расчет и проектирование барабанной сушильной установки

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
В.Ю. Лакомкин, С.Н. Смородин
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
БАРАБАННОЙ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Учебно-методическое пособие
для выполнения курсового проекта
Санкт-Петербург
2012
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ
ПОЛИМЕРОВ»
__________________________________________________________
В.Ю. Лакомкин, С.Н. Смородин
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
БАРАБАННОЙ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Учебно-методическое пособие
для выполнения курсового проекта
Санкт-Петербург
2012
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
УДК 66.01(07)
ББК 35.1я7
Л 195
Лакомкин В.Ю., Смородин С.Н. Расчет и проектирование барабанной
сушильной установки: учебно-методическое пособие для выполнения курсового
проекта / СПб ГТУ РП. СПб., 2012. -38с., ил.12.
В настоящем пособии приведена методика теплового и гидравлического
расчета барабанной сушильной установки. графические материалы для
выполнения чертежа, а также перечень необходимой литературы и
вспомогательные таблицы справочных величин.
Предназначено для выполнения курсовых и дипломных проектов
студентами факультета промышленной энергетики специальности
140104
«Промышленная теплоэнергетика», 140105 «Энергетика теплотехнологий», а
также студентами бакалавриата и магистратуры по направлению 140100
«Теплоэнергетика и теплотехника».
Рецензент: канд.техн.наук, доцент кафедры теплосиловых установок и
тепловых двигателей СПб ГТУ РП Т.Ю. Короткова.
Подготовлено и рекомендовано кафедрой промышленной теплоэнергетики
СПб ГТУ РП (протокол № 3 от 12 ноября 2012г.).
Утверждено к изданию методической комиссией факультета промышленной
энергетики СПб ГТУ РП (протокол № 2 от 4 декабря 2012г.).
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом СанктПетербургского государственного технологического университета растительных
полимеров в качестве учебно-методического пособия.
Редактор и корректор Т.А.Смирнова
Техн. редактор Л.Я.Титова
Темплан 2012 г., поз. 95
___________________________________________________________________________
Подп.к печати 06.12.2012.
Формат бумаги 60х84 1/16.
Бумага тип. №1.
Печать офсетная. Печ. л. 2,5 . Уч.-изд. л. 2,5 . Тираж 100 экз. Изд. №95.
Цена “С”.
Заказ
___________________________________________________________________________
Ризограф Санкт-Петербургского государственного технологического университета
растительных полимеров. 198095, Санкт-Петербург, ул.Ивана Черных, 4
© Санкт-Петербургский
государственный технологический
университет растительных полимеров,
2012
© В.Ю. Лакомкин, С.Н. Смородин, 2012
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ БАРАБАННОЙ
СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Барабанные конвективные сушильные установки широко применяются
для сушки различных мелкокусковых и зернистых материалов в химической
и силикатной промышленности, а также для сушки топлива на
электростанциях и углеобогатительных предприятиях. В целлюлознобумажном производстве сушильные барабаны могут быть использованы для
сушки лигнина, древесных отходов, местных топлив и других влажных
материалов.
Барабанная сушилка (рис. 1) представляет собой установленный
наклонно вращающийся барабан, на который надеты два бандажа и
зубчатый венец привода. Бандажами барабан опирается на четыре ролика,
установленные на рамах. Два опорных ролика ограничивают осевое
смещение корпуса барабана. На торцах барабана имеются камеры: в одной
предусмотрен ввод газов и загрузка влажного материала, в другой - вывод
сухого продукта и отработавшего сушильного агента. За счет установки
барабана под небольшим наклоном (до 6°) материал постепенно
передвигается к разгрузочной камере.
Рис. 1. Барабанная сушилка:
1 – топка; 2 – тарельчатый питатель; 3 – корпус барабана;
4 – электродвигатель; 5 – редуктор; 6 – зубчатая передача;
7 – опорные ролики; 8 – опорно-упорные ролики; 9 – лабиринтовые
уплотнения
Материал поступает в барабан по течке, которая в некоторых случаях
оборудована специальным подающим устройством (рис. 2). Иногда течки
снабжены рубашкой, в которой движется охлаждающая вода или воздух. Это
позволяет избежать прилипания материала к стенке, омываемой горячими
газами.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Рис. 2. Загрузочное устройство барабана:
1 - шнек; 2 – течка; 3 - барабан
Внутри барабана, в зависимости от свойств высушиваемого материала,
устанавливают различные насадки (рис. 3). При вращении барабана лопасти
насадки подхватывают материал, поднимают его и сбрасывают, при этом
поверхность его соприкосновения с газами увеличивается. Падая, материал
омывается сушильным агентом и высушивается.
Из загрузочной камеры материал поступает на приемно-винтовую
насадку, приваренную к корпусу барабана под углом (рис. 3а). Приемновинтовой насадкой материал подается на основную насадку. Для
крупнокусковых материалов, склонных к налипанию, на внутренние стенки
барабана устанавливается подъемно-лопастная насадка (рис. 3б, в, г, и). Для
материалов с хорошей сыпучестью устанавливается секторная насадка
(рис. З д, е). Следует отметить, что расположение лопаток в секторах должно
быть таким, чтобы человек мог свободно очистить насадки от налипшего
материала. На рис. 3з показаны самоочищающиеся прямые поворотные
лопатки, которые используют при сушке мажущихся материалов. Для
материалов с очень мелкими частицами, дающих большое пыление,
применяется перевалочная система с закрытыми ячейками (рис. 3ж). В
зависимости от внутреннего устройства барабана заполнение его материалом
может доходить до 20-28 %.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Рис. 3. Схемы различных типов внутренних устройств барабана
Для барабанов, работающих на дымовых газах, вместо приемной
камеры предусмотрена установка специального листа, который крепится к
топке. На обоих торцах барабана ставятся уплотняющие устройства,
препятствующие выходу дымовых газов, но не мешающие вращению
барабана (рис.4а,б).
На рис.5 показан общий вид установки сушильного барабана со всем
вспомогательным оборудованием. Со стороны выхода отработавшей смеси
воздуха и газов располагают пылеотделительное и вытяжное устройства.
Дымосос обычно располагается за циклоном, так как при этом его ротор
менее подвергается износу частицами высушенного продукта. При малых
сопротивлениях системы вместо дымососа устанавливают вытяжную трубу.
У конца барабана расположено устройство для удаления высушенного
материала  шнек или затвор-мигалка.
Барабанные сушилки в России изготавливаются стандартных размеров
согласно ГОСТ 27120-86, 27134-86, 11875-88.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Рис. 4. Типы уплотняющих устройств:
а - плавающее сальниковое; б - лабиринтное
Принципиальная схема прямоточной барабанной сушильной установка
показана на рис.6. Влажный материал из бункера 1 с помощью питателя 2
подается во вращающийся сушильный барабан 3. Параллельно материалу в
сушилку подается сушильный агент, образующийся от сгорания топлива в
топке 4 и смешения топочных газов с воздухом в смесительной камере 5.
Воздух в топку и смесительную камеру подается вентиляторами 6 и 7.
Высушенный материал с противоположного конца сушильного барабана
поступает в промежуточный бункер 8, а из него на транспортирующее
устройство 9. Отработанный сушильный агент перед выбросом в атмосферу
очищается от пыли в циклоне 10. Транспортировка сушильного агента через
сушильную установку осуществляется с помощью вентилятора 11. При этом
установка находится под небольшим разрежением, что исключает утечку
сушильного агента через неплотности установки. Барабан приводится во
вращение электродвигателем через зубчатую передачу 12.
Существуют барабанные сушилки других конструкций. На рис.7
приведена схема двухходовой барабанной сушилки. Она представляет собой
два барабана - внутренний и наружный. Внутренний барабан 2 состоит из
трех частей, соединенных между собой болтами. Для компенсации
температурных расширений в местах соединения поставлены специальные
прокладки. Наружный барабан цельносварной. Внутренняя насадка обоих
барабанов подъемно-лопастная. Материал из питателя 1 поступает во
внутренний барабан. Сюда же подают агент сушки при температуре до
700 °С. Далее материал поступает во внешний барабан для окончательной
сушки, отсюда в камеру, затем удаляется из сушилки. Газы из камеры
направляются на очистку в циклоны.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Барабанные сушилки с комбинированным обогревом (рис.8) находят
применение при сушке термоустойчивых материалов, так как процесс
осуществляется в противотоке с сушильным агентом и в контакте с
горячими стенками. Высушиваемый материал перемещается в кольцевом
пространстве между стенками барабана и центральной трубы. Дымовые газы
из топки 1 поступают внутрь трубы и отдают часть тепла высушиваемому
материалу через стенку. Затем газы поступают в кольцевое пространство,
вступая в контакт с материалом. Процесс сушки проходит интенсивно, с
малым расходом сушильного агента, следовательно, и с минимальным
пылеуносом.
Рис.8. Барабанная сушилка с комбинированным подводом теплоты:
1 – топка; 2 – дымосос; 3 – барабан
На рис.9 показана барабанная сушилка с поперечной продувкой слоя
материала агентом сушки. Благодаря поперечному движению материала и
сушильного агента эти аппараты могут работать при более низких
начальных температурах газа.
Рис.9. Барабанная сушилка с поперечной продувкой слоя материала:
1 – газовый короб; 2 – лопатки; 3 – барабан; 4 – опорные ролики
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
В барабанных сушилках сушка в большинстве случаев производится
топочными газами. Топочные газы получают в специальных топках, и если
они имеют высокую температуру, то для получения сушильного агента с
требуемой температурой их разбавляют воздухом. При использовании
рециркуляции сушильного агента необходима установка специальных
циклонов для очистки отработавших газов от пыли. Иногда в качестве
сушильного агента вместо топочных газов используется воздух,
нагреваемый в паровых калориферах до 100-150°С.
Конструкции топок для получения сушильного агента и
пылеулавливающих устройств приведены в методических указаниях
«Расчет и проектирование пневматической сушильной установки».
МЕТОДИКА РАСЧЕТА СУШИЛЬНОГО БАРАБАНА
В табл. 1 (см. Приложения) приведены обозначения физических
величин, принятых в настоящем учебно-методическом пособии. Исходные
данные для расчета барабанной сушильной установки, согласно Вашему
варианту, приведены в табл. 2 (см. Приложения).
Возможные схемы получения сушильного агента: А – прямоточная;
Б – с камерой смешения (задан коэффициент избытка воздуха в топке).
Температуру материала и топлива (кроме мазута) условно принимаем
равной температуре окружающего воздуха.
Материальный баланс сушильной установки
Начальное, критическое и конечное влагосодержания сушимого
материала
u о = Wо /(100 – Wо) , кг/кг;
uк = Wк /(100 – Wк) , кг/кг;
u2 = W2 /(100 – W2) , кг/кг.
Начальное и конечное влагосодержания могут быть любыми (начать и
закончить процесс сушки можно в любой момент), но критическое
влагосодержание
зависит
от
свойств
материала.
Критическое
влагосодержание характеризует переход от испарения поверхностной к
удалению внутренней влаги. Если критическое влагосодержание
отсутствует, то у материала имеется только поверхностная влага.
Производительность сушильной установки по абсолютно сухой массе
Gсух = G2 /(1 + u2) , кг/ч.
Расход влажного материала
G1 = Gсух (1 + uо) , кг/ч.
Количество испаряемой влаги
W = Gсух (uо – u2), кг/ч.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Состав и теплота сгорания топлива
Состав твердого топлива на рабочую массу берется по заданию
(см. Приложения, табл. 3)
r
r
r
r
r
r
r
W + A + C + H + N + O + Sр+о = 100 % .
Если для получения топочных газов используется твердое топливо,
которое сушится в установке, необходимо выполнить перерасчет
элементного состава топлива на конечную влажность W2, при которой
топливо выходит из сушилки.
В задании дано топливо такое же, как у Вас, но с другой влажностью.
Вы вначале сушите топливо в сушилке до влажности W2, а затем часть этого
топлива сжигаете для получения дымовых газов.
r
r
r
r
r
A 2 = A · (100 – W 2) / (100 – W ) = A · K , %;
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
C 2 = K·C ; H 2 = K·H ; N 2 = K·N ; O 2 = K·O ; S (р+о) 2 = K·S(р+o) ;
r
r
r
r
r
r
r
W 2 + A 2 + C 2 + H 2 + N 2 + O 2 + S(р+о) 2 = 100 % .
r
r
Здесь К – коэффициент пересчета равный К=(100 – W 2) / (100 – W ).
В дальнейших расчетах используются новые значения элементного
состава. Индекс «2» для простоты отбрасываем.
По данной методике все расчеты ведутся на высшую теплоту сгорания
топлива и на кг топлива (в том числе и для газа).
теплота
сгорания
топлива
берется
по заданию
Низшая
(см. Приложения, табл. 3). Если Вы не знаете теплоту сгорания, то высшую
теплоту сгорания твёрдого и жидкого топлива определяют по формуле
Д.И.Менделеева
r ) , кДж/кг
Q r  340C r  1260H r  109(O r  Sp
o
s
или
Q r  Q r  25,14  (9H r  W r ) , кДж/кг .
s
i
Состав газообразного топлива берется в соответствии с заданием
(см. Приложения, табл. 4).
Низшая теплота сгорания сухого газообразного топлива
Q d  22,4 (22,3 CH 4  21,16 C 2 H 6  20,7 C 3 H 8  20,41C 4 H 10 
i
 4,53 CO  53,42 H 2  6,87 H 2 S ), кДж/кг.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Высшая теплота сгорания газообразного топлива
Qsd  Q id  2514  
0,09  n
 C m H n , кДж/кг.
12 m  n
где C m H n – составляющие газообразного топлива в процентах по массе.
Соотношение между единицами физических величин (работы, энергии
и количества теплоты) и единицами в системе СИ приведено в Приложении,
табл. 5.
Определение основных параметров топочных газов
Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания
твердого или жидкого топлива
L o  0,115C r  0,345H r  0,043(O r  S pr o ) , кг/кг.
Теоретическое количество
сгорания газообразного топлива
воздуха,
необходимое
Lо  1,38 (0,0179 СО  0,248 Н 2  0,44  Н2S  
для
полного
m  n/4
 C H  O2 ), кг/кг .
12  m  n m n
Коэффициент избытка воздуха в топке (только схема а) для твердого
или жидкого топлива
9H r  W r  А r
9H r  W r
r
Q s  з Т  c тл t тл  (1 
)c сг t сг 
iп
100
100
бт 

indo
L o (c сг t сг 
 Io )
1000
Wп (iп  i п )

L o (c сг t сг 
iп d o
1000
.
 Io )
Для газообразного топлива коэффициент избытка воздуха в топке
Q sr  з Т  c тл t тл  (1  
бт 
0,09 n
12 m  n
C m H n )с сг t сг  (
L o (c сг t сг 
0,09 n
12 m  n
C m H n )i п
i пd o
 Io )
1000
Здесь Wп , iп – масса и энтальпия водяного пара, применяемого для дутья
или для распыливания топлива; i п – энтальпия водяного пара при
температуре t сг  t1 ; c сг - средняя массовая теплоёмкость продуктов
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
сгорания при температуре t сг  t1 (см. Приложения, табл. 6). При б т > 5
теплоёмкость продуктов сгорания равна теплоёмкости воздуха. Если вы не
сжигаете мазут Wп = 0.
Масса сухих продуктов сгорания для твёрдого или жидкого топлива
G сг  1  б т L o 
Ar  9 Hr  Wr
100
, кг/кг.
Масса сухих продуктов сгорания для газообразного топлива
0,09 n
Gсг  1 бтLo  
CmHn , кг/кг.
12 m  n
Масса водяных паров в составе продуктов сгорания для твёрдого или
жидкого топлива
Gп 
9H r  W r
100

б тLodo
1000
 Wп , кг/кг.
Масса водяных паров в составе продуктов сгорания для сухого
газообразного топлива
бLd
0,09 n
CmHn  т o o , кг/кг.
Gп  
12 m  n
1000
Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки
Q sr  з Т  С тл t тл  б т L o I o  Wп iп
Iт 
G сг
, кДж/кг.
Влагосодержание продуктов сгорания на выходе из топки
dт 
1000  G п
, г/кг .
G сг
Коэффициент избытка воздуха, дополнительно подаваемого в камеру
смешения (только для схемы б)
б доп
Q sr  з Т  c тл t тл  б т L o I o  G cг с сг t см  G пi cм

.
i см d o
L o (c в t см 
 Io )
1000
Здесь i cм – энтальпия водяного пара при температуре смеси t см  t1 .
Энтальпия смеси продуктов сгорания и присадочного воздуха на
выходе из камеры смешения (для схемы б)
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
I cм 
Qsr  з т  c тл t тл  (б доп  б т )L о I о
G сг  б доп L о
, кДж/кг .
Кратность смешения продуктов сгорания и присадочного воздуха (для
схемы б)
n
I т  I cм
I cм  I о
Влагосодержание смеси продуктов сгорания и присадочного воздуха
на выходе из камеры смешения (для схемы б)
d cм 
d т  n  dо
, г/кг .
1 n
Определение основных параметров сушильного агента в процессе сушки
материала (по I-d диаграмме)
Температура материала на выходе из сушилки при u о  u k  u 2
2  м  (t 2  м )(u k  u 2 )/u k , ºС .
Температура материала на выходе из сушилки при u к  u о
2  м  (t 2  м )(u о  u 2 )/u о , ºС .
Температура материала на выходе из сушилки при u 2  u к (или u к –
отсутствует)
2  м , ºС .
На I-d диаграмме ставим точку на пересечении линий I т  I1 и
d т  d1 (для схемы а) и I см и d см (для схемы б). Точка лежит на вершине
угла, образованного линиями I = const и d = const. Из вершины проводим
луч процесса (примерно по биссектрисе) до линии  =100 % и определяем
температуру в точке пересечения. Она примерно совпадает по значению с
температурой смоченного термометра м (рис. 10).
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Рис. 10. Схема определения температуры смоченного термометра по
I-d диаграмме
Удельный расход теплоты на испарение влаги
q исп  (i о  с п t 2  с wо ) , кДж/кг .
Удельный расход теплоты на нагрев материала
q наг 
(с м  с w  u 2 )  (2  о )
, кДж/кг .
uо  u2
Потери теплоты в окружающую среду от 10 до 12 %.
q окр  (0,1  0,12)(qисп  q наг ), кДж/кг .
Термовлажностное отношение, или угловой коэффициент процесса
Д  с wо  (q наг  q окр ) 
о (с w u о  с м )  2 (с w u 2  с м )
 q окр .
(u о  u 2 )
Энтальпия сушильного агента на выходе из сушильной установки
с в2  t 2  Д  (
I2 
d1
1000
 Д  I1 )(i о  с п t 2 )
Д  (i о  с п t 2 )
, кДж/кг .
Здесь: I1 = Iт и d1= dт (для схемы а); I1 = Iсм и d1= dсм (для схемы б) ;
с в2 - теплоёмкость сушильного агента, равная теплоёмкости воздуха при
температуре t2 на выходе из сушильной установки.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Влагосодержание сушильного агента на выходе из сушильной
установки
d 2  d1 
1000 (I 2  I1 )
Д
, г/кг .
Порядок построения процессов на I-d диаграмме
Сначала на I-d диаграмму наносится точка 0, соответствующая
параметрам наружного воздуха. Далее по рассчитанным значениям
энтальпии Iт и влагосодержанию dт строится точка Т, соответствующая
параметрам топочных газов на выходе из топки.
При отсутствии камеры смешения (рис.11а) координаты точек Т и 1
совпадают.
При наличии камеры смешения (рис.11б) точка С или СМ,
соответствующая параметрам смеси на выходе из камеры смешения, лежит
на прямой, соединяющей 0 и Т. При этом параметры точек С (СМ) и 1
совпадают.
Параметры точки 2 соответствуют состоянию сушильного агента на
выходе из сушильной камеры, а линия, соединяющая точки 1 и 2 является
линией действительного процесса сушки.
Расход топочных газов присадочного воздуха, сушильного агента и
топлива
Расход сушильного агента для схем:
а) L сг 
1000  W
d2  dм
;
б) L сг 
1000  W
d 2  d см
.
Расход присадочного воздуха для схемы (б)
L n
L в  сг
, кг/ч .
1 n
Расход топочных газов для схемы (б)
L
L т  сг , кг/ч .
1 n
Часовой расход топлива для схем:
а) B т 
L сг
G сг
;
б) B т 
L сг
G сг (1  n)
, кг/ч .
ИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕ
а
б
Рис.11. Изменение параметров сушильного агента на I-d диаграмме для схемы а и б.
На схеме следующие обозначения: 1 - топка; 2 - камера смешения; 3 - сушильная камера; 4 - дымосос;
5 - уходящие газы
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Объем топочной камеры для получения сушильного агента
Vт 
B т Q sr
3600q v
, м3 .
Напряжение топочного объема принимается в зависимости от способа
сжигания и вида топлива (см. Приложения, табл. 7).
Выбор скорости газов, определение кинетических коэффициентов и
объёма барабана
Объём сушильного пространства Vб складывается из объёма Vпр ,
необходимого для прогрева влажного материала до температуры, при
которой начинается интенсивное испарение влаги (до температуры
смоченного термометра сушильного агента м ) и объёма Vс , требуемого
для проведения процесса испарения влаги, т.е. Vб = Vпр + Vс .
В соответствии с этим весь процесс сушки разбивают на два этапа:
прогрев и испарение.
Снижение энтальпии сушильного агента в период прогрева с учётом
потерь в окружающую среду (при u k  u о , (u о  u k ) q окр  0)
ДI пр 
G сух (d 2  d1 )[(c м  c w u о )(м  о )  (u о  u k )q окр ]
1000  W
.
Энтальпия сушильного агента в конце периода прогрева
I пр  I1  ДI пр , кДж/кг .
Температура сушильного агента в конце периода прогрева
I пр 
t пр 
св 
i o d1
1000 ,
с п d1
С .
1000
Параметры сушильного агента в конце периода прогрева нужно
показать на графике (рис. 12а). Для этого откладываем на I-d диаграмме из
точки 1 вертикально вниз по линии d=const отрезок, численно равный ∆Iпр .
В полученной точке (П или ПР) получаем энтальпию Iпр и температуру tпр
сушильного агента в конце периода прогрева и уточняем ранее принятое
значение температуры смоченного термометра
соединяем с точкой 2.
м .
Точку П на графике
ИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕ
Рис.12. а) - Процесс на I-d диаграмме (к расчету
потенциала массообмена); б) - температура
сушильного агента и сушимого материала
(к расчету температурного напора)
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Количество теплоты, отданное сушильным агентом в период прогрева
материала в среду (при u k  u о , (u о  u k ) q окр  0)
Q np  G cyx [(c м  c w u о )(м  о )  (u о  u k )q окр ], кДж/ч
Температурный напор на участке прогрева (рис. 12б)
Дt np 
(t1  о )  (t np  м ) 
, C.
(t1  о )
ln
(t np  м )
Средние значения физических параметров сушильного агента
Температура tср , влагосодержание dср, плотность ρг, коэффициент
кинематической вязкости  г и коэффициент теплопроводности λг
t1  t 2
t ср 
сг 
2
,C;
d ср 
d1  d 2
2  1000
с о  273  622  (1  d ср )
(273  t ср )(622  d ср )
, кг/кг ;
, кг/м3 ; где с о =1,293кг/м3 .
Здесь значения νг сушильного агента принимаются при температуре
(см. Приложения, табл. 8, 9).
tср
Средние значения влагосодержания uср, и плотности ρм сушимого
материала
u ср 
uо  u2
2
, кг/кг ;
см  с
м0
(1  u ср ), кг/м 3 .
Парциальное давление водяных паров в газе на входе и выходе из
сушилки
Р вх
п 
d1  Pб
, Па ;
622  d1
Р вых

п
d 2  Pб
, Па .
622  d 2
Среднее значение парциального давления водяных паров
Р ср
п
вых
Р вх
п  Рп

, Па .
2
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Потенциал массообмена, выраженный через парциальные давления
пара
ДР ср 
вых
(Р нп 1  Р вх
п )  (Р нп 2  Р п )
ln
Р нп 1  Р вх
п
, Па .
Р нп 2  Р вых
п
Здесь Рнп1 и Рнп2 – давления насыщенного водяного пара при температуре
смоченного термометра сушильного агента в начале и конце процесса сушки
определяют по I-d диаграмме или давлению насыщенного пара (см.
Приложения, табл. 10).
Температуры смоченного термометра на входе и выходе из сушилки
могут отличаться друг от друга и от ранее принятого среднего значения м
(рис. 12а).
Уточняем значения температур смоченного термометра, так, чтобы
вых
разности в скобках (Р нп1  Р вх
п ) и (Р нп 2  Р п ) были положительными.
Потенциал массообмена, выраженный через концентрацию пара
ДС ср 
18  273  ДР ср
22,4(273  t ср )Р б
, кг/м 3 .
Объёмный коэффициент теплоотдачи для сушильного барабана αv
зависит от степени заполнения барабана β, частоты вращения n, скорости
газов Wб , дисперсности материала и может быть рассчитан по
эмпирическому уравнению М. В. Лыкова:
б v  16(с г щб ) 0,9  n 0,7  в 0,54 , Вт/м 3К .
Данное уравнение справедливо при:
n = 1,5 ÷ 5 оборот/мин;
β = 10 ÷ 25 %;
ρгWб = 0,6 ÷ 1,8 кг/(м2 с).
Скорость газа в барабане ограничивается уносом частиц мелких
фракций и не должна превышать значения (см. Приложения, табл. 11).
Коэффициент заполнения барабана материалом зависит от типа
перевалочных устройств, %, для:
- подъёмно-лопастного β = 12 ÷ 14;
- распределительного β = 20;
- распределительного с закрытыми ячейками β = 25 ÷ 28.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Объёмный коэффициент массообмена может быть рассчитан по
эмпирическому уравнению
вV 
1,6  10  2 (с г щб ) 0,9  n 0,7  в 0,54  Р б
с г с г (Р б  Р ср
п )
, с 1 .
Объем сушильного барабана, необходимый для прогрева материала
Vnp 
Q np
, м3 .
3,6  б V  Дt np
Объем сушильного барабана, необходимый для испарения влаги
Vc 
W
, м3 .
3600  в v  ДCcp
Общий объем сушильного барабана
Vб  Vпp  Vc , м 3
.
Напряжение рабочего объема барабана по испаренной влаге
Аv 
W
, кг/(м3 ч) .
Vб
Барабанные сушилки в России изготавливаются стандартных размеров
согласно ГОСТ. Технические характеристики и типоразмеры некоторых
барабанов приведены в Приложениях, табл. 12.
Выбираем ближайший по объему стандартный барабан по
ГОСТ 27120-86 или 27134-86 и находим его основные характеристики –
длину Lб и диаметр Dб .
Площадь живого сечения барабана для прохода сушильного агента
Fб 
р  D 2б (100  в)
4  100
, м2
.
Действительная скорость газов в барабане
щ'б 
L сг (1  d cp )
3600  с г  Fб
, м/с .
Если расхождение между действительной и ранее принятой
скоростями газов больше 30 % , то необходимо повторить расчет, внося
соответствующие коррективы (изменить частоту вращения или коэффициент
заполнения барабана материалом).
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Расчет угла наклона и проверка работоспособности барабана по уносу
частиц
Средняя продолжительность пребывания материала в сушилке
ф
36  Vб  в  с м
G2 
W
, с.
2
Угол наклона барабана рассчитывают по формуле Митчела
б 


 0,007  щ'б  , град .
р  Dб  n  ф

180  30  L б
Если полученное значение угла наклона α меньше 0,5 градусов, то
число оборотов барабана n уменьшают и повторяют расчёт.
Необходимо проверить допустимую скорость газов, исходя из условия,
что частицы высушиваемого материала наименьшего диаметра dч min
не должны уноситься потоком сушильного агента из барабана. Скорость уноса,
равную скорости витания частиц, определяют по уравнению Тодеса
щун 
Ar  нг
d ч min (18  0,61 Ar )
, м/с .
Критерий Архимеда рассчитывается по формуле
Ar 
d 3 ч min (с м  с г )  g
нг2  с г
.
Если действительная скорость сушильного агента в барабане оказалась
больше, чем скорость уноса частиц наименьшего размера ( W'б > Wун ), то
уменьшают ранее принятую скорость сушильного агента Wб и повторяют
расчет.
