Файл: Морозов, С. В. Сушка лубоволокнистых материалов учебник.pdf

8. РАСЧЕТНАЯ СХЕМА И ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГАЗОВОЙ СУШИЛЬНОЙ МАШИНЫ ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Сушильные машины, работающие на смеси топочных газов с воздухом, применяют для сушки льняной и конопляной тресты, стеблей и волокон кенафа, джута, канатника.

При сушке дымовыми газами допускается использование тепло­ носителя с более высокой температурой, более простое оборудо­ вание и материалы с меньшей металлоемкостью. Коэффициент по­ лезного действия установок повышается.

Топочные газы обычно получают в топках, работающих на жидком топливе, газе или низкосортном топливе (костре).

Рис. 31. Принципиальная схема газовой сушильной машины с рецирку­ ляцией газа

На рис. 31 представлена принципиальная расчетная схема га­ зовой сушильной машины с рециркуляцией газа. Топочные газы из топочного пространства 1 проходят через циклон-искрогаситель 2 в смесительную камеру 3, в которой к ним примешивается до­ бавочный наружный воздух, а затем и отработавший (рециркуля­ ционный) воздух из воздуховода 5. Полученная смесь вентилято­ ром 4 направляется в сушильный коридор 6. При отсутствии ре­ циркуляционного воздуха схема будет представлять газовую сушильную машину без рециркуляции.

В газовых сушильных машинах топочные газы обычно в значи­ тельной степени разбавляют воздухом. Свойства полученной смеси при этом близки к свойствам воздуха. Это позволяет использовать в практических тепловых расчетах дымогазовых сушильных ма­ шин (при температуре до 800° С) таблицы и I — d-диаграмму влажного воздуха.

Влажные дымовые газы представляют собой механическую смесь сухих дымовых газов с перегретым паром. Их состав зави­ сит от вида топлива и количества подводимого воздуха. Топливо, которое подвергается сжиганию, имеет следующий рабочий состав:

Ср + Нр + Ор -f- Np -ТSp + Ар + Wp = 100%.

70

Элементарный состав различного вида топлива и соответствую­ щие расчетные формулы для определения массы газа, воздуха и пара приведены в соответствующей литературе*.

Дымогазовые сушильные машины заводов первичной обра­ ботки обычно работают при температуре, не превышающей 300° С. Поэтому теплоемкость и теплосодержание смеси при больших из­ бытках воздуха с достаточной точностью можно вычислить по формулам (10) и (11) влажного воздуха.

Тепловой баланс дымогазовой сушильной машины по высшей теплотворной способности топлива

и соответствует количеству тепла, подведенному к сушильному коридору. Тепло на испарение влаги из топлива при его сжигании определяют по формуле

Тепловой баланс дымогазовой сушильной установки составляют с учетом потерь тепла в окружающую среду стенками всех каналбв, подводящих топочные газы к сушильной машине q^-,, потерь тепла на химический недожог qx„, механический недожог qMu, а также топкой в окружающую среду q5т

Величина Qc.y соответствует количеству тепла, которое подво­ дится к топке.

Для камерных топок при сжигании твердого топлива химиче­

льнопенькозаводов, имеющих искрогасительные камеры, берут большие значения потерь тепла топкой. Механический недожог жидкого и газового топлива значительно меньше твердого.

Расчеты и построение процессов в дымогазовой сушильной машине проводят в следующей последовательности. Определяют состояние газов в смесительной камере. Для этого строят кривую процесса смешивания топочных газов с добавочным наружным воздухом. По известным параметрам U, фо, tT, dr и tCK на I—cl- диаграмме (рис. 32) находят точку А (по t0, фо), характеризую­ щую состояние наружного воздуха, и точку В (по tr, dT), характе­ ризующую состояние топочных газов. Точки А и В соединяют линией, характеризующей процесс смешивания топочных газов и наружного воздуха. Пересечение линии АВ с изотермой tCK опре­

* Рапс С. М. «Основы термодинамики и теплотехники». М., «Высшая школа», 1968.

71

деляет точку В \ характеризующую состояние смеси в смеситель­ ной камере. Ввиду высокой температуры топочных газов ty, точка В может выходить за пределы I — d-диаграммы. Поэтому направ­ ление линии смеси и положение точки В' устанавливают иначе. По t0, фо определяют положение точки А. По роду и элементар­ ному составу топлива и температуре tcк вычисляют коэффициент избытка воздуха в смесительной камере аСк, количество сухих

газов Gг—си*) пара (7п—ск и

dCK= const определяет по­ ложение точки В'. Точки А В’ соединяют ли­ нией, которая является линией смеси. Положе­ ние точки В\ характери­ зующей состояние топоч­ ных газов при заданном значении коэффициента избытка воздуха в топке сст, находят по формулам на продолжении линии смеси АВ'.

Нередко температура tCK неизвестна. В этом случае при известном топливе и его элементар­ ном составе направление линии АВ'В определяют следующим образом. В пределах / —d-диаграммы (см. рис. 32) выбирают произвольную темпера­

туру tR, подсчитывают ад и dR. По tR и dR определяют на / —d-ди­ аграмме положение точки Д. Соединяя точки А и Д, находят на­ правление линии АВ. Положение точки В' на этой линии можно определить, если задаться одним из параметров этой точки.

Основное при определении состояния газов в смесительной ка­ мере— определить положение точки В которая для сушильной машины без рециркуляции определяет состояние смеси при входе в сушильный коридор, а для сушильной машины с рециркуля­ цией — состояние свежих газов перед их смешиванием с отрабо­ тавшим воздухом в сушильной машине.

Для построения кривых процесса в дымогазовой сушильной машине с рециркуляцией газов необходимо знать пять параметров воздуха и газа, элементарный состав топлива и режим сушки.

72

Пусть известны /0, фо, U, ф1, L, а на основании теплового ба­ ланса сушильной машины подсчитано, что Д <0.

Построение процесса, как и в сушильной машине без рецир­ куляции, начинают с определения линии смешивания топочных га­ зов с добавочным наружным воздухом в смесительной камере. По параметрам наружного воздуха to, фо определяют положение точки А (рис. 3,3). Выбирают произвольную температуру tR> ti

торую соединяют с точкой А. Отрезок AR определяет направление смешивания топочных газов с наружным воздухом. По парамет­ рам G и ф! находят положение точки М, которая характеризует состояние смеси свежих газов с отработавшими газами сушильной машины или состояние смеси при входе ее в сушильную машину.

Вычисляют d2 = d1+ 100^ ' вл. и проводят линию d2=const. Через

точку М проводят линию /i = const, на которой выбирают произ­

73

вольную точку Е. Из этой точки опускают перпендикуляр EF на

Через точки М и К проводят прямую до ее пересечения с продолже­ нием линии AR и линией dz = const в точках В' и С, характеризую­ щих газы соответственно в смесительной камере и отработавшие в сушильной машине. Отрезок АВ' характеризует процесс смешива­ ния наружного воздуха с топочными газами; отрезок МС — процесс сушки.

Для сушильных машин с рециркуляцией количество выбрасы­ ваемых в атмосферу отработавших газов и поступающих взамен их свежих сухих газов из смесительной камеры с параметрами точки В' определяют по формуле

удельное количество наружного воздуха, которое можно примеши­ вать к /т в смесительной камере.

ляционнои смеси /р= шск, при этом степень рециркуляции п = — .

Общее количество и объем смеси газов каждого параметра опре­ деляют по формулам вида Li = UWвл и 1Ч = ДуПр,-. Удельный расход тепла для действительного процесса сушки в сушильной

машине <7=Дск(Уск — /0)= ^ ^ -500 = АВ - 2095. Общий расход

Варианты заданий (параметров воздуха и смеси газа) для построения процессов в дымогазовых сушильных машинах обычно такие же, как при сушке воздухом. Построение кривых процессов и их расчет при известном топливе, его элементарном составе и режиме сушки проводят аналогично разобранным.

9.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КАМЕРЫ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МАТЕРИАЛА

Вмногозонных сушильных машинах после сушки охлаждают материал в зоне охлаждения.

Для составления теплового баланса зоны охлаждения учиты­ вают приход и расход тепла. Тепло в зону приходит с материалом Q3 и транспортными приспособлениями Q4, а расходуется на ис­

74

парение влаги Q i, нагрев поступающего воздуха Q 2 и потери через ограждения Q5. В общем виде уравнение теплового баланса для зоны охлаждения имеет следующий вид:

Приход тепла от нагретого в сушильной зоне материала опреде­ ляют по формуле

и (21). Температуру материала при входе в зону охлаждения при­ нимают несколько ниже температуры нагретого воздуха tu послед­ ней зоны сушки, а именно 02 = G;—(10-г-12)°С. Температуру ма­ териала при выходе из зоны охлаждения на основании опыта при­

Массу GT и теплоемкость ст транспортных приспособлений оп­ ределяют так же, как и в зонах сушки. Температуры tT" и /т берут как средние арифметические из температур верхней и ниж­ ней ветвей транспортера.

Расход тепла на испарение влаги из материала в зоне охлаж­ дения очень незначительный и в расчетах не учитывается, т. е. Qi = 0. Расход тепла на нагрев наружного воздуха

Q2 = T0(/2—/ 0)-

Величины теплосодержаний при выходе /2 и входе /о в зону ох­ лаждения берут из I — d-диаграммы, а количество воздуха Ь0 равноценно выходящему из сушилки воздуху.

Потери тепла через ограждения зоны охлаждения Q5 в практи­ ческих расчетах не учитывают ввиду малой разницы между тем­ пературами воздуха в цехе и в зоне охлаждения, т. е. Q5 = 0.

Таким образом, приближенное уравнение теплового баланса в зоне охлаждения

и ( h —/ 0) — Qs + Q4.

откуда теплосодержание выходящего из зоны охлаждения воздуха

На / — d-диаграмме процесс нагрева наружного воздуха в зоне охлаждения изобразится прямой АА' (см. рис. 30). Для этого по параметрам наружного воздуха to, ф0 находят точку А, из которой проводят прямую d0= const до пересечения в точке А' с линией

^2охл = -^0= const. От точки А' начинаются процессы изменения состояния воздуха, характерные для зон сушки.

75