Розрахунок барабанної сушарки для сушіння сульфату амонію топочними газами (стр. 4 из 5)

Середня щільність сушильного агенту при середній температурі в барабані розраховується за формулою:

(3.26)

Середню температуру знаходимо як середньоарифметичну між температурою сушильного агенту на вході (t1) та на виході(t2) з сушарки:

(3.27)

Тоді за (3.26):

Розрахуємо середній парціальний тиск парів води у барабані по значеннях вологовмісту на вході та на виході з барабану:

(3.28)

Значення парціальних тисків розрахуємо за формулами:

та (3.29)

Звідси

Згідно (3.28):

Маючи усі вихідні дані розрахуємо коефіцієнт масовіддачі βυ за (3.25):

Рухаючу силу масопередачі Δхср’ визначимо через рівняння:

(3.30)

Де ΔРср – середня рухаюча сила масопередачі, Па. Її можна розрахувати за рівнянням:

(3.31)

Для прямоточних сушарок ΔРб = р1* - р1 – рухаюча сила в началі процесу та ΔРм = р2* - р2 - рухаюча сила наприкінці процесу. р* - тиск водяної пари над вологим матеріалом.( р1*=17153 Па; р2*=16063 Па). Звідси:

Розрахуємо рухаючу силу масопередачі Δхср’ за (3.30):

Об’єм простору необхідний для процесу випаровування знаходимо за (3.24):

Об’єм необхідний для прогріву матеріалу знаходимо з модифікованого рівняння теплопередачі:

(3.32)

де Qп – витрата тепла на прогрів матеріалу, кВт; Кυ - об’ємний коефіцієнт теплопередачі, кВт/м3*К; Δtср – середня різниця температур теплоносія та матеріалу.

Витрата тепла Qп дорівнює:

(3.33)

де t – температура матеріалу на вході в сушарку; θ – температура матеріалу на виході, см – теплоємність сухого сульфату амонію.

Отже:

Об’ємний коефіцієнт теплопередачі знаходимо за емпіричним рівнянням:

(3.34)

Звідси:

Для розрахунку Δtср необхідно знайти температуру, до якої охолодиться сушильний агент віддаючи тепло матеріалу сушіння. Цю температуру можна знайти з рівняння [3]:

(3.35)

де tх – шукана температура.

Звідки:

Підставляючи розраховані значення у (3.32) отримуємо:

Звідси об’єм сушильного простору барабану:

Відношення довжини барабану до його діаметру повинно знаходитися у межах 3,5÷7. Приймаємо L/D = 5.

З формули:

(3.36)

Звідси діаметр барабану:

Довжина барабану:

За ОСТ 26-01-437 – 85 вибираємо барабан сушарки 1200×6000 мм. Об’єм його сушильного простору 6,78м3 [4].

Визначимо швидкість газів в барабані за формулою:

(3.37)

де βн – коефіцієнт заповнення барабану насадкою; υг – об’ємна витрата вологого сушильного агенту на виході з барабану, м3/с. Він дорівнює:

(3.38)

де хср – середній вологовміст сушильного агенту, кг/кг сухого. Розраховується як середньоарифметичне між х1 та х2:

Тоді:

Швидкість газів в барабані:

Перевіримо, чи є дана швидкість припустимою, виходячи з того, що кристали сульфату амонію більші 0,35 мм не повинні виноситися током газів з барабану. Швидкість уносу рівну швидкості витання знайдемо з формули:

(3.39)

де μср – в’язкість газу при середній температурі, (рівна 0,022 мПа*с); ρср –щільність агенту сушіння при середній температурі; d – діаметр часток матеріалу; Ar – критерій Архімеду, рівний:

(3.40)

де ρч – щільність часток матеріалу.

(3.41)

Звідси:

Розрахуємо критерій Архімеду з (3.39):

Швидкість витання:

Вона є меншою за фактично розраховану швидкість газів у барабані ωд=2,23 м/с, тому розрахунок основного обладнання закінчуємо [1].

Кількість матеріалу, що знаходиться у сушарці:

(3.42)

= 1424 кг

Час перебування матеріалу у барабані:

(3.43)

Кут нахилу барабану розраховується за формулою:

(3.44)

звідси

4 РОЗРАХУНОК ДОПОМІЖНОГО ОБЛАДНАННЯ

барабанна сушарка сульфат амоній

4.1 Розрахунок циклону

Для очищення газу, що виходить з барабану сушарки від захопленого пилу сульфату амонію використовується циклон (рис. 4.1). У циклоні через виникнення відцентрових сил, внаслідок закручування газового потоку, що тангенціально увійшов до циклону у вхідний патрубок 1, частки пилу прижимаються до стінок апарату 2 та зсипаються у бункер пилозбірник 3, а очищений газ виходить з циклону через відхідний патрубок 4 [6].

Рисунок 4.1 - Циклон

Для розрахунку циклону необхідні наступні дані:

- витрата газу при робочих умовах: Qp = 2,02 м3/с;

- щільність газу: ρг=1,02 кг/м3;

- динамічний коефіцієнт в’язкості газу: 22*10-6 Па*с.

Задамося типом циклону ЦН – 24, виконаним НИИОГаз та визначимо оптимальну швидкість газу в апараті за [6]:

ωопт= 4,5 м/с

Визначимо необхідну площу перерізу циклону, м2:

(4.1)

За формулою:

(4.2)

визначимо діаметр циклону, м:

Згідно з ГОСТ 9617-67 приймаємо циклон діаметром 800 мм.

Розрахуємо дійсну швидкість газів в циклоні:

, (4.3)

звідси

Перевіримо, як вона відрізняється від оптимальної. Розбіг не повинен перевищувати 15 %:

, що менше 15 %.

Розрахуємо коефіцієнт гідравлічного опору:

(4.4)

де

- коефіцієнт опору стандартного циклону НЦ – 24, = 80;