Методика расчета

Определяем продолжительность сушки кирпича. Продолжительность сушки в периоде усадки материала

,

где – масса абсолютно сухого кирпича, кг; – начальная влажность, %; – влажность конца усадки (она близка к гигроскопической влажности), %; – допустимая скорость или интенсивность сушки; – поверхность испарения кирпича:

.

Продолжительность сушки после усадки материала до заданной конечной влажности 2,4 %

,

где и – влажность кирпича при входе во вторую зону и конечная влажность кирпича, %; – площадь кирпича во втором периоде; кг/(м²×ч) – интенсивность сушки во втором периоде.

Суммарная продолжительность сушки по формуле

.

Проверим заданную интенсивность сушки по формуле

.

В первом периоде сушки благодаря рециркуляции скорость воздуха в туннеле составляет 3 м/с. Принимаем среднюю температуру воздуха 45°С; .

.

В этой формуле за линейный размер взята длина кирпича, для этих условий определяем коэффициент тепло- и массообмена по формуле А. В. Нестеренко:

.

Значения Pr и λ взяты при 45 °С, температура материала принята на 1 °С больше температуры мокрого термометра:

.

Количество испаренной влаги

,

при +36 °С скрытая теплота испарения r = 2403,5 кДж/кг.

Если принять, что α изменяется незначительно, то в начальный момент

,

а в конце периода усадки

.

Среднее значение интенсивности испарения влаги близко к расчетному:

.

Во втором периоде сушки поверхность испарения углубляется внутрь материала.

В этом случае лучшие результаты может дать нахождение коэффициента теплоотдачи по формуле для плоских пластин

.

Во второй части туннеля скорость воздуха принимаем 1,5 м/с, так как при меньшей скорости происходит расслоение температуры по высоте камеры, среднюю температуру сушильного агента полагаем равной:

,

а среднюю температуру поверхности материала принимаем согласно заданию на 25 °С меньше, т. е. 65 °С. В этом случае

.

Коэффициент теплоотдачи

.

Физические константы v и λ взяты при t = 90 ° C.

Количество влаги, испаряемой при :

(при t = 80 °C r = 2303,18 кДж/кг).

Приведенные расчеты соответствуют значениям, принятым для второго периода.

На рис. 6.1 представлен предполагаемый график изменения интенсивности сушки, принятый в расчете. В первой зоне поддерживается высокая скорость сушильного агента, однако он имеет высокую влажность и сравнительно небольшую температуру, поэтому разность и . Во второй зоне скорость сушильного агента снижается вдвое, но возрастает его температура и значительно возрастает , которая и повышает интенсивность сушки до .

Определим конструктивные размеры туннелей. Емкость всех штабелей

,

где П = 40000 – суточная производительность, шт/сутки; τ – продолжительность сушки.

Число вагонеток

,

где 324 – емкость одной вагонетки, шт. кирпича; размеры вагонетки: длина l = 2200 мм, ширина b = 950 мм, высота h = 1550 мм.

Принимаем количество вагонеток в туннеле, как и для типовых камер, 16 шт., в этом случае емкость одного туннеля шт. кирпичей.

Длина туннеля .

Количество туннелей .

Часовая производительность туннелей

.

Весовая производительность

.

Количество влаги, испаряемой в туннеле в течение часа:

в первом периоде

.

во втором периоде

.

Всего испаряется влаги .

Определяем длину первой зоны туннеля, где подается рециркулируемый воздух. Длина всего туннеля . Количество испаряемой влаги в каждой зоне принимаем пропорциональным длине туннеля.

Длину туннеля в первой зоне находим из соотношения

,

где L – длина всего туннеля, м; – количество влаги, испаряемой в первой зоне, кг/ч; – количество влаги, испаряемой во второй зоне, кг/ч.

Вес высушенных изделий

.

Сечение туннеля для прохода воздуха

,

где – ширина, м; – высота туннеля, м.

Площадь торца кирпича Площадь, занимаемая кирпичами, Площадь сечения, занимаемая вагонеткой, . Площадь сечения для прохода воздуха

.

Рис. 4-6. Принципиальная схема противоточной туннельной сушилки с рециркуляцией газов: 1 – туннель; 2 – вагонетка; 3 и 4 – вход и выход сушильного агента; 5 – подача рециркулирующих газов; 6 – вентилятор вытяжной; 7 – вентилятор для рециркуляции газов; 8 – вытяжная труба

На рис. 4-6 показана принципиальная схема противоточной туннельной сушилки с рециркуляцией газов.

Внутренний тепловой баланс сушильной установки. Расход тепла на нагрев высушенных изделий (расчет ведем на среднюю длительность сушки )

испар. влаги,

где – теплоемкость материала после сушки; – вес высушенного материала; – количество испаренной воды; и – температура материала соответственно на входе и выходе из туннеля.

