Расчет и проектирование пневматической сушильной установки

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Расчет и проектирование пневматической сушильной установки

Исходные данные

1. Сушимый материал: картофельный крахмал;

2. Средняя плотность материала см =1500 кг/м3;

3. Теплоемкость сухого материала См = 0,8 кДж/кг?С;

4. Состав — доля фракции d0,5 = 2 мм; d0,3 = 1 мм; d0,2 = 3 мм;

5. Влажность: W0 = 40%; W2 = 18%; Wк = 35%;

6. Производительность по готовой продукции G2 = 1,7 т/ч

7. Дымовые газы: t1 = 140? С; t2 = 50? С;

8. Воздух: t0 = 10? С; d0 = 4 г/кг;

9. Топливо: природный газ (Надым-Пунга-Н. Тура-Свердловск-Челябинск) QНР=35 590 кДж/м3;

10. Схема получения сушильного агента: Б;

1. Материальный баланс сушильной установки

Начальное, критическое и конечное влагосодержания сушимого материала

Производительность сушильной установки по абсолютно сухой массе

Расход влажного материала

Количество испаряемой влаги

2. Состав и теплота сгорания топлива

Состав газообразного топлива

Состав газа по объему, %

CH4

C2H6

C3H8

С4H10

C5H12

C6H14

CO

CO2

N2

O2

H2S

H2

Qpн кДж/м3

плотн,

98,7

0,16

0,18

0,01

-

-

-

0,08

1,0

-

-

-

35 590

0,725

97,36

0,28

0,44

0,04

-

-

-

0,17

1,72

-

-

-

Высшая теплота сгорания топлива

Qвр=Qнр+2514*У (0,09*n/12m+n)*CmHn=35 590+2514*((0,09*4/12+4)*97,36+(0,09*6/12*2+6)*0,28+(0,09*8/12*3+8)*0,44+(0,09*10/12*4+10)*0,04=36 042,0кДж/кг

3. Определение основных параметров топочных газов

Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания газообразного топлива

L0=1,38*(0,0179CO+0,248H2+0,44H2S+У ((m+n/4)/12m+n)*CmHn-O2)=1,38*((1+4/4)/(12*1+4)*97,36+(2+6/4)/(12*2+6)*0,28+(3+8/4)/(12*3+8)*0,17+(4+10/4)/(12*4+10)*0,04=17,0 кг/кг

БТ=1,03

Коэффициент избытка воздуха в топке для газообразного топлива

Масса сухих продуктов сгорания газообразного топлива

Gсг=1+бmLo-У (0,09*n/12m+n)*CmHn=1+1,03*17,0 — ((0,09*4/12+4)*97,36+(0,09*6/12*2+6)*0,28+(0,09*8/12*3+8)*0,17+(0,09*10/12*4+10)*0,04=16,31 кг/кг.

Масса водяных паров в составе продуктов сгорания для сухого газообразного топлива

Gп=У (0,09*n/12m+n)*CmHn0L0d0/1000=((0,09*4/12+4)*97,36+(0,09*6/12*2+6)*0,28+(0,09*8/12*3+8)*0,17+(0,09*10/12*4+10)*0,04+1,03*17,07*4/1000=2,27 кг/кг

Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки

Влагосодержание продуктов сгорания на выходе из топки

Энтальпия наружного воздуха

I0=c0t0+(2500+2tп)*d/1000=1,29*10+(2500+2*10)*4/1000=10,13кДж/кг

Коэффициент избытка воздуха, дополнительно подаваемого в камеру смешения

бдоп = Qвр зт+стtт+бmL0I0 — GсгСсгtсг — Gniсм/L0(свtсм + iсмd0/1000 — I0)=

36 042*0,9 +1,534*10+1,03*17,0*10,13 — 16,31*1,0796*140 — 2,27*2780/(1,015*140 + +2780*4/1000 — 10,13) *17,0= 9,12

Энтальпия смеси продуктов сгорания и присадочного воздуха на выходе из камеры смешения

Iсм= Qврзттtт+(бдоп+ бm) L0I0/Gсг + бдопL0=36 042*0,9 + 1,534*10 +(11,22+1,03) 17,0*10,13/16,31 + 11,22*17,0 = 184,3

Кратность смешения продуктов сгорания и присадочного воздуха

n = Im — Iсм/Iсм — I0 = 2000,64−184,3/184,3−10,13 = 11

Влагосодержание смеси продуктов сгорания и присадочного воздуха на выходе из камеры смешения

4. Определение основных параметров сушильного агента в процессе сушки материала (по i-d диаграмме)

Удельный расход теплоты на испарение влаги

qисп=(i0+Cпt2-Cw?0)=(2500+2*50−4,19*10)=2524,6 кДж/кг

Удельный расход теплоты на нагрев материала

Потери теплоты в окружающую среду

Термовлажностное отношение или угловой коэффициент процесса

Энтальпия сушильного агента на выходе из сушильной установки

Влагосодержание сушильного агента на выходе из сушильной установки

Энтальпия сушильного агента в конце периода прогрева (в точке П)

Iпр=I1 — (d2-d1) (cм+cwu0) (?м-?0)/1000 (u0-u2)=184,3 — (47,5−15,8)*(0,8+4,19*0,67)*(31−10)/1000*(0,67−0,219)=178,93

Температура сушильного агента в конце периода прогрева

tпр=(Iпр-i0d1/1000)/(cв+cпd1/1000) = (165,4−2500*15,8/1000)/(1,015+1,33*15,8/1000)=136,6C

dk=d1+(u0-uk)*(d2-d1)/(u0-u2)= 14,5+(0,67−0,538)*(47,5−15,8)/0,67−0,219=20,38 г. /кг

Ik=Iпр+?m*Cw*(dk-d1)/1000= Iпр +?m*Cw*(u0-uk)*(d2-d1)/1000*(u0-u2)= 177,47 кДж/кг

tk=(Ik-i0*dk/1000)/(Св+Cn*dk/1000)= 123 С

5. Расход топочных газов, присадочного воздуха, сушильного агента и топлива

Расход сушильного агента

Расход присадочного воздуха

Lв=Lсг*n/1+n=19 842,3*11/12=18 101,7

Расход топочных газов

Lт=Lсг/1+n= 19 842,3/12=1740

Часовой расход топлива

Объем топочной камеры для получения сушильного агента

Расчёт скорости витания и объёмного коэффициента теплообмена

Средние значения физических параметров сушильного агента:

— температура

-

коэффициент кинематической вязкости

нгtср=21,1*10-6 м2

— коэффициент теплопроводности

Среднее значение влагосодержания и плотности сушимого материла

Скорость витания частиц в трубе-сушилке определяется по среднему диаметру фракции

wвит i=(4gdiм — сг)/(3*овитг))0,5=(4*9,81*0,001*(2166,75−0,9879)/(3*1,1*0,9879))0,5=6,8 м/с

Скорость сушильного агента в трубе-сушилке

wг=(1,5−2) wвит max=12 м/с

Сечение трубы-сушилки

Fтр=Lсг/3600*wгг=19 842,3/3600*12*0,9879=0,46 м2

Диаметр трубы-сушилки

Dтр=((4*Fтр)/р)=((4*0,46)/3,14)0,5=0,77

Концентрация частиц материала в трубе-сушилке

вv=(3*K*(G1+G2)*xi)/2*3600*(wг-wвит i)*Fтр=3*0,68*(2329+1700)/2*3600*(12−6,8)*0,46=0,467 кг/м3

Удельная поверхность частиц отдельной фракции

fуд i=6вv/di*pм=6*0,467/0,001*2166,75=8,56 м23

Критерий Рейнольдса при скорости витания

Reвит i=wвит i*diг=6,8*0,001/22,1*10-6=307,6

Коэффициент конвективного теплообмена

бi=(0,186*Re0,8вит iг)/di=(0,186*213,570,8,*3,09*10-2)/0,001=562,2 Вт/м2 С

Объёмный коэффициент теплообмена

бvi*fур I = 562,2*12,5 = 4811Вт/м3 С

Расчёт высоты трубы-сушилки по участкам

Количество теплоты, отданное сушильным агентом в период прогрева материала

Температурный напор на участке прогрева

Высота участка трубы, соответствующая периоду прогрева

Hпр=Qпр/3,6*бv*Дt2*Fтр=37 147/3,6*4811*122*0,46=0,162 м

Количество теплоты, отданное сушильным агентом в первом периоде (постоянной скорости сушки) материала

Температурный напор на участке первого периода сушки

Высота участка трубы, соответствующая первому периоду, м

H1=Q1/3,6*бv*Дt1*Fтр=595 604/3,6*4811*51*0,46=8,93

Q11 =Gсух*[(Cm+Cw*U2)*(?2-?m)+(uk-u2)*(i0+cn*i2-cw*?m)+(uk-u2)*qокр]=1394,6*((0,8+4,19*0,219)*(31−10)+(0,538−0,219)*(2500+2*172,64−4,19*31)+(0,538−0,219)*286,5=51 260 кДж/ч

H11=Q11/3,6*бv*Дt11*Fтр=51 260/3,6*4811*57,3*0,47=0,91 м

Высота участка трубы, необходимая для разгона частиц

Hр=(wвит*(wг-wвит)/2g)*[ln (wм2-wг — wвит)/(wм1 — wг — wвит) — ln (wм2 — wг + wвит)/(wм1 — wг + wвит)]= (6,8*(12−6,8)/2*9,81)*[ln (4,94−12−6,8)/(0−12−6,8) — ln (4,94−12+6,8)/(0−12+6,8)]=1,741 м.

Общая высота пневматической сушильной установки

гидравлический пневматический топливо сушильный

Hтр=Hp+Hпр+H1+H11 =1,741+0,162+8,93+0,91=11,743

6. Гидравлическое сопротивление пневматической сушильной установки

Объёмная концентрация частиц материала в трубе

ч= (G1+G2г/2Lсг(1+dср)*см=(2329+1700)*0,9879/2*19 842,3*(1+0,03)*1500=0,0020м3/м3

Потери напора при трении газа о стенки трубы

Потери напора в местных сопротивлениях (сужениях, поворотах) из-за трения газа

Статический напор газового потока (вес столба газа)

ДP3г*(1-ч)*Hтр*g = 0,9879*(1−0,0020)*0,895*11,743=10,36Па

Потери напора при трении материала о стенки трубы

ДP4тр**Hтр/Dтр*(1-ч)*смwм2/2=0,024*1,174/0,77*(1−0,0020)*1500*4,942/2=2005 Па

лтр*=27*(wt2/gdi)-0,75=27*(4,942/9,81*0,001)-0,75=0,077

Потери статического напора, обусловленные массой материала на участке стабилизированного движения частиц

ДP5м*Hст*ч*g=1500*1,0*0,0020*9,81=31 Па

Hcт=Hтр-Hр

Потери статического напора, обусловленные массой материала на участке разгона частиц

ДP6= (wвит*(смг)*Gм/2см*Fтр)*ln[(wм2-wг — wвит)*(wм1 — wг+ wвит)/(wм2 — wг + wвит)*(wм1 — wг — wвит)]= [(6,8*(1500−0,9879)*2015,5/2*1500*0,47*3600)*ln (4,94−12−6,8)*(0−12+6,8)/(4,94−12+6,8)*(0−12−6,8)]=10,86

Масса материала, находящегося в трубе

Gм=0,5 (G1+G2)=0,5*(2329+1700)=2014,5

Динамические потери напора на разгонном участке

ДP7=(wм2-wм1)*Gм/Fтр=(4,94−0)*2014,5/0,47*3600=5,88Па

Задавшись условной скоростью газа в сечении циклона (wу=3,5 м/с), определяем диаметр циклона

Dц=(4Lсг/3600*р*wцсц)0,5=(4*20 290/3600*3,14*3,5*0,9879)0,5 = 1,21 м

Принимаем

Dц=125 см

Гидравлическое сопротивление циклона

Полное гидравлическое сопротивление трубы-сушилки

По найденному полному сопротивлению и расходу сушильного агента Lсг производится выбор тягодутьевого оборудования.

Мощность тягодутьевой установки

По каталогу тягодутьевого оборудования выбирается дымосос ВР-86−70−12,5ДУ-8−01/03:

Тип электродвигателя АИР 225м8;

Частота n=730 об/мин;

Мощность Nу=30 кВт;

Предельно допустимая производительность 1370 м3/ч;

Масса 1000 кг.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой