Расчет барабанной сушильной установки

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ Институт транспортной техники и организации производства Кафедра: «Теплоэнергетика железнодорожного транспорта»

Курсовая работа по дисциплине:

" Теплотехнические установки и нормирование технико-экономических ресурсов"

Расчет барабанной сушильной установки Москва 2010 г

Энтальпия и влагосодержание продуктов сгорания топлива Теоретическое количество абсолютно сухого воздуха необходимого для сжигания 1 кг газообразного топлива, кг воздуха/кг топлива:

L0 = 1.38*(0.0179СО+0.248Н2+0.44Н2S+У (m+n)/4(12m+n) CmHn — O2)

L0 = 9.249 кг в-ха/кг т-ва Пересчет объемного состава на массовый производится по соотношению:

g1 = ri*(mi/m)

gco=0.0018*(36/25. 94) = 0.249; gH2=0.5*(2/25.94)= 0.3 855;

gO2 =0.001*(32/25.94) = 0.123; gH2S = 0.0002*(34/25.94) = 0.262;

gCH4 = 0.63*(16/25.94)=0.3885; gC2H6 = 0.15*(30/25.94) =0.1734;

gC3H8 =0.086*(44/25.94) =0.1458; gC4H10 =0.12*(58/25.94) =0.2683;

gC5H12 =0.006*(72/25.94)= 0.0166;

Молярная масса топлива

m = У ri*mi

m = 0.0036+0.14+0.032+0.0068+10.08+4.50+3.78+6.96+0.432 = 25.94 грамм Низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг. Сухого газа:

Qн=22.4*(22.33CH4+21.2C2H6+20.7C3H8+20.4C4H10+20.26C5H12+6.86H2S+53.55H2+4.51CO)

Qн = 47 487 кДж/кг. Сухого газа

Высшая теплота сгорания сухого газообразного топлива, кДж/кг топлива:

Qв = Qн + 2512*У0/09*n*CmHn/12*m-n

Qв = 47 487 + 4685 =52 172 кДж/кг.топлива КПД топочной камеры принимаем равным 0.9

? = 0.9

Теплоемкость топлива

Cm = Уcigi

Cm = 0.2 484*1.04+0.385*14.42+0.123*0.92+0.262*1.55+

+0.3885*2.23+ 0.1734*1.25 + 0.1458*1.67+0.2683*1.7+0.0166*1.703=

=0.25 896+0.555+ 0.113 + 0.4+0.866 355+ 0.21 675+0.243 486+

+0.45 611+0.282 698 = 1.815 кДж/кгК Температуру топлива tm принимаем равной 25 С Количество сухих газов (кг/кг топлива) образовавшихся при сжигании 1 кг топлива:

Gсг = 1 + Ь*L0 — У0/09*n*CmHn/12*m-n

Gсг = 42 кг/кг топлива Количество водяного пара

Gп = У0/09*n*CmHn/12*m-n + Ь* L0*d0/1000

Gп =2.087 кг/кг топлива

При помощи диаграммы определяем, что влагосодержание наружного воздуха

d0 = 6 г/кг в-ха Энтальпия наружного воздуха

hс.в = 22 кДж/кг Также знаем что энтальпия водяных паров при температуре 900 С

hп = 4398 кДж/кг (из программы) Ь получаем по соотношению:

Ь = 4

Влагосодержание продуктов сгорания топлива (г/кг сухого газа)

d = 1000*(Gп/Gсг)

d = 49.7 г/кг сухого газа Энтальпия продуктов сгорания топлива, кДж/кг

h = (Qв* ?+cm*tm + Ь* L0 *h0)/Gcг

h = 1338 кДж/кг

Тепловой расчет сушильной установки Суммарный расход теплоты на 1 кг испаренной влаги кДж/кг

qc = Q*B*?/W = q1 + q2 + q3 + q4

qc = 2560+287+572 +40 = 3459 кДж/кг Полезный расход теплоты на испарение влаги

q1 = hn2 — c2*t2

q1 = 2631 — 71 = 2560 кДж/кг Расход теплоты на нагрев песка в установке:

q3 = G2*cm*(t'' - t')/W

G2 = G1 — W = 0.4678 кг/c

W = G1(w1 — w2)/(100-w2) = 0.0622 кг/с

q3 = 287.15 кДж/кг Потери теплоты с сушильным агентом

q2 = lcm*cвг*(t2 — t0) = 8.34*1.107 (70 — 8) = 572 кДж/кг

lcm =(q1 + q3 + q4)/(cсг*tсг — c2t2) = (2560+287.15+40)/346 =8.34 кг/кг влаги

cвг = с2 + 0.197*d

cвг = 1.125 кг/кг влаги Расход топлива, кг/с

B = qc*W/(Qв* ?)