Расчет гидравлического сопротивления сушильной установки и расхода
электроэнергии
Потери напора при трении сушильного агента о стенки газоходов
ДР тр
л тр  l с г Wг2


, Па .
D эк
2
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Здесь:
Wг 
D эк 
L сг
- скорость газов в газоходе (принимается не более 15  17 м/с);
3600  с г  Fг
4  Fг
– эквивалентный диаметр газохода, м; l – длина газохода, м
р
(принимается из конструктивных соображений);
Fг 
L сг
3600  с г  Wг
л тр 
64
Re

0,136
Re 0,18
– сечение газохода, м2 ;
при 2,3·103 < Re < 106 .
Потери напора в местных сопротивлениях (сужениях, поворотах).
Число поворотов выбирается из конструктивных соображений.
ДР м   ом 
с г Wг2
, Па .
2
Задавшись условной скоростью газа в сечении циклона (Wу = 3 - 4 м/с)
определяем диаметр циклона
Dц 
4L сг
3600  р  Wу  с г
, м .
Габариты стандартных циклонов серии ЦН выбираются по каталогу
оборудования (см. учебное пособие «Тепломассообменное оборудование
предприятий (сушильные установки)».
Гидравлическое сопротивление циклона
ДР ц  оц 
Wу2  с г
, Па .
2
Здесь ξц = 105 - коэффициент гидравлического сопротивления циклона.
Полное гидравлическое сопротивление сушильной установки
ДP  ДPтр  ДPм  ДPц , Па .
По найденному полному сопротивлению ΔP и расходу сушильного
агента Lсг производится выбор тягодутьевого оборудования.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Мощность тягодутьевой установки
L сч  ДP
N
, Вт ,
3600  с г з д
где ηд = 0,65 - КПД тягодутьевой установки.
Мощность и конкретный тип дымососа (вентилятора дымоудаления)
выбирается по каталогу тягодутьевого оборудования (см. учебное пособие
«Тепломассообменное оборудование предприятий (сушильные установки)».
Расход электроэнергии на вращение барабана рассчитывается по
уравнению Ворошилова
N эл  1,3 10 3  D 3б  L б  с м  n  у , кВт .
Здесь σ - константа, зависящая от конструкции насадки и степени
заполнения барабана β. %, для:
лопастной насадки при:
β = 10
σ = 0,038;
β = 25
σ = 0,071;
распределительной насадки при: β = 10
β = 25
σ = 0,013;
σ = 0,044;
секторной насадки при
σ = 0,012;
σ = 0,022.
β = 10
β = 25
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Таблица 1
ПРИЛОЖЕНИЯ
Обозначения физических величин,
принятые в настоящем учебно-методическом пособии
Наименование физической величины и ее размерность
Обозначение
1
2
r
Зольность, %
Коэффициент избытка воздуха в топке
Коэффициент избытка воздуха в камере смешения
Коэффициент избытка воздуха после камеры смешения
Напряжение объема барабана по испаряемой влаге, кг/(м3 ч)
Критерий Архимеда
Угол наклона барабана, град.
3
Объемный коэффициент теплообмена, Вт/(м °С)
Расход топлива, кг/ч
Коэффициент заполнения барабана материалом, %
Объемный коэффициент массообмена, 1/с
Содержание углерода в топливе, %
Теплоемкость топлива, кДж/(кг °С)
Теплоемкость сухих топочных газов, кДж/(кг °С)
Теплоемкость воды, кДж/(кг °С)
Теплоемкость сухого материала, кДж/(кг °С)
Теплоемкость водяного пара, кДж/(кг °С)
Потенциал массообмена (разность концентраций пара), кг/м3
Диаметр сушильного барабана, м
А
αт
αдоп
αобщ
Аv
Ar
α
αv
Bт
β
βv
r
С
стл
ссг
сw
см
сп
∆C
Dб
Влагосодержание агента на входе в барабан, г/кг
dо
dт
dсм
d1
Влагосодержание агента в конце периода прогрева, г/кг
d пр
Влагосодержание агента на выходе из барабана, г/кг
d2
dср
dм
di
dч min
dч ср
Влагосодержание наружного воздуха, г/кг
Влагосодержание газов на выходе из топки, г/кг
Влагосодержание смеси на выходе из камеры смешения, г/кг
Среднее влагосодержание газов, кг/кг
Влагосодержание воздуха при φ=100 %, г/кг
Диаметр частиц материала данной фракции, мм
Минимальный диаметр частиц материала, мм
Средний диаметр частиц материала, мм
Термовлажностное соотношение, кДж/кг
Площадь живого сечения барабана, м2
Расход материала по абсолютно сухой массе, кг/ч
∆
Fб
Gсух
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
1
Расход влажного материала, подлежащего сушке, кг/ч
Производительность по готовой продукции, кг/ч
Масса сухих продуктов сгорания, кг/кг
Масса водяных паров, кг/кг
Энтальпия наружного воздуха, кДж/кг
Энтальпия газов на выходе из топки, кДж/кг
Энтальпия смеси на выходе из камеры смешения, кДж/кг
Энтальпия агента на входе в барабан, кДж/кг
Энтальпия агента в конце периода прогрева, кДж/кг
Энтальпия агента на выходе из барабана, кДж/кг
Энтальпия пара при 0°С, кДж/кг
2
G1
G2
Gсг
Gп
Iо
Iт
Iсм
I1
Iпр
I2
Начальная температура материала, °С
iо
iп
iп′
о
Температура смоченного термометра, °С
т
Конечная температура материала, °С
2
Кратность рециркуляции
kp
Lо
Lсг
Lсм
Lр
Lв
Lт
Lб
Энтальпия пара, кДж/кг
Энтальпия пара применяемого для дутья, кДж/кг
Теоретическое количество воздуха, необходимое для горения, кг/кг
Расход сушильного агента, кг/ч
Расход смеси из камеры смешения, кг/ч
Количество рециркулирующего сушильного агента, кг/ч
Количество присадочного воздуха, кг/ч
Количество топочных газов, кг/ч
Длина барабана, м
Коэффициент теплопроводности влажного газа, Вт/(м °С)
Коэффициент теплопроводности сухого газа, Вт/(м °С)
Коэффициент теплопроводности пара, Вт/(м °С)
Коэффициент полезного действия топки
Краткость смешения дымовых газов и воздуха
Частота вращения барабана, 1/с
Коэффициент кинематической вязкости пара, м2/с
Коэффициент кинематической вязкости газа, м2/с
Расход электроэнергии на вращение барабана, кВт
Парциальное давление вод. пара на входе в барабан, Па
Парциальное давление вод. пара на выходе из барабана, Па
Потенциал массообмена, Па
Давление насыщенного вод. пара на входе в барабан, Па
λг
λ1ср
λп
ηт
nсм
n
νn
νср
Nэл
вх
P п
вых
P п
∆Pср
Pнп1
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
1
Давление насыщенного вод. пара на выходе из барабана, Па
Барометрическое давление воздуха, Па
Низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг
Высшая теплота сгорания топлива, кДж/кг
Расход теплоты на прогрев влажного материала, кВт
Расход теплоты на прогрев и сушку материала, кВт
Удельные потери теплоты кДж/кг
Средняя плотность газа, кг/м3
Средняя плотность материала, кг/м3
Средняя температура сушильного агента, °С
Температурный напор в период прогрева, °С
Температура топлива, °С
Температура продуктов сгорания, °С
Температура газов на выходе из топки, °С
Температура смеси после камеры смешения, °С
Температура сушильного агента на входе в барабан, °С
Температура сушильного агента после прогрева, °С
Температура сушильного агента на выходе из барабана, °С
Продолжительность пребывания материала в барабане, с
Pнп2
Pб
r
Qi
r
Qs
Qпр
Qобщ
qокр
ρг
ρм
tср
∆ tпр
tтл
tсг
tт
tсм
t
tпр
t2
τ
uо
uкр
u2
Начальное влагосодержание материала, кг/кг
Критическое влагосодержание материала, кг/кг
Конечное влагосодержание материала, кг/кг
Расчетный объем сушильного барабана, м3
3
Объем барабана требуемый для прогрева материала, м
Объем барабана требуемый для испарения влаги, м3
Объем стандартного барабана по ГОСТ, м3
Принятая скорость сушильного агента в барабане, м/с
Действительная скорость сушильного агента в барабане, м/с
Скорость уноса частиц материала, м/с
Массовый расход пара на форсунки, кг/ч
Количество испаряемой влаги, кг/ч
Начальная относительная влажность материала, %
Критическая влажность материала, %
Конечная относительная влажность материала, %
Рабочая влажность топлива (табличная), %
Массовая доля отдельных фракций материала
2
Vб
Vпр
Vс
VГОСТ
wг
w′г
wун
Wп
W
Wо
Wкр
W2
r
W
xi
ИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕ
Таблица 2
Исходные данные для расчета барабанной сушильной установки
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Материал
Глина простая
Глина огнеупорная
Известняк
Мел
Песок речной
Руда магнитогорская
Руда марганцевая
Железный колчедан
Сернокислый аммоний
Сланцы (Лен. обл.)
Уголь каменный
Уголь бурый (Подмоск.)
Торф фрезерный
Кузнецкий уголь
Антрацит штыб
Шлам промывки угля
Опилки
Аммофос
Диаммофос
Суперфосфат
Преципитат
Фтористый аллюминий
Соль поваренная
Сахарный песок (кукуруз)
Жом свекловичный
ρ,
кг/м3
2000
1800
1870
2000
1500
3000
3450
3300
800
1100
1400
800
245
1300
730
1200
250
1500
1700
2390
870
900
200
600
800
Размер, мм
См ,
кДж/(кг·С) доля фракции
0,5 0,3 0,2
0,84
1 1,5 3
1,09
2
3
4
0,92
0,5 1 1,2
0,88
0,1 0,3 0,5
0,92
1 1,5 2
0,78
1 2,5 4
0,78
5
2
1
0,5
2
1 0,5
1,4
1
3
2
1,34
3
2
1
1,3
1
2
5
1,13
2
2
1
1,76
2
1
3
1,1
4
1
2
1,09
4
3
1
1,2
0,2 0,5 2
2,5
4
2
1
1,1
4
2
1
1,2
4
2
1
1,2
1 0,5 2
1,13
1
2
1
1,5
0,5 1 0,3
0,89
1
2
1
1,23
2
1
2
1,6
2
3
1
Влажность, %
Wо Wk
W2
G2 ,
т/ч
22
9
5
51
10
6
15
12
5
38
9
47
48
12
14
50
45
12
4
22
55
50
6
14
84
15
0,7
0,1
24
0,5
0,5
2
3
0,4
28
0,6
38
38
0,7
5
1
35
1,5
1
3
3
5
1
8
30
1
2
80
20
7,5
1,2
1,5
2
2,5
1,1
1,2
1,6
1,2
1,3
1,5
5
1,3
12
1,4
10
6
1,2
1,2
1,4
0,5
—
—
—
—
—
—
—
—
—
40
35
40
42
35
40
40
43
—
—
—
—
—
—
—
40
Дымовые газы Воздух
t1
t2
tо
dо
600
800
800
540
900
730
120
350
120
600
800
500
550
350
400
750
300
350
200
750
550
750
200
90
750
100
120
110
270
120
120
60
100
55
100
120
160
140
88
120
120
100
110
90
80
120
250
85
40
100
20
10
20
10
20
25
25
15
25
20
25
20
10
20
20
15
20
20
10
20
25
25
25
20
10
10
4
12
6
12
12
12
6
12
8
12
8
4
8
12
6
10
12
4
8
8
12
14
12
4
Топливо
мазут
мазут
уголь
уголь
уголь
мазут
уголь
уголь
газ
сланцы
уголь
уголь
торф
уголь
уголь
уголь
древ
уголь
мазут
мазут
уголь
мазут
газ
газ
газ
№
α
Схема
топлива
топки
17
18
11
9
5
17
7
8
22
13
3
6
14
2
10
1
15
12
16
16
4
18
20
21
19
А
А
Б
Б
Б
А
А
А
Б
А
А
Б
А
А
А
А
А
А
Б
А
Б
Б
Б
Б
А
—
—
1,15
1,1
1,15
—
—
—
1,02
—
—
1,1
—
—
—
—
—
—
1,1
—
1,2
1,05
1,1
1,01
—
ИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕ
Таблица 3
Cостав и теплота сгорания твердых и жидких топлив
№
1
Рабочая масса топлива, %
Бассейн,
месторождение
W
2
r
r
r
r
А
S р+ S o
С
3
4
5
12,0
8,0
6,0
9,0
7,0
7,0
7,0
19,0
33,0
17,0
32,1
5,5
11,5
6,0
14,0
13,0
8,0
6,0
5,5
10,0
13,2
14,3
14,1
18,2
14,6
36,3
32,6
12,2
4,7
32,4
30,6
28,4
27,4
34,8
17,2
27,0
10,1
18,2
34,0
19,8
0,4
0,5
0,6
0,3
0,5
0,7
0,3
0,2
0,2
0,9
2,5
0,9
2,5
5,3
0,5
1,0
0,6
0,4
0,4
0,2
r
r
r
О
r
Теплота сгорания
r
Q i , кДж/кг
Н
N
6
7
8
9
10
58,6
63,3
72,5
61,5
70,2
47,9
51,9
51,3
44,2
35,9
24,3
55,5
45,8
45,5
52,9
46,2
67,2
59,6
49,8
60,0
4,2
4,4
3,4
3,6
3,0
3,4
3,3
3,6
3,1
2,6
1,9
3,6
3,1
3,4
3,5
3,4
4,7
4,2
3,2
3,1
1,9
2,1
1,7
1,5
1,7
1,4
1,6
0,8
0,4
1,00
0,4
1,7
1,5
0,8
1,4
0,7
0,8
1,1
0,8
0,6
9,7
7,4
1,7
5,9
3,0
3,3
3,3
12,9
14,4
10,2
8,2
4,4
8,2
4,2
10,5
8,7
8,6
10,5
6,3
6,3
22860
25250
27420
23570
25120
18760
19850
19090
15660
13440
8670
22020
17540
18380
20100
17880
26040
22990
19470
22480
Твердое топливо (угли)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Кузнецкий
"
"
"
"
"
"
Аркагалинское
Березовское
Челябинский
Подмосковный
Печорский
Интинский
Кизеловский
Минусинский
Черемховское
Букачачинское
Никольское
Партизанский
Нерюнгри
ИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕ
Окончание табл. 3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11,0
12,0
48,5
45,8
40,0
65,0
65,0
48,2
44,4
6,43
7,31
0,60
1,15
4,00
2,20
2,27
0,14
0,11
0
0,13
0,08
30,1
32,2
25,5
26,8
30,3
21,3
20,6
3,87
4,10
2,70
2,81
3,60
1,92
1,68
0,25
0,10
1,13
1,17
0,4
10,5
8,64
4,38
4,90
15,6
16,0
25,1
7660
9000
8120
9250
10200
6410
6120
3,0
3,0
3,0
0,05
0,1
0,1
0,3
1,4
2,8
84,7
83,8
83,0
12
11
10
Твердое (вторичное) топливо
21
22
23
24
25
26
27
Сланцы (Лен.область)
Сланцы (Эстония)
Торф фрезерный
Торф кусковой
Древесные опилки
Лигнин (ЛГЗ)
Лигнин (ЗГЗ)
Жидкое топливо (мазут)
28 Малосернистый
29 Сернистый
30 Высокосернистый
0,3
0,5
0,7
40280
39730
38770
№
1
Газопровод
(тип газов)
2
C6H14
СО
СО2
N2
O2
H2S
H2
Плотность
ρ , кг/м3
Cостав и теплота сгорания газообразных топлив
Теплота
сгорания
Qdi , кДж/кг
ИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕ
Таблица 4
8
9
10
11
12
13
14
15
16
—
—
—
—
—
—
0,13
0,02
0,20
0,03
0,07
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
0,14
< 0,06
0,08
0,14
0,08
0,10
0,28
1,00
0,32
0,15
0,01
1,00
0,90
0,87
1,00
1,00
0,60
0,90
1,00
4,20
1,20
6,70
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
35500
35590
35590
35800
35590
35750
37560
36760
37010
36300
36800
0,724
0,724
0,723
0,729
0,725
0,725
0,771
0,771
0,807
0,747
0,828
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
0,80
1,00
0,40
1,80
—
0,90
—
—
0,20
23,80
18,70
13,60
16,90
0,10
—
—
16,50
16,60
27,00
15,80
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
0,80
1,10
0,50
0,80
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
42370
46890
41740
46980
38100
38270
47020
45130
43040
3663
40610
1,196
1,196
1,052
1,196
0,778
0,810
0,971
1,164
1,095
1,095
1,046
Состав газа по объему, %
CH4
C2H6
C3H8
С4H10 C5H12
3
4
5
98,7
98,9
98,9
98,2
98,7
99,0
94,2
94,1
90,3
96,6
86,4
0,12
0,12
0,13
0,29
0,16
0,25
3,0
2,8
2,8
1,4
3,9
0,01 < 0,01 —
0,01 0,01
—
0,01 < 0,01 —
0,2
0,09 0,04
0,08 0,01
—
0,04 0,02
—
0,89 0,39 0,17
0,73 0,30 0,07
1,1
0,75 0,34
0,4
0,18 0,07
1,72 0,87 0,30
38,7
38,0
58,0
42,7
93,9
91,2
76,7
48,2
50,0
44,1
53,6
22,6
25,1
17,2
19,6
3,4
3,9
13,2
18,2
22,0
22,0
22,8
10,7
12,5
7,4
12,6
1,3
2
5,4
11,9
9,8
5,2
6,1
6
7
Природные газы
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
Уренгой-Надым-Пунга
Уренгой-Ужгород
Уренгой-Новопсков
Уренгой-Сургут-Челябинск
Надым-Пунга-Свердловск
Н.Новгород-Иваново
Бухара-Урал
Средняя Азия-Центр
Саратов-Москва
Мострансгаз (кольцо)
Оренбург-Александров Гай
Попутные газы
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
Каменный Лог-Пермь
Ярино-Пермь
Кулешовка-Самара
Безенчук-Чапаевск
Барса-Гельмес-Вышка
Вход в Краснодар, Крымск
Вознесенская-Грозный
Тэбук-Сосновка
Туймазы-Уфа
Шкапово-Туймазы
Казань-Бугульма
2,7
3,3
2,0
5,1
0,7
0,9
2,5
3,3
1,2
1,4
0,9
0,7
1,3
0,5
1,3
0,2
0,2
2,2
1
0,4
0,3
0,2
—
—
—
—
ИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕ
Окончание табл. 4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
0,3
25,0
1,9
6,5
41,0
—
2,0
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
43,0
28,0
7,00
20,3
29,0
0,80
10,5
3,0
9,8
6,5
0,5
58,5
4,0
56,2
46,9
0,2
—
1,0
0,2
0,2
—
—
—
—
—
—
2,7
58,0
10,9
14,0
14,0
3940
18000
6200
6500
47500
1,293
0,468
1,121
1,130
1,100
Промышленные газы
53
54
55
56
57
Газ доменных печей
Газ коксовых печей
Газ генераторный
Газ генераторный (из древес.)
Газ пиролиза нефти
Примечания:
1) Теплоемкость твердого топлива рассчитывается:
стл = 0,012 Wr + стлcух (1 – 0,01 Wr), кДж/(кг °С),
cух
где стл
– теплоемкость сухой массы топлива составляет: для бурых углей – 1,13 кДж/(кг °С);
для каменных углей - 1,09 кДж/(кг °С); для углей - 0,92 кДж/(кг °С).
Теплоемкость мазута рассчитывается:
смаз = 1,74 + 0,0025 tмаз, кДж/(кг°С), где tмаз = 90÷130°С.
Расход пара на форсунки: Wп = 0,3 + 0,35 кг/кг при Рнас = 0,6÷1,5 МПа.
2) Теплоемкость газообразного топлива рассчитывается:
сгаз   Vi  ci /100 ,
где Vi - объем составляющих газообразного топлива, % ;
ci- теплоемкость составляющих газообразного топлива, кДж/(м3 оС):
с СО 2 = 1,59; сО 2 = 1,30; с СН 4 = 1,57; с N 2 = 1,29;
с Н 2 = 1,28;
сСО = 1,30;
c Н 2S = 1,52; с C 2 Н 6 = 2,78; с C 3 Н 8 = 3,14; с C 4 Н 10 = 4,24; с C 5 Н12 = 5,27; с C 6 Н14 = 6,30 .
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Таблица 5
Соотношение между единицами давления
Величина
1 Н/м2=1 Па
1 бар
1 тех.атм=1кгс/см2
1 мм рт.ст.
1 мм вод.ст=1кгс/м
Па
1
105
9,81·10 4
133,3
9,81
бар
10 5
1
10,981
тех. атм.
1,02·10 5
1,02
1
-
133,3·10 5
9,81·10 5
мм рт. ст
7,5·10 3
750
735,6
1
-
1,36·10 3
10 4
-
7,356·10 2
мм вод.ст.
0,102
1,02·104
104
13,6
1
Таблица 6
Теплоемкость и плотность горючих газов
Газ
Формула
Метан
Этан
Пропан
Бутан
Пентан
Гексан
Окись углерода
Углекислый газ
Азот
Кислород
Сероводород
Водород
СН4
С2Н6
СзН8
С4Н10
С5Н12
СбН14
СО
СО 2
N2
О2
H2S
Н2
Плотность, кг/м
0,717
1,342
1,976
2,598
3,219
3,84
1,25
1,98
1,25
1,43
1,539
0,09
Теплоемкость,
кДж/(м3 · °С)
1,55
2,21
3,05
4,13
5,13
1,29
1,6
1,29
1,3
1,51
1,28
Таблица 7
Напряжение топочного объема для сушильных установок
Топливо
Доменный газ
Генераторный газ
Природный газ
Мазут
Торф, дрова
Каменные угли
qv, кВт/м3
230-350
230-290
350-460
230-350
230-290
290-350
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Таблица 8
Физические свойства дымовых газов
Рб =760 мм рт. ст. = 1,01·105 Па; Р СО 2 = 0,13; Р Н 2 О = 0,11; Р N 2 = 0,76
t,
ρ,
ºC
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
кг/м3
1,295
0,950
0,748
0,617
0,525
0,457
0,405
0,363
0,330
0,301
0,275
0,257
0,240
ср ,
λ·102,
a·106,
η·106,
v·106,
кДж/(кгºС)
1,042
1,068
1,097
1,122
1,151
1,185
1,214
1,239
1,264
1,290
1,306
1,323
1,340
Вт/(мºС)
2,28
3,13
4,01
4,84
5,70
6,56
7,42
8,27
9,15
10,00
10,90
11,75
12,62
м2/с
16,9
30,8
48,9
69,9
94,3
121,1
150,9
183,8
219,7
258,0
303,4
345,5
392,4
(Па·с)
15,8
20,4
24,5
28,2
31,7
34,8
37,9
40,7
43,4
45,9
48,4
50,7
53,0
м2/с
12,20
21,54
32,80
45,81
60,38
76,30
93,61
112,1
131,8
152,5
174,3
197,1
221,0
Pr
0,72
0,69
0,67
0,65
0,64
0,63
0,62
0,61
0,60
0,59
0,58
0,57
0,56
Таблица 9
Физические свойства сухого воздуха
Рб =760 мм рт. ст. = 1,01·105 Па
t,
ρ,
ºC
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
кг/м3
1,293
0,946
0,746
0,615
0,524
0,456
0,404
0,362
0,329
0,301
0,277
0,257
0,299
ср ,
λ·102,
a·106,
η·106,
v·106,
кДж/(кгºС)
1,005
1,009
1,026
1,047
1,068
1,093
1,114
1,135
1,156
1,172
1,185
1,197
1,210
Вт/(мºС)
2,44
3,21
3,93
4,60
5,21
5,74
6,22
6,71
7,18
7,63
8,07
8,50
9,15
м2/с
18,8
33,6
51,4
71,8
93,1
115,3
138,3
163,4
188,8
216,2
245,9
276,2
316,5
(Па·с)
17,2
21,9
26,0
29,7
33,0
36,2
39,1
41,8
44,3
46,7
49,0
51,2
53,5
м2/с
13,3
23,1
34,9
48,3
63,1
79,4
96,9
115,4
134,8
155,1
177,1
199,3
233,7
Pr
0,707
0,688
0,680
0,674
0,678
0,687
0,699
0,706
0,713
0,717
0,719
0,722
0,724
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Таблица 10
Давление насыщенного водяного пара Рнп (кПа)
при Рб=1,01 кПа для температур от 0 до 100 °С (над поверхностью воды)
t
Рнп
t
Рнп
t
Рнп
t
Рнп
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
0,610
0,657
0,705
0,758
0,813
0,871
0,934
1,001
1,073
1,148
1,228
1,312
1,402
1,497
1,598
1,705
1,817
1,937
2,063
2,196
2,338
2,486
2,643
2,809
2,983
3,167
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
3,36
3,55
3,78
4,00
4,24
4,49
4,75
5,03
5,32
5,62
5,94
6,27
6,52
5,99
7,37
7,78
8,20
8,64
9,10
9,58
10,03
10,61
11,16
11,73
12,33
12,96
52
53
54
55
56
57
53
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
13,61
14,29
15,00
15,73
16,50
17,30
18,14
19,01
19,92
20,25
21,93
22,85
23,90
24,99
26,14
27,33
28,55
29,32
31,15
32,51
33,94
35,42
36,95
38,54
40,18
41,87
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
-
43,6
45,5
47,3
49,2
51,3
53,4
55,6
57,8
60,1
62,5
64,9
67,5
70,1
72,8
75,6
78,5
81,4
84,5
87,7
90,9
94,3
97,7
101,3
-
Таблица 11
Максимально допустимые скорости сушильного агента в барабане
Средний размер частиц
dч , мм
Значение скорости сушильного агента Wг , м/с
(при плотности материала ρм , кг/м3 )
ρм =350
ρм =1000 ρм =1400 ρм =1800 ρм =2200
Менее 0,3
0,5
2,0
3,0
От 0,3 до 2
0,5 – 1,0
2,0 – 5,0
3,0 – 7,5
1,3
5,3
8,0
Более 2
4,0
5,0
4,0 – 10,0 5,0 – 12,0
10,5
13,0
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Таблица 12
Технические характеристики барабанных сушилок
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Библиографический список
Лебедев П.Д. Расчёт и проектирование сушильных установок. -М.-Л.:
ГЭИ, 1963.
Баренбойм А.М., Галиева Т.М., Гинзбург Д.Б. и др. Тепловые расчёты
печей и сушилок силикатной промышленности. -М.: Стройиздат, 1964.
Чернобыльский И.И., Тананайко Ю.М. Сушильные установки
химической промышленности. -Киев: Техника, 1969.
Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. -М.: Химия, 1970.
Жучков П.А. Тепловые процессы в целлюлозно-бумажном
производстве. -М.: Лесная промышленность, 1978.
Бельский А.П., Ганичев В.А. Высокотемпературные и сушильные
установки: учебное пособие / ЛТИЦБП. -Л., 1988.
Лакомкин В.Ю., Бельский А.П. Тепломассообменное оборудование
предприятий (сушильные установки): учебное пособие / СПб ГТУ РП. -СПб.,
2006.
Лакомкин В.Ю., Смородин С.Н. Расчет и проектирование
пневматической сушильной установки: учебно-методическое пособие /
СПб ГТУ РП. -СПб., 2012.
Оглавление
Конструкция и принцип работы барабанной сушильной установки ....... 3
Методика расчета сушильного барабана ................................................ 10
Материальный баланс сушильной установки ....................................... 10
Состав и теплота сгорания топлива ...................................................... 11
Определение основных параметров топочных газов ............................ 12
Определение основных параметров сушильного агента в процессе
сушки материала (по I-d диаграмме) ........................................................ 14
Расход топочных газов присадочного воздуха, сушильного агента и
топлива ..................................................................................................... 16
Выбор скорости газов, определение кинетических коэффициентов и
объёма барабана........................................................................................ 18
Расчет угла наклона и проверка работоспособности барабана по
уносу частиц ............................................................................................. 23
Расчет гидравлического сопротивления сушильной установки и
расхода электроэнергии ............................................................................ 23
Приложения .............................................................................................. 26
Библиографический список ...................................................................... 38