Расчет барабанной сушилки. Расчет трубчатого теплообменника. Расчет тарельчатого абсорбера

Глава 3. Технологический расчет

3.1. Расчет барабанной сушилки

3.1.1. Расчет параметров топочных газов подаваемых в сушилку

В качестве топлива используется природный сухой газ, состав которого представлен в табл. 1.

Таблица 3.1.

Состав природного газа

Наименование компонента газа	Количество компонента в газе, об.%
CH4	92
C2H6	0,5
H2	5
CO	1
N2	1,5

Теоретическое количество сухого газа L₀, затрачиваемого на сжигание одного кг топлива рассчитывают по уравнению (3.1.):

,         (3.1.)

где составы горючих газов выражены в объемных долях.

Продукты сгорания топлива и теплота сгорания представлены в табл.3.2.

Таблица 3.2.

Теплота сгорания топлива

Газ	Реакция	Тепловой эффект реакции, кДж/м3
Водород	H2 + 0,5O2 = H2O	10810
Оксид углерода	CO + 0,5O2 = CO2	12680
Метан	CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O	35741
Этан	C2H6 + 3,5 O2 = 2CO2 + 3H2O	63797

Количество тепла, выделяющееся при сжигании 1 м³ газа:

                                                          (3.1.)

где: φ_i – объемная доля компонентов газа; H_i – тепловой эффект реакции (кДж/м³).

Плотность газообразного топлива:

                                   (3.2.)

где:M_i - мольная масса топлива (кмоль/кг); t_т – температура топлива; t_т = 20⁰C; V₀ – мольный объем; V₀ = 22.4 м³/кмоль; Т₀ = 273,15 К.

Количество теплоты, выделяющееся при сжигании 1 кг топлива:

                                                        (3.3.)

Пересчитаем содержание компонентов топлива, при сгорании которых образуется вода, из объемных долей в массовые доли:

Количество влаги, выделяющееся при сжигании 1кг топлива:

Теоретический избыток воздуха принимаем

Количество газов, получаемое при сжигании 1 кг топлива

                                     (3.4.)

Удельная масса водяных паров в газовой смеси при сжигании 1 кг топлива:

                               (3.5.)

x₀ – влагосодержание свежего воздуха при температуре t₀ = 150⁰С

х₀ = 0,01 кг/кг

Влагосодержание дымовых газов:

Энтальпия дымовых газов:

                               (3.6.)

с_т – теплоемкость топлива при его температуре; с_т = 1,34 кДж/кг·К; η – общий КПД, учитываюший эффективность работы топки и потери теплоты в окружаюшую среду η = 95%; I₀ – энтальпия свежего воздуха, кДж/кг; I₀ =43 ккал/кг = 180,17кДж/кг;

Действительный коэффициент избытка воздуха:

(3.7.)

с_с.г – теплоемкость сухих газов; с_с.г. = 1.05 кДж/(кг∙К); i_п – энтальпия водяных паров при 900 ⁰С.

                                                (3.8.)

r₀ – теплота испарения воды при температуре 0⁰С; r₀ = 2500 кДж/кг; с_п – средняя теплоемкость водяных паров; с_п=1,97 кДж/(кг∙К); t_п – температура водяных паров t_п = t₁ = 900 ⁰C.

Количество газов, получаемое при сжигании 1 кг топлива и разбавлении их воздухом до температуры 900⁰ С

                                   (3.9.)

Удельная масса водяных паров в газовой смеси при сжигании 1 кг топлива и разбавлении их воздухом до температуры 900⁰ С

                                   (3.10.)

Влагосодержание дымовых газов

Энтальпия дымовых газов

                                      (3.11.)

3.1.2 Расчет материального баланса сушилки

Производительность по влажному материалу:

                                                             (3.12.)

Количество влаги, удаляемой в процессе сушки

                                                             (3.13.)

Внутренний тепловой баланс сушилки:

                                    (3.14.)

Δ – разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере; с_вл – теплоемкость влаги во влажном материале при температуре Θ₁, кДж/(кг∙К); с_вл = 4,19 кДж/(кг∙К); q_доп – удельный дополнительный подвод тепла в сушилку, кДж/кг∙влаги; q_доп = 0 кДж/кг∙влаги (при работе сушилки по нормальному сушильному варианту); q_т – удельный расход тепла в сушилке с транспортными средствами, кДж/кг влаги; q_т = 0 кДж/кг; q_п – удельные потери теплоты в окружающую среду, принимаем q_п = 20 кДж/кг; q_м – удельный расход тепла в сушильном барабане с высушиваемом материалом, кДж/кг∙влаги.

                                                   (3.15.)

с_мат – теплоемкость высушиваемого материала

                                                     (3.16.)

c_сух – теплоемкость сухого материала

Уравнение рабочей линии процесса сушки

                          (3.17.)

Для построения рабочей линии сушки на диаграмме Рамзина необходимо знать координаты (x и I) минимум двух точек. Координаты первой точки известны: x₁ = 0,054 (кг/кг), I₁ = 1176,03 кДж/кг = 280.67(ккал/кг). Для нахождения координат второй точки приним x₂^* в пределах влагосодержания от x₁ до x₂^т.

Теплосодерхание газа при x₂^*

Через две точи на диаграмме Рамзина с координатами x₁, I₁ и x₂^*, I₂^* проводим линию действительного процесса сушки. В точке пересечения этой линии с изотермой t₂ находим параметры отработанного сушильного агента:

x₂ = 0.26 кг/кг,

I₂ = 265 ккал/кг = 1110,35 кДж/кг

Расход сухого газа:

                                                            (3.18.)

Удельный расход сухих газов на 1 кг испаренной влаги