Гидравлическое сопротивление сушилки

Основную долю общего гидравлического сопротивления сушки ΔP составляют гидравлические сопротивления псевдоожиженного слоя ΔP _пс и решетки ΔP _р:

(9)

Величину находят по уравнению:

(10)

Для удовлетворительного распределения газового потока необходимо соблюдать определенное соотношение между гидравлическими сопротивлениеми слоя и решетки. Минимально допустимое гидравлическое сопротивление решетки может быть вычислено по формуле:

(11)

Порозность неподвижного слоя для шарообразных частиц принимают равной 0,4. Подставив соответствующие значения в уравнение (11), получим:

Вычислим гидравлическое сопротивление выбранной решетки при коэффициенте сопротивления решетки

Тогда:

Значение превышает минимально допустимое

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

гидравлическое сопротивление решетки .

Общее гидравлическое сопротивление сушилки в соответствии с уравнением (9) равно:

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2. Подбор вспомогательного оборудования

Подбор калорифера

Основной задачей расчета калорифера является определение площади его поверхности нагрева. Этот расчет аналогичен расчету любого теплообменного аппарата рекуперативного типа. Площадь поверхности нагрева определяют по уравнению:

(2.1)

где F – площадь поверхности нагрева, м²;

– средняя разность температур греющего теплоносителя и воздуха, °С;

К – коэффициент теплопередачи от греющего теплоносителя к воздуху, кВт/ (м² К)

Q – расчётное количество теплоты, необходимое для подогрева воздуха, кВт;

Из этой формулы необходимая площадь поверхности нагрева (м²):

(2.2)

Среднюю разность температур найдём по формуле:

(2.3)

Если то рассчитывается как среднее арифметическое и

В качестве теплоносителя выступает водяной греющий пар. Принимаем температуру на входе в калорифер равной температуре на выходе из него при стандартном давлении греющего пара МПа.

 

Запишем схему процесса теплообмена:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Так как , то расчёт проводим по формуле

Тепловой поток, принимаемый исходной смесью и,соответственно, отдаваемый насыщенным водяным паром:

(2.4)

где теплоемкость воздуха, кДж/(кг-К);

плотность воздуха при средней его температуре в калорифере, кг/м³

кВт

Расход насыщенного водяного пара:

(2.5)

где r удельная теплота парообразования влаги, кДж/кг, при температуре 182ºС [5, стр. 549 LVI] r = 2021кДж/кг

кг/с

Определяем ориентировочную площадь поверхности теплообмена. По [5] значение коэффициента теплопередачи для случая теплообмена от конденсирующегося водяного пара к воздуху К = 35 Вт/(м² К). При этом:

(2.6)

м²

Для обеспечения площади поверхности нагрева м² выбираем 3 калорифера марки КПБ-12Б по [5], установленные

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

параллельно, так как при последовательном подключении теплоотдача второго и третьего калорифера может резко упасть в связи с превращением пара в конденсат в первом калорифере. Направление движения пара в калорифере принимаем сверху вниз.

Основные характеристики КПБ-12Б:

площадь поверхности нагрева……………………160,48м²;

Производительность по теплу.…………………..475,5кВт;

Габаритные размеры……………………………..1727 1575 220мм;

Диаметр труб……………………………………...50мм.

масса……………..………………………………...529кг;

 

Подбор вентилятора

Для выбора вентилятора необходимо рассчитать гидравлическое сопротивление системы . Общее гидравлическое сопротивление найдем по формуле

(2.5)

где – гидравлическое сопротивление сушильной установки, Па;

DР_сл = Н(1–e)(r_Т –r)g = 0,2 (1–0,60)(500–0,97) 9,81 = 391,6 Па.

DР_реш = x(V_p/f)²r₁/2, (2.6)

где f = 0,10 – коэффициент свободное сечение решетки,

x = 1,75 – коэффициент сопротивления решетки [2c. 310].

DР_реш = 1,75×(1/0,05)²×0,92/2 = 322 Па.

=391,6 + 322 = 713,6 Па

– гидравлическое сопротивление циклона, Па;

– гидравлическое сопротивление прямых участков газохода, Па;

– сумма гидравлических потерь в местных сопротивлениях, Па.

 

Гидравлическое сопротивление прямых участков газопровода найдем по

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

формуле

(2.7)

где λ – коэффициент трения;

l – длина прямых участков газохода;

ω_гп – скорость газа в газопроводе, м/с;

d_г – внутренний диаметр газопровода, м.

l = 25 м

ω_гп принимаем равной 8 м/с по [5].

Внутренний диаметр газопровода рассчитаем по формуле

(2.8)

м

Скорость взята [1 стр. 16]

Стандартный внутренний диаметр принимаем равным 0,55 м

Пересчитаем скорость газа по формуле

(2.9)

м/с

Формула для расчета коэффициента трения зависит от режима движения и шероховатости трубопровода. Определим режим движения рассчитав критерий Рейнольдса:

(2.10)

где μ – коэффициент динамической вязкости газа при t₂, равный

2,46·10^-5 Па·с.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Примем е = 0,2 мм (трубы цельнотянутые стальные, подвергшиеся незначительной коррозии) [5]. Найдём относительную шероховатость стенки трубопровода:

= е / d = 0,2×10 / 0,55 = 0,36×10 ; (2.11)

10/e = 20000; 560/e = 1120000;

20000 < Re = 396872 < 1120000;

Тогда расчёт следует проводить для зоны смешанного трения по формуле[5]:

=0,11×(e+68/Re) ; (2.12)

=0,11×(0,2×10 +68/396872) = 0,0153

Вычислим гидравлическое сопротивление трубопровода

 

Па

Сумма гидравлических потерь в местных сопротивлениях рассчитаем по формуле

(2.13)

где ξ_пов – коэффициент сопротивления трения поворота трубы;

ξ_вх – коэффициент сопротивления трения на входе в трубу;

ξ_вых – коэффициент сопротивления трения на выходе в трубы.

По [4] принимаем ξ_пов = 0,2; ξ_вх = 0,5; ξ_вых = 1.

Тогда получим

Па

Определим общее гидравлическое сопротивление трубопровода

Па.

Поскольку характеристики вентиляторов составлены для стандартных условий воздуха, то нужно гидравлическое сопротивление пересчитать на стандартные условия

(2.14)

где ρ_ст – плотность газа при стандартных условиях, кг/м³.

По [4] принимаем ρ_ст = 1,2 кг/м³.

Тогда получим

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Па

Выбираем вентилятор типа В-Ц14-46-5К-02 характеристики которого приведены ниже [3 стр. 42 табл. 10]:

мощность двигателя............................................... 17 кВт;

частота вращения рабочего колеса....................... 16,15 об/c;

полное давление........................................................2450 Па

производительность................................................. 4,44 м³/c

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе была спроектирована сушильная установка для высушивания кристаллов поваренной соли.

В первом разделе описаны достоинства и недостатки сушильных установок с кипящим слоем.

В технологическом разделе приведены расчеты, необходимые для проектирования промышленного объекта. Определен расход воздуха на сушку L = 4,35 кг/с при средней температуре 110 °С, рассчитан диаметр сушилки D = 2,6 м. Также осуществлен подбор вспомогательного оборудования – калориферы марки КПБ-12Б и вентилятор типа В-Ц14-46-5К-02.

Рассчитанная сушильная установка удовлетворяет техническому заданию и может быть использована в производстве.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессор и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1981. – 560 с.

2. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. – 754 с.

3. Ю. И. Дытнерский, Г. С. Борисов, В. П. Брыков и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. – 496 с.

4. Справочник химика / сост. Б. П. Никольский, О. Н. Григоров и др. – М. – Л.: Химия,1966. т.5–6. – 973 с.

5. Справочник проектировщика, ч. 11. Вентиляция и кондиционирование воздуха/ сост. Н. В. Остапчук, А. М. Пизик. – М.: строй. Издат., – 1978. –509 с.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПРИЛОЖЕНИЕ А