Рисунок 1 – Схема сушильной установки: ТЛ – транспортер ленточный;

Т – топка; КС – камера смешения; С – сушилка; БП – бункер-питатель;

ДШ – дозатор шлюзовой; ЦР – циклон-разгрузитель; ЦО – циклон-очиститель; ЗШ – затвор шлюзовой; В – вентилятор; ВД – вентилятор-дымосос; ДТ – дымовая труба; ТВ – транспортер винтовой; З – задвижка;

Д – диафрагма

2 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ АППАРАТОВ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

2.1 Расчет топки для сушильной установки

Исходные данные:

Состав природного газа (Ямбургское месторождение) [1, таблица 45], масс. %:

93,2 CH₄; 4,4 C₂H₆; 0,8 C₃H₈; 0,6 C₄H₁₀; 0,3 C₅H₁₂; 0,1 CO₂; 0,8 N₂.

Параметры наружного воздуха (Урал, Екатеринбург, пригород):

Температура                                                  t₀=5°С

Относительная влажность                            φ₀=70%

Барометрическое давление                           Р=750 мм.рт.ст.=0,100 МПа
Влагосодержание наружного воздуха при t₀=5 °С; φ₀=70 %:

х₀=0,622∙φ₀∙Р_нас/(Р-φ₀∙Р_нас)=0,622·0,7·6,54/(750-0,7·6,54)=0,004 кг/кг,

где Р_нас=6,54 мм.рт.ст. при t₀=5°С [1, таблица 32] при Р=750 мм.рт.ст.
Теплосодержание наружного воздуха при t₀=5 °С; x₀=0,004 кг/кг:

J₀=1,01∙t₀+(2493+1,97∙t₀)∙x₀ =1,01·5+(2493+1,97·5)·0,004=15,061 кДж/кг.
Теплотворная способность сухого газообразного топлива:

500,3∙CH₄+475,22∙С₂Н₆+463,29∙С₃Н₈+458,48∙С₄Н₁₀+453,45∙С₅Н₁₂+

+453,32∙С₂Н₂+465,43∙С₂Н₄+101,10∙СО+1203,76∙H₂+153∙H₂S=500,3·93,2+

+475,22·4,4+463,29·0,8+458,48·0,6+453,45·0,3=49500,683 кДж/кг.

+2500∙∑(0,09∙n)/(12∙m+n)+25∙W_р=49500,683+2500[(0,09·4)/(12·1+4)+ +(0,09·6)/(12·2+6)+(0,09·8)/(12·3+8)+(0,09·10)/(12·4+10)+(0,09·5)/(12·5+12)]+

+25·0=49719,135 кДж/кг.
Теоретическое количество абсолютно сухого воздуха, необходимого для сжигания 1 кг природного газа:

L_о = 0,02435∙СО+0,348∙Н₂+0,0614∙Н₂S+1,39∙∑[(m+n/4)/(12∙m+n)]∙C_mH_n-

-1,39∙O₂=1,39∙{[(1+4/4)/(12·1+4)]·93,2+[(1+6/4)/(12·2+6)]·4,4+[(3+8/4)/(12·3+

+8)]·0,8+[(1+10/4)/(12·4+10)]·0,6+[(1+12/4)/(12·5+12)]·0,3}=16,969

кг воздуха/кг газа.
Масса сухого воздуха, подаваемого в топку для сжигания 1 кг природного газа:

L­_m­­=α_m∙L_о=1,2·16,969=20,363 кг воздуха/кг газа,

где α_m=1,05-1,2 при сжигании газов.
Масса сухого газа, получаемого при сжигании 1 кг природного газа:

=1+L_m-∑[(0,09∙n)/(12∙m+n)]∙C_mH_n-0,01∙W_р=1+20,363-[(0,09·4)·93,2/(12·1+

+4)+(0,09·6)·4,4/(12·2+6)+(0,09·8)·0,8/(12·3+8)+(0,09·10)·0,6/(12·4+10)+

+(0,09·5)·0,3/(12·5+12)] =19,16 кг/кг при W_р=0.
Масса водяного пара, получаемого при сжигании 1 кг природного газа с избытком воздуха:

d′=∑[(0,09∙n)/(12∙m+n)]∙C_mH_n+L­_m∙х_о+0,01∙W_р=[(0,09·4)·93,2/(12·1+4)+ +(0,09·6)·4,4/(12·2+6)+(0,09·8)·0,8/(12·3+8)+(0,09·10)·0,6/(12·4+10)+

+(0,09·5)·0,3/(12·5+12)]+20,363·0,004+0,01·0=2,285 кг/кг.
Влагосодержание топочных газов:

х_тг=x′=d′/ = 2,285/19,16 = 0,119 кг/кг.

Количество компонентов топочных газов, полученных при сжигании 1 кг природного газа:

lco₂=0,01∙CO₂+0,0157∙CO+∑[0,04/(12∙m+n)]∙C_mH_n=0,01·0,1+0,0157·0+ +[0,04/(12·1+4)]·93,2+[0,04/(12·2+6)]·4,4+[0,04/(12·3+8)]·0,8+[0,04/(12·4+

+10)]·0,6+[0,04/(12·5+12)]·0,3=2,643 кг/кг;

lso₂=0,0188∙H₂S=0,0188·0=0,00 кг/кг;

lN₂=0,768∙L_m+0,01∙N₂ = 0,768·20,363+0,01·0,8=15,647 кг/кг.

lo₂ = 0,232∙(α_m-1)∙L_о = 0,232·(1,2-1)·16,969= 0,787 кг/кг.
Средняя молекулярная масса сухих топочных газов:

М_сг=/[(lco₂/44)+(lso₂/64)+(lN₂/28)+(lo₂/32)]=19,16/[(2,643/44)+(0/64)+ +(15,647/28)+(0,787/32)]=29,775 кг/кмоль.
Средняя теплоемкость сухих топочных газов при t_тг=1000 ºC (в топке поддерживается эта температура):

С_сг=(Ссо₂∙lco₂+Сsо₂∙lso₂+СN₂∙lN₂+Со₂∙lo₂)/(lco₂+lso₂+lN₂+lo₂)=

=(1,12·2,643+0,873·0+1,11·15,647+1,03·0,787)/(2,643+0+15,647+0,787)=

=1,108 кДж/(кг·К),

где теплоемкость при t_тг=1000 ºC [см.4, приложение, таблица 2]: Ссо₂=1,12; Сsо₂=0,873; СN₂=1,11; Со₂=1,03 кДж/(кг·К).
Средняя теплоемкость природного газа при t=5 ºC:

C_т=Ссн₄∙Yсн₄+Сс₂н₆∙Yc₂н₆+…+Сс_mн_n∙Yc_mн_n=2,1855·0,932+1,651·0,044+

+1,305·0,008+1,601·0,006+1,59·0,003=2,134 кДж/(кг·К),

где Ссн₄=2,1855 кДж/(кг·К); Сс₂н₆=1,651 кДж/(кг·К); Сс₃н₈=1,305 кДж/(кг·К); Сс₄н₁₀=1,601 кДж/(кг·К); Сс₅н₁₂=1,59 кДж/(кг·К) при t=5 ºC [см.4, приложение, таблица 2].

Средняя температура топочных газов на выходе из топки без учета диссоциации углекислого газа и паров воды:

t_тг=(∙ŋ_т+C_т∙t+L_m∙J_о+w_g∙i_g-2500∙∙х′)/[∙(С_сг+1,97∙х′)]=(49719,135·0,95+

+2,134·5+20,363·15,061+0-2500·19,16·0,119)/[19,16·(1,108+1,97·0,119)]=

=1627,095 °C,

где w_g = 0, так как газ не распыляют ни воздухом, ни паром.

Температуру топочных газов снижают до t_тг=1000 °C за счет подачи наружного воздуха в топку с целью предотвратить разрушение футеровки топки.
Теплосодержание топочных газов:

J_тг=1,01∙t_тг+(2493+1,97∙t_тг)∙x_тг=1,01·1000+(2493+1,97·1000)∙0,119=

=1541,097 кДж/кг.
Теплосодержание пара в составе топочных газов при t₁=350 °C:

i_n=r₀+1,97∙t₁=2493+1,97∙t₁=2493+1,97·350=3182,5 кДж/кг.


Коэффициент избытка воздуха при разбавлении топочных газов воздухом до температуры t₁=350 °C:


Количество воздуха, подаваемого в камеру смешения на 1 кг природного газа для разбавления до t₁=350 °C:

L_см=L_о∙(α₂-α_m) = 16,969·(6,222-1,2) = 85,218 кг воздуха/кг газа.
Количество сухой смеси топочных газов с воздухом на 1 кг природного газа:

+L_cм = 19,16+85,218 = 104,378 кг/кг.
Количество паров воды в смеси топочных газов с воздухом, полученных при сжигании 1 кг природного газа:

d′′=d′+L_см∙x_о=2,285+85,218·0,004=2,626 кг пара/кг газа.
Влагосодержание смеси топочных газов с воздухом на выходе из смесителя:

x₁=x″=d″/=2,626/104,378=0,025 кг/кг.
Расход природного газа на сушку измельченной древесины из можжевельника в аэрофонтанной сушилке:

В = L₁/=21,179/104,378=0,203 кг/с=730,8 кг/ч,

где L₁=21,179 кг/с [см. расчет аэрофонтанной сушилки].
Объем топочной камеры:

V_гор=∙В/q_v=49500,683·730,8/1260·10³=28,710 м³.

где q_v – допустимое тепловое напряжение  топочного объема; q_v=1260·10³ кДж/(м³·ч)  [см.4, приложение, таблица 3].

Принимаем соотношение длины к диаметру топки L/D=1,8, тогда
Диаметр топки: D=(V_гор/0,785·1,8)^1/3=(28,710/0,785·1,8)^1/3=2,729 м.

Принимаем D=2,8 м.
Длина топки: L=1,8∙D=1,8·2,8=5,04 м.
Размеры топки: V_гор=28,71 м³; D=2,8 м; L=5,04 м.

2.2 Расчет аэрофонтанной сушилки

Исходные данные:

Параметры материала

Материал                                                                  измельченная древесина из

                                                                                 можжевельника

Размер частиц                                                          30×5×5 мм

Производительность по влажному материалу        =13 т/ч=3,611 кг/с

Абсолютная влажность:

                                                                                 начальная  w_а1=40 %

                                                                                 конечная    w_а2=20 %

Начальная температура материала                          q₁=5 °С

Параметры сушильного агента

Сушильный агент – это топочные газы, разбавленные воздухом.

Топливо – природный газ (Ямбургское месторождение)

           Вход в сушилку

Температура                                                             t₁=350 °С

Влагосодержание                                                     x₁=0,025 кг/кг

                                                                                 (см. расчет горения газа)

Плотность [1, таблица 57]                                        r_t1=0,544 кг/м³

           Выход из сушилки

Температура                                                             t₂=90 °С

Относительная влажность                                       w_о2=85 %

Параметры наружного воздуха

Температура                                                             t₀=5 °С

Влагосодержание                                                     x₀=0,004 кг/кг

                                                                                 (см. расчет горения газа)

Теплосодержание                                                    J₀=15,061 кДж/кг

Относительная влажность                                       φ₀=70%

2.2.1 Технологический расчет

Теплофизические свойства и характеристика частиц измельченной древесины из можжевельника
Объем частиц:

V_ч=δ∙b∙l=30·5·5·(10^-3)³=7,5·10^-7 м³.
Поверхность частицы:

F_ч=2∙(δ∙b+δ∙l+b∙l)=2·(30·5+30·5+5·5)·10^-6=6,5·10^-4 м².
Фактор формы:

Ф=0,5.
Эквивалентный диаметр частицы:

d_э=(6∙V_ч/π)^0,33=[6·7,5·10^-7/3,14]^0,33=0,012 м.
Относительная влажность материала:

на входе в сушилку: w_о1=100∙w_а1/(100-w_а1)=100·40/(100-40)=66,7 %;

на выходе из сушилки: w_о2=100∙w_а2/(100-w_а2)=100·20/(100-20)=25 %;

среднее значение: w_{о ср}=0,5∙(w_о1+w_о2)=0,5·(66,7+25)=45,85 %.

Материальный баланс

Производительность по высушенному материалу:

=∙(100-w_о1)/(100-w_о2)=3,611·(100–66,7)/(100–25)=1,603 кг/c.
Количество испаряемой воды:

W==3,611-1,603=2,008 кг/с.






Количество абсолютно сухого материала:

∙(100-w_о1)/100=3,611·(100-66,7)/100=1,202 кг/с.

Построение рабочей линии процесса сушки на J-х диаграмме

Параметры наружного воздуха

Точка А на J-х диаграмме: t₀=5 °C; x₀=0,004 кг/кг; J₀=15,061 кДж/кг.
Параметры топочных газов

Точка К на J-х диаграмме: x_тг=x′=0,119 кг/кг (см. расчет горения природного газа); t_тг=1000 °C.
Параметры сушильного агента

Вход в сушилку

Точка В на J-х диаграмме: x₁=x″=0,025 кг/кг; t₁=350 °C.

Выход из сушилки

Точка С на J-х диаграмме: t₂=90 °C.
Последовательность построения рабочей линии процесса сушки на J-x диаграмме

1) На J-x диаграмме находим точку А по x₀=0,004 кг/кг и t₀=5 °C; точку К по x_тг=0,119 кг/кг и по t_тг=1000 °C; проводим рабочую линию горения газа .

2) Находим точку В на пересечении линии  и линии температур t₁=350 °C, определяем x₁=0,025 кг/кг.
Теплосодержание сушильного агента на входе в сушилку:

J₁=1,01∙t₁+(2493+1,97∙t₁)∙x₁=1,01·350+(2493+1,97·350)·0,025=433,063 кДж/кг.
3) Определяем t_м1 для точки В. Принимаем, что сушка материала проходит в первом периоде (J₁≈J₂), тогда t_м1=θ₂=60 °С.

4) Расход тепла на нагрев материала:

Q_м=_∙C_м∙(q₂-q₁)= 1,603·2,5∙(60–5)=220,413 кДж/с,

где C_м=2,5 кДж/кг∙К при w_{а ср}=30 %.

5) Удельный расход тепла на нагрев материала:

q_м=Q_м/W=220,413/2,008=109,767 кДж/кг влаги.

6) Удельные потери тепла принимаем q_пот=100 кДж/кг влаги.

7) Внутренний тепловой баланс сушилки:

D=4,19∙q₁-(q_м+q_пот)=4,19·5–(109,767+100)= –188,817 кДж/кг.

8) Координаты точки Е: зададимся x=0,05 кг/кг,

тогда J=J₁+D∙(x-x₁)= 433,063–188,817∙(0,05–0,025)=428,343 кДж/кг.

9) Строим точку Е по координатам x=0,05 кг/кг и J=428,343 кДж/кг.

10) Строим рабочую линию сушки , соединяя точку В с Е и продолжая

линию до пересечения с t₂=90°C, получаем точку С – окончание сушки.

11) По координатам точки С определяем влагосодержание сушильного агента на выходе из сушилки: х₂=0,120 кг/кг.
Теплосодержание сушильного агента на выходе из сушилки:

J₂=1,01∙t₂+(2493+1,97∙t₂)∙x₂=1,01·90+(2493+1,97·90)∙0,120=411,336 кДж/кг.
t_м2=60 °С.

 Тепловой баланс

Теплосодержание сушильного агента при х₁ и t₂:

J₁₂=1,01∙t₂+(2493+1,97∙t₂)∙x₁=1,01·90+(2493+1,97·90)·0,025=157,658 Дж/кг.





Теплосодержание подсасываемого воздуха при t₀ и х₀:

J_п0=J₀=15,061 кДж/кг.



Теплосодержание подсасываемого воздуха при t₂ и х₀:

J_п2=1,01∙t₂+(2493+1,97∙t₂)∙x₀=1,01·90+(2493+1,97·90)·0,004=101,581 кДж/кг.
Расход тепла на испарение влаги:

Q_и=W∙(2493+1,97∙t₂-4,19∙q₁)=2,008∙(2493+1,97·90-4,19·5)=5319,895 кДж/с.
Расход тепла на нагрев материала:

Q_м=220,413 кДж/с (см. построение диаграммы).
Потери тепла:

Q_пот=W∙q_пот=2,008·100=200,8 кДж/с.
Расход сушильного агента:

L₁=(Q_и+Q_м+Q_пот)/[(J₁-J₁₂)-0,05∙(J_п2-J_п0)]=(5319,895+220,413+200,8)/[(433,063–-157,658)–0,05∙(101,581–15,061)]=21,179 кг/с.
Количество паровой смеси, выходящей из сушилки:

L₂=1,05∙L₁=1,05·21,179=22,238 кг/с.
Влагосодержание сушильного агента на выходе из сушилки:

x₂=x₁+W/L₁=0,025+2,008/21,179=0,120 кг/кг.
Теплосодержание сушильного агента на выходе из сушилки:

J₂=1,01∙t₂+(2493+1,97∙t₂)∙x₂=1,01·90+(2493+1,97·90)∙0,120=411,336 кДж/кг.
По диаграмме J-x: x₂=0,120 кг/кг, J₂=411,336 кДж/кг.

2.2.2 Гидродинамический расчет

Исходные данные:

Параметры опила

           Вход в сушилку

Абсолютная влажность                                           w_а1=40 %

Эквивалентный диаметр                                          d_э=0,012 м

Плотность при w_a1  [см.1, таблица 91]                    r_м1=570 кг/м³

Фактор формы                                                         Ф=0,5

           Выход из сушилки

Абсолютная влажность                                           w_а2=20 %.

Плотность при w_а2  [см.1, таблица 91]                    r_м2=558 кг/м³.

Параметры сушильного агента

           Вход в сушилку

Расход                                                                      L₁=21,179 кг/с

Температура                                                             t₁=350 °C

Влагосодержание                                                     х₁=0,025 кг/кг

Плотность [1, таблица 57]                                        r_t1=0,544 кг/м³

Динамическая вязкость [см.6, приложение 3]        m_t1=31,32·10^-6 Па·с

           Выход из сушилки

Расход                                                                      L₂=22,238 кг/с

Температура                                                             t₂=90 °C

Влагосодержание                                                     х₂=0,120 кг/кг

Плотность  [1, таблица 57]                                       r_t2=0,884 кг/м³

Динамическая вязкость  [см.6, приложение 3]       m_t2=20,0·10^-6 Па·с



Средние значения параметров:

t_ср=0,5·(t₁+t₂)=0,5·(350+90)=220 °C;

х_ср=0,5·(x₁+x₂)=0,5·(0,025+0,120)=0,073 кг/кг;

r_{t ср}=0,5·(r_t1+r_t2)=0,5·(0,544+0,884)=0,714 кг/м³;

m_{t ср}=0,5·(m_t1+m_t2)=0,5·(31,32+20)·10^-6=25,66·10^-6 Па·с;

w_{а ср}=0,5·(w_а1+w_а2)=0,5·(40+20)=30 %;

r_{м ср}=630 кг/м³ при w_{а ср}=30 % (см.1, таблица 91);

θ_ср=0,5·(θ₁+θ₂)=0,5·(5+60)=32,5 °C;

C_м=2,4 кДж/кг∙К при w_{а ср}=30 % и θ_ср=32,5 °C;

λ_t=0,17 Вт/м·К при w_{а ср}=30 %.
Критерий Архимеда при t_ср=220 °С, ω_{а ср}=30 %:

Ar=d_э³∙r_{t ср}∙r_{м ср}∙g/m²_{t ср}=0,012³·0,714·630·9,81/(25,66·10^-6)²=1,16·10⁷.
Критерий Re_кр:

Re_кр=Ar·Ф²/[150·(1-ε₀)/ε₀³+(1,75·Ar/ε₀³)^0,5]= 1,16·10⁷·0,5²/[150·(1-0,4)/0,4³+

+(1,75· 1,16·10⁷/ 0,4³)^0,5]=150,782



Критическая скорость:

w_кр=Re_кр·m_{t ср}/d_э·r_{t ср}=150,782·25,66·10^-6/0,012·0,714=0,452 м/с.
Предельно допустимая скорость сушильного агента при ε=1 для d_min рассчитывается по формулам:

Ar_min= d_min³·r_{t ср}∙r_{м ср}·g/m²_{t ср}=0,006³·0,714·630·9,81/(25,66·10^-6)²=1,45·10⁶

при d_min=0,5· d_э=0,5·0,012=0,006 м.

w´_вит= Ф^0,5·m_{t ср}·Ar_min/[d_min·r_{t ср}·(18+0,61·Ar_min^0,5)]=

=0,5^0,5∙25,66·10^-6∙1,45∙10⁶/[0,006·0,714·(18+0,61∙(1,45∙10⁶)^0,5)]=8,154 м/с.

Диаметр аэрофонтанной сушилки

Концентрация влажного опила в аэросмеси:

/L₁∙(1+x₁)=3,611/21,179∙(1+0,025)=0,175 кг/кг.
Концентрация высушенного опила в аэросмеси:

/L₂∙(1+x₂)=1,603/22,238·(1+0,120)=0,081 кг/кг.

Допустимая концентрация  до 0,1 кг/кг.
Объемный расход парогазовой смеси на входе в сушилку:

V_t1=L₁∙(1+x₁)/r_t1=21,179·(1+0,025)/0,544=39,905 м³/с.
Объемный расход парогазовой смеси на выходе из сушилки:

V_t2=L₂∙(1+x₂)/r_t2=22,238·(1+0,120)/0,884=28,175 м³/с.
Критерий Архимеда при начальной влажности материала и параметрах сушильного агента на входе в сушилку:

Ar₁=(d_э)³∙r_t1∙r_м1∙g/m²_t1=0,012³·0,544·570·9,81/(31,32·10^-6)²=5,36·10⁶.
Скорость витания частиц опила:

(w_вит)_вх=Ф^0,5·m_t1·Ar₁/[d_э·r_t1·(18+0,61·Ar₁^0,5)]=0,5^0,5∙31,32∙10^-6∙5,36·10⁶/[0,012×

×0,544·(18+0,61∙(5,36·10⁶)^0,5)]=12,712 м/с.
Скорость газа в горловине:

w_г1=1,5·(w_вит)_вх=1,5∙12,712=19,068 м/с.
Диаметр горловины:

d_г=(V_t1/0,785∙w_г1)^0,5=(39,905/0,785·19,068)^0,5=1,633 м.

Диаметр горловины принимаем 1700 мм.
Диаметр широкой части рюмки:

D=(V_t2/0,785∙w_г2)^0,5=(28,175/0,785·3,814)^0,5=3,068 м,

где w_г2 – скорость парогазовой смеси в широкой части рюмки, м/с.

w_г2=(0,2÷0,5)∙w_вит=0,3∙12,712=3,814 м/с.

Диаметр широкой части рюмки принимаем равным 3100 мм.

Скорость w_г2 должна быть равна или меньше скорости витания высушенной измельчённой древесины из бересты (w_вит)_вых.
Критерий Архимеда при конечной влажности материала и параметрах сушильного агента на выходе из сушилки:

Ar₂=(d_э)³∙r_t2∙r_м2∙g/m²_t2=0,012³·0,884·558·9,81/(20,0·10^-6)²=2,09·10⁷.
Скорость витания частиц опила в широкой части рюмки:

(w_вит)_вых=Ф^0,5∙m_t2∙Ar₂/[d_э∙r_t2∙(18+0,61∙Ar₂^0,5)]=0,5^0,5∙20,0·10^-6∙2,09·10⁷/[0,012×

×0,884·(18+0,61∙(2,09·10⁷)^0,5)]=9,928 м/с.

Скорость парогазовой смеси w_г2=3,814 м/с принята правильно, так как w_г2<(w_вит)_вых.
Высота конуса:

Н_к=2·(D-d)=2·(3,1-1,7)=2,8 м.
Угол раскрытия конуса:

tg(α/2)=0,5·(D-d)/Н_к=0,5·(3,1-1,7)/2,8=0,25.

α/2=14º, откуда α=2∙14=28º.
Принимаем Н_к=2,8 м, при α=28º.
Объем усеченного конуса:

V_к=[π·H_к·(D²+d²+ D·d)]/12=[3,14∙2,8·(3,1²+1,7²+3,1∙1,7)/12=13,019 м³.




Общий объем аэрофонтанной сушилки при А=180 кг/(м³∙ч):

V_суш=W/A=2,008∙3600/180=40,160 м³.
Количество конусов (рюмок), последовательно установленных в аэрофонтанной сушилке:

n=V_суш/V_к=40,160/13,019=3,085. Принимаем n=3 шт.
Общая высота сушилки:

Н=(2∙d)∙2+n∙Н_к+0,5∙(D+d)∙4+2∙d=2∙1,7∙2+3∙2,8+0,5∙(3,1+1,7)∙4+2∙1,7=28,2 м.

Гидравлическое сопротивление сушилки

Гидравлическое сопротивление одного корпуса:

ΔР=0,062∙ρ_{м ср}∙(D/d)^2,54∙(tg(α/2))^0,18∙(D/d-1)=0,062∙630∙(3,1/1,7)^2,54∙(0,25)^0,18×

×(3,1/1,7-1)=115,281 Па.
Гидравлическое сопротивление сушилки:

ΔР_c=n∙ΔР=3∙115,281=345,843 Па.
Принимаем аэрофонтанную сушилку, состоящую из трех конусов (рюмок): D=3,1 м; d=1,7 м; Н_к=2,8 м; Н=28,2 м; ΔР_c=345,843 Па.

3 Расчет и выбор вспомогательного оборудования и коммуникации

3.1 Бункер-питатель

Бункер-питатель используется для дозирования влажного опила в сушилку.
Производительность по влажному опилу, , кг/с                     3,611

Относительная влажность опила, ω_о1, %                                     66,7

Абсолютная влажность опила, ω_а1, %                                          40

Насыпная плотность влажного опила [см.1, таблица 90] при ω_а1=40 %

r_м1=570 кг/м³.
Объем бункера-питателя:

V=t∙/r_н=300×3,611/570=1,901 м³,

где t – продолжительность, необходимая для аварийного отключения ленточного транспортера, подающего опил в бункер, t=5 мин=300 с.

По ГОСТ 9931-61 выбираем бункер [1, таблица 79]:

ёмкость 2,0 м³

диаметр 700 мм

высота 1300 мм

сварной вертикальный цилиндрический аппарат с конически отбортованным днищем, углом конуса 90, с крышками и без них.

3.2 Ленточный транспортер

Ленточный транспортер перемещает влажный материал от бункера-хранилища в бункер-питатель.
Производительность транспортера, , кг/с                               3,611

Насыпная плотность опила при ω_а1=40 %, r_м1, кг/м³                   570
Характеристика ленточного транспортера

Транспортер на трех роликовых опорах и на подшипниках скольжения.

Длина, L, м                                                                                   30

Угол наклона к горизонту, a, град                                              10

Выбираем плоскую ленту шириной В=0,5 м, которая принимает форму желоба благодаря трем роликовым опорам.
Объемная производительность транспортера:

V=/r_м1=3,611/570=0,006 м³/с.
Скорость движения ленты:

w=V/0,16∙B²∙c∙tg(0,35∙j)=0,006/0,16×0,5²×1×tg(0,35×40)=0,602 м/с,

где с=1 при a=10°, j=40°.
Мощность на приводном валу транспортера:

N₀=(K∙L∙w+0,54×10^-3∙∙L+10,1×10^-3∙∙Н)∙К₁∙К₂=(0,018×30×0,602+0,54×10^-3×

×3,611×30+10,1×10^-3×3,611×5,209)×1,12×1,07=0,687 кВт,

где H=L∙sina=30·sin10=5,209 м; K=0,018 при В=0,5 м; К₁=1,12 при L=30 м; К₂=1,07.
Установочная мощность электродвигателя:

N=K₀∙N₀/h=1,2×0,687/0,85=0,97 кВт.

Принимаем электродвигатель по N=0,97 кВт [см.5, таблица 17] типа АОЛ-12-2  N=1,1 кВт.
Принимаем ленточный транспортер типа Т1-К42Т

L=30 м, a=10°, В=500 мм, w=0,702 м/с, N=1,1 кВт.

3.3 Винтовой транспортер

Винтовой транспортер перемещает высушенный опил на следующую стадию производства.
Производительность, , кг/с                                                    1,603

Относительная влажность, ω_o2, %                                               25

Абсолютная влажность, w_а2, %                                                    20

Насыпная плотность материала  [см.1, таблица 90] r_м2=558 кг/м³.
Характеристика винтового транспортера горизонтального

Длина, L, м                                                                                   30

Шаг винта, м                                                                                 t=D_в 

Угол наклона к горизонту, a, град                                              0
Объемная производительность винтового транспортера:

V=/r _м2=1,603/558=0,003 м³/с.



Частота вращения винта:

n=V/0,785∙∙t∙K₁∙K₂=0,003/0,785×0,5²×0,5×0,25∙1=0,122 с^-1.

Принимаем D_в=t=0,5 м; K₁=0,25; К₂=1, т.к. a=0°.
Выбираем винтовой горизонтальный транспортер:

D_в=0,5 м; L=30 м; t=0,5 м.
Установочная мощность электродвигателя:

N=∙(L∙φ+H)∙g/1000∙h =1,603∙(30×2+0)∙9,81/1000×0,8=1,179 кВт.

Принимаем электродвигатель по N=1,179 кВт [см.5, таблица 17] типа А02-31-2 N=3,0 кВт.

3.4 Шлюзовой дозатор

Шлюзовой дозатор установлен под бункером-питателем. Назначение – равномерная, регулируемая подача влажного материала в сушилку. Дозатор одновременно выполняет и роль питателя.
Производительность , кг/с                                                      3,611

Температура материала, q₁, °С                                                     5

Насыпная плотность при ω_а1=40 %, r_м1, кг/м³                             570
Объемная производительность шлюзового дозатора:

V=/r_м1=3,611/570=0,006 м³/с.
Выбираем стандартный шлюзовой дозатор по V=0,006 м³/с [см.3, таблица 2]  типа Ш1-45, диаметр ротора D=450 мм, длина ротора L=400 мм (равна диаметру загрузочного штуцера), частота вращения ротора n=0,035-0,33 с^-1.



Частота вращения ротора для обеспечения производительности V=0,006 м³/с:

n=V/0,785∙К₁∙К₂∙D²∙L=0,006/0,785×0,8×0,8×0,45²×0,4=0,147 с^-1,

где К₁=0,8; К₂=0,8.
Установочная мощность электродвигателя:

N=∙L∙g∙b∙j/1000∙h=3,611×0,4×9,81×3×2,5/1000×0,6=0,079 кВт,

где b=3; j=2,5.
Выбираем взрывозащищенный электродвигатель по N=0,049 кВт по [см.3, таблица 2], типа В80В6 N=1,1 кВт, n=24,3 с^-1.

3.5 Шлюзовой затвор

Шлюзовые затворы установлены под циклонами и под винтовым транспортером.
Производительность , кг/с                                                     1,603

Насыпная плотность при ω_а2=20 %, r_м2, кг/м³                             558
Объемная производительность шлюзового затвора:

V=/r _м2=1,603/558=0,003 м³/с.
Выбираем стандартный шлюзовой затвор по V=0,003 м³/с по [см.3, таблица 2] типа Ш1-30, диаметр ротора D=300 мм, длина ротора L=250 мм (равна диаметру загрузочного штуцера), частота вращения ротора n=0,035-0,33 с^-1.



Частота вращения ротора для обеспечения производительности V=0,003 м³/с:

n=V/0,785∙К₁∙К₂∙D²∙L=0,003/0,785×0,8×0,8×0,3²×0,25=0,265 с^-1,

где К₁=0,8, К₂=0,8.
Установочная мощность электродвигателя:

N=∙L∙g∙b∙j/1000∙h=1,603×0,25×9,81×3×2,5/1000×0,6=0,049 кВт,

где b=3; j=2,5.
Выбираем взрывозащищенный электродвигатель по N=0,049 кВт по [см.3, таблица 2], типа В80В6 N=1,1 кВт, n=24,3 с^-1.

Принимаем к установке три шлюзовых затвора.

3.6 Газовая горелка

Газовые горелки при сжигании природного газа работают с невысоким давлением и скоростью выхода газовой струи из сопла не более 60-70 м/с. Воздух на горение подается двумя потоками: через корпус горелки 20-40 % и 80-60 % непосредственно в топку (рисунок 1).
Расход природного газа, В, кг/ч                                                  730,8

Плотность природного газа, ρ_г, кг/м³ [см.1, таблица 45]            0,78

Расход воздуха на горение, L, кг воздуха/кг газа                        20,363

Плотность воздуха при t₀=5 ºС и x₀=0,004 кг/кг

ρ_в, кг/м³ [см.6, приложение 2]                                                      1,226
Расход природного газа:

V_г=В/ρ_г=730,8/0,78=936,923 м³/ч.



Расход воздуха на горение:

=L∙B∙ρ_в=20,363·730,8/1,226=12138,075 м³/ч.
Диаметр газового сопла при w_с=70 м/с:

0,069 м.

Принимаем d=70 мм.
Диаметр трубы, подводящей газ к форсунке, при w_г=15 м/с:

0,149 м.

Принимаем трубу Ø152×7 по [см.5, таблица 8].
Определяем наружный диаметр трубы корпуса горелки.

Принимаем расход первичного воздуха 35% от =12138,075 м³/ч, т.е.

V_в=0,35·12138,075=4248,326 м³/ч,

а скорость воздуха в кольцевом сечении форсунки w_в=20 м/с, тогда сечение кольцевой щели:

f_воз=V_в/3600∙w_в=4248,326/3600·20=0,059 м².
Диаметр кольцевой щели:

=0,274 м.
f_газ=V_г/3600∙w_г=936,923/3600·15=0,017 м².
Сечение, занимаемое газовой трубой диаметром 152 мм, равно:

f=f_воз+f_газ=0,059+0,017=0,0076 м².
Этому сечению соответствует диаметр:

0,311 м.

Принимаем трубу корпуса горелки Ø325×12 по [см.5, таблица 8].
Объемная производительность вторичного воздуха:

12138,075-4248,326=7889,749 м³/ч.
Диаметр воздуховода вторичного воздуха при скорости w=3 м/с:

=0,965 м.

Принимаем воздуховод Ø1000×1,0 [см.5, таблица 2].
Диаметр воздуховода первичного воздуха:

=0,274 м.

Принимаем воздуховод Ø280×0,6 [см.5, таблица 2].
Гидравлической сопротивление газовой горелки ориентировочно принимаем равным ΔP_г=5000 Па.

3.7 Вентилятор подачи воздуха на горение

Расчет проводим согласно рисунку 1. Вентилятор и топка смонтированы на открытой площадке, защищенной от атмосферных осадков индивидуальным навесом. Воздух от вентилятора подается по параллельным воздуховодам, поэтому расчет проводим по линии наибольшего сопротивления – по линии подачи воздуха в горелку.



Параметры воздуха, подаваемого в форсунку

Объемная производительность, V_в, м³/ч                                     4248,326

Температура, t₀,°С                                                                        5

Плотность, r_t0, кг/м³  [см.6, приложение 2]                                 1,226

Динамическая вязкость, m_t0, Па×с [см.6, приложение 3]             17,49×10^-6

Диаметр воздуховода, мм                                                            Ø280×0,6
Фактическая скорость воздуха:

w=V_в/0,785∙D²=4248,326/3600×0,785×0,2788²=19,34 м/с.
Критерий Рейнольдса:

Re=w∙D∙r_t0/m_t0=19,34×0,2788×1,226/17,49×10^-6=377963,533.
Коэффициент трения определяем по критерию Re для гладкой трубы (шероховатости практически  отсутствуют, так как воздуховод новый) и по Re=377963,533; е=0,1 мм, при d_э/е=278,8/0,1=2788 [см.1, рисунок 5]; l=0,018.

Длину воздуховода принимаем ориентировочно: L=7 м.
Местные сопротивления принимаем по [см.5, таблица 12] и рисунку 1:

конфузор (вход в вентилятор)                                       z_к=0,21          1 шт.

диффузор (выход из вентилятора)                                z_диф=0,21        1 шт.

отводы при a=90°                                                          z_от=0,39         3 шт.

заслонка (задвижка)                                                       z_з=1,54           1 шт.

диафрагма (измерение расхода воздуха)                       z_д=2               1 шт.

вход в горелку                                                                z_вх=1              1 шт.
Sz=1∙z_к+1∙z_диф+3∙z_от+1∙z_з+1∙z_д+1∙z_вх=1×0,21+1×0,21+3×0,39+1×1,54+1×2+1×1=6,13.



Гидравлическое сопротивление воздуховода:

=(1+(l∙L/D)+Sz)∙(w²∙r_t0/2)=(1+(0,018×7/0,2788)+6,13)×( 19,34²×1,226/2)=

=1738,415 Па.
Суммарное гидравлическое сопротивление от вентилятора до топки:

SDР^г=+DР_г+DР_топки=1738,415+5000+500=7238,415 Па,

где DР_г=5000 Па – сопротивление горелки при подаче воздуха на горение;

DР_топки=500 Па – сопротивление топки.
Выбираем вентилятор высокого давления [см.5, таблица 31] по             =12138,075 м³/ч=3,372 м³/с и SDР^г=7238,415 Па.

Принимаем турбовоздуходувку марки ТВ-250-1,12 V=4,16 м³/с, DР=12000 Па, n=49,3 с^-1.
Установочная мощность электродвигателя:

N=b∙∙SDР^г/1000∙h=1,1×3,372×7238,415/1000×0,65=41,306 кВт.

Принимаем электродвигатель типа АО2-82-2, N=55,0 кВт  [см.5, таблица 17].

3.8 Вентилятор-дымосос

Вся сушильная установка (рисунок 1), начиная от камеры смешения, работает под небольшим разрежением. Это исключает утечку топочных газов через неплотности в газоходах и аппаратах и подсос воздуха на разбавление топочных газов.



3.8.1 Патрубок с обратным клапаном для подсасывания воздуха в камеру смешения (приточная шахта)


Воздух из атмосферы подсасывается в камеру смешения с целью снизить температуру топочных газов с 1000 °С до 350 °С.
Параметры атмосферного воздуха

Влагосодержание, х₀, кг пара/кг воздуха                                     0,004

Температура, t₀, °С                                                                       5

Масса воздуха, подаваемого в камеру смешения для разбавления топочных газов в расчете на 1 кг газа, L_см, кг воздуха/кг газа                                 85,218

Расход топлива, В, кг/ч                                                                730,8

Плотность, r_t0, кг/м³  [см.6, приложение 2]                                 1,226

Вязкость, m_t0, Па×с [см.6, приложение 3]                                     17,49×10^-6

Давление, Р_t0, Па                                                                           1,013×10⁵
Объемный расход воздуха на разбавление топочных газов:

=B·L_см·(1+x₀)/r_t0=730,8×85,218·(1+0,004)/1,226=51000,346 м³/ч=14,167 м³/с.
Диаметр воздуховода рассчитываем, принимая скорость воздуха w=10 м/с по [см.5, таблица 9]:

D=1,343 м.

Выбираем стандартный диаметр воздуховода [см.5, таблица 2]:                Ø 1400×1,0 мм, D=1,398 м.
Фактическая скорость воздуха:

w=/0,785·D²=14,167/0,785×1,398²=9,234 м/с.



Критерий Рейнольдса:

Re=w·D·r_t0/m_t0=9,234×1,398×1,226/17,49×10^-6=904893,987.
Коэффициент трения l определяем для гладкой трубы по Re=904893,987, е=0,1 мм, при d_э/е=1398/0,1=13980 и по [см.1, рисунок 5] l=0,013.

Длина патрубка: L=2 м.
Местные сопротивления в патрубке принимаем по [см.5, таблица 12] и рисунку 1:

патрубок                                                                         z_вх=2,5           1 шт.

выход из патрубка                                                         z_вых=1            1 шт.
Sz=z_вх+z_вых=2,5+1=3,5.
Гидравлическое сопротивление патрубка:

DR_патр=(1+(l·L/D)+Sz)(w²·r_t0/2)=(1+(0,013×2/1,398)+3,5)·(9,234²×1,226/2)=

=236,18 Па.
3.8.2 Газоход от смесительной камеры до входа в сушилку
Сушильный агент

Температура, t₁,°C                                                                        350

Расход, L₁, кг/с                                                                             21,179

Влагосодержание, х₁, кг пара/кг воздуха                                     0,025

Динамическая вязкость, m_t1, Па×с [см.6, приложение 3]             31,32·10^-6



Плотность сушильного агента:

r_t1=Р·(1+х₁)/462·(273+t₁)·(0,62+x₁)= 10⁵·(1+0,025)/462·(273+350)·(0,62+0,025)=

=0,552 кг/м³.
Объемный расход сушильного агента:

V_t1=L₁·(1+x₁)/r_t1=21,179·(1+0,025)/0,552=39,327 м³/с.
Принимаем скорость сушильного агента w=18 м/с.
Диаметр газохода:

1,668 м.

Принимаем газоход Ø 1800×1,4 мм [см.5, таблица 2], D=1,797 м.
Фактическая скорость воздуха:

w=V_t1/0,785·D²=39,327/0,785×1,979²=15,514 м/с.
Критерий Рейнольдса:

Re=w·D·r_t1/m_t1=15,514×1,797×0,552/31,32·10^-6=491347,995.
Коэффициент трения l определяем для гладкой трубы по Re=491347,995, е=0,1 мм, при d_э/е=1797/0,1=17970 и по [см.1, рисунок 5] l=0,014.

Длину газохода принимаем ориентировочно: L=15 м.
Местные сопротивления принимаем по [см.5, таблица 12] и рисунку 1:

вход в газоход                                                                z_вх=1              1 шт.

отвод α=90°                                                                    z_от=0,39         2 шт.

выход из газохода                                                          z_вых=1            1 шт.



Sz=z_вх+2·z_от+z_вых=1×1+2×0,39+1×1=2,78.
Гидравлическое сопротивление газохода при t₁=350
°
C:

DR_t1=(1+(l·L/D)+Sz)·(w²·r_t1/2)=(1+(0,014×15/1,797)+2,78)·(15,514²×0,552/2)=

=258,864 Па.
Необходимое компенсационное удлинение газохода:

l=12,5×10^-6·t₁·L=12,5×10^-6×350×15=0,066 м.

Принимаем компенсатор по диаметру d=1800 мм, d_н=1820, D=2220 мм, a=200 мм, b=103 мм [см.5, таблица 11].



Рисунок 2 – Компенсатор однолинзовый
3.8.3 Газоход от сушилки до циклона-разгрузителя
Параметры парогазовой смеси, выходящей из сушилки

Температура, t₂, °С                                                                       90

Расход с учетом подсоса, L₂, кг/с                                                22,238

Влагосодержание, х₂, кг/кг                                                           0,120

Плотность, r_t2, кг/м³                                                                     0,884

Вязкость, m_t2, Па×с                                                                        20,0·10^-6

Производительность по высушенному материалу, , кг/с      1,603



Участок решается как пневмотранспортная установка
Концентрация материала в транспортируемом воздухе:

=0,081 кг/кг (см. гидравлический расчет сушилки).
Производительность пневмопровода по транспортируемому материалу:

=·K_н=1,603·2=3,206 кг/с,

где К_н – подача материала в пневмопровод непосредственно из сушилки; К_н=2.
Скорость воздуха в горизонтальном пневмопроводе:

w_пн=K∙(4∙-W_в/W_м+0,01∙r_м2+b)∙(1,2/r_t2)^0,5=[1,05∙(4·0,081-1/0,8+0,01·558+8)]× ×(1,2/0,884)^0,5=17,927 м/с,

где К=1,05; W_в/W_м=1/А; А=0,80; b=10 [см.3, таблицу 1]; r_м2=558 кг/м³ – насыпная плотность материала при w_а2=20 %  [см.2, таблица 5].
Расход воздуха пневмотранспортной установки:

V=/(∙r_t2)=1,603/(0,081·0,884)=22,387 м³/с.
Диаметр пневмопровода:

D=1,231 м.

Выбираем стандартный диаметр газохода Ø 1250×1,0 мм [см.5, таблица 2], D=1,248 м.
Фактическая скорость парогазовой смеси:

w=V/0,785∙D²=22,387/0,785×1,248²=18,31 м/с.



Критическая скорость воздуха:

w_кр=5,6∙D^0,34∙d_э^0,36∙(ρ_м2/ρ_t2)^0,5∙^0,25=5,6·1,248^0,34·0,012^0,36·(558/0,884)^0,5·0,081^0,25=

=16,467 м/с.

Фактически скорость воздуха w=18,31 м/с больше критической w_кр=16,467 м/с. Следовательно, материал будет транспортироваться, не оседая на дно горизонтального участка трубопровода.
Критерий Рейнольдса:

Re=w∙D∙r_t2/m_t2=18,31×1,248×0,884/20,0×10^-6=1010008,9.
Коэффициент трения l определяем для гладкой трубы по Re=1010008,9, е=0,1 мм, при d_э/е=1248/0,1=12480 и по [см.1, рисунок 5] l=0,013.
Длину пневмопровода принимаем ориентировочно по рисунку 1 L=30 м.
Местные сопротивления принимаем по [см.5, таблица 12] и рисунку 1:

вход в трубу                                                                   z_вх=1              1 шт.

отводы при α=90º                                                           z_от=0,39         2 шт.

переход с круглого сечения на прямоугольный

(вход в циклон)                                                              z_п=0,21          1 шт.

заслонка                                                                         z_з=1,54           1 шт.

       

Sz=z_вх+2·z_от+z_п+z_з=1×1+2×0,39+1×0,21+1×1,54=3,53.
Потери давления при движении чистого воздуха:

DR_в=(1+l·L/D+Sz)·(w²·r_t2/2)=(1+(0,013×30/1,248)+3,53)·(18,31²×0,884/2)=

=717,577 Па.



Потери, возникающие при движении материала по пневмопроводу:

DR_мат=0,5·λ_у··l·w²·r_t2/D=0,5×0,015×0,081×30×18,31²×0,884/1,248=4,328 Па,

где λ_у=0,01-0,02, принимаем коэффициент сопротивления трения λ_у=0,015,

l=l₁+l₂=10+20=30 м согласно рисунку 1.
Потери давления на разгон материала при загрузке его в пневмопровод:

DR_разг=ζ_разг··0,5·w²·r_t2=1,5×0,067×0,5×18,31²×0,884=18,004 Па,

где ζ – коэффициент сопротивления разгонного участка, принимается в пределах ζ_разг=1-2; принимаем ζ_разг=1,5.
Общее гидравлическое сопротивление пневмопровода:

DR_пн=DR_в+DR_мат+DR_разг=717,577+4,328+18,004=739,909 Па.
Необходимое компенсационное удлинение газохода:

L=30 м.

l=12,5×10^-6·t₂·L=12,5×10^-6×90×30=0,034 м.

Принимаем компенсатор по диаметру d=1400 мм, d_н=1420, D=1820 мм, a=180 мм, b=93 мм [см.5, таблице 11].
3.8.4 Циклон-разгрузитель пневмотранспортной установки
Назначение – отделение транспортируемого материала от воздуха.
Размер частиц материала, d_э, м                                                    0,012

Производительность по высушенному материалу, , кг/с      1,603

Объемный расход очищаемого газа, V, м³/с                               22,387

Температура, t₂, °С                                                                       90

Вязкость, m_t2, Па·с                                                                        20,0·10^-6



Запыленность воздуха на входе в циклон:

 =/V=1,603/22,387=0,072 кг/м³.
Выбираем циклон ЦН-24, так как улавливаются крупные частицы d_э=12 мм. Принимаем циклон диаметром  D=1000 мм.
Коэффициент гидравлического сопротивления группового циклона:

=К₁·К₂·z_ц500+К₃ =1,00·0,90·75+35=102,5,

где z_ц500=75 [см.3, таблица 13] для ЦН-24, работающего на сеть; К₁=1,00 при D=1000 мм [см.3, таблица 14]; К₂=0,90 при =0,072 кг/м³ [см.3, таблица 15], К₃=35 для прямоугольной компоновки с центральным подводом и отводом воздуха [см.3, таблица 16].
Отношение по DR_ц/r_t для циклона ЦН-24 принимаем: DR_ц/r_t=500 м²/с².
Условная скорость воздуха в циклоне:

w_ц=[(DR_ц/r_t)/(0,5·)]^0,5=[500/(0,5·102,5)]^0,5=3,123 м/с.
Объемный расход воздуха, проходящего через один элемент группового циклона:

υ=0,785·D²·w_ц=0,785·1²·3,123=2,452 м³/с.
Число циклонных элементов в групповом циклоне:

Z=V/υ=22,387/2,452=9,13.

Выбираем групповой циклон ЦН-24 из 10 элементов диаметром 1000 мм.
Скорость газа в элементах группового циклона:

w_ц=V/0,785·D²·Z=22,387/0,785·1,0²·10=2,852 м/с.




Гидравлическое сопротивление группового циклона:

DR_ц1=0,5∙∙w_ц²∙r_t2=0,5·102,5·2,852²·0,884=368,507 Па.

где r_t2=0,884 кг/м³ (см. расчет пневмотранспортной установки).
3.8.5 Газоход между циклонами
Температура, t₂, °С                                                                       90

Расход, L₂, кг/с                                                                             22,238

Влагосодержание, х₂, кг/кг                                                           0,120

Плотность, r_t2, кг/м3                                                                    0,884

Вязкость, m_t2, Па×с                                                                        20,0·10^-6

Объемный расход, V_t2, м3/с                                                         22,387
Диаметр газохода находим, принимая скорость воздуха w=12 м/с:

1,542 м.

Выбираем стандартный диаметр газохода Ø 1600×1,0 мм [см.5, таблица 2], D=1,598 м.
Фактическая скорость парогазовой смеси:

w=V_t2/0,785∙D²=22,387/0,785×1,598²=11,168 м/с.
Критерий Рейнольдса:

Re=w∙D∙r_t2/m_t2=11,168×1,598×0,884/20,0×10^-6=788813,709.
Коэффициент трения l определяем для гладкой трубы по Re=788813,709, е=0,1 мм, при d_э/е=1598/0,1=15980 и по [см.1, рисунок 5] l=0,013.

Длину газохода принимаем ориентировочно: L=2 м.



Местные сопротивления принимаем по [см.5, таблица 12] и рисунку 1:

вход в газоход                                                                z_вх=1              1 шт.

отводы a=90°                                                                 z_от=0,39         3 шт.

переход с круглого сечения на прямоугольный

(вход в циклон)                                                              z_п=0,21          1 шт.
Sz=z_вх+3z_от+z_п=1+3×0,39+0,21=2,38.
Гидравлическое сопротивление газохода при t₂=90
°
C:

DR_t2=(1+l∙L/D+Sz)∙(w²∙r_t2/2)=(1+0,013×2/1,598+2,38)∙(11,168²×0,884/2)=

=187,23 Па.
Необходимое компенсационное удлинение газохода:

l=12,5×10^-6∙t₂∙L=12,5×10^-6×90×2=0,002 м.

Принимаем компенсатор по диаметру d=1600 мм, d_н=1620, D=2020 мм, a=200 мм, b=103 мм [см.5, таблице 11].
3.8.6 Циклон-очиститель
Назначение – улавливает частицы высушенного материала после циклона-разгрузителя. В циклоне-разгрузителе уловлено 85 % материала, т.е. в циклон-очиститель попадает оставшийся материал (15 %). Таким образом, производительность по материалу составит _к= 1,603·0,15=0,240 кг/с.

Циклон работает на выхлоп.



Размер частиц материала, d_э, м                                                    0,012

Производительность по высушенному материалу, , кг/с      0,240

Объемный расход, V_t2, м³/с                                                         22,387

Температура, t₂, °С                                                                       90

Влагосодержание, х₂, кг/кг                                                           0,120
Запыленность воздуха на входе в циклон:

 =/V_t2=0,240/22,387=0,011 кг/м³.
Принимаем к установке групповой циклон ЦН-15.
Коэффициент гидравлического сопротивления группового циклона:

=К₁∙К₂∙z_ц500+К₃ =1,0·0,87·163+35=176,81,

где z_ц500=163 [см.3, таблица 13] для ЦН-15, работающего на выхлоп; К₁=1,0 [см.3, таблица 14]; К₂=0,87 при =0,011 кг/м³ [см.3, таблица 15]; К₃=35 для прямоугольной компоновки с централизованным подводом и отводом воздуха [см.3, таблицы 16].
Принимаем диаметр циклона D=1000 мм. Отношение по DR_ц/r_t для циклона ЦН-15 принимаем: DR_ц/r_t=750 м²/с².
Условная скорость воздуха в циклоне:

w_ц=[(DR_ц/r_t)/0,5∙]^0,5=[750/0,5·176,81]^0,5=2,913 м/с.
Объемный расход воздуха, проходящего через один элемент группового циклона:

υ=0,785∙D²∙w_ц=0,785·1,0²·2,913=2,287 м³/с.



Число циклонных элементов в групповом циклоне:

Z=V/υ=22,387/2,287=9,789.

Выбираем групповой циклон ЦН-15 из 10 элементов диаметром 1000 мм.
Скорость газа в элементах группового циклона:

w_ц=V/0,785∙D²∙Z=22,387/0,785·1,0²·10=2,852 м/с.
Абсолютное давление запыленного воздуха в циклоне (циклон работает под разрежением):

Р_а=В±Р=9,81·10⁴–1768,026=96331,974 Па.

где В=9,81·10⁴ Па – атмосферное давление;

Р – давление газов на входе в циклон – сумма гидравлических сопротивлений газоходов и аппаратов до циклона:

Р=∑Р_i=DR_патр+DR_t1+DР_с+DR_пн+DR_t2=236,18+258,864+345,843+739,909+187,23=

=1768,026 Па
Плотность влажного воздуха при рабочих условиях:

r_t=Р_а∙(1+х₂)/462∙(273+t₂)∙(0,62+х₂)= 96331,974∙(1+0,120)/462∙(273+90)∙(0,62+

+0,120)=0,869 кг/м³
Гидравлическое сопротивление группового циклона:

DR_ц2=0,5∙∙w_ц²∙r_t=0,5·176,81·2,852²·0,869=624,879 Па.



3.8.7 Газоход между циклоном и дымовой трубой
Температура, t₂, °С                                                                       90

Расход, L₂, кг/с                                                                             22,238

Влагосодержание, х₂, кг/кг                                                           0,120

Плотность, r_t2, кг/м³  [см.6, приложение 2]                                 0,884

Вязкость, m_t2, Па×с  [см.6, приложение 3]                                    20,0×10^-6
Объемный расход парогазовой смеси:

V_t4=L₂∙(1+x₂)/r_t2=22,238∙(1+0,120)/0,884=28,175 м³/с.
Диаметр газохода находим, принимая скорость воздуха w=12 м/с:

1,729 м.

Выбираем стандартный диаметр газохода Ø 1800×1,4 мм [см.5, таблица 2], D=1,797 м.
Фактическая скорость парогазовой смеси:

w=V_t4/0,785∙D²=28,175/0,785×1,797²=11,115 м/с.
Критерий Рейнольдса:

Re=w∙D∙r_t2/m_t2=11,115×1,797×0,884/20,0×10^-6=882835,551.
Коэффициент трения l определяем для гладкой трубы по Re=882835,551, е=0,1 мм, при d_э/е=1797/0,1=17970 и по [см.1, рисунок 5] l=0,013.
Длину газохода принимаем ориентировочно: L=45 м, минимальная высота дымовой трубы 16 м.



Местные сопротивления принимаем по [см.5, таблица 12] и рисунку 1:

вход в газоход                                                                z_вх=1              1 шт.

отводы a=90°                                                                 z_от=0,39         3 шт.

заслонка (задвижка)                                                       z_з=1,54           1 шт.

диафрагма при dо=0,5D, m=0,25                                    z_д=29,4          1 шт.

переход (вход и выход из вентилятора)                        z_п=0,21          2 шт.

выход из дымовой трубы в атмосферу с зонтом          z_д.тр=1,3         1 шт.
Sz=z_вх+3∙z_от+z_з+z_д+2∙z_п+z_д.тр=1+3×0,39+1,54+29,4+2×0,21+1,3=34,83.
Гидравлическое сопротивление газохода при t₂=90
°
C:

DR_t4=(1+l∙L/D+Sz)∙(w²∙r_t2/2)=(1+0,013×45/1,797+34,83)∙(11,115²×0,884/2)=

=1974,313 Па.
Необходимое компенсационное удлинение газохода:

l=12,5×10^-6∙t₂∙L=12,5×10^-6×90×45=0,051 м.

Принимаем компенсатор по диаметру d=1800 мм, d_н=1820, D=2220 мм, a=200 мм, b=103 мм [см.5, таблице 11].
3.8.8 Выбор вентилятора-дымососа
Суммарное гидравлическое сопротивление сети:

SDR=DR_патр+DR_t1+DR_c+DR_пн+DR_ц1+DR_t2+DR_ц2+DR_t4=236,18+258,864+345,843+

+739,909+368,507+187,23+624,879+1974,313=4735,725 Па.
Приведенное сопротивление:

DR_пр=SDR∙(273+t₂)∙P_о/273∙(P_о+SDR)=4735,725∙(273+90)×10⁵/273∙(10⁵+4735,725)=

=6012,23 Па.



По V_t4=28,175 м³/с=101430 м³/ч и DR_пр=6012,23 Па выбираем газодувку по [см.5, таблица 31].

Принимаем дымосос ДН-21, V=144 тыс. м³/с, DR=6000 Па, n=16,6 c^-1.
Установочная мощность электродвигателя:

N_э=b∙V_t4∙DR_пр/1000∙h=1,1×28,175×6012,23/1000×0,55=207,038 кВт.

Выбираем электродвигатель типа А3-315М-2, N=200 кВт [см.5, таблица 31].

1. Диплом Управление предприятиями в условиях кризиса
2. Реферат Уровень жизни населения 3
3. Реферат на тему George Washington The Father Of His Country
4. Реферат Информационное обеспечение процесса управления материально-техническим снабжением производства
5. Реферат на тему Cars Essay Research Paper 2 Qu misin
6. Реферат на тему Острый панкреатит 3
7. Реферат на тему Elephantiasis Essay Research Paper I did my
8. Контрольная работа Кондиционирование прядильного цеха
9. Реферат на тему American Public Opinion During Vietnam Essay Research
10. Реферат на тему Night Braveness Essay Research Paper Night a