Рассчитать барабанную сушилку для сушки аммофоса. Производительность по высушенному материалу 17000 кг/ч. Влажность начальная 19%, конечная 1,5%. Диаметр частиц 3 мм. Начальная температура материала 20 °С, конечная 90 °С. Начальная температура газа 350, конечная 102 °С 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Материальный  расчет

Количество испаренной влаги:

W = G₂(w₁ – w₂)/(100 – w₁) = 4,722(19 – 1,5)/(100 – 19) = 1,033 кг/с.

где G₂ = 17000/3600 = 4,722 кг/с

Количество влажного материала, поступающего на сушку:

G₁ = G₂+W = 4,722+1,033 = 5,755 кг/с.

Количество влаги, содержащейся во влажном материале:

W_вл.н. = w₁G₁/100 = 19×5,755/100 = 1,093 кг/с.

Количество влаги, содержащейся в высушенном материале:

W_вл.к. = w₂G₂/100 = 1,5×4,722/100 = 0,071 кг/с.

2.  Расчет размеров сушильного барабана

Объем сушильного барабана:

V_бар = W/m₀ = 1,033×3600/40 = 93 м³.

где m₀ = 40 кг/(м³×ч) – объемное напряжение по влаге [2c.300]

Диаметр барабана:

D_бар = (4V_бар/pi)^0,33

где i = L/D = 3,5¸9 – отношение длины барабана к диаметру

Принимаем i = 6, тогда

D_бар = (4×93/p6)^0,33 = 2,71 м.

Длина барабана

L_бар = D_барi = 2,71×6 = 16,2 м,

принимаем диаметр барабана D_бар = 2,8 м, длину барабана L_бар = 16 м.

Объем барабана

V_бар = 0,785D_бар²L_бар = 0,785×2,8²×16 = 98,5 м³. 

 

3. Расчет горения топлива

Принимаем в  качестве топлива газ Саратовского месторождения.

Таблица 3.1.

Состав  сухого газа

 

Газ сжигается  с коэффициентом расхода воздуха a = 1,2.

Принимаем содержание влаги в газе 1,0%. Пересчитываем состав сухого газа на влажный рабочий газ:

СН₄^вл = СН₄^с (100 – Н₂О)/100 = 94(100 – 1,0)/100 = 93,0%

Другие составляющие газа остаются без изменений

Полученные данные сводим в таблицу

Таблица 3.2.

Состав  влажного газа

 

Определим теплоту  сгорания газа по формуле Д.И.Менделеева.

Q_н^р = 358,2СН₄+637,5С₂Н₆+912,5С₃Н₈+1186,5С₄Н₁₀+1460,8С₅Н₁₂ =

= 358,2×93,0+637,5×1,2+912,5×0,7+1186,5×0,4+1460,8×0,2 = 35485 кДж/кг.

Теоретически  необходимое количество сухого воздуха:

L₀=0,0476(2СН₄+3,5С₂Н₆+5С₃Н₈+6,5С₄Н₁₀+8С₅Н₁₂) =

= 0,0476(2×93,0+3,5×1,2+5×0,7+6,5×0,4+8×0,2) =0,0476×197,9 = 9,42 м³/м³

Принимая  влагосодержание атмосферного воздуха  d = 10 г/кг сух.возд., найдем теоретически необходимое количество атмосферного воздуха с учетом его влажности:

L`₀ = (1+0,0016d)L₀ = (1+0,0016×10)9,42 = 9,57 м³/м³

Действительное  количество воздуха при коэффициенте расхода a = 1,2

L_a = aL₀ = 1,2×9,42 = 11,30 м³/м³

Действительное  количество атмосферного воздуха:

L`<sub>a</sub> = aL`₀ = 1,2×9,57 = 11,48 м³/м³

Определяем  количество и состав продуктов горения  при коэффициенте расхода воздуха a = 1,2: С₄Н₁₀+5

V_CO2 = 0,01(CO₂+СН₄+2С₂Н₆+3С₃Н₈+4С₄Н₁₀+5С₅Н₁₂) =

= 0,01(0,2+93,0+2×1,2+3×0,7+4×0,4+5×0,2) = 1,003 м³/м³

V_Н2О = 0,01(2СН₄+3С₂Н₆+4С₃Н₈+5С₄Н₁₀+6С₅Н₁₂+Н₂О+0,16dL_a) =

= 0,01(2×93,0+3×1,2+4×0,7+5×0,4+6×0,2+1+0,16×10×11,3) = 2,146 м³/м³

V_N2 = 0,79L_a+0,01N₂ = 0,79×11,30+0,01×3,3 = 8,953 м³/м³

V_O2 = 0,21(a – 1)L₀ = 0,21(1,2 – 1)9,42 = 0,396 м³/м³

Общее количество продуктов горения:

V_a = 1,003+2,146+8,953+0,396 = 12,50 м³/м³

Определяем  процентный состав продуктов горения:

CO₂ = V_CO2×100/V_a = 1,003×100/12,50 = 8,0%

H₂O = V_H2O×100/V_a = 2,146×100/12,50 =17,2%

N₂ = V_N2×100/V_a = 8,953×100/12,50 =71,6%

O₂ = V_O2×100/V_a = 0,396×100/12,50 = 3,2%

Перевод м³ продуктов горения в кг производим путем умножения на плотность каждого компонента. Составим материальный баланс процесса горения на 100 м³ газа при a = 1,2. 

Таблица 3.3.

Материальный  баланс процесса горения

 

Теплосодержание продуктов горения без учета  подогрева воздуха и топлива

i_общ = Q_н/V_a = 35485/12,5 = 2839 кДж/м³

Действительная  температура горения при коэффициенте h_п = 0,75

Расчетное теплосодержание:

i`_общ = i_общh_п = 2839×0,75 = 2129 кДж/м³.

По I – t диаграмме находим действительную температуру горения при a=1,2, которая составляет t_{действ.}=1360 °С.  

 

4. Расчет начальных  параметров теплоносителя

Начальная температура газов на входе в барабан 350 °С. Чтобы получить такую температуру, необходимо дымовые газы, образующиеся при горении топлива, разбавить атмосферным воздухом.

Составим уравнение  баланса тепла теплоносителя, принимая количество воздуха для смешения равным  х при температуре 20 °С, КПД топки h=0,9

,

где i₂₀^возд = сt^возд = 1,3×20 = 26 кДж/м³,

         i₃₅₀^возд = 467 кДж/м³,

       i₃₅₀^дым = 491 кДж/м³.

2839×0,9+(11,48+х)×26/12,50 = 491+х467/12,50

х = 52,94 м³/кг топ.

Общее количество воздуха, идущее для горения и разбавления дымовых газов:

L``_a = L`_a+x = 11,48+52,94 = 64,42  м³/кг топ.

Общий коэффициент расхода воздуха:

a_общ = L``_a/L`₀ = 64,42/9,57 = 6,73

Влагосодержание разбавленных дымовых газов: