Определение параметров топочных газов, подаваемых в сушилку

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский государственный университет технологий и

Управления имени К.Г. Разумовского

(Первый казачий университет)

Сибирский казачий институт технологий и управления (филиал)

ФГБОУ ВО «МГУТУ имени К.Г. Разумовского

(Первый казачий университет)»

Кафедра технологий промышленности

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине:

на тему:

по дисциплине: __ Процессы и аппараты химической технологии _____________

тема: ___ Расчёт барабанной сушильной установки ________________________

выполнил (а): ________________________

направление подготовки (специальность):________________________________ группа: ____________________ шифр:_______________________________

(звание, должность, Ф.И.О.)

преподаватель: ______________________

г. Омск – 2015 год

Задание на курсовой проект

Расчёт барабанной сушильной установки

Рассчитать барабанную сушилку с подъемно – лопастными перевалочными устройствами для высушивания

_________________________

топочными газами при следующих условиях:

Ø производительность сушилки по высушенному материалу

G_k= _________________________ кг/с

Ø содержание фракций частиц в материале:

диаметром от до % (масс.)

диаметром от до % (масс.)

Ø влажность высушиваемого материала

начальная w_н= %

конечная w_к= %

Ø температура влажного материала Ө₁= _________С^о

Ø топливо - природный газ следующего состава (в объемн. %)

СН₄= %

С₂Н₆= %

Н₂= %

СО= %

N₂= %

Ø Температура топочных газов

на входе в барабан t_см=________С^о

на выходе из барабана t₂=_________C^о

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ВВЕДЕНИЕ

Определение параметров топочных газов, подаваемых в сушилку

В качестве топлива используется природный сухой газ следующего состава:

a₁= %СН₄; a₂= % С₂Н₆; a₃= % Н₂; a₄= % СО; a₅= % N₂

(в объемн. %).

Теоретическое количество сухого воздуха L₀, затрачиваемого на сжигание 1 кг топлива, равно

L₀= 138∙(0,0179 СО + 0,248Н₂ + Σ ), (1)

где составы горючих газов выражены в объемных долях.

Подставив соответствующие значения, получим:

L₀= =

= = = кг/кг

Для определения теплоты сгорания топлива воспользуемся характеристиками горения простых газов:

Газ	Реакция	Тепловой эффект реакции qi, кДж/м3
Водород	Н2 + 0,5О2 = Н2О	10 810
Оксид углерода	СО+ 0,5О2= СО2	12 680
Метан	CH4+ 2О2 = СО2 + 2Н2О	35 741
Ацетилен	C2H2+ 2,5О2= 2СО2 + Н2О	58 052
Этилен	C2H4+ ЗО2 = 2СО2 + 2Н2О	59 108
Этан	С2Н6 + 3,502 = 2СО2 + ЗН2О	63 797
Пропан	C3H8+ 5О2 = ЗСО2 + 4Н2О	91 321
Бутан	С4Н10+ 6,502 =4CO2+5H2O	118 736
Сероводород	H2S+ 1,5О2= 5О2+Н2О	23 401

Количество тепла Q_v выделяющееся при сжигании 1 м³ газа, определяется по формуле

Q_v =∑ a₁∙q_i

и равно:

Q_v = =

=

= кДж/м³

Плотность газообразного топлива ρ_т

ρ_т = (2)

где М_i — мольная масса топлива, кмоль/кг; t_т — температура топлива, равная °С;

υ_о - мольный объем, равный 22,4 м³/кмоль.

ρ_т= =

= = кг/м³

Количество тепла, выделяющееся при сжигании 1 кг топлива:

Q = Q_v/ρ_т

Q = / = кДж/кг (3)

Масса сухого газа, подаваемого в сушильный барабан, в расчете на 1 кг сжигаемого топлива определяется общим коэффициентом избытка воздуха α, необходимого для сжигания топлива и разбавления топочных газов до температуры смеси t_см = °С. Значение а находят из уравнений материального и теплового балансов.

Уравнение материального баланса:

1+L₀=L_с.г + Σ С_mH_n (4)

где L_с.г — масса сухих газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива;

С_mН_n — массовая доля компонентов, при сгорании которых образуется вода, кг/кг.

Уравнение теплового баланса:

Qη+c_тt_т+α L₀I₀ = [L_с.г+L₀(α-1)]i_с.г+[αL₀x₀+Σ С_mH_n]i_п (5)

где η — общий коэффициент полезного действия, учитывающий эффективность работы топки (полноту сгорания топлива и т. д.) и потери тепла топкой в окружающую среду, принимаемый равным 0,95;

с_т — теплоемкость газообразного топлива при температуре t = °С, равная кДж/(кг-К);

I₀ — энтальпия свежего воздуха, кДж/кг;

i_с.г — энтальпия сухих газов, кДж/кг;

i_с.г = c_с.гt_с.г; c_с.г t_с.г — соответственно теплоемкость и температура сухих газов: с_с.г = кДж/(кг-К), t_с.г = °С;

х₀ — влагосодержание свежего воздуха, кг/кг сухого воздуха, при температуре t₀ = °С и относительной влажности φ₀= % ;

i_п — энтальпия водяных паров, кДж/кг;

i_п = r_о + с_пt_п; r₀ — теплота испарения воды при температуре 0°С, равная 2500 кДж/кг;

с_п — средняя теплоемкость водяных паров, равная 1,97 кДж/(кг∙К);

t_п — температура водяных паров; t_п = t_с.г= t_см = °С.

Решая совместно уравнения (4) и (5), получим:

α=( )/ L₀(i_с.г +i_п х₀ -I₀) (6)

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

СН₄= =

С₆Н₆= =

Н₂= =

Количество влаги, выделяющейся при сгорании 1 кг топлива, равно:

= …+ + = кг/кг

Коэффициент избытка воздуха находим по уравнению (6):

= =

= =

Общая удельная масса сухих газов, получаемая при сжигании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры смеси °С, равна

С_с.г = 1+αL₀ - (7)

С_с.г = = кг/кг

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

G_п= +αx₀L₀ (8)

G_п = = кг/кг

Влагосодержание газов на входе в сушилку (x₁ = x_см) равно:

x₁ = G_п/G_с.г. откуда x₁ = / = кг/кг

Энтальпия газов на входе в сушилку:

I₁= (9)

I₁= = кДж/кг

Поскольку коэффициент избытка воздуха велик, 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 i -х.