Расчет аэрофонтанной сушилки

Гидравлическое  сопротивление патрубка:

DR_патр=(1+(l·L/D)+Sz)(w²·r_t0/2)=(1+(0,013×2/1,398)+3,5)·(9,234²×1,226/2)=

=236,18 Па. 

3.8.2 Газоход от смесительной  камеры до входа  в сушилку 

Сушильный агент

Температура, t₁,°C 350

Расход, L₁, кг/с 21,179

Влагосодержание, х₁, кг пара/кг воздуха 0,025

Динамическая  вязкость, m_t1, Па×с [см.6, приложение 3] 31,32·10^-6 
 
 

 

Плотность сушильного агента:

r_t1=Р·(1+х₁)/462·(273+t₁)·(0,62+x₁)= 10⁵·(1+0,025)/462·(273+350)·(0,62+0,025)=

=0,552 кг/м³. 

Объемный  расход сушильного агента:

V_t1=L₁·(1+x₁)/r_t1=21,179·(1+0,025)/0,552=39,327 м³/с. 

Принимаем скорость сушильного агента w=18 м/с. 

Диаметр газохода:

1,668 м.

Принимаем газоход Ø 1800×1,4 мм [см.5, таблица 2], D=1,797 м. 

Фактическая скорость воздуха:

w=V_t1/0,785·D²=39,327/0,785×1,979²=15,514 м/с. 

Критерий  Рейнольдса:

Re=w·D·r_t1/m_t1=15,514×1,797×0,552/31,32·10^-6=491347,995. 

    Коэффициент трения l определяем для гладкой трубы по Re=491347,995, е=0,1 мм, при d_э/е=1797/0,1=17970 и по [см.1, рисунок 5] l=0,014.

    Длину газохода принимаем ориентировочно: L=15 м. 

Местные сопротивления принимаем по [см.5, таблица 12] и рисунку 1:

вход  в газоход z_вх=1 1 шт.

отвод α=90° z_от=0,39 2 шт.

выход из газохода z_вых=1 1 шт.

 

Sz=z_вх+2·z_от+z_вых=1×1+2×0,39+1×1=2,78. 

Гидравлическое  сопротивление газохода при t₁=350 °C:

DR_t1=(1+(l·L/D)+Sz)·(w²·r_t1/2)=(1+(0,014×15/1,797)+2,78)·(15,514²×0,552/2)=

=258,864 Па. 

Необходимое компенсационное  удлинение газохода:

l=12,5×10^-6·t₁·L=12,5×10^-6×350×15=0,066 м.

    Принимаем компенсатор по диаметру d=1800 мм, d_н=1820, D=2220 мм, a=200 мм, b=103 мм [см.5, таблица 11].

Рисунок 2 – Компенсатор однолинзовый 

3.8.3 Газоход от сушилки  до циклона-разгрузителя 

Параметры парогазовой смеси, выходящей из сушилки

Температура, t₂, °С 90

Расход  с учетом подсоса, L₂, кг/с  22,238

Влагосодержание, х₂, кг/кг  0,120

Плотность, r_t2, кг/м³  0,884

Вязкость, m_t2, Па×с 20,0·10^-6

Производительность  по высушенному материалу, , кг/с 1,603 

 

Участок решается как пневмотранспортная установка 

Концентрация  материала в транспортируемом воздухе:

=0,081 кг/кг (см. гидравлический расчет сушилки). 

Производительность  пневмопровода по транспортируемому материалу:

= ·K_н=1,603·2=3,206 кг/с,

где К_н – подача материала в пневмопровод непосредственно из сушилки; К_н=2. 

Скорость  воздуха в горизонтальном пневмопроводе:

w_пн=K∙(4∙ -W_в/W_м+0,01∙r_м2+b)∙(1,2/r_t2)^0,5=[1,05∙(4·0,081-1/0,8+0,01·558+8)]× ×(1,2/0,884)^0,5=17,927 м/с,

где К=1,05; W_в/W_м=1/А; А=0,80; b=10 [см.3, таблицу 1]; r_м2=558 кг/м³ – насыпная плотность материала при w_а2=20 %  [см.2, таблица 5]. 

Расход  воздуха пневмотранспортной установки:

V= /( ∙r_t2)=1,603/(0,081·0,884)=22,387 м³/с. 

Диаметр пневмопровода:

D= 1,231 м.

Выбираем  стандартный диаметр газохода Ø 1250×1,0 мм [см.5, таблица 2], D=1,248 м. 

Фактическая скорость парогазовой  смеси:

w=V/0,785∙D²=22,387/0,785×1,248²=18,31 м/с. 
 

 

Критическая скорость воздуха:

w_кр=5,6∙D^0,34∙d_э^0,36∙(ρ_м2/ρ_t2)^0,5∙ ^0,25=5,6·1,248^0,34·0,012^0,36·(558/0,884)^0,5·0,081^0,25=

=16,467 м/с.

Фактически  скорость воздуха w=18,31 м/с больше критической w_кр=16,467 м/с. Следовательно, материал будет транспортироваться, не оседая на дно горизонтального участка трубопровода. 

Критерий  Рейнольдса:

Re=w∙D∙r_t2/m_t2=18,31×1,248×0,884/20,0×10^-6=1010008,9. 

    Коэффициент трения l определяем для гладкой трубы по Re=1010008,9, е=0,1 мм, при d_э/е=1248/0,1=12480 и по [см.1, рисунок 5] l=0,013. 

Длину пневмопровода принимаем ориентировочно по рисунку 1 L=30 м. 

Местные сопротивления принимаем по [см.5, таблица 12] и рисунку 1:

вход  в трубу z_вх=1 1 шт.

отводы  при α=90º z_от=0,39 2 шт.

переход с круглого сечения на прямоугольный

(вход  в циклон) z_п=0,21 1 шт.

заслонка z_з=1,54 1 шт. 

Sz=z_вх+2·z_от+z_п+z_з=1×1+2×0,39+1×0,21+1×1,54=3,53. 

Потери  давления при движении чистого воздуха:

DR_в=(1+l·L/D+Sz)·(w²·r_t2/2)=(1+(0,013×30/1,248)+3,53)·(18,31²×0,884/2)=

=717,577 Па. 

 

Потери, возникающие при  движении материала  по пневмопроводу:

DR_мат=0,5·λ_у· ·l·w²·r_t2/D=0,5×0,015×0,081×30×18,31²×0,884/1,248=4,328 Па,

где λ_у=0,01-0,02, принимаем коэффициент сопротивления трения λ_у=0,015,

l=l₁+l₂=10+20=30 м согласно рисунку 1. 

Потери  давления на разгон материала при  загрузке его в  пневмопровод:

DR_разг=ζ_разг· ·0,5·w²·r_t2=1,5×0,067×0,5×18,31²×0,884=18,004 Па,

где ζ  – коэффициент сопротивления  разгонного участка, принимается в  пределах ζ_разг=1-2; принимаем ζ_разг=1,5. 

Общее гидравлическое сопротивление  пневмопровода:

DR_пн=DR_в+DR_мат+DR_разг=717,577+4,328+18,004=739,909 Па. 

Необходимое компенсационное удлинение газохода:

L=30 м.

l=12,5×10^-6·t₂·L=12,5×10^-6×90×30=0,034 м.

Принимаем компенсатор по диаметру d=1400 мм, d_н=1420, D=1820 мм, a=180 мм, b=93 мм [см.5, таблице 11]. 

3.8.4 Циклон-разгрузитель пневмотранспортной установки 

    Назначение  – отделение транспортируемого  материала от воздуха. 

Размер  частиц материала, d_э, м 0,012

Производительность  по высушенному материалу, , кг/с 1,603

Объемный  расход очищаемого газа, V, м³/с 22,387

Температура, t₂, °С 90

Вязкость, m_t2, Па·с 20,0·10^-6

 

Запыленность  воздуха на входе  в циклон:

= /V=1,603/22,387=0,072 кг/м³.