Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

• Введение
• Литературный обзор
• 1. Расчет конвективной распылительной сушильной установки
• 1.1 Материальный расчет сушилки
• 1.2 Постарение процесса сушки смесью топочных газов с воздухом
• 1.3 Определение параметров сушильного агента при сушке смесью топочных газов с воздухом
• 1.4 Внутренний баланс сушильной камеры
• 1.5 Расчет расходов сушильного агента и топлива
• 1.6 Расчет распылительной сушилки
• 2. Расчет вспомогательного оборудования
• 2.1 Расчет футеровки и тепловой изоляции
• 2.2 Расчет топки
• 2.3 Расчет затвора
• 2.4 Выбор и расчет пылеуловителей
• 2.5 Расчет гидравлического сопротивления сушильной установки
• 2.6 Выбор дымососа
• Заключение
• Список литературы

Введение

Сушка - это процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала путем испарения содержащейся в нем жидкости за счет подведенного к материалу тепла. Целью сушки является улучшение качества материала (снижение его объемной массы, повышение прочности) и, в связи с этим, увеличение возможностей его использования. В химической промышленности, где технологические процессы протекают в основном в жидкой фазе, конечные продукты имеют вид либо паст, либо зерен, крошки, пыли. Это обусловливает выбор соответствующих методов сушки.

Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов удешевляет их транспортировку и придает им определенные свойства, а также уменьшению коррозии аппаратуры. Влагу можно удалять механическим способом: отжим, центрифугирование, отстаивание. Однако этими способами влага удаляется частично, более тщательное удаление влаги осуществляется путем тепловой сушки: испарение влаги, удаление паров.

Процесс тепловой сушки может быть естественным и искусственным. Естественная сушка применяется редко. По физической сущности сушка является сложным диффузионным процессом. Его скорость определяется скоростью диффузии влаги из глубинных частей материала к поверхности , а затем в окружающую среду.

В распылительных сушилках, высушивая шликер, получают порошок материала. Для этого в сушильной камере шликер тем или иным способом диспергируют (распыляют) в виде капель, которые, перемещаясь в камере, омываются подаваемым в нее агентом сушки и высушиваются до определенной влажности вследствие разности парциальных давлений паров жидкости на поверхности капель и в агенте сушки. Поэтому достаточная степень диспергирования шликера является одним из важнейших факторов интенсивной работы распылительных сушилок, т. к. от нее зависит величина поверхности распыления шликера и, соответственно, скорость процессов тепло- и массообмена при сушке.

Литературный обзор

Применяемые в химической промышленности типы сушилок можно классифицировать по технологическим признакам: давлению (атмосферные, вакуумные), периодичности процесса, способу подвода тепла (конвективные, контактные, радиационные, с нагревом токами высокой частоты), по роду сушильного агента (воздушные, газовые, сушилки на перегретом паре), направлениям движения материала и сушильного агента (прямоточные и противоточные), способу обслуживания, схеме циркуляции сушильного агента, тепловой схеме и т.д.

Выбор типа сушилки зависит от химических свойств материала. Так, при сушке материалов с органическими растворителями используют герметичные аппараты и сушку обычно проводят под вакуумом; при сушке окисляющихся материалов применяют продувку инертными газами; при сушке жидких суспензий используют распыливание материала Конструкции сушилок весьма разнообразны и выбор их определяется технологическими особенностями производства.[1]

Аэрофонтанная сушилка

Аэрофонтанная сушилка представляет собой камеру конической формы. Влажный материал поступает из бункера через питатель и переносится газом-теплоносителем в камеру сушилки. Следствием конусности является интенсивная циркуляция материала в камере. Материал поднимается, фонтанирует в центральной части камеры сушилки и опускается в ее периферийной части.

Если частицы высушиваемого материала близки по размерам и плотности, то высушенные частицы как более легкие уносятся газом из сушилки и улавливаются, например, в циклоне. Для таких материалов в условиях их большой начальной влажности аэрофонтанные сушилки могут оказаться рентабельнее сушилок кипящего слоя, т.к. они проще и дешевле.



Рис. 1 - Горизонтальная непрерывнодействующая секционированная сушилка. 1 - камера; 2 - перегородки; 3 - решетка; 4 - газовые коллекторы; 5 - слой; 6 - порог.

