Барабанная сушилка для сушки глины

Цель: Спроектировать барабанную сушилку  для сушки глины.

1.Исходные данные

Производительность по высушенной глине Gг= 70 т/ч

Влажность глины:

начальная w1=20%

конечная  w1=0.3%

Плотность сухого материала  рс=1450 м/м

Топливо уголь следующего рабочего состава, %

S  =1.55; H  =4.19;C  =56.96;N  =1.10;O  =9.70;A  =24.5      

Температура глины

начальная tH=15 C

конечная tH=80 C

Температура газов:

при входе в барабан  tH       =800 С

на выходе из барабана  tК      =100С

Удельная темлоёмкость абсолютно  сухой глины 

Сс= 0,92 кдж/кг,град

Параметры воздуха до входа  в топку:

   =70 %, t =15 C, d=10 г/кг.сух.воз; H =38 кдж/кг.сух.воз.

Режим работы сушилки - непрерывный 

2.Выбор типа барабанной  сушилки и сушильного агрегата.

Подпись

Дата

Выполнил

Стадия

Лист

Листов

Проверил

У

1

3

Принял

 3. Материальный баланс процесса сушки

Определить расход глины  по массе:

влажность материала поступающего на сушку

G1=G2+W

испарённой влаги 

W= G2

W=70000* =17237.5 кг/г

тогда   G1=70000+17237,5=87237,5 кг/г

влаги содержащейся во влажном  материале до  сушки:

Wвл.н=

Wвл.н= 17447,5 кг/ч

Влаги содержащейся в высушенном материале (остаточная влажность после сушки ).

Wвл.к=

Wвл.к= =210 кг/ч

Испаренной влаги

W=Wвл.н-Wвл.к

W=17447.5-210=17237.5 кг/ч

Материальный баланс по абсолютно  сухому материалу, расход по массе которого не изменится в процессе сушки, составляет.

Gc=G1*(1-w1)=G2*(1-w2)

Gc=87237.5*(1-0.2)=70000*(1-0.003)=69790 кг/г

4. Конструктивный расчёт  барабана.

Принимаем объёмное напряжения барабана влаге 49 кг/м  г, тогда объём  барабана составляет:

Vбар=  

Vбар= =352 м

Принимаем отношение длены барабана к его диаметру  Lбар/Дбар=7, определяем его диаметр:

Vбар=S* Lбар= *Lбар

Vбар=0.785*Дбар*7 Дбар

Vбар=5,495* Дбар

Дбар= = =4 м

Принимаем Дбар=4 м

Утончаем объем барабана:

 Vбар=5,495* Дбар             Vбар=5,495*4=351,68 м.

S=   

S=0.785*4=12.56 м

Lбар=

Lбар= =28 м

Принимаем длину барабана Lбар=28 м, тогда = =7 , что вполне допустимо.

Принимаем к установке  барабанную сушилку завода изготовителя"Строммашина  

размером 4x28 м; производительностью по высушенному материалу 70 т/г, удельный съём 49 кг/(м*ч); система внутренних устройств- лопастная.

Определяем производительность барабана по высушенной глине:

G2=W*

где W=m0*Vбар

тогда

G2=49*351.68* =70000 кг/ч

Объёмное напряжение барабана по влаге составляет

70000=m0*351.68*

m0=49.2 кг/м *ч

5. Расчёт времени сушки.

Время нахождения материала  в барабане определяем по формуле:

Р=120* *  

где:    В- коэффициент  заполнения барабана, принимаем 0,15;

          р- плотность глины при средней  её влажности  wср, кг/м

 wср=

wср= =10,15%

р=рс*

р= =1613,8 кг/м

  = =65,2

6. Данные из расчета  горения топлива 

    (твердое топливо)

Qниз =22687,6 кдж/м.

L0=5.902  м /кг.                        VH2O=0.607 м /кг.

L0=5,996  м /кг.                        VO2=0,248 м /кг.

L2=7,082 м /кг.                         VN2=5,604 м /кг.

L2=7,195 м /кг.                         VSO3=7,527 м /кг.

VCO2=1.057 м /кг.

7. Тепловой расчёт барабанной  сушилки.

    Для построения  процесса сушки на Hd-диаграмме определяем    

    влагосодержание  продуктов сгорания топлива по  формуле:

dгаз=  

dгаз= = =51,5

Энтальпию дымовых газов  на 1 кг сухих газов определяем по формуле:

Нгаз=

где: h- КПД топки (принимаем 0,9).

        Сm*tm- количество теплоты, вносимой 1 кг топлива.

                   (Сm=2,05 Кдж/кг⁰С; tm=100⁰ С)

        Н₀- энтальпия атмосферного воздуха равная 38 Кдж на 1 кг.сух.воз.

        V_уд- действительный объём влажного воздуха при В= 99,4 кПа

                (по приложению Роговой стр  318, № 14)

                 V_уд= 0,861 м³/m.сух.воз

        Lα- действительный расход воздуха, Lα= 7,195 м³/кг 

Нгаз=

7.1Графический расчет  процесса сушки по Hd- диаграмме.

Рассчитать начальные  параметры теплоемкости. Температура газов при входе в барабан t_н     =800⁰ С. Для получения такой температуры топочные дымовые газы разбавляют атмосферным воздухом. Приняв КПД топки равное h=0,9, определяем количество воздуха х₁ необходимого для смешивания с дымовыми газами. Для этого составляем уравнение теплового баланса топки и камеры смешивания на 1 кг сжигаемого топлива.

Н_общ*h+   

где:  Н_воз- энтальпия дымовых газов Кдж/м³ которая рассчитывается по формуле:

Н_общ=

Н_воз= Кдж/м³

Н_дым- энтальпия дымовых газов при = 800 С^о равная 1185 Кдж/м³.

Тогда

3014*0,9+

-

Х= м³/кг.тон

Общие количество воздуха  необходимиого для одного кг топлива  и разбавления дымовых газов  до заданной темпиратуры, составит

 м³

Общий коэффициент избытка  воздуха равен:

α_общ=

α_общ=

Определяем влагосодержание  разбавленных дымовых газов  по формуле:

d_н=

где: V_H2O,V_N2,V_O2,V_SO2 – объём  отдельно составляющих продуктов горения при

        α_общ= 3,035.

Рассчитать объём составляющих продуктов горения.

V_H2O=0,112*Н^Р+0,0124*W^P+0.0016*d*α_общ*L₀;

V_H2O=0.112*4.19+0.124*2+0.0016*10*3.035*5.902=0.781 м³/кг

V_N2=0,79* α_общ*L₀+0,008*N^Р

V_N2=0.79*3.035*5.902+0.008*1.1=14.16 м³/кг

V_O2=0.21*( α_общ-1)*L₀

V_O2=0.21*(3.035-1)*5.902=2.522  м³/кг

V_CO2=1.057 м³/кг

V_SO2=0.011 м³/кг

d_н= г/кг.сух.газ

Производим построение теоретического процесса сушки на диаграмме. Точка  Г характеризуется параметрами  газа  Нгаз= 2208 Кдж/кг.сух.газ и d_газ=51.5 г/кг.сух.газ, а точка А параметрами окружающего воздуха t₀= 15⁰C = 70 %, d=10

г/кг.сух.воз. По известным начальным параметрам сушильного агента ( t_нач= 800⁰C

и b_н= 26,8 г/кг.сух.воз) находим m «В»- начало теоретического процесса сушки. Эта точка характеризует параметры сушильного агента (смесь продуктов сгорания

топлива с воздухом), поступающего в сушильный барабан.

Соединяем точку А с  точкой Г прямой линией АГ- линия смешения топочных газов с воздухом. От точки В проводим линию Н^газ=const до пересечения с изотермой t_газ= 100⁰C и определяем положение конечной точки С.

Теоретический процесс сушки  на Hd- диаграмме изображено линией ВС. Параметрами точки С на 1 кг.сух.газ является постоянная энтальпия Н^газ= 1110

Кдж/м³и d₂=307.

Расход сухихи газов при  теоретическом процессе сушки находится:

кг/г

Построение действительного  процесса сушки в реальной сушки  сводится к определению линию  сушки, для чего находим удельное количество теплоты, отданное в окружающую среду поверхностью сушильного барабана Q_п и на нагрев материала Q_м, т.е

 Кдж/ч

Количество теплоты, потерянной сушилкой в окружающую среду, определем  по формуле:

Q_n=   

где: α₁- коэффициент топлоотдачи от газов к внутренней поверхности сушильного  

             барабана, равной 150 Вт/м^{2 о}С.

               α₂- коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности теплоизоляции в

                      окружающую среду обычно принимают  12-15 Вт/м^оС

        - толщина стенки барабана, равная 14 мм

-Толщина стенки теплоизоляции  барабана равная 40 мм (диатомитовая  

      засыпка).

- Теплопроводимость соответствующет стальной стенки = 0,20 Вт/(м.град)

            барабана.

S_бок- площадь боковой поверхности сушильного барабана.

S_бок= =3,14* 40,054*28=356 м²

Д_ср= Д_бар+

Д_ср= 4+0,014+0,04=4,054 м

- разность температур газов  рабочего пространства барабана  и окружающего воздуха, ^оС; =15^оС

где: t_ср.м- средняя темпиратура материала в барабане.

t_ср.м= t^м+2/3*(80-15)=58.3 ^оC

следовательно

^оС

Подставляя числовое значение в формулу получаем:

Q_п= =1114068,2 Кдж/г

Определяем количество тела расходуемого на нагрев материала:

Q_м=G₂*С_м*( )

где: С_м- удельная теплоемкость высушенного материала при конечной влажности

W₂=0.3 %.

С_м= С_с*

С_м=0,754* Кдж/кг.град.

тогда:

Q_м=70000*0,764*(80-15)=3476200 Кдж/г

Затем суммируем числовые значения Q_п и Q_м получаем:

∑Q= 1114068,2+3476200=4590268.2 Кдж/г.

т.к часть теплоты теряется то энтальпия газов в наяале процесса сушки т.е

˃ .

Находим велечину уменьшении энтальпии дымовых газов:

Н_пот=

Н_пот= Кдж/кг.сух.газов.

Откладываем на Hd-диаграмме значение  Н_пот=74,6  Кдж/кг.сух.газов от точки С вертикально вниз и получаем точку Е, котрую соединяем с точкой В. Линия ЕВ-показывает направление линии действительного процесса сушкис учётом тепловых потерь. Линии пересечения действительного процесса сушки с линией

^оС вес процесс в действительной сушке выражается линией ВС. Следовательно процесс пойдёт по более крутой линии и конечная точка переместится по вертикале от чтоки С₁ до точки Е на величину равную потери теплоты, относённой к 1 кг сухого газа проходящего через сушилку. При этом энтальпия уменьшается пии постоянном влагосодержании, поскольку потери теплоты снижают темпиратуру газов. Определяем на Hd- диаграмме конечное влагосодержание газов для точки С₁: d_к= 235 г/кг.сух.газов.

Действительный расход газов  по массе на сушку составляет:

G_газ=           G_газ= =82792.9 кг.сух.газ/г