Подбор вентилятора по номограмме.

При выборе вентиляторов необходимо, чтобы они работали в режиме максимального к.п.д. Для этого следует воспользоваться специальными номограммами, составленными для геометрически подобных вентиляторов различных размеров (номер вентилятора указывает размер диаметра рабочего колеса в дм).

Вращение колеса вентилятора осуществляется от электродвигателя, соединённого с помощью эластичной муфты или через шкив с клиноременной передачей.

В зависимости от создаваемого максимального давления центробежные вентиляторы разделяются на серии: низкого давления – до 1000 н/м², среднего – до 2400-3000 н/м² и высокого – до 8000-15000 н/м².

Номограммы устанавливают зависимость между производительностью V (м³/ч), полным давлением h (н/м²), включая статический и скоростной напоры, а также к.п.д. при определённом числе оборотов рабочего колеса и температуре воздуха 20⁰ или плотности воздуха ρ =1, 2 кг/м³. Номограмма состоит из двух частей: нижней и верхней, выражающей значения производительности в зависимости от номера вентилятора, и верхней, показывающей давление, к.п.д. и условные числа оборотов колеса (А), равные произведению nd, где d- диметр рабочего колеса дм. Число оборотов вентилятора в минуту при заданных величинах V (м³/ч) и h (н/м²) будет равно:

n= об/мин.

Порядок выбора номера вентилятора и его к.п.д. следующий. Для заданной производительности V (м³/ч) проводят горизонтальную линию, которая будет пересекать линии разных номеров вентиляторов в нижней части номограммы; далее из точек пересечения от каждого номера по вертикали проводят линии до пересечения с горизонтальной линией заданного давления h (н/м²) в верхней части номограммы; полученные точки в верхней части номограммы показывают к.п.д. и условное число А. Рекомендуется выбирать вентилятор, значения к.п.д. которого не ниже 0, 9 от максимального. Мощность на валу вентилятора можно рассчитать по следующей формуле:

N_дв= кВт,

где, V_t – производительность вентилятора при данной температуре, м³/ч;

h _t- полное давление, создаваемое вентилятором при данной температуре газа, н/м²;

η _в- к.п.д. вентилятора;

η _п- к.п.д. передачи, который в зависимости от вида передачи имеет следующие значения:

К.п.д. передачи для вентиляторов, соединённых с двигателем:

При помощи эластичной муфты - 0, 98

««клиноременной передачи 0, 95

««плоскоременной 0, 90

Установочная мощность электродвигателя с учетом запаса принимается не менее

N_уст=k·N_дв, кВт

где, k - коэффициент запаса мощности на пусковой момент, который принимается в зависимости от мощности на валу N_дв (кВт) в следующих пределах:

Мощность на валу до 0, 5 ……………………….1, 5

««««0, 5-1, 0……………………1, 3

««««1, 0-2, 0……………………1, 2

««««2, 0-5, 0……………………1, 15

««««свыше 5…………………….1, 1

Пример

Требуется подобрать вентилятор производительностью V =30000 м³/ч, создаваемое давление h =600 н/м², подается холодный воздух плотностью ρ =1, 2 кг/м³.

Решение.

По правой шкале нижней части номограммы (Приложение 15) проводим горизонталь, которая пересечёт пунктирные линии вентиляторов №10, 12, 14, 16 (шкала соответствует этим номерам, обозначенным пунктирными линиями).

Из перечисленных вентиляторов следует выбрать вентилятор №12, для которого пересечение линии давления 600 н/м² в верхней части номограммы с вертикалью дает η _в =0, 653, а для остальных к.п.д. ниже. Условное число А =7450.

Число оборотов n = =620 об/мин.

Мощность на валу электродвигателя при η _п=0, 98 равна:

N_дв = кВт.

Установочная мощность двигателя при значении коэффициента запаса мощности k=1, 1, равна

N_уст =1, 1 кВт.

Электродвигатели выбирают преимущественно короткозамкнутые, асинхронные. Наиболее экономично соединение вентилятора с двигателем при помощи муфт, что требует соответствия числа оборотов вентилятора и двигателя.

3. Пример расчета туннельного сушила.

Рассчитать туннельное сушило для сушки изделий санстройкерамики. Про­изводительность сушила в соответствии с заданной производительностью печи составляет 5600 т/годгодных фаянсовых изделий, обжигаемых в туннельных печах. Начальная относительная влажность изделий ω _н = 16, 0%. Конечная относительная влажность после сушки ω _к ==1, 0 %.

Сушка производится горячим воздухом, отбираемым из зоны охлаждения туннельных печей. Начальную температуру воздуха при входе в сушило при­нимаем tн = 80°.

1. Для определения часовой производительности сушила принимаем: количество рабочих дней в году — 350, брак при сушке и обжиге — 5%. Тогда
часовая производительность по обжигаемым изделиям будет равна:

кг/ч.

Если потери при прокаливании в процессе обжига составляют 10%, то ча­совая производительность сушила по сухой массе составит:

Р_С = 702·1, 10 = 772 кг/ч.

Поступает в сушило влажных изделий:

кг/ч

Выходит из сушила высушенных изделий:

кг/ч.

2. Часовое количество испаряемой влаги находим по формуле:

кг/ч

Предварительно определим размеры сушила. Срок сушки изделий сантехкерамики принимаем τ =36 ч. Габариты вагонетки применительно к монорельсовому транспорту принимаем следующие: длина 1700 мм, ширина 800 мм. По данным практики на каждую вагонетку вмещается в среднем 248 кг, считая по обожженным изделиям. Тогда количество вагонеток, находящихся в сушиле, определяем по формуле:

шт

Принимаем количество вагонеток в туннеле 17 шт., тогда количество туннелей бу­дет равно:

Определяем длину туннеля:

L=n·l= 17·1700=28 900 мм.

Конструктивно длину туннеля принимаем на 0, 6 мбольше, т. е. L = 29 500 мм. Находим ширину туннеля:

В=b +2·50= 800+100=900 мм.

Высоту туннеля при монорельсовом транспорте вагонеток принимаем H=2400 мм.

Стены сушила выполнены из красного строительного кирпича толщиной 380 мм.Сверху сушило покрыто железобетонными плитами толщиной 70 мми слоем шлаковой теплоизоляционной засыпки толщиной 150 мм.

Общая ширина сушила, состоящего из шести туннелей, равна:

В_с = 6·900+7·380=8060 мм.

Расход сухого воздуха для теоретического процесса сушки.

Начальные параметры воздуха, поступающего в сушило, t_н = 80°.Влагосодержание d_Hнаходится по I — d-диаграмме. Для летних условий г. Свердловска (Приложение 18) tвоз =17°, φ =70%. Получаем d_H =9, 0 г/кгсух. воз. и тепло­содержание I_Воз = 40 кдж/кгсух. воз. Схема расчета по I — d-диаграмме дана на рис. 6.

При повышении температуры воздуха в зоне охлаждения печи до t_H =80⁰ его влагосодержание не изменяется, а теплосодержание повышается до I_н = 104 кдж/кгсух. воз.

Теоретический процесс сушки, изображенный линией ВС (рисунок 6), заканчивается при d₂ =27 г/кгсух. воз. Точка Снаходится пересечением линии I_н = const с линией t_K = const, задаемся t_K = 35°.

Расход сухого воздуха при теоретическом процессе сушки находим по формуле:

кг сух. воз./ч.

Потери теплосодержания воздуха в процессе сушки. Для расчета действительного процесса сушки определяем расход тепла в сушиле на нагрев материала, транспортирующих устройств и потери тепла в окружающую среду. Расход тепла на нагрев изделий в сушиле определяем по формуле:

кДж/ч,

где, Р_м = 780 кг/ч;

кДж/кг·град;

t_K = 65⁰С (принимаем на 15° ниже начальной температуры сушильного аген­та при противоточном движении воздуха и вагонеток с изделиями),

тогда: кДж/ч

Расход тепла на нагрев транспортирующих устройств определяем по формуле: кДж/ч.

Масса металлической части вагонетки равна G_мет=202, 4 кг. Масса деревянной части вагонетки равна G_дep=24, 6 кг(эти данные берутся по чертежу вагонетки).

Теплоемкость стали с_мет =0, 47 кдж/кг • град; теплоемкость дерева с_дер = 1, 13 кдж/кг град. Начальная температура вагонетки t_н = 10°, конечная температура металлической части вагонетки 80°, деревянной части 60°.

В час поступает вагонеток в сушило шт (проталкивание вагонетки в каждый туннель производится через 2 ч 7 мин), тогда

кДж/ч.

Потери тепла в окружающую среду через стены, потолок, пол и двери определяем по формуле:

кДж/ч,

где, К — коэффициент теплопередачи, который определяем по формуле:

Вт/м²·град.

Средняя температура сушильного агента:

(температура окружающей среды была принята равной 17°).

Коэффициент теплоотдачи внутри сушила от движущегося сушильного агента к стенкам камеры при скорости 2 м/секопределим по формуле:

Вт/м²·град

Коэффициент теплопроводности кирпичной стенки равен: λ ₁ = 0, 48 Вт/м град (Приложение 19).

Коэффициент теплоотдачи от стенки в окружающую среду для ∆ t=15° α ₂=10, 2 Вт/м²·град

Коэффициент теплопередачи составляет:

Вт/м²·град.

Теплоотдающая поверхность стенок (определяется обычно по чертежу или эскизу)

F = 2х29, 5х2, 4 =142 м².

Потери тепла через стены равны:

q_ст= 3, 6·1, 04(58-17)·142=21 800 кДж/ч.

Находим поверхность потолка, выполненного из железобетонных плит,

F_n = 29, 5х8, 06 = 238 м².

Коэффициент теплопроводности железобетона λ =1, 55 Вт/м-град; для теп­лоизоляционной засыпки λ =0, 12 Вт/м-град(Приложение 14). α ₂=11, 3 Вт/м²-град.

Коэффициент теплопередачи:

Вт/м²·град.

Потери тепла через потолок:

q_пот =3, 6·0, 688(58-17)·238=24 200 кДж/ч.

Потери тепла через под сушила принимаем 10 Вт/м², тогда

q_под =3, 6·10·8, 06·29, 5=8550 кДж/ч.

Определяем потери тепла через дверки со стороны подачи теплоносителя: поверхность шести дверок, выполненных из дерева толщиной 50 мм(λ = 0, 16 Вт/м-град),

F_ДВ= 2, 4·0, 9·6=12, 95 м²;

коэффициент теплопередачи:

Вт/м²·град,

Тогда =3, 6·2, 06(80-17)·12, 95=6020 кДж/ч.

Потери тепла через дверки со стороны выдачи вагонеток равны:

=3, 6·2, 06(35-17)·12, 95=1730 кДж/ч.

Суммарные потери тепла в окружающую среду составят:

q_окр =21 800+24 200+8 550+6 020+1 730=62 300 кДж/ч.

Общие потери тепла в сушиле:

q_пот= q_м+q_тр+q_окр = 41 000+23 200+62 300=126 500 кДж/ч.

Потери теплосодержания воздуха в сушиле находим по формуле:

кДж/кг сух.воз.

5. Действительный расход воздуха на сушку определяем с помощью I—d -диаграммы (рисунок 6). Для этого по I—d -диаграмме от точки С вниз откладываем величину I_пот кдж/кгсух. воз. Действительный процесс сушки изображается линией BE. Конечные параметры сушильного агента t_k=32°; φ _к=80%; d_K=23 г/кгсух. воз. (парциальное давление водяных паров р_п=3470 н/м²).

6. Расход тепла на сушку находим по формуле:

Q=10 000(104-40)-4, 2·140·10=634 120 кДж/ч.

Удельный расход тепла на сушку (для летних условий) равен:

кДж/кг вл.

7. Составляем тепловой баланс сушила.