Построение I-d диаграммы процесса распылительной сушки с мокрым скруббером в качестве второй ступени улавливания пыли продукта

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 66. 047 (088. 8)
Б. С. Сажин, О. С. Кочетов, М. В. Сошенко, В. Б. Сажин, А. В. Костылева, Л. Б. Дмитриева,
О.Ю. Дорушенкова
Московский государственный текстильный университет им. А. Н. Косыгина, Москва, Россия Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия
ПОСТРОЕНИЕ I-d ДИАГРАММЫ ПРОЦЕССА РАСПЫЛИТЕЛЬНОЙ СУШКИ С МОКРЫМ СКРУББЕРОМ В КАЧЕСТВЕ ВТОРОЙ СТУПЕНИ УЛАВЛИВАНИЯ ПЫЛИ ПРОДУКТА
In work the design procedure of parameters of process of drying of materials of dispersion with construction of process of drying on I-d is submitted to the diagram. The technique of construction of process of drying on I-d to the diagram is considered on an example of a mode of the dryer working by a principle of a parallel current of movement of a solution and the heat-carrier, and as the heat-carrier air which is heated up in a gas heater is used, and in quality dispergator the vortical centrifugal atomizer is applied. As the first step of clearing of air from a dust of a product cyclones are used, and final clearing is made in a wet scrubber where there is a preliminary condensation of a solution up to required humidity.
В работе представлена методика расчета параметров процесса сушки диспергированных материалов с построением процесса сушки на I-d диаграмме. Методика построения процесса сушки на Id диаграмме рассмотрена на примере режима сушилки, работающей по принципу параллельного тока движения раствора и теплоносителя, причем в качестве теплоносителя используется воздух, нагреваемый в газовом калорифере, а в качестве диспергатора применяется вихревая центробежная форсунка. В качестве первой ступени очистки воздуха от пыли продукта используются циклоны, а окончательная очистка производится в мокром скруббере, где происходит предварительное сгущение раствора до требуемой влажности.
Наиболее важным этапом расчета параметров процесса сушки диспергированных материалов является построение процесса сушки на I-d диаграмме. Рассмотрим этот этап расчета на примере режима сушилки, работающей по принципу параллельного тока движения раствора и теплоносителя, схема которой представлена на рис. 1. В качестве теплоносителя используется воздух, нагреваемый в газовом
калорифере, перед которым температура смеси топочного газа и воздуха составляет t'-z
=750 °C [1]. В качестве распыливающего устройства используется механическая центробежная вихревая форсунка, приведенная на рис. 2. Вывод готового продукта из сушильной установки производится с помощью скребков 7 в приемный короб 8 для готового продукта, а затем в бункер 9 для сбора готового продукта. В качестве первой ступени очистки воздуха от пыли продукта используются циклоны 6, размещенные в стояках 5, а окончательная очистка его производится в мокром скруббере 12, который орошается раствором, подаваемым насосом из емкости 11. В скруббере происходит предварительное сгущение раствора до требуемой влажности. Отработанный и очищенный теплоноситель выбрасывается в атмосферу, а сгущенный раствор поступает в емкость 11, и после перемешивания его с исходным раствором поступает в диспергатор 3, в качестве которого применяется вихревая центробежная форсунка, представленная на рис. 2. Раствор подается по впускному отверстию 2 в кольцевой зазор 7, откуда в завихритель 6 через тангенциально расположенные к внутренней поверхности завихрителя 6 дроссельные отверстия 8. Вращающийся поток жидкости из завихрителя 6 выходит через калиброванное коническое отверстие 10 соплового вкладыша 9, в результате чего образуется факел распыленной жидкости, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности отверстия 10. Сопловый вкладыш 9 может быть выполнен из твердых материалов, например карбида вольфрама, рубина, сапфира, что существенно повысит надежность работы всей сушильной установки.
Рис. 1. Схема распылительной сушилки, работающей по принципу параллельного тока движения раствора и теплоносителя: 1-сушильная камера, 2-система воздуховодов для подачи теплоносителя, 3-распыливающее устройство, 4-корпус сушильной установки, 5-стояки для размещения системы улавливания высушенного продукта, 6-циклон, 7-скребковое устройство, 8-приемный короб для готового продукта, 9-привод скребкового устройства, 10-бункер для сбора готового продукта, 11-емкость для исходного раствора, 12-скруббер.
