Сушильный аппарат непрерывного действия (стр. 3 из 8)
Расчёт скорости движения воздуха на выходе барабанной сушилки.
Скорость движения сушильного агента в выходном сучении барабана Wв связана с диаметром барабана Dб уравнением расхода:
где
– коэффициент заполнения барабана, или доля сечения барабана, занятая высушиваемым материалом. Коэффициент заполнения изменяется с изменением типов внутренних устройств барабана (лопастная система, распределительная система, перевалочная система с закрытыми ячейками, комбинированная), с изменением диаметра подпорного кольца на выходе из барабана высушиваемого материала, с изменением свойств материала; и может колебаться от 0,05 до 0,30. Этот параметр процесса определяет среднее время пребывания материала в барабане. Время сушки уже известно по заданию в неявном виде в форме напряжения по влаге 
.Находим внутренний диаметр барабана, учитывая, что толщина стенок барабана 14 мм (из [1], стр. 16):
Определяем скорость воздуха, принимая коэффициент заполнения барабана высушиваемым материалом – 0,2.:
Расчет скорости уноса частиц основной фракции
Определим среднюю температуру сушильного агента в барабане как среднее арифметическое температуры воздуха на входе и выходе из сушилки:
Для данной температуры в барабане по номограмме [2], стр.530, рис.VI коэффициент динамической вязкости воздуха:
Среднее влагосодержание воздуха в сушилке составляет:
Среднее парциальное давление водяных паров в сушилке определим по уравнению:
,где Mасв=29 кг/кмоль – молярная масса воздуха, Mв=18 кг/кмоль – молярная масса воды.
Вычислим плотность воздуха при средней температуре в сушильном барабане:
,где
- мольный объем при стандартных условиях, T0 = 273,15 K – стандартная температура. 
Найдем коэффициент кинематической вязкости воздуха:
Вычислим критерий Архимеда из [13], стр.28:
,где
- ускорение свободного падения, 
- плотность высушиваемого материала. 
Скорость уноса основной фракции частиц высушиваемого материала определим по формуле Тодеса [13], стр.235, ф.(2.72):
Скорость уноса основной фракции частиц материала больше скорости движения сушильного агента в барабане. Уноса основной фракции материала быть не должно.
Проверка найденного значения диаметра барабана по допустимой скорости сушильного агента в барабане.
В выбранном сушильном аппарате материал и сушильный агент движутся параллельно и прямотоком. При этом достигается высокая интенсивность сушки и минимальные затраты тепла. Кроме того, материал сохраняет начальные свойства, т.к. в процессе его сушки не перегреваются даже самые мелкие частицы.
Наиболее простой зависимостью связана допустимая скорость сушильного агента в барабане с дисперсностью и плотностью частиц материала в случае прямотока. В таблице 3.1 (из [4], стр. 13) представлена зависимость допустимой скорости сушильного агента в барабане от кажущейся плотности материала и от размера частиц.
Кажущаяся плотность материала:
где
– плотность материала, 
– порозность, примем 
, тогда кажущаяся плотность:
При среднем размере частиц материала составляет 0,8 мм, и кажущейся плотности материала ρK=1061 кг/м3, найденное значение диаметра барабана обеспечивает скорость движения сушильного агента не превышающую допустимую.
3. Расчёт основного оборудования
3.1 Расчёт угла наклона барабана
Для продвижения материала в осевом направлении барабан устанавливается под некоторым углом наклона к горизонту, изменяющимся на практике от 10 до 40. Необходимый угол наклона барабана для данного числа оборотов может быть определён. Пренебрегая влиянием скорости сушильного агента в барабане на поведение частиц высушиваемого материала, можно записать следующее выражение для скорости перемещения материала в барабане:
где
– коэффициент высоты подъёма частиц материала, зависящий от типа насадки, выбираем распределительную насадку, m=0,333; 
– дистанция, которую проходит каждая частица материала за один оборот барабана. Также перемещение скорость материала в барабане может быть найдена: 
где VM – объёмный расход материала, м3/с; F – поперечное сечение материала, м2;
– доля сечения барабана, занятая материалом. Получаем окончательно:
Т.к.
, получаем: 
Объёмный расход материала:
– для распределительной насадки выбираем 20% (из [5], стр. 299), n выбираем 4об./мин, тогда угол наклона барабана: 
3.2 Расчёт мощности, затрачиваемой на вращение барабана
Момент, необходимый для вращения барабана, установленного на роликах, складывается из четырех слагаемых: момента трения качения бандажа по роликам; момента трения скольжения на цапфах роликов в подшипниках; момента трения от скольжения сыпучего материала по барабану при его вращении; момента, возникающего от действия силы тяжести материала вследствие непрерывного поднимания его на некоторую высоту. Произведение суммы вышеназванных моментов на угловую скорость вращения барабана и есть потребная мощность барабана. В упрощенном виде такое произведение было представлено Л.Б. Левинсоном в виде формулы:
где
, а G и G0, соответственно, масса барабана и масса материала в барабане.Согласно последней формуле можно сделать вывод, что масса загруженного в барабан материала оказывает значительно большее влияние на мощность, чем масса самого барабана.
Практика расчетов показывает, что формула Левинсона дает завышенные значения мощности по сравнению с действительной (каталожной), и кроме того, эта формула не учитывает влияние внутреннего устройства барабана на потребляемую мощность. Формула, приведенная ниже, лишена указанных недостатков и позволяет произвести расчет потребной мощности на вращение барабана с точностью достаточной для технических расчетов.
где G0 - масса загруженного материала в кг; Dб - диаметр барабана в м, п - число оборотов барабана, об/мин.; К - поправочный коэффициент, учитывающий внутреннее устройство барабана: для гладкого барабана К = 1;
для барабана с распределительными насадками К = 1,5¸1,6;
Мощность электродвигателя назначают с учетом к.п.д. привода:
Принимаем к.п.д. привода =0,85, порозность высушиваемого материала примем =0,4.
Определяем массу материала в барабане:
Потребная мощность барабана:
