Расчёт аэрофонтанной сушилки (стр. 5 из 7)

Параметры воздуха, подаваемого в форсунку

Объемная производительность, V_в, м³/ч 4248,326

Температура, t₀,°С 5

Плотность, r_t0, кг/м³ [см.6, приложение 2] 1,226

Динамическая вязкость, m_t0, Па×с [см.6, приложение 3] 17,49×10^-6

Диаметр воздуховода, мм Ø280×0,6

Фактическая скорость воздуха:

w=V_в/0,785∙D²=4248,326/3600×0,785×0,2788²=19,34 м/с.

Критерий Рейнольдса:

Re=w∙D∙r_t0/m_t0=19,34×0,2788×1,226/17,49×10^-6=377963,533.

Коэффициент трения определяем по критерию Re для гладкой трубы (шероховатости практически отсутствуют, так как воздуховод новый) и по Re=377963,533; е=0,1 мм, при d_э/е=278,8/0,1=2788 [см.1, рисунок 5]; l=0,018.

Длину воздуховода принимаем ориентировочно: L=7 м.

Местные сопротивления принимаем по [см.5, таблица 12] и рисунку 1:

конфузор (вход в вентилятор) z_к=0,21 1 шт.

диффузор (выход из вентилятора) z_диф=0,21 1 шт.

отводы при a=90° z_от=0,39 3 шт.

заслонка (задвижка) z_з=1,54 1 шт.

диафрагма (измерение расхода воздуха) z_д=2 1 шт.

вход в горелку z_вх=1 1 шт.

Sz=1∙z_к+1∙z_диф+3∙z_от+1∙z_з+1∙z_д+1∙z_вх=1×0,21+1×0,21+3×0,39+1×1,54+1×2+1×1=6,13.

Гидравлическое сопротивление воздуховода:

=(1+(l∙L/D)+Sz)∙(w²∙r_t0/2)=(1+(0,018×7/0,2788)+6,13)×( 19,34²×1,226/2)=

=1738,415 Па.

Суммарное гидравлическое сопротивление от вентилятора до топки:

SDР^г=

+DР_г+DР_топки=1738,415+5000+500=7238,415 Па,

где DР_г=5000 Па – сопротивление горелки при подаче воздуха на горение;

DР_топки=500 Па – сопротивление топки.

Выбираем вентилятор высокого давления [см.5, таблица 31] по

=12138,075 м³/ч=3,372 м³/с и SDР^г=7238,415 Па.

Принимаем турбовоздуходувку марки ТВ-250-1,12 V=4,16 м³/с, DР=12000 Па, n=49,3 с^-1.

Установочная мощность электродвигателя:

N=b∙

∙SDР^г/1000∙h=1,1×3,372×7238,415/1000×0,65=41,306 кВт.

Принимаем электродвигатель типа АО2-82-2, N=55,0 кВт [см.5, таблица 17].

3.8 Вентилятор-дымосос

Вся сушильная установка (рисунок 1), начиная от камеры смешения, работает под небольшим разрежением. Это исключает утечку топочных газов через неплотности в газоходах и аппаратах и подсос воздуха на разбавление топочных газов.

3.8.1 Патрубок с обратным клапаном для подсасывания воздуха в камеру смешения (приточная шахта)

Воздух из атмосферы подсасывается в камеру смешения с целью снизить температуру топочных газов с 1000 °С до 350 °С.

Параметры атмосферного воздуха

Влагосодержание, х₀, кг пара/кг воздуха 0,004

Температура, t₀, °С 5

Масса воздуха, подаваемого в камеру смешения для разбавления топочных газов в расчете на 1 кг газа, L_см, кг воздуха/кг газа 85,218

Расход топлива, В, кг/ч 730,8

Плотность, r_t0, кг/м³ [см.6, приложение 2] 1,226

Вязкость, m_t0, Па×с [см.6, приложение 3] 17,49×10^-6

Давление, Р_t0, Па 1,013×10⁵

Объемный расход воздуха на разбавление топочных газов:

=B·L_см·(1+x₀)/r_t0=730,8×85,218·(1+0,004)/1,226=51000,346 м³/ч=14,167 м³/с.

Диаметр воздуховода рассчитываем, принимая скорость воздуха w=10 м/с по [см.5, таблица 9]:

D=

1,343 м.

Выбираем стандартный диаметр воздуховода [см.5, таблица 2]: Ø 1400×1,0 мм, D=1,398 м.

Фактическая скорость воздуха:

w=

/0,785·D²=14,167/0,785×1,398²=9,234 м/с.

Критерий Рейнольдса:

Re=w·D·r_t0/m_t0=9,234×1,398×1,226/17,49×10^-6=904893,987.

Коэффициент трения l определяем для гладкой трубы по Re=904893,987, е=0,1 мм, при d_э/е=1398/0,1=13980 и по [см.1, рисунок 5] l=0,013.

Длина патрубка: L=2 м.

Местные сопротивления в патрубке принимаем по [см.5, таблица 12] и рисунку 1:

патрубок z_вх=2,5 1 шт.

выход из патрубка z_вых=1 1 шт.

Sz=z_вх+z_вых=2,5+1=3,5.

Гидравлическое сопротивление патрубка:

DR_патр=(1+(l·L/D)+Sz)(w²·r_t0/2)=(1+(0,013×2/1,398)+3,5)·(9,234²×1,226/2)=

=236,18 Па.

3.8.2 Газоход от смесительной камеры до входа в сушилку

Сушильный агент

Температура, t₁,°C 350

Расход, L₁, кг/с 21,179

Влагосодержание, х₁, кг пара/кг воздуха 0,025

Динамическая вязкость, m_t1, Па×с [см.6, приложение 3] 31,32·10^-6

Плотность сушильного агента:

r_t1=Р·(1+х₁)/462·(273+t₁)·(0,62+x₁)= 10⁵·(1+0,025)/462·(273+350)·(0,62+0,025)=

=0,552 кг/м³.

Объемный расход сушильного агента:

V_t1=L₁·(1+x₁)/r_t1=21,179·(1+0,025)/0,552=39,327 м³/с.

Принимаем скорость сушильного агента w=18 м/с.

Диаметр газохода:

1,668 м.

Принимаем газоход Ø 1800×1,4 мм [см.5, таблица 2], D=1,797 м.

Фактическая скорость воздуха:

w=V_t1/0,785·D²=39,327/0,785×1,979²=15,514 м/с.

Критерий Рейнольдса:

Re=w·D·r_t1/m_t1=15,514×1,797×0,552/31,32·10^-6=491347,995.

Коэффициент трения l определяем для гладкой трубы по Re=491347,995, е=0,1 мм, при d_э/е=1797/0,1=17970 и по [см.1, рисунок 5] l=0,014.

Длину газохода принимаем ориентировочно: L=15 м.

Местные сопротивления принимаем по [см.5, таблица 12] и рисунку 1:

вход в газоход z_вх=1 1 шт.

отвод α=90° z_от=0,39 2 шт.

выход из газохода z_вых=1 1 шт.

Sz=z_вх+2·z_от+z_вых=1×1+2×0,39+1×1=2,78.

Гидравлическое сопротивление газохода при t₁=350 °C:

DR_t1=(1+(l·L/D)+Sz)·(w²·r_t1/2)=(1+(0,014×15/1,797)+2,78)·(15,514²×0,552/2)=

=258,864 Па.

Необходимое компенсационное удлинение газохода:

l=12,5×10^-6·t₁·L=12,5×10^-6×350×15=0,066 м.

Принимаем компенсатор по диаметру d=1800 мм, d_н=1820, D=2220 мм, a=200 мм, b=103 мм [см.5, таблица 11].

Рисунок 2 – Компенсатор однолинзовый

3.8.3 Газоход от сушилки до циклона-разгрузителя

Параметры парогазовой смеси, выходящей из сушилки

Температура, t₂, °С 90

Расход с учетом подсоса, L₂, кг/с 22,238

Влагосодержание, х₂, кг/кг 0,120

Плотность, r_t2, кг/м³ 0,884

Вязкость, m_t2, Па×с 20,0·10^-6

Производительность по высушенному материалу,

, кг/с 1,603

Участок решается как пневмотранспортная установка

Концентрация материала в транспортируемом воздухе:

=0,081 кг/кг (см. гидравлический расчет сушилки).

Производительность пневмопровода по транспортируемому материалу:

= ·K_н=1,603·2=3,206 кг/с,

где К_н – подача материала в пневмопровод непосредственно из сушилки; К_н=2.

Скорость воздуха в горизонтальном пневмопроводе:

w_пн=K∙(4∙

-W_в/W_м+0,01∙r_м2+b)∙(1,2/r_t2)^0,5=[1,05∙(4·0,081-1/0,8+0,01·558+8)]× ×(1,2/0,884)^0,5=17,927 м/с,

где К=1,05; W_в/W_м=1/А; А=0,80; b=10 [см.3, таблицу 1]; r_м2=558 кг/м³ – насыпная плотность материала при w_а2=20 % [см.2, таблица 5].

Расход воздуха пневмотранспортной установки:

V=

/( ∙r_t2)=1,603/(0,081·0,884)=22,387 м³/с.

Диаметр пневмопровода:

D=

1,231 м.

Выбираем стандартный диаметр газохода Ø 1250×1,0 мм [см.5, таблица 2], D=1,248 м.

Фактическая скорость парогазовой смеси:

w=V/0,785∙D²=22,387/0,785×1,248²=18,31 м/с.

Критическая скорость воздуха:

w_кр=5,6∙D^0,34∙d_э^0,36∙(ρ_м2/ρ_t2)^0,5∙

^0,25=5,6·1,248^0,34·0,012^0,36·(558/0,884)^0,5·0,081^0,25=