Расчет пневмотрубы

Оптимальное значение скорости газов в трубах-сушилках зависит от ряда факторов. Во-первых, скорость газов должна быть больше скорости витания наиболее крупных  частиц (это условие является необходимым, но недостаточным). Скоростью надежного  транспортирования зависит от концентрации материала и от диаметра трубы. Чем  выше концентрация, тем больше должна быть скорость транспортируемого воздуха. При одинаковых значениях концентрации скорость газа должна быть ниже, чем  меньше диаметр трубы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.1 Описание  принципа работы технологической  схемы

Работа технологической  схемы начинается с того, что греющий пар при температуре 160 ͦС поступает в калорифер, где подогревает воздух до температуры 92 ͦС, а воздух поступает в пневмотрубу, где подхватывает влажный материал и со скоростью превышающую скорость витания частиц, переносит материал, нахождение материала доли секунд и удаление влаги незначительное, а в нижней части калорифера  отводится конденсат. Если сушку проводят при высоких температурах греющего агента, нижнюю часть трубы  футеруют жаропрочным бетоном. Для удаления отделившихся от потока комков материала предусмотрен затвор-мигалка .При сушке веществ, вызывающих эрозию аппаратуры, участок изгиба трубы АВ бронируют специальным материалом. Сушка работает при разрежении.

Влажный материал из бункера Б1 дозатором подается в питатель. Из питателя волчком подается в трубы. В процессе транспортировке происходит интенсивная сушка материала. Далее греющий агент и высушенный материал поступают в циклон, где продукт улавливается, и высушиный материал поступает в бункер Б2, из бункера Б2 высушиный материал поступает на ленточный транспортер, где далее идет на производство.  Газы поступают в мокрый пылеуловитель, пройдя который  выбрасываются в атмосферу. Из мокрого пылеуловителя влажный материал поступает в отстойник. В отстойнике шнек отправляют в бункер влажного материала Б1, который повторяет технологический процесс.

Процесс сушки  выполняется при:

оптимальном значение скорости газов в трубах-сушилках, которое зависит от ряда факторов. Во-первых, скорость газов должна быть больше скорости витания наиболее крупных частиц (это условие является необходимым, но недостаточным). Скоростью надежного транспортирования зависит от концентрации материала и от диаметра трубы. Чем выше концентрация, тем больше должна быть скорость транспортируемого воздуха. При одинаковых значениях концентрации скорость газа должна быть ниже, чем меньше диаметр трубы. 

2.3 Материальный расчет установки

По условию  дано:

Количество  удаляемой влаги: W=50кг/ч=0,014кг/с

Влажность продукта:

начальная =25%

конечная = 4% 

Расчеты:

1. Производительность (кг/с) по исходному продукту равна:

 

=                       (1) 

===0.064кг/с 

Где W- количество удаляемой влаги из фарша (кг/с)

-начальная  влажность фарша  (%)

-конечная  влажность фарша  (%) 

2. Производительность (кг/с) по готовому продукту равна:

 

=                           (2) 

==0.064-0.014=0.05кг/с

 

3. Годовая производительность сушилки G (т) по готовому продукту:

 

G=                         (3)

=0,05кг/с=180кг/ч

b=1год=330 суток=330*22=7260 часов

Из формулы (3) находим:

G==180*(22*7260) =28749600кг =28749,6т

где - часовая производительность по готовому продукту

а - число  часов работы сушилки в сутки, обычно принимают при непрерывном  производстве 22 часа.

b – число рабочих дней в году, иногда принимают 7000-8000 рабочих часов в году. 
 
 
 

2.4 Тепловой расчет аппарата

Для испарения  влаги и проведения совместно  с сушкой других термических процессов  к материалу необходимо подвести тепло. Его можно подводить различными способами в зависимости от способа  сушки. Если на основании опытных  данных известен режим процесса, то из теплового баланса можно определить расход тепла на сушку и расход соответственно топлива, электроэнергии, пара.  

1. Суммарный расход теплоты в сушилке:

Σ = + + + +                (4)

где , - расход теплоты соответственно на испарение влаги и нагревание материала;

 и - потери теплоты соответственно в окружающую среду и с отходящими газами;

  - расход теплоты на нагревание дополнительно вводимых сред (пара, сжатого воздуха и транспортных средств. Расчет производиться не будет, так как в технологической схеме нет топки, вместо нее калорифер. 

