Барабанная сушилка

     α₁ = 1,25 · (α₁^/ + α₁^//)     (4.40)

           Определим критерий Рейнольдса [5].

     Re = ω · d · ρ / μ,     (4.41)

     где ρ = 0,617 кг / м³ – плотность газа при средней температуре 300°С [4];

        ω = 1,8 м / с – скорость газов(п.4.7);

        μ = 0,0282·10^-3 Па·с – вязкость топочных газов при средней температуре [4].

     Re = 1,8 · 2,2 · 0,617 / 0,0282·10^-3 = 69682

     При Re > 1·10⁴ критерий Нуссельта для газов определяется [1]:

     Nu = 0,0324 · (Re)^0,8     (4.42)

     α₁^/ = Nu · λ_г / D,      (4.43)

     где λ_г = 0,0484 Вт / (м·К) – коэффициент теплопроводности сушильного агента (дымовых газов) при t_ср = 300˚С [4].

     α₁^/ = 0,0324 · (69682)^0,8 · 0,0484 / 2,2 = 5,34 Вт / (м²·К)

     Определим α₁^// из формулы [1]:

                                              Nu = 0,47 · Gr^0,25,                        (4.44)

     где Gr – критерий Грасгофа.

                           α₁^// = Nu · λ_г / d                 (4.45)

     Критерий  Грасгофа равен [1]:

                                            

,                      (4.46)

     где ∆t = 20˚С – разность между температурой сушильного агента и поверхностью стенки (примем); Т – средняя температура сушильного агента, К.

     

.

     α₁^// = 0,47 · (17,4·10⁸)^0,25 · 0,0484 / 2,2 = 2,32 Вт / (м²·К).

     Тогда

     α₁ = 1,25 · (5,34 + 2,32) = 9,6 Вт / (м²·К).

     Определим коэффициент теплоотдачи α₂ от барабана к окружающей среде.

     α₂ = α₂^/ + α₂^//     (4.47)

    где α₂^/ – коэффициент теплоотдачи за счет конвекции, Вт / (м²·К);

          α₂^// – коэффициент теплоотдачи за счет лучеиспускания, Вт / (м²·К).

     Определим α₂^/ [1]:

     α₂^/ = ,      (4.48)

     где ∆t = 20˚С – разность температур между наружной стенкой барабана и окружающей средой (примем); d = 2,4 диаметр барабана с учетом изоляции (примем).

     α₂^/ =

Вт / (м²·К)

     Определим α₂^// [1]:

      ,    (4.49)

       где ε = 0,95 – степень черноты для поверхности, покрытой масляной краской [4];       

                С₀ = 5,7 Вт / (м²·К) – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела [1]; 

     Т_ср = 273 + 25 = 298 К – температура окружающей среды в К;

     Т_ст = Т_ср + ∆t = 298 + 20 = 318 К – температура поверхности стенки.

     

 Вт / (м²·К)

     Тогда:

     α₂ = 1,9 + 6,34 = 8,24 Вт / (м²·К)

     Определим толщину слоя изоляции из уравнения  для коэффициента теплопередачи многослойной стенки [1]:

                                          

      (4.50)

     Выразим отсюда δ₂:

          (4.51)

     

 м. 

     Наружный  диаметр барабана с учётом изоляции: 

     D_н=2, 2+2·0,078=2,356 м. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

     

     5 Подбор вспомогательного оборудования

     5.1 Подбор топки 

     Расход  топлива G_т, кг/с определим по [7]:

                                         ,                                                      (5.1)

     Где L_с.г – расход сухих топочных газов в сушилке, кг/c;

             α – коэффициент избытка воздуха;

             l_min – минимальное теоретическое количество сухого воздуха на сжигание 1 кг топлива, кг/кг.

     

.

         По расходу топлива подбираем устройство для сжигания топлива и рассчитываем тепловую мощность топки Q_т, [7]:

                                                       

,                                                      (5.2)

         где — низшая теплотворная способность топлива, Дж/кг;

               Дж/кг [1].

     

.

        Объём топочного пространства V_т, м³ зависит от природы и типа топки и определяется [7]:

                                                            ,                                                         (5.3)

     где q_т – тепловое напряжение топки, Вт/м³;

            ;

     

.

