Расчёт аэрофонтанной сушилки (стр. 6 из 7)

=16,467 м/с.

Фактически скорость воздуха w=18,31 м/с больше критической w_кр=16,467 м/с. Следовательно, материал будет транспортироваться, не оседая на дно горизонтального участка трубопровода.

Критерий Рейнольдса:

Re=w∙D∙r_t2/m_t2=18,31×1,248×0,884/20,0×10^-6=1010008,9.

Коэффициент трения l определяем для гладкой трубы по Re=1010008,9, е=0,1 мм, при d_э/е=1248/0,1=12480 и по [см.1, рисунок 5] l=0,013.

Длину пневмопровода принимаем ориентировочно по рисунку 1 L=30 м.

Местные сопротивления принимаем по [см.5, таблица 12] и рисунку 1:

вход в трубу z_вх=1 1 шт.

отводы при α=90º z_от=0,39 2 шт.

переход с круглого сечения на прямоугольный

(вход в циклон) z_п=0,21 1 шт.

заслонка z_з=1,54 1 шт.

Sz=z_вх+2·z_от+z_п+z_з=1×1+2×0,39+1×0,21+1×1,54=3,53.

Потери давления при движении чистого воздуха:

DR_в=(1+l·L/D+Sz)·(w²·r_t2/2)=(1+(0,013×30/1,248)+3,53)·(18,31²×0,884/2)=

=717,577 Па.

Потери, возникающие при движении материала по пневмопроводу:

DR_мат=0,5·λ_у·

·l·w²·r_t2/D=0,5×0,015×0,081×30×18,31²×0,884/1,248=4,328 Па,

где λ_у=0,01-0,02, принимаем коэффициент сопротивления трения λ_у=0,015,

l=l₁+l₂=10+20=30 м согласно рисунку 1.

Потери давления на разгон материала при загрузке его в пневмопровод:

DR_разг=ζ_разг·

·0,5·w²·r_t2=1,5×0,067×0,5×18,31²×0,884=18,004 Па,

где ζ – коэффициент сопротивления разгонного участка, принимается в пределах ζ_разг=1-2; принимаем ζ_разг=1,5.

Общее гидравлическое сопротивление пневмопровода:

DR_пн=DR_в+DR_мат+DR_разг=717,577+4,328+18,004=739,909 Па.

Необходимое компенсационное удлинение газохода:

L=30 м.

l=12,5×10^-6·t₂·L=12,5×10^-6×90×30=0,034 м.

Принимаем компенсатор по диаметру d=1400 мм, d_н=1420, D=1820 мм, a=180 мм, b=93 мм [см.5, таблице 11].

3.8.4 Циклон-разгрузитель пневмотранспортной установки

Назначение – отделение транспортируемого материала от воздуха.

Размер частиц материала, d_э, м 0,012

Производительность по высушенному материалу,

, кг/с 1,603

Объемный расход очищаемого газа, V, м³/с 22,387

Температура, t₂, °С 90

Вязкость, m_t2, Па·с 20,0·10^-6

Запыленность воздуха на входе в циклон:

= /V=1,603/22,387=0,072 кг/м³.

Выбираем циклон ЦН-24, так как улавливаются крупные частицы d_э=12 мм. Принимаем циклон диаметром D=1000 мм.

Коэффициент гидравлического сопротивления группового циклона:

=К₁·К₂·z_ц500+К₃ =1,00·0,90·75+35=102,5,

где z_ц500=75 [см.3, таблица 13] для ЦН-24, работающего на сеть; К₁=1,00 при D=1000 мм [см.3, таблица 14]; К₂=0,90 при

=0,072 кг/м³ [см.3, таблица 15], К₃=35 для прямоугольной компоновки с центральным подводом и отводом воздуха [см.3, таблица 16].

Отношение по DR_ц/r_t для циклона ЦН-24 принимаем: DR_ц/r_t=500 м²/с².

Условная скорость воздуха в циклоне:

w_ц=[(DR_ц/r_t)/(0,5·

)]^0,5=[500/(0,5·102,5)]^0,5=3,123 м/с.

Объемный расход воздуха, проходящего через один элемент группового циклона:

υ=0,785·D²·w_ц=0,785·1²·3,123=2,452 м³/с.

Число циклонных элементов в групповом циклоне:

Z=V/υ=22,387/2,452=9,13.

Выбираем групповой циклон ЦН-24 из 10 элементов диаметром 1000 мм.

Скорость газа в элементах группового циклона:

w_ц=V/0,785·D²·Z=22,387/0,785·1,0²·10=2,852 м/с.

Гидравлическое сопротивление группового циклона:

DR_ц1=0,5∙

∙w_ц²∙r_t2=0,5·102,5·2,852²·0,884=368,507 Па.

где r_t2=0,884 кг/м³ (см. расчет пневмотранспортной установки).

