Гидродинамический расчет сушилки

Свойства воздуха на выходе из сушилки

 

Плотность воздуха на выходе из сушилки:

r_t = 1, 293× 273/(273 + 70) = 1, 029 кг/м³.

Вязкость воздуха при 70 °С:

=

= 17, 3× 10^-6× (273 + 124)(343/273)^3/2/(343+124) = 20, 8× 10^-6 Па× с,

где m₀ = 17, 3× 10^-6 Па× с – вязкость воздуха при 0° С [1c. 513],

C = 124 – вспомогательный коэффициент.

Кинематическая вязкость воздуха:

n_t = m_t/r_t  = 20, 8× 10^-6 /1, 029 = 20, 2× 10^-6 м²/с.

 

 

Рабочая скорость воздуха

 

Критерий Архимеда:

 =

=  9, 8× 0, 00225³/(20, 2× 10^-6)²× (1984-1, 029)/1, 029 = 472000,

где r_М = 1984 кг/м³ – плотность материала [1c. 511],

d=(d_max + d_min)/2= 4, 5/2 = 2, 25 мм.

 

Критерий Рейнольдса для рабочего режима:

 =

= 472000× 0, 60^{4, 75}/[18+0, 61× (472000× 0, 60^{4, 75})^1/2] = 95, 03;

где e = 0, 60 – порозность кипящего слоя.

 

Рабочая скорость воздуха:

v_р = Re_рn_t/d_t = 95, 03× 20, 2× 10^-6/0, 00225 = 0, 853 м/с.

Диаметр аппарата у газораспределительной решетки

 

Площадь газораспределительной решетки:

S_р = L(1+x₂)/(r_tV_р) = 19, 12× (1+0, 022)/(1, 029 × 0, 853) = 22, 26 м².

Диаметр аппарата:

 = (22, 26/0, 785)^1/2 = 5 м

принимаем диаметр аппарата 5 м.

Число отверстий газораспределительной решетки:

n= (4SF_c)/(π d²₀) = 8, 904/0, 0157 = 567.

где d₀-диаметр отверстий,

  F_c-доля живого сечения решетки, принимаемая от 0, 02 до 0, 1.

Высота кипящего слоя

Критерий Прандтля:

Pr = cm_t/l_t = 1000× 20.8× 10^-6/0, 035 = 0, 59;

где l_t = 0, 035 Вт/(м× К) – теплопроводность воздуха [1c. 530].

Критерий Нуссельта:

Nu = 0, 4(Re_р/e)^{0, 67}Pr^{0, 33} = 0, 4× (95, 03/0, 6)^{0, 67}× 0, 59^{0, 33} = 9, 9.

Коэффициент теплообмена:

a = Nul_t/d = 9, 9× 0, 035/0, 00225 = 154 Вт/(м× К)

Число единиц переноса:

 = ln[(130 – 65)/(70 – 65)] = 2, 57.

Объем кипящего слоя:

V_сл = Lc_Вm₀/[aS_уд(1 – e)],

где S_уд = 6/d = 6/0, 00225 = 2666, 7 м^-1 – удельная поверхность.

V_сл = 19, 12× 1000× 2, 57/(154× 2666, 7× (1 – 0, 6)] = 0, 3 м³.

Высота слоя:

Н_сл = V_сл/S_p = 0, 3/22, 26 = 0, 013 м

По практическим данным обычно принимают высоту слоя

Н_сл = 80d₀ = 80× 5 = 400 мм [2c. 171],

где d₀ = 5, 0 мм – диаметр отверстий.

Общая высота аппарата Н = 5Н_сл = 5× 400 = 2000 мм.

Проверка условия выноса из аппарата мелких частиц

 

По условию минимальный диаметр частиц 0, 5 мм.

Критерий Архимеда для частиц с минимальным диаметром:

 = 9, 8× 0, 0005³/(20, 2× 10^-6)²× (1984–1, 029) /1, 029 =5780.

Критерий Рейнольдса:

 = 5780/ (18 + 0, 61× 5780^1/2) = 89, 78.

Скорость витания частиц:

v_вит = 89, 78× 20, 2× 10^-6/0, 0005 = 3, 6 м/с

Так как скорость витания частиц больше рабочей скорости воздуха, то можно использовать аппарат цилиндрической формы

 

Проверка условия псевдоожижения частиц максимального размера

 

По условию максимальный диаметр частиц 4 мм.

Скорость воздуха у решетки:

v_реш = v_p(273+t₁)/(273+t₂) = 0, 853× (273+130)/(273+70) = 1, 0023 м/с.

Скорость воздуха в отверстиях решетки:

v_от = v_реш / j = 1, 0023/0, 1 = 10, 023 м/с,

где j = 0, 10 – доля живого сечения решетки [4c. 15].

 

Скорость псевдоожижения частиц максимального размера:

v_кр(от) = v_от / k = 10, 023 / 2, 5 = 1, 604 м/с,

где k = 2, 5 – число псевдоожижения.

Критерий Архимеда для частиц максимального размера

 = 9, 8× 0, 004³/(20, 2× 10^-6)²× (1984-1, 029)/1, 029 =2959527

Параметры воздуха у решетки при 130 °С:

- плотность r_t = 1, 293× 273/(273+130) = 0, 88 кг/м³

- вязкость m_t= 17, 3× 10^-6× (273+124) (403/273)^3/2/(403+124) = 23, 4× 10^-6 Па× c,

- кинематическая вязкость n_t = m_t/r_t = 23, 4× 10^-6 / 0, 88 = 26, 5× 10^-6 м²/с.

Критерий Рейнольдса:

 = 2959527/[1400+5, 22× (2959527)^1/2] = 285, 1.

 

Скорость газа необходимая для ожижения частиц максимального размера:

v_кр(max) = Re_maxn_t/d_max = 285, 1× 20, 2× 10^-6 / 0, 004 = 1, 4 м/с.

Так как v_кр(от) > v_кр(max), то будет иметь место псевдоожижение частиц максимального размера.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: