Курсовая работа по дисциплине: «Процессы и аппараты в химической технологии» На тему: «Расчет и проектирование барабанной сушилки»

2.6 Расчет коэффициента теплоотдачи

Среднюю температуру сушильного агента находят по формуле:

t_cр=θ_м+Δt_ср

где θ_м – температура материала;

θ_м= (θ₁+ θ₂)/2=(0+45)/2=22,5⁰С,
t_cр=22+45,06 = 66,06 ⁰С.
Для расчета конвективной теплоотдачи при продольном обтекании поверхности турбулентным потоком газа применяют уравнение:

Re=v*l/υ,

где v – средняя скорость газа,

l – определенный линейный размер (таб. 2.6)
υ – кинематический коэффициент вязкости, υ=19,806*10^-6 м²/с
Линейным размером является диаметр кусков материала:
Re=2,5 м/с*0,02 м/19,806*10^-6 м²/с=2309,5.
Коэффициент теплоотдачи к частицам материала можно рассчитать по уравнению, справедливому для значений Re>1000.

Nu=2+1,05*Re^0,5*Pr^0,33*Gu^0,175.

Принимаем Pr=0,7

Критерий Гухмана Gu введенный в уравнение учитывает влияние массообмена на теплообмен:

Gu=(t_ср-t_м)/(273+t_ср),

где t_ср – средняя температура газа, ⁰С,

t_м – температура мокрого термометра, ⁰С,
Gu=(66,06⁰С-0⁰С)/(273+66,06⁰С)=0,19,
Nu=2+1,05*2524,49^0,5*0,693^0,33*0,19^0,175=36,59
Коэффициент теплоотдачи:

α=Nu*λ/d=36,59*2,95*10^-2 Вт/(м*К) /0,02 м=53,97 Вт/м²*К.

2.7 Расчет параметров барабанной сушилки

Из материального баланса сушилки следует зависимость, по которой можно найти коэффициент заполнения ψ барабана, то есть долю рабочего объема барабана, заполненного материалом.

Ψ=(А/ρ_н)*(1-(U₁+U₂)/2)/( U₁-U₂) ,

где ρ_н – насыпная плотность материала (таб. 2.6)

ρ_н=1200 кг/м³ ,
Ψ=(0,0025 кг/ м³*с /1200 кг/м³)*(1-(0,11+0,011)/2)/ (0,11-0,011)=1,98*10^-5
Во избежание чрезмерного пылеуноса скорость газов v_г в барабане не должна превышать 2,5-3 м/с. Исходя из этого условия на ходят минимально допустимый диаметр сушильного барабана.

где ρ_г и L – плотность и расход абсолютно сухого сушильного агента.

ρ_с.г= ρ₀*Т₀/( Т₁+273);

ρ_с.г=1,293 кг/м³*273/(120⁰С+273)=0,9 кг/м³,

Задаются отношения длины барабана L_б к его диаметру D_б в пределах 4б/D_б<8 и определяют диаметр барабана из формулы:

V_p=π* D_б²*L_б*(1-ψ)/4,

Принимаем L_б/D_б=6, тогда L_б=6*D_б,

Принимаем стандартный размеры сушильного барабана по ГОСТ 11875-79.

Диаметр, мм	Длина, мм			Масса, т
D	L	l	l1	не более
1600	10000	2050	5900	18,9

Находят средний массовый расход материала:

G_ср=( G₁+ G₂)/2;

Находим время пребывания материала в барабане:

τ=V_б*ρ_нас*ψ/ G_ср,

V_б=π*D²*L/4,

V_б=3,14*(1,37 м)²*8,22 м/4=12,11 м³,

G_ср=(0,222 кг/с+0,202 кг/с)/2=0,2111 кг/с,
τ=12,11 м³*1200 кг/ м³*1,98*10^-5/0,2111 кг/с =1,363 ч. = 81,78 мин.
Выбираем угол наклона сушильного барабана γ_б согласно стандарту от 0,0175 до 0,07 рад (1-4⁰) и рассчитывают частоту вращения барабана n_б или угловую скорость w_б, необходимую для перемещения заданного количества материала по длине L_б за время сушки τ.

n_б=а₁*а₂*L_б/γ_б*D_б*τ.

где γ_б – угол наклона барабана, γ_б=0,07 рад,

а₁ –коэффициент зависящий от типа насадки, а₁=0,7 (для подъемно-лопастной)
а₂ - коэффициент зависящий от плоскости высушиваемого материала и направления движения газов и материалов, так как у нас тяжелый материал, то а₂=0,2.
n_б=0,7*0,2*10м/0,07 рад*1,37 м*81,78 мин=0,15 мин^-1
Потребляемую мощность N_б на вращение барабана приближенно определяют по формуле:

N_б=78*σ*ρ_нас*n_б* D_б³* L_б,

σ – коэффициент мощности

σ=0,22*1,98*10^-5+0,016 = 0,016
N_б=78*0,016*1200 кг/ м³*0,15*(1,37 м)³*10 м = 5776,29 Вт.
Массу металла барабанной сушилки G_б, допускается определять ориентировочно в зависимости от ее рабочего объема V_p.
G_б=7200+630*V_p;
G_б=7200+630*8,88=12,79 т.