Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом (стр. 2 из 3)
Коэффициент теплоотдачи от стенки барабана к воздуху
Определяют необходимую толщину слоя изоляции. В качестве изоляционного материала выбирают шлаковую вату с 𝜆2=0,076
Поверх изоляции толщиной δ2 имеется кожух из листового железа (δ3=1 мм ), покрытый масляной краской. Толщина стенки барабана δ1=1,2 мм. Можно принять t1=t2=60°C и t3=t4=35°C. Здесь t1иt2-температура стенок защитного кожуха.Расчет ведут по известным формулам теплопроводности через цилиндрическую стенку
Удельный тепловой поток
По упрощенной формуле
Определяют толщину изоляции δ2
Отсюда
.Уточняют величину наружного диаметра барабана
Наружная поверхность барабана
Тепловые потери в окружающую среду
Удельная потеря тепла
Расход воздуха L, тепла Q, и пара Cn.Для определения расходов воздуха и тепла на сушку строят диаграмму сушильного процесса I-x (рис 10).
Для нахождения точки А дается t0=25°C
Из диаграммы определяют I0=50.7 кдж/кг сухого воздуха и x0=0,01кг влаги/кг сухого воздуха.Точку В находят по заданной температуре t1 = 1200Cи x1=x0 Из диаграммы определяют I1=119 кдж/кг сухого воздуха. Точку С (окончание идеального сушильного процесса) находят по заданной температуре t2=550C и I2-I1 Чтобы найти направление реального процесса (точка е должна лежать ближе к точке С, чтобы величина отрезков , которые участвуют в графическом расчете сушилки, были по возможности больше), опускают перпендикуляр ef на линию АВ, измеряют его и определяют величину отрезка eE по формуле
Здесь
СВ - теплоемкость воды, кдж/(кг·град); qД-дополнительный подвод тепла , кдж/кг влаги (в барабанной сушилке qД = 0); ∑q-сумма потерь тепла (с выпущенным материалом, в окружающую среду и с транспортными приспособлениями), кжд/кг влаги.
В барабанной сушилке потерь тепла, связанных с транспортными приспособлениями, нет.
Потери тепла с высушенного материала
Теплоемкость высушенного материала
Здесь
- теплоемкость сухого хлорида калия; ∑СА-сумма атомных теплоемкостей;
М-молекулярная масса.После подстановки получают
Определяют отрезок еЕ:
Здесь, е
= 
берется для произвольно выбранной точки е на линии I1=const(Рис 10); Св=4,19кдж/(кг*град)-теплоемкость влаги при t`=200CЗдесь ∆›0 , происходит дополнительный подогрев и отрезок eEоткладывается от точки e вертикально вверх ; Точку B соединяют с полученной точкой E и продолжают прямую до пересечения с заданной изотермой t2 .Полученная точка С, характеризует состояние воздуха после сушки:
I2=125кдж/кг сухого воздуха;
Х2=0,0265 кг влаги/кг сухого воздуха.
Расход сухого воздуха
Объем влажного воздуха, проходящего через, сушилку за 1 час рассчитывают по формуле
Где Vуд- удельный объем влажного воздуха, отнесенный к 1 кг сухого воздуха.
Здесь R-газовая постоянная для воздуха, равная 287 дж/(кг*град)(29,7 кгс*м/кгс*град); Т-абсолютная температура воздуха, 0К; Роб –общее давление паровоздушной смеси, н/м2 ; Рn=
-парциальное давление водяного пара,н/м2Принимают общее давление Роб=745 мм рт.ст.
На входе в калорифер t0=250C, Х0=0,010 кг влаги/кг сухого воздуха, Рn=10,27 мм рт.ст.
На выходе из калорифера t1=900C, x1=x2=0,010 кг влаги/кг сухого воздуха, Рn =11,5 мм рт.ст.
При входе из барабана t1=55C, x2=0,024 кг влаги/кг сухого воздуха, Рn=29,25 мм рт.ст.
Расход тепла в калорифере
Расход пара в калорифере
Где r=2171 кдж/кг – теплота парообразования при Р=3 ата
2. Выбор и расчет калорифера
Для подогрева до 1500С воздуха поступающего в сушилки, применяют воздухонагреватели с большой поверхностью теплообьена и малым гидравлическим сопротивлением. Наиболее подходят для этого кожухотрубные и пластинчатые (с ребристой поверхностью) калориферы , применяемые для подогрева воздуха ,
Принимают для расчета кожухотрубный калорифер. Расчет такого калорифера ничем не отличается от типового расчета кожухотрубного теплообменника.
Необходимая поверхность нагрева
Где К - коэффициент теплопередачи, вт/(м3 град);
средняя разность температур ьежду теплоносителями, град. Принимают в качестве источника тепла насыщаный водяной пар:Р=3 ama; tn=132,90C
Температурные условия процесса
Принимают турбулентный режим движения воздуха по трубному пространству.
Диаметр труб d=38×2 мм. Для придворительного расчета полагают Re=20000.
Из выражений
Определяют
, µ=0.021×103 н×сек/м2-вязкость воздуха при 
По каталогу НИИХинмаша для расчета выбирают одноходовой теплообменник типа ТЛ с общим числом труб n=211 и диаметром d=800мм. Уточняют значение критерия Рейнольдса
Для турбулентного движения воздуха в трубах
Откуда
Здесь : λ= 0,0285∙1,163 вт/(м2∙град)-теплопроводность воздуха при температуре 57,5℃;
(ср-теплоемкость воздуха при р = const и t=57,5℃)
Так как коэффициент теплопередачи со стороны пара, конденсирующегося на наружной стороне труб в межтрубном пространстве, достаточно велик и основное термическое сопротивление будет сосредоточено со стороны воздуха(αk››αB)/ То можно принять αk=12000 вт/(м2∙град).
Принимают тепловую проводимость загрязнений равным 5000 и 2320 вт/(м2∙град), а теплопроводность стали λст=46,4 вт/(м2∙град). Тогда
Общий коэффициент теплопередачи
Необходимая поверхность нагрева калорифера
Устанавливают один одноходовой кожухотрубный теплообменник типа ТЛ со следующей характеристикой:
F=57 м2;
d =800 мм;
n=211 шт;
dтр=38×2 мм.
Запас поверхности
3. Расчет циклона
Выбираем тип циклона ЦН-15
Определяем диаметр циклона
Согласно ГОСТ 9617-67 принимаем циклон ЦН – 15 диаметром 600 мм.
Рекомендуемые диаметры:
Для ЦН-15 от 200 до 800 мм;
Вычисляем действительную скорость газов в подобранном циклоне: