Расчет и проектирование барабанной сушилки для сушки аммофоса (стр. 1 из 5)
Содержание
Введение2
1. Технологический расчет сушильной установки3
1.1. Расчет сушильной установки для зимних условий3
1.1.1. Параметры топочных газов, подаваемых в сушилку3
1.1.2. Параметры отработанных газов. Расход сушильного агента6
1.2. Расчет сушильной установки для летних условий9
1.2.1. Параметры топочных газов, подаваемых в сушилку9
1.2.2. Параметры отработанных газов. Расход сушильного агента10
1.3. Определение основных размеров сушильного барабана13
2. Технологический расчет вспомогательного оборудования20
2.1. Расчет вытяжного циклона20
2.2. Расчет вентилятора22
3. Технологический расчет рукавного фильтра25
Заключение27
Процесс сушки аммофоса на I-x диаграмме28
Список Литературы30
Введение
Сушка – это процесс удаления из материала влаги путем ее испарения и отвода образовавшихся паров.
В большинстве процессов химической технологии сушка является заключительной стадией, поэтому очень ответственной, в заключительной степени определяющей качество готово продукта и эффективность производства в целом.
Аппараты, в которых осуществляется сушка, называются сушилками. Барабанные конвективные сушилки различных конструкций находят широкое применение в химической промышленности для сушки кусковых, кристаллических и зерновых материалов, как правило, в крупно тоннажных производствах. Такое положение объясняется следующим: процесс протекает экономично благодаря возможности использования высоких температур воздуха, достигается большая производительность единичного аппарата, сушилки вполне надежны в эксплуатации.
1. Технологический расчет сушильной установки.
1.1. Расчет сушильной установки для зимних условий.
1.1.1. Параметры топочных газов, подаваемых в сушилку.
В качестве топлив используют природный сухой газ следующего состава (в % (об.)):92,0 СН4; 0,5 С2Н2; 5Н2; 1 СО; 1,5 N2.
Теоретическое количество сухого воздуха L0, затрачиваемого на сжигание 1 кг топлива, равно:
L0 = 138 (0,0179 CO + 0,24 H2 + ∑(m+(n/4) CmHn)/(12 m + n), (1)
где составы горючих газов выражены в объемных долях. Подставив соответствующие значения, получим:
L0 = 138*[(0,0179*0,01 + 0,24*0,09 + (1 + (4/4)*0,92)/(12*1 + 4) + (2 + (6/4)*0,05)/(12*2 + 6)] = 17,68 кг/кг.
Для определения теплоты сгорания топлива воспользуемся характеристиками горения простых газов:
Количество тепла Qv , выделяющегося при сжигании 1 м3 газа, равно:
Qv = 0,92*35741 + 0,005*63797 + 0,05*10810 + 0,01*12680=33868 кДж/(м3*т).
Плотность газообразного топлива рт:
(2)где Мi, — мольная масса топлива, кмоль/кг; tт — температура топлива, равная 20 °С; ν0 — мольный объем, равный 22,4 м3/кмоль. Подставив, получим:
Количество тепла, выделяющегося при сжигании 1 кг топлива:
Q= Qv/рт = 33868/0,652 = 51945 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 tсм = 250 °С.
Значение α находят из уравнений материального и теплового балансов. Уравнение материального баланса:
(4)где Lс.г. – масса сухих газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива; СтНп– массовая доля компонентов, при сгорании которых образуется вода, кг/кг.
Уравнение теплового баланса:
(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; ст – теплоемкость газообразного топлива при температуре tт = 20 °С, равная 1,34 кДж/(кг*К); Iо – энтальпия свежего воздуха, кДж/кг; iс.г – энтальпия сухих газов, кДж/кг; iс.г = сc.г*tс.г; сc.г =, tс.г – соответственно теплоемкость и температура сухих газов: сc.г =1,05 кДж/(кг*К), tс.г = 250 °С; хо – влагосодержание свежего воздуха, кг/кг сухого воздуха, при температуре tо = -8,61 °С и относительной влажности φ0 = 85,82 %; iп – энтальпия водяных паров, кДж/кг; iп = rо + сп*tп; rо – теплота испарения воды прн температуре 0 °С, равная 2500 кДж/кг; сп — средняя теплоемкость водяных паров, равная 1,97 кДж/(кг*К); (tп — температура водяных паров; tп = tс г = tсм = 250 °С. Решая совместно уравнения (4) и (5), получим:
(6)Пересчитаем компоненты топлива, при сгорании которых образуется вода, из объемных долей в массовые.
Количество влаги, выделяющейся при сгорании 1 кг топлива, равно:
Коэффициент избытка воздуха находим по уравнению (6):
Общая удельная масса сухих газов, получаемых при сжигании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры смеси 250 °С, равна:
(7) 
кг/кгУдельная масса водяных паров в газовой смеси при сжигании 1 кг топлива:
(8) 
кг/кгВлагосодержание газов на входе в сушилку (х1 =хсм) на 1 кг сухого воздуха равно:
Энтальпия газов на входе в сушилку:
(9) 
кДжПоскольку коэффициент избытка воздуха α 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.
1.1.2. Параметры отработанных газов. Расход сушильного агента.
Из уравнения материального баланса сушилки определим расход влаги W, удаляемой из высушиваемого материала:
(10) 
кг/сЗапишем 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 сушильную камеру, кДж/кг влаги; при работе сушилки по нормальному сушильному варианту qдоп = 0; qт – удельный подвод тепла в сушилку с транспортными средствами, кДж/кг влаги; в рассматриваемом случае qт = 0; qм – удельный подвод тепла в сушильный барабан с высушиваемым материалом, кДж/кг влаги; qм = Gk*cм*(θ2 – θ1)/W; cм – теплоемкость высушенного материала, равная 1,25 кДж/(кг*К) [1]; θ2 – температура высушенного материала на выходе из сушилки, °С. При испарении поверхностной влаги θ2 принимают приблизительно равной температуре мокрого термометра tм при соответствующих параметрах сушильного агента. Принимая в первом приближении процесс сушки адиабатическим, находим θ2 по I– х диаграмме по начальным параметрам сушильного агента: θ2 = 52,5 °С; qп – удельные потери тепла в окружающую среду, кДж/кг влаги.
Прежде чем приступить к расчетам внутреннего теплового баланса, рассчитаем толщину тепловой изоляции и потери в окружающую среду.
Определим необходимую толщину слоя изоляции сушилки внутри которой температура tср. =
, tср. = (264 + 70)/2 = 167 оС.Изоляционный материал выбираем совелит, для которого коэффициент теплопроводности
, где tt средняя температура изоляционного слоя 
, где t – это температура теплоносителя, равная 2500С. 
Температура наружной поверхности изоляции не должна быть выше 30 °С (по санитарным нормам).
Примем температуру окружающего воздуха t= 15°C и определим суммарный коэффициент теплоотдачи в окружающую среду лучеиспусканием и конвекцией по уравнению:
Удельный тепловой поток