Расчёт сушильного барабана

h_газ = = 2282,7 кДж/1кг. сухих газов,

   где Ƞ - КПД топки, принимаем Ƞ=0,9;

       C_т·t_т – количество теплоты, вносимой 1 кг. топлива (t_т=100°C; С_т=2,05кДж/(кг·°С);

       h₀ - энтальпия атмосферного воздуха. h₀=38 кДж на 1 кг. сухого воздуха;

         V_уд=0,861 м³ на 1 кг. сухого воздуха;

       L_a^' – действительное количество влажного воздуха.

   По  h-d диаграмме находим действительную температуру горения мазута при a =1,2:

   t_г=1470°С. 

   2.4 Графические расчёты  процессов сушки  в h-d диаграмме.

 

   Рассчитываем  начальные параметры теплоносителя. Температура газов при входе в сушильный барабан Для получения такой температуры топочные дымовые газы разбавляем атмосферным воздухом. Приняв КПД топлива Ƞ=0,9 определяем количество воздуха Х, необходимое для смешивания с дымовыми газами. Для этого составляем уравнение теплового баланса топки и камеры смешивания на 1кг сжигаемого топлива:

    ⁺     

   где h_в- энтальпия воздуха, поступающего для смешивания при температуре 20⁰С:

    h_в  

   h_дым- энтальпия дымовых газов при

   h_дым=960° ;

   h’_В- энтальпия воздуха при температуре смешивания 650⁰С;

   h’_в=890  

   h- кпд топки /принимаем h=0,9/

   c- количество воздуха, необходимое для разбавления дымовых газов.

   Подставляя  эти данные из расчёта горения  топлива в уравнение, получим:

   2397·0,9+ ·26,7=960+

   c =19,2

   _{hобщ= a⁼} = 2397 кДж/м³

   Общее количество воздуха, необходимое для  горения 1 кг топлива и разбавления  дымовых газов до заданной температуры, составит:

   L’’_a=L’_a+c= 12,86+19,2=32,06(

)

   Общий коэффициент избытка воздуха равен:

   a_общ=

   Определяем  влагосодержание разбавленных дымовых газов по формуле:

   

где объёмы отдельных составляющих продуктов горения при a_общ=2,5.

   Рассчитываем  объёмы составляющих продуктов горения:

   

   

   

   

   

   Производим построение теоретического процесса сушки по диаграмме Рамзина.

   Точка К характеризуется параметрами  t_газ=1470°С и d_газ=80,4 г/1 кг.сух.воз., а точка А – параметрами окружающего воздуха t₀=20°C, d₀=10,6г/1 кг.сух.воз. По известным начальным параметрам сушильного агента (t_н^газ=650°С и d_н=40 г/1 кг.сух.газов) находим точку B. В – начало теоретического процесса сушки. Эта точка характеризует параметры сушильного агента (смесь продуктов сгорания топлива с воздухом), поступающего в сушильный барабан.

   Соотношение между топочными газами (точка  К) и воздухом (точка А) при смешивании их до заданных параметров (точка В) определяется зависимостью:

   

   где Ƞ₁ – количество сухого воздуха, необходимого для получения смеси с температурой t_н^газ=650°С

   От  точки B проводим линию h_н^газ  до пересечения с изотермой и определяем положение конечной точки процесса С₀. Теоретически процесс сушки на h-d диаграмме изображается линией BC₀. Параметрами точки С₀ на 1кг. сухих газов являются: постоянная энтальпия h_н^газ=800 кДж и влагосодержания d_α=262 г.

   Расход  сухих газов по массе при теоретическом  процессе сушки:

   G_газ^теор

= = 26671 кг/ч

   Построение  действительного  процесса в реальной сушилке сводится к определению  направления линий сушилки, для  чего находим удельное количество теплоты, отданное в окружающую среду поверхностью сушильного барабана и на нагрев материала Q_м, т.е.

   ƩQ = Q_м+Q_n, кДж/ч

   Количество  теплоты на нагрев материала составляет Q_м=1648125 кДж/час

   Количество  теплоты, потерянной сушилкой в окружающую среду определяют по формуле:

        

где a₁- коэффициент теплоотдачи от газов к внутренней поверхности сушильного барабана, равной 150Вт/(м²·°С)

        S₁ - толщина стенки барабана, равная 14 мм.

        S₂ - толщина теплоизоляции барабана, равная 40 мм.

 l₁ и l₂ –теплопроводность соответственно стальной стенки барабана l₁=58,2 и l₂=0,2  

a₂- коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности теплоизоляции в окружающую среду. Принимаем a₂=12-15 Вт/(м²·°С)

         S_б- площадь боковой поверхности сушильного барабана.

   

-разность температур газов  рабочего пространства барабана  и     окружающего воздуха.

t_окр^воз=25°С

   

   где - средняя температура материала в барабане.

   

   Подставим числовые значения в формулу и  определим потери тепла в окружающую среду:

   

 

   Общие потери тепла в процессе сушки:

   

   Так как  часть теплоты теряется, то энтальпия  h_к^газ в конце процесса будет меньше энтальпии h_н^газ газов в начале сушки, то есть h_к^газ > h_н^газ.

   Находим величину уменьшения энтальпии дымовых  газов.

   

   Откладываем на h-d диаграмме значение h_пот =57,8 кДж/кг сухих газов от точки С₀ вертикально вниз и получаем точку D, которую соединяем с точкой В. Линия ВD показывает направление линии действительного процесса сушки с линией t_к^газ=110°С даёт точку С – конца процесса сушки. При заданной конечной температуре процесса сушки t_к=110°С весь процесс в действительной сушилке выразится линией BC. Следовательно, процесс пойдёт по более крутой линии, и конечная точка переместится по вертикали вниз от точки С до точки D на величину, равную потери теплоты, отнесённой к 1кг. сухого газа, проходящего через сушилку. Притом энтальпия уменьшается при постоянном влагосодержании, поскольку потери теплоты снижают температуру газов. Определяем на h-d диаграмме конечное влагосодержание газов для точки C:

   _{dк=247 г/1кг.сух.газов}

   Определяем  количество теплоты на сушку по формуле:

      

   где h’_н=700кДж/1 кг сухих газов - энтальпия смеси газов с воздухом без учета энтальпии водяных паров продуктов горения топлива или на h-d диаграмме точки B^''

   Тогда    Q_с = 28603,8·(700-38) -4,2·5921·20=18438351,6 кДж/ч

   Приняв  КПД топки Ƞ_т=0,9 определим количество подводимой теплоты в топку:

   Q_т = = = 20487057,3 кДж/ч

   или тепловая мощность топки:

   Ф = = 5690 кВт

   Расход  топлива по массе составляет:

   

= 506 кг/ч 
 

 2.5 Материальный и тепловой балансы сушильного барабана. 

   При установившемся процессе сушки количество влаги, поступающей в сушильный  барабан с дымовыми газами и материалом, должно быть равно количеству влаги, остающейся в материале, и влаги, ушедшей с дымовыми газами (баланс влаги) на 1час работы сушилки.

   Малая величина потерянной теплоты в окружающую среду (2,0%) объясняется применением  тепловой изоляции.

   Проверим  конструктивные размеры сушильного барабана. Находим объём сушильного барабана:

   V_бар = К_б·

где К_б – коэффициент, учитывающий долю объёма барабана, занятого насадками и винтовыми направляющими (К_б = 1,1 – 1,2);

Ф – тепловой поток, передаваемый от газов к материалу и расходуемый  на испарение влаги нагрев материала.

   Ф = (2493+1,97·t_к^газ-4,2·t_н^м)·0,278·W+0.278·Q_м , кДж;

где Q_м – количество теплоты расходуемое на нагрев сушильного барабана:

Q_м = G₂·c_м·(t_к^м-t_н^м) = 25000·0,879·(92-20)=1648125 кДж/ч

Таким образом, полезный тепловой поток на сушку  составит:

Ф=(2493+1,97·110-4,2·20)·0,278·5921+0,278·1648125=4780,2 кДж 

     Таблица 1.   Материальный баланс сушильного барабана.

 

   Определяем  среднюю логарифмическую разность температур между газами и материалом в барабане для случая прямотока по формуле:

   ∆t_ср=

=

   где ∆t_макс = t_н^газ-t_н^м = 650-20=630°С;

       ∆t_мин=t_к^газ-t_к^м=110-95=15°C

   Принимаем объёмный коэффициент теплоотдачи, отнесённый к единице свободного объёма барабана, не занятого перегородками и лопастями α_v=290 Вт/(м³·°С).

   Объём барабана равен: