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

3. Вспомогательные и дополнительные расчеты


3.1 Расчет плотности влажного газа

Плотность влажного газа определяем по формуле:

ρ_вг.=ρ_сг.*(1+х₂),

где ρ_сг. – плотность абсолютного сухого газа, при давлении Р_сг. и температуре t, плотность абсолютного сухого газа равна:

ρ_сг.= ρ₀* Р_сг.*T₀/ Р₀*T,

ρ₀ – плотность газа при нормальных условиях, ρ₀=1,293 кг/м³,

Р₀ – давление, соответствующее нормальным условиям, Р₀=101,3 кПа,
T₀ – температура, соответствующая нормальным условиям, T₀=273 К,
Т – температура влажного газа, Т=273+t, t_ср=(120⁰С+45⁰С)/2=82,5⁰С
Р_сг. – парциальное давление абсолютного сухого газа.

Р_сг.=Р- Р_п.,

Р – общее давление Р=99,4 кПа,

Р_п. – парциальное давление пара, его можно найти на диаграмме I-x в зависимости от влагосодержания Р_п.=4,6 кПа,
Р_сг.=99,4 кПа-0,3 кПа=99,1 кПа,
ρ_сг.=1,293 кг/м³*99,1 кПа*273 К/101,3 кПа*(273+82,5⁰С)=0,97 кг/м³,
ρ_вг.= 0,97 кг/м³*(1+0,0271 кг/кг сух в)=0,99 кг/ м³.
3.2 Расчет потери теплоты в окружающую среду

Тепловой поток Q_п через поверхность S_ст стенок сушилки вычисляют по уравнению теплопередачи:

Q_п= к*Δt_ср*S_ст,

Коэффициент теплопередачи к рассчитывается по формуле для многослойной стенки:

где δ и λ – соответственно толщина и коэффициент теплопроводности различных слоев футеровки и теплоизоляции.

Найдем значение критерия Re:

Re=v*l/υ=2,5 м/с*10 м/25,52*10^-6 м²/с=97963,8,

Nu=0,037*Re^0,8*Pr^0,43=0,037*692840,6^0,8*0,7^0,43=1951,9.

Коэффициент теплоотдачи α от сушильного агента к внутренней поверхности стенок:

Nu=α*l/λ,

α₁=Nu* λ/l=1951,9*3,32*10^-2 Вт/(м*К)/10 м=6,48 Вт/м²*К.

Суммарный коэффициент теплопередачи конвекций и излучением от наружной стенки к окружающему воздуху:

α₂=9,74+0,07*(t_ср-t_в),

где t_ср – температура наружной стенки, t_ср=40⁰С,

t_в – температура окружающего воздуха, t_в=20⁰С,
α₂=9,74+0,07*(40⁰С-20⁰С)=11,14 Вт/ м²*К.
По температуре газов выбираем толщину футеровки
Толщина:
футеровки – 250 мм
шамота – 125 мм
стали – 15 мм
диатома – 125 мм
λ:
шамота – 1,05 Вт/м*К
стали - 46,5 Вт/м*К
диатома – 0,15 Вт/м*К
Находим коэффициент теплопередачи:

Определяем поверхность стенки S_ст :

S_ст=π*d*l=3,14*1,6 м*10м=50,24 м²,

Q_п=0,83 Вт/(м²*К)*45⁰С*50,24 м²=1878,96 Вт.

Удельную потерю теплоты в окружающую среду определяют по формуле:

q_п=Q_п/W,

где W – масса влаги, удаляемая из высушенного материала за 1 с.

q_п=1878,96/0,0222 = 84637,8 Вт*с/кг.