Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Расчет и принцип работы распылительной сушилки

Расчет и принцип работы распылительной сушилки

Содержание


Введение

1 Расчет процесса горения

2 Материальный баланс сушки

3 Тепловой баланс сушки

4 Расчет габаритов распылительной сушилки

5 Расчет циклонов

6 Расчет скрубберов Вентури

Список использованной литературы

Приложение


Введение


Сушка в основном применяется, если необходимо испарить растворитель и получить из высушиваемого материала порошкообразный или гранулированный сухой продукт. Сушка представляет собой весьма энергоемкий, сложный, взаимообусловленный комплекс химических, тепловых и диффузионных процессов. В настоящее время из известных сушилок, разработанных для микробиологии, нашли применение распылительные сушилки с дисковым и форсуночным распылением, вальцовые сушилки (в гидролизной промышленности) и сублимационные сушилки (в производстве бактериальных препаратов, ферментов). Методы сушки и конструкции сушилок в значительной степени определяются режимами сушки для конкретного материала, обеспечивающими высокое качество сухого продукта при наименьших капиталовложениях и энергозатратах. Это особенно характерно для продуктов микробного синтеза, оптимальные режимы и методы сушки которых могут быть определены после изучения не только физико-химических и теплофизических характеристик, но и биологических свойств. Специфика сушки связана со сравнительно низкой термоустойчивостью и требованиями максимально возможной сохраняемости целевых продуктов биосинтеза в конечных препаратах.

В микробиологической промышленности в основном используются распылительные сушилки с дисковым распылением. В качестве топлива в зависимости от технологических требований используется природный газ или мазут.


1. Расчет процесса горения


Целью этого этапа расчета является расчет низшей теплотворной способности топлива, количества и состава продуктов сгорания, энтальпии продуктов сгорания.

Низшая теплотворная способность топлива - количество тепла, выделяемое при полном сгорании единицы топлива, но в предположении, что влага остается в продуктах горения в парообразном состоянии. В трубчатых печах дымовые газы выводятся через дымовую трубу при таких температурах, при которых водяные пары, находящиеся в продуктах сгорания, не могут сконденсироваться, следовательно, тепло конденсации водяного пара не используется. Поэтому для практических расчетов процесса горения пользуются низшей теплотворной способностью топлива.

Низшая теплотворная способность топлива по формуле Д.И.Менделеева [4]:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,

где C, H, S, O, W - соответственно содержание углерода, водорода, серы, кислорода, влаги, % по массе.

Элементарный состава газового топлива:

I) содержание углерода


Расчет и принцип работы распылительной сушилки;


2) содержание водорода

Расчет и принцип работы распылительной сушилки;


где nCi, nHi– соответственно число атомов углерода, водорода, серы, кислорода, азота в молекулах газовых компонентов топлива;

xi - концентрация газовых компонентов в топливе, % по массе;

Mi- молекулярная масса компонентов топлива;

k - число компонентов в топливе;

C, H, S, O, N - соответственно содержание углерода, водорода, % по массе.

Молекулярная масса газовой смеси:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки=0,95*16+0,03*30+0,02*44=16,98 г/моль,


где ωi –объемная доля газовых компонентов в топливе;

Mi – молекулярная масса компонентов топлива.

Массовая концентрация газовых компонентов топлива:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки;


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


Расчет и принцип работы распылительной сушилки


Расчет и принцип работы распылительной сушилки.


Учитывая, что теплота сгорания - свойство аддитивное, то теплота сгорания газообразного топлива


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


где Qi - теплота сгорания отдельных компонентов топлива;

xi- массовая доля компонентов в смеси.

Для газового топлива низшая теплота сгорания:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


где СН4, С2Н6, С3Н8 - содержание соответствующих компонентов в топливе, % по объему.

Результаты пересчета состава топлива сведены в таблицу 1.


Таблица 1 – Результаты пересчета состава топлива

Компонент Плотность, кг/м3 Молекулярная масса, Мi Объемная доля, ωi Miωi

Массовые проценты Расчет и принцип работы распылительной сушилки

СН4 0,72 16 0,95 15,20 89,52
С2Н6 1,36 30 0,03 0,90 5,30
С3Н8 2,02 44 0,02 0,88 5,18


1,00 16,98 100

Плотность топливного газа:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


где xi - массовые доли компонентов в смеси;

rсм ,ri - плотность смеси и ее компонентов.