Рассмотрим построение 1-ё диаграммы на примере со следующими техническими условиями на протекание процесса сушки:
— максимально допустимая температура нагрева в процессе сушки исходного раствора
— 110 °С- часовая производительность по сухому продукту 0і=400 кг/час- начальная и конечная влажность раствора и продукта '-1 = 64,3% и W2 =5%- начальная температура воздуха перед сушилкой ^ = 300 °C, температура воздуха за сушилкой 1−2 = 300 °С-
Для сушки используется наружный воздух с параметрами:
1−0 =-10 °С — ё0 =1,47 г/кг- ф = 80%- 1о = 1,53 ккал/кг.
Начальная точка В процесса сушки будет иметь параметры 1^=300 °С и ё1 = ё0 =1,47 г/кг (рис. 3).
Теперь определим потери тепла в сушилке на 1 кг испаренной влаги. Расход тепла на нагрев продукта вычисли по формуле
Ям = 02 См (и2-иіУ№і= 400−0,335(90−48)/550=11,7 ккал/кг,
(1)
где См — теплоемкость продукта, которая равна:
см = Ссух (100- '-2)/100 + '-2/100 = 0,3(100−5)/100 + 5/100 = 0,335 ккал/кг-град- (2)
ссух — теплоемкость абсолютно сухого продукта, равна 0,3 ккал/кг-град- и2 — температура продукта после сушки, равна 90 °С-
и1 — температура раствора, принимается равной температуре мокрого термометра при соответствующих параметрах воздуха в скруббере с учетом охлаждения на 1°, т. е. 48 °C.
При соответствующей изоляции сушилки принимаем потери тепла в окружающую среду равными я5 = 60 ккал/кг, тогда суммарные потери тепла составят
Д= и1- ям — я5 = 48 — 11,7 — 60 = 23,7 ккал/кг. (3)
Теперь для построения действительного процесса сушки на диаграмме 1-ё определим отрезок Ее (см. рис. 3): Ее = е-Г •Д /т = 100-(-23,7)/500 = - 4,8 мм и из точки В через точку Е проведем прямую линию до пересечения с 12 =100 °С, и получим влагосодержание отработанного воздуха ё2=70 г/кг.
Подсчитаем расход сухого воздуха на 1 кг испаренной влаги
I = 1000/ (ё2 — й) = 1000/(70 — 1,47) = 14,6 кг/кг. (4)
При этом часовой расход сухого воздуха составит:
Ь = т = 14,6−550 = 8050 кг/час.
Удельный объем влажного воздуха, отнесенный к 1 кг сухого воздуха, равен
У0 = 4,64−10−6 (622 + ё)(273 + 1),
3 8
причем на входе в сушилку и'-0 =1,65 м /кг, а на выходе из сушилки и& quot-0 =1,19 м /кг.
Рис. 2. Схема вихревой центробежной форсунки: 1-корпус, 2-впускное отверстие, 3-крышка, 4-герметизирующая прокладка, 5-пружина, 6-завихритель, 7-кольцевой зазор, 8-дроссельные отверстия, 9- сопловый вкладыш, 10-калиброванное коническое отверстие.
В первый период сушки температура поверхности равна температуре мокрого термометра, т. е. ип = & quot-1м ~ 53 °C. Этот период продолжается до тех пор, пока влажность частиц не станет равной гигроскопической, т. е. для данного раствора '-гс = 40% (влажность, отнесенная к абсолютно сухому весу).
Количество испаряемой влаги при снижении влажности частиц раствора от '-1 до '-г равно
^^= С'-1('-1 — '-г)/(100 — '-г) = 950(60 — 28,6)/(100 — 28,6) = 427 кг/час. (5) Влагосодержание воздуха в конце первого периода сушки
ё'-2 = ё + 1000 ^/Ь = 1,47 + 1000−427/8050 = 54,5 г/кг.
Влагосодержанию 54,5 г/кг на линии действительного процесса (точка Б) соответствует температура воздуха 1-'-2=150 °С- тогда равно
Д^ =(11 -г'-2)/(2,3−11 — 1м)/(1'-2 — 1м))) = (300 — 150) /(2,3^((300−53)/(150 — 53))) = 160 °C Принимая при wгc = 40% температуру поверхности испарения равной и1 = 1-м = 53 °C, а при равновесной влажности wрc =2%, ип = 1−2 =100 °С, температура продукта будет равна и2 = 90 °C.
Из построения на диаграмме 1-ё процесса смешения отработанного воздуха сушилки и воздуха из помещения цеха находим параметры воздуха перед скруббером, которые будут: ё'-ск = 64 г/кг, 1'-ск = 93 °C (точка М). Строим действительный процесс сгущения раствора в скруббере, который, согласно расчету аналогичного процесса сушки, выражается линией ММ'-. При определении конечной точки процесса исходим из относительной влажности воздуха за скруббером фск& quot- = 60%. Параметры воздуха в точке М'- будут: ё& quot-ск = 77 г/кг, 1& quot-ск = 62 °C.
Количество испаряемой влаги в скруббере
= Ьск/1000 (ё'-'-ск — ^ск) = 8855 / 1000(77 — 64) = 115 кг/час. (6)
Влажность раствора после скруббера
w, l = (^ - Осух —) / (О'-1 —)100 = (1065 — 380 — 115) / (1065 — 115) -100 = 60%,
что соответствует принятой ранее величине влажности раствора перед сушилкой. Понижением влажности раствора за счет улавливания пыли продукта из воздушного потока пренебрегаем.
Исходя из скорости воздуха в скруббере иск = 1 м/сек, определяем диаметр скруббера
Бск= V (ЬскУск /(0,785 • 3600- иск) = V (8855−1,085 / (0,785−3600−1) = 1,84 м. Скруббер работает с рециркуляцией раствора из расчета, чтобы плотность орошения составляла, А = 3 т/м2 час.
Объем скруббера
Уж = 0 ск / (ауск Д: ср) = 66 000/(235 -25,5) ~ 11 м³ Рабочая высота скруббера
н ск = Уск / Fск = 11,0/2,64 = 4,17 м. (7)
Перед нагревателем температура смеси топочных газов и воздуха должна быть 1-'-г=750 °С. Тогда количество водяного пара, поступающего с воздухом
Ьп.в = а Ы0/1000 = 2,64−3,86−1,47 / 1000 = 0,015 кг/кг.
Количество абсолютно сухих газов, получающихся от сжигания 1 кг топлива,
Ьс-г = 1 + а Ь — (9 Н^р + Ар)/100 = 1+2,64−3,86 — (9−2,2 + 32,5 + 23,6)/100 = 10,44 кг/кг. Влагосодержание смеси топочных газов и воздуха перед нагревателем при: г = 750 °C равно
ёсм = 1000(Ьп.в + Ьп)/ ЬсТ = 1000(0,015 + 0,523)/10,44 = 51,6 г/кг. (8)
Процесс нагрева воздуха на диаграмме 1-ё изображается линией АВ. Количество
тепла, необходимое на нагрев воздуха, равно
0к = Ь (11 — I 0)= 8050(73 + 1,53) = 600 000 ккал/час, (9)
где I) и 11 — энтальпия воздуха до и после нагревателя в ккал/кг.
Это количество тепла сообщается воздуху от смеси топочных газов и воздуха.
Процесс охлаждения газов происходит при постоянном влагосодержании ёсм = 51,6 г/кг от 1-'-г = 750 °C до С = 280 °C и изображается на диаграмме !-ё линией В1В2.
Рис. 3. Схема процесса сушки диспергированных материалов на М диаграмме Выводы:
В работе представлена методика расчета параметров процесса сушки диспергированных материалов с построением процесса сушки на 1-ё диаграмме. Методика построения процесса сушки на 1-ё диаграмме рассмотрена на примере режима сушилки, работающей по принципу параллельного тока движения раствора и теплоносителя, причем в качестве теплоносителя используется воздух, нагреваемый в газовом калорифере, а в качестве диспергатора применяется вихревая центробежная форсунка. В качестве первой ступени очистки воздуха от пыли продукта используются циклоны, а окончательная очистка производится в мокром скруббере, где происходит предварительное сгущение раствора до требуемой влажности.
Список литературы
1. Сажин Б. С. Основы техники сушки. М.: Химия, 1984. -320 с.
2. Голубев Л. Г. Сушка в химико-фармацевтической промышленности/ Л. Г. Голубев, Б. С. Сажин, Е. Р. Валашек.- М.: Медицина, 1978. -272 с.
3. Лыков М. В. Распылительные сушилки/ М. В. Лыков, Б. И. Леончик.- М.: Машиностроение, 1966.
4. Повышение эффективности технологических процессов в поле акустических колебаний. Научн. тр. МИСиС. М. :Металлургия, 1981. Под ред.Н. Н. Хавского.
5. Розенберг Л. Д. Физика и техника мощного ультразвука. М. :Наука, в 3-х кн. Книга 3: Физические основы ультразвуковой технологии, 1970, гл. 9 и 10.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой