Расчет пароводяного теплообменника , барабанной сушильной установки

 

     На рисунках 1.1 – 1.7 изображены соотв6етственно зависимости  k,F,Dp,K,Э,И,З от w.

 

1.2. Вывод и разбивка

     Из рисунка 1.7. видно, что оптимальная скорость движения воды в трубках      w_оп=2,0 м/с, так как она соответствует минимальным затратам З_мин=4648,59 . Используя оптимальное значение скорости, найдем общее число трубок четырехходового теплообменника. Общее число трубок будет равно 60.

 

 

 

Рисунок 1.1 –  Зависимость  коэффициента теплопередачи

от скорости воды в трубках

 

Рисунок 1.2 –  Зависимость площади поверхности  нагрева

от скорости воды в трубках

 

Рисунок 1.3 – Зависимость потери напора

от скорости воды в трубках

 

 

Рисунок 1.4 –  Зависимость начальной стоимости  нагревателя

от скорости воды в трубках

 

 

 

 

Рисунок 1.5 –  Зависимость расхода электроэнергии

от скорости воды в трубках

 

Рисунок 1.6 –  Зависимость ежегодных текущих  расходов

от скорости воды в трубках

 

 

Рисунок 1.7 –  Зависимость годовых приведенных  затрат

от скорости воды в трубках

 

 

      Произвести тепловой расчет барабанной сушильной установки на топочных газах и определить ее КПД. Разработать конструкцию внутреннего устройства сушильного барабана и определить его размеры.

Исходные  данные для расчета сушильной  установки

Таблица 2.1.

 

 

 

 

 

 

 

2.1. Определение производительности  сушилки по влаге

 

Часовое количество испаренной влаги  определяется по формуле:  

 

 

 

 

2.2.  Определение расхода  тепла и топочных газов на  один килограмм испаренной влаги

 

     Из таблиц для мазута находим элементарный состав топлива, по формулам перевода из горючей массы в рабочую получим необходимый процентный состав. Результаты занесены в таблицу 2.2.

Таблица 2.2.

Элементарный состав топлива

 

     Высшая теплота сгорания: 

                                

 

 

     Теоретически необходимое количество воздуха:

 

 

 

      Общий коэффициент избытка воздуха, необходимый для получения газов с заданной температурой t₁:  

 

 

где t_T – температура топлива, которая может быть принята равной температуре наружного воздуха;

      с_с.г. – теплоемкость сухих газов, ;

      h_П – энтальпия водяного пара при температуре t₁; h_П=3928

      Н₀ – энтальпия наружного воздуха, определяемая по I, d-диаграмме влажного воздуха.

Теплоемкость сухих газов с_с.г. принимают равной теплоемкости воздуха с_возд=1,011 .

 

 

     Так как, коэффициент избытка воздуха α = 2,04 < 5, то пересчитываем теплоемкость сухих газов:

 

 

 

 

 

 

Масса сухих газов при сгорании 1 кг топлива:   

 

 

 

Из таблиц для газов находим  теплоемкости:

с_СО2=1,94 кДж/кгК

с_SO2=1,1  кДж/кгК

с_N2=1,317 кДж/кгК

с_О2=1,38 кДж/кгК

 

Теплоемкость сухих газов:  

 

 

 

     Пересчитываем общий коэффициент избытка воздуха, необходимый для получения газов с заданной температурой t₁:

 

 

 

Масса водяных паров:  

 

 

 

     Влагосодержание топочных газов:  

 

 

 

 

 

Энтальпия топочных газов:  

 

 

 

 

Расход тепла  на нагрев материала:

 

 

 

         Потери тепла в сушилке на 1 кг испаренной влаги:

 

 

Δ=612,9+42-4,19∙5=634

, где с_в – теплоемкость воды, кДж/кг

     По I, d – диаграмме влажного воздуха (рис. 2.1.) определяем расход газов и тепла на 1 кг испаренной влаги.

     Расход топочных газов на испарение 1 кг влаги:  

 

 

     Расход тепла, затрачиваемого в сушилке на испарение 1 кг влаги из материала:    

 

 

 

 

 

 

2.3. Определение расхода  топлива и КПД сушилки

 

     Часовой расход топлива сушильной установкой:  

 

 

 

 

     Количество тепла, воспринятого влагой материала на ее нагревание и испарение, т.е. полезно использованное тепло в сушилке:    

 

 

где - энтальпия пара при температуре t₂ = 100⁰С

      КПД сушильной установки с учетом потерь тепла в топке:

 

 

 

 

2.4. Определение размеров  барабанной сушилки

 

     Объем барабана рассчитываем по методике Н.М. Михайлова. Суть ее состоит в том, что сложная картина теплового взаимодействия потока горячих газов с частицами материала при вращении барабана заменяется более простой схемой. Считается, что тепло от газов к материалу передается в основном тремя путями (рис. 2.2) и соответственно учитывается тремя коэффициентами теплообмена: конвекцией при падении частиц с лопаток, теплоотдачей от наружной поверхности материала, находящегося на лопатках и в завале, и теплопроводностью от более нагретых частей насадки и барабана к слою материала.

     Суммарный эффект  учитывается объемным коэффициентом  теплообмена:

 

 

     Коэффициент теплообмена конвекцией при падении частиц с лопаток:    

   где а = 0,1 – коэффициент, учитывающий степень взвешенности частиц материала в объеме барабана;

λ = 0,31 Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности;

n = 3,15 об/мин – скорость вращения барабана;

В = 0,239 –  параметр, характеризующий конструкцию внутреннего устройства сушилки;