Интенсивное движение частиц в псевдоожиженном слое приводит к обратному перемешиванию твердой фазы. Поэтому во всем слое без перегородок температура практически одинакова и равна температуре выгружаемого продукта. При наличии перегородок обратное перемешивание отмечается лишь в пределах одной секции и движение частиц приближается к поршневому режиму. Поэтому падение температуры в слое и движущая сила больше, а тепло- и массообмен интенсивнее. Кроме того, как уже отмечалось выше, равномерность обработки материала повышается.

Самое простое - горизонтальное секционирование с расположением камер, разделенных перегородками, на одном уровне.

Сушилка системы Turbo-Flo (рисунок 1) представляет собой прямоугольный аппарат, разделенный вертикальными перегородками на ряд камер. В одних идет основной процесс сушки, в других материал досушивается за счет аккумулированного тепла и затем охлаждается. Под сушильными камерами сжигают природный газ, продукты сгорания которого в смеси с воздухом проходят через решетку в слой материала. Первая секция получает самую горячую смесь, в последующую смесь поступает с более низкой температурой. В камеры охлаждения подают холодный воздух. Для улавливания мелких частиц из уходящих газов, используют циклон, помещенный в свободном пространстве камеры. Аппарат можно применять для сушки, обжига и в качестве реактора.[3]

Горизонтальная непрерывнодействующая сушилка имеет сушильную камеру 1, разделенную вертикальными перегородками 2. Под перфорированной решеткой 3 находятся самостоятельные газовые коллекторы 4. Материал вводят в камеру 1 и сквозь щели, образуемые перегородками 2 и решеткой 3, разгружают через порог 6 последней секции. Отработанный теплоноситель частично рециркулирует. В каждую газовую камеру, если это необходимо, можно подавать теплоноситель различной температуры.

В Ивановском химико-технологическом институте (ИХТИ) Кисельниковым с сотрудниками создано несколько конструкций безуносных комбинированных сушилок. В отдельных ступенях этих сушилок обеспечиваются разные тепловые и гидродинамические условия, выбираемые в соответствии со свойствами высушиваемых материалов (термолабильность, размеры частиц, форма связи влаги с материалом, начальная и конечная влажность и т.д.). Отличительной чертой этих сушилок является то, что в ходе сушильного процесса обеспечивается очистка воздуха, выходящего из последней ступени, за счет контакта пыли с загружаемым влажным материалом. Необходимое время пребывания обрабатываемого продукта достигается в аппарате с псевдоожиженным слоем, что позволяет осуществить глубокую сушку материалов, содержащих связанную влагу.

Пневматическая сушилка. Пневматическая сушилка (труба-сушилка) представляет собой вертикальную трубу постоянного сечения длиной 10 - 20 м. В один конец трубы (обычно в нижнюю часть) подается влажный материал из бункера питателем. Он подхватывается горячим газом и на проходе через сушилку высушивается. Из трубы газ со взвешенными в нем частицами поступает в циклон для улавливания высушенного продукта. Исследования показали, что в циклон-аппаратах эффективно продолжается сушка. Это позволяет уменьшить длину сушилки. Из трубы должно быть удалено столько влаги, чтобы предупредить налипание материала на стенки циклона.

Скорость газа в трубе должна быть больше скорости витания (скорости осаждения частиц). Она выбирается в зависимости от размера и плотности частиц от 10 до 35 м/с. Поэтому пребывание материала в сушилке кратковременно, т.к. в трубе-сушилке газ и материал движутся в одном направлении (прямотоком), такая сушилка эффективна для удаления поверхностной влаги (первый период сушки). Вследствие кратковременности сушки допустимы повышенные температуры теплоносителя даже для термочувствительных продуктов. Простота трубы-сушилки обусловливает рентабельность сушки многих материалов.[2]

Распылительная сушилка

Распылительная сушилка применяется для сушки пастообразных и жидких материалов. В ней высушиваемый материал распыляется в горячем газе (воздухе). Распыливание производится форсунками (механическими или пневматическими) или центробежными дисками.

При механическом распыливании раствор соли, например уксуснокислого кальция, нагнетается в форсунках под давлением от 30 до 200 атм. Размер капель при распыливании зависит от давления жидкости, диаметра выходного отверстия, вязкости жидкости и т.д., и колеблется в пределах от 20 до 100 мк. На размеры капель влияет главным образом турбулизация жидкостной струи, которая создается повышением скорости закручивания струи в форсунке. Схемы двух механических форсунок представлены на рис. 2. На рис. 2а приведена конструкция форсунки, предназначенной для распыливания высококонцентрированных растворов и выполненной из легированной стали. Форсунка состоит из корпуса 1, головки форсунки 2 и диска 3. Насадка сменная, позволяющая изменять диаметр выходного отверстия от 0,8 до 1,5 мм.

На рис. 2б представлен другой тип механической форсунки, состоящей из корпуса 1, который навинчивается на питающую головку 2 и закрепляется контргайкой 4. Раствор проходит через восемь отверстий диска 3 и три тангенциальных канала диска 5, закручивается в центральной камере диска и через отверстие в диске 6 выдавливается наружу.

Рис. 2 - Механические форсунки. 1 - корпус; 2 - питающая головка; 4 - контргайка; 3, 5, 6 - диск.

Механические форсунки отличаются высокой производительностью, бесшумностью работы, дают тонкий и равномерный распыл. Производительность форсунок при сушке до 600 кг/ч, хотя форсунка может распыливать до 4,5 т/ч продукта. Расход энергии на распыление от 2 до 10 кВт на тонну раствора. К недостаткам форсунок следует отнести невозможность регулирования производительности форсунки и быструю засоряемость выходных отверстий (0,5 мм). Эти форсунки не пригодны для обработки суспензий, паст, растворов, дающих осадки.



Рис. 3 - Распылительная сушилка (распыл механической форсункой). 1 - сушильная камера; 2 - механическая форсунка; 3 - ввод воздуха; 4 - фильтр; 5,10 - вентиляторы; 6 - подогреватель; 7 - циклон; 8 - топка; 9 - скребки; 11 - скруббер; 12,13 - насос.

Несмотря, однако, на большую скорость процесса (количество испарившейся воды в единицу времени с единицы поверхности материала), интенсивность работы распылительных сушилок (количество испарившейся воды в единицу времени в единице объема аппарата) невелика, поскольку на единицу объема аппарата одновременно приходится сравнительно небольшая масса материала.

При работе распылительных сушилок наблюдается большой унос высушенного материала газами, т.к. материал в процессе сушки находится в мелко распыленном состоянии. Поэтому значительная часть продукта улавливается из газа в циклонах, рукавных фильтрах, электрофильтрах.

Распылительные сушилки предпочтительное применение имеют в следующих случаях.

1. Материал не переносит длительного нагрева. Процесс сушки протекает очень быстро (от десятых долей до нескольких секунд) и поэтому даже чувствительные к нагреву материалы, например, пищевые продукты: молоко, яичный порошок и др., не успевают разложится при высушивании.

2. Недопустимо окисление материала, например при сушке металлических порошков. Из-за кратковременного нагрева материал в процессе сушки не успевает окисляться.

3. Сушится пастообразный, залипающий материал. Сушка его на лету предотвращает залипание стенок. Распыление жидких материалов центробежным диском обуславливает разброс капель на стенки камеры. Однако, после некоторого предела повышения скорости вращения диска (4000-20000 об/мин) такое налипание прекращается. Это происходит, по-видимому, из-за очень мелкого распыления жидкости, при котором капли или не долетают до стенок, или высыхают настолько быстро, что даже долетевшие частицы не налипают

В контактных сушилках тепло высушиваемому материалу передается через металлическую стенку, обогреваемую паром или водой. Поверхность контакта может быть либо цилиндрической, когда паста или густой раствор высушиваемого продукта подаются на поверхность обогреваемого цилиндра (одно- и двухвальцовые сушилки), либо плоской, когда влажный продукт насыпается на горизонтальные плиты, обогреваемые изнутри паром, водой, электронагревателями. Применяют цилиндрические поверхности с наружным обогревом цилиндров и подачей материала внутрь (гребковые, центробежно-щеточные сушилки).[4]

1. Расчет конвективной распылительной сушильной установки

конвективный распылительный сушилка

1.1 Материальный расчет сушилки [4]

Целью расчета является определение количества влаги W, испаряемой в сушилке за единицу времени, и расход влажного материала .

Общее количество испаряемой влаги рассчитывают по следующей формуле:

W = * ,

где - производительность сушилки по высушенному материалу, кг/с; , - соответственно начальная и конечная влажность материала, в долях.

W = 2.78 * = 1.57 кг/с.

Расход материала находят с помощью материального баланса:

= + W = 2.78 + 1.57 = 4.35 кг/с.

1.2 Постарение процесса сушки смесью топочных газов с воздухом

На рисунке 1 приведена схема сушки смесью воздуха и топочными газами. Воздух с параметрами , нагнетается вентилятором в камеру смешения КС. Туда же поступают из топки Т дымовые газы с параметрами , для определения которых необходимо провести расчет топлива. Полученная в камере смешения смесь с температурой вентилятором подается сушильную камеру СК, из которой выходит с температурой .

