Конструктивный расчёт барабанной сушилки.

 

Объем сушильного пространства V складывается из объема V_п, необходимого для прогрева влажного материала до температуры, при которой начинается интенсив­ное испарение влаги (до температуры мокрого термо­метра сушильного агента), и объема V_c, требуемого, для проведения процесса испарения влаги, т. е.:

Объем сушильного пространства барабана, необходимый для проведения процесса испарения влаги, без учета объема аппарата, требуемого на прогрев влажного материала, вычисляем по модифицирован­ному уравнению массопередачи:

где ΔХ_ср. - средняя движущая сила массопередачи, кг влаги/м³,

K_v - объемный коэффициент массопередачи, 1/с.

При параллельном движении материала и сушильного агента температура влаж­ного материала равна температуре мокрого термо­метра. В этом случае коэффициент массопередачи численно равен коэффициенту массоотдачи K_v=β_v.

Коэффициент массо­отдачи вычисляем по эмпирическому уравнению:

где ρ_ср. - средняя плотность сушильного агента, кг/м³ (при средней температуре в бара­бане t_cр.=102.5⁰С);

, кг/м³

с - те­плоемкость сушильного агента при средней температуре в бара­бане, кДж/(кг∙К);

с=1 кДж/(кг∙К);

β - степень заполнения ба­рабана высушиваемым материалом;

β=14%;

Р₀ - давление, при котором осуществляется сушка, Па;

Р₀=10⁵ Па;

n - частота вращения барабана, об/ мин;

n=3 об/ мин.

ω - скорость газов в барабане, м/с;

ω=3 м/с;

ρ_ср. - насыпная плотность высушиваемого материала, кг/м³;

ρ_ср.=1581 кг/м³;

Р - среднее парциальное давление водяных паров в сушильном барабане (среднеарифметическая величина между парциальным давлением на входе газа в сушилку и на выходе из нее), Па.

На входе в сушилку:

На выходе из сушилки:

Откуда:

Таким образом, объемный коэффициент массоотдачи равен:

, с^-1

Движущую силу массопередачи ΔХ_ср. определим по уравнению:

Средняя движущая сила ΔР_ср, выраженная через единицы давления (Па), равна:

- движущая сила в начале процесса сушки, Па;

- движущая сила в конце процесса сушки. Па

- давление насыщенных паров над влажным материалом в начале и в конце процесса сушки, Па. Определяем по температуре мокрого термометра сушильного агента в начале t_м1 и в конце t_м2 процесса сушки. По диаграмме I-x находим:

t_м1=39.9⁰С,

t_м2=38⁰С,

=7374.1 Па,

=6578.3 Па.

Тогда:

Объем сушилки, необходимый для прогрева влаж­ного материала, находим по модифицированному уравнению теплопередачи:

где Q_П - расход тепла на прогрев материала до температуры t_м1, кВт;

, кВт

K_v - объемный коэффициент теплопередачи, кВт/(м³∙К);

, кВт/(м³∙К)

Δt_ср.- средняя разность температур, град.

Для вычисления Δt_ср. находим темпе­ратуру сушильного агента t_x, до которой он охла­дится, отдавая тепло на нагрев высушиваемого материала до t_мl. Эту температуру находим из уравнения теплового баланса:

Откуда t_х=127⁰С.

, ⁰С

, ⁰С

, м³

Общий объем сушильного барабана:

, м³

Принимаем: , тогда , м³

, м

, м

Действительная скорость газов в барабане:

, м/с

Объемный расход влажного сушильного агента на выходе из барабана:

, м³/с

, м³/с

, м/с

Действительная скорость газов (ω_Д =2.4 м/с) отличается от принятой в расчете (ω=3 м/с) незначительно.

Среднее время пребывания ма­териала в сушилке:

, с

Количество находящегося в сушилке материала:

, кг

, кг

, с

Угол наклона барабана:

, ⁰

Скорость уноса, равная скорости свобод­ного витания:

, м/с

где μ_ср. - вязкость сушильного агента при средней температуре;

, Па·с

, Па·с

ρ_ср. - плотность сушильного агента при средней температуре;

, кг/м³

, кг/м³

d - наименьший диаметр частиц мате­риала, м;

d=0.4∙10^-3 м;

ρ_ч - плот­ность частиц высушиваемого материала, кг/м³;

ρ_ч=1581 кг/м³;

Аr - критерий Архимеда;

, м/с

Рабочая скорость сушильного агента в сушилке ω_д=2.4 м/с меньше, чем скорость уноса частиц наименьшего размера ω_cв=2.62 м/с, поэтому частицы высу­шиваемого материала наименьшего диаметра не будут уноситься потоком сушильного агента из барабана.