Прямоточная барабанная сушилка, страница 4

Определим среднюю температуру сушильного агента в барабане как среднее арифметическое температуры воздуха на входе и выходе из сушилки:

Среднее влагосодержание воздуха в сушилке составляет:

Среднее парциальное давление водяных паров в сушилке определим по уравнению:

, где M _асв = 29 кг/кмоль – молярная масса воздуха,

M _в = 18 кг/кмоль – молярная масса воды.

Вычислим плотность воздуха при средней температуре в сушильном барабане:

, где - мольный объем при стандартных условиях, T₀ = 273,15 K – стандартная температура.

Определение коэффициента теплоотдачи от внешней стенки в окружающую среду было выполнено одновременно с определением потерь в окружающую среду. Данные и ход расчета приведены в соответствующей части пояснительной записки.

Вычисленный коэффициент теплоотдачи от внешней стенки составил:

В качестве изоляционного материала выбираем шлаковату, ее коэффициент теплопроводности [6], в отличие других материалов не рассыпается со временем, не создает пыли, меха­нически прочна и имеет низкую плотность .

Пренебрегая кривизной стенки барабана, расчет толщины слоя изоляции производим по формуле:

Принимаем с запасом толщину изоляции [7] .

4. Расчет и выбор вспомогательного оборудования

Под вспомогательным оборудованием сушильных установок мы понимаем аппараты для нагревания воздуха, топки, устройства для очистки сушильных агентов от пыли, вентиляторы, транспортные устройства, бункеры, питатели, конденсатоотводчики, затворы.

4.1. Калориферы

В сушильных установках для нагрева воздуха применяются нагревательные устройства – паровые калориферы, в которых сушильному агенту передается теплота конденсации теплоносителя – водяного пара. Для нагрева воздуха паром изготавливаются стандартные калориферы из стали в соответствии с ГОСТ 7201-62. В частности наиболее подходящими для проектируемой установки являются биметаллические калориферы со спирально-накатным оребрением типа КПЗ-СК-01АУЗ и КП4-СК-01АУЗ, поскольку эти калориферы характеризуются наиболее высокими теплотехническими показателями по сравнению с калориферами более ранних типов.

Теплообменный элемент калориферов выбранного типа состоит из внутренней стальной трубки 16x1,2 мм и насаженной на нее наружной алюминиевой трубки с накатанным оребрением. В процессе накатки между стальной и алюминиевой трубками образуется надежный механический и термический контакт.

Калориферы биметаллические выпускаются двух моделей: КП3 — средняя модель, имеющая 3 ряда теплопередающих трубок по направлению движения воздуха; КП4 — большая модель, имеющая 4 ряда трубок. Площади фронтальных сечений калориферов с одинаковыми номерами у двух разных моделей совпадают.

Калориферы представляют собой одноходовые теплообменники по трубному и межтрубному пространству и устанавливаются с вертикальным расположением теплопередающих трубок.

Воздухонагреватели с номерами с 6 по 10 снабжены одним патрубком для подвода пара и одним патрубком для отвода конденсата, а калориферы с номерами 10 и 11 — двумя патрубками для подвода пара и одним для отвода конденсата.

При групповой установке боковые щитки воздухонагревателей могут не устанавливаться, что позволяет получить сплошную поверхность нагрева.

Данные для расчета калориферной установки

Ранее рассчитанный массовый расход воздуха через установку:

Влагосодержание воздуха на входе в калориферную установку:

Начальная температура воздуха: t₀ =18,7 °C.

Принимаем, что калориферная установка размещена в непосредственной близости от сушильного барабана и потери тепла на пути воздуха от калориферов к барабану отсутствуют. Тогда температура воздуха на выходе из калориферной установки будет соответствовать требуемой температуре на входе в барабан: t₁ = 150 °C.

Давление греющего пара задано условием расчета:

Выбор схем калориферной установки

В ходе расчета рассматриваем параллельно 2 схемы калориферной установки. По первой схеме в ряду предусматривается установка одного калорифера, по второй – двух. Требуемое число рядов, модель калорифера и его типоразмер определяются в ходе расчета.

Выбор калориферов по массовой скорости воздуха

Одной из важных характеристик работы калориферной установки является массовый расход воздуха через фронтальное сечение калорифера. Массовая скорость должна составлять . При меньших скоростях размеры калориферной установки и приточной камеры оказываются слишком громоздкими. При превышении рекомендуемого значе­ния массовой скорости оказывается слишком высоким гидравлическое сопротивление установки, что повышает стоимость вентилятора и увеличивает эксплуатационные расходы (из-за большей мощности электродви­гателя вентилятора).

Реальный массовый расход воздуха через калориферную установку:

Рассчитаем массовые скорости для соответствующих схем калориферных установок для данных калориферов:

, где f – площадь фронтального сечения калорифера, m – количество калориферов в ряду (для первой схемы m = 1, для второй m = 2).

Результаты расчетов сведем в таблицу:

Из расчетной таблицы видно, что подходящими по массовой скорости являются калориферы №9 и №10 для первой схемы установки и №6, №7, №8, №9, №10 для второй. Их параметры и рассчитываются в дальнейшем.

Рассчитаем требуемую тепловую мощность калориферной установки:

, где .

Найдем температуру конденсации греющего пара заданного давления: t _п = 179,8 °C.

Рассчитаем температурный напор установки:

Оценим величины коэффициентов теплоотдачи при вычисленных значениях массовых скоростей во фронтальном сечении калориферных установок и рассчитаем потребные поверхности теплообмена по формуле

Результаты расчета сведем в таблицу:

Расчет параметров калориферных установок

Для каждой из рассматриваемых схем калориферных установок определяем требуемое количество рядов по:

Аэродинамическое сопротивление установки находим по:

Действительную поверхность теплообмена вычисляем по:

Рассчитаем запас по поверхности: