Файл: Пояснительная записка к курсовому проекту по теме "Сушильная установка непрерывного действия".doc

, П = П₀ = 1 ат, p_н = 0.1258 ат – нормальное давление насыщенного водяного пара, определяемое по [Error: Reference source not found, табл. LVI]. Таким образом,



Динамический коэффициент вязкости воздуха при t = 50 ^oC, определяемый по номограмме VI [Error: Reference source not found], равен:  = 0.02 сП = 0.02·10^–3 кг/м·с. Кинематическая вязкость воздуха можно определить, зная два параметра – динамический коэффициент вязкости и плотность влажного воздуха, – определенные ранее:



Имеем все параметры для определения числа Архимеда:



По заданию эквивалентный диаметр частиц примем равным 2 мм (d_э = 0.002 м), тогда



Зная число Архимеда можно определить и критерий Рейнольдса:



Также есть другая формула определения критерия Рейнольдса, справедливая для начала режима псевдоожижения:



Очевидно, что из этой формулы мы можем определить скорость начала псевдоожижения:



Рабочее число псевдоожижения обычно выбирается из диапазона K_w = W/W₀ = 1.5  2. Мы примем рабочее число псевдоожижения равным K_w = 1.5 и найдем рабочую скоростью сушильного агента из этого соотношения:

W = W₀ · K_w = 1.21 · 1.5 = 1.81 м/с.

Удельный условный объем влажного воздуха по номограмме для определения относительного удельного объема [Error: Reference source not found, стр. 1234] при атмосферном давлении, температуре t = 20.3 ^oC и влагосодержании x = 0.01 равен V_y = 0.86 м³/кг асв. Тогда

---

Определение габаритов аппарата

Площадь газораспределительной решетки. Площадь газораспределительной решетки можно определить, использую формулу:Диаметр газораспределительной решетки ищется по уравнению площади круга:следовательно или Таким образом, диаметр газораспределительной решетки составитОпределение высоты аппарата.Высота аппарата над распределительной решеткой складывается из двух величин: высоты сепарационного пространства и рабочей высоты псевдоожиженного слоя.H_апп = Н_сеп + Н_ПОСДля расчета высоты псевдоожиженного слоя воспользуемся формулойгде V_ПОС – объем псевдоожиженного слоя, равный V_ПОС = W / A_v [Error: Reference source not found] отношению количества удаленной влаги к напряжению по влаге в рабочем объеме аппарата (по заданию A_v = 350 кг/м³·ч). Высоту сепарационного пространства сушилки с псевдоожиженным слоем принимают в 4 – 6 раз больше высоты псевдоожиженного слоя [4, стр. 309], т.е. принимаем Н_сеп = 3.55 м.Таким образом, зная две составляющие формулы, можно найти численное значение высоты аппарата над распределительной решеткой:Для определения общей высоты аппарата необходимо добавить к высоте над распределительной решеткой высоту нижней части аппарата, которую обычно можно принять равной диаметру газораспределительной решетки. Поэтому, общая высота аппарата составит

---

.

Потери тепла в окружающую среду

Определение коэффициента теплоотдачи

Для определения потерь тепла в окружающую среду наружной поверхностью аппарата [5]необходимо знать коэффициент теплоотдачи  от наружной поверхности изоляции к окружающей среде, который может быть найден по следующей формуле: ,где ' – коэффициент теплоотдачи конвекцией, '' – коэффициент теплоотдачи изоляцией.Коэффициент теплоотдачи ' в условиях естественной конвекции можно рассчитать по формулегде Nu – критерий Нуссельта,  – коэффициент теплопроводности воздуха. Критерий Нуссельта содержит неизвестный коэффициент теплоотдачи , поэтому является определяемым критериями подобия [6, стр. 367]. При конвективном теплообмене уравнение подобия может быть представлено в видеNu = f (Re, Gr, Pr)Re – критерий Рейнольдса;Gr – критерий Грасгофа; Pr – критерий Прандтля.В случае вынужденного движения жидкости и при развитом турбулентном режиме свободная конвекция в сравнении с вынужденной очень мала, поэтому уравнение подобия упрощается:Nu = f (Re, Pr)Для некоторых газов критерий Прандтля в процессе конвективного теплообмена почти не изменяется с температурой, поэтому уравнение подобия может принять еще более простой вид:Nu = f (Re)При свободном движении жидкости, когда вынужденная конвекция отсутствует, вместо критерия Рейнольдса вводится число Грасгофа:Nu = f (Gr, Pr)Именно такой режим преобладает в сушильном аппарате с псевдоожиженным слоем. Поэтому для расчета критерия Нуссельта используют формулу:Nu = С'· (Gr · Pr)^mКритерий Грасгофа характеризует соотношение подъемной силы, возникающей вследствие разности плотностей жидкости и силы молекулярного трения [Error: Reference source not found, стр. 366].

---

Для расчета критерия Грасгофа необходимо знать значение кинематической вязкости  воздуха при средней температуре. Средняя температура (температуру поверхности приняли равной температуре на выходе из аппарата):По таблице физических параметров сухого воздуха при давлении 1 бар для средней температуры 308.2 К [Error: Reference source not found, прил. табл. X]: = 2.70·10^–2 Вт/м·К = 0.019 сП  0.02·10^–3 кг/м·с = 1.65·10^–5 м²/сНесмотря на то, что имеется табличное значение кинематической вязкости, проведем ее расчет для получения более точных данных и сравнения этих данных с табличными. Кинематический коэффициент вязкости: =  / _вл.в.где _вл.в. – плотность влажного воздуха, которая может быть найдена по формуле (2а) ( = 22 % по диаграмме Рамзина [Error: Reference source not found, стр. 1237] при t = 35^oC и x = 0.01; p_н = 0.0573 ат при t = 35^oC [Error: Reference source not found, табл. LVI, стр. 548]):Тогда, кинематический коэффициент вязкости воздуха .Отсюда видно, что выбранное табличное значение и рассчитанное по формуле практически совпадают. Это свидетельствует о точности проведенных расчетов.Кроме кинематической вязкости для расчета критерия Грасгофа необходимо определить коэффициент объемного термического расширения воздуха  по формуле:Учитывая следующие величины – высоту вертикального аппарата (в нашем случае, высота аппарата над газораспределительной решеткой H_апп) и ускорение свободного падения g = const = 9.81 м/с², определим численное значение критерия ГрасгофаКритерий Прандтля Pr, определяющий физические свойства жидкости [Error: Reference source not found, стр. 366], может быть описан следующей формулой:

---

где  – вязкость воздуха при средней температуре,  – коэффициент теплопроводности воздуха при средней температуре. Для воздуха при атмосферном давлении в широком диапазоне температур 0 – 500 ^оС критерий Прандтля остается практически неизменным и равным 0.72.Таким образом, зная оба критерия – Грасгофа и Прандтля, – можно рассчитать критерий Нуссельта, в которой участвуют также параметры C' и m, значения которых подбираются в зависимости от произведения (Gr · Pr):Gr · Pr = 7.84·10¹¹ · 0.72 = 5.64·10¹¹Полученное значение произведения двух критериев лежит в диапазоне 2·10⁷ – 1·10¹³, поэтому значения параметров принимаются равными: C' = 0.135, m = 1/3.Соответственно, Откуда найдем значение коэффициента теплоотдачи:Для расчета '' воспользуемся формулой:В этой формуле:  – степень черноты излучающей поверхности (примем для асбеста  = 0.96), С₀ – коэффициент излучения абсолютно черного тела С₀ = 5.7 Вт/(м²·К⁴). ТогдаИ, наконец, коэффициент теплоотдачи  = 4.91 + 6.42 = 11.33 Вт/(м²·К).

---