Полный расчет сушильного барабана

Задание для теплового расчета сушильного барабан

Наименование	Условное обозначение	Примечание
1. Наименование материала, подвергающегося сушке.
2. Часовая производительность по высушенному материалу, кг/час.	G
3. Начальная относительная влажность материала, %.	Wн
4. Конечная относительная влажность материала, %	Wк
5. Топливо.
6. Температура газового топлива, °K.	tт
7. Количество влаги в жидком топливе, %.	Wр
8. Размер куска материала, мм.	dк
9. Особые условия.

А. Расчет процесса горения топлива и выборы основных характеристик сушильного барабана.

Наименование	Формула
Расчет процесса горения топлива
1. Состав топлива по таблицам, %.	Расчет процесса горения топлива производится по обычной методике.
2. Состав рабочего топлива, %.
3. Теплотворная способность топлива, кДж/кг, /кДж/м3.	Qнр
4. Количество воздуха, идущего для горения топлива, м3/кг, м3/м3. Коэффициент избытка воздуха: твердое топливо a=1.3-1.5 жидкое топливо a=1.15-1.25 газообразное топливо a=1.10-1.2	Uaв
5. Количество продуктов горения при коэффициенте избытка воздуха, м3/кг, м3/м3.	Uaд
6. Состав продуктов горения, %.
7. Материальный баланс горения топлива, кг/кг, кг/м3.	Gп=Gр
8. Температура смеси продуктов горения и воздуха, поступающей в сушильный барабан, t1см, °С.	При сушке: а/ песка, шлака t1см = 800-1000 °С; б/ известняка, глины, маргеля, трепела t1см =600-800 °С.
9. Количество дополнительного воздуха, поступающего для разбавления продуктов горения Uвдоп, м3/кг, м3/м3 hт – тепловой коэффициент полезного действия топки: твердое топливо hт =0,8-0,85; жидкое топливо hт =0,92-0,95; газообразное топливо hт =0,92-0,95. t1в и t2в – температура воздуха, поступающего для горения топлива и для разбавления продуктов горения; С1в, С2в, Ссмв, Ссмд – теплоемкость воздуха и продуктов горения при соответствующих температурах.	При отсутствии рециркуляции газов и подогрева воздуха t1в и t2в принимать 15-25 °С.

Таблица 1.

Часовое количество испаряемой влаги, кг/час	Диаметр барабана Dб, м	Длинна барабана L, м
Минимальное	максимальное
-			4, 6
		1.2	6, 8, 10
		1.6	8, 10, 12
		2.0	8, 10, 12
		2.2	10, 12, 14, 16
		2.8	14, 20

Б. Расчеты для составления теплового баланса сушильного барабана.

Наименование	Формула
1. Количество испаряемой влаги, кг/ч
2. Количество влаги, остающейся в высушенном материале, кг/ч
3. Количество влаги в материале, подаваемом в сушильный барабан, кг/ч
4. Количество абсолютно сухого материала.
5. Предварительный выбор диаметра сушильного барабана по количеству испаряемой влаги.	По табл. 1 При выборе размеров барабана при низких Wн и Wк, принимать минимальное количество испаряемой влаги. При высоких значениях Wн и Wк, в основном для песка, шлака, известняка, принимать максимальное количество испаряемой влаги.
6. Температура материала: а) поступающего в сушильный барабан tнм, °С. б) выходящего из сушильного барабана tкм, °С.	tнм = 10-20 °С tкм = 80-90 °С
7. Температура газов, выходящих из сушильного барабана tкд, °С. Принимать: а) при сушке песка, шлака б) при сушке других материалов	а) tкд =100-120 °С б) tкд = 90-110 °С
8. Средняя разность температур между газом и высушиваемым материалом Dtср (при прямотоке), °С.
9. Средняя температура газов в сушильном барабане tдср, °С.
10. Коэффициент теплоотдачи от газов к корпусу барабана, вт/м2∙°К. Dб внутренний диаметр барабана (по табл. 1).
11. Ориентировочные температуры наружной поверхности tаор и tбор корпуса барабана, °С.	Для барабанов: Диаметром 1-1.6м диаметром 1.8-2.8м
12. Коэффициент теплоотдачи от корпуса барабана в окружающее пространство a2. Для расчета принимать tнар равной tаор и tбор, вт/м2∙°К.
13. Тепловые потоки от корпуса барабана в окружающее пространство при ориентировочных температурах tаор и tбор, вт/м2.	qа=a2а(tора-tв)
14. Действительная температура наружной поверхности корпуса барабана. tн (при нефутурованном корпусе), °С.
15. Коэффициент теплоотдачи от корпуса барабана в окружающее пространство при температуре корпуса tн, вт/м2град.	Определяется по формуле п. 12.

В. Тепловой баланс сушильного барабана и определение расхода топлива.

Тепловой баланс составляется за 1 час работы сушильного барабана. Расход топлива равен Х кг/ч или м³/ч.

Наименование	Формула
Приход тепла
1. Потенциальное тепло топлива q1п, кДж/ч	q1п=Qнр∙X
2. Физическое тепло топлива q2п, кДж/ч Температуру топлива принимать: твердое топливо – 10-20 °С жидкое топливо	q2п=X∙Cт∙tт
Марка мазута	Форсунки
низкого давления	высокого давления	механическая
мазут 40 мазут 100 мазут 200			85-100 105-120 110-130
Газовое топливо - по заданию. При отсутствии указания в задании tт=10 0С.
3. Тепло, относимое воздухом, поступающим в топку для горения топлива и для разбавления продуктов горения q3п, кДж/ч	q3п=X(Uaв∙C1в∙t1в+Uдопв∙C2в∙t2в)
4. Тепло, вносимое материалом q4п, кДж/ч Температура материала tнм=10-20 °С. Теплоемкость материала См (см. приложение 1).	q4п=(Gcc∙Cм+Gвлн∙CH2O)tнм
Общий приход тепла: кДж/ч	Qп=Sq1-4п
Расход тепла.
1. Расход тепла на испарение влаги и нагрев водяных паров q1р, кДж/ч Температура газов, выходящих из барабана tкд, см. Б-7.	q1р=Gвл(2495+1.97tкд)
2. Тепло, уносимое материалом q2р, кДж/ч Температура материала tкм см. Б-6. Теплоемкость материала См (приложение 1).	q2р=(Gcc∙Cм+Gвлк∙CH2O)tкм
3. Тепло, уносимое продуктами горения и дополнительным воздухом q3р, кДж/ч	q3р=X∙tкд(Uaд∙Cд+Uдопв∙Cв)
4. Недожог топлива q4р, кДж/ч Величина недожога А %: твердое топливо – А =5-10% жидкое топливо – А =0-1% газообразное топливо – А =0-0.5%	q4р=X∙A/100∙Qнр
5. Потери тепла через ограждения топки q5р, кДж/ч. Коэффициент m принимать: твердое топливо m=0.08 жидкое топливо m=0.06 газообразное топливо m=0.06	q5р=X∙m∙Qнр
6. Потери тепла через корпус барабана q6р, кДж/ч. n – см. примечание 1.	n=13¸25
7. Неучтенные потери тепла q7р, кДж/ч.	q7р=0.05 ¸ 0.1 Qп
Общий расход тепла: кДж/ч.	Qр=Sq1-7р
Расход топлива определяется из уравнения. Qп=Qр, кг/ч, м3/ч.	X
Удельный расход тепла на испарение 1 кг влаги, кДж/кг	q=X∙Qнр/Gвл

Примечание 1. Значение n принимают в зависимости от величины часового количества испаряемой влаги в барабане (таблица 1). Меньшие значения n соответствуют минимальному количеству испаряемой влаги, а высокие значения n – максимальному.

Тепловой баланс сушильного барабана, кДж/ч.

Приход тепла.

№ статей	Статьи прихода тепла, кДж/ч	Примечание
	Потенциальное тепло топлива q1п
	Физическое тепло топлива q2п
	Теплосодержание воздуха, идущего для горения топлива и для разбавления продуктов горения q3п
	Теплосодержание материала q4п
Итого приход тепла Qп

Расход тепла.

№ статей	Статьи расхода тепла, кДж/ч	Примечание
	Расход тепла на испарение влаги и на нагрев водяных паров q1п.
	Теплосодержание материала, выходящего из барабана q2р.
	Теплосодержание продуктов горения и дополнительного воздуха q3р.
	Недожог топлива q4р.
	Потери тепла через ограждение топки q5р.
	Потери тепла через корпус барабана q6р.
	Неучтенные потери q7р.
Итого расход тепла Qр

Неувязка теплового баланса DQ=Q^р-Q^п не должна превышать 0.01 кДж/ч.

Г. Определение коэффициента теплообмена.

Наименование	Формула
1. Площадь поперечного сечения барабана, при выбранном диаметре барабана Dб и при коэффициенте заполнения j, м2.	Коэффициент заполнения j принимать 10-20%.
2. Часовое количество продуктов горения и дополнительного воздуха, м3/ч.
3. Часовое количество испаряемой влаги, м3/ч.
4. Часовое количество газов, выходящих из барабана, м3/ч.
5. Условная скорость газов при выходе из барабана. Скорость газов должна быть в пределах W0г=0.5-1.5 м/сек. При наличии пылевидных фракций скорость газов не должна превышать 1 м/сек. Если скорость газов превышает 1.5 м/сек, необходимо принять сушильный барабан большего диаметра, м/сек.	Действительная скорость газов.
6. Размер кусков высушиваемого материала dк, мм.	По заданию. Если в задании отсутствует размер куска dк, его принимать: глина – 10 – 30 мергель – 10 – 20 известняк – 5 – 20 шлак – 5 –25 песок – 0.5 – 1.5
7. Начальная и конечная абсолютная влажность материала, %
8. Значение коэффициентов M и N для расчета Кс для различных материалов.	материал	M	N
глина мергель известняк шлак песок
9. Коэффициент Kc.
10. Коэффициент теплообмена au вт/м3 °К, dк в мм.

Д. Определение размеров барабана.

Наименование	Формула
1. Количество тепла, передаваемое от газа к материалу, кДж/ч.	Qм=q1р+q2р+q4п Величины q1р, q2р и q4п по тепловому балансу барабана В 5, 6, 4.
2. Средняя разность температур газов и материала, °С	Dtср по Б 8.
3. Требуемый объем сушильного барабана, м3.
4. Необходимая длинна сушильного барабана, м. Если расчетная длина барабана не совпадает с длиной барабана, указанной в табл. 1 или по заводскому прейскуранту, принимать длину ближайшую к расчетной.
5. Теплопередающая поверхность корпуса сушильного барабана, м2. Величина Fпов должна быть равной или отличаться на 10% от величины D2n, принятой при расчете q6р в параграфе В-6. При значительных различиях требуется пересчет теплового баланса по новым размерам барабана.