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

Определение площади поверхности аппарата

рис. 2. Схема сушильного аппарата.Площадь аппарата складывается из площадей геометрических фигур:S_апп = S_цил + S_{усеч.кон} + S_{верх.кон}+ S_{нижн.кон} (20)а) цилиндрическая часть аппарата – пространство под газораспределительной решеткой – имеет боковую площадь, равную (R – радиус цилиндра, L – его высота, D – диаметр)S_цил = 2RL = DL = 3.14 · 1870 · 1870 = 11.0·10⁶ мм²;б) усеченный конус – пространство над газораспределительной решеткой (R₁, R₂ – радиусы, соответственно, нижнего и верхнего оснований; L – длина боковой стороны):R₁ = 935 мм; R₂ = 935 + 3720·tg15 = 1932 мм; L = 3720 / cos15 = 3851 ммS_{усеч.кон} = (R₁ + R₂)L = 3.14·(935 + 1932)·3851 = 34.70·10⁶ мм²;в
рис. 3. Упрощенная схема крышек для расчета габаритов сушильного аппарата.
) верхние и нижние конические части. Так как размеры штуцеров намного меньше размеров самих крышек, будем считать крышки коническими поверхностями. Тогда при радиусе основания верхнего конуса R_верх = 1932 мм и длине стороны L = R_верх / sin60 = 1932 / sin60 = 2231 мм, площадь поверхности верхнего конуса составит S_{верх.кон} = R_верх ·(R_верх + L) = 3.14 · 1932 · (1932 + 3851) = 35.10·10⁶ мм²;А при радиусе нижнего конуса R_нижн = 935 мм и длине стороны L = R_нижн / sin60 == 935 / sin60 = 1080 мм, площадь поверхности нижнего конуса будет равнаS_{нижн.кон} = R_нижн ·(R_нижн + L) = 3.14 · 935 · (935 + 1080) = 5.92·10⁶ мм².Таким образом, сложив все полученные площади геометрических фигур, найдем общую площадь поверхности аппарата:S_апп = 11.0·10⁶ + 34.70·10⁶ + 35.10·10⁶ + 5.92·10⁶  86.72·10⁶ мм² = 86.72 м².

Определение потерь тепла в окружающую среду

Итак, зная общую площадь поверхности аппарата S_аппи коэффициент теплоотдачи

---

, определим потери тепла в окружающую среду по формуле:

Расчет процесса реальной сушки

В основе технологического расчета и построения в диаграмме I – x процесса в реальной сушилке лежит расчет параметра сушки: .q_M – удельные потери тепла с уходящим (высушенным) материалом, которые можно определить по формуле ,где t', t'' – начальная и конечная температуры равные, соответственно, 20.3 ^оС и 50 ^оС; С_М'' – теплоемкость сухого материала, по справочным данным [Error: Reference source not found] С_М'' = 0.631 кДж/(кг·град); С_в – теплоемкость воды, С_в = 4.19 кДж/кг.G₂ = G₁ – W = 8000 – 683.42 = 7316.58 кг/ч = 2.03 кг/с.Таким образом,Удельные потери тепла в окружающую среду q_окр:Откуда,Отрицательное значение параметра сушки говорит о том, что подвод теплоты в сушильной камере недостаточен для компенсации суммы теплопотерь. Тогда процесс сушки идет с понижением энтальпии. Компенсация теплопотерь осуществляется путем увеличения расхода сушильного агента (воздуха). Т.е. новое рассчитанное значение расхода сушильного агента должно превышать его значение при идеальном процессе сушки.Расход сушильного агента для реального процесса сушки рассчитывается аналогично идеальному процессу: , x₁ = x₀ = 0.01 кгВл. / кгАСВ.Необходимо определить влагосодержание x₂. Его определяют из уравненияЗададимся x = 0.03 (выбираем произвольное значение x > x₁), тогда зная I₁

---

= 172 кДж/кг (расчет приведен в разделе идеальной сушки), можем посчитать значение I:



Воспользовавшись диаграммой Рамзина в координатах I – x, определим параметры для значения влагосодержания в точке 2: x₂ = 0.042 кгВл/кгАСВ, I₂ = 160 кДж/кгАСВ. Тогда расход сушильного агента составит

.

Полученное значение расхода в условиях реальной сушки, как мы и предполагали, получилось немного больше соответствующего значения в условиях идеальной сушки. Рассчитаем в процентах отличие вычислений при идеальном и реальном процессе сушки:



Тогда, зная условный удельный объем воздуха V_у = 0.86 м³/кг (см. идеальную сушку), найдем

---

Пересчет габаритов аппарата
в реальных условиях конвективной сушки

Зная расход сушильного агента в реальных условиях пересчитаем габариты аппарата:1) Площадь и диаметр газораспределительной решетки2) Высота аппаратаН_сеп. = 6 · 0.63 = 3.78 мВысота аппарата над распределительной решеткой H_апп = 3.78 + 0.63 = 4.41 м. Общая высота аппарата – Н_общ = 4.41 + 1.98 = 6.39 м.

Сопротивление псевдоожиженного слоя,
газораспределительной решетки и
общее сопротивление сушилки

Определение порозности псевдоожиженного слоя в рабочем состоянииПорозность псевдоожиженного слоя в рабочем состоянии может быть найдена по формуле [Error: Reference source not found, стр. 307]:Учитывая, что при 140^оС плотность сушильного агента (воздуха) равна  = 0.85 кг/м³, вязкость воздуха  = 2.40 · 10^–5 Па·с, скорость сушильного агента по расчету в идеальном процессе сушки w = 1.81 м/с и диаметр частиц влажного материала d₀ = 2 ·10^–3 м, найдем критерий Рейнольдса по формуле [Error: Reference source not found, стр. 307]:Критерий Архимеда [Error: Reference source not found, стр. 307] (_тв = 0.85 кг/м³ – плотность влажного материала):Таким образом, порозность псевдоожиженного слоя равна:Сопротивление псевдоожиженного слоя [Error: Reference source not found, стр. 310] ПаСопротивление газораспределительной решетки и выбор живого сечения

---

Выбор живого сечения необходимо выполнять таким образом, чтобы обеспечивалось равномерное газораспределение. Для этого необходимо определить минимальное сопротивление решетки, достаточного для псевдоожижения слоя и его растекания в случае частичного внезапного обнажения решетки. Через отверстия в обнаженной части решетки будет проходить большее количество газа, и их сопротивление окажется больше сопротивления участков решетки, покрытых материалом [7]. Для того, чтобы скорость газа в отверстиях, покрытых твердым материалом, не упала ниже скорости начала псевдоожижения, должно выполняться условие:Р_реш > (Р_реш)^minРасчет сопротивления решетки ведем по формуле [Error: Reference source not found, стр. 310]:где  = 1.75 – коэффициент сопротивления решетки;F_c = 0.03 – доля живого сечения решетки, принимаемая в интервале 0.02 – 0.1; = 0.85 кг/м³ – плотность сушильного агента (воздуха) при 140^оС;w = 1.81 м/с – скорость сушильного агента. ПаМинимальное сопротивление решетки [Error: Reference source not found, стр. 310]:где K_w = 1.5 – рабочее число псевдоожижение (выбор этого числа см. расчет рабочей скорости сушильного агента в процессе идеальной сушки);₀ = 0.4 – порозность неподвижного слоя для шарообразных частиц. ПаТаким образом, выполняется поставленное условие Р_реш > (Р_реш)^min, следовательно выбор доли живого сечения был сделан правильно.Общее гидравлическое сопротивление сушилки [Error: Reference source not found, стр. 310]:

---