Теплотехнический расчет распылительной сушилки (стр. 4 из 5)
Принимаем qвл.окр = 236 кДж/кг испаренной влаги. Находим:
∆ = 1/5371 *[6250 *0,921*(37–80) + 4,19*5770*37 – 4,19*399*80] – 236 =
= – 140 кДж/кг.
Строим линию действительного процесса сушки на I – d диаграмме.
В действительном процессе сушки имеют место тепловые потери. Следовательно, при действительном процессе сушки теплосодержание в точке С снизится на величину теплопотерь ∆ = 140 кДж/кг сухого газа. Линия ВD показывает направление линии действительного процесса сушки с учетом тепловых потерь. Задаемся значением температуры отходящих газов tк =150 0С. Точка Е находится пересечением линии ВD с изотермой tк =const. Точка Е является конечной точкой действительного процесса. Действительный процесс сушки изображается линией ВЕ.
По точке пересечения линии tк =const с линией действительного процесса находим значение dк = 685 г./кг сух. воздуха.
Начальное количество теплоносителя
Начальная расчетная температура теплоносителя
Средняя разность температур
Находим расстояние Δh от уровня установки форсунок до уровня отбора отработанного теплоносителя при подаче шликера снизу вверх из формулы
Здесь r – теплота испарения,
,где ro=2493 кДж/кг – скрытая теплота парообразования водяного пара при 0 оС; сп=1,97 кДж/(кг*К) – удельная теплоемкость водяных паров; св=4,19 кДж/(кг*К) – удельная теплоемкость воды.
Получаем
Откуда Δh=1,707 м.
Найденное значение Δh удовлетворяет требованиям [3], в соответствии с которыми величина Δh должна находиться в пределах от 0,155 до 5,5 м.
Общая высота сушильной камеры
Отношение высоты цилиндрической части сушильной камеры к ее общей высоте составляет:
Принимая iк=0,62, находим высоту цилиндрической части сушильной камеры
Высота конусной части сушильной камеры
Сушильная камера обычно изготавливается из листовой нержавеющей стали типа Х13 или Х25Т толщиной 4–5 мм.
Снаружи камера покрывается теплоизоляцией, выполненной из минераловатных плит, и обшивается дюралюминиевыми листами толщиной 1 мм.
Основные конструктивные размеры распылительной сушилки, полученные в результате расчетов, показаны на рис. 2.
Рис. 2. Основные размеры распылительной сушилки
2.5 Определение расходов тепла на процесс сушки
В реальном процессе сушки материала в распылительной сушилке имеют место потери теплосодержания теплоносителя. Для расчета действительного процесса сушки определяем расход тепла в окружающую среду.
Расход тепла на нагрев сухой массы материала:
Расход тепла на нагрев остаточной влаги в материале:
Расход тепла на нагрев готового порошка:
Расход тепла на нагрев и испарение влаги из материала:
Тепло, уходящее с отработанным теплоносителем:
Расход тепла на сушку:
Удельный расход тепла на сушку, отнесенный к 1 кг испаренной влаги:
Удельный расход тепла на сушку шликера в распылительной сушилке находится в пределах 2900 – 4000 кДж/кг вл / 6 /. Найденное значение удельного расхода тепла находится в указанном диапазоне.
Удельный расход воздуха на сушку равен:
Затем определяем потери тепла в окружающую среду через ограждающие конструкции – потолок, цилиндрическую и коническую части сушилки.
Тепловой поток через потолок. Принимаем, что потолок сушилки выполнен из листовой стали толщиной δ1=5 мм. с теплоизоляционным слоем минеральной ваты толщиной δ2=120 мм и наружным ограждением из дюралюминиевых листов толщиной δ3=1 мм.
Принимаем температуру для внутренней поверхности потолка tп=400 оС. /6/
Площадь потолка составляет:
Коэффициент теплопередачи:
где α1 – коэффициент теплоотдачи от внутренней среды к внутренней поверхности потолка, α1=23,2 Вт/(м2*К); α2 – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности потолка в окружающую среду, α2=17,4 Вт/(м2*К); λ1, λ2, λ3 – коэффициенты теплопроводности стали, минеральной ваты и дюралюминия соответственно, λ1=58 Вт/(м*К), λ2=0,08 Вт/(м*К), λ3=200 Вт/(м*К).
Получаем
Тепловой поток через потолок:
Тепловой поток через цилиндрическую часть сушилки.
Принимаем, что цилиндрическая часть сушилки выполнена из листовой стали толщиной δ1=5 мм с теплоизоляционным слоем минеральной ваты толщиной δ2=120 мм и наружным ограждением из дюралюминиевых листов толщиной δ3=1 мм.
Принимаем температуру для внутренней поверхности цилиндрической части сушилки tц.ч.=300 оС. /6/
Площадь цилиндрической части сушилки составляет:
Коэффициент теплопередачи:
где α1 – коэффициент теплоотдачи от внутренней среды к внутренней поверхности стенки, α1=25,5 Вт/(м2*К); α2 – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности потолка в окружающую среду, α2=15,7 Вт/(м2*К);.
Получаем:
Тепловой поток через цилиндрическую часть сушилки:
Тепловой поток через коническую часть сушилки.
Принимаем, что цилиндрическая часть сушилки выполнена из листовой стали толщиной δ1=5 мм с теплоизоляционным слоем минеральной ваты толщиной δ2=60 мм и наружным ограждением из дюралюминиевых листов толщиной δ3=1 мм.
Принимаем температуру для внутренней поверхности цилиндрической части сушилки tк.ч.=200оС. /6/
Площадь цилиндрической части сушилки составляет:
Коэффициент теплопередачи:
где α1 – коэффициент теплоотдачи от внутренней среды к внутренней поверхности стенки, α1=23,2 Вт/(м2*К); α2 – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности потолка в окружающую среду, α2=15,7 Вт/(м2*К);.
Получаем:
Тепловой поток через коническую часть сушилки:
Суммарный тепловой поток в окружающую среду:
Q*=Q1+Q2+Q3=3819+17910+6781=28510 Вт.
или
* 
Потери тепла в окружающую среду, отнесенные к 1 кг испаренной влаги,
Уточняем удельный расход тепла.
Расход природного газа:
Рассчитываем КПД распылительного сушила:
По литературным данным КПД распылительных сушилок составляет: 78%
2.6 Тепловой баланс
На основании выполненных расчетов составляем тепловой баланс сушилки, который сведен в табл. 2.5
Таблица 2.5. Тепловой баланс распылительной сушилки
| Наименование статьи | Количество тепла | Наименование статьи | Количество тепла | ||||||
| кДж/ч | кДж/ кг. вл. | % | кДж/ч | кДж/ кг. вл. | % | ||||
| Приход тепла | Расход тепла | ||||||||
| Тепло теплоносителя, поступающего на сушку Qт Итого | 16290927,941 16290927,941 | 3033 3033 | 100 100 | Нагрев готового продукта Qг.п. | 319400 | 5,946 | 0,199 | ||
| Потери тепла в окружающую среду Q* | 102636 | 19,109 | 0,640 | ||||||
| Испарение влаги из материала Qисп | 14144367.37 | 2633,47 | 88,213 | ||||||
| Тепло, уходящее с отработанным теплоносителем, Qух | 1633129,57 | 326,805 | 10,947 | ||||||
| Невязка | -91395 | -17 | -0,57 | ||||||
| Итого | 16199532,94 | 3016 | 100 | ||||||
3. Вспомогательное оборудование к распылительной сушилке