РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
При проектировании сушильных установок необходимо создать условия, обеспечивающие эффективное протекание внешнего тепло- и массообмена в сушильной камере, так и тепло – и массопереноса внутри объектов сушки.
При конструировании современных сушильных установок учитывается ряд требований, которые можно разбить на следующие группы:
1. Технологические – обеспечение высокой эффективности и равномерности сушки во всем объеме сушильной камеры.
2. Конструктивные – минимальное использование дефицитных конструкционных материалов, компактность, максимально возможное использование стандартных деталей и узлов, удобство монтажа и т.д.
3. Эксплуатационные – безопасность, соответствие санитарным нормам, непрерывность процесса сушки, удобство обслуживания и ремонта, максимальная механизация и автоматизация, использование вторичных энергоресурсов.
4. Кибернетические – соответствие требования автоматизации контроля, регулирования и управления процессом сушки и работой установки.
|
|
5. Технико-экономические.
Примерная схема расчета сушильной камеры:
1. расчет массы испаренной влаги;
2. расчет расхода воздуха;
3. расчет габаритов сушильной камеры;
4. выбор конструкции ограждения камеры и расчет потерь теплоты в окружающую среду;
5. расчет остальных потерь теплоты в сушильной камере;
6. построение процесса в І-d диаграмме (если применяется графоаналитический метод расчета);
7. расход количества тепла.
Примерная схема расчета нагревательной установки:
1. выбор типа калорифера и вида теплоотдачи (теплоносителя);
2. расчет средней температурной разности;
3. расчет коэффициента теплопередачи;
4. определение площади поверхности нагрева;
5. расчет топки (для огневого калорифера).
Схема расчета вентиляционной установки:
1. разработка схемы воздушного тракта;
2. расчет сопротивлений в сушильной установке;
3. выбор вентиляторов и расчет мощности электродвигателя.
В сушилке в результате теплового воздействия механических органов не должно происходить порчи ткани. Загрузка и выгрузка ткани должны быть механизированы, а поддержка заданных условий режима сушки автоматизирована.
Классификация сушильного оборудования:
В зависимости от способа подвода тепла сушилки делят на конвективные, контактные и смешанные:
· по структуре рабочего цикла – на периодические и непрерывного действия;
· по направлению движения теплоносителя относительно ткани – на сушилки с прямотоком и с противотоком;
· по способу нагрева теплоносителя – на сушилки с огневыми воздухонагревателями и смешиванием воздуха с топочными газами;
|
|
· по способу взаимодействия ткани с теплоносителем –на сушилки слоевые, во взвешенном состоянии и смешанные.
По конструкции делятся на аэрофонтанные, камерные, ленточные и барабанные.
Преимущества барабанных сушилок перед другими типами:
1. высокая производительность сушилок;
2. возможность равномерного прогрева ткани, что дает высокую степень равномерности сушки;
3. применение теплоносителя, который в барабане не оказывает на него вредного влияния;
4. по расчетному расходу тепла (4500-5700 кДж/кг испаренной влаги) сушилки барабанные по сравнению с другими типами сушилок являются наиболее экономичными;
5. при сравнительно высокой производительности барабанные сушилки занимают малую площадь и допускают правое и левое вращение.
В процессе проектирования и расчета сушильных установок обычно применяется следующий примерный порядок выполнения отдельных этапов проектирования:
1. предварительный этап (выбор основного оборудования, режим процесса и вспомогательных устройств):
· выбор типа установки;
· обоснование (расчет) оптимального режима процесса
· выбор метода энергоподвода и вида сушильного агента (воздух, топочные или инертные газы);
· выбор типа калорифера и топочной камеры с вспомогательным оборудованием;
· выбор типа вентилятора и место его расположения;
· выбор типа загрузочных, разгрузочных устройств и транспортных приспособлений;
· выбор системы контроля, регулирования и управления процессом сушки и, в частности типа датчиков и места их расположения
2. Основные конструктивные расчеты.
Методика и порядок расчета зависят от типа установки, варианта сушильного процесса и других специфических факторов.
Методы расчета сушильных установок можно разделить на четыре группы.
1. Приближенные инженерные расчеты применяются при выборе типового оборудования.
Например, определение объема сушильной камеры производится по нормативному коэффициенту – напряжению по влаге Аv [кг. вл./(м3∙ч)].
При выборе и расчете поверхности нагревов типовых калориферов коэффициент теплопередачи k может быть определен по эмпирической формуле:
Где υ – скорость воздуха, м/с;
ρ – плотность воздуха, кг/м3;
А, n – нормативные коэффициенты, значения которых приводятся в паспорте калорифера.
2. Статистические инженерные расчеты – относятся к постоянной (средней) скорости процесса сушки (V, кг. вл/ч). Эти расчеты проводятся на основании балансовых уравнений с использованием I-d диаграммы.
3. Кинетические расчеты отражают кинетику процесса сушки в реальных условиях переменного режима в сушильной камере.
4. Динамические расчеты – основываются на системах дифференциальных уравнений, описывающих изменения t◦С и влагосодержания в локальных точках объекта сушки.
Вывод: кинетические и динамические методы дают возможность аналитически определить продолжительность сушки и уточнить расчет габаритов сушильной установки.