Расход теплоты на нагрев транспортных устройств – вагонеток и рамок – находим по формуле

Здесь вес металлических частей вагонеток принят 180 кг [Л. 7]; вес деревянных рамок на вагонетках 35 кг. Вагонетки выходят из сушилки с интервалом ; тогда на 1 ч приходится

Средняя теплоемкость металлических частей ; средняя теплоемкость деревянных рамок ; температура вагонеток и температура рамок и .

Потери теплоты ограждениями одного туннеля в окружающую среду находят по формуле

Расчет ведем для крайнего туннеля, у которого потери теплоты имеются только через одну боковую стенку. Потери теплоты другой боковой стекой, смежной с соседним туннелем, равны нулю. Толщина наружной стенки туннеля равна 380 мм. Свод туннеля выполнен из бетонной плиты толщиной 80 мм и засыпан шлаком толщиной 120 мм. Двери сушилок из сосновых досок толщиной 50 мм.

Поверхность боковой стены поверхность потолка поверхность пола поверхность двери толщина двери

Средняя температура по длине туннеля

температура снаружи сушилки 15 °С тогда в начале туннеля в конце туннеля

Потери теплоты сводом и полом сушилки являются основными, наружную температуру для них принимаем также 15 °С. Результаты расчетов сведены в табл. 4-5.

Наименование ограждения	Поверхность F, м2	Толщина δ, м	Коэффициент теплопроводности λ, ккал/м2×ч×K	Коэффициент теплопередачи k, ккал/м2 × ×ч град	Разность температур Δt, °C	Потери теплоты Q, ккал ч
Наружная стена (кирпич)		0,38	0,6	1,49
Свод (бетон)		0,08	0,79	1,3
Засыпка (шлак)		0,12	0,2	1,3	—	—
Дверь начальная (дерево)		0,05	0,14	2,5
Дверь концевая (дерево)		0,5	0,14	2,5
Пол (бетон)		0,08	0,79	1,3

Физическая теплота влаги, вводимой в сушилку с материалом при

Внутренний баланс теплоты на 1 кг испаренной влаги выражается уравнением

Подставив найденные величины в это уравнение, получим:

Принимаем неучтенные потери в 10 %, тогда

Разобьем эти потери пропорционально количеству испаренной влаги, тогда потери в первой части туннеля

потери во второй части туннеля

Определение расхода теплоты и воздуха на процесс сушки по I–d-диаграмме.

Строим теоретический процесс сушки во второй зоне на Id -диаграмме (рис 4-7) от точки В с начальными параметрами и сухого воздуха до точки С, где Действительный процесс ВС находится по формуле где СЕ пропорционально расходу тепла на потери, мм; DC пропорционально количеству испаренной воды, мм; испаренной влаги;

Тогда

Откладываем СЕ вниз и через конечную точку Е из точки В проводим политропу BC' до пересечения с изотермой 60 °С.

Рис. 4-7. Построение процесса сушки на I-d -диаграмме (к примеру 4-2)

Определяем параметры воздуха в начале первой зоны по допустимой максимальной скорости испарения кг/(м²×ч) и температуре кирпича, поступающего в туннель, которая принимается (после его пропарки) равной температуре мокрого термометра (35 °С).

Согласно проведенным ранее расчетам температура воздуха на выходе из туннеля должна составлять 35 + 7 = 42 °С. Принимаем влажность уходящего из сушилки сушильного агента Параметры воздуха выбираются с учетом исключения возможности конденсации влаги на кирпичах, поступающих в туннель. Точка росы при выбранных параметрах составляет

Строим теоретический процесс сушки на I-d -диаграмме для первой зоны. От точки C' проводим линию I = const до точки C” (соответствующей параметрам и ). Имея в виду, что скорость во второй зоне равна 1,5 м/с, а в первой 3 м/с, т.е. отношение скоростей 1:2, делим отрезок на три части и находим точку смеси , которую получаем при смешении 1 кг отработавшего воздуха с 2 кг воздуха из второй зоны. Для построения действительного процесса находим:

Через точку проводим из точки смеси политропу до пересечения с линией и находим конечную точку процесса.

Расход воздуха на испарение 1 кг воды в первой зоне (при усадке материала)

Расход воздуха в первой зоне

Удельный объем воздуха, подаваемого в первую зону, соответствующий точке ( ), (по графику на рис. 4-29).

Объем воздуха, подаваемого за 1 ч,

Скорость воздуха в туннеле

где – свободная площадь сечения туннеля для прохода воздуха.

Количество рециркулирующего воздуха

Расход воздуха во второй зоне на 1 кг испаренной влаги

где – начальное влагосодержание воздуха; – влагосодержание в конце второй зоны.

Расход воздуха на испарение воды во второй зоне

Удельный объем воздуха при средней температуре

и относительной влажности составляет

Объем воздуха, проходящего через туннель во второй зоне за 1 ч,

Скорость движения воздуха по туннелю

Выбор вентиляторов производится по рассчитанным объемам сушильного агента, расходуемого отдельными камерами и блоком камер, и по гидравлическим сопротивлениям системы.