Визначення основних розмірів сушильного барабану і параметрів приводу

Визначають основні розміри сушильного барабану.

Основні розміри барабану вибирають згідно каталогів-довідників [1, 5] у відповідності з об’ємом сушильного простору. Загальний об’єм V [м³] сушильного простору складається з об’єму [м³], необхідного для прогріву вологого матеріалу до температури, при якій починається інтенсивне випаровування вологи (до температури мокрого термометра сушильного агенту), та об’єму [м³], необхідного для процесу випаровування вологи.

Тобто

(7.29)

Об’єм барабану необхідний для процесу випаровування вологи може бути розрахований за модифікованим рівнянням масо передачі:

(7.30.)

де - середня рушійна сила масо передачі, кг вологи/м³

- об’ємний коефіцієнт масо передачі, 1/с.

Приймаємо, що (при сушінні кристалічних матеріалів, коли процес сушіння відбувається в основному в першому періоді сушіння, тобто швидкість процесу визначається тільки зовнішнім дифузійним опором).

Для барабанної сушарки коефіцієнт масовіддачі може бути розрахований згідно емпіричного рівняння:

(7.31.)

де - густина сушильного агента при середній температурі в сушарці, кг/м³;

с – теплоємність сушильного агента при середній температурі в барабані, ;

- оптимальне заповнення барабана матеріалом, % (рис. 7.7.);

Р₀ – тиск, при якому відбувається сушіння, Па;

р – середній парціальний тиск водяних парів, Па

(; де р₁ – парціальний тиск водяних парів на вході в сушарку, Па; р₂ - парціальний тиск водяних парів на виході з сушарки, Па. Знаходяться за діаграмою I –x (рис. 7.6.))

Рівняння справедливе для наступних значень:

; ;

Робоча швидкість сушильного агенту (w, м/с) в барабані залежить від дисперсності та густини матеріалу. Для вибору робочої швидкості газоповітряної суміші можна скористатися табличними даними (табл.. 7.2.), наведеними в літературі [1, 5].

Таблиця 7.2.

Розмір частинок, мм	Значення, w м/с, при , кг/м^3
0,3 – 2	0,5 – 1	2 – 5	3 – 7.5	4 – 8	5 – 10
більше 2	1 – 3	3 – 5	4 – 8	6 – 10	7 – 12

Рис. 7.7. Типи насадок, що застосовуються в барабанних сушарках та оптимальне заповнення барабана матеріалом, , %.

1 – підйомно-лопатева ; 2 – підйомно-лопатева ; 3 – розподільча ; 4 – розподільча з закритими комірками .

Рушійну силу масопередачі кг вологи/кг сух. пов. визначаємо за рівнянням

(7.32)

де - рушійна сила на початку процесу сушіння, кг вологи/кг сух. пов.;

- рушійна сила в кінці процесу сушіння, кг вологи/кг сух. пов.;

- рівноважний вологовміст на вході в сушарку та на виході з неї, кг вологи/кг сух. пов. (Рівноважний вміст вологи в сушильному агенті визначають за I – x діаграмою (рис.7.6.) як абсцису точки перетину робочої лінії сушіння (ВС) з лінією сталої відносної вологості ., а вологовміст - , як абсцису точки перетину лінії ВС_Т з лінією сталої відносної вологості (рис. 7.6.)

Для переведення кг вологи/кг сух. пов. в кг вологи/м³ скористаємося рівнянням , де М_води та М_пов – мольні маси води та повітря відповідно, кг/кмоль

Об’єм сушарки, який необхідний для прогріву вологого матеріалу, знаходять, згідно модифікованого рівняння теплопередачі:

(7.33.)

де - середня різниця температур, град

- об’ємний коефіцієнт теплопередачі, кВт/(м³·К)

Q_пр – витрата теплоти на прогрів матеріалу до температури t_м1, кВт.

Витрата теплоти Q_пр дорівнює:

(7.34.)

Де t_м1 – температура мокрого термометра газу на вході в сушарку, ⁰С. Знаходимо за діаграмою I – x (рис. 7.6.)

- початкова температура матеріалу, що поступає в сушарку, ⁰С (приблизно дорівнює температурі навколишнього середовища);

Об’ємний коефіцієнт теплопередачі визначають згідно емпіричного рівняння

(7.35.)

n – кількість обертів барабану, вибирають в межах . [1]

Для обчислення необхідно знайти температуру сушильного агенту до якої він охолоджується, віддаючи тепло на нагрів матеріалу до температури t_м1

Цю температуру можна визначити з рівняння теплового балансу:

(7.36)

де - питома теплоємність газу,

Тоді середня різниця температур дорівнює

(7.37)

Розрахований за рівнянням (7.29) загальний об’єм V сушильного простору, можна перевірити за допомогою об’ємного напруження по волозі A_V , кг/(м³·год), використовуючи рівняння:

(7.38.)

Значення A_V для деяких матеріалів, що отримані згідно дослідних даних, наведені в табл.7.3.

Таблиця 7.3.

Матеріал	Розміри частинок, мм	, %	,%	t1,	t2,	AV , кг/(м^3·год)	Тип внутрішніх розподільчих систем барабану
пісок	–	4,3 – 3,7	0,05			80 – 88	Розподільчий та перевалочний
амофос	1 – 4	8 – 12	1,5			15 - 20	Підйомно-лопатева секторна
харчова сіль	–	4 – 6	0,2	150 – 200	–	7,2	Підйомно-лопатева
бікарбонат натрію	–	4 - 8	0,1	100 - 110		7 - 10	-
глина	–			600-700	80-100	50-60	Підйомно-лопатева

Можлива розбіжність з результатом, отриманим при використанні кінетичних залежностей, обумовлена відмінністю параметрів сушильного агенту, що суттєво впливає на рушійну силу процесу сушіння.

Далі, згідно довідникових даних [1, 5], за об’ємом сушильного простору V, м³ знаходимо основні характеристики барабанної сушарки – довжину та діаметр (табл.. 7.4.).

Таблиця 7.4.

Показники	Числові значення показників
Внутрішній діаметр барабана, D, м	1,5	1,8	2,2	2,2	2,8	2,8
Довжина барабана, L, м
Товщина стінок зовнішнього циліндра, , мм
Об’єм сушильного простору, V, м^3	14,1	30,5	45,6	53,2	74,0	86,2
Число комірок, шт
Частота обертів барабану, n, об/хв
Загальна маса, т	13,6	24,7		45,7
Вживана потужність двигуна, кВт	5,9	10,3	12,5	14,7	20,6	25,8

Визначають дійсну швидкість газів у барабані w_д, м/с:

(7.39.)

Об’ємна витрата вологого сушильного агента на виході з барабану (м³/с) дорівнює:

Похибка між дійсною швидкістю газів w_д та прийнятою в розрахунках w (табл.. 7.3.) не має перевищувати .

Дата добавления: 2017-02-01