе в барабан 900°С.
С целью недопущения снижения пластичности глины при сушке вследствие перегрева а также уменьшения пылеуноса принимаем для барабана прямоточную схему движения топочных газов. Прямоток также дает возможность быстрее придать материалу подвижность. Сушилки работающие на дымовых газах более производительны и экономичны просты по конструкции и удобны в эксплуатации. Работу их можно автоматизировать Барабанные сушилки для сушки глины являются наиболее надежными и широко распространенными установками.
4.ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПТЭ К СУШИЛКАМ
Камеры сушилок должны быть герметичными. Двери камер должны иметь рычажные клиновые винтовые или другие устройства плотно закрывающие их.
Если в конвейерных сушилках по условиям эксплуатации не могут быть устроены двери или конструкция сушилки не обеспечивает зону с нулевым давлением у входа и выхода сушилки необходимо устраивать тепловые (воздушные) завесы.
Сушильные установки должны иметь тепловую изоляцию обеспечивающую минимальные технологические потери теплоты.
При установке сушилок на открытом воздухе теплоизоляция должна быть влагостойкой с гидроизоляционным покрытием.
В сушильных установках в которых происходит пропаривание материала или изделий ограждающие конструкции должны покрываться слоем гидроизоляции.
В сушилках с принудительной циркуляцией воздуха должны устанавливаться ребристые или гладкотрубные подогреватели или пластинчатые калориферы. Для лучшего обеспечения стока конденсата пластинчатые калориферы должны устанавливаться вертикально.
Для обеспечения равномерного распределения воздуха в сушильной камере должны устанавливаться направляющие экраны решетки и другие устройства. Сушилка материалов в камерных сушилках с неполными габаритами штабеля по высоте запрещается
При сушке порошкообразных или дробленых материалов удаляемый из сушилки воздух должен очищаться путем устройства пылеосадочных камер сухих или мокрых циклонов мультициклонов матерчатых фильтров. В этих сушилках должна применяться рециркуляция воздуха.
Кратность рециркуляции воздуха должна быть определена расчетным путем с учетом режима взрывоопасных паров и пыли выделяемой при сушке и указана в инструкции по эксплуатации.
На рабочем месте работника обслуживающего сушильную установку должна быть режимная карта. При эксплуатации сушилки должен осуществляться контроль за параметрами теплоносителя регламентируемыми температурами по зонам за качеством высушиваемого материала с регистрацией показателей в оперативном журнале.
Режим работы сушильных установок и характеристики работы основного и вспомогательного оборудования определяются энергетическими испытаниями которые должны производиться:
после капитальных ремонтов сушилок;
после внесения конструктивных изменений или внедрения рационализаторских предложений;
для устранения неравномерности сушки связанной с выходом бракованной продукции
При испытаниях сушилки должны определяться часовой расход и параметры греющего теплоносителя температура и влажность сушильного воздуха в разных точках камеры коэффициент теплопередачи нагревательных поверхностей производительность вентиляторов и частота вращения электродвигателей (в сушилках с принудительной циркуляцией воздуха.
По данным условиям рассчитал процесс конвективной сушки материала (рожь) в барабанной вращающейся сушилке при использовании в качестве сушильного агента воздух.
Так же по приведенным данным произвела расчет материального и теплового балансов процесса. По расчетам нашел характеристики барабанной сушилки:
М.К. Шайхатдинова Л.И. Ченцова Э.И. Стрижнева В.М. Воронин «Процессы и аппараты химической технологии» (Расчет сушильных установок): К.-2001 г
Ю.И. Дыднерский «Основные процессы и аппараты химической технологии»: М.-1991 г
К.Ф. Павлов и др. «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химических технологий» Л.-1991 г

ТАБЛИЦЫ прилож.doc

Средняя температура и относительная влажность
атмосферного воздуха в некоторых районах СНГ.
Удельная теплоемкость зерна.
теплоемкость зерна с
Давление насыщенного водяного пара
при температурах от –20 до 1000С.