B = 0.458 кг/с

Удельный расход топлива, кг топлива/кг влаги

b = B/W

b = 0.073 кг топлива/кг влаги Количество теплоты, переданной от газов высушиваемому песку. кВт

Q = W*(q1+q3+q4)

Q = 180 кВт Определение размеров сушилки Тип внутреннего устройства барабана сушилки принять в соответствии с рисунком N 1. Объемный коэффициент теплоотдачи бх = б’х + б''х + б'''х бх = 402 + 11.5 + 111.5 = 525 Вт/(м куб.*К) Для песка падающего с лопаток б’х = б*б'к* F’m + б’луч*Fo

б’х = 402 Вт/(м куб.*К) Где коэффициент учитывающий все особенности передачи теплоты при падении частиц песка с лопаток, определяется по диаграмме на рис N 2.

По графику определяем что коэффициент б = 0.19

Коэффициент теплоотдачи б’к = 0.72*(л/хЅ)*(WІ + 4.93*h)ј/(дср)Ѕ

б’к =311 Вт/(м кв.*К)

Средняя скорость сушильного агента м/с

W = Vcp/[(1-о)*0.785*DбІ]

W = 0.328 м/с При степени заполнения песком барабана о = 0.018 (уточненное значение) И числе оборотов n = 1

Средний объемный расход влажных газов в сушильной камере м куб./с

Vcp = B*хcp*Gсг

Vcp = 0.4289 м куб./с Суммарная поверхность частиц, падающая с лопаток, отнесенная к 1 м куб. барабана

F’m = 57.5*(1-m)*Dб*n*П/(2.45*дср*1000)

F’m =6.814 м кв./м куб.

Суммарная поверхность песка на завале и в лопатках м кв./м куб.

F''m = 2.37/Dб

F''m = 1.823 м кв./м куб.

Объемный коэффициент теплоотдачи через внешнюю поверхность слоя песка, находящегося на лопатках и в завале б''х = б''к* F''m + б''луч*F''m

б''х =11.5 Вт/(м куб.*К)

где коэффициент теплоотдачи б''к определяется по эмперической формуле

где Nu = б''к*l/ л Re = с W l/м = с W l/сх = W l/х За определенный размер в этой формуле принимается величина средней длины скатывания частиц l = 0.75 м. Физические константы принимаются по соответствующим параметрам воздуха при средней температуре tcpг = 0.5*(tcг +t2)

tcpг = 230С

Re =0.328*0.75*1 000 000/37.8 = 6508

= 0.347*329 = 114.078

Nu = 114.078 = б''к*l/ л б''к = Nu* л/l = 114.078 * 0.4 134/0.75 = 6.288 Вт/(м кв.*К) Третья составляющая объемного коэффициента теплоотдачи, учитывающая теплоту, получаемою песком от более нагретых деталей внутреннего устройства и обечайки барабана.

б'''х = б'''к* Fгол *[tсг -0.5*(t' + t'')]/?t

б'''х = 111 Вт/(м куб.*К) По формуле Юргеса б'''к = 5.0 +3.0* (с W)

б'''к = 5.688 Вт/(м кв.*К) Для прямоточного движения в барабане сушилки песка и сушильного агента

?t = (tсг — t') — (t2 — t'')/ln[(tсг — t')/ (t2 — t'')]

?t = (383.5 — 22)/ln (383.5/22) = 126.5

Для принятой конструкции устройства барабана

Fгол = 8.9/ Dб

Fгол = 6.846 м кв./м куб Объем барабана сушилки, м куб.

Vб =1.2*Q*1000/ (бх *?t)

Vб = 3.252 м куб.

Длина барабана сушилки, м

Lб = Vб/(0.785* DбІ)

Lб = 2.5 м Количество влаги, испаряющейся в единицу объема сушилки, кг/(м куб./с)

Wv =W/ Vб

Wv = 0.0191 кг/(м куб./с) Проверка:

Время прохождения песка через сушилку ф = 12 Lб/(h/ Dб)* *[7tgщ + (0.0514*(с W/ дср*1000)]

ф =148с

Уточненное значение степени заполнения объема барабана сушилки песком о = ф*0.5*(2G1 — W)/(0.83* с cp* Vб) о = 0.018

Степень заполнения барабана отличается менее чем на 5% следовательно параметры были выбраны верно.