Расчет и проектирование барабанной сушилки для сушки аммофоса (стр. 2 из 5)

Принимая приближенно, что все термическое сопротивление сосредоточено в слое изоляции можно написать:

Толщина слоя изоляции

167- (-8,61)] = 0,111 м.

Принимаем δ = 120 мм.

Так как наш сушильный барабан имеет изоляцию большой толщины, то принимаем, что потери в окружающую среду практически не совершаются, а присутствуют только удельные потери тепла в окружающую среду на 1 кг испаренной влаги, q_п = 22,6 кДж/кг, что соответствует примерно 1% тепла затрачиваемого на испарение 1 кг воды.

Подставив соответствующие значения, получим:

кДж/кг влаги

Запишем уравнение рабочей линии сушки:

(12)

Для построения рабочей линии сушки на диаграмме I– х необходимо знать координаты (х и I) минимум двух точек. Координаты одной точки известны:

х₁ = 0,0155, I= 309. Для нахождения координат второй точки зададимся произвольным значением х и определим соответствующее значение I. Пусть х = 0,1 кг влаги/кг сухого воздуха. Тогда:

I = 309 – 200*(0,1 – 0,0155) = 292 кДж/кг сухого воздуха.

Через две точки на диаграмме I– х с координатами х₁, I₁ и х, I проводим линию сушки до пересечения с заданным конечным параметром t₂ = 80 °С. В точке пересечения линии сушки с изотермой t₂ находим параметры отработанного сушильного агента: x₂ = 0,0817 кг/кг.

Расход сухого газа:

(13)

кг/c

Расход сухого воздуха:

(14)

кг/c

Расход тепла на сушку:

(15)

кВт

Расход топлива на сушку:

кг/c

1.2. Расчет сушильной установки для летних условий.

1.2.1. Параметры топочных газов, подаваемых в сушилку.

Расчет аналогичен представленному в пункте 1.1.1.

Коэффициент избытка воздуха находим по уравнению (6) с учетом влагосодержания свежего воздуха х₀ = 0,0085 при температуре t₀ = 19,4 ⁰С и относительной влажности φ = 59,59%, что соответствует летним условиям:

Общая удельная масса сухих газов, получаемых при сжигании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры смеси 250 °С, равна:

кг/кг

Удельная масса водяных паров в газовой смеси при сжигании 1 кг топлива:

кг/кг

Влагосодержание газов на входе в сушилку (х₁ =х_см) на 1 кг сухого воздуха равно:

Энтальпия газов на входе в сушилку:

кДж

Поскольку коэффициент избытка воздуха α велик, физические свойства газовой смеси, используемой в качестве сушильного агента, практически не отличаются от физических свойств воздуха. Это дает возможность использовать в расчетах диаграмму состояния влажного воздуха I – х.

1.2.2. Параметры отработанных газов. Расход сушильного агента.

Из уравнения материального баланса сушилки определим расход влаги W, удаляемой из высушиваемого материала:

кг/с

Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:

(11)

где Δ – разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере, с – теплоемкость влаги во влажном материале при температуре θ₁, кДж/(кг*К); q_доп – удельный дополнительный подвод тепла в сушильную камеру, кДж/кг влаги; при работе сушилки по нормальному сушильному варианту q_доп = 0; q_т – удельный подвод тепла в сушилку с транспортными средствами, кДж/кг влаги; в рассматриваемом случае q_т = 0; q_м – удельный подвод тепла в сушильный барабан с высушиваемым материалом, кДж/кг влаги; q_м = G_k*c_м*(θ₂ – θ₁)/W; c_м – теплоемкость высушенного материала, равная 1,25 кДж/(кг*К) [1]; θ₂ – температура высушенного материала на выходе из сушилки, °С. При испарении поверхностной влаги θ₂ принимают приблизительно равной температуре мокрого термометра t_м при соответствующих параметрах сушильного агента. Принимая в первом приближении процесс сушки адиабатическим, находим θ₂ по I– х диаграмме по начальным параметрам сушильного агента: θ₂ = 55 °С; q_п – удельные потери тепла в окружающую среду, кДж/кг влаги.

Прежде чем приступить к расчетам внутреннего теплового баланса, рассчитаем толщину тепловой изоляции и потери в окружающую среду.

Определим необходимую толщину слоя изоляции сушилки внутри которой температура t_ср. =

Изоляционный материал выбираем совелит, для которого коэффициент теплопроводности

, где t_tсредняя температура изоляционного слоя

, где t – это температура теплоносителя, равная 250⁰С.

Температура наружной поверхности изоляции не должна быть выше 30 °С (по санитарным нормам).

Примем температуру окружающего воздуха t= 15°C и определим суммарный коэффициент теплоотдачи в окружающую среду лучеиспусканием и конвекцией по уравнению:

Удельный тепловой поток

Принимая приближенно, что все термическое сопротивление сосредоточено в слое изоляции можно написать

Толщина слоя изоляции

19,4] = 0,0959 м.

Принимаем δ = 100 мм.

Разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере определим по формуле (11) с учетом θ₂ = 55 °С

Подставив соответствующие значения, получим:

кДж/кг влаги

х₁ = 0,021, I= 326. Для нахождения координат второй точки зададимся произвольным значением х и определим соответствующее значение I. Пусть х = 0,1 кг влаги/кг сухого воздуха. Тогда:

I = 326 – 218,3*(0,1 – 0,021) = 308,7 кДж/кг сухого воздуха.

Расход сухого газа:

кг/c

Расход сухого воздуха:

кг/c

Расход тепла на сушку:

кВт

Расход топлива на сушку:

кг/c. В соответствии с тем, что топлива на сушку в зимнее время требуется больше, дальнейшие вычисления будем вести, пользуясь расчетными данными из пунктов 1.1.1. и 1.1.2.

1.3. Определение основных размеров сушильного барабана.

Основные размеры барабана выбирают по нормативам и каталогам-справочникам [2, 3] в соответствии с объемом сушильного пространства. Объем сушильного пространства V складывается из объема V_п, необходимого для прогрева влажного материала до температуры, при которой начинается интенсивное испарение влаги (до температуры мокрого термометра сушильного агента), и объема V_с, требуемого для проведения процесса испарения влаги, т. е. V = V_с + V_п. Объем сушильного пространства барабана может быть вычислен по модифицированному уравнению массопередачи [4, 5]: