Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Расчетно-графическая работа - Распылительная сушилка - файл Распылительные сушилки.doc


Расчетно-графическая работа - Распылительная сушилка
скачать (440.8 kb.)

Доступные файлы (2):

Распылительные сушилки.doc410kb.30.04.2008 10:29скачать
распыл суш.dwg

содержание
Загрузка...

Распылительные сушилки.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Распылительные сушилки при­меняются для сушки диспергирован­ных жидких материалов: различных жидких раство­ров. Основной частью этих сушилок является камера, внутри которой сушка происходит при распылении поступающего в нее жидкого мате­риала.

Сушимый материал распыливается в сушилке до капель, диаметр которых обычно составляет несколь­ко десятков микрон; благодаря вы­сокой дисперсности образуется раз­витая поверхность соприкосновения материала с сушильным агентом. Удаление из капель влаги, т. е. соб­ственно сушка и получение готово­го продукта в виде порошка проис­ходит в течение нескольких секунд.

Сушка распылением обусловли­вается тремя основными процесса­ми: распылением раствора, смеше­нием газа и частиц раствора, тепло-и массообменном между ними. Кро­ме того, сушка распылением непосредственно связана с выделением сухих частиц из потока газов. Сово­купность этих процессов определяет эффективность и технико-эко­номические показатели распыли­тельных сушильных установок.

В технике сушки применяются три способа распыления растворов: механическими и пневматическими форсунками и центробежными дис­ками.

Механическое распыление про­изводится при помощи форсунок различных конструкций, к которым жидкость подается под давлением 30—200 атм. Размер капель обычно составляет от 1 до 150 мк и зависит от давления и свойств жидкости. На рис.1 показана форсунка для механического распыления жидко­сти.


Рис.1 Механическая форсунка для распыления жидкости.

1-гайка; 2-труба; 3-контргайка; 4-шайба; 5-завихриватель.

Преимущества механических форсунок состоят в их бесшумной работе, незначительном расходе электроэнергии (4—10 КВт на тон­ну распиливаемого раствора) и вы­сокой производительности одиноч­ных форсунок (до 4 500 кг/ч).

Недостатками являются: непри­менимость для распыла грубых сус­пензий или растворов, содержащих твердые частицы или кристаллы; значительная чувствительность к за­сорению и вследствие этого недопу­стимость применения форсунок с диаметром меньше 1 мм; невоз­можность регулирования производительности, так как при этом ме­няется дисперсность,а также самопроизвольное изменение произво­дительности, форсунки вследствие увеличения от износа диаметра вы­ходного отверстия форсунки.

Пневматическое распиливание производится за счет действия сжа­того воздуха давлением 1,5—5 атм специальными форсунками. На рис. 2 в качестве примера показана форсунка для распыливания сжатым воздухом.

вход сжатого

воздуха

Рис.2 Пневматическая форсунка.

1-устройство для регулирования зазора; 2-распылительная тарелка.

Преимуществами пневматическо­го распыления являются возмож­ность распыливания большинства растворов и суспензий, а также воз­можность регулирования, недостат­ками — значительный расход энер­гии по сравнению с другими спосо­бами распыла растворов, состав­ляющий 50—60 кВтч/т раствора. Кроме того, при больших производительностях установок приходится устанавливать до 35 форсунок. Пневматический распыл обычно тре­бует наличия энергоемкой компрес­сорной установки.

Распыление под действием цен­тробежной силы достигается пода­чей высушиваемой жидкости на диск, вращающийся со скоростью от 4 000 до 20 000 об/мин.

Для сушки различных жидких материалов рекомендуется прини­мать окружную скорость дисков по­рядка 130—200 м/сек, а для полу­чения высокой дисперсности — при­менять конструкции дисков, изобра­женные на рис.3, которые дали по сравнению с другими конструк­циями лучшие результаты. Они при начальной влажности растворов и суспензий 72—85% дают размер капель 18—8 мк и размер частиц высушенного продукта 2,5—1,5 мк.
б

Рис.3 Конструкции распылительных дисков.

а- плоский закрытый с зубьями;

б- трехъярусный с перегородками и зубьями.

Вращение распыляющего диска осу­ществляется или от высокооборот­ного электродвигателя, или от па­ровой турбинки, или через редуктор от электродвигателя. Диск монти­руется над приводом или укрепля­ется у потолка сушильной башни.

В случае привода от паровой турбинки обработавший пар исполь­зуется в подогревателях воздуха.

Подвод жидкости к распыливающему диску из бака происходит обычно при постоянном напоре и регулируется автоматически (с по­мощью поплавкового механизма и т. п.).

Преимуществами центробежного распыливания являются возмож­ность применения его для практи­чески любых растворов, включая пасты, суспензии и т. п., а также легкость регулирования производительности.

Недостатками являются сравни­тельно высокая стоимость распыливающего аппарата, его сравнитель­но сложная эксплуатация, а также необходимость (из-за широкого фа­кела) большого диаметра распыли­тельной сушилки и соответственно большой площади помещения.

На рис.4 представлены схе­мы сушки жидких материалов в рас­пыленном состоянии.

Наибольшее распространение получили распылительные сушилки с параллельным током газа и осаж­дающихся частиц. Их достоинством является возможность применения более высоких температур газа без перегрева сушимого материала. Это компенсирует меньшее время пребывания частиц в газовом пото­ке по сравнению с противотоком, который чаще всего применяется, когда требуется получить большой объемный вес порошка.


Рис.4 Схемы работы сушильных камер.

а, б, в- параллельный ток; д,е- смешанный ток

Распылительные сушилки, применяемые в производстве облицовоч­ных плиток, предназначены для получения пресспорошка нагреванием из распыляемой в ней фаянсовой суспензии. Распылительные сушилки значительно упрощают, механизируют и облегчают процесс производства, улучшается качество и снижается стоимость готовых изделий. Кроме того, с внедрением сушилок высвобождаются значительные производст­венные площади, занятые ранее более громоздким оборудованием, в ча­стности фильтрпресеами.

Внедрение распылительных сушилок является техническим скачком в производстве облицовочных плиток. На Рис.5 показана распылительная сушилка.


Рис.5 Распылительная сушилка.

1-бункер.; 2-бурат; 3-элеватор; 4-транспортер; 5-форсунка;

6-кольцевой массопровод; 7-зонд; 8-отростки; 9-нижний конус;

10-вытяжнаятрубка; 11, 14, 26 -труба; 12-циклон-промыватель; 13-вентилятор;

15-пропеллерная мешалка; 16-сборник; 17-двухплунжерный насос;

18-шаровая мельница; 19-отстойник; 20- сетчатый стакан;

21-сливная труба; 22-массопровод; 23-башня; 24- крыша; 25-плоская крыша;

27-асбестовая прокладка; 28- кольцевое ребро; 29- песочный затвор;

30-болты; 31-газовая горелка.

^ 2. Сушилки для керамических суспензий (шликеров) и их конструкции.

Шликеры можно сушить в сушилках вальцовых, бара­банных, кипящего слоя и распылительных. В нашей стране для сушки шликеров широко распространены распылительные сушилки отечественных конструкций. Ими оснащены все заводы керамических плиток, и в от­дельных случаях их применяют в производстве стеновой керамики. Вальцовые и барабанные сушилки для сушки керамических шликеров непригодны. Распылительные сушилки для керамической промышленности были впер­вые предложены М. Ю. Лурье. Под его же руководством в 1954 г. в НИИСтройкерамике были выполнены первые исследования в этой области.

Основное достоинство распылительных сушилок — совмещение в одном агрегате процессов сушки и грануляции шликера, благодаря чему схема приготовления порошка получается предельно компактной. Взаимодей­ствие распыленного шликера большой удельной поверх­ности с дымовыми газами высокой температуры обуслов­ливает короткую продолжительность сушки, что дает возможность создавать сушилки высокой производи­тельности. Велики и технологические достоинства этого способа: порошок, полученный способом распылительной сушки, обладает по сравнению с порошком, приготовлен­ным по сушильно-помольной технологии, хорошими техно­логическими свойствами для компрессионного прессова­ния изделий. Гранулы порошка имеют округлую форму, а сам порошок является практически монофракционным с минимальным содержанием пылевидной фракции, что облегчает эвакуацию из него воздуха при прессовании изделий. Кроме того, пофракционная влажность порошка распылительной сушки при нормальной работе сушилки колеблется в узких пределах— 1—2%. что исключает ло­кальные усадки отдельных гранул порошка в спрессо­ванных изделиях.

Рабочей камерой распылительной сушилки является башня, в которой шликер определенной вязкости диспер­гирует на мелкие капли. Последние взаимодействуют с дымовыми газами высокой температуры и в короткое время, исчисляемое секундами, высыхают до остаточной влажности 7—9%.

На керами­ческих заводах нашей страны эксплуатируются распы­лительные сушилки трех основных конструкций: НИИ-Стройкерамики, КБ Минского комбината строительных материалов (МКСМ) и Гипростройматериалов.

Цилиндрическую башню 1 распылительной сушилки НИИСтройкерамики (рис. 6) собирают из полых ме­таллических панелей, заполненных минеральной ватой. Внутренняя обкладка башни выполнена из жаростойкой стали. Конусное днище 3 является сборником высушен­ного порошка. Шликер нагнетают мембранным насосом под давлением 1,2—1,3 МПа в кольцевой шликеропровод 9, откуда он поступает в восемь механических фор­сунок 10, расположенных пучком. Они образуют в башне факел распыленного шликера, направленный снизу вверх. В корпус башни вмонтированы газовые горелки 2. В мо­дернизированных конструкциях этих сушилок горелки расположены в два яруса. Продукты горения природного газа с температурой, близкой к калориметрической, т. е. 1600—11700*0, взаимодействуют с каплями шликера, вы­сушивают их и превращают в округлые полые гранулы. Порошок из конусного днища при помощи шибера 6 дви­жется на конвейер 7. Отработанные дымовые газы по от­сасывающему патрубку 8, защищенному от засорения ко­нусным колпаком, направляются в циклон 4, а из него дымососом 5 —в атмосферу.


Рис. 6. Схема распылительной сушилки системы НИИСтройкерамики

Диаметр башни сушилки описанной конструкции 4,5, высота цилиндрической части 5, а конической — 3 м. Общий объем сушилки 94 м3. Производительность по испаряемой влаге 2,5, а по по­рошку при влажности шликера 45% —3,5 т/ч, удельный влагосъем Rw,v = 26,5 кг,/м3-ч, а удельный расход теп­лоты 3200 кДж/кг испаренной влаги. Институтом НИИ-Стройкерамика разработано шесть типоразмеров распы­лительных сушилок производительностью 0,36—36 т/ч порошка.

Ряд конструкций распылительных сушилок был создан в КБ МКСМ под общим руководством В. Л. Бильдюкевича. Хорошо зарекомендовала себя в работе конструкция, показанная на рис. 7.

Из расходного бас­сейна 1 шликер насосом 2 через ресивер 3 подают в шликеропровод 4, соединенный с механической фор­сункой 6, которая распыляет шликер в сушильной камере-башне 7. Сушилка имеет шесть цилиндрических верти­кальных топок 5 с горелками 16, встроенных в рабочую камеру, из которых горячие газы, направленные снизу вверх, поступают в рабочую камеру сушилки. Здесь они взаимодействуют с каплями распыленного шликера, вы­сушивая их. Образующиеся при этом гранулы падают вниз в коническую часть камеры — сборник высушенного порошка, откуда через питатель 15 поступают на тран­спортное устройство. Отработанные газы отбираются снизу и по трубопроводу 9 отсасываются из рабочей ка­меры сушилки, проходят батарейный циклон выбрасываются в атмосферу дымососом 13. Горячий воздух к топкам подается по трубопроводу 10. Из циклонов пыль через питатель 12 вентилятором 14 подается в трубо­провод 8; через который она возвращается, в верхнюю часть рабочей камеры. Падая, пылевидные частицы со­ударяются с невысохшими частицами распыленного шли­кера и прилипают к ним,

образуя укрупненные слипшиеся частицы.



Рис. 7. Распылительная сушилка системы КБ МКСМ.

Сушилку обычно устанавливают вне здания цеха. Ог­раждающие конструкции сушильной камеры выполнены из металлических панелей, утепленных минеральной ватой, и отфутерованы листовой нержавеющей сталью. Под конусной частью камеры находится помещение, в котором установлена аппаратура контроля и регулирова­ния. Высота рабочей камеры 16 м, высота цилиндрической части 8 м, диаметр 8 м, общий объем 710 м3, объем ра­бочей камеры 510 и3. Шликер подается под давлением 2,6—2,9 МПа, распыляется механической форсункой с диаметром сопла 7,5 мм. Температура газов в верхней части рабочей камеры 150—180°С, отходящих газов — 75—80сС. Влажность шликера 40—45%, порошка — 6,5—7%. В циклонах оседает около 2% порошка, а на контрольном сите остается 0,5%. Производительность сушилки по порошку и испаренной влаге достигает 4,5 т/ч; расход теплоты 3350 кДж/кг влаги, удельный влагосъем до 6,5 кг/(м3-ч).

При модернизации сушилки вместо одной форсунки для подачи шликера установили три с индивидуальными насосами и увеличенными ресиверами к каждой форсунке, расположенными в непосредственной близости от су­шилок. Отсасывающий вентилятор заменили дымососом Д-12. Кроме того, на МКСМ эти сушилки оборудовали бесциклонной очисткой дымовых газов. С этой целью циклоны демонтировали и стали подавать воду непосред­ственно в дымосос. При орошении дымовых газов водой в дымососе из них вымываются твердые частицы пылеуноса. Образующийся при этом шликер отбирают в спе­циальный бассейн, расположенный в подбункерном поме­щении сушилки. Из этого бассейна шликер насосом воз­вращают в производство. Отработанные дымовые газы дымососом направляются в трубу из нержавеющей стали высотой 20 м. Комплекс указанных мероприятий увеличил производительность сушилки в 1,5 раза.

В этих сушилках предусмотрена сосре­доточенная подача дымовых газов из топки по наруж­ному вертикальному газоходу в башню сушилки, радиально направленная под ее перекрытие.

Имеются модификации сушилок КБ МКСМ с вы­носными топками, предназначенными в основном для сжигания мазута.

Однако при такой схеме ввода хорошего перемешивания газов с факелом шликера не получается. Факел шликера отжи­мается потоком дымовых газов к противоположной по­верхности башни, что приводит к налипанию шликера на эту поверхность и его коржеванию.

Этот недостаток преодолен в сушилках конструкции Гипростройматериалов (рис. 8), в которых дымовые газы вводят в рабочую камеру сушилки сверху в центре ее перекрытия, что обеспечивает относительно равномер­ное их взаимодействие с факелом распыленного шликера.


Рис.8. Распылительная сушилка системы Гипростройматериалов.

Такие сушилки с сжиганием мазута в выносных топках успешно работают на Ангренском и других керамических заводах.

Большим достижением в разработке конструкций рас­пылительных сушилок является сушилка КБ МКСМ про­изводительностью до 40 т/ч порошка (рис. 9). Су­шилок такой производительности за рубежом пока нет. Диаметр рабочей камеры 16, общая высота 23, высота ци­линдрической части 10 м.

Сушилка оборудована тремя встроенными вертикальными цилиндрическими топками диаметром по 2 м для сжигания мазута. Шликер подают одной форсункой с диаметром сопла 24—34 мм, что исклю­чает ее засорение. Для подачи шликера служат высоко­производительные мембранные насосы. Дымовые газы очищают в сухих циклонах и эвакуируют в выхлопную трубу двусторонним дымососом № 20. Сушилка имеет встроенный фильтр для контроля очистки шликера, а на месте отбора порошка — встроенные вальцы, предот­вращающие попадание коржей в порошок. Предусмот­рена также подача через перекрытие сушилки горячего воздуха из зоны, остывания туннельной печи, что снижает расход топлива и предотвращает налипание порошка на перекрытие башни. Такие сушилки установлены на не­скольких кирпичных заводах. В технологии сушки суспензий распылением условно выделяют три этапа: распыление суспензии, тепло-и массообмен между ее каплями и теплоносителем и вы­деление порошка из потока газов.



Рис.9. Распылительная сушилка системы КБ МКСМ про­изводительностью до 40 т/ч порошка: 1— воздуховод подачи горячего воздуха из зоны остывания туннельной печи; 2 — рабо­чая камера; 3 — трубопровод отбора отработанных гaзов 4 — транспортер отбора по­рошка; 5 — циклоны, уста­новленные двумя параллель­ными; 6 — газоход к дымососу; 7 — топка; 8 — штанга с шликерной форсункой

Распылять шликер можно дисковыми распылителями, пневматическими (или паровыми) и механическими фор­сунками. Последние получили монопольное распрост­ранение в распылительных сушилках керамических за­водов. В них струя дробится на мелкие капли за счет внут­ренней энергии жидкости, вылетающей из сопла под дав­лением 1,2 и 2,7 МПа. Конструктивные схемы форсунок, применяемых в сушилках НИИСтройкераздики и КБ МКСМ, приведены на рис. 10

Размеры факела, образующегося при дроблении струи распыленного шликера, обусловливают размеры рабочей камеры сушилки. Теоретический расчет геометрических размеров факела практически пока невозможен. Поэтому их определяют по эмпирическим уравнениям.

Размеры и геометрия факела зависят от реологических свойств суспензии. По практическим данным, нормальным условиям обогащения, транспортирования и распыления

шликера соответствует его вязкость 0,05— 0,1 Па-с при коэффици­енте загустевания не бо­лее 2.

Интенсивность тепло­обмена в распылитель­ных сушилках характери­зуется тепловым потоком qt, Вт, от теплоносителя к каплям шликера и части­цам порошка, который определяют по уравне­нию:
qt=aytcpVк,

где ay— объемный коэф­фициент теплообмена, Вт/(м3°С); Vk — объем сушильной камеры; tcp—средний лога­рифмический температурный напор.

Рис. 10. Форсунки (и их состав­ные части) конструкции НИИ-Стройкерамики (а) и КБ МКСМ (б)

Формулы для опреде­ления aу сложны и недо­статочно надежны. По­этому в расчете сушилок формулой не поль­зуются. Она дает лишь представление об общих закономерностях теплообмена. Выделение порошка из газового потока под действием гравитационных сил возможно лишь при скоростях газо­вого потока, существенно меньших скорости витания частиц. Соответственно этому при выборе размеров ра­бочей камеры сушилки скорость газов в ее сечении на­значают в пределах 0,2—0,3 м/с.

Распылительные сушилки НИИСтройкерамики обо­рудованы инжекционными газовыми горелками, рабо­тающими с малыми избытками воздуха и развивающими соответственно высокую температуру горения топлива. В этих сушилках горелки вмонтированы в корпус башни и образующиеся высокотемпературные продукты горения непосредственно реагируют с распыленным факелом шликера, в силу чего температура в башне не превышает 350°С. Именно поэтому в этих сушилках допустимо и оп­равданно применение инжекционных горелок. В сушилках КБ МКСМ газ сжигают в цилиндрических вертикальных топках. В них предельная температура в топочном про­странстве лимитируется стойкостью футеровки и не должна превышать 1200°С. Поэтому топки этих сушилок оборудуют двухпроводными горелками с принудительной подачей воздуха, при которой возможно вести процесс горения с повышенными избытками воздуха (а = 2) и тем самым регулировать температуру горения в нужных пределах.

Отходящие газы в сушилках до их выброса в атмос­феру проходят газоочистительные (пылеулавливающие) устройства. Первоначально для этой цели предназна­чались циклоны сухой очистки. Их устанавливали груп­пами из четырех циклонов ЦНч15 НИИОГаза. Однако циклоны типа ЦН являются аппаратами грубой и средней очистки и непригодны для улавливания тонкодисперсной пыли. Степень очистки в них составляет 70—75%. В по­следующем стали переходить на мокрую очистку отхо­дящих газов в циклонах-промывателях типа СИОТ.

Оригинальная и предельно простая система мокрой очистки отходящих из распылительных сушилок газов осуществлена на МКСМ. Там воду подают непосредст­венно в дымосос на его ротор. Вращение ротора дымососа обеспечивает интенсивное распыление воды и ее взаимо­действие с отходящими газами. В результате этого пыле­видные частицы из отходящих газов вымываются и обра­зуют вместе с водой шликер, который отводят из нижней части кожуха дымососа в расходный бассейн с пропел­лерной мешалкой, а оттуда — в распылительную сушилку. Из дымососа очищенные отходящие газы удаляются в атмосферу через металлическую трубу высотой 20 м, вы­полненную из нержавеющей стали. Однако одноступен­чатое мокрое пылеулавливание также не обеспечивает необходимой степени очистки газов (в данном случае она составляет 80%). Поэтому для снижения запылен­ности отходящих газов из распылительных сушилок до допустимой нормы (3 мг/м3 в приземном слое) НИИПИОТСтром рекомендует двухступенчатую очистку газов: сухую очистку в циклонах типа ЦН, а затем мок­рую очистку в аппаратах ПВМ СА (пылеуловители вен­тиляционные мокрые сливные) конструкции ЦНИИПром-зданий или аппараты ГДП (гидродинамический пылеуло­витель) конструкции НИИПИОТСтрома. Двухступенчатые системы в указанном сочетании обеспечивают степень очистки до 99,8%.

Очищенные отработанные газы из сушилок НИИСтройкерамики эвакуируются в атмосферу центробеж­ными вентиляторами среднего давления, а из сушилок КБ МКСМ — дымососами.

^ 4. Описание процессов протекающих при тепловой обработки в распылительной сушилки.
Сущность процесса сушки материалов в распылен­ном состоянии заключается в том, что диспергированная в виде капель жидкая или жидкообразная масса при своем распространении в некотором замкнутом объеме обезвоживается за счет разности парциальных давлений паров жидкости на поверхности капель и в окружающей среде. В зависимости от технологических требований к материалу в распылительной сушилке можно получать либо порошок, либо пластичную массу.

Перед другими способами сушки жидких и жидкообразных материалов сушка распылением имеет следующие преимущества: создание значительной поверхности взаимодействия дисперсионной фазы с дисперсионной средой; кратковременность процесса; получение гранулированного порошкообразного материала; механизация и автоматизация процесса сушки. Кроме того, сушка рас­пылением позволяет: получать особо чистые материалы (нет контакта между влажными частицами и огражде­ниями аппарата); создавать высокопроизводительные агрегаты; использовать высокотемпературный теплоноси­тель; организовывать процесс сушки в вакууме или в среде инертных газов; совмещать в одном агрегате процесс сушки с последующими технологическими про­цессами (дегидратацией, обжигом, плавлением и т. п.); надежно герметизировать аппарат.

В качестве недостатков процесса сушки распылением обычно отмечают сравнительно низкую напряжен­ность сушильного объема по испаренной влаге (5— 15 кг/м3-ч); необходимость использования специальных устройств для выделения высушенного продукта из по­тока отработанных газов; низкий объемный вес полу­чаемого продукта; сравнительно высокие расходы тепла и электроэнергии. Такие недостатки распылительной сушки, как низкая напряженность сушильного объема по испаренной влаге и сравнительно высокие расходы тепла и электроэнергии, органически ей не присущи. Их можно устранить путем оптимизации процесса распыли­тельной сушки, а для этого необходимо знать закономер­ность ее протекания.

Процесс распылительной сушки принято подразде­лять на три этапа: распыление массы; тепло- и массообмен между каплями (частицами) массы и окружаю­щей средой; выделение высушенного продукта из потока газов. Такое деление процесса несколько условно, так как нельзя наметить четкой границы между этими эта­пами вследствие наложения их друг на друга.

В наиболее общем случае под распылением подразумевают процесс дробления струи жидкости на боль­шое число капель и распределение этих капель в пространстве. Дробле­ние струи жидкости на капли — про­цесс весьма сложный, обусловленный рядом внешних и внутренних причин. В качестве основной внешней причи­ны считают воздействие на поверх­ность струи аэродинамической силы, стремящейся деформировать и разо­рвать струю. Внутренними причинами являются различного рода начальные возмущения, связанные с конструкци­ей распылителя, качеством его изго­товления, турбулентностью движения жидкости в распылителе и т. д. В ре­жиме распыления жидкая струя дро­бится на большое количество раз­личных по диаметру капель. Для ха­рактеристики такой полидисперсной системы капель используют диффе­ренциальные и интегральные кривые распределения. Анализ различных процессов в полидисперсной системе значительно упрощается при замене такой системы эквивалентной монодисперсной. В расчетах процессов тепло- и массообмена используют объемно-поверхностный диаметр. В этом случае в эквивалентной системе сохраняется постоянным отношение объема капель к их поверхности.

Весьма сложна динамика движе­ния распыленной струи. Имеются попытки описания ее движения путем решения дифференциального уравнения равновесия сил, действующих на отдельные капли жидкости. Однако полет изолированной капли жидкости не может отразить динамику движе­ния распыленной струи в целом. А. С. Лышевский считает, что по внешнему виду распыленная струя жидкости представляет собой типич­ный случай развития свободной струи. По мере движения вследствие подсоса окружающей среды объем­ная концентрация жидкости в распы­ленной струе сильно уменьшается. На достаточном удалении от устья струи отношение количества подсо­санного извне воздуха к объему жидкости может быть больше 1000. При этом скорости частиц распылен­ной жидкости и скорости воздуха, перемешанного с каплями, будут примерно равны друг другу. За счет молекулярной и турбулентной диф­фузии наблюдается также вынос частиц жидкости из струи в окружаю­щую среду. Для определения разме­ров распылительных сушилок необ­ходимо знать габариты факела рас­пыленной струи. Длина факела и его предельный радиус в настоящее вре­мя не могут быть рассчитаны теоре­тически. Для их определения исполь­зуют экспериментальные методы.

В распылительных сушилках дробление жидкости осуществляется за счет кинетической энергии жидко­сти (механическое распыление) или кинетической энергии газа (пневма­тическое распыление). К механичес­ким распылителям относят струйные и центробежные форсунки, вращаю­щиеся барабаны или диски и ультра­звуковые распылители, к пневматиче­ским — различного рода газовые и паровые форсунки.

При выборе способа распыления и конструкции распылителя руководствуются прежде всего технологичес­кими требованиями к качеству высу­шенного порошка: дисперсностью, формой гранул, плотностью и т. п. Кроме того, распылнвающее устрой­ство должно обеспечить необходимую производительность, минимально возможные габариты факела и равно­мерность распределения капель по се­чению сушилки. При этом оно долж­но быть простым в устройстве, на­дежным в эксплуатации, расходовать минимальное количество энергии и допускать изменение производитель­ности без существенного изменения качества распыления.

Согласно современным представ­лениям, сушка влажных материалов является комплексным процессом, со­стоящим из переноса тепла и влаги внутри материала (внутренний тепло-и массоперенос) и обмена энергией (теплотой) и массой (влагой) по­верхности влажного тела с окружаю­щей средой (внешний тепло- и массообмен).

Использование известных уравнений теории тепло- и массооб­мена для расчета процесса в распы­лительной сушилке затруднено вслед­ствие сложного характера движения распыленной струи, ее полидисперс­ности, изменения скорости и размера капель и т.п. Поэтому в настоящее время тепло- и массообмен в распы­лительных сушилках рекомендуют рассчитывать по значению объемных коэффициентов тепло- и массообмена. Причем предпочтение отдается рас­чету теплообмена, так как экспери­ментальное определение перепада температур может быть выполнено более просто и с большей точностью. Тепловой поток, передаваемый от теплоносителя к частицам q, Вт, мо­жет быть определен по формуле

(31)

где ауобъемный коэффициент теплообмена, Вт/(м3 °С); VK —объем сушильной камеры, м3; ∆tср— средняя разность (пе­репад) температур между теплоносителе., и частицами, °С.

В качестве средней разности темпера­тур принимают среднюю логарифми­ческую
где ∆t1 =titм1 —разница между темпера­турой теплоносителя и материала в начале процесса; ∆t2 =t2tм2 —то же, в конце процесса.

М. В. Лыков рекомендует следу­ющую схему выбора размеров камер сушилок. При распылении суспензии форсунками и заданном режиме суш­ки (t1 и t2) на основании материаль­ного и теплового балансов определя­ют расход теплоносителя Vг. Прини­мая скорость газа в сечении сушилки νг=0,2—0,5 м/с, определяют сечение

сушилки Sк= Vг / νг и диаметр камеры DK. Определив по соответствую­щей формуле объемный коэффициент теплообмена а г, определяют объем камеры Vк:. Далее находят рабочую высоту камеры hK. При параллельном токе за рабочую высоту принимают расстояние от среза форсунки до ме­ста вывода теплоносителя. Для фор­суночных сушилок нормальным счи­тается соотношение hк/DK=1,5—2,7.


Скачать файл (440.8 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru