Расчет процесса сушки. Состав влажного рабочего топлива. Теоретически необходимое для горения количество сухого воздуха

2.2.Расчет процесса сушки

Для определения количества воздуха, подаваемого в топку и на разбавление дымовых газов, а также необходимого количества дымовых газов подаваемых в сушилку  произведём расчёт горения топлива. В качестве топлива используется природный газ. Элементарный состав природного газа приведен ниже в таблицеи его теплотворная способность .

Таблица 2.1

Состав горючей массы мазута в %:

Определим состав рабочего топлива, используя формулу:

,

.

где     С^Р – составляющие рабочего топлива, %; С^Г – отдельная  составляющая горючей массы топлива, %; W^P – содержание влаги в топливе, %;

А^Р – содержание золы, %.

;              ;

                              .

Таблица 2.2

Состав влажного рабочего топлива, %:

Теоретически необходимое для горения количество сухого воздуха L_o находим по формуле :

,

.

Количество атмосферного воздуха  при его влагосодержании х=0,01кг/кг равно:

,                 

Процесс горения производят при избытке воздуха. Так как нам для понижения температуры дымовых газов перед подачей в сушилку нужно их разбавлять холодным воздухом, то его мы будем подавать в топку с явным избытком, и коэффициент избытка воздуха принимаем . Тогда действительное количество воздуха при :

Сухого:

Атмосферного:

Количество и состав продуктов полного горения при  находим по формулам(2.14 – 2.18):

;             

;     

.               

Общее количество продуктов горения V_a при :

V_a=1,13+2,81+16,045+1,89=21,88нм³/кг.

Процентный состав продуктов горения при :

;                   ;;          ;              .

Для определения влагосодержания дымовых газов переведём нм³ в кг, для чего производим умножение на плотность .

;

;

;

.

Влагосодержание определяем по формуле :

;

.

Определяем температуру дымовых газов:

, где      - низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг.

Пирометрический коэффициент для топок, устроенных в агрегаты, принимаем равным . Температуру топлива и воздуха принимаем .

Так как теплоёмкость зависит от температуры, а мы её хотим определить, то при расчёте теплоёмкости зададимся температурой дымовых газов . Если расчётная величина температуры получится близкой, то решение выполнено верно, если расхождение заданной и расчётной температуры получилось более , то расчёт повторяется при новых заданных значениях температуры и теплоёмкости.

 

^.

Температура дымовых газов:

        Расхождение между заданной и расчётной составляет , что вполне приемлемо, и пересчёт t_P производить не следует.

Закончив расчёт горения топлива и получив все необходимые параметры дымовых газов, переходим к расчёту процесса сушки с целью определения количества дымовых газов, поступающих в сушилку, и расход топлива. Так как температура дымовых газов в топке , а в сушилку, согласно условию, газы должны поступать с температурой , то их необходимо разбавить холодным воздухом. Для определения влагосодержания и энтальпии разбавленных дымовых газов воспользуемся диаграммой “I – x” (рис.2.1). Точка А на диаграмме характеризует состояние воздуха, поступающего в топку на горение и на разбавление дымовых газов. Её мы находим по следующим параметрам: , х_В=0,01кг/кг сухого воздуха. Точка В характеризует состояние дымовых газов в топке и находится по следующим параметрам: , х_В=0,051кг/кг сухих газов. Энтальпия дымовых газов в точке В равна: I_Д.Г.=1545кДж/кг. Соединяем прямой линией точку А с В и, опускаясь по этой линии вниз из точки В до пересечения с изотермой , находим точку В^|, характеризующую состояние разбавленных воздухом дымовых газов до температуры . Для точки В^|  находим: влагосодержание равно х_СМ=0,041кг/кг сухих газов, энтальпия I_СМ=755кДж/кг. Зная параметры смеси дымовых газов и воздуха (х_СМ, I_CM, t_CM), можем составить уравнение баланса тепла и определить количество воздуха, подаваемого на с I_Д.Г.=1545кДж/кг смешение:

. 

;                                   

;                      

 

.

Общее количество воздуха, идущее для горения и разбавления дымовых газов:

.           

Общий коэффициент избытка воздуха:

.                                     

Теоретический процесс сушки на “I – x” диаграмме изображается линией В^|С. Параметрами точки С являются постоянное теплосодержание I = 820 кДж/кг и  конечная  температура газов, которую принимаем по практическим данным . По “I – x” диаграмме (рис. 2.1) находим для точки С х₂=0,21кг/кг. Расход сухих газов для теоретического процесса сушки:

,

.

Для того, чтобы рассчитать расход газов в реальной сушилке, необходимо рассчитать потери тепла в сушилке , которые будут состоять из потерь тепла на нагрев материала  и потерь тепла в окружающую среду  через стенку сушильного барабана:

Потери на нагрев материала определены в начале расчёта, и они составляют . Потери тепла через стенку барабана можно рассчитать по уравнениям теплопередачи, однако согласно результатам исследований и выполненным нами расчётов эти потери составляют около 5%  от общего расхода тепла на сушку. Расход тепла на сушку, согласно предыдущим расчётам, составляет Q= = кДж/кг. Тогда потери тепла через стенку барабана составят:

.

Общие потери:

.

Потери теплосодержания газов будут равны:

,

Переходим к построению на диаграмме “I – x” (рис. 2.1) реального процесса сушки. Из точки С вниз ( при х = const ) откладываем величину  и получаем точку Д. Соединяем точку Д с точкой В^| и получаем линию В^|Д, по которой пойдёт