Находим плотность воздуха при температурах на входе и выходе из барабана
где Т – температура при стандартных условиях, К;
t- температура на воздуха на входе и выходе из барабана, ºС.
Объемный расход на входе в барабан
Находим объемные расходы на входе для зимних и летних условий по формуле 4.14:
Объемный расход на выходе из барабана
Находим объемные расходы на выходе для зимних и летних условий по формуле 4.15:
Находим скорость сушильного агента в сушилке w,м/с
4.8 Расчёт толщины тепловой изоляции
В качестве материала для тепловой изоляции будем использовать шлаковату. Примем предварительное значение толщины шлаковаты равное 10 см.
Толщину слоя шлаковаты δ2 определяем из уравнения:
1/К = 1/α1 + 1/α2 + (δ1/λ1 + δ2/λ2 + δ3/λ3), (4.17)
где δ1 – толщина стенки сушильной камеры, принимаемая равной 10 мм [4]; δ3 – толщина стенки кожуха из листового железа, покрытого масляной краской, равная 1 мм [3]; λ1 – теплопроводность стали при средней температуре сушильного агента, равная 53,3 Вт/(м·К); λ2 – теплопроводность шлаковаты, равная 0,076 Вт/(м·К); λ3 – теплопроводность стали при температуре окружающей сушилку среды, равная 57,8 Вт/(м·К); К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К); α1 – коэффициент теплоотдачи от сушильного агента к стенке сушилки, Вт/(м2·К); α2 – коэффициент теплоотдачи от сушилки к окружающей среде, Вт/(м2·К).
К = Qп/(FΔtcp), (4.18)
где Qп – тепловые потери в окружающую среду, Дж; F – боковая поверхность сушилки, м3; Δtcp – средняя разность температур между сушильным агентом и окружающей средой.
F = πDиL, (4.19)
где Dи – диаметр сушилки с учётом предварительно принятой толщиной изоляции, равный 2,9 м.
Δtcp= ((t1 – t0) – (t2 – t0))/ln((t1 – t0)/ (t2 – t0)),
Δtcp = ((200 –25) – (110 – 25))/ln((200 – 25)/ (110 – 25)) = 124,7 ˚С,
F = 3,14·2,9·12=109,272 м2,
Коэффициент теплоотдачи по (4.18)
К = (790,8·105/3600)/(109,272·124,7)=1,67 Вт/(м2·К),
α1 = 1,25(α1´ + α1´´), (4.20)
α1´ = (Nu·λ)/D, (4.21)
где λ – коэффициент теплопроводности воздуха при средней температуре сушильного агента, равный 0,031 Вт/(м·К).
Nu = 0,0324·Re0.8, (4.22)
Критерий Рейнольдса:
Re = 0,278·32,8·0,9461/2,1·10-5=3,51·104
Nu = 0,0324·351000,8=140,21,
Подставив значение критерия Нуссельта в (4.21), получим:
α1´ = (140,21·0,031)/2,8=1,6 Вт/(м2·К),
α1´´= (Nu·λ)/d, (4.23)
где
Nu = 0,47·Gr0.25, (4.24)
где Gr – критерий Грасгоффа,
Gr = (gd3ρср2Δt)/(μср2 (T0+ tcp)), (4.25)
где Δt – разность между температурами сушильного агента и стенки (принимаем равной 20 ˚С).
Gr = (9,81·2,8·0,94612·20)/((0,021·10-3) 2·(273+155)) =20,4·109,
Nu = 0,47·(20,4·109)0.25=177,62
α1´´= (177,62·0,031)/2,8=2,03 Вт/(м2·К),
α1 = 1,25·(1,6+2,03) =4,54 Вт/(м2·К),
α2 = α2´ + α2´´, (4.26)
где α2´– коэффициент теплоотдачи за счёт естественной конвекции, Вт/(м2·К); α2´´– коэффициент теплоотдачи за счёт лучеиспускания, Вт/(м2·К).
α2´ = 1,08(Δt´/Dи)0,25, (4.27)
где Δt´– разность температур между наружной стенкой сушилки и окружающей средой (принимаем равной 20 ˚С).
α2´´= ε´с0[(Tст/100)4–(Tcp/100)4]/(Tст – Tcp), (4.28)
где ε´– степень черноты для поверхности, покрытой масляной краской, равна 0,95; с0 – коэффициент лучеиспускания абсолютно чёрного тела, равный 5,7 Вт/(м2·К4); Tст – температура стенки, ˚С; Tcp– температура среды, ˚С.
Tср= 298 К, Tст= 318 К;
α2´ = 1,08·(20/2,9)0,25=1,76 Вт/(м2·К),
α2´´= 0,95·5,7·[(318/100)4–(298/100)4]/(318–298) = 6,34Вт/(м2·К),
α2 =1,76+6,34 =8,1 Вт/(м2·К),
Подставляя в формулу, определяем толщину слоя шлаковаты:
1/1,67 = ¼,54+ 1/8,1 + (10/53,3 + δ2/0,076 + 1/57,8)
δ2=0,019 м.
Для расчёта диаметра сушилки с учётом изоляции принимаем δ2 = 0,019 м:
Dи = d + 2 δ2, (4.29)
Dи =2,8 + 2·0,019 =2,838 м.
4.9 Расчёт гидравлического сопротивления сушилки
Гидравлическое сопротивление сушилки рассчитывается по формуле:
ΔРс = ΔРпс + ΔРр, (4.47)
где ΔРс – гидравлическое сопротивление сушилки, Па; ΔРпс – гидравлическое сопротивление псевдоожиженного слоя, Па; ΔРр – гидравлическое сопротивление решётки, Па.
Величину ΔРпс находим по уравнению:
ΔРпс= ρч(1–ε)gHпс, (4.48)
ΔРпс= 1785·(1–0,38)·9,81·0,16 =1737,2 Па,
Минимально допустимое гидравлическое сопротивление решётки можно быть вычислено по формуле:
ΔРрmin= ΔРпсKw2(ε–ε0)/[(Kw2–1)(1–ε0)], (4.49)
где ε0 – порозность неподвижного слоя принимается равной 0,3. Подставив в соответствующие значения, получим:
ΔРрmin=1737,2·2,52·(0,38–0,3)/[(2,52–1)(1–0,3)] =336,8 Па.
Гидравлическое сопротивление выбранной решётки
ΔРр = ξ ρср(w/Fc)2/2. (4.50)
Коэффициент сопротивления решётки ξ = 0,75. Тогда
ΔРр = 0,75·0,966·(0,26 /0,03)2/2 =27,21 Па.
Значение ΔРр=27,21 Па не превышает минимально допустимое гидравлическое сопротивление решётки ΔРрmin.
Гидравлическое сопротивление сушилки таким образом составляет
ΔРс = 1737,2 Па.