Процесс сушки на диаграмме строится для зимы и для лета.

Для расчета параметров сушильного агента на I-X диаграмму наносят т. А, соответствующего воздуха (, ).

Рис.1 Принципиальная теплотехнологическая схема сушилки с использованием смеси топочных газов с воздухом.

Влагосодержание воздуха рассчитывают по формуле:

= 0.622 * ,

где - давление насыщенного водяного пара, соответсвующего заданной температуре , = 150 Па - зима, = 2136 Па - лето; P - атмосферное давление P = 101325 Па.

= 0.622 * = 0.00077 кг/кг - зима;

= 0.622 * = 0.0096 кг/кг - лето.

Так, как при сушке топочными газами влагосодержание заранее неизвестно, рассчитаем параметры вспомогательной т. Г на диаграмме I-X, характеризующее состояние топочных газов после их предварительного смешения с воздухом.

1.3 Определение параметров сушильного агента при сушке смесью топочных газов с воздухом

На сегодняшний день в Пермском крае известно около 160 месторождений углеводородного сырья, среди которых разрабатываются 3 газовых, 89 нефтяных, 18 газонефтяных. Основная добыча ведётся в южных и центральных районах. Наиболее разработанными месторождениями являются Краснокамское, Полазненское, а также Осинское, Куединское, Чернушинское.

Поэтому в качестве топлива выбираем мазут с характеристиками:

влажность = 3%, зольность = 0.1%, содержание водорода = 11.2%, объем теоретически необходимого воздуха = 10.45 м3/кг, теплота сгорания низшая = 39800 кДж/кг.

Масса сухого воздуха , необходимого для сжигания топлива и смешения с топочными газами, зависит от принятой величины коэффициента избытка воздуха = 3:

= * * ,

= 3 * 1.293 * 10.45 = 40.54 кг/кг.

Где - плотность сухого воздуха при нормальных условиях (0, 760 мм. рт. ст.), равная 1.293 кг/м3.

Масса сухих топочных газов при сжигании 1 кг мазута и данном составляет:

 = 1 - ( + + 9 * ) + ;

= 1 - (00.3 + 0.001 + 9 * 0.112) + 40.54 = 40.579 кг/кг

Масса водяных паров в топочных газах при сжигании 1 кг мазута и данном составляет:

= + 9 * + * ;

= 0.03 + 0.112 * 9 + 40.54 * 0.00077 = 1.069 - зима;

= 0.03 + 0.112 * 9 + 40.54 * 0.0096 = 1.427 - лето.

Влагосодержание топочных газов определяется по формуле:

= ;

= = 0.026 кг/кг - зима;

= = 0.035 кг/кг - лето.

Энтальпию топочных газов при данном коэффициенте избытка воздуха вычисляют по формуле:

= ,

где - КПД топки, учитывающий потери тепла от неполноты сгорания топлива и от наружного охлаждения топки з = 0.95; - удельная теплоемкость мазута, кДж/(кг*К), величину которую можно определить по формуле = 1.74 + 0.0025 * ; - температура подогрева мазута перед подачей в форсунку, = 95;

= 1.74 + 0.0025 * 95 = 1.9775 кДж/(кг*К)

- энтальпия окружающего воздуха, кДж/кг, вычисляется по формуле:

= * + ( + * ) * ,

где , - влагосодержание и температура окружающего воздуха; - удельная теплота парообразования = 2493 кДж/кг; - удельная теплоемкость пара = 1.97 кДж/(кг*К); - удельная теплоемкость воздуха = 1 кДж/(кг*К)

= 1 * (-16) + (2493 + 1.97 * (-16)) * 0.00077 = -14.1 кДж/кг - зима;

= 1 * 18 + (2493 + 1.97 * 18) * 0.0069 = 42.77 кДж/кг - лето.

= = 922 кДж/кг - зима;

= = 984 кДж/кг - лето

Далее выполняем построение линии теоретической сушилки и определяем параметры:

точка B: зима: = 775 кДж/кг, = 0.025 кг/кг;

лето: = 800 кДж/кг, = 0.03 кг/кг, = 10;

точка D: зима: = 0.254 кг/кг;

лето: = 0.263 кг/кг.

1.4 Внутренний баланс сушильной камеры

Величина (внутренний баланс сушильной камеры) выражает разность между приходом и расходом теплоты непосредственно в сушильной камере без учета теплоты сушильного агента:

= - ( + + + ).

Удельный приход теплоты с испаряемой влагой равен:

= * ,

где - удельная теплоемкость влаги, удаляемой из материала при начальной температуре материала , = 4.19 кДж/(кг*К).

Температуру материала принимают равной температуре мокрого термометра при средних параметрах окружающей среды. В зимних условиях допускается считать = 0. Для лета считается как:

= + 10…15 = 10 + 15 = 25

Так как в сушильной камере распылительного типа ….. и зимой и летом принимаем равную 100 .

= 4.19 * 0 = 0 - зима;

= 4.19 * 25 = 104.75 кДж/кг - лето.

Удельный расход теплоты на нагревание высушенного материала:

 = ,

= = 147.91 кДж/кг - зима;

= = 110.94 кДж/кг - лето.

где - теплоемкость абсолютно сухого материала, = 0.921 кДж/(кг*К).

Удельный расход тепла на нагрев остаточной влаги в материале рассчитываем по формуле:

= ,

= = 68.88 кДж/кг - зима;

= = 51.6 кДж/кг - лето.

где - средняя удельная теплоемкость влаги, = 4.182 кДж/(кг*К) - зима, = 4.178 кДж/(кг*К) - лето.

Удельные потери теплоты в окружающую среду оценивают предварительно в долях от теплоты, расходуемой на испарение 1 кг влаги:

= * ( + * ),

= 0.045 * (2493 + 1.97 * 99) = 120.96 кДж/кг.

= 0 - (147.91 + 68.88 + 120.96) = -337.75 кДж/кг - зима;

= 104.75 - (110.94 + 51.6 + 120.96) = -178.75 кДж/кг - лето.

где - удельная теплота парообразования = 2493 кДж/кг; - удельная теплоемкость пара = 1.97 кДж/(кг*К); = 0.045.

Далее определяем величину на которую необходимо отложить точку Е:

* ( - )

-337.75 * (0.254 - 0.025) = -77.3 - зима;

-178.75 * (0.263 - 0.03) = -41.65 - лето

Отрезок ВЕ совпадает по направлению с линией действительного процесса сушки. При ее пересечении с изотермой определяется положение точки C с параметрами:

= 0.233 кг/кг, = 700 кДж/кг - зима;

= 0.248 кг/кг, = 768 кДж/кг - лето.

Вычислим кратность смешения воздуха с топочными газами:

n = .

n = = 0.041 - зима;

n = = 0.245 - лето.

Коэффициент избытка воздуха бсм в газовоздушной смеси, поступающей в сушильную камеру, можно определить по формуле:

бсм = б * (1 + n * )

бсм = 3 * (1 + 0.041 * ) = 3.12 - зима;

бсм = 3 * (1 + 0.245 * ) = 3.74 - лето.

Проверка:

- = - * ( - )

775 - 700 = -(-337.75) * (0.233 - 0.025) - зима;

75 = 74.67;

800 - 768 = -(-178.75) * (0.248 - 0.03) - лето;

32 = 33.28.

Дальнейший расчет ведем по зимним параметрам.

1.5 Расчет расходов сушильного агента и топлива

Массовый расход абсолютно сухого газа рассчитываю, используя результаты построения процесса сушки на диаграмме I-X:

L = ;

L = = 7.9 кг/с.

Расход топлива при сушке топочными газами находим из соотношения массового расхода сушильного агента L и массы сухих газов Gс.г, приходящийся на 1 кг топлива, с учетом кратности n смешения их с воздухом перед сушилкой:

Bт = ;

Bт = = 0.19 кг/с.

1.6 Расчет распылительной сушилки [4]

Для распыления шликера выбираем форсуночное распыление пневматической форсункой и подачей суспензии снизу вверх.

При определении напряженности сушилки по влаге используют эмпирическое соотношение, полученное в НИИхиммаш для форсуночного распыления:

= 0.0625 * .

= 0.0625 * = 20.28 кг/(м3*ч).

Для определения температуры мокрого термометра tм используем I-Х диаграмму.

Определяем рабочий объем камеры:

= = = 279 м3.

По объему камеры из ГОСТ 18906-80 определяем типоразмер сушильной камеры и ее диаметр: D = 6.5 м; H = 10м; = 330 м3; m = 19.5 т; тип сушилки СРФ.

Для устранения налипания порошка на стенки и потолок сушильной камеры при фонтанном распылении (подачи суспензии снизу вверх) необходимо, чтобы расстояние между уровнем установки форсунки и потолком камеры, а также диаметр камеры были больше, чем высота Н99 и диаметра 2R99 факела распыленной суспензии.

При заданных параметрах суспензии, коэффициента расхода, и диаметра сопла необходимый гранулометрический состав будет обеспечен при давлении распыления, ат:

P = * 52.5,

где - коэффициент расхода форсунки; d3,2 - средний объемно-поверхностный диаметр частиц d3,2 = 2 мм; где dс - диаметр сопла форсунки, dс = 3,7 мм; - начальная влажность материала.

Для пневматического распыления коэффициент расхода форсунки находится по формуле:

= ,

где Re - критерий Рейнольдса.

Re = ,

где - плотность глиняного шликера, = 1750 кг/м3; - эквивалентный диаметр, = 0.002 м; v - скорость течения шликера, v = 0.5 м/с; - динамический коэффициент вязкости, = 0.001 Па*с.

Re = = 1750;

= = 6.04;

P = * 52.5 = 57.6 ат = 5.76 МПа.

Тогда радиус факела распыла определяют по формуле:

R99 = 3 * * * ;

R99 = 3 * * * = 2.95 м.

Высота факела распыла:

Н99 = 13.05 * * * ;

Н99 = 13.05 * * * = 8.7 м.

Производительность форсунки:

= 39.7 * * * * ;

= 39.7 * 6.04 * 17500.5 * 0.00372 * 57600000.5 = 1.2 кг/с.

Необходимое количество форсунок определяется, исходя из производительности сушилки по влажному материалу G1:

n = = = 3.4 4форсунки.

Суммарный объем факела при использовании нескольких форсунок:

= 0.785 * [2 * + D]2 * ,

= 0.785 * [2 * 2.95 + 2]2 * 8.7 = 326 м3.

где ДD - максимальное расстояние между крайними форсунками, ДD = 2м.

Удельный влагосъем q кг/(м3*ч), в объеме факела распыла суспензии определяется по формуле:

q = * ;

q = * * 3600 = 17.39 кг/(м3*ч).

Общее удельное количество испаряемой в сушилке влаги соответствует необходимой норме, поэтому принимаем к установке расчетное количество форсунок с выбранным ранее диаметром сопла dс = 3.7 мм.

2. Расчет вспомогательного оборудования

2.1 Расчет футеровки и тепловой изоляции [4]

Так как в сушилке идет интенсивное испарение, то температура внутри сушилки меньше 100, а значит, футеровку делать не надо. Следовательно, используем только изоляцию.

Потери тепла вычисляем по формуле:

= * (t - ),

где t - температура стенки, так как стенка обладает хорошей теплопроводностью, то температуру нагрева стенки прими 100; - температура окружающей среды, принимаем ее равную 45.

В качестве изоляционного материала используем диатомит с коэффициентом теплоотдачи л = 0.15 Вт/(м*), толщину утиплителя принимаем = 0.07 м.

= * (100 - 45) = 117.85 Вт = 120.96 Вт.

2.2 Расчет топки [4]

Объем топки Vт рассчитывают по рекомендуемой величине теплового напряжения объема qv при сжигании мазута:

= ,

где значения теплового напряжения объема qv при сжигании мазута составляют для камерных топок 100кВт/м3.

= = 75 м3.

Диаметр топки с объемом 75 м3 составит D = 3.35 м. Следовательно, длинна топки будет равна L = 2 * D = 3.35 * 2 = 6.7 м.

2.3 Расчет затвора [4]

Так как питатель в распылительной сушилке отсутствует считаем только диаметр калапана-мигалки:

D = ,

D = = 0.27 0.3 м.

где Gу.д - удельная производительность мигалки, Gу.д = 50 кг/(м2*с).

2.4 Выбор и расчет пылеуловителей [4]

Объемный расход газов Vг в системе пылеулавливания определяют по массовому расходу и параметрам сушильного газа на выходе из сушилки:

= .

Плотность влажного газа равна сумме плотностей абсолютно су- хого газа и пара , взятых при парциальных давлениях и влагосодержании :

= * (1 + X).

Плотность сухого газа при давлении и температуре t определяют по формуле:

= * ,

где - плотность газа при нормальных условиях (для абсолютно сухого воздуха = 1.293 кг/м3 ); - давление, соответствующее нормальным условиям ( = 101.3 кПа); Т0 - температура, соответствующая нормальным условиям (Т0 = 273,15 К); Т - температура влажного газа, измеренная по аб- солютной (термодинамической) шкале: Т = 273.15 + t = 273.15 + 99 = 372.15 К.

Парциальное давление абсолютно сухого газа находят как разность между общим давлением смеси Р и парциальном давлением пара :

= P - .

Парциальное давление пара определяем по диаграмме I-X = 18.7 кПа. При этом общее давление P влажного газа следует принимать равным 99,4 кПа (745 мм рт. ст.).

= 99.4 - 18.7 = 80.7 кПа;

= 1.293 * = 0.76 кг/м3;

= 0.76 * (1 + 0.223) = 0.93 кг/м3;

= = 10.4 м3.

Рекомендуемый расход газов через одиночный циклон НИИОГАЗ определяют по формуле:

= 28 * ,

где - коэффициент гидравлического сопротивления циклона, определяемый по условной скорости газа в цилиндрической части циклона; - диаметр циклона, м.

Выбираем тип циклона НИИОГАЗ - ЦН-15 с D = 800 мм и = 105, тогда: = 28 * = 1.75 м3.

Определяем необходимое число циклонов:

n = = = 5.94 6 шт.

Для выбора рукавного фильтра определим расчетную площадь фильтрования:

S = ,

S = = 693 м2.

где - объемный расход газов через систему пылеулавливания; - фиктивная скорость газа в фильтровальной ткани, т.е. расход газа, приходящийся на 1 м2 ткани.

Принимаем рукавный фильтр СМЦ 101А из лавсана. (лавсана) = 0.015 м/с; площадь 1 фильтра Sф = 115 м2.

Число рукавов, которое нам понадобится:

n = = = 6.02 6 шт.

2.5 Расчет гидравлического сопротивления сушильной установки

Потерю давления на трение и на преодоление местных сопро- тивлений на отдельных участках газового (воздушного) тракта рассчи- тывают по уравнениям:

= л * * ;

=

где л - коэффициент трения; l и dэ - соответственно длина и эквивалентный диаметр расчетного участка тракта; и х - соответственно плотность и средняя скорость газа на этом участке; - сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке тракта. Так как доля сопротивления трению в общей потере давления невелика, величину коэффициента трения обычно принимаем постоянной и независимой от величины критерия Рейнольдса. Для отдельных не футерованных газовоздухопроводов л = 0,02.

1. Участок - от топки к сушилке.

v = 8 м/с; l = 7.791 м; = D = = = 1.3 м;

Коэффициент местного сопротивления на входе в трубу о = 0.5;

Коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы о = 1;

Коэффициент местного сопротивления на повороте трубы на 90? (2 поворота) о = 1 * 0.21 * 2 = 0.42;

= 0.42 + 1 + 0.5 = 1.92;

= 0.02 * * = 3.58 Па;

= = 57.14 Па.

2. Участок - от сушилки к циклону.

v = 9 м/с; l = 7.147 м; = = 1.2 м;

Коэффициент местного сопротивления на входе в трубу о = 0.5;

Коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы о = 1;

Коэффициент местного сопротивления на повороте трубы на 90? (2 поворота) о = 1 * 0.2 * 2 = 0.4;

Коэффициент местного сопротивления на участке сужения о = 0.3

= 0.4 + 1 + 0.5 + 0.3 = 2.2;

= 0.02 * * = 5.38 Па;

= = 82.86 Па.

3. Участок - от циклона к фильтру.

v = 10 м/с; l = 4.794 м; = = 1.15 м;

Коэффициент местного сопротивления на входе в трубу о = 0.5;

Коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы о = 1;

Коэффициент местного сопротивления на повороте трубы на 90? о = 1 * 0.21 = 0.21;

= 0.21 + 1 + 0.5 = 1.71;

= 0.02 * * = 3.88 Па;

= = 79.52 Па.

4. Участок - от фильтра к дымососу.

v = 12 м/с; l = 9.528 м; = = 1 м;

Коэффициент местного сопротивления на входе в трубу о = 0.5;

Коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы о = 1;

Коэффициент местного сопротивления на повороте трубы на 180? о = 1.4 * 0.9 = 1.26;

= 1.26 + 1 + 0.5 = 2.76;

= 0.02 * * = 12.76 Па;

= = 184.8 Па.

Потери давления в сушилке: = 100 Па;

Потери давления в рукавном фильтре: = 1000 Па;

Потери давления в 1 циклоне:

v = = = 3.45 м/с;

= 105;

= = 168.44 Па.

Общее сопротивление тракта, находящегося под разрежением, рассчитывают, суммируя потери давления в сушильном аппарате, в пылеуловителях и в соединительных газовоздухопроводах:

= + + + + ,

где - минимальное разрежение, которое обычно поддерживается в рабочем объеме сушилки ( =10 Па); - потери давления в газовоздухопроводах.

= 100 + 1010.64 + 1000 + 82.86 + 5.38 + 79.52 + 3.88 + 184.8 + 12.76 = 2479.84 Па.

2.6 Выбор дымососа [4]

Расчетная подача дымососа, установленного на газовой стороне тракта, равна:

= * ,

= 1.2 * 10.4 = 12.48 м3.

где - объемный расход газов в системе пылеулавливания; - коэффициент запаса, учитывающий также присосы воздуха в системе пылеулавливания =1.2.

Расчетное давление дымососа определяют по уравнению:

= * ,

= 1.1 * 2479.89 = 2727.879 Па.

где - коэффициент запаса, равный 1,1; - суммарное гидравлическое сопротивление участка тракта, находящегося под разряжением.

Заводская характеристика вентилятора дается обычно для воздуха при температуре, отличной от расчетной, поэтому при выборе дымососа используют величину приведенного расчетного давления , отличающуюся от величины поправочным множителем , учитывающим различие плотностей газа в расчетных и заводских условиях:

= * ;

= * ,

где - плотность воздуха при нормальных условиях; - плотность газа у дымососа; tзав - температура воздуха по заводской характеристике машины, tзав = 200°С.

= * = 0.8

= 0.8 * 2727.879 = 2182.3 Па.

По давлению выбираем дымосос ДН-15 со следующими параметрами:

- диаметр рабочего колеса D = 1500 мм;

- частота вращения 1000 об/мин;

- подача H = 50 м3;

- давление P = 2300 Па;

- потребляемая мощность N = 40 кВт.

Мощность электродвигателя находят по формуле:

= ,

где - КПД передачи, = 0,98; - КПД электродвигателя, = 0,98.

= = 41649.3 Вт = 41.649 кВт.

Установочную мощность электродвигателя определяют по формуле:

 = * ,

где - коэффициент запаса (принимают равным 1.1).

= 1.1 * 41.649 = 45.814 кВт

Заключение

Целью курсовой работы был расчет распылительной сушилки, который включал в себя расчет конвективной сушильной установки и расчет вспомогательного оборудования.

В ходе работы была составлен материальный баланс, целью которого были определены количество испаряемой влаги в сушилке W = 1.57 кг/с и расход влажного материала = 4.35 кг/с. Затем после составления внутреннего баланса сушильной камеры на I-X диаграмме была построена линия реальной сушки глиняного шликера.

В конструктивном расчете были определены габариты сушилки D = 6.5 м; H = 10м; = 330 м3; m = 19.5 т. Глиняный шликер распыляется шестью пневматическими форсунками под давлением 5.76 МПа. А также расчет вспомогательного оборудования: камерной топки размеры которой составили D = 3.35 м и L = 6.7 м; клапана-мигалки D = 0.3 м. Было принято решение использовать 6 циклонов марки НИИОГАЗ - ЦН-15 с D = 800 мм, а также 7 рукавных фильтров из лавсана марки СМЦ 101А с площадью 1 рука S = 115 м2. По итогам гидравлического расчета был выбран дымосос ДН-15 с мощностью электродвигателя 45.814 кВт.

Список литературы

1. Губарева В.В. Термовлажностные и низкотемпературные теплотехнологические процессы и установки. Ч.1. Учебное пособие. / В.В. Губарева, А.В. губарев - Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2017. - 256 с.

2. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. /А. .Г Касаткин. - 10-е изд., стереотип., дораб. - М.: Альянс, 2004. - 752 с.

3. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: справочник / Под общ. ред. чл.-корр. РАН А.В. Клименко и проф. В.М. Зорина. - 4-е изд., стер. - М.: Издательство МЭИ, 2007. - 632 с. - (Теплоэнергетика и теплотехника; кн. 4).

4. Лыков М.В. Распылительные сушилки / М. В. Лыков, Б.И. Леончик. - М.: Машиностроение, 166. -330 с.

5. Губарева В.В. Расчет и проектирование конвективных сушильных установок. Учебное пособие./В.В. Губарева - Белгород, БГТУ им. В.Г.Шухова, 2014.- 118с.

Размещено на Allbest.ru