Проект распылительной сушилки

2. Уточним теплотворную способность газа

 

 

3. Определяем количество сухого воздуха при его теоретическом расходе

.

Влажного атмосферного воздуха при d=10 г/кг с.в.

 

где 4,76 – коэффициент пересчета расхода кислорода на расход воздуха;

2; 3,5; 5 и т.д. – объем  кислорода, необходимый для окисления  одного объема соответствующего  компонента;

0,0016 – коэффициент пересчета d в н

4. Определяем теоретический объем продуктов горения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполним расчет коэффициента избытка воздуха при сжигании топлива для получения действительной температуры горения 1200 °С. Примем КПД топок 0,85, температуру воздуха 20 °С. Обозначим количество избыточного воздуха . Уравнение теплового баланса процесса смешения для 1 нм3 топлива

.

 

Теплоемкость дымовых газов при 1200 °С рассчитаем по теоретическому составу составу.

 

 

Тогда решение уравнения теплового баланса дает количество избыточного воздуха сухого и атмосферного.

,

,

 

действительный расход атмосферного воздуха

 

Коэффициент избытка воздуха

 

Примем Находим количество и состав продуктов горения при Объем останется без изменений.

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

Процентный состав продуктов горения при :

 

 

 

Плотность продуктов горения:

 

 

Уточнение температуры горения.

Из уравнения теплового баланса процесса горения

 

 

Уточним теплоемкость дымовых газов рассчитанного состава при 1200 °С.

 

 

 

Действительная температура теплоносителя

 

Расчетная температура ниже принятой, однако пересчет анне требуется.

Составим материальный баланс процесса горения для 100 нм3 топлива.

 

Таблица 3

Материальный баланс процесса горения

Приход	кг	Расход	кг
Воздух: кислород азот вода	66,1 5,89 1,595 1,67 0,93 0,19 0,98 0,80   524,11 1726,05 22,47	Невязка	211,54 1713,87 174,46 224,35 13,91
	2350,78		2336,87

 

 

Результаты расчета горения топлива используются в дальнейшей работе.

 

4.2. Тепловой баланс процесса  сушки

Расчет ведем на 1 час работы установки. В результате решения уравнения теплового баланса будет определен расход топлива и рассчитаны технико-экономические показатели работы сушила.

Приход тепла

1. Тепло горения топлива

 

где - часовой расход топлива, нм3/ч.

 

2. Физическое тепло воздуха

,

 

Физическое тепло материала учитываем в расходной части баланса.

 

1. На нагрев материала

 

где - часовое количество абсолютно сухого материала, кг/ч (таблица 1),

- теплоемкость  глины, принимаем 

 – температура  шликера и выгружаемого порошка  соответственно, °С.

 

2. Расход тепла на испарение и нагрев влаги

 

где - часовое количество испаряемой влаги, кг/ч (таблица 2) с учетом влаги уноса,

 - скрытая теплота парообразования при 0 °С, 2493 кДж/кг вл.,

- теплоемкость  пара при температуре уходящих  газов, ,

- теплоемкость  воды,

 

3. Расход тепла на подогрев остаточной влаги

,

где - количество остаточной влаги, кг/ч.

 

4. Потери тепла с сухой частью отходящих газов

,

где - теплоемкость газов при температуре уходящих газов,

Уточним теплоемкость уходящих газов

 

 

 

5. Потери тепла в окружающую среду

Рассчитываем отдельно для перекрытия, цилиндрической и конусной части.

Размеры и исполнение ограждений приведены в разделе 3. Температуру газов в верхней части сушила примем 200 °С, среднюю температуру внутри цилиндрической части 160 °С, а в конусной части – 80 °С. Конусная часть сушила находится в закрытом помещении, среднюю температуру примем 10 °С.

Расчет теплового потока через однослойную стенку производим по формуле

,

через многослойную стенку:

,

где - толщина слоя, м;

- коэффициент теплопроводности  слоя (, );

- коэффициент теплоотдачи, примем от внутренней среды  к поверхности ограждения , от наружней поверхности в окружающую среду ,

- площадь ограждения, м2.

 

5.1) Тепловой поток через  перекрытие 

а) через изолированную часть

На рисунке 2 показана схема выполнения перекрытия.

Рисунок 2 – Схема перекрытия

 

Коэффициент общей теплопередачи

 

Площадь перекрытия

 

Температура газов под перекрытием составляет 200 °С, а температуру наружнего воздуха принимаем -10 °С.

Тепловой поток

 

б) через ребра перекрытия

Суммарная длина ребер составляет (10-15)D, принимаем

 

Площадь поверхности ребер

 

Тепловой поток через ребра

 

5.2) Тепловой поток через  цилиндрическую часть

В связи с исчезающее малыми значениями теплового сопротивления стальных листов в сравнении с другими слагаемыми, в дальнейших расчетах им пренебрегаем.

Площадь боковой поверхности цилиндрической части

 

Тепловой поток

 

Тепловой поток через ребра цилиндрической части. Ребра располагаются по периметру через 1 м. Количество ребер 30 штук, длина ребер 8 м, ширина 0,006 м, высота 0,2 м. Площадь поверхности ребер

 

Тепловой поток

 

5.3) Тепловой поток через  конусную часть ограждения

Площадь поверхности конусной части

 

Тепловой поток

 

Суммарный тепловой поток в окружающую среду

 

 

 

6. Неучтенные потери

Принимаем равными 10 % от расхода тепла, т.е.

 

 

Уравнение теплового баланса

 

 

 

 

 

 

Составим тепловой баланс установки на 1 кг продукта, для этого статьи теплового баланса, полученные при расчете на 1 час работы, поделим на часовую производительность установки .

 

Таблица 4

Тепловой баланс сушила

Приход	кДж/кг	%	Расход	кДж/кг	%
Тепло горения топлива Тепло воздуха	656,5 7,91		На нагрев материала На испарение влаги На подогрев остаточной влаги С отходящими газами Потери тепла через ограждения Неучтенные потери Невязка	23,05 485,1 10,58 1,86   72,46 71 0,36
	664,41			664,41

 

 

Удельный расход тепла на испарение влаги

 

На 1 кг шликера

 

На 1 кг порошка

 

На 1 кг сухого вещества

 

Удельный расход топлива – природного газа:

- на 1 кг испаренной влаги

 

- на 1 т шликера

 

- на 1 т продукта

 

- на 1 т сухого вещества

 

Удельный расход условного топлива:

- на 1 кг испаренной влаги

 

- на 1 т шликера

 

- на 1 т порошка

 

- на 1 т сухого вещества

 

 

Расчет топочных устройств

Топки располагаются по наружнему периметру камеры под перекрытием на равном расстоянии друг от друга. Принимаем количество топок 4 штук. Топки представляют собой цилиндрические камеры с внутренним диаметром 1,2 м, выполненные из шамота ГОСТ 21436-2004. Тепловая мощность одной топки

 

Резерв принимаем 20 %, т.е. Примем тепловое напряжение топочного объема , тогда объем топки

 

Длина топочной камеры

 

Примем конструктивные размеры топочной камеры , , что обеспечивает некоторый запас мощности на случай увеличения влажности шликера. Топки оборудуют газовыми горелками низкого давления ГНП. Производительность одной горелки

 

 

Подбор циклонов

В качестве пылеосадительных устройств принимаем циклоны НИИОГаз. Производительность циклонов

 

 

При температуре 80 °С

.

Расчет аэродинамических сопротивлений

Принимаем секундный расход газов

при 80 °С:

Примем диаметр трубопроводов 1 м. Площадь сечения Сопротивление трения примем в размере 20 % от суммы местных сопротивлений. Расчет потерь на местные сопротивления ведем по формуле:

 

где ξ – коэффициент местного сопротивления;

- скорость газов  при действительных условиях, м/с;

 – плотность  газа, кг/м3.

В отходящих газах содержится большой объем Н2О, поэтому произведем уточнение плотности.

Процентный состав отходящих газов

 

 

.

Плотность смеси:

,

где - доля компонента в смеси.

.

 

1. Вход в отводящий патрубок ()

 

2. Пять плавных поворотов на 90 º ()

 

3. Разветвление при подходе к циклонам ()

 

4. Сопротивление циклонов

Для циклонов НИИОГаз при расчете на скорость, отнесенную к площади сечения. Для одного циклона , , .

 

5. Сопротивление собирающего тройника ()

 

6. Конфузор у всасывающего патрубка вентилятора ()

 

7. Диффузор у выхлопного патрубка ()

 

Сумма местных сопротивлений

 

С учетом сопротивлений трения

.

Влияние запыленности газов учитываем надбавкой по формуле:

,

где - опытный коэффициент, для молотой глины ;

 – концентрация пыли, кг/кг газа.

Согласно материального баланса процесса сушки (таблица ) унос составляет 50,5 кг/ч. Часовой расход теплоносителя .

Масса теплоносителя .

Тогда .

.

 

 

Подбор вентилятора – дымососа

Часовое количество отработанного теплоносителя . Производительность вентилятора принимаем с запасом 25 %.

округленно

Расчетное давление вентилятора

.

Выбираем вентилятор среднего давления серии ВРС № 8, КПД=0,61, А=5 000, скорость в выходном отверстии 22 м/с.

Мощность на валу электродвигателя для условий транспортирования запыленного газа

 

Установленная мощность при значении коэффициента запаса мощности К=1,1

 

Число оборотов рабочего колеса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В данном курсовом проекте был произведен теплотехнический расчет распылительной сушилки. Были выполнены:

1. расчет конструктивных разменов распылительной сушилки: Dср= 9.2 м, Н = 9,2 м.
2. расчет горения топлива.
3. составлены теплотехнический и материальные балансы.
4. рассчитаны удельное количество теплоты Q= , КПД печи равный 85%
5. было подобрано и рассчитано основное и вспомогательное вентилятор ВРС-8.