3.8.5 Газоход между циклонами

Температура, t₂, °С 90

Расход, L₂, кг/с 22,238

Влагосодержание, х₂, кг/кг 0,120

Плотность, r_t2, кг/м3 0,884

Вязкость, m_t2, Па×с 20,0·10^-6

Объемный расход, V_t2, м3/с 22,387

Диаметр газохода находим, принимая скорость воздуха w=12 м/с:

1,542 м.

Выбираем стандартный диаметр газохода Ø 1600×1,0 мм [см.5, таблица 2], D=1,598 м.

Фактическая скорость парогазовой смеси:

w=V_t2/0,785∙D²=22,387/0,785×1,598²=11,168 м/с.

Критерий Рейнольдса:

Re=w∙D∙r_t2/m_t2=11,168×1,598×0,884/20,0×10^-6=788813,709.

Коэффициент трения l определяем для гладкой трубы по Re=788813,709, е=0,1 мм, при d_э/е=1598/0,1=15980 и по [см.1, рисунок 5] l=0,013.

Длину газохода принимаем ориентировочно: L=2 м.

Местные сопротивления принимаем по [см.5, таблица 12] и рисунку 1:

вход в газоход z_вх=1 1 шт.

отводы a=90° z_от=0,39 3 шт.

переход с круглого сечения на прямоугольный

(вход в циклон) z_п=0,21 1 шт.

Sz=z_вх+3z_от+z_п=1+3×0,39+0,21=2,38.

Гидравлическое сопротивление газохода при t₂=90 °C:

DR_t2=(1+l∙L/D+Sz)∙(w²∙r_t2/2)=(1+0,013×2/1,598+2,38)∙(11,168²×0,884/2)=

=187,23 Па.

Необходимое компенсационное удлинение газохода:

l=12,5×10^-6∙t₂∙L=12,5×10^-6×90×2=0,002 м.

Принимаем компенсатор по диаметру d=1600 мм, d_н=1620, D=2020 мм, a=200 мм, b=103 мм [см.5, таблице 11].

3.8.6 Циклон-очиститель

Назначение – улавливает частицы высушенного материала после циклона-разгрузителя. В циклоне-разгрузителе уловлено 85 % материала, т.е. в циклон-очиститель попадает оставшийся материал (15 %). Таким образом, производительность по материалу составит

_к= 1,603·0,15=0,240 кг/с.

Циклон работает на выхлоп.

Размер частиц материала, d_э, м 0,012

Производительность по высушенному материалу,

, кг/с 0,240

Объемный расход, V_t2, м³/с 22,387

Температура, t₂, °С 90

Влагосодержание, х₂, кг/кг 0,120

Запыленность воздуха на входе в циклон:

= /V_t2=0,240/22,387=0,011 кг/м³.

Принимаем к установке групповой циклон ЦН-15.

Коэффициент гидравлического сопротивления группового циклона:

=К₁∙К₂∙z_ц500+К₃ =1,0·0,87·163+35=176,81,

где z_ц500=163 [см.3, таблица 13] для ЦН-15, работающего на выхлоп; К₁=1,0 [см.3, таблица 14]; К₂=0,87 при

=0,011 кг/м³ [см.3, таблица 15]; К₃=35 для прямоугольной компоновки с централизованным подводом и отводом воздуха [см.3, таблицы 16].

Принимаем диаметр циклона D=1000 мм. Отношение по DR_ц/r_t для циклона ЦН-15 принимаем: DR_ц/r_t=750 м²/с².

Условная скорость воздуха в циклоне:

w_ц=[(DR_ц/r_t)/0,5∙

]^0,5=[750/0,5·176,81]^0,5=2,913 м/с.

Объемный расход воздуха, проходящего через один элемент группового циклона:

υ=0,785∙D²∙w_ц=0,785·1,0²·2,913=2,287 м³/с.

Число циклонных элементов в групповом циклоне:

Z=V/υ=22,387/2,287=9,789.

Выбираем групповой циклон ЦН-15 из 10 элементов диаметром 1000 мм.

Скорость газа в элементах группового циклона:

w_ц=V/0,785∙D²∙Z=22,387/0,785·1,0²·10=2,852 м/с.

Абсолютное давление запыленного воздуха в циклоне (циклон работает под разрежением):

Р_а=В±Р=9,81·10⁴–1768,026=96331,974 Па.

где В=9,81·10⁴ Па – атмосферное давление;

Р – давление газов на входе в циклон – сумма гидравлических сопротивлений газоходов и аппаратов до циклона:

Р=∑Р_i=DR_патр+DR_t1+DР_с+DR_пн+DR_t2=236,18+258,864+345,843+739,909+187,23=

=1768,026 Па

Плотность влажного воздуха при рабочих условиях:

r_t=Р_а∙(1+х₂)/462∙(273+t₂)∙(0,62+х₂)= 96331,974∙(1+0,120)/462∙(273+90)∙(0,62+

+0,120)=0,869 кг/м³

Гидравлическое сопротивление группового циклона:

DR_ц2=0,5∙

∙w_ц²∙r_t=0,5·176,81·2,852²·0,869=624,879 Па.

3.8.7 Газоход между циклоном и дымовой трубой

Температура, t₂, °С 90