Технические характеристики шахтных
прямоточных зерносушилок
Производительность тч
Характеристика газообразного топлива (при нормальных условиях)
Состав газа по объему
Серпухов-С.Петербург
Значения l при турбулентном потоке
Значение l при отношении LD
Примечание: При LD=5 коэффициент l=1
Значения коэффициентов с и n в уравнении Нуссельта
Теплофизические свойства сушильного агента при р=760 мм.рт.ст.=98 кПа
Характеристика горения простых газов.
Тепловой эффект реакции
С4Н10+65О2=4СО2+5Н2О
С6Н14+19О2=12СО2+14Н2О
Коэффициенты теплопроводности
некоторых материалов при 0-100 оС
Плотность (для сыпучих материалов насыпная плотность) кгм3
Коэффициент теплопроводности Вт(м·К)
из обыкновенного кирпича
из огнеупорного кирпича
из изоляционного кирпича
Накипь водяной камень
*При температуре 800-1100оС
Основные технические данные калорифер КПС-П и КПБ-П
Площадь живого сечения м2
Основные технические данные калорифер КВС-П и КВБ-П
Коэффициент теплопередачи К и гидравлическое сопротивление DР.
Отношение объема влажного воздуха к массе его части Vo м3кг
Относительная влажность воздуха %
Таблица №15 Значение коэффициентов А С и Д(стены стальные)
Основные габаритные размеры барабанных сушилок мм.
Техническая характеористика
Условное обозначение сушилки
Частота вращения барабана обмин
Габаритные размеры мм
Зерносушилка ДСП-16:
– вентилятор нагнетания сушильного агента в I зону;
– диффузоры; 4 – вентилятор нагнетания сушильного агента во II зону;
– трубопроводы сушильного агента;
– вентилятор для подвода атмосферного воздуха;
Зерносушильный агрегат ДСП-32:
– вентилятор нагнетания сушильного агента в I зону;
– вентилятор нагнетания сушильного агента во II зону;
– вентилятор подвода атмосферного воздуха;
– трубопроводы атмосферного воздуха;

Задание.doc

Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова.
Кафедра: "Процессы и аппараты пищевых производств
Факультет Технологический. УТВЕРЖДАЮ
Кафедра ПАПП . Зав. кафедрой
Задание . « » 20 года
По курсовой работе студента 4 курса
Тема курсовой работе: Расчет сушильной установки барабанного типа.
Исходные данные к курсовой работе:
Производительность сушилки 036кгс
Начальная и конечная влажность материала 26 и 15%
Начальная и конечная температура материала 10 и 43оС
Начальная и конечная температура сушильного агента 120 и 70 оС
Напряжение барабана по влаге 10 кг(м3ч)
Наименование высушиваемого материала Рожь
Место нахождения сушильной установки Ашхабад
Сушильный агент Воздух.
Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов).
Перечень графического материала с точным указанием обязательных чертежей .
Литература и пособия .
Дата выдачи задания: .
Срок сдачи студентом законченного проекта: .
Руководитель проекта: Скрябина Л.Ю.
Задание принял к исполнению: Спиридонов А.О.

Схема сушки.cdw

- барабан сушильный;
- бункер влажного и высушенного материала;
- пылеулавливающее устройство;
- ленточный транспортер;

задание1.doc

ОФОРМЛЕНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Расчетно-пояснительная записка должна быть написана четко и аккуратно на одной стороне листов писчей бумаги стандартного формата. Листы должны быть с рамками и штампом.
Записка должна быть написана грамотно без сокращений с ясно выделенными заголовками. В ней должны быть приведены все требуемые расчеты с четко выполненными схемами. Примерный объем пояснительной записки –30 40 рукописных страниц.
Формулы используемые в расчете даются вначале в алгебраической форме затем следуют пояснения обозначений и размерностей всех входящих в формулу физических величин. После этого подставляются числовые значения физических величин и производятся вычисления.
