РОЗРАХУНОК ОСНОВНОГО ОБЛАДНАННЯ

3 РОЗРАХУНОК ОСНОВНОГО ОБЛАДНАННЯ

 

3.1 Матеріальний розрахунок

Продуктивність сушарки складає 2600 кг/год сульфату амонію вологістю 0,2%. З них сухої солі:

 (3.1)

де Gk – продуктивність сушарки, кг/год;

ωк – кінцева вологість отриманого сульфату амонію, %.

Звідси

Виходячи з вихідної вологості сульфату амонію 4%, встановлюємо кількість вологи, що видалена з матеріалу по рівнянню:

 (3.2)

де Gп - кількість солі , що виходить з сушарки;

ωп, ωк - відповідно початкова і кінцева вологість сульфату амонію, %.

Тоді

Таким чином, кількість матеріалу що подається до сушарки становить:

Gп = Gк + W (3.3)

Gп=2600 + 103,1 = 2703.1 кг/год = 0.750 кг/с

Кількість вологи, що залишається у висушеній солі становить [2]:

Wост= 2600 – 2594,8 = 5.2 кг/год = 0.001кг/с

 

3.2 Тепловий розрахунок сушарки

 

3.2.1 Визначення параметрів топочних газів

Як паливо використовується сухий природний газ наступного складу: CH4 – 92.0 (% об.); C2H6 - 0,5; H2 – 5,0; CO – 1,0; N2 – 1,5.

Для спалювання 1 кг цього газу необхідно L0 кг сухого повітря. Розрахунок L0 за наступною формулою:

 (3.4)

де СО, Н2, СmHn – об’ємні долі компонентів, що горять.

Звідси:

 кг/кг

Виходячи з теплових ефектів реакцій згоряння компонентів палива:

H2 + 0.5 O2 → H2O + 10810 кДж/м3

CO + 0.5 O2 → CO2 + 12680 кДж/м3

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2H2O + 35741 кДж/м3

C2H6 + 3.5 O2 → 2CO2 + 3H2O + 63797 кДж/м3

Розрахуємо кількість тепла, що утвориться при згорянні 1 м3 газу:

 (3.5)

де ω - об’ємна доля компоненту, %; q – питома теплота згоряння компоненту, кДж/м3.

Отримуємо:

 кДж/м3

Щільність паливного газу визначимо за формулою:

 (3.6)

де Мі – мольна маса компоненту, tп – температура палива, υ0 – мольний об’єм газу.

Підставивши у формулу значення отримаємо:

 кг/м3

Кількість тепла, що виділяється при спалюванні 1 кг газу:

 кДж/кг

Маса газів, що подається до барабану у розрахунку на 1 кг палива, що горить визначається загальним коефіцієнтом надлишку повітря α, необхідного для горіння палива та розбавлення топочних газів до температури 130°С. Значення α знаходять з рівнянь теплового та матеріального балансів:

 (3.7)

де η – ККД топки (дорівнює 0,95); сп – теплоємність палива при 20°С, (дорівнює 1,34 кДж/(кг* К)); І0 – ентальпія свіжого повітря, кДж/кг; іс.г. – ентальпія сухих газів, кДж/кг; х0 – вологовміст свіжого повітря, кг/кг; іп=r0+спtвп, r0 – теплота випаровування води при 0°С, 2500 кДж/кг; сп – середня теплоємність водяної пари, 1,97 кДж/(кг* К); температура пари на вході у барабан tвп=130°С.

Для розв’язання цього рівняння необхідно розрахувати кількість вологи, що утвориться при згорянні газу. Перерахуємо об’ємні долі компонентів у масові:

Кількість вологи, що утвориться при згорянні 1 кг палива дорівнює:

кг/кг

Вологовміст свіжого повітря знаходимо по даних вологості повітря φ0=70%, та температурі tпов=20°С за формулою:

 (3.8)

де Р – атмосферний тиск (101 кПа); рвп – парціальний тиск насиченої водяної пари при 20°С, (2340 Па).

Звідси:

 кг/кг

Ентальпія атмосферного повітря визначається по формулі:

І0 = (1,01 + 1,97 * х0) * tпов + 2500 * х0 (3.9)

або

І0 = (1,01 + 1,97 * 0,01) * 20 + 2500 * 0,01 = 46,5 кДж/кг

Коефіцієнт надлишку повітря знаходимо з рівняння (3.7):

Загальна питома маса сухих газів, що утворюються при згорянні 1 кг палива та розбавлені топочних газів повітрям до температури 130°С дорівнює [3]:

 (3.10)

Питома маса водяної пари у газовій суміші при спалюванні 1 кг палива:

 (3.11)

Вологовміст газів на вході у барабан сушарки:

 (3.12)

Ентальпія газів на вході у барабан сушарки:

 (3.13)