+7-988-570-61-11 
info@farsal.ru Основы расчета барабанных сушильных установок
При проектировании установок прежде всего необходимо выбрать их тип и определить основные расчетные параметры процесса сушки: относительную влажность сушильного агента, его тепло- влагосодержание, удельный расход воздуха на сушку. По данным технологического расчета определяют основные габаритные размеры сушилки.
Основные размеры барабана определяют в зависимости от потребной производительности по следующим характеристикам: коэффициенту заполнения барабана жомом; скорости сушильного агента в барабане; длительности сушки или заменяющей ее величине – напряжению объема барабана по влаге.
Коэффициент заполнения барабана в основном зависит от физических свойств материала и конструкции распределительной насадки, установленной внутри барабана. Для определения коэффициента заполнения барабана графическим способом определяют отношение площади сечения барабана, заполненной жомом, к общей площади его сечения. Для жомосушильных барабанов коэффициент заполнения β находится в пределах 0,178…0,225, а для сахара-песка – 0,04.
При работе любого сушильного агрегата скорость сушильного агента внутри барабана – величина постоянная для всех частиц жома. Но, поскольку размеры частиц жома колеблются в широких пределах, скорость сушильного агента определяют для самых мелких частиц с таким расчетом, чтобы эта скорость позволила частицам перед выходом из барабана возвращаться в общую массу высушенного жома. Для сушки жома скорость сушильного агента va, принимают в пределах 1,5…2,5 м/с.
Третья характеристика, необходимая для расчета основных размеров барабана, - продолжительность сушки. Ее необходимо определять экспериментальным путем, что зачастую затруднительно, поэтому чаще всего пользуются значением напряжения объема барабана по влаге (табл.15.4).
15.4. Основные параметры барабанных сушильных установок
| Высушиваемый продукт | Теплоноситель | Влажность материала, % | Температура теплоносителя, °С | Влаго-напряже-ние, кг/(м2·ч) | Тип сушилок | ||
| начальная | конечная | начальная | конечная | ||||
| Сахар-песок | Воздух | 0,5 | 0,1 | 20 | 30 | 0,6…3,0 | Однобарабанная |
| Сахар-песок | Воздух | 1,5…1,7 | 0,5 | 100…12 | 75…85 | 7,0 | Двухбарабанная |
| Жом | Дымовые газы | 84 | 12 | 750 | 125 | 185 | Однобарабанная |
Зная величину напряжения объема барабана по влаге, его объем (м3) можно определить по формуле
Vб = W / A (15.17)
где W – количество удаляемой из жома влаги в час, кг; А – напряжение объема барабана по влаге, кг/(м3·ч).
Существует и другое выражение для определения объем сушильного барабана:
Vб = ((πD2б) / 4 ) * Lб (15.18)
где Vб и Lб – диаметр и длина барабана, м
Расход сушильного агента (кг/ч):
LVб = 3600 * (πD2б) / 4 )(1 - β)vаг (15.19)
где Vб – вместимость барабана, приходящаяся на 1 кг сушильного агента, м3; β – коэффициент заполнения барабана; vаг – скорость сушильного агента в конце барабана, м/с.
Из уравнения (15.19) получим
Dб = √(4LVб) / 3600π(1 - β)vаг = 0,0188√(LVб / (1 - β)vаг ) (15.20)
Зная объем и диаметр барабана, длину его определим из уравнения
Lб = 4Vб / πD2б (15.21)
Рекомендованные диаметры барабанов барабанных сушилок 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400 и 2800 мм при максимальном отношении длины к диаметру 3,5…7,0.
Vб β = ((G1 + Gz) / 2pср ) * t/60 (15.22)
где β – коэффициент заполнения барабана; G1 – производительность барабана по влажному материалу, кг/ч; Gz – производительность барабана по высушенному материалу, кг/ч; t – время пребывания материала в барабане, мин; pср – плотность материала, кг/м3.
Значение G1 и G2, а также W определяют, как и при расчетах сушильных аппаратов для сахара-песка [см. уравнения (15.3), (15.4) и (15.5)].
После преобразования уравнения (15.22) получим выражение для расчет времени сушки
t = 120 * ((βpср(w1 - w2)) / (A * [200 - (w1 - w2)]) (15.23)
Как видно из уравнения (15.23), продолжительность сушки материала при одних и тех же условиях зависит от коэффициента заполнения барабана материалом, его средней плотности, начального и конечного содержания влаги в материале.
Необходимая мощность (кВт) электродвигателя для привода барабана с учетом его КПД
N = Mкрω / 1000ηкр (15.24)
где Mкр – крутящий момент, Н·м; ω – угловая скорость вращения барабана, рад/с; ηкр – КПД привода (обычно )
Определение крутящего момента (Н·м) представляет большую сложность, поэтому в практических расчетах пользуются приближенной формулой
Mкр = LбGgA + ((πDб2)/ 4 ) * βpg(L1x1 + L2x2 + LA) (15.25)
где Lб – длина барабана, м; G – масса 1 кг нагруженного барабана, кг; A – приведенный коэффициент трения, м; Dб – диаметр барабана, м; β – коэффициент заполнения барабана материалом; p – плотность материала, кг/м3; L1 и L2 – длина основной и приемной насадок, м; x1 и x2 – расстояние от центра тяжести продукта, расположенного на насадке, до вертикальной оси барабана, м.
Приведенный коэффициент трения зависит от диаметра и массы нагруженного барабана и имеет следующие значения:
| Dб | 100 | 1200 | 1400 | 1600 | 1800 | 2000 | 2200 |
| G | 110 | 130 | 155 | 190 | 210 | 250 | 275 |
| A | 0,004 | 0,0042 | 0,0044 | 0,0045 | 0,0046 | 0,0048 | 0,009 |
Ориентировочно мощность (кВт), потребная для вращения барабана,
N = 0,0013Dб2 * Lбσψn (15.26)
где σ – коэффициент мощности, зависящий от типа насадки и коэффициента заполнения барабана (табл. 15.5).
15.5. Значения коэффициентов заполнения мощности вращения барабана
| Тип насадки | Коэффициент | |
| заполнения барабана | мощности | |
| Лопастная |
0,10 0,25 |
0,033 0,071 |
| Распределительная |
0,10 0,25 |
0,013 0,044 |
