Тепловое оборудование и его расчет

Калориферы - теплообменники энергии от теплоносителя (пар, вода) к агенту сушки – используются двух типов: сборные из гладких, но ча- ще,из ребристых чугунных труб длиной 0,5, 1, 1,5 и 2 м и площадью нагрева F =2 м²/пог.м (рис. 4.15), групируемых в секции параллельно, последовательно и смешанно с уклоном 1 %, и компактные пластинчатые калориферы средней и большой серии различных типов (рис. 4.16). Их размеры, поверхность нагрева F_кал площадь живого сечения и другие данные даются в технических характеристиках калориферов.

При подсчёте потребного количества калориферов п = F_потр / F_кал оп­ределяется потребная поверхность нагрева калориферов по уравнению теплопередачи через его стенку

Здесь Q_cyш – тепловая мощность сушильной установки. Она затрачи­вается в основном на нагрев древесины – (аналог ф. 3.32) на теплопотери через ограждения (аналог ф. 3.35) (и на выброс тепла с отработавшим агентом сушки)

где Мс, кг влаги/с – масса влаги, испаряемой в I с из Е м³ материала, высу­шиваемого в камере в течение τ час:

q_исп – удельные(на I кг испаряемой влаги) потери тепла* с отработав­шим агентом сушки (кДж/кг влаги); она складываются из затрат тепла на испарение влаги r_исп (при температуре предела охлаждения), на её перегрев до температуры отработавшего воздуха t₂ и на нагрев свежего воздуха (от t₀ до t₂),если он поступает в сушилку:

С учётом прочих потерь тепла (ок. 20 %)

Расход теплоносителя при падении его энтальпии в калорифере ∆i_TH

Конденсатоотводчики для выпуска из калориферов конденсата и за­держки в них пара применяются двух типов: компактные термодинамиче­ские (рис. 4.17) и гидростатические, напр, поплавковые типа "Т-200", снабжаемые контрольной сливной трубкой с вентилем.

Паропроводы из гладких водогазовопроводных и электросварных труб принимаются с диаметром условного прохода в дюймах ориентиро­вочно равным скорости воды в них в м/с (или 40-кратной скорости пара). Обычно d_ycл = I/2...2. Используются также запорно-регулировочные устрой­ства: вентили, обратные клапаны, грязевики, водоотделители, редукцион­ные клапаны, манометры, парометры. Для равномерной подачи в камеру пара применяют увлажнительные трубы Ø 1.5...2” (с заглушённым кон­цом и рядом отверстий Ø 3...5 мм, насверленных с шагом около 500 мм).

Топки для газовых сушилок должны обеспечивать выработку чистых бездымных газов. При сжигании древесных отходов используются полугазовые топки Гидродрева, (рис. 4.18) в которых горение осуществляется в топочном пространстве I с образованием продукта неполного сгорания-полугаза с t = 1000 °С; в камере дожигания 3, куда подаётся и свежий воздух (а = 2), температура снижается до 700-800 °С.

Топка для мазута или газа ЦНИИФа мощностью до 2500 кВт (рис. 4.18, б) состоит из металлического корпуса, выложенного изнутри футе­ровкой из легковесного шамотного кирпича, камеры сжигания с шамотной решёткой-катализатором, 2-х форсунок или газовых горелок. В камеру до­жигания кроме топочных газов подаются отработавшие газы и свежий воз­дух.

Циркуляционное оборудование

Вентиляторы предназначены для создания циркуляции агента сушки по материалу. Центробежныевентиляторы (рис. 4.19, а), (представляющие собой ротор 1 с радиальными лопастями, заключённый в улиткообразный кожух 2), изготавливаются низкого давления (100 – 1000 Па), среднего и высокого (3000 – 10000 Па). Они бывают правого (рис. 4.20) вращения, (втягивающие воздух на наблюдателя при вращении ротора по часовой стрелке), и левого; с выхлопным патрубком направлен­ным вверх, вправо, влево, вниз и под углом 45° к этим направлениям; при­вод может быть как непосредственный от электродвигателя, так и через клиноременную передачу с различным расположением крыльчатки отно­сительно подшипниковых опор. Они подразделяются на типы (напр., Ц4-70 и т.п.) и номера, (численно равные диаметру ротора в дм, от № 2 до № 20.

Осевые вентиляторы (рис. 4.20) (правые и левые) преимущественно используются системы ЦАГИ серии У6, У12 (универсальные) 6 – и 12 – лопастные с регулируемым углом атаки лопастей, развивающие давление от 400 до 1000 Па; серии В16 (высоконапорные) – до 1000 – 1500 Па, а также более совершенные УК – 2М с кручёными лопастями и В2,3 – 130 из лёгких сплавов и др. Для изменения направления потока (реверсирования) циркуляции применяются крыльчатки с симметричными, либо развёрну­тыми через одну лопастями (с пониженным к.п.д.).

Энергия, сообщаемая вентилятором одному м³ воздуха, наз. полнымнапором, складывающимся из статического давления h_ст, Па, и динамиче­ского напора h_дин, Па,

где ρ – плотность воздуха, кг/м³; ω – скорость движения воздушного потока, м/с.

Разность между полными напорами в нагнетательном и всасываю­щем патрубках вентилятора характеризует его давление. Оно уравновеши­вает сумму местных сопротивлений воздуховода ∆h на участках

где ζ – коэф. местного сопротивления (справочная величина).

Производительность вентиляторов V_B определяется количеством циркулирующего сквозь материал воздуха V_{цир к} и коэффициентом его ис­пользования η (0,5-0,9):

Графическая зависимость между давлением вентилятора Н_В и его производительностью V_B при разных числах оборотов п_в и к.п.д η_В наз. ха­рактеристикой вентилятора. Различают индивидуальные характеристики для вентилятора данного типа и номера (рис. 4.22) и групповые для целой серии (напр., У6).

Проектирование вентиляторной установки сводится к расчёту её мощности N, кВт.

Эжекторные установки создают подсос воздуха струёй, истекающей из насадок со скоростью 25-40 м/с. Кратность эжекции т (обычно т = 2 – 5)

коэффициент противодавления

и относительный размер эжекционного канала

взаимосвязаны номограммой Иванцова или соответствующим ей выраже­нием:

К. п. д. эжекторной установки ниже, чем вентиляторной, а мощность при одинаковой производительности в 2 – 3 раза выше. (Мощность цирку­ляционной системы пропорциональна её скорости циркуляции в третьей степени).

В лесосушильной технике нашел широкое применение простой в из­готовлении роторный вентилятор с 4-лопастной сварной крыльчаткой сис­темы И.М. Меркушева (рис. 4.22), рассчитываемый по диаметру Д, м, час­тоте вращения п, 1/мин и мощности N, кВт, по формуле*