Технологічний розрахунок сушарки-гранулятора

В цьому розділі при заданій продуктивності апарату визначимо витрату повітря на псевдо зрідження та основні габаритні розміри сушарки-гранулятора.

Вихідні дані:

- Продуктивність по отриманому грануляту: G₂ = 120 кг/год

- Вологість матеріалу:

початкова:ω₀ =0,4 мас.%

вологість гранулювання: ω₁ = 6 мас.%

кінцева: ω₂ = 0,3 мас.%

- Розмір гранул: d_ч = 2 мм

- Температура вологого матеріалу:

початкова: t^п_м = 10° С

кінцева: t^к_м = 60° С

- Теплоємкість сухого грануляту: с_м = 1,75 кДж/кг°С

- Щільність матеріалу: ρ_к = 1240 кг/м³

- Сушильний агент – повітря

- Температура повітря:

на вході: t^п_г = 85° С

на виході: t^к_г = 35° С

- Параметри зовнішнього повітря:

Температура: t₀ = 10° С

відносна вологість: φ₀ = 80%

вологомісткість: d₀ = 6,5 г/кг сух.пов.

Теплові втрати сушарки-гранулятора складають 2,5% від витрати тепла у калорифері.

Матеріальний баланс сушарки-гранулятора:

Метеріальний баланс сушарки:

Кількість вологи, що видаляється:

W = G₁ – G₂ = 170,914 – 120 = 50,914 кг/год = 0,014 кг/с

Тепловий розрахунок сушарки-гранулятора:

Внутрішній тепловий баланс сушарки-гранулятора

∆ = С_Н2О t^п_м + q_дод – (q_т + q_м + q_втр)

де Δ – різниця питомих витрат теплоти у дійсній та теоретичній сушарці-грануляторі.

С_Н2О – теплоємкість води у вологому матеріалі при температурі t^п_м , кДж/кг·°С

q_дод – питомий додатковий підвід теплоти у сушарку-гранулятор. (q_дод=0 кДж/кг вол.)

q_м – питома витрата теплоти у сушарці-грануляторі із матеріалом, що висушився, кДж/кг вол.

q_втр – питомі втрати тепла у зовнішнє середовище, кДж/кг вол.

Для розрахунку теплового балансу сушарки-гранулятора потрібно зобразити процес сушіння на I-d діаграмі (Рис. 3.4)

Побудова починається із знаходження точки А, координати якої відповідають початковим параметрам повітря перед входом у калорифер (t₀ = 10° С, φ₀ = 80%, d₀ = 6,5 г/кг сух.пов.)

Точка В характеризує параметри нагрітого повітря після калориферу (t^п_г = 85° С, І₁ = 102,7 кДж/кг, d₀ = d₁ = 6,5 г/кг сух.пов.)

Лінія АВ характеризує підігрів повітря у калорифері.

Для визначення дійсної волого місткості повітря на виході із сушарки-гранулятора необхідно побудувати теоретичний (лінія ВС’) та дійсний (лінія ВС) процеси сушіння. Теоретичний процес сушіння (адіабатичне сушіння при Δ=0) співпадає із лінією постійного тепловмісту та обмежується лінією ізотерми із значенням t^к_г = 35° С

Точка С’ характеризується параметрами повітря на виході із теоретичної сушарки-гранулятора (І₂=96,5 кДж/кг, t^к_г = 35° С, d₂’ = 26,35 г/кг сух. пов.)

Питома витрата тепла в теоретичній сушарці

Приймаємо питому втрату тепла q_втр у розмірі 5% від q_теор:

q_втр= 0,05·3905,79 = 195,29 кДж/кг вол.

Визначаємо питомі затрати тепла на нагрівання матеріалу:

Рис. 3.4 I-d діаграма сушіння грануляту Азитроміцину

Тоді різниця між питомими потоками теоретичного і дійсного сушіння Δ скадатиме:

∆ = q_м + q_втр – С _Н2О t^п_м = 206,23 + 195,29 – 4,19·10 = 359,62 кДж/кг вол.