Для непрерывно действующих сушилок рассчитывают часовой расход теплоты, для сушилок периодического действия - расход теплоты на один цикл сушки.

2. Расход теплоты (кДж/ч) на испарение жидкости:

= W ()                              (5)

=62,85 кДж/кг [8,таблица LVI, c 548]

=2620 кДж/кг [8, таблица LVI, с 548]

= W ()=50*(2620-62,85)=127857,5 кДж/ч

 где:

  – энтальпия жидкости при начальной температуре материала;

 – энтальпия перегретого пара жидкости при температуре отходящих газов; 

3. Расход теплоты  на нагревание высушенного материала (кДж/ч):

= ( - )                          (7)

где:

W- количество удаляемой влаги;

W=50кг/ч=0,014кг/с (по условию);

-производительность (кг/с) по готовому продукту;

=0,05кг/с

 – температура материала, уходящего из сушильной камеры, принимается за температуру на 2℃ ниже температуры греющего агента (воздуха) на выходе (К);

-температура  материала входящего  в сушильную камеру, принимается за  температуру на  2℃ ниже, температуры окружающей среды.

=66℃=339

 =15℃=288

 - теплоемкость высушенного материала, кДж/(кг · К).

=2,8кДж/(кг · К). [5,таблица II-96]

Подставим в формулу (7):

= ( - )=0,05*2,8 (339-288)/0,014=7,14 кДж/ч  
 
 

4. Потери теплоты сушилкой в окружающую среду (кДж/ч):

 =*W                          (8)

где:

- удельная потеря  теплоты кДж/кг,

W- количество удаляемой влаги,                         

=0,055*                     (9)

где:

- удельный расход теплоты кДж/кг,

примем удельную потерю теплоты в размере 5,5% от . 

= = =7102,80 кДж/кг    (10)

значения  , ,находим по графику Рамзина:

На графике  находим точку пересечения по температуре 17℃ и влажности φ=72%, этим значениям соответствует степень сухости =0,0033 кг/кг и энтальпия , по температуре греющего агента на входе в сушилку 92℃ и на выходе 68℃ при пересечении  находим энтальпию и степень сухости кг/кг. Данные представлены на рисунке 1.3

Рисунок 1.3 Диаграмма Рамзина для влажного воздуха 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Подставляем в формулу (9):

=0,055*7102,80 =39,094 кДж/кг

Подставляем в формулу (9):

 =*W=39,094*50=1954,7кДж/кг                         

5. Подставляем значения в формулу (4):

Σ = + + + + =127857,5+7,14+1954,7=129819,34кДж/кг 

6. Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:

                    (11)

где:

 Δ- разность  между удельными приходом и  расходом тепла непосредственно  в сушильной камере.

c- теплоемкость влаги во влажном материале при температуре , кДж/(кг*К);

c= 4,19 кДж/(кг*К)[9,таблица IV с 68]

- удельный дополнительный  подвод тепла в  сушильную камеру, кДж/кг влаги; при  работе сушилки  по нормальному  сушильному варианту  ;

- удельный подвод  тепла в сушилку  с транспортными  средствами, кДж/кг  влаги; в рассматриваемом  случае ;

- удельный подвод  тепла в пневмотрубу  с высушиваемым  материалом, кДж/кг  влаги равен:

=( - )/W                                      (12)

– температура материала, уходящего из сушильной  камеры, принимается за температуру на 2℃ ниже температуры греющего агента (воздуха) на выходе (К);

=66℃

 =15℃

 - теплоемкость высушенного материала, кДж/(кг · К).

=2,8кДж/(кг · К). [5,таблица II-96]

 - производительность (кг/с) по готовому продукту равна;

=0.05кг/с =180кг/ч

По формуле (12) удельный подвод тепла в пневмотрубу  равен:

=0,05 *2,8(66-15)/50=510кДж/кг

Из формулы (9):

=0,055*7102,80 =39,094 кДж/кг

Уравнение внутреннего теплового баланса  сушилки  из формулы (11)равно:

=4,19*17+0-(0+510+39,094)=-477,864кДж/кг влаги

7. Запишем уравнение рабочей линии сушки:

                                   (13)