Сушка сланца в «кипящем» слое

Введение Сушке подвергается множество материалов, различающихся химическими составами и свойствами Сушка - один из самых энергоемких процессов химической технологии Аппараты для сушки материала называются сушилками Эффективная сушка сланца возможна в «кипящем» слое 2

Сушка Процесс удаления влаги из твердого материала путем ее испарения и отвода образующихся паров Сушка различных материалов в кипящем слое получила широкое распространение благодаря специфике процесса 3

«Кипящий» слой Сложная адиабатическая гетерогенная система, в которой под влиянием турбулентных пульсаций потока частицы мелкозернистого материала совершают непрерывное движение в объеме камеры Перемешивание частиц в слое и их соударения друг с другом вызывают турбулизацию ламинарного слоя газа, что способствует интенсификации теплообмена В кипящем слое скорость потока всегда больше, чем в неподвижном слое при одинаковых размерах частиц 4

Классификация аппаратов «кипящего» слоя По количеству зон: однокамерные, многокамерные По характеру движения материала - с направленным и ненаправленным движением от места загрузки материала к месту его выгрузки По использованию теплоносителя: однократное и многократное По конфигурации сушильной камеры – круглые, прямоугольные и т.д 5

В кипящем слое происходит быстрое выравнивание температур твердых частиц и сушильного агента и достигается весьма интенсивный тепло- и массообмен между твердой и газовой фазами, в результате этого сушка заканчивается в течение нескольких минут В качестве сушильных агентов применяют топочные газы и воздух Сушку проводят в аппаратах непрерывного и периодического действия Сушка в «кипящем» слое пригодна для обработки зернистых неслипающихся и мелкоизмельченных материалов В сушилках непрерывного действия размер материала должен находиться в десятых долях мм 6

Сушилка «кипящего» слоя непрерывного действия 1- вентилятор 2- камера смешения 3- сушильная камера 4- газораспределительная решетка 5- питатель 6- порог 7- сборник 8- циклон 7

Сушилка периодического действия с импульсным «кипящим» слоем 1- корпус 2- наружный коллектор 3- газораспределительная головка 4- подогреватель 5- газодувка 8

Аэрофонтанная сушилка 1- бункер 2- камера (рюмка) 3- циклон 9

Расчеты Исходные данные: сушилка кипящего слоя для сушки сланца производительностью 20 т/ч материала Начальная влажность сланца 25%, конечная 10% Средний диаметр частиц 3 мм Температура воздуха на входе 150 о С, на выходе 95 о С Начальная температура материала 10 о С, конечная 90 о С 10

Материальный расчет Производительность сушилки по сырому материалу: где G K = 20000/3600=5, 56 к/c – производительность сушилки по высушенному материалу Из уравнения материального баланса сушилки определим расход влаги w, удаляемой из высушенного материала: 11

Тепловой расчет Расход тепла: Q исп - тепло, затрачиваемое на испарение влаги, Q наг - тепло, затрачиваемое на нагрев материала, Q пот - потери тепла в окружающую среду r o кДж/кг- теплота испарения при 0 о С с П =1,97 кДж/(кг*К)- теплоемкость водяного пара с М =1,93 кДж/(кг*К)- теплоемкость материала 12

Расход сухого воздуха: Удельный расход сухого воздуха: Влагосодержание воздуха на выходе из сушилки: Параметры атмосферного воздуха: t о =18 о С, влажность 79%, начальное влагосодержание воздуха: х 1 =0,01 кг/кг 13

Гидродинамический расчет Плотность воздуха на выходе из сушилки: Вязкость воздуха при 90 о С: вязкость воздуха при 0 о С С=124- вспомогательный коэффициент Кинематическая вязкость воздуха: 14

Рабочая скорость воздуха: 2400 кг/м 3 - плотность материала Критерий Рейнольдса = порозность слоя Рабочая скорость воздуха: Скорость витания частиц: 15

Диаметр аппарата у газораспределительной решетки Площадь газораспределительной решетки Диаметр аппарата Принимаем диаметр аппарата 3,0 м 16

Высота «кипящего» слоя Критерий Прандтля: =0,035 Вт/(мК)- теплопроводность воздуха Критерий Нуссельта: Коэффициент теплообмена: Число единиц переноса: Объем кипящего слоя: 17

Высота слоя: Высоту сепарационного пространства сушилки с кипящим слоем принимают в 4-6 раз больше высоты кипящего слоя: Общая высота аппарата: 18

Заключение Так как скорость витания частиц больше рабочей скорости воздуха, то можно использовать аппарат цилиндрической формы Диаметр аппарата мм Высота аппарата мм Площадь газораспределительной решетки- 9,36м 2 Также произведены расчеты теплового и материального баланса, гидродинамический расчет сушилки 19

20

21