Главная
Новости
Статьи
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Грунтовые основания
Опорные сооружения




18.01.2022


17.01.2022


17.01.2022


16.01.2022


15.01.2022


15.01.2022


13.01.2022





Яндекс.Метрика

Сушильный барабан с противоточным движением газов

26.03.2016

Общая схема расчета

Тепловой расчет сушильного барабана состоит из расчетов: 1) процесса горения; 2) процесса сушки и нагрева; 3) температуры продуктов горения по зонам барабана; 4) потерь тепла; 5) топки; 6) вытяжных устройств; 7) теплового баланса.
Некоторые из перечисленных выше элементов расчета не отличаются от изложенных ранее. К ним относятся расчеты: процесса горения, топки, вытяжных устройств. Поэтому ниже рассматриваются только те элементы расчета, которые являются специфическими для сушильного барабана.
Сушильный барабан с противоточным движением газов

Для расчета процесса сушки и нагрева принимаем следующую условную схему (фиг. 212), согласно которой барабан разбивают по длине на три зоны, соответствующие трем стадиям подогрева и сушки материала:
1 — зона подогрева, где происходит подогрев материалов, поступающих в барабан при температуре наружного воздуха t1 = 20°, до температуры t2 = 95°, при которой происходит испарение влаги.
2 — зона испарения. В этой зоне происходит испарение влаги при постоянной температуре t2 = 95°.
3 — зона нагрева, в которой происходит нагрев материалов до заданной температуры t3 = 225°.
Внизу схемы показано постепенное повышение температуры материалов.
На верху схемы показано изменение температуры горячих газов по мере их прохождения вдоль барабана и отдачи тепла подогреваемому материалу. Поступая в барабан при температуре t4', газы постепенно охлаждаются до температур t3' и t2' и уходят из барабана при температуре tyx. Чем меньше температура Zyx, тем меньше потери тепла с уходящими газами и тем эффективнее его полезное использование.
Процесс сушки и нагрева

Ниже рассматриваются процессы, происходящие в каждой зоне барабана, и определяется необходимое количество тепла для их осуществления. Расчет производим на 1 час работы барабана.
1-я зона. B этой зоне происходит:
1) подогрев материала от температуры t1 до температуры t2 (испарения влаги);
2) подогрев влаги, содержащейся в материале до той же температуры.
Расход тепла:
1) на подогрев материала
Сушильный барабан с противоточным движением газов

где см — теплоемкость материала, см = 0,2 кал/кг 1°С;
П — производительность барабана в кг/час;
2) на подогрев влаги
Сушильный барабан с противоточным движением газов

где св — теплоемкость влаги, св = 0,46/0,47 кал/кг 1°С;
w — влажность материала в %.
Общий часовой расход тепла в 1-й зоне:
Сушильный барабан с противоточным движением газов

2-я зона. В этой зоне происходит:
1) испарение влаги при t2 = const;
2) нагрев паров воды до температуры t2' (при которой эти пары вместе с горячими газами переходят в 1-ю зону).
Расход тепла:
1) на испарение влаги
Сушильный барабан с противоточным движением газов

где r — скрытая теплота парообразования при определенной температуре испарения, при температуре 95° r = 542 кал/кг;
2) на подогрев паров воды
Сушильный барабан с противоточным движением газов

где спар — теплоемкость паров воды, спар = 0,46.
3-я зона. В этой зоне происходит нагрев высушенного материала до температуры t3.
Расход тепла
Сушильный барабан с противоточным движением газов

где t3 — температура, до которой подогревается материал, t3 = 200 — 250°, в среднем t3 = 225°.
Общее полезное количество тепла, затрачиваемое на подогрев материала в сушильном барабане,
Сушильный барабан с противоточным движением газов

представляет собой то количество тепла, которое продукты горения (горячие газы) теряют за время прохождения через сушильный барабан.
Определение температуры продуктов горения в различных зонах

При определении этой температуры исходим из того, что при прохождении продуктов горения через сушильный барабан их теплосодержание уменьшилось на Qпо ккал, израсходованных на подогрев и сушку материалов, а температура упала с t4' до tyx град.
Следовательно, при охлаждении продуктов горения на 1° С их теплосодержание уменьшится на величину
Сушильный барабан с противоточным движением газов

из этого выражения можно написать
Сушильный барабан с противоточным движением газов

Рассмотрим процессы, происходящие в каждой зоне барабана.
3-я зона. Так как для нагрева материала продукты горения теряют Q4 ккал, то температура их, исходя из приведенного выше, должна упасть на некоторую величину
Сушильный барабан с противоточным движением газов

где Δt — перепад температур продуктов горения от момента поступления в сушильный барабан до перехода во 2-ю зону. Тогда температура в начале нагрева (в конце испарения) будет
Сушильный барабан с противоточным движением газов

Температура t4' принимается равной t4' = 0,88 — 0,9 tT, где tT — температура в топке, определяемая по формулам (147) и (148).
2-я зона. Температура продуктов горения с начала интенсивного испарения t2' определяется из уравнения теплового баланса за весь период испарения
Сушильный барабан с противоточным движением газов

Левая часть этого уравнения представляет собой количество тепла, отданное газами, а правая — определенное ранее по формулам (154) и (155) количество тепла, необходимое на процесс испарения.
Решая это уравнение относительно t2', получим
Сушильный барабан с противоточным движением газов

1-я зона. За время прохождения в 1-й зоне продукты горения и заключенные в них пары воды отдают Q1 ккал и охлаждаются до температуры tvx. Уравнение баланса тепла за этот период
Сушильный барабан с противоточным движением газов

Первый член левой части уравнения представляет собой тепло, отданное продуктами горения, а второй член — тепло, отданное парами воды
Решая уравнение относительно tyx, получим
Сушильный барабан с противоточным движением газов

Чем ниже tyx, тем лучше используется тепло сушильным барабаном. Для сушильных барабанов хорошей конструкции tyx = 200° С.
Определение потерь тепла

При расчете сушильного барабана учитывают следующие потери.
Потери в окружающую среду, которые определяются по формуле
Сушильный барабан с противоточным движением газов

где k — коэффициент теплопередачи через стенку барабана;
F — наружная поверхность барабана, соприкасающаяся с воздухом, B м2,
tб — средняя температура наружной поверхности барабана по данным испытаний для барабанов без термоизоляции, tб = 120—210°, а для барабанов с термоизоляцией tб = 100-120°.
tв — температура наружного воздуха (20°).
Величину k можно определить по формуле теплотехнического института
Сушильный барабан с противоточным движением газов

При среднем значении iб = 150° и tв = 20° k = 20.
Потери с уходящими газами, определяемые по формуле
Сушильный барабан с противоточным движением газов

где В — расход топлива при работе барабана в кг/час;
Vyx — объем продуктов горения, получаемый с 1 кг топлива при температуре tvx, в м3;
сух — средняя теплоемкость уходящих продуктов горения;
Шф — количество пара, необходимое для распыления 1 кг топлива;
iух — теплосодержание пара при температуре и влажности уходящих газов;
іф — теплосодержание пара перед форсункой.
Величины Vух, сух и wф определяются при расчете процесса горения, a iyx и iф могут быть взяты из справочника.
Потери от неполноты сгорания топлива. Для топок современной конструкции можно принять
Сушильный барабан с противоточным движением газов

Расчет потребного количества топлива и расчет топки

Количество топлива, необходимого на 1 час работы барабана, определяется аналогично изложенному ранее по формуле
Сушильный барабан с противоточным движением газов

где Q — общее количество тепла, необходимое для процесса сушки и подогрева, Q = Qпол + Qпот ккал;
qпол — количество тепла, полезно используемого при сгорании 1 кг топлива, qпол = q0Σm, здесь q0 — количество тепла, которое дает 1 кг продуктов горения, проходящих через сушильный барабан (и которое, следовательно, полезно используется); Σm — вес продуктов горения, полученных от сгорания 1 кг топлива (определяется при расчете процесса горения).
При условии, что за время прохождения через сушильный барабан температура продуктов горения уменьшается с до tyx и средняя теплоемкость продуктов горения равна сn, имеем
Сушильный барабан с противоточным движением газов

Расчет топки сушильного барабана производится согласно изложенному ранее, однако необходимо иметь в виду, что при определении объема Vr топочного пространства по формуле (153) величину теплового напряжения топочного объема qоб необходимо принимать равным 800 000—1 200 000 ккал/м3 час (в соответствии с данными испытаний асфальтобетонных смесителей).
При этом объем Vт топочного пространства сушильного барабана состоит из объема собственно топки Vт' и объема Vб' части сушильного барабана, примыкающей к топке (примерно на 1/3 длины барабана).
Тогда
Сушильный барабан с противоточным движением газов

Размеры топки, имеющей цилиндрическую форму, определяют исходя из ее поперечного сечения Q, которое находят по формуле (152).
Диаметр топки определится из выражения
Сушильный барабан с противоточным движением газов

а длина топки будет
Сушильный барабан с противоточным движением газов

На основании теплового расчета составляется тепловой баланс сушильного барабана, который может быть представлен в следующем виде.
Приход тепла
Сушильный барабан с противоточным движением газов

Расход тепла в процентах:
1) полезно использованное тепло Qпол:
на подогрев материала до температуры (95°) интенсивного испарения Q1, на испарение влаги из материала и нагрев паров Q2 + Q3 на нагрев материала после сушки Q4
2) потери тепла Qпот:
в окружающую среду Q5
с уходящими газами Q6
от неполноты сгорания Q7
прочие неучтенные потери Qпр (остальные до 100%)
Тепловой к. п. д. сушильного барабана определяется по формуле
Сушильный барабан с противоточным движением газов

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: