- •3 Конструктивний та Теплотехнічний розрахунок апаратА для здійснення тепло- і масообмінних процесів
- •3.1 Підбір типу тепло- і масообмінного апарата
- •3.2 Розрахунок горіння палива
- •3.3 Розрахунок початкових параметрів теплоносія
- •3.4 Побудова теоретичного процесу сушіння на діаграмі
- •3.5 Побудова дійсного процесу сушіння на діаграмі
- •3.6 Тепловий баланс тепло- і масообмінного апарата
- •3.7 Матеріальний баланс процесу сушіння
- •3.8 Розрахунок об’єму повітря і відхідних газів
- •3.9 Розрахунок технічних характеристик тепло-і масообмінного апарата
3 Конструктивний та Теплотехнічний розрахунок апаратА для здійснення тепло- і масообмінних процесів
Вихідні дані для розрахунку сушильного барабана наведені в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1 – Вихідні дані
№ з/п |
Найменування показника |
Позначення |
Величина |
Одиниці виміру | |
1 |
Продуктивність барабана |
22 |
т/год | ||
2 |
Матеріал |
ХРОМІТУ | |||
3 |
Початкова (відносна) вологість матеріалу |
6,5 |
% | ||
4 |
Кінцева (відносна) вологість матеріалу |
1,5 |
% | ||
5 |
Температура атмосферного повітря |
20 |
˚С | ||
6 |
Температура нагрівання газу |
110 |
˚С | ||
7 |
Температура вхідного теплоносія |
600 |
˚С | ||
8 |
Температура вихідного теплоносія |
120 |
˚С | ||
9 |
Температура матеріалу на вході |
2,1 |
˚С | ||
10 |
Температура матеріалу на виході |
110 |
˚С | ||
11 |
Коефіцієнт витрати повітря |
1,02 |
- | ||
12 |
Об'ємний коефіцієнт тепловіддачі |
260 |
Вт/м3 град | ||
13 |
Вологість атмосферного повітря |
90 |
% | ||
14 |
ККД топки |
0,93 |
- | ||
15 |
Теплота згоряння газу |
6480 |
кДж/м3 |
Сушіння відбувається топковими газами, розбавленими атмосферним повітрям в змішувальній камері. Паливом є коксодоменна суміш, яка складається з коксового та доменного газів у певному співвідношенні (таблиця 3.2).
Таблиця 3.2 – Вміст складових компонентів газів, %
Вид газу |
Н2 |
СН4 |
С2Н2 |
С2Н4 |
СО |
СО2 |
N2 |
О2 |
Σ | |||
Коксовий |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
| ||
Доменний |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
| ||
де |
- |
вологість газу, %. |
3.1 Підбір типу тепло- і масообмінного апарата
Кількість вологи, яка видаляється при сушінні ______________, визначають за формулою
, кг/год, |
(3.1) | |||
де |
- |
відносна вологість матеріалу до і після сушіння, %; | ||
|
- |
продуктивність сушильного барабана по висушеному матеріалу, кг/год. |
кг/год.
Для визначення типу сушильного барабана необхідно розрахувати внутрішній об’єм барабана без урахування заповнення його перегородками (8 – 10%) за формулою
, м3, |
(3.2) | |||
де |
- |
кількість вологи, яка вилучається при сушінні матеріалу, кг/год; | ||
|
- |
напруженість об’єму барабана по волозі при сушінні матеріалу, кг/(м3·год). |
Приймають напруженість об’єму барабана по волозі при сушінні _____________________ рівною ____ кг/(м3·год), тоді необхідний внутрішній об’єм барабана дорівнюватиме
м3.
За розрахованим об’ємом барабана підбирають сушильний барабан з найближчим значенням до стандартного, тобто підбирають сушильний барабан №____ з внутрішнім об’ємом _____ м3.
Для перевірки правильності підбору типу барабана розраховують об’єм сушильного барабана за формулою
, м3, |
(3.3) | |||
де |
- |
коефіцієнт, який враховує долю насадок, що займають барабан (); | ||
|
- |
кількість тепла, яка передається від газів до матеріалу і витрачається на випаровування і нагрів матеріалу, тобто корисна витрата тепла на сушіння, Вт; | ||
|
- |
об’ємний коефіцієнт тепловіддачі, віднесений до одиниці вільного об’єму барабана, не зайнятого перегородками, Вт/(м3·град); | ||
|
- |
середня логарифмічна різниця температур між газами і матеріалом на початку і в кінці сушильного барабана розраховується за допомогою номограми, ˚С. |
Корисну витрату тепла на сушіння визначають за формулою
, Вт, |
(3.4) | |||
де |
- |
температура вихідного теплоносія, ˚С; | ||
|
- |
температура матеріалу при вході в сушильний барабан, ˚С; | ||
|
- |
кількість вологи, яка випаровується, кг/год; | ||
|
- |
витрата тепла на нагрів матеріалу, кДж/год. |
Витрату тепла на нагрів матеріалу визначають за формулою
, кДж/год, |
(3.5) | |||
де |
- |
продуктивність сушильного барабана по висушеному матеріалу, кг/год; | ||
|
- |
теплоємність висушеного матеріалу при кінцевій вологості , кДж/(кг·град); | ||
|
- |
температура матеріалу на вході і виході із сушильного барабана відповідно, ˚С. |
Теплоємність висушеного матеріалу визначають за формулою
, кДж/(кг·град), |
(3.6) | |||
де |
- |
теплоємність абсолютно сухого матеріалу, кДж/(кг·град). |
Теплоємність ________________ складає _______ кДж/(кг·град).
кДж/(кг·град);
кДж/год;
Вт.
Для визначення середньої логарифмічної різниці температур між газами і матеріалом на початку і в кінцісушильного барабана використовують формули:
,˚С, |
(3.7) |
,˚С, |
(3.8) | |||
де |
- |
температура вхідного теплоносія, ˚С; | ||||
|
- |
температура матеріалу на вході в барабан, ˚С; | ||||
|
- |
температура вихідного теплоносія, ˚С; | ||||
|
- |
температура матеріалу на виході з барабану, ˚С. |
˚С,
˚С.
___˚С.
Приймають ___.
Об’єм барабана дорівнюватиме:
м3.
Отже, розрахована величина об’єму барабана не перевищує прийнятої величини , тобтовибраний раніше барабан №___ відповідає за технічними характеристиками висунутим вимогам.
Напруженість барабана при заданій продуктивності_____ кг/год (див. табл. 3.1) визначають із співвідношення
, кг/(м3·год), |
(3.9) | |||
де |
- |
об’єм вибраного за технічними характеристиками типу сушильного барабана, м3; | ||
|
- |
відносна вологість матеріалу до і після сушіння, % (див. табл. 3.1). |
,
кг/м3 год.
Таким чином, розрахована напруженість об’єму барабана по волозі при сушінні ________________________ не перевищує прийнятої.
Фактичну продуктивність підібраного типу барабана по висушеному матеріалу знаходять за формулою
, кг/год, |
(3.10) | |
де |
, кг/год. |
(3.11) |
кг/год.