Расчет сушилки

Исходные данные

Производительность, т/ч - 160;

Начальная влажность материала, % - 21, w₁;

Конечная влажность материала, % - 7,4 w₂;

Максимальный кусок угля, мм - 13,0;

Температура газов на входе в сушилку, °С - 800;

Температура воздуха поступающего в топку, °С - 19;

Влажность воздуха, % - 68;

Состав рабочей массы топлива, %:

углерод - 47;

водород - 2,5;

кислород - 3,6;

азот - 0,9;

сера - 0,6;

влага - 7,5;

Зольность топлива, % - 37,9;

Влагосодержание воздуха, d₀ - 9,56 г/кг.

Энтальпия воздуха, I₀ - 10,83 кДж/кг.

Начальная температура материала, J₁ - 10°С.

Конечная температура материала, J₂ - 50°С.

Температура газов при выходе из сушилки, t₂ - 120°С.

Состав рабочей массы топлива:

С^р = 47%; Н^р = 2,5%; О^р = 3,6%; N^р = 0,9%; S^р =0,6 %;

W^р = 7,5%; A^р = 37,9 %.

Исходя из того, что максимальный размер частиц 13 мм, выберем и произведём расчет газовой трубы-сушилки.

Теплота сгорания топлива по Менделееву:

низшая

Q^р_н = 339С^р+1030Н^р-109(О^р-S^р_ор+к)-251W^р = 339´47+

+1030´2,5-109(3,6-0,6)-251´7,5 =16298,5 кДж/кг

высшая

Q^р_в=Q^р_н+25,1(9H^р+W^р) =

=16298,5+25,1(9´2,5+7,5)=17051,5 кДж/кг

1.Определяем количество испаряемой влаги:

кг.

где w₁=21 % - начальная влажность материала; w₂=7,4 % - конечная влажность материала; M₁ –количество материала

2. Определяем количество подсушенного материала:

М₂=М₁-W=1600000-23498,92=136501,08 кг.

3. Определяем теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

L_о=0,115K^р+0,342H^р-0,043O^р =

=0,115´47,23+0,342´2,5-0,043´3,6 = 6,13» 6 кг/кг топлива;

К^р = С^р+0,375S^р = 47+0,375´0,6 = 47,23 %

4. Определяем коэффициент избытка воздуха a для состояния сушильного агента перед входом в сушильный барабан при

t₁ = 800 °С

а) энтальпия водяных паров определяется

i_в.п. = 2490+1,97t₁ = 2490+1,97´800 = 4066 кДж/кг;

б) теплоемкость сухих газов определяется

С_с.г.=1,314+0,000125´6t₁=1,314+0,000125´6´800=

=1,914 кДж/м³°С;

в) КПД топки и камеры смешения, учитывающий потери тепла в окружающую среду, принимаем h_т =0,95;

г) ;

где Q^р_в=17051,5 кДж/кг – высшая теплота сгорания топлива по Менделееву; I₀=9,37 кДж/кг -энтальпия воздуха;

d₀=7,56 г/кг - влагосодержание воздуха;

кДж/(кг⁰С) - теплоемкость сухих газов;

5. Определяем количество сухих газов на 1 кг сжигаемого топлива

кг/кг;

где L₀=6 -теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

6.Определяем вес водяных паров на 1 кг сжигаемого топлива

кг/кг;

7.Определяем влагосодержание газов при входе в сушильный барабан

г/кг сухих газов;

8. Определяем энтальпию газов по диаграмме I-d при t₁=750 °C и d₁=32,8 г/кг

кДж=304,5ккал/кгс;

9. Определяем величину

D = С_вQ₁ + q_д - Sq_2,3,5;

а) q_д = 0; q₃ =0;

б) расход тепла q₂ на подогрев сушимого материала определяем

С_с.м. = 1 кДж(кг°С) = 0,24 ккал/кгс°С

кДж/кг

(68,6 ккал/кгс).

кДж/кг°С =

= 0,294 ккал/кгс°С.

в) потери тепла через поверхность сушильного барабана определяем исходя из условий, что эти потери при соответствующей изоляции барабана не превышали бы 3 % от q₁+q₂:

q₁ = i^//_в.п.-C_в.п.Q₁ = 2726,4 - 4,19´10 = 2684,5, кДж/кг,

i^//_в.п. = 2490 + 1,97t₂ = 2490 + 1,97´120 = 2726,4 кДж/кг (654,3 ккал),

Отсюда

кДж/кг (21,3 ккал/кг).

Тогда

D = С_в.п.Q₁-Sq_2,5=4,19´10-287,25-89,15= -334,5 кДж/кг=

= -79,83 ккал/кгс.

10. Производим построение процесса сушки в диаграмме I-d, определяем положение точки С₂ при температуре t₂=120 °С (рис.1).

32,8 155 d

Рис. 1 Диаграмма I-d расчета газовой барабанной сушилки.

Для расчета применяем диаграмму I-d построенную в системе координат МКГСС до t = 1050°С. По формуле определяем КМ (рис. 1), откладываем от выбранной точки К вертикально вниз и через полученную точку М из точки В₁ проводим прямую до пересечения в точке С₂ с изотермой t₂=120⁰ C. По диаграмме получаем

I₂ =250 ккал/кг; d₂ =155;

11. Определяем расход сухих газов на 1 кг испаренной влаги

кг/кг.

где d₁ -влагосодержание газов при входе в сушильный барабан;

d₂ - влагосодержание газов при выходе из сушильного барабана;

12. Определяем часовой расход сухих газов

L = l´W = 8,18´23498,9 = 192298,9кг/ч.

13. Определяем часовой расход газов, поступающих в сушилку:

кг/ч.

где М_с.г.=12,81 - количество сухих газов на 1 кг сжигаемого топлива; М^/_в.п.=0,42 - вес водяных паров на 1 кг сжигаемого топлива;

14. Определяем необходимое количество топлива на испарение влаги

кг/ч.

15. Определяем расход топлива с учетом потерь тепла от химической и механической неполноты сгорания, принимая q₃+q_n=20%

кг/ч.

16. Определяем расход тепла на 1 кг испаряемой влаги

кДж/кг=2470,3ккал/кгс

с учетом потерь тепла

кДж/кг=3088ккал/кгс.

где Q^р_в – высшая теплота сгорания топлива по Менделееву;

h=0,95 - КПД топки и камеры смешения, учитывающий потери тепла в окружающую среду; W- количество испаряемой влаги; I₀-энтальпия воздуха; I - энтальпия газов;

l - расход сухих газов на 1 кг испаренной влаги.

17. Определяем состав газов при входе в сушильный барабан на 1 кг сжигаемого топлива при коэффициенте воздуха =2,98:

кг;

кг;

кг;

кг.

18. Определяем объем газов на 1 кг топлива при выходе из сушилки

м³/кг;

м³/кг;

м³/кг;

м³/кг;

м³/кг;

м³/кг.

19. Определяем часовой объем газов при выходе из сушилки при t₂ = 120 °С

м³/ч.

где V_г^/ - объем газов на 1 кг топлива при выходе из сушилки;

20.. Определяем диаметр барабанной сушилки

Рассчитаем формулу для скорости (м/с) витания частиц

,

где r = 1,3 (1,2 ¸ 1,4),

,

Р = 745 мм рт.ст. Т = t₂+273 = 120 + 273 = 393

w_г = y´w_вит = 1,3´28,967 = 37,657,

где y = 1,3 (1,2 ¸ 1,5).

Диаметр трубы-сушилки

, т. е.

Принимаем 2 трубы-сушилки с диаметром трубы 900 мм (прил.2)

21.Определяем объем сушильной трубы при напряжении по испаренной влаге

А = 800 кг/м³×ч;

м³.

22. Определяем длину сушильной трубы

м.

Принимаем стандартный размер длины трубы L = 25м (прил.2)

Дата добавления: 2015-06-27