Гидродинамический расчет сушилки.

Свойства воздуха на выходе из сушилки

Плотность воздуха на выходе из сушилки:

r_t = 1,293×273/(273 + 90) = 0,97 кг/м³.

Вязкость воздуха при 90 °С:

=

= 17,3×10^-6×(273 + 124)(363/273)^3/2/(363+124) = 21,6×10^-6 Па×с,

где m₀ = 17,3×10^-6 Па×с – вязкость воздуха при 0° С [1c. 513],

C = 124 – вспомогательный коэффициент.

Кинематическая вязкость воздуха:

n_t = m_t/r_t = 21,6×10^-6 /0,97 = 22,3×10^-6 м²/с.

 

Рабочая скорость воздуха

Критерий Архимеда:

=

= 9,8×0,0030³/(22,3×10^-6)²×(1770-0,97)/0,97 = 970916,

где r_М = 1770 кг/м³ – плотность материала [1c. 511].

 

Критерий Рейнольдса для рабочего режима:

=

= 970916×0,60^4,75/[18+0,61×(970916×0,60^4,75)^1/2] = 436,2,

где e = 0,60 – порозность кипящего слоя.

 

Рабочая скорость воздуха:

v_р = Re_рn_t/d_t = 436,2×22,3×10^-6/0,0030 = 3,24 м/с.

 

Диаметр аппарата у газораспределительной решетки.

Площадь газораспределительной решетки:

S_р = L(1+x₂)/(r_tV_р) = 9,51×(1+0,021)/(0,97×3,24) = 3,090 м².

Диаметр аппарата:

= (3,090/0,785)^1/2 = 1,984 м

принимаем диаметр аппарата 2,0 м.

 

Высота кипящего слоя

Критерий Прандтля:

Pr = cm_t/l_t = 1000×21.6×10^-6/0,035 = 0,62,

где l_t = 0,035 Вт/(м×К) – теплопроводность воздуха [1c. 530].

 

Критерий Нуссельта:

Nu = 0,4(Re_р/e)^0,67Pr^0,33 = 0,4×(436,2/0,60)^0,67×0,62^0,33 = 28,2.

 

Коэффициент теплообмена:

a = Nul_t/d = 28,2×0,035/0,0030 = 329 Вт/(м×К)

 

Число единиц переноса:

= ln[(150 – 85)/(90 – 85)] = 2,56.

 

Объем кипящего слоя:

V_сл = Lc_Вm₀/[aS_уд(1 – e)],

где S_уд = 6/d = 6/0,0030 = 2000 м^-1 – удельная поверхность.

V_сл = 9,51×1000×2,56/(329×2000×(1 – 0,60)] = 0,092 м³.

 

Высота слоя:

Н_сл = V_сл/S_p = 0,092/3,090 = 0,030 м

По практическим данным обычно принимают высоту слоя

Н_сл = 80d₀ = 80×5,0 = 400 мм [2c. 171],

где d₀ = 5,0 мм – диаметр отверстий.

Общая высота аппарата Н = 5Н_сл = 5×400 = 2000 мм.

 

Проверка условия выноса из аппарата мелких частиц

Принимаем минимальный диаметр частиц 1 мм

Критерий Архимеда для частиц с минимальным диаметром:

= 9,8×0,0010³/(22,3×10^-6)²×(1770–0,97) /0,97 = 35960.

Критерий Рейнольдса:

= 35960/ (18 + 0,61×35960^1/2) = 269,0.

Скорость витания частиц:

v_вит = 269,0×22,3×10^-6/0,0010 = 6,00 м/с

Так как скорость витания частиц больше рабочей скорости воздуха, то можно использовать аппарат цилиндрической формы

 

Проверка условия псевдоожижения частиц максимального размера

Принимаем максимальный диаметр частиц 5 мм

Скорость воздуха у решетки:

v_реш = v_p(273+t₁)/(273+t₂) = 3,24×(273+150)/(273+90) = 3,8 м/с.

Скорость воздуха в отверстиях решетки:

v_от = v_реш / j = 3,8/0,1 = 38 м/с,

где j = 0,10 – доля живого сечения решетки [4c. 15].

 

Скорость псевдоожижения частиц максимального размера:

v_кр(от) = v_от / k = 38 / 2,5 = 15,1 м/с,

где k = 2,5 – число псевдоожижения.

 

Критерий Архимеда для частиц максимального размера

= 9,8×0,0050³/(29,2×10^-6)²×(1770-0,83)/0,83 = 3063836.

Параметры воздуха у решетки при 150 °С:

- плотность r_t = 1,293×273/(273+150) = 0,83 кг/м³

- вязкость m_t= 17,3×10^-6×(273+124) (423/273)^3/2/(423+124) = 24,2×10^-6 Па×c,

- кинематическая вязкость n_t = m_t/r_t = 24,2×10^-6 / 0,83 = 29,2×10^-6 м²/с.

 

Критерий Рейнольдса:

= 3063836/[1400+5,22×(3063836)^1/2] = 290,8

 

Скорость газа необходимая для ожижения частиц максимального размера:

v_кр(max) = Re_maxn_t/d_max = 290,8×29,2×10^-6 / 0,005 = 1,70 м/с.

Так как v_кр(от) > v_кр(max), то будет иметь место псевдоожижение частиц максимального размера.

 

Подбор вспомогательного оборудования

Подбор дозаторов

Часовая объемная производительность установки:

Q = 3600×G/r_н = 3600×1,944/1300 = 5,38 м³/час,

где r_н = 1300 кг/м³ – насыпная плотность [1c. 511].

 

Для загрузки установки выбираем винтовой питатель типа ПВ-160 со следующими характеристиками [4 c.26]:

производительность – 0,6¸6 м³/час,

диаметр винта – 160 мм,

диаметр вала – 60 мм,

мощность привода – 2,2 кВт.

 

Для разгрузки установки выбираем шлюзовой питатель типа ПШ1-250 [4c. 27] со следующими характеристиками:

производительность – до 1,46 ¸ 14,2 м³/час,

объем ротора – 0,0126 м³,

мощность привода – 1,1 кВт.

 

Подбор циклона

Скорость воздуха в циклоне:

=(2×700/60×1,11)^0,5 = 4,6 м/с,

где = 60 – коэффициент сопротивления циклона типа НЦ-24,

DР = 700 Па гидравлическое сопротивление циклона.

Диаметр циклона

= [9,51/(0,785×4,6×0,97)]^1/2 = 1,25 м.

Принимаем циклон диаметром 1200 мм со следующими размерами:

 

диаметр выходной трубы	0,6D	720 мм
ширина выходного патрубка	0,26D	312 мм
высота входного патрубка	0,66D	792 мм
высота цилиндрической части	2,26D	2712 мм
высота конической части	2,0D	2400 мм
общая высота циклона	4,56D	5472 мм