¿Cuál es el caudal general de gas en un secador flash giratorio?
1 La estructura y el principio del secador flash giratorio
1.1 La estructura del secador
El secador flash giratorio se muestra en la Figura 1. Se compone principalmente de distribuidor de aire caliente, alimentador en espiral, agitador, clasificador, cámara de secado giratoria, etc. El fondo de la cámara de secado es una estructura cónica y su anillo exterior es un distribuidor de aire caliente, que está conectado a la entrada de aire caliente. El aire caliente se distribuye en forma anular y ingresa a la sección de fluidización en dirección tangencial desde el. hendidura en la parte inferior del cilindro para formar un campo de viento giratorio. El tamaño del espacio anular es el principal parámetro que afecta directamente las condiciones de trabajo del secador. La estructura del cono permite que la sección de flujo de aire caliente aumente continuamente de abajo hacia arriba. La velocidad del aire en la parte inferior es relativamente grande y la velocidad del aire en la parte superior es relativamente pequeña. Esto asegura que las partículas grandes en la parte inferior sean. en estado fluidizado, las pequeñas partículas de la parte superior también están en estado fluidizado. Además, la estructura cónica también reduce la longitud de la parte voladiza del eje mezclador, aumenta la confiabilidad de la operación, mejora las condiciones de trabajo del eje en áreas de alta temperatura y extiende la vida útil de los cojinetes. Hay un agitador en la sección de fluidización, que se utiliza para triturar y mezclar los materiales, de modo que el aire caliente entre en contacto completo con los materiales y garantice que las partículas permanezcan en la zona de alta temperatura de la cámara de secado durante el menor tiempo. Para evitar que el material sea lanzado a las cuatro paredes bajo la acción del agitador y provoque "tartamudeo" en las cuatro paredes y provoque un funcionamiento anormal, se instala un raspador en los dientes mezcladores y se mantiene en contacto con el fondo del agitador. cámara y la pared. Esta estructura puede garantizar que el material se despegue antes de que se adhiera firmemente a la pared. Además, la velocidad de agitación también debe seleccionarse de manera razonable. La velocidad de rotación normal es de 50 a 500 r/min. Hay un buen dispositivo de sellado entre el eje de agitación y el fondo de la secadora.
El clasificador situado en la parte superior de la cámara de secado es una placa circular con agujeros en cierto ángulo. La función principal del clasificador es separar y bloquear materiales con partículas más grandes que aún no se han secado, para continuar con el secado, asegurando así que se cumplan los requisitos de distribución estrecha del tamaño de partículas y contenido de humedad uniforme del producto. El tamaño y la altura de la apertura del clasificador determinan el tamaño de las partículas del producto seco. Cuando la altura es constante, cuanto más pequeña es la apertura, más fino es el tamaño de las partículas del producto.
1.2 Principio de secado
Según la función del proceso de secado, el equipo principal del secador flash giratorio se puede dividir en tres partes: la sección de fluidización inferior y la sección de secado intermedia. , segmento jerárquico superior. Cada sección tiene una estructura diferente y juega un papel diferente.
(1) La sección de fluidización es la parte debajo de la entrada del material y está equipada con un mezclador. Puede ayudar a triturar materiales altamente viscosos, permitiendo que los materiales húmedos entren en contacto total con el aire caliente seco para generar el máximo coeficiente de transferencia de calor. El aire caliente seco ingresa al canal anular en la parte inferior del secador desde la dirección tangencial a una cierta velocidad y ingresa a la sección de fluidización desde el espacio en la parte inferior de la carcasa. Debido a la reducción repentina de la sección transversal del canal, la energía cinética y la velocidad del viento aumentan, formando así un campo de viento giratorio con mayor velocidad del viento en el dispositivo. Después de que el material ingresa a la secadora desde el transportador de tornillo, primero es sometido a trituración mecánica por parte del mezclador. Bajo la acción de fuerzas centrífugas, de corte y de colisión, el material se granula y entra en contacto completo con el aire caliente giratorio para formar una sustancia fluidizada. lecho y se fluidiza. La superficie de las partículas en estado fluidizado queda completamente expuesta al aire caliente, y chocan y se frotan entre sí. Al mismo tiempo, el agua se evapora, lo que debilita la fuerza viscosa entre las partículas y se forman dispersas e irregulares. movimientos, permitiendo que la fase gas-sólido entre en contacto completo. Acelera los procesos de transferencia de masa y transferencia de calor. La diferencia de temperatura entre los medios fríos y calientes es mayor en la sección de fluidización y la mayor parte del agua se evapora en esta área. Sólo las partículas completamente secas pueden retirarse de la sección de fluidización mediante aire caliente. La sección de fluidización es un área de alta temperatura debido a que las partículas de material en la sección de fluidización mantienen una cierta cantidad de humedad, los materiales no se sobrecalentarán y las partículas secas abandonarán el área de alta temperatura instantáneamente. El equipo de secado es muy adecuado para materiales sensibles al calor. Después del secado en la sección de fluidización, el material se tritura y se seca en partículas esféricas e irregulares de varios tamaños. Bajo la acción de la flotabilidad del aire giratorio y la fuerza centrífuga radial, las partículas no secas se mueven hacia la pared del recipiente y. son La mayor velocidad de sedimentación hace que vuelvan a caer a la sección de fluidización y se repita la fluidización y el secado. Las partículas más pequeñas ingresan a la sección de secado hacia arriba;
(2) La sección de secado es el espacio entre la espiral de alimentación y el clasificador. En este momento, el material continúa secándose en el campo de viento giratorio. Las partículas más pequeñas continúan ingresando a la sección de clasificación hacia arriba; las partículas más grandes se mueven hacia arriba alrededor de la pared del recipiente, chocan con el clasificador y caen para secarse nuevamente hasta que se cumplan los requisitos de calidad del secado. Después de que el aire caliente en la sección de secado sufre un intercambio de calor masivo en la sección de fluidización, la velocidad del viento disminuye y la humedad aumenta, lo que garantiza que la sección de secado se desarrolle sin problemas en condiciones estables.
Para controlar el tiempo de residencia de los materiales en la secadora, el caudal de aire debe ajustarse de acuerdo con el tiempo que el aire permanece en la secadora, de modo que se pueda controlar el tamaño de las partículas, la producción y el contenido de humedad final del producto terminado. de modo que la secadora forme un equilibrio de la tasa de alimentación con rendimientos de producto seco que cumplan con los requisitos. El contenido de humedad del producto final de un secador flash giratorio rara vez se ve afectado por las fluctuaciones en el contenido de humedad del alimento, lo cual es una de las ventajas de este secador.
(3) La sección de clasificación es la parte que está encima del clasificador, incluido el clasificador. El clasificador es un deflector circular de orificio abierto. Al cambiar el diámetro de los orificios y la altura de la sección de clasificación, es decir, cambiar el caudal de aire, se puede controlar el tamaño y la cantidad de partículas que salen del secador. En esta sección, los materiales que se secan y cumplen con los requisitos de tamaño de partículas ingresan al colector de polvo con aire caliente para su recolección.
2 Cálculo del proceso y cálculo estructural del secador flash giratorio
2.1 Cálculo del proceso
(1) Capacidad de secado:
G2= G1 (1-ω1)/（1-ω2) (1)
Donde G2——Producción de material seco, kg/h
G1——Material húmedo Capacidad de procesamiento, kg; /h;
ω1——El contenido de humedad en base húmeda del material húmedo, kg/kg;
ω2——El contenido de humedad en base húmeda del material secador, kg/kg; .
(2) Evaporación de agua:
W= GC(X1- X2 )=L(Y1 –Y2) (2)
W en la fórmula Agua evaporación, kg/h;
GC - caudal másico de material absolutamente seco, kg/h
X1 - contenido de humedad en base seca de los materiales que entran al secador, kg/kg;
X2 Contenido de humedad en base seca de los materiales que salen de la secadora, kg/kg
Humedad del aire que ingresa a la secadora Y1, kg de agua/kg de aire seco
;Y2 es la humedad del aire que sale del secador, kg de agua/kg de aire seco;
L es el caudal absoluto de aire seco, kg/h.
(3) Consumo de aire
L(I1-I2)= GC (I1`-I2` )+QL (3)
Entalpía fuera del secador de aire:
I2 =(1,01+1,88 Y2 )t2 +2490 Y2 (4)
Donde I1: entalpía del aire que ingresa al secador, kJ/kg de aire seco
; p>
I2—La entalpía del aire que sale del secador, kJ/kg de aire seco
I1`La entalpía del material que ingresa al secador, kJ/kg de material absolutamente seco
I2` - la entalpía del material que sale del secador, kJ/kg de material absolutamente seco
QL - la pérdida de calor del secador, kJ/h; t2 - temperatura del aire que sale del secador, °C.
Se puede ver en las ecuaciones (2), (3) y (4) que solo hay tres incógnitas Y2, I2 y L, por lo que el sistema de ecuaciones se puede resolver y, por tanto, la Se pueden determinar el volumen de aire del ventilador y el suministro de alto horno.
2.2 Cálculo estructural del secador
(1) Determinación del diámetro de la cámara de secado
El diámetro de la cámara de secado está determinado por la cruz- velocidad seccional del flujo de aire en la cámara de secado:
En la fórmula, D es el diámetro de la cámara de secado, m
V es el caudal promedio de gas en la secadora; , m3/h;
ν es el caudal de gas en el secador, generalmente 3-5 m/s.
(2) Determinación de la altura H del secador
La altura del secador consiste en la altura de la fluidización de la fase densa y la altura de la sección de secado con flujo de aire giratorio In. Para aumentar la capacidad calorífica del equipo y estabilizar la operación, la altura de la sección de fluidización puede ser apropiadamente mayor, como 200-500 mm.
La altura del secador H se determina según la siguiente fórmula1:
Donde △tm es la diferencia de temperatura promedio logarítmica, ℃
t1: temperatura de entrada, ℃; p> t2 - temperatura de salida, ℃;
tω1 - se considera igual a la temperatura de bulbo húmedo del área,
tω2 - temperatura de salida del material, ℃; p>
La temperatura del aire de entrada que ingresa al tubo de secado de flujo de aire giratorio disminuye en consecuencia debido al paso por la zona de fluidización, que se toma como t1`
t1`=t1 -(0.3~0.5) ( t1- t2 )
A: el área de la superficie de secado dentro de la unidad de volumen del tubo de secado, m2/m 3,
A=6G(1+x)/(3600πD2 /4)dpρm Vm
G: caudal absoluto de material seco, kg/h;
x: contenido de humedad del material en base seca, kg/kg;
ρm — Densidad de las partículas, kg/m3;
D - diámetro de la cámara de secado, m;
Vm - velocidad de movimiento de las partículas sólidas, m/s; >
q - cantidad de intercambio de calor del tubo de secado rápido del flujo de aire giratorio, q=CQ,
Q está determinado por el equilibrio térmico del secador, c es el coeficiente,
Por consideraciones de seguridad, tome C=0,5-0,7;
h—coeficiente de transferencia de calor, kJ/(m2·h·℃);
dp—tamaño de partícula del producto, m.
(3) Diseño de componentes clave
① El clasificador está ubicado en la parte superior y media superior de la cámara de secado, y su forma es de tubo corto o circular. El tamaño de su diámetro interior no sólo afecta el tamaño de partícula del producto, sino que también afecta el contenido de humedad final del producto. La relación entre el diámetro del clasificador y el tamaño de partícula del producto se puede obtener mediante la siguiente fórmula:
Esta fórmula supone que las partículas son esféricas, la densidad es ρ, el diámetro es dp, la La densidad del fluido es ρg y la viscosidad es μ. El radio de rotación inicial de las partículas es r1, el radio interior del clasificador es r2, la velocidad angular de rotación es ω, el radio de la cámara de secado es R, la La altura de la cámara de secado desde el fondo hasta el clasificador es hy el volumen de gas es v.
②Distribuidor de gas Este dispositivo consta de una voluta giratoria hueca y deflectores anulares. La parte inferior de la cámara de secado es un fondo cónico y está equipada con un dispositivo de agitación. Deje un espacio en la parte inferior del deflector para formar una hendidura estrecha. El espacio anular de entrada de aire es ajustable y el gas ingresa tangencialmente al distribuidor de gas, pasa a través del espacio inferior del deflector anular y ingresa al interior de la cámara de secado para generar un flujo de aire giratorio hacia arriba. La altura h de la rendija anular estrecha es:
h=V／(πDut )
V-el volumen de entrada de aire de la sala de secado, m3/s
;D - el diámetro de la cámara de secado, m;
ut - la velocidad tangencial del espacio anular, generalmente 30~60m/s.
Tome el hidróxido de magnesio retardante de llama como ejemplo, sustituya los parámetros relevantes en la fórmula anterior y obtenga los resultados del cálculo como se muestra en la Tabla 1. Los hechos han demostrado que el funcionamiento real del equipo es básicamente consistente con los resultados del diseño.