Гидравлический расчет линии воздуха и подбор вентилятора

Разобьем участок движения воздуха на III участка.

 

1 участок

Плотность воздуха при t=18 °С.:

 

, (47)

где М_с.в. –молекулярная масса воздуха, г/моль

T₀- температура при нормальных условиях, К

V₀ – газовая постоянная, см³

t - температура воздуха на входе в калорифер, °С.

 

кг/м³

 

Для трубопровода примем скорость движения воздуха w=10 м/с.

Диаметр трубопровода равен:

 

, (48)

 

где L – расход воздуха на сушку с учётом рециркуляции, кг/с

ρ_в - плотность воздуха на входе в калорифер, кг/м³

w- скорость движения воздуха, м/с

 

м

 

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 194 мм. Внутренний диаметр трубы d=194-10∙2=174 мм=0,174 м [1, с.16 ].

Фактическая скорость воздуха в трубе:

 

(49)

 

где L – расход воздуха на сушку с учётом рециркуляции, кг/с

ρ_в - плотность воздуха на входе в калорифер, кг/м³

d - диаметр трубы, м

 

Определение потерь

Потери на трение:

, (50)

 

где - коэффициент трения,

l – длина трубопровода, м,

- сумма местных сопротивлений,

d - диаметр трубы, м,

w -фактическая скорость воздуха в трубе, м/с,

ρ_в - плотность воздуха на входе в калорифер, кг/м³

 

 

Определим критерий Рейнольдса:

 

(51)

 

где w -фактическая скорость воздуха в трубе, м/с

- динамическая вязкость при рабочих условиях, Паּс [3]

ρ_в - плотность воздуха на входе в калорифер, кг/м³

d - диаметр трубы, м

 

 

Примем абсолютную шероховатость труб D=0,2×10^-3 м [1], тогда относительная шероховатость трубы равна

 

(52)

 

где D - абсолютную шероховатость труб, м

d - диаметр трубы, м

 

 

Далее получим

 

< Re < , (53)

 

8696 < 120107 < 486957

 

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет l следует проводить по формуле

 

(54)

 

где е - относительная шероховатость трубы,

Re – критерий Рейнольдса

 

 

Сумма местных сопротивлений:

 

(55)

 

где x_вх.- коэффициент местного сопротивления на входе в трубу, x_вх=0,2

x_вых.- коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы, x_вых=1

x_з.- коэффициент местного сопротивления задвижки, x_з=0,3 [1, c.14].

 

 

Примем длину трубопровода м

Па

Участок

 

Плотность воздуха при t=150 °С:

 

, (56)

где М_с.в. –молекулярная масса воздуха, г/моль

T₀ - температура при нормальных условиях, К

V₀ – газовая постоянная, см³

t - температура воздуха на входе в сушилку, °С.

 

кг/м³

 

Для трубопровода примем скорость движения воздуха w=10 м/с.

Диаметр трубопровода равен:

 

, (57)

 

где L – расход воздуха на сушку с учётом рециркуляции, кг/с

ρ_в - плотность воздуха на входе в сушилку, кг/м³

w- скорость движения воздуха, м/с

 

м

 

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 219 мм. Внутренний диаметр трубы d=219-6∙2=207 мм=0,207 м [1, с.16].

Фактическая скорость воздуха в трубе:

 

(58)

 

где L – расход воздуха на сушку с учётом рециркуляции, кг/с

ρ_в - плотность воздуха на входе в сушилку, кг/м³

d - диаметр трубы, м

 

Определение потерь

Потери на трение:

, (59)

 

где - коэффициент трения,

l – длина трубопровода, м,

- сумма местных сопротивлений,

d - диаметр трубы, м,

w -фактическая скорость воздуха в трубе, м/с,

ρ_в - плотность воздуха на входе в сушилку, кг/м³

 

 

Определим критерий Рейнольдса:

 

(60)

 

где w -фактическая скорость воздуха в трубе, м/с

- динамическая вязкость при рабочих условиях, Па с [3]

ρ_в - плотность воздуха на входе в сушилку, кг/м³

d - диаметр трубы, м

 

 

Примем абсолютную шероховатость труб D=0,2×10^-3 м [1], тогда относительная шероховатость трубы равна

(61)

 

где D - абсолютную шероховатость труб, м

d - диаметр трубы, м

 

 

Далее получим

 

< Re < , (62)

 

10309 < 99581 < 577319

 

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет l следует проводить по формуле

 

(63)

 

где е - относительная шероховатость трубы,

Re – критерий Рейнольдса

 

 

Сумма местных сопротивлений:

 

(64)

 

где x_вх.- коэффициент местного сопротивления на входе в трубу, x_вх=0,2

x_вых.- коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы, x_вых=1

x_в- коэффициент местного сопротивления вентиля, x_в=4,9 [1, c.14].

