РАСЧЁТ ОТСТОЙНИКА
В отстойник поступает вода вместе с уловленной пылью из аппарата мокрой очистки. Определим количество суспензии, поступающей в отстойник. Расход воды, поступающей в аппарат мокрой очистки, Lв = 0,187 кг/с, а расход уловленной пыли Gn = 0,02 кг/с.
Тогда расход суспензии, поступающей в отстойник
(54)
Содержание пыли в исходной смеси
определяем по формуле:
(55)
Принимаем содержание пыли в осадке
мас. доли, в осветлённой жидкости xосв = 0.Минимальный размер улавливаемых частиц dт = 0,1 мм. Плотность частиц ч = 1750 кг/м3. Осаждение происходит при температуре 20С.
Определяем значение критерия Архимеда Ar по формуле:
(56)где ж – плотность воды, кг/м3; ж – динамическая вязкость воды, Пас, при температуре осаждения (20 0С) 2, табл. VI, ж = 110-3 Пас.
Рассчитываем значение Re при осаждении частиц по формулам, зависящим от режима осаждения, что определяется с помощью критерия Ar:
при Ar 36
(57)при 36 Ar 83000
(58)при Ar 83000
(59)
Тогда скорость свободного осаждения шарообразных частиц W0ч рассчитываем по формуле:
(60)
Находим плотность суспензии см:
(61)
Определяем величину объёмной доли жидкости в суспензии :
(62)
Скорость стеснённого осаждения частиц суспензии Wст можно рассчитать по формулам:
при 0,7
(63)при 0,7
(64)
Поверхность осаждения F находим по формуле:
(65)где К3 – коэффициент запаса поверхности (К3 = 1,3-1,35).
По величине поверхности осаждения F выбираем отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой диаметром 1,8 м и высотой 1,8 м, имеющий поверхность 2,54 м2 (табл. 7.1 3).
Таблица 6.1 – Отстойники непрерывного действия с гребковой мешалкой
| Диаметр, м | 1,8 | 3,6 | 6,0 | 9,0 | 12,0 | 15,0 | 18,0 | 24,0 | 30,0 |
| Высота, м | 1,8 | 1,8 | 3,0 | 3,6 | 3,5 | 3,6 | 3,2 | 3,6 | 3,6 |
| Поверхность, м | 2,54 | 10,2 | 28,2 | 63,9 | 113 | 176,6 | 254 | 452 | 706,5 |
7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАНОВКИ
Гидравлическое сопротивление установки Рг, Па, определяем по формуле:
(66)где Рс – гидравлическое сопротивление сушилки, определяется опытным путём; при отсутствии таких данных его можно принять равным: Рс = 200-300 Па; Рк – гидравлическое сопротивление калориферной установки, Па; Рц – гидравлическое сопротивление циклонов, Па; Ра – гидравлическое сопротивление аппарата мокрой очистки, Па; Рn – потеря давления на преодоление сопротивления трения и местных сопротивлений воздуховодов, Па;
(67)где – коэффициент трения;
– длина воздуховодов, м (принимаем равной длине барабана плюс 5-10 м); dэ – эквивалентный диаметр воздуховода, м; вл..0 – плотность воздуха, поступающего в калорифер, кг/м3; W – скорость воздуха, м/с; W=15
25 м/с; 
– сумма коэффициентов местных сопротивлений.Так как у циклонов типа НИИОГАЗ входной патрубок прямоугольного сечения (a b), то эквивалентный диаметр воздуховода равен (значения a и b для соответствующего циклона см. в табл. П5.2)
Длина воздуховода
=10+7=17 м.
Коэффициент трения определяем в зависимости от режима движения воздуха и шероховатости стенки трубы е.
Режим движения воздуха определяем по величине критерия Re:
(68)где – коэффициент динамической вязкости воздуха, Пас, находим по температуреt0 2; = 0,018210-3 Пас.
Средние значения шероховатости стенок труб, выполненных из различных материалов, можно найти по табл. XII 2. Для стальных цельнотянутых и сварных труб при незначительной коррозии е = 0,2 мм.
Коэффициент трения для гидравлических гладких труб:
при Re 2300:
(69)при 2300 < Re < 100000
(70)Т. к. в нашем случае Re > 100000, то по рис. 1,5 2 определим:
= 0,019
Сумма коэффициентов местных сопротивлений
(71)где вх – значение коэффициента местного сопротивления при входе в воздуховод;
вых – значение коэффициента местного сопротивления при выходе из воздуховода;
отв – значение коэффициента местного сопротивления отвода под прямым углом;
пр – значение коэффициента местного сопротивления прямоточного вентиля;
Значения коэффициентов местных сопротивлений выбираем по табл. XXII 2:
вх = 0,5 вых = 1 отв = 0,21 пр = 0,31
Тогда
Гидравлическое сопротивление установки
8 ВЫБОР ВЕНТИЛЯТОРА И ЭЛЕКТРОМОТОРА К НЕМУ
Для подачи воздуха в систему применяют центробежные и осевые вентиляторы, которые выбирают с помощью графиков–характеристик 7 по значениям объёмной производительности Q, м3/ч и по общему сопротивлению системы Р, Па. В данных методических указаниях в проектируемой сушильной установке использован центробежный вентилятор, его характеристики представлены в прил. 6.
Полезную мощность вентилятора, Nn, Вт, находим по формуле:
(72)где Q – подача (производительность) вентилятора, м3/с; Q = Vвл.0 = 1,79 м3/с;
Р – полное гидравлическое сопротивление установки, Па.
(73)где Рск – скоростное давление, создаваемое вентилятором, Па;
0,3Рск – потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений внутри вентилятора, Па, где
Тогда
Мощность вентилятора N, кВт, которую должен развивать электродвигатель вентилятора на валу при установившемся режиме работы, находим по формуле:
(74)где в – к.п.д. вентилятора, в = 0,4-0,7 (при малой и средней подаче) и
в = 0,7-0,9 (при большой подаче);
пер – к.п.д. передачи от электродвигателя к вентилятору (пер = 1, т. к. в центробежных и осевых вентиляторах, обычно, вал электродвигателя соединяется непосредственно с валом вентилятора).
Принимая в = 0,7, получим:
Зная мощность N, выбираем электродвигатель к вентилятору (прил. 6).
Устанавливаем, что исходным данным лучше всего удовлетворяет центробежный вентилятор марки В-Ц14-46-5К-02, который характеризуется Q = 3,67 м3/с, Р = 2360 Па, в = 0,71 и n = 24,1 об/с.
Вентилятор снабжён электродвигателем типа А02-61-4 с номинальной мощностью NH = 13 кВт и к.п.д. двигателя дв = 0,88.
Необходимо учесть, что мощность, потребляемая двигателем от сети, Nдв, кВт, больше номинальной вследствие потерь энергии в самом электродвигателе.
Поэтому
(75)
С учётом запаса на возможные перегрузки устанавливаем электродвигатель к вентилятору мощностью Nуст, кВт:
(76)где – коэффициент запаса мощности (находим в зависимости от величины Nдв (табл. 8.1)).
Таблица 8.1. –
| Nдв, кВт | Значения для вентилятора | |
| центробежных | осевых | |
| до 0,5 | 1,50 | 1,20 |
| 0,51-1 | 1,30 | 1,15 |
| 1,01-2,0 | 1,20 | 1,10 |
| 2,01-5,0 | 1,15 | 1,05 |
| сверх 5,0 | 1,10 | 1,05 |
Полученная установочная мощность не превышает мощность двигателя, выбранную ранее. Если же окажется, что Nуст значительно превышает NH, то необходимо выбрать другой электродвигатель с большей мощностью.
По номинальной мощности электродвигателя к вентилятору определяем удельный расход энергии на тонну удаляемой влаги Nуд:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1971. – 784 с.
2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1976. – 550 с.
3. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Под. ред. д-ра техн. наук, проф. Ю.И. Дытнерского. – М.: Химия, 1991. – 493 с.
4. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. – М.: Химия, 1970. – 429 с.
5. Лебедев П.Д., Щукин А.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1970. – 408 с.
6. Машины и аппараты химических производств. – Изд. 3-е / Под. ред. д-ра техн. наук, проф.И.И. Чернобыльского. – М.: Машиностроение, 1975. – 455 с.
7. Рысин С.А. Вентиляционные установки Машиностроительных заводов. Справочник. – М.: Машиностроение, 1964. – 704 с.
8. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компресссоры. – М.: Энергия, 1977. – 424 с.
9. Парри Д.Г. Справочник инженера-химика / Пер. с англ. – Л.: Химия, 1969. – T.I. – 640 с.
10. Справочник химика – М; Л.: Химия. – T.III, 1964. – 1006 с.; т.У, 1966. – 974 с.
11. Сушильные аппараты и установки. Каталог НИИХИММАШ, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, – 3-е изд.– М., 1975. – 64 с.
12. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1968. – 847 с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Характеристика высушиваемого материала 6
| Материал | Плотность , кг/м3 | Насыпная масса н, кг/м3 | Теплоёмкость С, кДж/(кгК) | Напряжение барабана по влаге АV, кг/м3 |
| Бикарбонат натрия | 1450 | 800 | 0,965 | 7-12 |
| Аммиачная селитра | 1860 | 920 | 0,912 | 4-6 |
| Поваренная соль | 1650 | 927 | 0,923 | 7,2 |
| Сернокислый аммоний | 1750 | 820 | 1,469 | 9-11 |
| Натриевая селитра | 1370 | 860 | 0,938 | 20 |
| Марганцевая руда | 1900 | 1050 | 0,671 | 12 |
| Глина | 1800 | 1380 | 0,923 | 50-70 |
| Мел | 2200 | 1300 | 0,839 | 32 |
| Песок | 1500 | 1200 | 0,797 | 80-100 |
| Известняк | 2650 | 1800 | 0,923 | 30-60 |
| Железный колчедан | 5000 | 3300 | 0,546 | 20-30 |
| Железная руда | 3500 | 2100 | 0,671 | 65 |
| Суперфосфат гранулированный | 1120 | 720 | 0,652 | 60-80 |
| Хлорид бария | 2270 | 1090 | 0,950 | 18 |
1 2 3 4 5 6