Расчет основного апарата сушильного отделения

Средняя температура воздуха в сушке:

;

где - максимальная температура для подводимого теплоносителя;

- температура исходящих газов.

Среднее влагосодержание воздуха в сушке:

кг/кг;

Средняя плотность сухого воздуха и водяных паров, и :

; ;

где - молярная масса сухого воздуха 29.0 кг/кмоль;

- молярная масса водяных паров 18.0 кг/кмоль;

- молярный объем равный 22,4 кмоль/м³.

кг/м³; кг/м³;

Объемная средняя производительность по воздуху:

;

м³/с;

Скорость начала псевдоожиженния:

;

где - критерий Рейнольдса;

Ar - критерий Архимеда;

- вязкость воздуха при средней температуре;

- максимальный диаметр частиц.

Ar ;

;

Скорость начала псевдоожижени:

м/с;

Критическое значение критерия Лященко: Ly_кр = 10^-4(по графику зависимостиLy = f(Ar)) .

Число псевдоожижения :

;

где Ly - рабочее значение критерия Лященко.

Рабочее значение критерия Лященко Ly выбираем при порозности кипящего слоя , так как для процессов сушки, идущих в первом периоде, интенсивность процесса тем выше, чем больше скорость газов.

При находим Ly=0,45*10^-1(по графику зависимостиLy = f(Ar)) .

Тогда

Скорость газов:

;

Средняя плотность газа на выходе из сушки:

;

где - расход топлива на сушку ;

- расход тепла на сушку;

- расход сухого газа;

кг/с;

;

кг/с;

кг/м³;

Найдем полную площадь решетки:

; ;

Диаметр решетки:

; ;

На основании опытов установлено, что высота слоя должна быть приблизительно в 4 раза больше высоты зоны гидродинамической стабилизации слоя, т.е. . Высота связанна с диаметром отверстий распределительной решетки соотношением , следовательно:

;

Принимаем диаметром отверстий распределительной решетки.

м;

Высоту сепарационного пространства принимаем в 4 раза больше высоты кипящего слоя:

h_сеп=4*400=1600 мм.

Общая высота аппарата (над решеткой):

Проверим, будет ли выноситься из КС небольшие частицы соли:

;

Ar мм;

Ar ;

Скорость витания частиц мм:

м/с;

Таким образом, аппарат с вертикальными стенками не обеспечит осаждение в аспирационном пространстве частиц соли диаметром мм. Для того чтобы обеспечить их осаждение, стенки аспирационного пространства следует расширить до значения:

; ;

Диаметр сепарационного пространства:

; ;

Для большего снижения величины солеуноса расширим диаметр сепарационного пространства до 4,8 м² [3,5].

6.3. Описание и расчет внедряемого в проект аппарата (рукавного фильтра)

В закрытом металлическом корпусе фильтра подвешиваются матерчатые рукава цилиндрической формы. Рукава собраны в секции по 8-12 штук. Секции разделены перегородками на отдельные камеры. Нижние концы рукавов открыты для входа газов. Запыленный газ по трубопроводу подводиться в нижнюю часть фильтра, откуда направляется в нижние открытые отверстия рукавов. Проходя через поры ткани, газ очищается, оставляя пыль на внутренних стенках рукавов. Очищенный газ собирается в верхней части металлического кожуха, затем отводится через трубу в общий трубопровод. Через матерчатые фильтры газ просасывается с помощью вентиляторов, которые могут нагнетать их в фильтр или отсасывать. В первом случае установка работает под давлением, во втором – под разряжением.

Частицы пыли оседают на внешней поверхности фильтрующих рукавов и удаляются с помощью коротких импульсов сжатого воздуха, который подается во внутреннюю полость рукавов через сопло Вентури из отверстий продувочных труб. Под влиянием импульса сжатого воздуха происходит отрыв отложенного слоя пыли с внешней стороны рукава. Пыль постепенно оседает в бункере и удаляется через газонепроницаемый затвор из фильтра. Этот процесс называется регенерацией. Частота и длительность импульсов сжатого воздуха регулируется с помощью системы автоматики, которая управляет работой клапанов. Регенерация производится в автоматическом или ручном режиме. Регенерация рукавов происходит рядами с помощью импульсов сжатого воздуха, при этом не прерывается работа фильтра.

Диаметр рукавов обычно равен 180…210 мм, длина 2…3,5 м. Степень очистки газа 97…99 %. Сопротивление рукавного фильтра в среднем составляет 250…350 Па, но при увеличении остаточной запыленности ткани может возрасти в 2…3 раза.

Рассчитаем рукавный фильтр, предназначенный для очистки газов химических производств, приняв следующие исходные данные:

Рукава фильтра изготовлены из ткани лавсан

расход газа при нормальных условиях = 65000м³/ч;

температура газа на входе в фильтр = 140⁰С;

плотность пыли кг/м³;

концентрация пыли в очищаемых газах 16 г/м³;

медианный диаметр частиц пыли мкм.

Определяем удельную нагрузку:

где q_н — нормативная удельная нагрузка, зависящая от вида пыли и ее склонности к

агломерации, м³/(м²·мин):

q_н = 3,5 – комбикорн, мука, зерно, пыль кожи, опилки, табак, картонная пыль;

q_н = 2,6 – асбест, волокнистые и целлюлозные материалы, гипс, известь, соль, песок, тальк, сода;

q_н = 2 – глинозем, цемент, уголь, резина, каолин, известняк, сахар, пыль горных пород;

q_н = 1,7 – кокс, летучая зола, металлопорошки, пластмассы, красители, силикаты, крахмал, химикаты из нефтесырья;

q_н = 1,2 – активированный уголь, технический углерод, моющие вещества, возгоны цветных и черных металлов;

С₁ – коэффициент, характеризующий особенность регенерации фильтровальных элементов. Для коэффициента, учитывающего влияние особенностей регенерации фильтровальных элементов, в качестве базового варианта принимается фильтр с импульсной продувкой сжатым воздухом с рукавами из ткани.

Для этого аппарата коэффициент C₁ = l.

С₂ — коэффициент, учитывающий влияние концентрации пыли на удельную газовую нагрузку.

С₃ — коэффициент, учитывающий влияние дисперсного состава пыли в газе. Оценка влияния дисперсного состава пыли на выбор удельной нагрузки должна проводиться на основе анализа пробы, взятой во взвешенном состоянии.

С₄ — коэффициент, учитывающий влияние температуры газа. Температура оказывает непосредственное влияние на вязкость газов, от которой, в свою очередь, зависит удельная нагрузка:

t, оC….
С4……	1,0	0,90	0,84	0,78	0,75	0,73	0,72	0,70

C₅ — коэффициент, учитывающий требования к качеству очистки оценивается по концентрации пыли в очищенном газе. Как показывают эксперименты, с увеличением скорости фильтрования концентрация пыли в очищенных газах увеличивается. Принято считать, что в исправно действующем фильтре концентрация пыли на выходе из фильтра не должна превышать 30 мг/м³; для этих условий принимается значение С₅ = 1.

м³/(м²*мин)

Определяем фильтровальную площадь:

м²

Для приведенных условий принимаем фильтр с ФРКИ – 1100.

Определим полное гидравлическое сопротивление фильтра.

Полное гидравлическое сопротивление фильтра ∆Р складывается из сопротивления корпуса ∆р_к и сопротивления фильтровальной перегородки ∆Р_ф:

∆Р=∆Р_к+∆Р_ф

Гидравлическое сопротивление корпуса фильтра:

∆Р_к =ξ·w²_вх· /2

где - коэффициент сопротивления, задаем =2;

- скорость газа при входе в фильтр, равна 3,5 м/с;

- плотность газа, кг/м³

∆Р_к = 2*3,5²*0,85/2 = 10,41Па

Определяем гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки, предварительно оценивая длительность цикла фильтрования τ = 600 с:

где Кп= 2300·10⁶м^-1– коэффициент, характеризующий сопротивление фильтровальной перегородки с оставшимся на ней слоем пыли;

μ = 15*10^-6Па*с – динамическая вязкость газа;

- удельная газовая нагрузка, м³/(м²×с), =1,52/60 = 0,025

К₁ = 80·10⁹ м/кг – параметр сопротивления слоя пыли;

τ = 600 с – длительность цикла фильтрования;

Z_вх - концентрация пыли на входе в фильтр;

Па

∆Р = 923 + 10,41 =933,41 Па

[6, 7]

МОДЕЛИРОВАНИЕ