Пример решения заданий 61-70.

Рассчитать и выбрать нормализованную конвективную сушилку барабанного типа с подъемно-лопастным перевалочным устройством для высушивания селитры производительностью Gсух = 1500 кг/ч (по абсолютно сухому материалу) с начальной влажностью Wн = 8% мас., конечной – Wк = 0,2 % мас. Температура материала на входе в сушилку – θн

= 15ºС, на выходе – θк = 40ºС. Характеристика состояния воздуха: на входе в калорифер t0 = 20ºС, φ0 = 0,8; на входе в сушилку – t1 = 100ºС, на выходе из сушилки – t2 = 50ºС. Напряжение по влаге А = 20 кг/м3ч. Удельная  теплоемкость

высушенного  материала

Cм = 1 кДж кг × К .   Размер частиц

материала δ = 0,3 мм. Насыпная плотность материала ρн = 900

кг/м3.

 

Определяем количество испаряемой влаги в процессе сушки:

W = G

× wн - wк

= 1500 × 8 - 0, 2 = 117 кг ч .

cух

                                               

100               100

Строим сушильный процесс в теоретической сушилке по диаграмме Рамзина (рис. 1): т.А (t0 = 20, φ0 = 80%); т.В (t1 = 100 0C, x0 = 0,012) ; т.С (l1 = 135 кДж/кг, t2 = 50 0C ); I0 = 60 кДж/кг,

2

хт = 0, 032 кг кг .

Определяем удельный расход теплоты в теоретической сушилке

q T =

I1 - I0

2         0

x T - x

= 135 - 60

0,032 - 0,012

= 3750 кДж/кг.

 

Рис.1. Процесс сушки

 

Разность между приходом и расходом тепла в самой сушильной камере барабанной сушилки при отсутствии дополнительного подогрева в сушильной камере и транспортирующих средств имеет вид:

åQ

D =      = qмат  + q пот  - Св q1 ,

W

3

где удельный расход тепла на нагрев высушенного материала

qмат = (Gсух

W)смат (qк - qн ) = (1500 /117) ×10 × (40 - 15)

= 320,5 ×103 Дж/кг,

удельные потери тепла сушилкой в окружающую среду:

q пот = Qпот W ,

Св - удельная теплоемкость воды при θн, кДж/кг К.

Удельные потери теплоты принимаем

q пот = (4 ¸ 6)%q Т = 0,04 × 3750 = 150 кДж/кг.

D = qмат + qпот - СвqН = 320,5 - 150 - 4,19 ×15 = 407, 65 кДж/кг.

Определим значение энтальпии для реальной сушилки

при принятом значении x, выбранном произвольно при условии

x 0 < x < x 2 . Принимаем

x = 0,025 кг/кг.

I = I1 - D(x - x 0 ) = 135 - 407,65 × (0,025 - 0,012) = 129,7 кДж/кг. Строим точку D с координатами (х, I). Соединяем  точки

0

B и D и проводим линию до пересечения с изотермой t 2

получаем т. С с координатами

x 2 = 0,028 кг/кг, t 2 = 50 C

Расход сухого воздуха на сушку:

Lc = W (x2 - x0 ) = 117 (0, 028 - 0, 012) = 7313 кг/ч=2,03 кг/с .

Расход теплоты, передаваемого воздуху в калорифере:

Q = LC (I1 - I0 ) = 2,03 × (135 - 60) = 152,3

Рассчитываем диаметр сушилки

кВт.

 

D =                     ,

 

где

Vуд

- удельный объем влажного газа, м3/кг, W

- скорость

вых

газа на выходе из барабана, м/с, β – коэффициент заполнения барабана материалом, зависящий от типа перевалочного устройства (для подъемно-лопастного - β = 12%).

V = R ВT ,

В

уд     P - j

Pнас

где RВ =287 Дж/кг К- газовая постоянная для воздуха, Т  -

температура воздуха на выходе из сушилки, К, P - общее

давление в паровоздушной смеси, Па;

jВ      -  относительная

влажность воздуха, при  t2 , Па.

Pнас

- давление насыщенного водяного пара

 

Таблица 1. К выбору рабочей скорости газов в сушильном барабане

Размер частиц, δ мм	Скорость газа при насыпной плотности материала, кг/м3
	350	1000	1400	1800	2200
0,3 - 2 мм	0,1 - 1	2 - 5	3 - 7	4 - 8	5 - 10
Более 2 мм	1 - 3	3 - 5	4 - 8	6 - 10	7 - 12

 

Vуд

= 287 × (273 + 50)

105 - 0,8 ×12580

= 1,03 м3/кг.

 

D =                             = 1,1 м.

 

Округляем до ближайшего нормализованного размера: D = 1200 мм.

Общий объем барабана Vбарабана = W

Определяем длину барабана:

A = 117 20 = 5,85 м3.

4Vбарабана

L =

pD2

= 4 × 5,85

3,14 ×1,22

= 5,173 м.

Округляем до ближайшего нормализованного размера: L = 6000 мм.

Таблица 2. Нормализованные размеры барабанной сушилки

D, мм	1000	1200	1600	2000	2200	2500 2800	3000	3200
L,	4000	6000	8000	8000	10000	20800	18000	22000
мм	6000	8000	10000	10000	12000		20000
		10000	12000	12000	14000
					16000

Отношение    L D = 6 1,2 = 5 ,   что   соответствует

рекомендованному пределу.

Если рассчитанные размеры D и L не соответствуют нормализованным размерам барабанной сушилки, приведенным в таблице 2, то рекомендуется изменять значения х и скорости газа в указанных пределах.