В тексте записки должны быть ссылки на литературные источники для всех расчетных формул физических величин и другие данные взятые из литературы. Ссылки на литературу следует делать в виде заключенного в квадратные скобки номера источника по прилагаемому в конце записки списку использованной литературы. В пояснительную записку следует обязательно включать технологическую схему расчетные графики и др. Описание технологической схемы должно быть увязано с ее графическим изображением. Материал в пояснительной записке рекомендуется располагать в следующей последовательности:
задание на курсовой проект;
Оглавление содержащие все разделы пояснительной записки с указанием номера страницы;
Состояние вопроса (в виде литературного обзора по теме);
Технологическая схема установки с подробным описанием ее работы;
Расчеты отражающие содержание расчетно-пояснительной записки согласно заданию на проектирование;
Заключение содержащее выводы по выполняемому проекту;
После титульного листа приложить чистый лист бумаги для рецензии и замечаний руководителя.
ОФОРМЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТА
Графическая часть курсового проекта выполняется на листе формата А1.
Число проекций на листе должно давать полное представление о проектируемом объекте.должен быть максимально заполнен. На чертеже общего вида аппарата надо дать разрезы и сечения чтобы по возможности полно показать конструкцию аппарата привести техническую характеристику аппарата содержащую основные данные об аппарата (назначение диаметр длина температура и давление внутри аппарата вес основной материал) и технические требования. Спецификацию составляют на отдельных листах (формат А4).
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАРАБАННОЙ СУШИЛКИ
Произвести расчет барабанной сушилки по следующим данным:
Производительность сушилки по абсолютно сухому веществу Gсух. кгч;
Начальная и конечная влажность материала соотвественно 1 2вес. %;
Начальная и конечная температуры материала соответственно tн и tк;
Напряжение барабана по влаге Avкг(м3 ч);
Сушка производится воздухом нагретыми до температуры t1°С. Температура сушильного агента на выходе из барабана t2 °С..
В случае сушки воздухом последний пропускают через калорифер который обогревается паром с давлением Рп атм. (рис.1). При сушке топочными газами в данных случаях используют природный газ.
Рис. 1. Схема сушки подогретым воздухом или топочными газами.
–вентилятор; 2–калорифер; 3–барабан сушильный; 4–бункер влажного и высушенного материала; 5–пылеулавливающее устройство; 6–ленточный транспортер; 7–топка.
ОПИСАНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ СУШИЛКИ БАРАБАННОГО ТИПА
Наружный воздух с температурой t0 относительной влажностью j0 влагосодержанием х0 и энтальпией I0 через вентилятор 1 поступает в калорифер 2 (топку 7) где сушильный агент подогревается или смешивается с продуктами сгорания топлива. Полученный таким образом агент сушки с параметрами t1 j1 х1 и I1 поступает в сушильный барабан 3. В барабан поступает G1 кгч влажного зерна с температурой tн и влажностью w1. В процессе сушки температура зерна повышается до температуры tк а влажность уменьшается до значения w2. Расход зерна снижается от G1 до G2. Параметры агента сушки после сушильного барабана имеют значения t2 j2 х2 и I2 .
После барабана агент сушки поступает в пылеулавливающее устройство 5 для очистки отработанного воздуха (удаление пыли) после чего воздух выбрасывается в окружающую среду зерно накапливается в бункере 4 откуда отводится с помощью ленточного транспортера 6.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ЗАДАНИЮ
(барабанная сушилка)
Наименование высушенного материала
Род сушильного агента
Давление греющего параРпатм.
Район работы установки

Расчет.docx

2. Расчет барабанной сушилки
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫX РАСЧЕТНЫХ
ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
При использовании в качестве сушильного агента воздуха необходимо знать состояние атмосферного воздуха района где находится сушильная установка (температуру t0 и относительную влажность φ0). Эти величины находят из таблиц [1].
Влагосодержание воздуха определяется по формуле:
где: Рн –давление насыщенного водяного определяется по таблице (3) по данным температурам пара мм.рт.ст;
В–барометрическое давление; принимаем равной 760мм. рт. ст.
При нагревании в калорифере воздуха влагосодержание остаётся неизменным следовательно влагосодержание на выходе из калорифера останется таким же как и на входе: x0=x1.
Теплосодержание влажного воздуха I (в кДжкг сухого воздуха):
где: св=101кДж(кг·К) -средняя удельная теплоемкость сухого воздуха ;
сп=197 кДж(кг·К) -средняя удельная теплоемкость водяного пара;
ro=2493кДжкг·К)-удельная теплота парообразования воды при 0 °С;
t – температура в °С;
хo – влагосодержание в кгкг;
При выполнении расчетов необходимо определить параметры наружного воздуха (хо Io)воздуха на выходе из калорифера (хо=х1 I1) и воздуха на выходе из сушилки (х2I2). Для сушки дымовыми газами определяем (хо Io) и (х2I2).
хо=х1=001; I1= I2=140кДжкг; х2=0029; φ2=14%
2 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС БАРАБАННОЙ СУШИЛКИ
Количество влажного материала поступающего на сушку:
где: - производительность сушилки по абсолютно сухому продукту кгс;
-начальная влажность материала %.
Количество высушенного материала:
где: - конечная влажность материала %.
Количество влаги удаляемой в сушилке:
Проверить эту величину можно по формуле:
;2.3 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР
ОСНОВНЫХ ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ БАРАБАНА
Объем сушильного барабана V (м3) может быть ориентировочно определен по формуле:
где: - объемное напряжение барабана по влаге кг(м3ч). ;
Далее по справочным данным выбирают длину и диаметр барабанной сушилки м.
Определим истинный объём барабана м3:
Основные характеристики выпускаемых барабанных сушилок приведены в таблице (16)
=28 м;=16 м;=335 м; =93 м; =165;
=253 м; =276; =27 м; S=0016 м
4 РАСХОД СУШИЛЬНОГО АГЕНТА
И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС БАРАБАННОЙ СУШИЛКИ
Расчет выполняется отдельно для зимних и летних условий работы сушилки. Параметры окружающей среды берут по справочным данным.
Тепловой баланс на 1 кг удаляемой влаги составляют следующим образом:
Приход тепла кДжкг влаги
Расход тепла кДжкг влаги
С сушильным агентом кДжкг влаги:
С сушильным агентом кДжкг влаги:lI2 =526140=7364
С влагой материала кДжкг влаги:
С высушенным материалом кДжкг влаги:
=(043006)18243=56086
С материалом кДжкг влаги:
(G2W)tн =(043006) 18210=13043
Потери в окружающую среду кДжкг влаги:
От источника тепла в калорифере кДжкг влаги:
При использовании воздуха в качестве сушильного агента расход сухого воздуха L (кгc) определяют по формуле:
Удельный расход сухого воздуха и газа на сушку:
Удельный расход тепла на подогрев воздуха в калорифере кДж(кг влаги):
Расход тепла на подогрев воздуха в калорифере кДжс:
=qk·W=4471*006=26826;
Удельная теплоемкость зерна см определяется по формуле:
где сс- удельная теплоемкость сухого зерна 155 кДж(кг·К);
сw- удельная теплоемкость влаги 419 кДж(кг·К).
wм –влажность материала %.
Потери тепла в окружающую среду в кДжкг влаги находят из основного уравнения теплопередачи:
где: F – площадь наружной поверхности сушилки м2;
–средняя разность температур сушильного агента и окружающей среды оС;
К – коэффициент теплопередачи Вт(м2·К);
W – количество испаряемой влаги кгс.
Средняя разность температур сушильного агента и окружающей среды:
где: = t1 – t0 – разность температур сушильного агента на входе в сушилку и окружающей среды; °С;
–разность температур сушильного агента на выходе из сушилки и окружающей среды; °С.
Коэффициент теплопередачи К определяют по формуле:
где: 1 -коэффициент теплопередачи от сушильного агента к стенке сушилки Вт(м2·К); - сумма всех термических сопротивлений слоев стенки (м2·К)Вт (включая термические сопротивления загрязнений на внутренней поверхности стенки rз=12800 (м·К)Вт;
-коэффициент теплопередачи от наружной стенки барабана к окружающему воздуху Вт(м2·К).
Коэффициент теплоотдачи от сушильного агента к стенке сушилки можно определить по формуле И.М. Фёдорова:
где k - поправочный коэффициент учитывающий турбулизацию потока k=12÷13;
’ и 2” -коэффициенты теплоотдачи от сушильного агента к стенке барабана за счет вынужденной и естественной конвекции соответственно Вт(м2·К).
Все параметры сушильного агента берут при средней температуре его в сушилке.
Определяют режимы движения сушильного агента:
где: w - средняя скорость воздуха в сушилке мс ;
- кинематическая вязкость сушильного агента м2с;
- плотность воздуха в сушилке кгм3;
- динамическая вязкость сушильного агента Па·с;
D-внутренний диаметр барабана м;
Скорость сушильного агента в барабане:
где: Vг- объемный расход сушильного агента на выходе из барабана м3с;
-коэффициент заполнения барабана.
Объемный расход влажного сушильного агента на выходе из барабана:
v0 -мольный объем равный v0=224 м3моль Мс.г.- мольная масса сухого газа Мс.г=29 кмолькг; М -мольная масса воды Мв=18 кмолькг; То=273 К.
Коэффициент теплоотдачи 1’ определяют по формуле:
при турбулентном режиме (Ref 104)
где: - поправочный коэффициент зависящий от Re и отношения длины сушилки к ее диаметру (LD) (приложение таблица 6).
С другой стороны критерий Нуссельта:
где: -коэффициент теплопроводности сушильного агента кДж(мсК).Тогда
Для определения 2 нужно рассчитать наружный диаметр барабана Dн.
Для расчета тепловых потерь qп пре-
дварительно определяют величину наруж- 1 2 3
ной поверхности барабана с учетом слоя
изоляции. При определении необходимой
толщины слоя изоляции принимают что tf
слой изоляции толщиной 2 защищен ко- Q
жухом из железа 3=0001м.
Толщина стенки барабана 1 выби- tст1 tст2
рается по табл. 14: 1. Без особой погрешно-. tст’ tcт”
сти можно принять что tст1=tст’ и tcт”=tст2 ; Рис.1.1 Схема распределения
где: tст1 и tст’ - температура внутренней температур.
и наружной поверхностей
tcт” и tст2 - температура внутренней и
наружной поверхностей
стенки защитного кожуха.
Для расчета используют формулы теплопроводности через цилиндрическую стенку. Удельный тепловой поток:
Наружный диаметр барабана с изоляцией определяют из уравнения:
где: Dн - наружный диаметр барабана м. определяется Dн=Dвн+21;
-коэффициент теплопроводности изоляционного материала Вт(мК) см. таблицу 10.
Толщина слоя изоляции принимаем:
С учетом принятой толщины слоя изоляции уточняют наружный диаметр барабана:
Dн=Dвн+21+22+23=28+0032+0032+0002=29 м
Поверхность теплообмена:
Коэффициент теплоотдачи за счет свободной конвекции 1” определяют по формуле:
”=NumD=489331310²28=055 Вт(м²К)
Критерий Нуссельта можно найти из функции вида:
где Pr- критерий Прандля определяется по формуле: Pr=(с·)λ или по табл.8;
λ- коэффициент теплопроводности сушильного агента кДж(м·с·К);
с- удельная теплоемкость сушильного агента кДж(кг·К).
Значения константы с и показателя степени n определяются режимом движения сушильного агента. Их значения в зависимости от величины (Gr·Pr)m приведены в приложении в таблице (8).
где t= tf.-tcт =95-85=10 - разность средней температуры потока и стенки °С
Т- средняя температура потока К т.е Т=273+tсл.=273+90=363К
tсл1.=(tf.1+tст.1)2 - средняя температура потока оС.