 

 

Примем длину трубопровода м

Па

 

Участок

Плотность воздуха при t=70 °С:

 

, (65)

где М_с.в. –молекулярная масса воздуха, г/моль

T₀ - температура при нормальных условиях, К

V₀ – газовая постоянная, см³

t - температура воздуха на выходе из сушилки, °С.

 

кг/м³

Для трубопровода примем скорость движения воздуха w=10 м/с.

Диаметр трубопровода равен:

 

, (66)

 

где L – расход воздуха на сушку с учётом рециркуляции, кг/с

ρ_в - плотность воздуха на выходе из сушилки, кг/м³

w- скорость движения воздуха, м/с

 

м

 

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 194 мм. Внутренний диаметр трубы d=194-6∙2=182 мм=0,182 м [1, с.16].

Фактическая скорость воздуха в трубе:

 

(67)

 

где L – расход воздуха на сушку с учётом рециркуляции, кг/с

ρ_в - плотность воздуха на выходе из сушилки, кг/м³

d - диаметр трубы, м

 

Определение потерь

Потери на трение:

, (68)

 

где - коэффициент трения,

l – длина трубопровода, м,

- сумма местных сопротивлений,

d - диаметр трубы, м,

w -фактическая скорость воздуха в трубе, м/с,

ρ_в - плотность воздуха на выходе из сушилки, кг/м³

 

Определим критерий Рейнольдса:

 

(69)

 

где w -фактическая скорость воздуха в трубе, м/с

- динамическая вязкость при рабочих условиях, Па с [3]

ρ_в - плотность воздуха на выходе из сушилки, кг/м³

d - диаметр трубы, м

 

 

Примем абсолютную шероховатость труб D=0,2×10^-3 м [1], тогда относительная шероховатость трубы равна

(70)

 

где D - абсолютную шероховатость труб, м

d - диаметр трубы, м

 

 

Далее получим

 

< Re < , (71)

9174 < 90992 < 307692

 

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет l следует проводить по формуле

 

(72)

 

где е - относительная шероховатость трубы,

Re – критерий Рейнольдса

 

 

Сумма местных сопротивлений:

 

(73)

где x_вх.- коэффициент местного сопротивления на входе в трубу, x_вх=0,2

x_вых.- коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы, x_вых=1

x_уг- коэффициент местного сопротивления угольника, x_в=1,1 [1, c.14].

 

 

Примем длину трубопровода 6 м

Па

 

Общие потери напора

 

, (74)

 

где - гидравлическое сопротивление на 1 участке, Па;

- гидравлическое сопротивление на 2 участке, Па;

- гидравлическое сопротивление на 3 участке, Па;

- гидравлическое сопротивление в калорифере, Па;

- гидравлическое сопротивление в циклоне, Па;

- гидравлическое сопротивление в сушилке, Па;

=500 Па (приняли)

 

Па

 

Подбор вентилятора

Полезная мощность вентилятора:

 

, (75)

 

где - общие потери напора, Па

V – средняя объёмная производительность по воздуху, м³/с

 

Вт

 

Выбираем к установке:

1 вентилятор: марка В-Ц14-46-5К-02 с Q=3,67 м³/с, ρgH=2360 Па, n=24,1с^-1, h_н=0,71;

2 электродвигатель: марка А02-61-4 с N_н=13 кВт и h_дв=0,88. [1, c.42]

Заключение

 

В ходе работы над курсовым проектом был выполнен обзор научно-технической литературы, сделан анализ существующих современных конструкций оборудования длясушки. В расчетной части пояснительной записки приведены все необходимые расчеты.

Рассчитали барабанную сушилку для сушки молочного сахара (сырца) с начальной влажностью продукта W_н=12 %. Производительность по готовому продукту 150 кг/ч.

В результате расчёта получили сушилку с D = 0,8 м, длиной 3,2 м. Продукт из сушилки выходит с конечной влажностью W_к=2 % и температурой 70 ⁰С.

Для данной установки рассчитали калориферную батарею, состоящую из одного калорифера КФБО-5 с площадью поверхности нагрева F_к=26,88 м², площадью живого сечения по воздуху f_к=0,182 м².

Для сухой очистки воздуха, выходящего из сушилки, рассчитали циклон СКЦН-34, диаметр которого составил D=400 мм.

Трубопровод для воздуха сделали круглого сечения. Для подачи воздуха, по полезной мощности подобрали вентилятор марки В-Ц14-46-5К-02 с объемным расходом Q=3,67 м³/с, частотой вращения n=24,1 c^-1 и коэффициентом полезного действия h_н=0,71. Также подобрали электродвигатель для вентилятора: марка А02-61-4 с мощностью N_н=13 кВт и коэффициентом полезного действия h_дв=0,88.

Графическая часть курсового проекта представлена на 2 листах формата А1 и формата А2:

- Технологическая схема установки – ф. А2

- Чертеж общего вида сушильного барабана – ф. А1