Курсовая работа: Расчет и принцип работы распылительной сушилки
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
4 Расчет габаритов распылительной сушилки
Сушка в основном применяется, если необходимо испарить растворитель и получить из высушиваемого материала порошкообразный или гранулированный сухой продукт. Сушка представляет собой весьма энергоемкий, сложный, взаимообусловленный комплекс химических, тепловых и диффузионных процессов. В настоящее время из известных сушилок, разработанных для микробиологии, нашли применение распылительные сушилки с дисковым и форсуночным распылением, вальцовые сушилки (в гидролизной промышленности) и сублимационные сушилки (в производстве бактериальных препаратов, ферментов). Методы сушки и конструкции сушилок в значительной степени определяются режимами сушки для конкретного материала, обеспечивающими высокое качество сухого продукта при наименьших капиталовложениях и энергозатратах. Это особенно характерно для продуктов микробного синтеза, оптимальные режимы и методы сушки которых могут быть определены после изучения не только физико-химических и теплофизических характеристик, но и биологических свойств. Специфика сушки связана со сравнительно низкой термоустойчивостью и требованиями максимально возможной сохраняемости целевых продуктов биосинтеза в конечных препаратах.
В микробиологической промышленности в основном используются распылительные сушилки с дисковым распылением. В качестве топлива в зависимости от технологических требований используется природный газ или мазут.
Целью этого этапа расчета является расчет низшей теплотворной способности топлива, количества и состава продуктов сгорания, энтальпии продуктов сгорания.
Низшая теплотворная способность топлива - количество тепла, выделяемое при полном сгорании единицы топлива, но в предположении, что влага остается в продуктах горения в парообразном состоянии. В трубчатых печах дымовые газы выводятся через дымовую трубу при таких температурах, при которых водяные пары, находящиеся в продуктах сгорания, не могут сконденсироваться, следовательно, тепло конденсации водяного пара не используется. Поэтому для практических расчетов процесса горения пользуются низшей теплотворной способностью топлива.
Низшая теплотворная способность топлива по формуле Д.И.Менделеева [4]:
где C, H, S, O, W - соответственно содержание углерода, водорода, серы, кислорода, влаги, % по массе.
Элементарный состава газового топлива:
где nCi, nHi– соответственно число атомов углерода, водорода, серы, кислорода, азота в молекулах газовых компонентов топлива;
xi - концентрация газовых компонентов в топливе, % по массе;
Mi- молекулярная масса компонентов топлива;
C, H, S, O, N - соответственно содержание углерода, водорода, % по массе.
=0,95*16+0,03*30+0,02*44=16,98 г/моль,
где ωi –объемная доля газовых компонентов в топливе;
Mi – молекулярная масса компонентов топлива.
Массовая концентрация газовых компонентов топлива:
Учитывая, что теплота сгорания - свойство аддитивное, то теплота сгорания газообразного топлива
где Qi - теплота сгорания отдельных компонентов топлива;
xi- массовая доля компонентов в смеси.
Для газового топлива низшая теплота сгорания:
где СН4, С2Н6, С3Н8 - содержание соответствующих компонентов в топливе, % по объему.
Результаты пересчета состава топлива сведены в таблицу 1.
Таблица 1 – Результаты пересчета состава топлива
где xi - массовые доли компонентов в смеси;
rсм ,ri - плотность смеси и ее компонентов.
Теоретическое количество воздуха, необходимого для сгорания одного килограмма топлива:
Фактический (действительный) расход воздуха:
где a - коэффициент избытка воздуха, (для объемного горения газообразного топлива a=1,05-1,2).
Объемный действительный расход воздуха:
где rв - плотность воздуха, rв= 1,293 кг/м3.
Количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании одного килограмма топлива:
где Wф - расход форсуночного пара, для газообразного топлива Wф =0.
Количество газов, образующихся при сгорании одного килограмма топлива:
2,774+2,194+0,196+13,795=18,959кг/кг ≈18,962 кг/кг.
Объемное количество продуктов сгорания на один килограмм топлива (при нормальных условиях):
Суммарный объем продуктов сгорания:
Плотность продуктов сгорания при температуре 273К и давлении 0,1*106Па:
Энтальпия продуктов сгорания на один килограмм топлива при различных температурах от 50 оС до температуры теплоносителя:
qt=(T-273)*( m * С + m * С + m * С + m * С ), ,
где T – температура продуктов сгорания, К;
С ,С ,С ,С - средние массовые теплоемкости продуктов сгорания, кДж/кг*К.
Расчет энтальпии продуктов сгорания при различных температурах сведен в таблицу 2.
Таблица 2 – Энтальпии продуктов сгорания при различных температурах
q50=(323-273)*(2,774*0,839+2,194*1,868+0,196*0,919+13,795*1,031)=1041,43
q100=(373-273)*(2,774*0,862+2,194*1,877+0,196*0,925+13,795*1,033)=2094,09
q150=(423-273)*(2,774*0,885+2,194*1,886+0,196*0,931+13,795*1,034)=3155,91
q200=(473-273)*(2,774*0,908+2,194*1,895+0,196*0,936+13,795*1,036)=4230,30
q250=(523-273)*(2,774*0,928+2,194*1,907+0,196*0,943+13,795*1,038)=5315,57
q300=(573-273)*(2,774*0,946+2,194*1,921+0,196*0,950+13,795*1,041)=6415,70
q350=(623-273)*(2,774*0,964+2,194*1,934+0,196*0,957+13,795*1,045)=7532,20
После определения энтальпии продуктов сгорания при различных температурах строим график зависимости температура – энтальпия (Рисунок 1).
Рисунок 1 – График зависимости энтальпии продуктов сгорания от температуры
Содержание сухих веществ в высушиваемом растворе не изменяется, если нет уноса или других потерь
гдеG1, G2, GC – количество раствора до и после сушки и абсолютно сухого вещества, кг/ч;
φ1, φ2 – влажность раствора до и после сушки, %.
Производительность сушилок по испаряемой влаге:
Количество получаемых сухих дрожжей после сушки:
Технические характеристики распылительной сушилки
Количество распылительных сушилок, необходимое для испарения влаги:
где WC – производительность одной сушилки по испаряемой влаге, кг/ч.
При сушке в распылительных установках тепло передается от нагретого газа или воздуха и расходуется на нагрев высушенного материала, испарение влаги, потери в окружающую среду.
тепло, вносимое дрожжевой суспензией:
где Gc - массовый расход дрожжевой суспензии, кг/ч;
ic - энтальпия дрожжевой суспензии при температуре поступления ее в сушильную камеру; кДж/кг;
Сс – теплоемкость дрожжевой суспензии;
θ – температура поступления дрожжевой суспензии в сушилку, обычно составляет 40…60 ºС.
2) тепло, подводимое теплоносителем (сушильным агентом):
где Gc.a – количество теплоносителя (сушильного агента), кг/ч;
Jн- энтальпия сушильного агента при начальной температуре tн теплоносителя, кДж/кг. Определяется по графику зависимости температура-энтальпия продуктов сгорания.
1) тепло, уносимое сухими дрожжами:
где G2 – количество дрожжей после сушки, кг/ч;
Jд – энтальпия сухих дрожжей при температуре выхода дрожжей из сушилки, кДж/кг;
θ 2 – температура высушенных дрожжей;
θ 2=89оС, Cд=2,93 кДж/(кг град)[2], G2=9668,15 .
2) тепло, уносимое теплоносителем (сушильным агентом):
где Gc.a – количество теплоносителя (сушильного агента), кг/ч
Jк – энтальпия сушильного агента при температуре выхода сушильного агента из сушилки, кДж/кг.
3) тепло, уносимое испаряемой влагой:
где W – количество испаряемой влаги, кг/ч;
Jw – энтальпия водяного пара при температуре выхода водяного пара из сушилки, кДж/кг.
4) потери тепла в окружающую среду.
Для определения габаритов сушилки приближенно можно принимать удельные потери тепла в окружающую среду в зависимости от начальной влажности материала q =(125÷250) кДж/кг [6]:
Потери тепла в окружающую среду обычно составляют 3÷8℅ от общего количества тепла.
Количество теплоносителя (сушильного агента) определяется после преобразования теплового баланса процесса сушки по следующей формуле:
Проверяется тепловой баланс процесса сушки. Согласно закону сохранения энергии:
где Qприх.,Qрасх. – соответственно статьи прихода и расхода тепла.
Qприх.=6688000+13197*7530=106061410 ,
Qрасх=2521163,48+76509017,71+3542084,15-13197*1780=106062925
Ошибка расчета должна быть не более 1 ℅.
где Qc.a – тепло, подводимое теплоносителем (сушильным агентом), кДж/ч;
Q - низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг;
η - коэффициент полезного действия печи (η=0,8-0,95), η=0,9.
Объемный расход топливного газа равен:
где ρг - плотность топливного газа, кг/м3.
Удельный расход тепла в сушилке определяется
где Qс.а - тепло, подводимое теплоносителем (сушильным агентом), кДж/ч;
W - количество испаряемой влаги кг/ч.
где r - удельная теплота парообразования воды, определяемая по температуре материала при сушке, кДж/кг, при 89оС
q - удельный расход тепла в сушилке, кДж/кг.
Выбор типоразмера печи определяется по каталогу [7] в зависимости от ее назначения, теплопроизводительности, вида топлива.
Выбираю 2 печи типа БКГ2 , предназначенных для беспламенного сжигания газообразного топлива.
4. Расчет габаритов распылительной сушилки
Целью расчета является определение диаметра сушильной камеры и ее рабочего объема.
Из всего разнообразия приводимых в литературе формул для определения диаметра распыливающих капель можно использовать наиболее простую (6):
σ - поверхностное натяжение суспензии, H/м, σ=73,8*10-3 Н/м.
R=ω/ (2πn)=(135 м/с) / (2*π134.167c-1)=0,160 м
При расчете среднего диаметра капель можно принять С=2, для максимального размера капель С=4,6.
Размеры капель зависят от окружной скорости диска, производительности по суспензии, физических свойств суспензии. Основные характеристики центробежных распылителей приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Основные характеристики центробежных распылителей
Радиус факела распыления вычисляется по формуле:
где ρ, ρ2 - плотность суспензии и сушильного агента;
где ω- угловая скорость распыливающего диска, м/с;
ν- кинематическая вязкость газа, м2/с;
Динамическая вязкость продуктов сгорания при
где t1 – температура агента перед сушкой, 0С;
t2 - температура сушильного агента после сушки, °С;
tм - температура мокрого термометра, tм=40-60оС, tм=50оС; Ко- критерий Коссевича:
где r1 -скрытая теплота парообразования при температуре мокрого термометра, кДж/кг;
С2 - удельная теплоемкость сушильного агента, кДж/кг град;
-влажность суспензии при входе в сушилку и конечного сухого продукта, %.
Диаметр сушильной камеры определяется:
Рабочий объем сушилки определяется по формуле:
где W- производительность сушилки по испаряемой влаге, кг/ч;
А - производительность 1 м3 рабочего объема камеры по испаряемой влаге, кг/м3*ч. Величина А выбирается по графику A=f(ΔT), где заштрихованная область соответствует начальным режимам работы сушилки.
где t1 – температура агента перед сушкой, оС;
t2 - температура сушильного агента после сушки, °С;
tм - температура мокрого термометра, °С.
Рабочая высота сушильной камеры равна
Вычисленные величины диаметра и высоты сушильной камеры сравниваются с габаритами выбранного типа сушилки.
Рассчитанные параметры сушилки не превышают параметры выбранного типа сушилки, значит, выбранный тип сушилки подходит для данного расчета.
Расчет циклонов сводятся к определению их количества, гидравлического сопротивления и эффективности улавливания выли.
Основной характеристики циклона является диаметр его корпуса. Диаметр цилиндрической части циклона определяется:
где V – объемный расход газа (сушильного агента), м3/ч;
Wr – скорость газа в цилиндрической части циклона, м/с;
где ΔР – сопротивление циклона, Па;
ξ – коэффициент гидравлического сопротивления циклона;
Вычислив диаметр циклона, определяем основные размеры циклонов:
Скрубберы Вентури используются в качестве второй ступени пылеулавливания на установках с большим расходом запыленного газа.
Расход воды, подаваемой в трубу Вентури, находится из уравнения теплового баланса:
гдеqmr – массовый секундный расход газа, кг/с;
Сг – удельная теплоемкость газа, кДж/кг*град;
Сж – удельная теплоемкость жидкости, кДж/кг*град; Cж=4,19 кДж/кг*град.
t1, t2 – начальная температура газа, поступающего в скруббер Вентури, на выходе из него, оС; t1=87oC, t2=45oC.
θ2, θ1 – температура воды на выходе из скруббера Вентури и на выходе из него. Температура выходящей воды не должна превышать 40-45оС,
где Хг – начальная концентрация пыли в газе, поступающем в скруббер Вентури,
qг=Vс.а./3600=10659,9/3600=2,961м3/с.
Содержание пыли в оборотной воде,гарантирующее надежную работу форсунок, не должно превышать 0,5 кг/м3: 0,246<0,5.
Диаметр горловины трубы скруббера Вентури:
где Wг1 – скорость газа в горловине трубы, м/с; Wг1=100м/с.
гдеWг2 – скорость газа на входе в конфузор и на выходе из диффузора, Wг2=20м/с.
Гидравлическое сопротивление трубы:
Удельная энергия, вводимая в трубу с газом и водой:
где ΔР – гидравлическое сопротивление трубы, Па;
ΔРф – гидравлическое сопротивление форсунок, 3*103Па;
Средний диаметр конфузора и диффузора трубы:
Скорость газа в среднем сечении трубы:
где dг – размер улавливаемых частиц, dг=10мкм;
σ – поверхностное натяжение воды, Н/м; σ=72,8*10 -3
Н/м
τ – среднее время пребывания газа в трубе, с,
где Vтр – рабочий объем трубы, рассчитанный по размерам конфузора и диффузора, м3.
На практике эффективность пылеулавливания составляет не более 96%.
1. Бортников И.И., Босенко А.М. Машины и аппараты микробиологических производств. – Минск : Высшая школа, 1982.
2. Быков В.А., Винаров А.Ю., Шерстобитов В.В. Расчет процессов микробиологических производств. – Киев : Техника, 1985.
3. Вукалович М.П., Киримник В.А., Ремизов С.Н. Термодинамические свойства газов. – М.: Машгиз, 1953.
4. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. Расчет процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. – Л.: Химия, 1972.
5. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия,1986.
6. Соколова В.И., Яблокова М.А. Аппаратура микробиологической промышленности. – Л.: Машиностроение, 1988.
7. Трубчатые печи. Каталог/ Под ред. В.Е.Бакшалова и др..–М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985.
8. Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю., Мягков Б.И. и др. Очистка промышленных газов от пыли. – М.:Химия, 1981.
Программа расчета энтальпии сгорания топлива на языке программирования Turbo Pascal
var q50,q100,q150,q200,q250,q300,q350,
q1,q2,q3,Q,s,x1,x2,x3,c,h,z,L0,L9,V9,G,
m1,m2,m3,m4,m,v1,v2,v3,v4,v,R1,R2:real;
writeln('введите состав топливного газа в % по объему');
c:=12*(x1/16.043+2*x2/30.07+3*x3/44.1);
h:=4*x1/16.043+6*x2/30.07+8*x3/44.1;
r1:=1/(x1/(100*0.72)+x2/(100*1.36)+x3/(100*2.02));
writeln('низшая теплотворная способность топлива Q=',q:10:3,'кДж/куб.м');
writeln('содержание углерода в топливе=',c:6:3,'в % по массе');
writeln('содержание водорода в топливе=', h:6:3,'в % по массе');
writeln('плотность топливного газа=',r1:6:3,'кг/куб.м');
writeln('теоретический расход воздуха=',L0:6:3,'кг/кг');
writeln('фактический расход воздуха=',L9:6:3,'кг/кг');
writeln('количество продуктов сгорания=',G:6:3,'кг/кг');
writeln('объемный расход воздуха=',V9:6:3,'куб.м/кг');
writeln('количество образующихся газов:');
writeln('объемное количество газов:');
writeln('плотность продуктов сгорания=',r2:6:3,'куб.м/кг');
q50:=50*(m1*0.839+m2*1.868+m3*0.919+m4*1.031);
q100:=100*(m1*0.862+m2*1.877+m3*0.925+m4*1.033);
q150:=150*(m1*0.885+m2*1.886+m3*0.931+m4*1.034);
q200:=200*(m1*0.908+m2*1.895+m3*0.936+m4*1.036);
q250:=250*(m1*0.928+m2*1.907+m3*0.943+m4*1.038);
q300:=300*(m1*0.946+m2*1.921+m3*0.950+m4*1.041);
q350:=350*(m1*0.964+m2*1.934+m3*0.957+m4*1.045);
writeln('энтальпия продуктов сгорания:');
writeln('q100=',q100:10:3,'кДж/кг');
writeln('q150=',q150:10:3,'кДж/кг');
writeln('q200=',q200:10:3,'кДж/кг');
writeln('q250=',q250:10:3,'кДж/кг');
writeln('q300=',q300:10:3,'кДж/кг');
writeln('q350=',q350:10:3,'кДж/кг');
введите состав топливного газа в % по объему
низшая теплотворная способность топлива Q=37953.29 кДж/куб.м
содержание углерода в топливе=75.610 в % по массе
содержание водорода в топливе=24.490 в % по массе
плотность топливного газа=0.739 кг/куб.м
теоретический расход воздуха=17.105 кг/кг
фактический расход воздуха=17.961 кг/кг
количество продуктов сгорания=18.961 кг/кг
объемный расход воздуха=13.894 куб.м/кг
плотность продуктов сгорания=1.238 куб.м/кг
Название: Расчет и принцип работы распылительной сушилки
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа
Добавлен 13:50:26 25 июня 2010 Похожие работы
Просмотров: 1590
Комментариев: 15
Оценило: 3 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно Скачать
Производительность по испаряемой влаге, кг/ч
Мощность двигателя распыливающего механизма, кВт
Диаметр пылевыпускающего отверстия, м
Коэффициент гидравлического сопротивления
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.
Курсовая работа: Расчет и принцип работы распылительной сушилки
Машины И Оборудование Для Кровельных Работ Реферат
Логическая Характеристика Аналогии Контрольная Работа
Плагиат Дипломной Работы Онлайн
Реферат: Имидж социального педагога
Сочинение Цель И Смысл Жизни Человека Кратко
Статья На Тему Торгово-Экономическое Сотрудничество Между Россией И Таджикистаном
Реферат: Философия как «служанка теологии»: удался ли схоластический эксперимент?
Дипломная работа по теме Развитие речи дошкольников
Реферат На Тему Альфред Адлер: Очерки По Индивидуальной Психологии
Реферат: История суши
Реферат: Методы определения ПАУ в объектах окружающей среды
Контрольная работа по теме Система отпускных чеков. Виды социального туризма
Курсовая работа по теме Повышение конкурентоспособности предприятия
Php Реферат
Контрольная Работа По 3д Моделированию
Доклад по теме Романтичная Франция. La France Romantique
Реферат: Poverty Essay Research Paper PovertyMany citizens have
Дипломная Работа На Тему Принцип Роботи Лабораторного Стенду Для Дослідження Та Перевірки Датчиків Холла
Анализ Книги На Тему Анализ Книги П.Ф. Друкера "Задачи Менеджмента В Xxi Веке"
Диссертация Бакалавра
Курсовая работа: Ислам - религия от истоков до современного мира
Статья: Особенности вещественного состава свинцово-цинковых руд и их влияние на экологическое равновесие на примере месторождений
Курсовая работа: Анализ инвестиционного проекта