Определение расхода воздуха, скорости газов и диаметра сушилки

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего образования

«Алтайский государственный технический университет

Им. И.И. Ползунова»

Институт биотехнологии, пищевой и химической инженерии

Кафедра «Химическая техника и инженерная экология»

Направление «Химическая технология»

Курсовой проект

защищен с оценкой______________

_________________ М.А.Полетаева

(подпись руководителя проекта) (инициалы, фамилия)

«____» ___________ 2017 г.

удк 66.047-912

КурсовОЙ ПРОЕКТ

СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ ДЛЯ ВЫСУШИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ПОВАРЕННОЙ СОЛИ НАГРЕТЫМ ВОЗДУХОМ

(тема курсового проекта)

Пояснительная записка

по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»

КП 18.03.01.03.000 ПЗ

(обозначение документа)

Студент группы ХТ-42 Гридневский Г.Р..

(фамилия, имя, отчество) (подпись) (дата)

Руководитель

проекта доцент, к.т.н. М.А.Полетаева

(должность, ученое звание) (подпись) (инициалы, фамилия)

БАРНАУЛ 2017

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 18.03.01.03.000 ПЗ

Разраб.

Гридневский Г.Р.

Провер.

Полетаева М.А

Реценз.

Н. Контр.

Полетаева М.А.

Утверд.

Полетаева М.А.

СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ

Лит.

Листов

АлтГТУ им. И. И. Ползунова

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..2

1 Технологический расчет…………………….………………………………..3

1.1 Определение расхода воздуха, скорости газов и диаметра сушилки……...3

1.2 Высота псевдоожиженного слоя……………………………………………..6

1.3 Гидравлическое сопротивление сушилки………………………………….11

2 Подбор вспомогательного оборудования………………………………….13

2.1 Подбор калорифера………………………………………………………….13

2.2 Подбор вентилятора…………………………………………………………15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………….............13

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………14

ПРИЛОЖЕНИЕ А……………………………………………………………….15

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 18.03.01.03.000 ПЗ

ВВЕДЕНИЕ

В химической промышленности сушка, как правило, определяет технико-экономические показатели всего производства в целом, что связано со значительными затратами тепловой энергии для проведения данных процессов. Процессы конвективной сушки широко применяются в производствах минеральных солей и удобрений, полимерных материалов и в других производствах.

Для сушки дисперсных материалов успешно используются сушилки с кипящим слоем. Проведение процесса сушки в кипящем слое позволяет значительно интенсифицировать удаление влаги из материала, поскольку при этом увеличивается поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом, выравниваются температура и влажность материала в объеме слоя. Вследствие этого аппараты псевдоожиженного слоя вытесняют барабанные сушилки, например, при сушке поваренной соли, каменного угля и пр. В установках с кипящим слоем можно одновременно проводить несколько процессов (сушку и обжиг, сушку и грануляцию и др.).

Таким образом, разработка и применение эффективных сушильных установок с псевдоожиженным слоем является одними из важнейших задач в сфере химического производства для повышения производительности, а также улучшения экономических показателей производственных процессов.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 18.03.01.03.000 ПЗ

1 Технологический расчет

Определение расхода воздуха, скорости газов и диаметра сушилки

Уравнение материального баланса сушки:

По нему определим расход влаги, удаляемой из высушиваемого материала в случае использования в качестве него поваренной соли:

На диаграмме I – x по известным параметрам t₀=20℃ и φ₀=70% находим влагосодержание х₀ и энтальпию I₀ свежего воздуха: х₀=0,011 кг влаги/кг сухого воздуха; I₀=47 кДж/кг сухого воздуха.

При нагревании сухого воздуха до температуры t₁=150℃ его энтальпия увеличивается до I₁=157 кДж/кг; так как нагрев сушильного агента осуществляется через стенку, влагосодержание остается постоянным: х₀=х₁. Для определения параметров отработанного воздуха необходимо на диаграмме I – x построить рабочую линию сушки. Находим значения энтальпии I₁=I₂=182 кДж/кг сухого воздуха и конечное влагосодержание отработанного воздуха х₂=0,042 кг/кг.

Расход сухого воздуха на сушку:

Рассчитаем расход воздуха L на сушку:

Определим расход тепла на сушку:

Средняя температура воздуха в сушилке:

Среднее влагосодержание воздуха в сушилке:

Средняя плотность воздуха и водяных паров:

Средняя объемная производительность по воздуху:

Далее рассчитываем фиктивную (на полное сечение аппарата) скорость начала псевдоожижения:

где – критерий Рейнольдса; – критерий Архимеда; – вязкость воздуха при средней температуре; – эквивалентный диаметр полидисперсных частиц материала; n – число фракций; m_i – содержание i -й фракций, массовые доли; d_i – средний ситовый диаметр i -й фракции, м.

Рассчитаем :

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Критерий Архимеда:

Критерий Рейнольдса:

Скорость начала псевдоожижения:

Верхний предел допустимой скорости воздуха в псевдоожиженном слое определяюется скоростью свободного витания (уноса) наиболее мелких частиц.

Критерий Архимеда для частиц поваренной соли диаметром 1 мм равен:

Скорость свободного витания (уноса):

Рабочую скорость ω сушильного агента выбирают в пределах от до Эта скорость зависит от предельного числа псевдоожижения ; при более 40-50 рабочее число псевдоожижения рекомендуется брать в интервале от 3 до 7; при меньше 20-30 значение можно выбирать в интервале от 1,5 до 3.