Расчет и принцип работы распылительной сушилки,

Расчет и принцип работы распылительной сушилки

Проверка:


С+Н+О+N+S=100 %


Расчет и принцип работы распылительной сушилки

Теоретическое количество воздуха, необходимого для сгорания одного килограмма топлива:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


Фактический (действительный) расход воздуха:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


где a - коэффициент избытка воздуха, (для объемного горения газообразного топлива a=1,05-1,2).

Объемный действительный расход воздуха:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


где rв - плотность воздуха, rв= 1,293 кг/м3.

Количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании одного килограмма топлива:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки ,


где Wф - расход форсуночного пара, для газообразного топлива Wф =0.

Количество газов, образующихся при сгорании одного килограмма топлива:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


Расчет и принцип работы распылительной сушилки ,


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


Расчет и принцип работы распылительной сушилки .


Проверка


Расчет и принцип работы распылительной сушилки ,


2,774+2,194+0,196+13,795=18,959кг/кг ≈18,962 кг/кг.

Объемное количество продуктов сгорания на один килограмм топлива (при нормальных условиях):


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


Расчет и принцип работы распылительной сушилки.


Суммарный объем продуктов сгорания:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки.


Плотность продуктов сгорания при температуре 273К и давлении 0,1*106Па:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки.


Энтальпия продуктов сгорания на один килограмм топлива при различных температурах от 50 оС до температуры теплоносителя:


qt=(T-273)*( mРасчет и принцип работы распылительной сушилки* СРасчет и принцип работы распылительной сушилки+ mРасчет и принцип работы распылительной сушилки* СРасчет и принцип работы распылительной сушилки+ mРасчет и принцип работы распылительной сушилки* СРасчет и принцип работы распылительной сушилки+ mРасчет и принцип работы распылительной сушилки* СРасчет и принцип работы распылительной сушилки),Расчет и принцип работы распылительной сушилки ,


где T – температура продуктов сгорания, К;

СРасчет и принцип работы распылительной сушилкиРасчет и принцип работы распылительной сушилкиРасчет и принцип работы распылительной сушилкиРасчет и принцип работы распылительной сушилки- средние массовые теплоемкости продуктов сгорания, кДж/кг*К.

Расчет энтальпии продуктов сгорания при различных температурах сведен в таблицу 2.


Таблица 2 – Энтальпии продуктов сгорания при различных температурах

Температура, оС

СРасчет и принцип работы распылительной сушилкиРасчет и принцип работы распылительной сушилки

СРасчет и принцип работы распылительной сушилкиРасчет и принцип работы распылительной сушилки

СРасчет и принцип работы распылительной сушилкиРасчет и принцип работы распылительной сушилки

СРасчет и принцип работы распылительной сушилкиРасчет и принцип работы распылительной сушилки

q, Расчет и принцип работы распылительной сушилки

50 0,839 0,919 1,868 1,031 1041,43
100 0,862 0,925 1,877 1,033 2094,09
150 0,885 0,931 1,886 1,034 3155,91
200 0,908 0,936 1,895 1,036 4230,30
250 0,928 0,943 1,907 1,038 5315,57
300 0,946 0,950 1,921 1,041 6415,70
350 0,964 0,957 1,934 1,045 7532,20

q50=(323-273)*(2,774*0,839+2,194*1,868+0,196*0,919+13,795*1,031)=1041,43 Расчет и принцип работы распылительной сушилки

q100=(373-273)*(2,774*0,862+2,194*1,877+0,196*0,925+13,795*1,033)=2094,09 Расчет и принцип работы распылительной сушилки

q150=(423-273)*(2,774*0,885+2,194*1,886+0,196*0,931+13,795*1,034)=3155,91 Расчет и принцип работы распылительной сушилки

q200=(473-273)*(2,774*0,908+2,194*1,895+0,196*0,936+13,795*1,036)=4230,30 Расчет и принцип работы распылительной сушилки

q250=(523-273)*(2,774*0,928+2,194*1,907+0,196*0,943+13,795*1,038)=5315,57Расчет и принцип работы распылительной сушилки

q300=(573-273)*(2,774*0,946+2,194*1,921+0,196*0,950+13,795*1,041)=6415,70Расчет и принцип работы распылительной сушилки

q350=(623-273)*(2,774*0,964+2,194*1,934+0,196*0,957+13,795*1,045)=7532,20Расчет и принцип работы распылительной сушилки

После определения энтальпии продуктов сгорания при различных температурах строим график зависимости температура – энтальпия (Рисунок 1).


Расчет и принцип работы распылительной сушилки

Рисунок 1 – График зависимости энтальпии продуктов сгорания от температуры


2. Материальный баланс сушки


Содержание сухих веществ в высушиваемом растворе не изменяется, если нет уноса или других потерь


Расчет и принцип работы распылительной сушилки, кг/ч,


гдеG1, G2, GC – количество раствора до и после сушки и абсолютно сухого вещества, кг/ч;

φ1, φ2 – влажность раствора до и после сушки, %.

Производительность сушилок по испаряемой влаге:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки.


Количество получаемых сухих дрожжей после сушки:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки.


Технические характеристики распылительной сушилки

Тип сушилки СРЦ-12,5/1100 НК
Производительность по испаряемой влаге, кг/ч 10000
Температура теплоносителя, оС Поступающего 300

отходящего 90
Мощность двигателя распыливающего механизма, кВт 100
Габариты сушилки диаметр 14500

высота 21640
Масса сушилки 60360

Количество распылительных сушилок, необходимое для испарения влаги:


Расчет и принцип работы распылительной сушилкишт,


принимаю n=3штуки,

где WC – производительность одной сушилки по испаряемой влаге, кг/ч.


3. Тепловой баланс сушки


При сушке в распылительных установках тепло передается от нагретого газа или воздуха и расходуется на нагрев высушенного материала, испарение влаги, потери в окружающую среду.

Подвод тепла:

тепло, вносимое дрожжевой суспензией:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


где Gc - массовый расход дрожжевой суспензии, кг/ч;

ic - энтальпия дрожжевой суспензии при температуре поступления ее в сушильную камеру; кДж/кг;

Сс – теплоемкость дрожжевой суспензии;

θ – температура поступления дрожжевой суспензии в сушилку, обычно составляет 40…60 єС.

θ=50оС,

Сс=3,52 кДж/(кг*град), Gc=38000 Расчет и принцип работы распылительной сушилки.

Qс=38000*3,52*50=6688000Расчет и принцип работы распылительной сушилки.

2) тепло, подводимое теплоносителем (сушильным агентом):


Qc.a.= Gc.a Jн ,


где Gc.a – количество теплоносителя (сушильного агента), кг/ч;

Jн- энтальпия сушильного агента при начальной температуре tн теплоносителя, кДж/кг. Определяется по графику зависимости температура-энтальпия продуктов сгорания.

при t=349оС Jн=7530Расчет и принцип работы распылительной сушилки

Расход тепла:

1) тепло, уносимое сухими дрожжами:


Qд.= Gz Jд=G2Cд θ z,


где G2 – количество дрожжей после сушки, кг/ч;

Jд – энтальпия сухих дрожжей при температуре выхода дрожжей из сушилки, кДж/кг;

Cд – теплоемкость сухих дрожжей ;

θ 2 – температура высушенных дрожжей;

θ 2=89оС, Cд=2,93 кДж/(кг град)[2], G2=9668,15 Расчет и принцип работы распылительной сушилки.

Qд=9668,15*2,93*89=2521163,48 Расчет и принцип работы распылительной сушилки

2) тепло, уносимое теплоносителем (сушильным агентом):


Qc.a.= Gc.a Jк ,


где Gc.a – количество теплоносителя (сушильного агента), кг/ч

Jк – энтальпия сушильного агента при температуре выхода сушильного агента из сушилки, кДж/кг.

при t=87оС Jк =1780Расчет и принцип работы распылительной сушилки,

3) тепло, уносимое испаряемой влагой:


Qw=W Jw ,


где W – количество испаряемой влаги, кг/ч;

Jw – энтальпия водяного пара при температуре выхода водяного пара из сушилки, кДж/кг.

Jw =2700Расчет и принцип работы распылительной сушилки при t=87оС , W=28331,85Расчет и принцип работы распылительной сушилки,

Qw=2700*28331,85=76509017,71Расчет и принцип работы распылительной сушилки.

4) потери тепла в окружающую среду.

Для определения габаритов сушилки приближенно можно принимать удельные потери тепла в окружающую среду в зависимости от начальной влажности материала q =(125ч250) кДж/кг [6]:


Qп=q W, Расчет и принцип работы распылительной сушилки


q= 125 Расчет и принцип работы распылительной сушилки,

Qп=125*28331,85=3542084,15 Расчет и принцип работы распылительной сушилки.

Потери тепла в окружающую среду обычно составляют 3ч8℅ от общего количества тепла.

Количество теплоносителя (сушильного агента) определяется после преобразования теплового баланса процесса сушки по следующей формуле:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки


Проверяется тепловой баланс процесса сушки. Согласно закону сохранения энергии:

Qприх.=Qрасх. ,

где Qприх.,Qрасх. – соответственно статьи прихода и расхода тепла.

Qприх.=6688000+13197*7530=106061410 Расчет и принцип работы распылительной сушилки,

Qрасх=2521163,48+76509017,71+3542084,15-13197*1780=106062925 Расчет и принцип работы распылительной сушилки

Расчет и принцип работы распылительной сушилки

Ошибка расчета должна быть не более 1 ℅.

0,0014%<1%.

Часовой расход топлива:


B= Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


где Qc.a – тепло, подводимое теплоносителем (сушильным агентом), кДж/ч;

QРасчет и принцип работы распылительной сушилки- низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг;

η - коэффициент полезного действия печи (η=0,8-0,95), η=0,9.

Объемный расход топливного газа равен:


В’=Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


где ρг - плотность топливного газа, кг/м3.

Удельный расход тепла в сушилке определяется


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


где Qс.а - тепло, подводимое теплоносителем (сушильным агентом), кДж/ч;

W - количество испаряемой влаги кг/ч.

Тепловой к.п.д. сушилки:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,

где r - удельная теплота парообразования воды, определяемая по температуре материала при сушке, кДж/кг, при 89оС

r=2295,7Расчет и принцип работы распылительной сушилки,

q - удельный расход тепла в сушилке, кДж/кг.

Теплопроизводительность:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки


Выбор типоразмера печи определяется по каталогу [7] в зависимости от ее назначения, теплопроизводительности, вида топлива.


Типоразмер печи

Тип печи

БКГ2Расчет и принцип работы распылительной сушилки

теплопроизводительность 17,8 МВт/м2

Выбираю 2 печи типа БКГ2Расчет и принцип работы распылительной сушилки, предназначенных для беспламенного сжигания газообразного топлива.


4. Расчет габаритов распылительной сушилки


Целью расчета является определение диаметра сушильной камеры и ее рабочего объема.

Из всего разнообразия приводимых в литературе формул для определения диаметра распыливающих капель можно использовать наиболее простую (6):


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


где R - наружный радиус диска, м;

ω - угловая скорость диска, м/с;

ρ - плотность суспензии, кг/м3;

σ - поверхностное натяжение суспензии, H/м, σ=73,8*10-3 Н/м.

ω=135 м/с,


ω=2πRn


R=ω/ (2πn)=(135 м/с) / (2*π134.167c-1)=0,160 м


dд=2R=0,32м


При расчете среднего диаметра капель можно принять С=2, для максимального размера капель С=4,6.

Расчет и принцип работы распылительной сушилки

Размеры капель зависят от окружной скорости диска, производительности по суспензии, физических свойств суспензии. Основные характеристики центробежных распылителей приведены в таблице 3.


Таблица 3 - Основные характеристики центробежных распылителей

Технические данные Тип распылителя ЦРМ 18/100-8000
Производительность, т/ч 18
Давление, МПа:
в трубках подачи воздуха 0,01-0,08
в трубках подачи воды 0,2
Мощность электродвигателя, кВт 100
Скорость вращения диска, об/мин 8050
Угловая скорость диска, м/с 131-139
Смазка Масло индустриальное И-12
Разовая заливка масла, л 30
Габаритные размеры, мм:
длина 960
ширина 700
высота 2805

Радиус факела распыления вычисляется по формуле:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


где ρ, ρ2 - плотность суспензии и сушильного агента;

Re - критерий Рейнольдса:


Re=Расчет и принцип работы распылительной сушилки


где ω- угловая скорость распыливающего диска, м/с;

d - диаметр капли, м;

ν- кинематическая вязкость газа, м2/с;


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


Динамическая вязкость продуктов сгорания при


Расчет и принцип работы распылительной сушилки


Расчет и принцип работы распылительной сушилки=0,017мПа*с

Расчет и принцип работы распылительной сушилки=0,03 мПа*с

Расчет и принцип работы распылительной сушилки=0,025 мПа*с

Расчет и принцип работы распылительной сушилки=0,026 мПа*с


Расчет и принцип работы распылительной сушилки


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


Re=Расчет и принцип работы распылительной сушилки.

Gu – критерий Гухмана:


Расчет и принцип работы распылительной сушилки,


где t1 – температура агента перед сушкой, 0С;

t2 - температура сушильного агента после сушки, °С;

tм - температура мокрого термометра, tм=40-60оС, tм=50оС; Ко- критерий Коссевича:


Расчет и принцип работы распылительной
    <div class=

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: