Висота киплячого шару

Критерій Прандтля:

Pr = cm_t/l_t = 1000×21.6×10^-6/0,035 = 0,62

где l_t = 0,035 Вт/(м×К) – теплопровідність повітря.

Критерій Нуссельта:

Nu = 0,4(Re_р/e)^0,67Pr^0,33 = 0,4×(248/0,60)^0,67×0,62^0,33 =19.34

Коефіцієнт теплообміну:

a = Nul_t/d = 19.34×0,035/0,0020= 338 Вт/(м×К)

Число одиниць переносу:

= ln[(300 – 100)/(100 – 85)] = 1,7

Об’єм киплячого шару:

Vсл = LcВm0/[aSпит(1 – e)], м^3

(14)

де S_пит = 6/d = 6/0,0020 = 3000 м^-1 – питома поверхня.

V_сл = 6,22×1000×1,7/[(329×3000×(1 – 0,60)] = 0,0067м³.

Розраховуємо мінімальну висоту шару:

Н_сл = V_сл/S_p = 0,0067/2,65= 0,0025 м

Використовуючи данні з довідника, приймаємо максимальну висоту шару

Н_ш = 80d₀ = 80×5,0 = 400 мм

де d₀ = 5,0 мм – діаметр отворів в решітці.

Визначеємо загальну висоту апарату:

Н = 5Н_сл = 5×400 = 2000 мм.

3.4.5 Перевірка умов виносу з апарату мілких частин

Приймаємо мінімальний діаметр частинок 1 мм

Критерій Архімеда для частинок з мінімальним діаметром:

(15)

Ar_min = 9,8×0,001³/(21,6×10^-6)²×(1820–0,94)/0,94 = 40668

Критерій Рейнольдса:

= 40688/ (18 + 0,61×40688^1/2) = 288

Швидкість витання частин:

v_вит = 288×21,6×10^-6/0,0010 = 6,22 м/с

Так як швидкість витання часток більше робочої швидкості повітря, то можливо використовувати апарат циліндричної форми.

3.4.6 Перевірка умов створення псевдо рідинного шару для частинок максимального розміру

Приймаємо максимальний діаметр часток 2 мм

Швидкість повітря біля решітці:

v_реш = v_p(273+t₁)/(273+t₂) = 2,67×(273+300)/(273+100) = 4,1 м/с.

Швидкість повітря в отворах решітки:

v_от = v_реш / j 0,1= 3,6/0,1 = 36 м/с

де j = 0,10 – частка живого перерізу решітки.

Швидкість псевдо зрідження частинок максимального розміру:

v_кр(от) = v_от / k = 36/2,5 = 14,4 м/с

де k = 2,5 – число псевдо зрідження.

Критерій Архімеда для частинок максимального розміру

= {9,8×0,002³/(21,6×10^-6)²}×(1820-0,94)/0,94=325350

Параметри повітря біля решітці при 150 °С:

- щільність r_t = 1,293×273/(273+100) = 0,94 кг/м³

- в’язкість m_t= 17,3×10^-6×(273+100) (423/273)^3/2/(423+124) = 24,2×10^-6 Па×c

- кінематична в’язкість n_t = m_t/r_t = 24,2×10^-6 / 0,83 = 29,2×10^-6 м²/с

Критерій Рейнольдса:

=325320/[1400+5,22×(325320)^1/2] = 74,3

Швидкість газу необхідна для зрідження частинок максимального розміру:

v_кр(max) = Re_maxn_t/d_max =74,3×21,6×10^-6 /0,002 = 0,8 м/с.

Так як v_кр(от) > v_кр(max), то буде мати місто псевдозрідження часток максимального розміру.

3.5 Підбір допоміжного обладнання

3.5.1 Підбір дозаторів

Годинна об'ємна продуктивність установки:

Q = 3600×G/r_н = 3600×4,72/1300 = 13,7м³/год

де r_н = 1300 кг / м³ - насипна щільність.

Для завантаження установки вибираємо гвинтовий живильник типу ПВ-160 з наступними характеристиками:

продуктивність - 0,6-6 м³/год,

діаметр гвинта - 160 мм,

діаметр вала - 60 мм,

потужність приводу - 2,2 кВт.

Для розвантаження установки вибираємо шлюзовий живильник типу ПШ1-250 з наступними характеристиками:

продуктивність - до 1,46-14,2 м³/год,

обсяг ротора - 0,0126 м³,

потужність приводу - 1,1 кВт.

3.5.2 Підбір циклону

Швидкість повітря в циклоні:

= (2×700/60×1,11)^1/2 = 4,6 м/с,

де = 60 - коефіцієнт опору циклону типу НЦ-24, DР = 700 Па гідравлічний опір циклону.

Діаметр циклону

= [6,22/(0,785×4,6×0,94)]^1/2 = 1.4м

Приймаємо циклон діаметром 1400 мм з наступними розмірами:

Діаметр вихідної труби	0,6D	840 мм
Ширина воходного патрубку	0,26D	364мм
Висота входного патрубку	0,66D	924мм
Висота цилиндричної частини	2,26D	3164мм
Висота коничної частини	2,0D	2800мм
Загальна висота циклону	4,56D	6384 мм

3.6 Гідравлічний розрахунок сушарки

3.6.1 Гідравлічний опір сушильної установки

DР = DР_сл + DР_реш + D_Рц,

де DР_сл - опір псевдозрідженого шару,

DР_реш - опір решітки,

DР_ц = 700 Па - опір циклону.

DР_сл = Н(1–e)(r_Т –r)g = 0,4(1–0,60)×(1320–0,94)9,8 = 2068 Па.

DР_реш = x(V_p/f)²r_t/2,

де f = 0,10 - коефіцієнт вільного перетинання решітки,

x = 1,75 - коефіцієнт опору решітки.

DР_реш = 1,75×(2,07/0,10)²×0,94/2 = 352 Па.

DР = 2068 + 352 + 700 = 2420 Па.

3.6.2 Підбір газодувки

Об'ємна витрата повітря на виході:

Q = L/r₂ =6,22 /0,94 = 6.62 м³/с.

За гідравлічним опором і об'єму витрат вибираємо газодувки ТВ-600-1,1, для якої

тиск 10000 Па,

продуктивність 10,0 м³/с.

3.7 Розрахунок теплової ізоляції

Як матеріал теплової ізоляції виберемо совеліт (85% магнезії + 15% азбесту), що має коефіцієнт теплопровідності l_и = 0,09 Вт/м×К. Приймаються температуру наружної поверхні стінки t_ст.в. =40°С; температуру навколишнього середовища tв = 20°С, тоді товщина шару ізоляції:

,

де a_в - коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні ізоляції в

навколишнє середовище,

a_в = 8,4+0,06 (t_ст.в.-T_в) = 8,4+0,06(40-20) = 9,6 Вт/м²×К.

d_и = 0,09(100-40)/9,6(40-20) = 0,028 м.

Приймаються товщину теплової ізоляції 30 мм.

Висновки

В роботі виконано літературний огляд способів сушіння та сушіння у псевдо зрідженому шарі.

Наведена технологічна схема дії установки.

У процесі проведеної роботи була розрахована сушильна установка з псевдозрідженим шаром.

Були отримані наступні дані:

діаметр апарату -1400 мм;

висота – 3164 мм;

витрата повітря – 6,22м³/с;

діаметр отворів решітці – 5 мм.

Розраховані матеріальний і тепловий баланс установки. Розраховані та підібрано допоміжне устаткування: циклон, газодувка, дозатор.

Список літератури

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.: Химия, 1987, 576 с.

2. Вихман Г. Л., Круглов С. А. Основы конструирования аппаратов и машин нефтегазодобывающих заводов. — М.: Машиностроение, 1978. −328с.

3. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М.: Госхимиздат, 1981. − 831с.

4. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дытнерского. М.:Химия, 1983. 272 с.

5. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.:Химия, 1977.

6. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры – Л. «Машиностроение», 1975.

Дата добавления: 2015-07-19