Барабанная сушилка

      2.2.3 Тепловой баланс 

      Теплосодержание сушильного агента на выходе из сушилки при t₂ и х₁:

      I₁₂ = 1,01t₂+(2493+1,97t₂)x₁ = 1,01·90+(2493+1,97·90)·0,033 = 179 кДж/кг

      Теплосодержание подсасываемого воздуха:

      при t₀ и х₀: I_n0 = I₀ = 40 кДж/кг

      при t₂ и х₀: I_n2 = 1,01t₂+(2493+1,97t₂)x₀ = 1,01·90+(2493+1,97·90)·0,009 = 115 кДж/кг;

      Расход  тепла на испарение  воды:

      Q_и = W(2493+1,97t2-4,19θ₁) = 0,318·(2493+1,97·90-4,19·20) = 823 кДж/с

      Расход  тепла на нагревание материала: Q_м = 36 кДж/c;

      Потери  тепла: Q_пот = Wq_пот = 0,318·200 = 64 кДж/с;

      Расход  сушильного агента:

      L₁ = (Q_и+ Q_м+ Q_пот)/[( I₁₁+ I₁₂)-0,08(I_n2- I_n0)] = (823+36+64)/[(512-179)-0,08·(115-40)] = 2,82 кг/с

      Принимаем L₁ = 3 кг/с;

      Количество  парогазовой смеси, выходящей из сушилки:

      сухих газов: L₂ = L₁+0,08L₁ = 3+0,08·3 = 3,24 кг/с

      паров воды: d₂ = L₁x₁+0,08 L₁x₀+W = 3·0,033+0,08·3·0,009+0,318 = 0,429 кг/с

      Влагосодержание парогазовой смеси  на выходе из сушилки:

      x₂ = d₂/ L₂ = 0,419/3,24 = 0,1 кг/кг. 

      2.2.4 Гидродинамический расчет 

      Диаметр сушилки 

      Выбираем  оптимальный угол наклона сушильного барабана: β = -2° и задаемся частотой вращения барабана n = 4 об/мин.

      Выбираем  оптимальную массовую скорость сушильного агента при β = -2° , t₁ = 400⁰С (2, рисунок 15): ρ_tw = 2,1 кг/(м³·с).

      Диаметр сушильного барабана:

      D = [L₁/0,785(ρ_tw)]^0,5 = [3/0,785·2,1]^0,5 = 1,1 м

      Принимаем ближайший диаметр D =  1,2 м; L = 6 м.

      Длина сушильного барабана

      Действительная  массовая скорость:

      (ρ_tw) = L₁/0,785D² = 3/0,785·1,2² = 2,7 кг/(м²с)

      Параметр  П:

      П = [(t₂-30)/(t₁- t₂+10)]^0.5 = [(90-30)/(400-90+10)]^0.5 = 0.43

      Параметр  М:

      М = 3600·G_а/[П(ρ_tw)D²t₁^0,425] = 3600·0,6/(0,43·2,7·1,2²·400^0,425) = 101,3

      Коэффициент заполнения сушильного барабана: ψ = 23% (2, рисунок 16).

      Параметр  К^0,34: К^0,34 = [ω_а2/(ω_а1(ω_а1-ω_а2))]^0,34 = [14/(67·(67-14))]^0,34 = 0,15.

      Значения всех величин (2, формула 4) определяем по [4, таблица 13]: А^0,34 = 3,13; d_э^0,526 = 0,98^0,526 = 1; (ρ_tw)^0,136 = 2,7^0,136 = 1,153; ψ^0,39 = 23^0,39 = 3,4; D^а1 при β = -2° D^а1 = 1,02; sin β^b1 = sin (-2)^b1 = 0,48; (n²/1800²)^а  = 0,62 при β = -2°.

      Длина сушильного барабана:

      L^0.39 = [МА^0,34d_э^0,526(ρ_tw)^0,136]/[1360 ψ^0,39К^0,34 D^а1sin β^b1(n²/1800²)^а] = (101,3·3,13·1·1,153)/(1360·3,4·0,15·1,02·0,48·0,62) = 1,73

      L = 4,1 м.

      Выбираем  параметры стандартной  барабанной сушилки [2, таблица 9]: БН 1,2-6НУ-01; D = 1,2 м; L = 6 м; n = 0,085 с^-1 при t₂ = 90⁰C. 

      Уточняем  тепловой баланс и  диаметр барабана. 

      Теплосодержание сушильного агента на выходе из сушилки при t₂ и х₁:

      I₁₂ = 1,01t₂+(2493+1,97t₂)x₁ = 1,01·90+(2493+1,97·90)·0,033 = 179 кДж/кг

      Теплосодержание подсасываемого воздуха при при t₂ и х₀:

      I_n2 = 1,01t₂+(2493+1,97t₂)x₀ = 1,01·90+(2493+1,97·90)·0,009 = 115 кДж/кг;

      Расход  тепла на испарение  воды:

      Q_и = W(2493+1,97t2-4,19θ₁) = 0,318·(2493+1,97·90-4,19·20) = 823 кДж/с

      Расход  сушильного агента:

      L₁ = (Q_и+ Q_м+ Q_пот)/[( I₁₁+ I₁₂)-0,08(I_n2- I_n0)] = (823+36+64)/[(512-179)-0,08·(115-40)] = 2,82 кг/с

      Количество  парогазовой смеси, выходящей из сушилки:

      сухих газов: L₂ = L₁+0,08L₁ = 3+0,08·3 = 3,24 кг/с

      паров воды: d₂ = L₁x₁+0,08 L₁x₀+W = 3·0,033+0,08·3·0,009+0,318 = 0,429 кг/с

      Влагосодержание парогазовой смеси на выходе из сушилки:

      x₂ = d₂/ L₂ = 0,419/3,24 = 0,1 кг/кг.

      Диаметр сушильного барабана:

      D = [L₁/0,785(ρ_tw)]^0,5 = [3/0,785·2,7]^0,5 = 1,19 м

      Таким образом, диаметр барабана D = 1,2 м выбран правильно. 

      2.2.5 Гидравлическое сопротивление сушильного барабана 

      Диаметр барабана     Д_б = 1200 мм

      Длина барабана      L_б = 6000 мм

      Производительность  по влажному опилу  G_н = 1 кг/с

      Производительность  по высушенному опилу G_к = 0,682 кг/с

      Давление  в барабане     Р_б = Р₀ = 99975 Па

      Температура      t₁ = 400°С, t₂ = 90°С

      Влагосодержание   x₁ = 0,033 кг/кг, х₂ = 0,081 кг/кг

      Объемный  расход сушильного агента  V_t1 = 5,71 м³/с

      Объемный  расход сушильного агента:

      V_t2 = L₂(1+x₂)/ ρ_t2 = 3,24(1+0,081)/0,939 = 3,73 м³/с,

      где L₂ = 3,24 кг/с; ρ_t2 = 0,939 кг/м³ при t₂ = 90°С [7, приложение 2].

      Средняя плотность парогаза при t_ср и х_ср:

      t_ср = t₁+ t₂/2=400+90/2 = 245 °С; x_ср = x₁+ x₂/2 = 0,033+0,081/2 = 0,057 кг/кг,

      ρ_ср =Р(1+x_ср)/462(273+t_ср)(0,62+x_ср) = 10⁵(1+0,057)/462(273+245)(0,62+0,057) = 0,652 кг/м³

      При коэффициенте заполнения барабана ψ = 0,25 относительное свободное сечение барабана φ = 1 – 0,25 = 0,75.

      Средняя скорость парогаза в барабане:

      w_ср = 0,5(V_t1+ V_t2)/0,785 Д_б²φ = 0,5·(5,71+3,73)/0,785·1,2²·0,75 = 5,6 м/с

      Эквивалентный диаметр барабана для секторной  насадки:

      Д_э = π Д_бφ/(π+Z) = 3,141,20,75/(3,14+5) = 0,35 м

      где Z = L_б/Д_б = 6000/1200 = 5.

      Критерий Re = w_срD_срρ_ср/μ_ср = 5,6·0,652·0,35/27,13·10^-6 = 47104

      где μ_ср = 27,13·10^-6 при t_ср = 245⁰С и х_ср = 0,057 кг/кг [7, приложение 3].

      Коэффициент трения определяем для гладкой трубы по рис 1.5 [5] и по Re = 47104: λ_б = 0,0209.

      Сопротивление барабана без учета  транспортировки материала:

      Δ Р_б = λ_б(L_б/Д_э)(w_ср²ρ_ср/2) = 0,0209·(6/0,35)(5,9²·0,652/2) = 4,1 Па.

      Относительная массовая концентрация материала:

      ỹ = G_н+G_к/2 L₂(1+x_ср) = 1+0,682/2·3,24(1+0,057) = 0,246 кг/кг.

      Сопротивление сушильного барабана при к = 1,4:

      Δ Р_с = Δ Р_б(1+кỹ) = 4,1(1+1,4·0,246) = 5,5 Па. Принимаем Δ Р_с = 6 Па 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      3 Расчет и выбор вспомогательного оборудования 

      3.1 Расчет бункера-питателя

      Бункер-питатель используется для дозирования влажного опила в сушилку. 

      Производительность  по влажному опилу  G_н = 1 кг/с

      Относительная влажность опила   w_о1 = 40%

      Абсолютная  влажность опила   w_а1 = 67%

      Насыпная  плотность влажного опила ρ_н = 130 кг/м³ [2, таблица 3].

      Объем бункера питателя: V = τG_н/ρ_н = 300·1/130 = 2,31 м³,

      где τ = 5 мин – продолжительность, необходимая  для аварийного отключения ленточного транспортера, подающего опил в бункер.

      По  ГОСТ 9931-61 выбираем бункер вместимостью 2,5 м³, диаметром 1200 мм, высотой 2450 мм [1, таблица 81]. 

      3.2 Расчет ленточного транспортера

      Ленточный транспортер перемещает влажный  опил от бункер-хранилища в бункер-питатель. 

      Производительность  транспортера    G_н = 1 кг/с

      Насыпная  плотность опила при w_а1 = 67%  ρ_н = 130 кг/м³

      Характеристика  ленточного транспортера

      Длина        L = 30 м

      Угол  наклона к горизонту     α = 9°

      Выбираем  плоскую ленту шириной В = 0,5 м, которая принимает форму желоба благодаря трем роликовым опорам.

      Объемная  производительность транспортера

      V = G_н/ρ_н =1/130 = 76,9·10^-4 м³/с.

      Скорость  движения ленты:

      W = V/1,16B²c·tg(0,35·φ) = 76,9·10^-4/0,16·0,5²·1·tg(0,35·40) = 0,77 м/с,

      где с = 1 при α = 9°; φ = 40⁰ для опила.

      Мощность  на приводном валу транспортера:

      N₀=(KLW+0,54·10^-3G_нL+10,1·10^-3G_нH)K₁K₂=(0,018·30·0,77+0,54·10^-3 ·1·30+10,1·10^-3·1·4,7)·1,12·1,07 = 0,48 кВт

      где Н = Lsinα = 30·sin 9 = 4,7 м; К = 0,018 при В = 0,5 м; К₁ = 1,12 при

      L = 30 м; К₂ = 1,07.

      Установочная  мощность электродвигателя:

      N = N₀K₀/η = 1,2·0,48/0,85 = 0,68 кВт.

      Принимаем электродвигатель по N = 0,68 кВт типа АОЛ-12-

      [6, таблица 16] N = 1,1 кВт.

      Принимаем ленточный транспортер: L = 30 м; α = 9°; В = 500 мм;

      w = 0,16 м/с; N = 1,1 кВт. 
 

      3.3 Расчет винтового транспортера

      Винтовой  транспортер перемещает высушенный опил на следующую стадию производства. 

      Производительность  по сухому опилу  G_к = 0,682 кг/с

      Абсолютная  влажность опила   ω_о2 = 12%