Производительность сушилки по испаряемой влаге из материала

()

1.3. Определение параметров воздуха в сушилке

Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки

Δ= c_{H 20}⋅ t_{M H} + q_доп −(q_T + q_M + q_П),

где qдоп =0 - удельный дополнительный подвод теплоты в сушилку;

qтр =0 - удельный расход тепла в сушилке с транспортными средствами;

Построение теоретического процесса сушки

т.А(t ₀=20⁰ C; ϕ=80% ;d ₀=0,012 кг / кг;I ₀=51 кДж / кг) - характеризует состояние

атмосферного воздуха

т.B( =120⁰ C; d ₁= d ₀=0,012 кг / кг;I₁ =170 кДж / кг) - характеризует состояние

воздуха на входе в сушилку

т.C' ( =90⁰ C;d ₂=0,038 кг / кг; I ₁=170 кДж / кг) - характеризует состояние

дымовых газов на выходе из теоретической сушилки

Отрезок В С' - характеризует теоретический процесс сушки.

Удельный расход тепла в теоретической сушилке

кДж / кг

Построение действительного процесса сушки

 

 

Удельные затраты тепла на нагрев материала

кДж / кг

С_м=1,75 кДж/кг0С - теплоемкость высушенного материала, [1] c.248

t_M^К = t_Г^К −8° С =85−8=77° C - температура материала на выходе из сушилки;

Принимаем удельные потери теплоты в окружающую среду в размере 5% от

qтеор:

q_пот =0,05⋅ q_теор =0,05⋅4576=229 кДж / кг

Разница между удельными потоками теоретической и действительной сушилок:

Δ= q_M + q_пот − С_{H 2 O} ⋅ t_M ^H =4563 +229−4,19⋅20=4708 кДж / кг

Для построения рабочей линии сушки на диаграмме I − d необходимо знать

координаты (d и I) минимум двух точек.

Координаты одной точки известны:

d 1=0,012 кг влаги / кг сух. воздуха,I 1=170 кДж / кг

Для нахождения координат второй точки т.E зададимся произвольным

значением d' и определим соответствующее значение I'.

Пусть d ' =0,018 кг / кг, тогда

I ' = I 1−Δ⋅(d ' − d 1)=170−4708⋅(0,018−0,012)=145 кДж / кг

т.E (d ' =0,018 кг / кг; I ' =145 кДж / кг)

Через две точки на диаграмме I −х с координатами т.В (d1, I1) и т.E (d', I')

проводим линию процесса сушки до пересечения с изотермой t_Г^К =90° С.

В точке т.C - пересечения линии сушки с изотермой t_Г^К =90° С находим

параметры отработанного сушильного агента:

т.C(d 2=0,02 кг / кг; I 2=140, кДж / кг)

Отрезок ВC - характеризует действительный процесс сушки.

 

 

Рис.2 Графическое изображение процесса сушки на I-d диаграмме.

t₀=20°C

=120°C

=90°C

d₀=d₁=0,012кг/кг

d^’=0,018кг/кг

d=0,02кг/кг

d₂=0,038кг/кг

I₀=51кДж/кг

I₂=140кДж/кг

I₁=170кДж/кг

1.4. Расход сухого газа равен:

кг / с

1.5. Удельный расход сухих газов на 1кг испаренной влаги:

кг / кг

1.6. Средняя температура и влагосодержание воздуха в сушилке:

=105⁰ C

015 кг / кг

1.7. Средняя плотность воздуха и водяных паров:

 

кг / м ³

 

кг / м ³

 

1.8. Средняя объемная производительность по воздуху:

м 3/ с =7884 м ³/ ч

1.9.Тепловой баланс сушилки:

 

Статьи прихода тепла:

- с атмосферным воздухом:

q ₀= l ⋅ I ₀=166⋅51=8466 кДж / кг

-с влагой материала:

q_В = C_ВЛ ⋅ t_М^H =4,19⋅20=83,8 кДж / кг

- с материалом:

кДж / кг

- с воздухом после калорифера:

q_K = l ⋅(I 1− I 0)=166⋅(170−51)=19754 кДж / кг

Суммарный приход тепла:

Σ приход =29734 кДж / кг

Статьи расхода тепла:

 

- с отработанным воздухом: q ₂ ^в = l ⋅ I 2=166⋅140=23240 кДж / кг

- с высушенным материалом:

кДж / кг

- потери в окружающую среду:

q_пот =229 кДж / кг

Суммарный расход тепла:

Σ расход =29325 кДж / кг

Невязка баланса:

|

 

1.10. Определение основных характеристик кипящего слоя и размеров

аппарата

Динамическая вязкость воздуха при средней температуре 113⁰С:

μ =0,0235⋅10−3 Па ⋅ c

Критерий Архимеда

 

Критерий Рейнольдса:

 

Начальная скорость псевдоожижения:

м / с

Критерий Рейнольдса:

 

Скорость витания:

м / с

 

По опытным данным принимаем число псевдоожижения K_w =1,45

Рабочая скорость воздуха в сушилке:

W_раб = K_{w ⋅} W_кр =1,45⋅0,93=1,35 м / с

Принимаем Wраб =1,4 м / с

 

Рабочее значение критерия Рейнольдса:

 

Порозность неподвижного слоя:

 

Порозность кипящего слоя:

 

Диаметр аппарата:

м

Принимаем

Сечение аппарата на уровне решетки:

м ²

 

Исходя из опытных данных принимаем время сушки τ _сл =0,5 ч

Масса слоя в аппарате:

G_сл = G 2⋅τ _сл =1800⋅0,5=756 кг

Объем неподвижного слоя:

м ³

 

Высота неподвижного слоя:

м

 

Высота кипящего слоя:

м

 

Высота аппарата:

Hап =4⋅ H =4⋅0,65=2,3 м

Принимаем

 

 

1.11. Гидравлическое сопротивление аппарата:

Сопротивление слоя:

P_сл =ρ _M ⋅(1−ϵ₀)⋅ g ⋅ H ₀=1770⋅(1−0,38)⋅9,81⋅0,59=6351,64 Па

В качестве газораспределительной решетки будем использовать

перфорированную сотовую решетку с расположением отверстий в ней по

вершинам правильных шестиугольников

 

Рис.3. Газораспределительная решетка.

Скорость воздуха в отверстиях решетки при живом сечении ϕ=0,05

м / с

 

Исходя из промышленной практики, примем диаметр отверстий решетки

d_отв =0,004 м, а толщину решетки δ _р =0,01 м. При

⇒ C =0,63

Сопротивление решетки:

Па

 

Сопротивление аппарата:

Δ Pап =Δ Pсл +Δ Pреш =6351+892=7243 Па

1.12. Расчет и выбор оптимальных параметров газораспределительной решетки:

мм

 

 

Число отверстий по диагонали

отв

Число отверстий на стороне шестиугольника

отв

 

Число шестиугольников

шт

 

Число отверстий в решетке

n =1+3 c +3 c ²=1+3⋅41+3⋅41²=5167 отв.