Все параметры сушильного агента выбирают при средней температуре пограничного слоя:
где tст.1 - температура стенки оС принимаем на (5÷10)tf.
Коэффициент теплоотдачи от наружной стенки барабана в окружающую среду определяют по формуле:
=2’+2”=055+603=658 Вт(м²К);
где: 2’ - коэффициент теплоотдачи за счет естественной конвекции;
”- коэффициент теплоотдачи за счет лучеиспускания.
При определении 2’ все физические константы выбирают при средней температуре пограничного слоя у стенки:
где: tf2 - температура воздуха в цехе принимаем (18°С÷25°С);
tст2-температура изолированной наружной стенки барабана принимаем (40°С÷45°С).
Расчетное уравнение для определения Nuм и далее 2’ выбирают по таблице №8:
Коэффициент теплоотдачи за счет лучеиспускания:
где: - степень черноты наружной поверхности сушилки определяемая по справочным данным. Для поверхности покрытой масляной краской =095;
С0 - коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела; С0=57Вт(м2К4);
Тст Тср - абсолютные температуры соответственно стенки и окружающей среды К.
При расчете тепловых потерь надо стремиться к тому чтобы получить значение коэффициента теплопередачи определяемого по формуле (32) не больше 1-15 Вт(м2·К) что достигается соответствующим выбором изоляции стенок.
Если после составления теплового баланса сушилки его невязка превышает 3 % следует изменить параметры выходящего из сушилки воздуха (φ2) и выполнить расчет во втором приближении.
Для установок где в качестве сушильного агента используется воздух после составления теплового баланса для зимних и летних условий выполняют проверку расчета (для зимних условий). Величину определяют по формуле:
=42*283-(4304+2932)=465 кДжкг;
Проверяют величину удельного расхода тепла в калорифере:
где - количество теплоты необходимой для нагревания материала.
Определяют расхождение между полученной величиной и величинойдля зимних условий а затем проверяют выбор температуры стенки:
Исходя из расчетных данных выбирают калорифер по зимним условиям а вентилятор по летним условиям.
5 OПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ СУШКИ
Среднее время пребывания материала в сушилке:
где: Gсух -производительность сушилки по абсолютно сухому продукту кгс;
W-количество влаги удаляемой в сушилке кгс;
Gм - количество материла находящегося в сушилке;
где: -насыпная плотность материала кгм3: пшеница (700 750 кгм3) рожь (680 750 кгм3) овес (520 кгм3) ячмень (715 кгм3) просо (730 кгм3) кукуруза (770 кгм3).
Зная время пребывания рассчитывают угол наклона барабана:
где: n - частота вращения барабана обмин (см. табл. №17).
Далее проверяют допустимую скорость газов исходя из условия что частицы высушиваемого материала наименьшего диаметра не должны уноситься потоком сушильного агента из барабана. Скорость уноса равную скорости свободного витания определяют по уравнению:
где: - вязкость сушильного агента при средней температуре Па·с;
- плотность сушильного агента при средней температуре кгм3;
d- наименьший диаметр зерна; примем (1÷10мм);
Ar - критерий Архимеда:
- плотность высушиваемого материала кгм3.
Средняя плотность сушильного агента:
где Мс. в. - мольная масса воздуха; Мс.в=29 молькг;
Мв - мольная масса водяного пара; Мв=18 молькг;
Р0 - давление при котором идет процесс сушки; Р0=105 Па;
р - среднее парциальное давление водяных паров в сушильном барабане;
v0 – мольный объём; (224 м3моль); Т0 =273 К.
Парциальное давление водяных паров в сушильном барабане определяют как среднеарифметическую величину между парциальными давлениями на входе газа в сушилку и на выходе из нее.
Парциальное давление водяных паров в газе определяют по уравнению:
Среднеарифметическое парциальное давление водяного пара в сушильном барабане:
Полученное значение скорости уноса частиц wсв. (мс) сравнивают с рабочей скоростью сушильного агента в сушилке w (мс).