     

=434200  
 

     Топливо – природный газ [7] с.381. Для сжигания топлива выбираем горелку  ГГ-2 [7]с.385. , с номинальной тепловой мощностью 2,2 МВт и с номинальным давлением газа перед горелкой 3,15±0,63 кПа. 
 
 
 
 
 
 

     5.2 Подбор циклона 

     Основной  задачей расчета является подбор типа и диаметра циклона, а также  условия его работы, обеспечивающих достижение необходимой степени очистки от твердой фазы.

     Выбор диаметра циклона зависит от нагрузки по газу (производительность), марки  циклона и соотношения гидравлического  сопротивления циклона  , Па и удельного соотношения веса газа при условиях очистки ,Н/м . Принимают м, что соответствует оптимуму по энергозатратам и эффективности очистки.

     Пусть количество циклонов для очистки газа будет равно 4. Тогда расход пылегазовой смеси, приходящийся на один циклон, будет равен:

     

м³/ч

     Примем циклон ЦН-11 с производительностью 3880-5070 м³/ч и по монограмме на рисунке 5.1 при V=4125м /ч и для данного циклона находим, что диаметр циклона равен 0,73 м.

    

 

    Рисунок 5.1 ‒ Номограмма для определения диаметра циклона. 

     Выбираем  циклон с ближайшим стандартным  диаметром D = 0,8 м. [1]

     Определим гидравлическое сопротивление циклона [1]:

                                                                                       (5.4) 

      где ‒ коэффициент сопротивления циклона;

           ρ ‒ плотность топочных газов, кг/м³;

          ‒ фиктивная скорость газа в циклоне, м/с.

          = 175 ‒ для групповых циклонов [1];

           ρ = 0,946 кг/м³ (п.4.6). 

       

 м/с.

       

 Па

     Основные  размеры ЦН-11 представлены в табл.5.1

             

Таблица 5.1‒ Основные размеры циклона ЦН - 11                                                                                                                                                                                                                                    

Размер	Обозначение	Величина в  долях от D
Наружный  диаметр выхлопной трубы	dт	0,6
Внутренний  диаметр пылевыпускного отверстия	d1	0,3 ‒ 0,4
Ширина  входного патрубка в циклоне	b	0,2
Ширина  входного патрубка на входе в циклон	b1	0,26
Длина входного патрубка	l	0,6
Диаметр средней линии циклона	Dср	0,8
Высота  установки фланца	hфл	0,24 ‒ 0,32

 
 

     5.3 Подбор вентилятора

     Вентилятор  выбирается по максимально возможному расходу газа, требуемого для сушки  материала.

     Максимальная нагрузка по газу V = = 1,15 м /с. Пусть скорость газа, поступающего в вентилятор равна 9 м/с [5]. Рассчитаем внутренний  диаметр трубопровода [1]:

                                                              d= ;                                            (5.5)

                                                           d= м.

       Для   выбора   вентилятора   необходимо   рассчитать   гидравлическое

     сопротивление системы сушилка - циклон - вентилятор Р [1]: 

                                

,                                  (5.6)

где   ∆P_суш ‒ сопротивление сушилки, Па;

         ∆P_топ ‒ сопротивление топки, Па; 

        местные сопротивления, Па;

        _{ΔРтр ‒ сопротивление прямых участков, Па;}

        ∆P_топ =150 Па [1];

         ∆P_ц = 735 Па  (см. п. 5.2). 

     Сопротивление прямых участков [1]:

                                                 

                                             (5.7)

  где – коэффициент трения, зависящий от числа Рейнольдса и

     шероховатости е;

     L –  длина прямых участков, м.

                                                        Re =

,                                           (5.8)

  где – плотность, кг / м ;

        – вязкость, Па·с;

       = 0,946 кг / м _{(см. п.4.6);}

        = 20,4∙10^-6 Па·с при конечной температуре сушки _{100^○С [1]};

     Re = 9 × 0,4 × 0,946 / 20,4×10^-6 = 166941.

     Примем  е = 0,8 мм (трубы цельнотянутые стальные, подвергшиеся значительной коррозии) [1]. Найдём  относительную шероховатость стенки трубопровода:

     

 = е / d = 0,8×10 / 0,4 = 2×10 ;

     1/e =500; 10×1/e = 5000; 560×1/e = 280000;