Размещено на http://www.allbest.ru/

Национальный технический университет «ХПИ»

Кафедра интегрированных технологий, процессов и аппаратов

Дисциплина Процессы и аппараты химической технологии

Специальность Техническая электрохимия

Задание на курсовой проект (работу) студента Шкрябина Евгения Викторовича

Рассчитать барабанную сушильную установку непрерывного действия с подъемно-лопастным перевалочным устройством для сушки бикарбоната натрия воздухом, подогретом в калорифере при следующих данных:

1. Производительность установки по влажному материалу, G₁=2600 кг/час

2. Начальная влажность материала, W₁=10 %

3. Конечная влажность материала, W₂=2%

4. Размер кусочков материала, d= 0ч3 мм

5. Температура воздуха на входе в сушилку, t₁=140 °С

6. Температура воздуха на выходе из сушилки, t₂=60 °С

7. Температура материала до сушки, ?₁=10 °С

8. Температура материала после сушки, ?₂=60°С

9. Удельные потери тепла в окружающую среду, q_пот=22.6 КДж/кг

10. Место строительства г. Симферополь

11. Давление греющего пара в калорифере, Р_г.п.=0.5 МПа

12. Сушилка противоточная.

13. Давление в сушилке атмосферное.



Содержание

• Вступление
• 1. Технологический расчет сушилки
• 2. Расчёт и подбор калориферов
• 3. Подбор конденсатоотводчика
• 4. Расчёт и выбор циклонов
• 5. Расчет аппарата мокрой очистки газов от пыли
• 6. Расчет отстойника
• 7. Определение гидравлического сопротивления установки
• 8. Выбор вентилятора и электромотора к нему


Вступление

Сушка является сложным диффузионным процессом, так как при сушке происходят одновременно массообменный процесс - перенос влаги из высушиваемого материала в окружающую среду и теплообмен, поскольку процесс массообмена протекает при подводе тепла к материалу. Удаление влаги из материала при сушке осуществляется следующим образом. Влага из толщи влажного материала перемещается к поверхности раздела фаз за счёт массопроводности. Затем от поверхности раздела фаз влага передается в ядро газового потока за счёт конвективной диффузии.

По способу подвода тепла к высушиваемому материалу различают несколько видов сушки. В химической технологии наибольшее распространение получили конвективная и контактная сушка. При конвективной сушке высушиваемый материал получает тепло непосредственно от теплоносителя, а при контактной сушке - через разделяющую их стенку.

Барабанные сушильные установки непрерывного действия применяются для сушки кусковых, кристаллических и зерновых материалов сушильным агентом. В качестве сжигания твердого, жидкого или газообразного топлива смеси с воздухом или воздух, предварительно нагретый в калорифере.



1. Технологический расчет сушилки

1.1 Определяем количество влаги, W, испаряемой в сушилке:

1.2 Производительность сушилки по высушенному материалу, G₂, составляет:

1.3 Удельный расход тепла на нагревание высушенного материала, q_м, равен:

Где - теплоёмкость высушенного материала, Дж/(кг*К)

- начальная и конечная температура материала, .

1.4 Определяем величину внутреннего баланса сушильной камеры, Д, учитывая, что в сушилке отсутствуют транспортные устройства и не производится дополнительный подвод тепла в сушилку:

Где - удельная теплоёмкость влаги, удаляемой из материала, Дж/(кг*К)

С_в=4190 Дж/(кг*К)

4190*10-(+22600)=-522899 Дж/кг

Дальнейший расчёт производится раздельно для летних и зимних условий.

1.5 Летние условия.

Средние параметры наружного воздуха для Симферополя (в летнее время): температура t₀= 23.2°С и относительная влажность ?₀= 62 %.

На I-x - диаграмме находим точку, характеризующую состояние наружного воздуха, и определяем его параметры - влагосодержание х₀ и энтальпию І₀ :

х₀= 0.012 кг/кг сухого воздуха

І₀= 52750 Дж/кг сухого воздуха

Проводим из точки А вертикаль х=const до пересечения с изотермой t₁= 140 °С в точке В, определяющей состояние воздуха на входе в сушилку:

х₁= х₀=0.012 кг/кг сухого воздуха

І₁=172750 Дж/кг сухого воздуха

Из точки В проводим линию теоретического процесса сушки I₁=const. На этой линии берем произвольную точку е и проводим из нее горизонталь до пересечения в точке f с линией х₀=х₁=const. Длина отрезка ef= 40 мм.

Определяем отношение масштаба I-x-диаграммы:

И находим длину отрезка еЕ:



Откладываем отрезок еЕ из точки е вниз (так как он отрицателен) и через точку В и Е проводим прямую до пересечения с линией t₂=60 °C, в точке D, характеризующей состояние воздуха на выходе из сушилки:

х₂= 0.038 кг/кг сухого воздуха

І₂=162500 Дж/кг сухого воздуха

Определяем удельный расход воздуха l, по формуле:

Расход сухого воздуха на сушку, L, составляет:

Расход влажного воздуха, поступающего в калорифер, L_вл.0:

Расход влажного воздуха, выходящего из калорифера, L_вл.2:

Объёмный расход влажного наружного воздуха, поступающего в калорифер, V_вл.0:

Где, ?_вл.0 - плотность влажного наружного воздуха, поступающего в калорифер, кг/м³,

?_вл.0 определяем по формуле:

Где Р - общее давление, Па( Р=745 мм.рт.ст.);

Р=745*133.3=99308.5 Па;

?₀ - относительная влажность наружного воздуха;

Р_НО - давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха t₀, Па. Значение Р_НО можно найти в литературе

Р_НО =21.08 мм рт.ст. =21.08*133.3=2809.6 Па

Т₀ - температура наружного воздуха, К

Т₀=(23.2+273)=296.2 К.

Тогда

Объемный расход влажного воздуха на выходе из калорифера V_вл.1, рассчитываем аналогично, принимая температуру воздуха равной t₁=140 °С, а относительную влажность ?₁ рассчитываем по формуле:

Где Р_max - барометрическое давление, равное 99308.5 Па, т.к t₁ = 140 > t_нас=99.4 °С.

В соответствии с этим объёмный расход влажного воздуха на выходе из калорифера:

Объёмный расход влажного воздуха на выходе из сушильного барабана,V_вл.2, рассчитываем при температуре воздуха t₂=60 °С и относительной влажности ?₂=31 %

Где, ?_вл.2 кг/м³ при t₂=60 °С, рассчитываем аналогично ?_вл.0.

и

Удельный расход тепла на нагревание воздуха в калорифере, q, равен:

и

Расход тепла на сушку, Q, составляет:

1.6 Зимние условия

Находим параметры наружного воздуха для зимних условий: t₀^/= - 1.98 °C, ?₀^/= 94 %. Влагосодержание и теплосодержание наружного воздуха в точке А лучше определить аналитически, так как при отрицательных температурах воздуха определение их по диаграмме Рамзина затруднительно и ошибочно. Влагосодержание, х₀^/, определим по формуле:

Где Р_но? - давление насыщенного водяного пара при температуре t₀?, Па,

Р- общее давление, Па (Р=745 мм рт.ст.)

При t₀?= - 1.98 °С Р_но?=3.879 мм рт.ст.=517.07 Па

Энтальпию наружного воздуха, I₀, определяем по формуле

Произведя аналогичное предыдущему построение процесса I-x диаграмме, получим: х₁^/=х₀^/=0.003 кг/кг сухого воздуха,

І₁^/=148500 Дж/кг сухого воздуха

х₂^/=0.027 кг/кг сухого воздуха

І₂^/=135000 Дж/кг сухого воздуха

Соответственно удельный и общий расходы сухого воздуха на сушку в зимних условиях составит:

l?=41.63кг/кг L?=2.45кг/кг

Расход влажного воздуха, поступающего в калорифер, L?_вл.0= 2.46 кг/с

Расход влажного воздуха, выходящего из сушилки, L?_вл.2=2.52 кг/с

Объёмные расходы влажного воздуха: V?_вл.0=1.93 м³/с; V?_вл.1=2.84 м³/с; V?_вл.2=2.35 м³/с

Удельный и общий расходы тепла в этих условиях будут: q?=5959339.63 Дж/кг и Q?=351601.038 Вт.

Сопоставляя полученные значения для летних и зимних условий заметим, что в зимних условиях расход тепла больше, чем в летних, а расход воздуха несколько больше в летних условиях, чем в зимних.

1.7 Расчёт размеров барабана и мощности, необходимой на вращение барабанной сушилки.

Определяем объём барабана V_б, по формуле:

Где А - напряжение барабана по влаге, кг/(м³*ч)

W - количество влаги, испаряемой в сушилке, кг/ч

Приняв А=12 кг/(м³*ч), получаем

Отношение длины барабана к его диаметру L_б:D_б=(5-7).

Принимая отношение длины барабана к его диаметру L_б:D_б= 6, определяем диаметр барабана D_б:

Откуда:



Принимаем диаметр барабана D_б= 1.6 м (прил.7). Наружный диаметр барабана:

Где б - толщина стенки барабана, м; б=0.008 м. Тогда

Уточняем объём барабана:

Площадь его сечения:

Длина барабана, L_б, составляет:

Принимаем L_б =10 м (приложение 7)

Находим среднюю массу материала, проходящую через барабан, G_ср:

Определяем время пребывания материала в барабане, ф:

м



Где ?_н - насыпная масса материала, кг/м³; ?_н=800 кг/м³

Ш - степень заполнения барабана; ш=0.1-0.25

Принимаем ш=0.2, тогда:

Угол наклона барабана к горизонту б, не должен превышать 6°.

Принимаем угол наклона б=3°(tg?0.052) и определяем число оборотов барабана, n, по формуле:

Где а- коэффициент, зависящий от вида насадки и диаметра барабана

а=1.2

Мощность потребляемая на вращение барабана, N:

Где n - число оборотов барабана, с;

у - коэффициент, зависящий от вида насадки и степени заполнения барабана

у=0.063

2. Расчёт и подбор калориферов

Ниже приводится расчёт и подбор стальных пластинчатых калориферов КФС и КФБ. Пластинчатые калориферы выпускаются двух моделей: средней - КФС и большой - КФБ. Калориферы средней модели имеют три ряда труб по направлению движения воздуха, а большой модели - четыре ряда труб. Калориферы могут компоноваться в ряды, образуя калориферные установки.

Поверхность нагрева калориферной установки, F, определяем по уравнению:

Где Q - расход тепла на калорифер в зимних условиях, Вт;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²*К), определяется в зависимости от весовой скорости воздуха по таблице;

t_г.п. - температура греющего пара, °С. Температуру греющего пара подбирают таким образом, чтобы нагрев воздуха до температуры на входе в сушилку (в нашем случае - до 140 °С). Обычно температуру выбирают так, чтобы она была на 30-50 °С выше, чем температура на входе в сушилку. Температуру греющего пара находим по его давлению: Р_г.п.=8.5 атм, t_г.п=172.1 °С

t_ср - средняя температура воздуха, °С.

Определяем расход греющего пара Д, кг/с:

Где r_г.п.-удельная теплота парообразования греющего пара, Дж/кг.

При Р_г.п.=0.8 МПа, r_г.п.=2049*10³ Дж/кг.

Модель и номер калорифера следует выбирать так, чтобы значение массовой скорости было наиболее близко к значению экономической. Массовая скорость воздуха в калорифере

Где f живое сечение калорифера для прохода воздуха, м², выбираем в зависимости от модели и номера калорифера по таблице П3.1 и 3.2. Выбираем калорифер КФБ-6 с живым сечением по воздуху f=0.295 м².

Принимаем табличные значения массовой скорости и определяем для этого значения коэффициент теплопередачи К: v=8 кг/(с*м²) и К=28 Вт/(м²*К)

Тогда

Если табличное значение поверхности нагрева одного калорифера данной модели и номера F_m=32.4 м² (приложение 3.2) меньше F, то округляем число калориферов z, входящих в калориферную установку:

Необходимый нагрев может быть обеспечен при параллельном включении (по воздуху) двух рядов калориферов модели КФБ-6. По два калорифера в каждом ряду, соединённых последовательно. Сопротивление всей калориферной установки ДР_к=58.9*2=117.8 Па



3. Подбор конденсатоотводчика

Подбор конденсационных горшков следует производить по разности давлений пара до и после горшка, а также по производительности горшка.

Давление пара до горшка Р₁ следует принимать равным 95 % давления пара перед нагревательным прибором, за которым установлен горшок.

Давление пара после горшка Р₂ надлежит принимать в зависимости от типа горшка и от давления пара перед прибором, за которым установлен горшок, но не более 40 % этого давления.

При свободном сливе конденсата давление после горшка Р₂ можно принять равным атмосферному.

Разность давлений пара до и после горшка, ДР, определяем следующим образом:

Тогда

Затем по графику определяем номер конденсационного горшка с открытым поплавком.



При максимальной производительности горшка равной л/час (она равна расходу греющего пара, подаваемого в калорифер) и разности давлений ДР=4.34 ат, номер конденсационного горшка будет №00

4. Расчёт и выбор циклонов

Воздух, выходящий из сушильного барабана, очищается в циклонах, мокром пылеуловителе.

Определим наибольший диаметр частицы материала, уносимого из барабана в циклон вместе с отработанным воздухом.

Для этой цели рассчитаем скорости витания, W_вит, для частиц диаметром 0.1 мм; 0.15 мм; 0.2 мм; 0.25 мм по формуле

Где м₂ - динамическая вязкость воздуха при температуре воздуха, покидающего сушильный барабан, Па*с;

d - диаметр частицы, м;

?_вл.2 - плотность отработанного воздуха, кг/м³;

Ar - критерий Архимеда.

Критерий Архимеда определяем по формуле:



Где - плотность частиц высушиваемого материала, кг/м³

g - ускорение силы тяжести, м²/с.

Для бикарбоната натрия ?_ч= 1450 кг/м³, а динамическая вязкость воздуха при t₂=60 °C м₂=0.02*10^-3 Па*с

Тогда определяем Ar по формуле для частицы заданного диаметра, а затем скорость витания.

Результаты вычислений сводим в таблицу.

d, мм	W, м/с	Ar
0.1	0.33	36.84
0.15	0.66	124.34
0.2	1.01	294.73
0.25	1.39	575.65

Скорость отработанного воздуха на выходе из барабана W₂:

Где V_вл.2 - расход влажного воздуха, покидающего сушильный барабан, м³/с;

F_б - площадь поперечного сечения барабана, м²;

в_н - коэффициент заполнения барабана насадкой (в_н=0.05).

Тогда

Строим график зависимости W_вит=f(d)



Из графика следует, что скорости витания, равной W_вит=0.94 м/с, соответствует диаметру частицы d=0.185 мм.

Таким образом, частицы материала, имеющие диаметр больше 0.21мм, будут оставаться в барабане, а меньше 0.185 мм уноситься с отработанным воздухом в циклон. Для очистки воздуха применяем циклон типа НИИОГАЗ.

Основные размеры циклона определяем в зависимости от его диаметра Д, эти размеры приведены в таблице П 5.1

Применяются три типа этих циклонов: ЦН-24, ЦН-15 и ЦН-11. Циклон типа ЦН-24 обеспечивает более высокую производительность при наименьшем гидравлическом сопротивлении и применяется для улавливания крупной пыли (размеры частиц не более 0.2 мм).

Циклоны ЦН-15 и ЦН-11 применяются для улавливания средней (размер 0.1-0.2 мм) и мелкой пыли (размер до 0.1 мм).

При оценке степени улавливания в циклоне, помимо свойств пыли, учитывается скорость газа и диаметр циклона. Циклоны меньшего диаметра имеют больший коэффициент очистки, потому рекомендуется устанавливать циклоны диаметром до 800 мм, а при необходимости устанавливать несколько циклонов, объединяя их в группы, но не более восьми.

Диаметр циклонов Д определяем из уравнения расхода:

Где W_ц - условная скорость воздуха, отнесённая у полному поперечному сечению цилиндрической части циклона, м/с.

V_вл.2 - количество влажного воздуха на выходе из сушильного барабана, рассчитанное на летние условия работы м³/с.

Для улавливания из воздуха частиц марганцевой руды размером меньше d=0.185 мм выбираем циклон типа ЦН-15, коэффициент сопротивления этого циклона ж=160.

Чтобы определить скорость воздуха в циклоне, предварительно зададимся отношением ДР/?_вл.2. Для широко распространённых циклонов НИИОГАЗ отношение ДР/?_вл.2 равно 500-750 м²/с²

Принимаем ДР/?_вл.2 =740, и из выражения

Определяем условную скорость воздуха:

и

Тогда диаметр циклона Д:

Так как циклоны типа ЦН-15 с диаметром более 800 мм не экономичны и не выпускаются, то следует установить параллельно несколько циклонов меньшего диаметра. В этом случае диаметр циклонов подбирается постепенно: в формулу подставляем не весь расход воздуха, а делим его на выбранное число аппаратов. Так, если отработанный воздух будет очищаться в двух циклонах, то диаметр циклона будет:

Выбираем нормализованный циклон типа ЦН-15 с диаметром 700 мм. Его конструктивные размеры (в мм): d=420 ; d₁=410 ; H=3210 ; h₁=1400 ; h₂=1600 ; h₃=210 ; h₄=1235 ; a=462 ; b₁= 140; b=182 ; l=430; вес 320 кг.

Гидравлическое сопротивление циклона рассчитываем по уравнению:

Так как аппараты установлены параллельно, то сопротивление батареи циклонов будет равно сопротивлению одного циклона.

5. Расчет аппарата мокрой очистки газов от пыли

В аппарат мокрой очистки поступает воздух, выходящий из циклона. Запыленность воздуха на входе в аппарат принимаем = 0.01 кг/м³. Требуемая степень очистки з=0.99. Очистка производится водой.

Выбираем газоочиститель системы ЛТИ однополочный, т.к. содержание пыли в газе не более 0.02 кг/м³.

Скорость газа в аппарате - один из важнейших факторов, определяющих эффективность работы аппарата. Допустимый диапазон фиктивных скоростей (на всё сечение аппарата) составляет 0.5-3.5 м/с. Однако, при скоростях выше 2 м/с начинается сильный брызгоунос и требуется установка специальных брызгоуловителей. При скоростях меньше 1 м/с возможно сильное протекание жидкости через отверстия решетки, вследствие чего высота слоя пены снижается, а жидкость может не полностью покрывать поверхность решетки. Для обычных условий рекомендуется скорость W_в = 2 м/с. Площадь сечения аппарата, S_а, равна:

По таблице выбираем газоочиститель таким образом, чтобы его фактическое сечение, определяемое как произведение длины на ширину решетки, было как можно ближе к значению , которое получено исходя из рекомендуемой скорости газа 2 м/с. Выбираем однополочный аппарат ЛТИ-ПГС-10, имеющий решётку длиной 1.00 м, шириной 1.40 м. Тогда сечение аппарата :

Обозначение аппарата	Размеры аппарата
	Длина решетки, м	Ширина решетки, м	Высота аппарата, м
3	0.55	0.77	2.195
5.5	0.74	1.04	2.640
10	1.00	1.40	2.920
16	1.26	1.76	3.420
23	1.41	2.38	4.490
30	1.62	2.72	4.950
40	1.87	3.12	5.750
50	2.10	3.48	6.030

Фактическая скорость воздуха:

Расход уловленной пыли определяем по формуле:

Коэффициент распределения пыли между утечкой и сливной водой К_р находится в диапазоне 0.6-0.8, в расчётах, обычно, принимают К_р=0.7.

Концентрация пыли в утечке изменяется от =0.2 ( для не склонных к слипанию минеральных пылей) до = 0.05 (для цементирующих пылей). Принимаем концентрацию пыли в утечке = 0.15 кг пыли/кг воды.

Тогда расход поступающей воды L_в составит:

Выберем решётку с круглыми отверстиями диаметром d₀=4 мм (d₀, обычно, находиться в пределах 2-6 мм). При диаметрах отверстий d₀=2-3 мм скорость воздуха в отверстиях должна составлять W₀=6-8 м/с, а при d₀=4-6 мм W₀=10-13 м/с.

Рассчитываем долю свободного сечения решетки S₀, отвечающую выбранной скорости:

Где ? - отношение перфорированной площади сечения аппарата (?=0.9-0.95).

При ?=0.95 доля свободного сечения решётки равна:

Если принять, что отверстия располагаются по равностороннему треугольнику, то шаг между отверстиями составит:

Толщину решётки примем д=5 мм (эта толщина отвечает минимальному гидравлическому сопротивлению).

Коэффициент скорости пылеулавливания К_n определи по уравнению:

и

Тогда высота слоя пены на решетки Н равна:

Где величины К_n и W_в имеют размерность м/с.

Высоту исходного слоя воды на решетке h₀ определяем по формуле:

Интенсивность потока на сливе с решётке і найдем с учётом того, что ширина сливного отверстия равна ширине решетки в_с:

Высота сливного порога h_n будет равна:

Гидравлическое сопротивление аппарата мокрой очистки ДР_а определяем по формуле:

Где ДР_у - давление, необходимое для преодоления сил поверхностного натяжения, Па;

ДР_ст - статистическое давление столба воды высотой h₀ в аппарате, Па;

ДР_n - потери давления на преодоление сопротивлений в отверстии решётки, Па.

В формулах:

у - поверхностное натяжение, н/м, у=0.07 н/м (при t=20 °C);

d₀ - диаметр отверстий в решётке аппарата, м; d₀ =4 мм

h₀ - высота исходного слоя воды на решетке, м;

?_ж - плотность воды, кг/м³; ?_ж=1000 кг/м³;

ж - коэффициент сопротивлений (ж=1.5);

?_вл.2 - плотность воздуха, покидающего барабан, кг/м³, ?_вл.2= кг/м³

W₀ - скорость воздуха в отверстиях решётки, м/с; W₀=10 м/с

и

Тогда:



6. Расчет отстойника

В отстойник поступает вода вместе с уловленной пылью из аппарата мокрой очистки. Расход воды, поступающей в аппарат мокрой очистки, L_в=0.215 кг/с, а расход улавливаемой пыли G_n=0.023 кг/с.

Тогда расход суспензии, поступающей в отстойник

Содержание пыли в исходной смеси определяем по формуле:

Принимаем содержание пыли в осадке =0.5 мас. доли, в осветлённой жидкости х_осв=0.

Минимальный размер улавливаемых частиц d₀=0.1 мм. Плотность частиц ?_ч=1450 кг/м³. Осаждение происходит при температуре 20 °С.

Определяем значение критерия Архимеда Ar по формуле:

Где ?_ж - плотность воды, кг/м³;

- динамическая вязкость воды, Па*с, при температуре осаждения, = 1*10^-3 Па*с

Рассчитаем значение Re при осаждении частиц по формулам, зависящим от режима осаждения, что определяется с помощью критерия Ar:

При Ar < 36

При 36 < Ar < 83000

При Ar > 83000

Тогда скорость свободного осаждения шарообразных частиц W_Oч рассчитываем по формуле:

Находим плотность суспензии ?_см:

Определяем величину объёмной доли жидкости в суспензии е:

Скорость стесненного осаждения части суспензии W_ст можно рассчитать по формулам:

· При е > 0.7

· При е ? 0.7

Поверхность осаждения F находим по формуле:



Где К₃ - коэффициент запаса поверхности (К₃=1.3-1.35).

К₃=1.3

Выбираем отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой диаметром 1.8 м и высотой 1.8 м, имеющей поверхность 2.54 м².

7. Определение гидравлического сопротивления установки

Гидравлическое сопротивление установки ДР_r, Па, определяем по формуле:

Где ДР_с - гидравлическое сопротивление сушилки, определяется опытным путём; при отсутствии таких данных его можно принять равным: ДР_с=200-300 Па;

ДР_к - гидравлическое сопротивление калориферной установки, Па;

ДР_ц - гидравлическое сопротивление циклонов, Па;

ДР_а - гидравлическое сопротивление аппарата мокрой очистки, Па;

ДР_n - потеря давления на преодоление сопротивления трения и местных сопротивлений воздуховодов, Па;

Где л - коэффициент трения;

l - длина воздуховодов, м ( принимаем равной длине барабана +5-10 см);

d_э - эквивалентный диаметр воздуховода, м;

?_вл.0 - плотность воздуха, поступающего в калорифер, кг/м³;

W - скорость воздуха, м/с; W=15±25 м/с;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Так как у циклонов типа НИИОГАЗ входной патрубок прямоугольного сечения (aЧb), то эквивалентный диаметр воздуховода равен:

Длина воздуховода l=20 м.

?_вл.0=кг/м³

Коэффициент трения л определяем в зависимости от режима движения воздуха и шероховатости стенки трубы е=0.2 мм.

Режим движения воздуха определяем по величине критерия Re:

Где м - коэффициент динамической вязкости воздуха, Па*с, находим по температуре t₀=23.2 °C; м=0.019*10^-3 Па*с.

Среднее значение шероховатости труб, выполненных из различных материалов, можно найти по таблице. Для стальных цельнотянутых и сварных труб при незначительной коррозии е=0.02 мм.

Коэффициент трения л для гидравлически гладких труб:

· При Re <2300

· При 2300 < Re < 100000

Т.к. в нашем случае Re=2.4*10⁵, то по рисунку определим л=0.0252

Сумма коэффициентов местных сопротивлений

Где ж_вх -значение коэффициента местного сопротивления при входе в воздуховод;

ж_{вых -} значение коэффициента местного сопротивления при выходе из воздуховода;

ж_отв - значение коэффициента местного сопротивления отвода под прямым углом;

ж_пр - значение коэффициента местного сопротивления прямоточного вентиля;

Значение коэффициентов местных сопротивлений выбираем по таблице:

ж_вх =0.5 ж_вых=1 ж_отв=0.21 ж_пр=0.29

Тогда

Гидравлическое сопротивление установки

8. Выбор вентилятора и электромотора к нему

барабанный сушильный калорифер газ

Для подачи воздуха в систему применяют центробежные и осевые вентиляторы, которые выбирают с помощью графиков-характеристик по значениям объёмной производительности Q, м³/ч и по общему сопротивлению системы ДР, Па. В данных методических указаниях в проектируемой сушильной установке использован центробежный вентилятор.

Полезную мощность вентилятора, N_n, Вт, находим по формуле:

Где Q - подача (производительность) вентилятора, м³/с; Q=V_вл.0= м³/с;

ДР - полное гидравлическое сопротивление установки, Па.

Где ДР_ск - скоростное давление, создаваемое вентилятором, Па;

0.3*ДР_ск - потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений внутри вентилятора, Па, где

Тогда

Мощность вентилятора N_n, кВт, которую должен развивать электродвигатель вентилятора на валу при установившемся режиме работы, находим по формуле:

Где з_в - к.п.д. вентилятора, з_в=0.4-0.7 ( при малой и средней подаче) и з_в=0.7-0.9 ( при большой подаче);

з_пер - к.п.д. передачи от электродвигателя к вентилятору (з_пер=1, т.к. в центробежных и осевых вентиляторах, обычно, вал электродвигателя соединяется непосредственно с валом вентилятора).

Принимая з_в=0.7, получим:

Зная мощность N, выбираем электродвигатель к вентилятору.

Устанавливаем, что исходным данным лучше всего удовлетворяет центробежный вентилятор марки В-Ц14-46-5К-02, который характеризуется Q=3.67 м³/с, ДР=2360 Па, з_в=0.71 и n=24.10 об/с.

Вентилятор снабжен электродвигателем типа А02-61-4 с номинальной мощностью N_H=13 кВт и к.п.д. двигателя з_дв=0.88

Необходимо учесть, что мощность, потребляемая двигателем от сети, N_дп, кВт, больше номинальной вследствие потерь энергии в самом электродвигателе.

Поэтому

С учётом запаса на возможные перегрузки устанавливаем электродвигатель к вентилятору мощностью N_уст, кВт:

Где в - коэффициент запаса мощности

Полученная установочная мощность не превышает мощность двигателя, выбранную ранее. Если же окажется что N_уст значительно превышает N_Н, то необходимо выбрать другой электродвигатель с большей мощностью.

По номинальной мощности электродвигателя к вентилятору определяем удельный расход энергии на тонну удаляемой влаги N_уд:

Размещено на Allbest.ru

...