CmHn – массовая доля компонентов, при сгорании которых образуется вода (кг/кг).

Расчет процесса конвективной сушки сыпучего материала в барабанной, вращающейся сушилке
Рефераты >> Строительство >> Расчет процесса конвективной сушки сыпучего материала в барабанной, вращающейся сушилке

CmHn – массовая доля компонентов, при сгорании которых

образуется вода (кг/кг).

– Уравнение теплового баланса:

Q∙η + cт∙tт + α∙L0∙I0 = [ Lс.г.+ L0(α – 1)]∙iс.г.+ [α∙L0∙х0 + ∑9n/(12m+n)CmHn], (5)

где η – общий КПД учитывающий эффективность работы топки и потери тепла топкой в окружающую среду; η = 0,95;

ст – теплоемкость газообразного топлива при температуре топлива 200 С;

ст = 1,34 кДж/(кг∙к);

I0 – энтальпия свежего воздуха ( кДж/кг); I0 = 49 кДж/кг;

iс.г. – энтальпия сухих газов;

iс.г. = сс.г.∙tc.г. = 1,05∙300 = 315 (кДж/кг),

где сс.г. = 1,05 кДж/(кг∙К)

tс.г. = 300 0С;

x0 – влагосодержание свежего воздуха при температуре t0 = 200С и влажности φ0 = 70 %, х0 = 0,0125 кг/кг

iп = r0 + сntn = 2500 + 1,97∙300 = 3091 (кДж/кг)

где r0 – теплота испарения воды при температуре 0 0С

r0 = 2500 кДж/кг

сп – средняя теплоемкость водяных паров, сп=1,97 кДж/(кг∙К);

tп – температура водяных паров

tп = tс.г. = tсм. = 300 0C

Решая совместно уравнения 4 и 5, получаем:

α = [Qп∙η+cт∙tт−iс.г.(1−∑9n/(12m+n)CmHn)−iп∑9n/(12m+n)CmHn]/L0∙(iс.г.+iп∙x0−I0) (6)

Пересчитаем содержание компонентов топлива при сгорании которых образуется вода, из объемных долей в массовые по формуле:

ω(A) = φ(A)∙M(A)∙273 / 22,4∙ρт∙(273+t0)

ω(CH4) = 0,06157∙0,98∙16 = 0,9654

ω(C2H6) = 0,06157∙0,01∙30 = 0,0185

ω(C3H8) = 0,06157∙0,002∙44 = 0,0054

ω(C4H10) = 0,06157∙0,003∙58 = 0,0107

Количество влаги, выделяющееся при сгорании 1 кг топлива равно:

2,17 + 0,0333 + 0,00972 + 0,0166 = 2,2296

Коэффициент избытка воздуха находим по уравнению (6):

α=[53671,98∙0,95 + 1,34∙20 − 315(1 − 2,2296) − 3091∙2,2296]/

/17,25(315 + 3091∙0,0125 − 49) = 8,47

Общая удельная масса сухих газов получаемая при сжигании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры смеси tcм = 300 0С равна:

, (7)

Gс.г. = 1 + 8,47∙17,25 − 2,2296 = 144,878 (кг/кг)

Удельная масса водяных паров в газовой смеси при сжигании 1 кг топлива равна:

, (8)

Gп = 8,47∙0,0125∙17,25 + 2,2296 = 4,056 (кг/кг)

Влагосодержание газов на входе в сушилку (х1 = хсм) равно:

,

х1= 4,056/144,878 = 0,028 кг/кг;

Энтальпия газов на входе в сушилку:

, (9)

I1 = [53671,98∙0,95 + 1,34∙20 + 8,47∙17,25∙49] / 144,878 = 401,541 (кДж/кг)

Поскольку коэффициент избытка воздуха α велик (α > 1), физические свойства газовой смеси, используемой в качестве сушильного агента, практически не отличаются от физических свойств воздуха. Это дает возможность использовать в расчетах диаграмму состояния влажного воздуха.

Глава 2. Определение параметров отработанных газов, расхода сушильного агента и расхода тепла на сушку

Из уравнения материального баланса сушилки определим расход влаги W, удаляемой из высушенного материала.

, (10)

W = 3,3∙(10 – 0,5)/(100 – 10) = 0,348 (кг/с)

Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:

, (11)

где Δ – разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере;

с – теплоемкость влаги во влажном материале при температуре Θ1, кДж/(кг∙К);

qдоп – удельный дополнительный подвод тепла в сушилку, [кДж/кг∙влаги]; при работе сушилки по нормальному сушильному варианту: qдоп = 0;

qт – удельный расход тепла в сушилке с транспортными средствами, кДж/кг влаги; в рассматриваемом случае: qт = 0;

qм – удельный расход тепла в сушильном барабане с высушиваемом материалом, кДж/кг∙влаги

= 3,3∙0,8∙(53 – 20)/0,348 = 250,345 (кДж/кг)

См – теплоемкость высушенного материала, кДж/(кг∙К)

Θ2 – температура высушенного материала на выходе из сушилки, 0С

При испарении поверхностной влаги Θ2 принимается приблизительно равной температуре мокрого термометра при соответствующих параметрах сушильного агента. Принимая в первом приближении процесс сушки адиабатическим, находим Θ2 по диаграмме Рамзина по начальным параметрам сушильного агента:

Θ2 = 53

qп – удельные потери тепла в окружающую среду, кДж/кг влаги; на 1 кг испаренной влаги: qп = 22.6 кДж/кг∙влаги;

Подставив соответствующие значения, получим:

Δ =4,19∙20 − (250,345 + 22,6) = -189,145 (кДж/кг∙влаги);

Запишем уравнение рабочей линии сушки

(12)

Для построения рабочей линии сушки на диаграмме Рамзина необходимо знать координаты (x и I) минимум двух точек. Координаты первой точки известны: x1 = 0,028 (кг/кг), I1 = 401,541(кДж/кг). Для нахождения координат второй точки зададимся произвольным значением х и определим соответствующее значение I. Пусть х = 0,1 кг влаги/кг сух. возд. Тогда по уравнению 12

I = 401,541 + (-189,145)∙(0,1-0,028) = 387,92

Через 2 точки на диаграмме Рамзина с координатами (х1,I1) и (x,I) проводим линию сушки до пересечения с заданным конечным параметром

t2 = 80 0С . В точке пересечения линии сушки с изотермой t находим параметры отработанного сушильного агента:

х2 = 0,11 (кг/кг)

I2 = 375 (кДж/кг)

Расход сухого газа Lс.г. равен:

, (13) Lс.г. = 0,348/(0,11 – 0,028) = 4,24 (кг/с)