Сушилки кипящего слоя»
Рассчитать диаметр и высоту сушилки кипящего слоя, а также геометрические характеристики газораспределительной решетки (диаметр и шаг размещения отверстий) по исходным данным:
наименовнаие материала – пшеница;
производительность Gк =12 т/ч;
влагосодержание материала:
начальное uо=0,35 кг/кг сухого вещества;
критическое uкр=0,25;
конечное uк=0,14;
размер частиц материала:
средний эквивалентный δ=3,5 мм;
максимальный δ*=3·δ мм;
фактор формы частиц ψ=0,6;
плотность частиц готового продукта ρм.к=1200 кг/м3;
удельная теплоемкость сухого продукта cт=1,3 кДж/(кг⋅К);
начальная температура материала θо=20°С;
температура воздуха:
на входе t0=150°С;
на выходе tк=55°С;
влагосодержание исходного воздуха X0 = 0,006 кг/кг;
атмосферное давление P =100 кПа;
гигротермическое равновесие высушиваемого материала описывается уравнением:
m=1,988;
n=-6,54·10-3;
р=0,1566;
q=-0,463·10-3
Решение
Производительность сушилки по сухому продукту, испаряемой влаге и исходному материалу найдём по формулам:
Gт=Gк1+uк=120001+0,14=10526,32кгч;
W=Gт∙∆u=10526,32∙(0,35-0,14)=2210,53кгч;
G0=Gк+W=12000+2210,53=14210,53кгч.
Удельная энтальпия пара, содержащегося в воздухе при конечной температуре (550С) равна Iпк=2600,65 кДж/кг.
Принимаем конечную температуру продукта:
θк=0,9∙tк=0,9∙55=500С.
Тогда удельная теплота на нагрев материала составит:
qм=ст+сж∙uк∙θк-θ0∆u=1,3+4,184∙0,14∙50-20(0,35-0,14)=269,39кДжкг,
где сж- удельная теплоёмкость воды при конечной температуре продукта 500С.
Удельная теплота связанной влаги:
qс=2100∙(uкр-uк)2∆u
qс=2100∙(0,25-0,14)2(0,35-0,14)=121кДжкг.
Удельная энтальпия сушильного воздуха при начальной температуре:
I0=c1∙t0+Iп0∙X0=1,015∙150+2746,3∙0,006=168,73кДжкг,
где c1 =1,015 кДж/(кг·К) - удельная теплоёмкость сухого воздуха;
Iп0=2746,3 кДж/кг – удельная энтальпия водяного пара при t0=1500С.
Учитывая, что при стационарных условиях процесса затраты на нагрев транспортного устройства отсутствуют (qтр=0), найдём полезно затрачиваемую удельную теплоту:
qпол=2600,65+269,39+121=2991,04 кДж/кг.
Принимаем удельные потери тепла:
qпот=0,1·qпол=0,1·2991,04=299,10 кДж/кг.
Дополнительное тепло в материал не вводится (qдоп=0).
Удельный расход воздуха на сушку:
σ=qпол+qпот-сж∙θ0-qдоп∙∆uI0-сг∙tк-Iпк∙Х0;
σ=2991,04+299,10-4,184∙20-0∙(0,35-0,14)168,73-1,015∙55-2600,55∙0,006=6,92
Расход воздуха на сушку:
L=σ∙Gт=6,92∙10526,32=72842,13кгч.
Изменение влагосодержания воздуха в процессе сушки:
∆Х=∆uσ=(0,35-0,14)6,92=0,03
Конечное влагосодержание воздуха:
Хк=Х0+ΔХ=0,006+0,03=0,036
Истинную конечную температуру продукта и соответствующее ей равновесное влагосодержание воздуха найдем путем установления условий равенства mX=mt
. Для этого рассчитаем для конечного влагосодержания продукта uк значения X* двумя способами при двух крайних значениях температур: θmin=33оС и θmax=50оС.
При θmin=330С находим:
φ*=1-ехр-0,250,1566-0,463∙10-3∙331,988-6,54∙10-3∙33=0,678
Давление насыщенного водяного пара при θmin=330С pн1*=37,73 мм рт.ст.= 5,03 кПа.
Найдем влагосодержание воздуха:
Х*=МпМг∙рн*∙φ*Р-рн*∙φ*,
Х*1=1828,9∙5,03∙0,678100-5,03∙0,678=0,022
При θmax =500С по тем же формулам получено X2*= 0,068.
При θmin=330С имеем:
Х3*=Хк+∆Х∆t∙tк-θmin=0,036+0,03150-55∙55-33=0,043
Аналогично при θmax=500С X4* = 0,038 кг/кг.
Координаты точки пересечения:
Хк*=0,022∙0,038-0,068∙0,0430,022-0,068-0,043+0,038=0,041;
θк=0,038-0,068∙33-(0,043-0,022)∙500,022-0,068-0,043+0,038=400С
Число единиц переноса:
mt=∆ttк-θк=150-5555-40=6,33;
mX=∆XXк*-Xк=0,030,041-0,036=6
Рассчитанные значения mt и mX практически совпали, поэтому нет необходимости графического построения зависимости X* = f (θ). Принимаем окончательно mt =mX =6,33.
Плотность влажного воздуха при конечных условиях:ρ=Мп∙Мг∙1+Хк22,4∙(Мп+Мг∙Хк)∙Т0∙Р(Т0+tк)∙Р0
ρ=18∙28,9∙1+0,03622,4∙(18+28,9∙0,036)∙273∙100(273+55)∙101,3=1,038 кг/м3
Из справочных данных для воздуха при tк=550С, пренебрегая наличием в нём водяного пара, находим:
λ=0,0287 Вт/(м·К);
μ=19,85·10-6 Па·с;
с=1,005 кДж/(кг·К).
Объемный расход воздуха:
Vг=L∙1+Хкρ=72842,13∙1+0,0361,038=72701,78 м3/ч
Критерий Архимеда:
Ar*=g∙δ3∙ρм.к∙ρμ2=9,81∙3,5∙10-33∙1200∙1,038(19,85∙10-6)2=1,33∙106
Принимаем порозность псевдоожиженного слоя ε=0,85.
Применим способ графического определения скорости псевдоожижения.
Вспомогательная величина:
lgLy=1,2lg1,33∙106-10,4+2,2∙3,93-0,8∙(lg1,33∙106-7,3+3,93)2+2,4
Ly=1166,44
Величину коэффициента (динамического), учитывающего отклонение от сферической формы частиц, для округлых частиц без резких выступов, можно принять равной kψ=0,8
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
