143883 (727421), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

где φ_i – объемная доля компонентов газа;

H_i – тепловой эффект реакции (кДж/м³).

Плотность газообразного топлива:

ρ_t = (∑C_mH_n∙M_i / V₀)∙(Т₀ / Т₀+t_т), (2)

где M_i - мольная масса топлива (кмоль/кг);

t_т – температура топлива; t_т = 20 ⁰ C

V₀ – мольный объем; V₀ = 22.4 м³/кмоль

Т₀ = 273 ⁰ К.

ρ_т = (0,98∙16 + 0,01∙30 + 0,002∙44 + 0,003∙58)∙273 / 22,4∙(273 + 20) = 0,6756 кг/м³

Количество тепла выделяющееся при сжигании 1 кг топлива равно:

Q = Q_ν / ρ_т = 36260/0,6756 = 53671,98 Дж∙м³

Масса сухого газа, подаваемого в сушильный барабан, в расчете на 1 кг сжигаемого топлива определяется общим коэффициентом избытка воздуха α, необходимого для сжигания топлива и разбавления топочных газов, до температуры смеси. t_см = 300 ⁰ C

Значение α находят из уравнений материального и теплового баланса.

– Уравнение материального баланса:

1 + L₀ = L_с.г + ∑9n/(12m+n)C_mH_n, (4)

где L_с.г. – масса сухих газов образовавшихся при сгорании 1 кг топлива;

C_mH_n – массовая доля компонентов, при сгорании которых

образуется вода (кг/кг).

– Уравнение теплового баланса:

Q∙η + c_т∙t_т + α∙L₀∙I₀ = [ L_с.г.+ L₀(α – 1)]∙i_с.г.+ [α∙L₀∙х₀ + ∑9n/(12m+n)C_mH_n], (5)

где η – общий КПД учитывающий эффективность работы топки и потери тепла топкой в окружающую среду; η = 0,95;

с_т – теплоемкость газообразного топлива при температуре топлива 20⁰ С;

с_т = 1,34 кДж/(кг∙к);

I₀ – энтальпия свежего воздуха ( кДж/кг); I₀ = 49 кДж/кг;

i_с.г. – энтальпия сухих газов;

i_с.г. = с_с.г.∙t_c.г. = 1,05∙300 = 315 (кДж/кг),

где с_с.г. = 1,05 кДж/(кг∙К)

t_с.г. = 300 ⁰С;

x₀ – влагосодержание свежего воздуха при температуре t₀ = 20⁰С и влажности φ₀ = 70 %, х₀ = 0,0125 кг/кг

i_п = r₀ + с_nt_n = 2500 + 1,97∙300 = 3091 (кДж/кг)

где r₀ – теплота испарения воды при температуре 0 ⁰С

r₀ = 2500 кДж/кг

с_п – средняя теплоемкость водяных паров, с_п=1,97 кДж/(кг∙К);

t_п – температура водяных паров

t_п = t_с.г. = t_см. = 300 ⁰C

Решая совместно уравнения 4 и 5, получаем:

α = [Q_п∙η+c_т∙t_т−i_с.г.(1−∑9n/(12m+n)C_mH_n)−i_п∑9n/(12m+n)C_mH_n]/L₀∙(i_с.г.+i_п∙x₀−I₀) (6)

Пересчитаем содержание компонентов топлива при сгорании которых образуется вода, из объемных долей в массовые по формуле:

ω(A) = φ(A)∙M(A)∙273 / 22,4∙ρ_т∙(273+t₀)

ω(CH₄) = 0,06157∙0,98∙16 = 0,9654

ω(C₂H₆) = 0,06157∙0,01∙30 = 0,0185

ω(C₃H₈) = 0,06157∙0,002∙44 = 0,0054

ω(C₄H₁₀) = 0,06157∙0,003∙58 = 0,0107

Количество влаги, выделяющееся при сгорании 1 кг топлива равно:

2,17 + 0,0333 + 0,00972 + 0,0166 = 2,2296

Коэффициент избытка воздуха находим по уравнению (6):

α=[53671,98∙0,95 + 1,34∙20 − 315(1 − 2,2296) − 3091∙2,2296]/

/17,25(315 + 3091∙0,0125 − 49) = 8,47

Общая удельная масса сухих газов получаемая при сжигании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры смеси t_cм = 300 ⁰С равна:

, (7)

G_с.г. = 1 + 8,47∙17,25 − 2,2296 = 144,878 (кг/кг)

Удельная масса водяных паров в газовой смеси при сжигании 1 кг топлива равна:

, (8)

G_п = 8,47∙0,0125∙17,25 + 2,2296 = 4,056 (кг/кг)

Влагосодержание газов на входе в сушилку (х₁ = х_см) равно:

,

х₁= 4,056/144,878 = 0,028 кг/кг;

Энтальпия газов на входе в сушилку:

, (9)

I₁ = [53671,98∙0,95 + 1,34∙20 + 8,47∙17,25∙49] / 144,878 = 401,541 (кДж/кг)

Поскольку коэффициент избытка воздуха α велик (α > 1), физические свойства газовой смеси, используемой в качестве сушильного агента, практически не отличаются от физических свойств воздуха. Это дает возможность использовать в расчетах диаграмму состояния влажного воздуха.

Глава 2. Определение параметров отработанных газов, расхода сушильного агента и расхода тепла на сушку

Из уравнения материального баланса сушилки определим расход влаги W, удаляемой из высушенного материала.

, (10)

W = 3,3∙(10 – 0,5)/(100 – 10) = 0,348 (кг/с)

Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:

, (11)

где Δ – разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере;

с – теплоемкость влаги во влажном материале при температуре Θ₁, кДж/(кг∙К);

q_доп – удельный дополнительный подвод тепла в сушилку, [кДж/кг∙влаги]; при работе сушилки по нормальному сушильному варианту: q_доп = 0;

q_т – удельный расход тепла в сушилке с транспортными средствами, кДж/кг влаги; в рассматриваемом случае: q_т = 0;

q_м – удельный расход тепла в сушильном барабане с высушиваемом материалом, кДж/кг∙влаги

= 3,3∙0,8∙(53 – 20)/0,348 = 250,345 (кДж/кг)

С_м – теплоемкость высушенного материала, кДж/(кг∙К)

Θ₂ – температура высушенного материала на выходе из сушилки, ⁰С

При испарении поверхностной влаги Θ₂ принимается приблизительно равной температуре мокрого термометра при соответствующих параметрах сушильного агента. Принимая в первом приближении процесс сушки адиабатическим, находим Θ₂ по диаграмме Рамзина по начальным параметрам сушильного агента:

Θ₂ = 53

q_п – удельные потери тепла в окружающую среду, кДж/кг влаги; на 1 кг испаренной влаги: q_п = 22.6 кДж/кг∙влаги;

Подставив соответствующие значения, получим:

Δ =4,19∙20 − (250,345 + 22,6) = -189,145 (кДж/кг∙влаги);

Запишем уравнение рабочей линии сушки

(12)

Для построения рабочей линии сушки на диаграмме Рамзина необходимо знать координаты (x и I) минимум двух точек. Координаты первой точки известны: x₁ = 0,028 (кг/кг), I₁ = 401,541(кДж/кг). Для нахождения координат второй точки зададимся произвольным значением х и определим соответствующее значение I. Пусть х = 0,1 кг влаги/кг сух. возд. Тогда по уравнению 12

I = 401,541 + (-189,145)∙(0,1-0,028) = 387,92

Через 2 точки на диаграмме Рамзина с координатами (х₁,I₁) и (x,I) проводим линию сушки до пересечения с заданным конечным параметром

t₂ = 80 ⁰С . В точке пересечения линии сушки с изотермой t находим параметры отработанного сушильного агента:

х₂ = 0,11 (кг/кг)

I₂ = 375 (кДж/кг)

Расход сухого газа L_с.г. равен:

, (13) L_с.г. = 0,348/(0,11 – 0,028) = 4,24 (кг/с)

Расход сухого воздуха L равен:

, (14); L = 0,348/(0,11 – 0,0125) = 3,57 (кг/с)

Расход тепла на сушку Q_c равен:

, (15) Q_c = 4,24∙(401,541 – 49) = 1494,7 (кВт)

Расход топлива на сушку G_т равен:

, G_т = 1494,7/53464,794 = 0,028 (кг/с)

Глава 3. Определение основных размеров сушильного барабана

Расчет основных размеров сушильного барабана сводится к определению объема сушильного барабана V_б, длины и диаметра барабана.

Определив длину и диаметр барабана, выбирают стандартный аппарат.

Объем барабана складывается из объема необходимого для сушки V_суш и объема для прогрева материала.

V_б = V_суш + V_прогр (16)

Объем необходимый для сушки материала можно определить по формуле:

, (17)

где К_v – объемный коэффициент массопередачи, с^-1

ΔХ_ср – средняя движущая сила массопередачи, кг влаги/м³

Движущую силу массопередачи ΔХ_ср определяем по уравнению:

, (18)

где

ΔХ_б = Х₁^* - Х₁ – движущая сила в начале процесса сушки, кг/м³

ΔХ_м = Х₂^* – Х₂ – движущая сила в конце процесса сушки, кг/м³

Δр_б = р₁^* – р₁ – движущая сила в начале процесса сушки, Па

Δр_м = р₂^* – р₂ – движущая сила в конце процесса сушки, Па

Х₁^*, Х₂^* – равновесное содержание влаги на входе в сушилку и на выходе из нее, кг/м³

р₁^*, р₂^* – давление насыщенных паров над влажным материалом в начале и конце процесса сушки, Па. Их значения определяются по температуре мокрого термометра сушильного агента в начале t_м1 и в конце t_м2 процесса сушки.

По диаграмме Рамзина найдем:

t_m1 = 57 ^оC

р₁^* = 18498 (Па),

t_m2 = 56 ^оC

р₂^* =17109 (Па);

р₁, р₂– давление водяных паров в газе в начале и конце процесса сушки, Па. Их определяют по формуле:

, (19)

где Х – влагосодержание на входе или на выходе из сушилки.

Тогда на входе в сушилку

p₁ = (0,028/18∙10⁵) / (1/29 + 0,028/18) = 4321 Па

на выходе из сушилки

р₂ =(0,11/18∙10⁵) / (1/29 + 0,11/18) = 15054 Па

Δp_ср = ((18498–4321) − (17109 − 15054)) / ln(16,7) = 6276 Па

Откуда ΔХ_ср по уравнению 18 будет равно:

ΔХ_ср = 6276∙18 / (10⁵∙22,4∙((273 + 190)/273)) = 0,029 (кг влаги/м )

t_ср = (t_вх + t_вых) / 2 = 300 + 80 / 2 = 190 ⁰С

В случае сушки кристаллических материалов, т.е. при удалении поверхностной, свободной влаги и параллельном движении материала и сушильного агента, коэффициент массопередачи К_v пропорционален коэффициенту массоотдачи β_v.

Для барабанной сушилки коэффициент массотдачи β_v может быть вычислен по эмпирическому уравнению:

(20)

Характеристики

Список файлов реферата