З метою визначення нахилення лінії дійсного процесу сушіння ВС необхідно задатися значенням вологвмісткості повітря в інтервалі між d₀ та d₂’. Приймаємо d = 0,015 кг/кг сух. пов.

В цьому випадку ентальпію повітря знаходимо за формулою:

I = I₁ –∆ (d–d₀ )=102,7 – 359,62 (0,015 – 0,0065)=99,643 кДж/кг сух.пов.

По знайденим параметрам повітря I та d знаходимо точку перетину Е. Через точку В та Е проводимо лінію дійсного процесу сушіння ВС. Точка С характеризує дійсні параметри повітря на виході із сушарки (t^к_г = 35° С, І₂=82,8 кДж /кг сух.пов., d₂ =0,0185 кг/кг сух. пов.)

Витрата сухого повітря на сушіння:

Приймаємо витрати сухого повітря на сушіння та грануляцію 1,7 кг/с.

Питома витрата повітря:

Середня температура у сушарці:

Середній вологовміст повітря у сушарці-грануляторі:

Середня щильність повітря та водяних парів дорівнює:

Середня об’ємна продуктивність по повітрю:

Тепловий баланс сушарки:

Прихід теплоти:

- з очищеним атмосферним повітрям:

q₀ = l·І₀ = 83,334·25,17 = 2097,49 кДж/кг

- з зволожувачем:

q_в = С_d· t^п_м = 4,19·10 = 41,9 кДж/кг

- з матеріалом:

q_м = (G₂/W)·С_м· t^п_м = 120/50,914·1,75·10 = 41,246 кДж/кг

- з повітрям після калориферу

q_к = l(J₁ – J₀) = 83,334 (102,7 – 25,17) = 6460,807 кДж/кг

Витрати теплоти:

- з відпрацьованим повітрям

q_2в = l І₂ = 83,334·96,5=8041,635 кДж/кг

- з висушеним матеріалом

q_2м = (G₂/W)·С_м· t^к_м = 120/50,914·1,75·60=1731,483 кДж/кг

- втрати теплоти

q_втрат= 297,304 кДж/кг

Тепловий баланс сушарки-гранулятора представлений у таблиці 3.4.

Таблиця 3.4

Тепловий баланс сушарки-гранулятора

У випадку, якщо нев’язка теплового балансу була б більшою, то було б необхідно задати нові значення параметрів відпрацьованого сушильного агенту та повторити розрахунок.

Гідродинамічний розрахунок:

Динамічна в’язкість повітря при середній температурі 60°С:

μ=0,019сПз=0,019·10^-3Н·с/м²=0,019·10^-3Па·с

Щільність повітря: ρ_г^ср=0,9кг/м³

Критерій Архимеда:

Критерій Рейнольдса:

Початкова швидкість псевдо зрідження:

Критерій Рейнольдса (витання)

Швидкість витання (унесення)

За дослідними даними число зрідження дорівнює: K_w=1,45

Визначаємо робочу швидкість повітря у сушарці-грануляторі

W_роб = К_W W_кр =1,45·0,586=0,85 м/с

Знаходимо робоче значення критерія Рейнольдса

Знаходимо порозність нерухомого шару:

Порозність псевдокиплячого шару:

Визначимо діаметр апарату:

Площа перетину апарату на рівні решітки:

Виходячи з дослідних даних час сушіння грануляту складає: Т=1год.

Тоді маса шару в апараті складає:

Насипна щільність:

Об’єм нерухомого шару:

Висота нерухомого шару:

Висота киплячого шару:

За дослідними даними висоту апарату приймаємо у 12 разів більше, ніж висота киплячого шару:

За результатами отриманих даних було обрано сушарку-гранулятор фірми DGM з наступними характеристиками (Таблиця 3.5).

Таблиця 3.5

Характеристика сшарки-гранлятора LD-120

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: