Секция биологии и экологии (стр. 4 )

Исходя из скорости воздуха в скруббере uск = 1 м/сек, определяем диаметр скруббера: ______________________ ________________________

Dск= √ ( Lскvск /(0,785 ∙ 3600∙ uск ) = √ (8855∙1,085 / (0,785∙3600∙1) = 1,84 м. (10)

Скруббер работает с рециркуляцией раствора из расчета, чтобы плотность орошения составляла А = 3 т/м2 час.

Объем скруббера:

Vск = Q ск / (αvск Δt ср) = 66000 / (235 ∙25,5) ≈ 11 м3.

Рабочая высота скруббера

H ск = Vск / Fск = 11,0 / 2,64 = 4,17 м. (11)

Таким образом, в работе представлен расчет скруббера с акустическими форсунками, эффект работы которых основан на том, что при резонансном совпадении собственной и возбуждающей частот, амплитуда скорости колебания воздуха в горловине резонатора, резко возрастает, вызывая значительное возрастание мощности падающей звуковой волны. При этом пленка жидкости, перекрывающей выход распыливающего агента из генератора звуковых колебаний, дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел мелкодисперсного распыленного раствора с воздухом, и повышается скорость сушки на 10 %.

ЛИТЕРАТУРА

1.  Розенберг и техника мощного ультразвука. – М.: Наука, в 3-х кн.

Книга 3: Физические основы ультразвуковой технологии, 1970. Гл. 9 и 10.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛОУТИЛИЗАТОРА КИПЯЩЕГО СЛОЯ ДЛЯ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
, Ходакова Т. Д.

Московская финансово-юридическая академия

Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов является одним из основных принципов функционирования современного промышленного производства. Рассчитаем систему кондиционирования воздуха с утилизатором тепла кипящего слоя для гребнечесального цеха камвольная фабрика». Аппараты с кипящим слоем широко применяют в системах обо­ротного водоснабжения (для охлаждения рециркулирующей воды) в хлебопекарной промышленности и на предприятиях общественного питания. Однако наиболее эффективно их использование в вентиля­ционных системах предприятий, где по технологическим требо­ваниям необходимо поддержание в течение всего года повышенной относительной влажности воздуха, что характерно для производственных цехов текстильных предприятий, так как при повышенной влажности воздуха уменьшается вероятность обрыва нитей, и, следовательно, повышается в целом производительность технологического процесса. При использовании аппарата с кипящим слоем сокращается до 50 % расход теплоты на нагрев приточного воздуха и достигается охлаждение его в летний период, что обеспечивает достаточно малый срок окупаемости необходимых капитальных вложений.

Площадь цеха составляет 2 122 м2­­, высота – 3,2 м. На продольной стене цеха, обращенной на юг, имеются 32 окна, на восток – 10 окон, с двойным остеклением в деревянных переплетах, размером 1,8´1,4 м. Технологическое оборудование состоит из 54 ленточных и гребнечесальных машин мощностью электродвигателей 2,8 кВт. В цехе одновременно работают 47 человек.

Сумма теплопоступлений от всех источников для теплого периода года ΣQ = 1004397 кДж/ч. Примем расчетные параметры Б наружного воздуха для г. Троицка [1]: tн = 28,5°С, iн = 54 кДж/кг. Внутренние параметры принимаем равными tв = 25 °С при φ = 50 %.

Цех находится на верхнем этаже, поэтому теплопотери происходят через наружные стены, окна и потолок. Подсчитав теплопотери по каждому ограждению в отдельности и просуммировав их, получим общую величину теплопотерь в цехе: ΣQ = 21 016 кДж/ч. Таким образом, избыточное тепло в летнее время составит: ΣQп =1025413 кДж/ч

Количество воздуха, которое необходимо подавать в цех, определим по формуле:

(1)

Производительность системы кондиционирования воздуха будет равна

(2)

При выборе кондиционера будем учитывать параметры, рассчитанные для лета. Принимаем к установке кондиционер типа КТ-200 расчетной производительностью 182000 м3/ч при номинальной производительности 200000 м3/ч с утилизатором тепла. Аппарат с кипящим слоем работает следующим образом. Шары подвижной насадки 4 под воздействием, восходящего потока воздуха и поступающей на нее воды перемещаются, сталкиваясь друг с другом, и тем самым значительно интенсифицируют процессы тепло - и массообмена между распыляемой водой и воздухом, поступающим в аппарат. Интенсификации процесса тепло - и массообмена способствует установленный на опорной решетке 6 вибратор.

На­чало псевдоожижения соответствует равенству подъемной силы и силы тяжести частицы. Для всего аппарата полный перепад давления

(3)

а перепад давления в слое

(4)

где G, h – масса и высота слоя; S – полное сечение аппарата; ρч, ρг – плотность частицы материала и газа; e – порозность слоя.

Рис.1. Кривая псевдоожижения полидисперсных систем.	Рис. 2. Кривая идеального вытеснения.

Для полидисперсных систем счи­тается характерным наличие переходной области между областями с режимами фильтрации и псевдоожижения. На рис. 1 показана пример­ная зависимость ΔP от υ для этого случая. При некоторой скорости υ = υн начинает теряться устойчивость слоя и перестают двигаться мелкие частицы. Полное псевдоожижение всего слоя и ΔP = Сonst наблюдаются при более высокой скорости газа υ > υн. В переходной области υн < υ < υк все большая доля частиц переходит во взвешенное состояние, и сопротивление слоя медленно возрастает ΔP ~ υn (n = 0,1…0,2).

Кипящий слой характеризуется следующими параметрами: порозностью слоя e (относительный объем пустот в слое), скоростью на живое сечение υ/e, числом псевдоожижения W=υ/υкр, высотой слоя h, скоростью витания частиц υвит и показателем полидисперсности i (отношение диаметров частиц крупной и мелкой фракций):

.

(5)

Предложена обобщенная полуэмпирическая зависимость для описания всего интервала существования взвешенного слоя:

,

(6)

где А = 18 и В = 0,61 – константы.

Для случая идеального перемешивания твердого материала в кипя­щем слое кривая распределения концентраций по времени пребывания газовой фазы приближается к кривой идеального вытеснения (рис.2). Этот случай реализуется при малых размерах слоя и примерно оди­наковой его протяженности в различных направлениях. Для описания гидродинамики кипящего слоя в условиях различных режимов обтека­ния частиц наиболее применима интерполяционная формула Тодеса (для шарообразных частиц).

Выражение (6) при e= 0,4 превращается в формулу (5) для определения критической скорости псевдоожижения, а при e = 1,0-скорости витания

(7)

Рис.3. Схема утилизатора тепла кипящего слоя для систем кондиционирования воздуха: 1-сепаратор, 2-распределитель воды, 3-форсунки, 4-подвижная насадка из полых пластмассовых шаров («кипящий слой»), 5-поддон, 6-опорная решетка, 7-металлический корпус, 8-направляющий ап­парат, 9-поплавковый клапан, 10-фильтр.

Зависимость Re = f(Аr) изменяется с изменением зависимости Ly = f(Аr), причем

υ = f(dч). Зависимость Ly = f(Аr) представлена графически [2], а область существования псевдоожиженного слоя лежит между кривыми порозности e = 1 и e = 0,4.

При расчете аппарата с кипящим слоем в качестве исход­ных данных задают следующие показатели процесса: производитель­ность по готовому продукту G2, кг/ч; начальную и конечную влажность материала ωн и ωк, %; температуры воздуха: наружного t0, на входе в аппарат t1 и выходе из него t2, °С; начальную θн и конечную θк тем­пературы материала. Как показывают результаты экспериментов, можно принимать

θк = t2 – (3...5)˚C.

Для расчета геометрических размеров аппарата с кипящим слоем рассчитывают критическую скорость псевдоожижения для частиц мате­риала максимального размера dmax по соотношению

(8)

где ; ρм – плотность материала, кг/м3; – средняя плотность газа; кг/м3; – средняя кинематическая вязкость газа, м2/с.

Критическая скорость (в м/с):

.

(9)

Для обеспечения устойчивого режима псевдоожижения средняя ско­рость газа в аппарате составляет:

.

(10)

Тогда площадь газораспределительной решетки аппарата (в м3) равна:

.

(11)

Коэффициент межфазного теплообмена для частиц материала, име­ющих средний объемно-поверхностный размер , определяется из уравнения

,

(12)

где - средний коэффициент порозности слоя, величина которого для интенсивного псевдоожиженного слоя составляет 0,55…0,7.

.

(13)

Pr = ν/a - число Прандтля; a – коэффициент температуропроводности газа при

Коэффициент межфазного теплообмена [в Вт/(м2 К)]:

(14)

где λ – коэффициент теплопроводности газа при

Минимальная высота слоя материала в аппарате (в м)

(15)

Реальную высоту слоя материала в аппарате обычно выбирают больше, чтобы обеспечить необходимую среднюю продолжительность пребывания материала в аппарате , которую оценивают по экспериментальным данным. Высоту слоя материала, обеспечивающую требуемую среднюю продолжительность процесса, можно оце­нить по соотношению (в м)

(16)

Учитывая, что реальное время пребывания отдельных частиц в аппарате отличается от, а также необходимость повышения гидро­динамической стабильности слоя, высоту слоя материала в аппарате выбирают с некоторым запасом:

.

При этом должно обеспечиваться условие:

.

Гидравлическое сопротивление слоя материала при стационарном режиме определяют по соотношению (в Па):

(17)

При номинальной производительности аппарата и давлении воды перед форсункой 98 кПа насадка 4 неподвижна при массовой скорости воздуха до 2,7…2,9 кг/(м2×с), а при увеличении этой скорости до 3…3,1 кг/(м2×с) начинается движение шаров 4, процесс тепло - и массообмена значительно интенсифицируется, но возрастает и аэродинамическое сопротивление аппарата. Поэтому принимать массовые скорости воздуха выше 4,1…4,3 кг/(м2×с) не следует, так как шары выходят из рабочей зоны, прижимаясь к сепаратору 1, и резко увеличивается аэродинамическое сопротивление аппарата, которое составляет: 0,12 кПа при массовой скорости 2 кг/(м2×с), 0,2 кПа – при 3 кг/(м2×с) и 0,35 кПа – при 4 кг/(м2×с). Размеры аппарата 0,65×0,65×1,9 м, площадь живого сечения в рабочей зоне 0,42 м2.

Таким образом в работе рассмотрена методика расчета параметров теплоутилизатора кипящего слоя систем вентиляции и кондиционирования воздуха для гребнечесального цеха камвольная фабрика», для кондиционера типа КТ-200 расчетной производительностью 182000 м3/ч. Выявлено, что принимать массовые скорости воздуха выше 4,1…4,3 кг/(м2×с) не следует, так как полые пластмассовые шары инертной насадки выходят из рабочей зоны, прижимаясь к сепаратору, при этом увеличивается аэродинамическое сопротивление аппарата, которое составляет: 0,12 кПа при массовой скорости 2 кг/(м2×с), 0,2 кПа – при 3 кг/(м2×с) и 0,35 кПа – при 4 кг/(м2×с). Получены оптимальные размеры аппарата: 0,65´0,65´1,9 м (при площади живого сечения в рабочей зоне 0,42 м2).

ЛИТЕРАТУРА

1. , Кочетов основы создания систем жизнеобеспечения для текстильных производств. – М.: Изд. МГТУ, 2004.–318 с.

2. Сажин техники сушки. – М.: Химия, 1984. –320 с.

3. Удалов и проектирование теплоутилизаторов отходящих газов / Учебное пособие к курсовому проектированию по дисциплине: "Использование ВЭР теплотехнологических установок" для студентов специальности 100800.–Саратов: Изд. СГТУ, 19с.

4. Павлова аппараты / Учебное пособие. – Магнитогорск: Изд. Магнитогорского ГТУ им. , 20с.