Функциональная схема автоматизации ленточной сушилки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова»

Институт биотехнологии, пищевой и химической инженерии

Направление химическая технология

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Функциональная схема автоматизации ленточной сушилки

Пояснительная записка

По дисциплине «Системы управления химико-технологическими процессами»

КП 18.03.01.22.000 ПЗ

Студент группы Хромина И.В.

Руководитель проекта к.т.н, доцент Бельдеева Л.Н.

Барнаул 2016

Содержание

сушка автоматизация ленточный

Введение

1. Сущность процесса сушки

2. Спецификация на приборы и средства автоматизации

3. Спецификация

Список литературы

Введение

Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов позволяет удешевить транспортировку, придать им необходимые свойства а также уменьшить коррозию аппаратуры и трубопроводов при хранении или последующей обработке этих материалов.

Влагу можно удалять из материалов механическими способами. Однако более полное обезвоживание достигается путем испарения влаги и отвода образующихся паров, т. е. с помощью тепловой сушки.

Этот процесс широко используется в химической технологии. Он часто является последней операцией на производстве, предшествующей выпуску готового продукта. При этом предварительное удаление влаги обычно осуществляется более дешевыми механическими способами, а окончательное - сушкой. Такой комбинированный способ удаления влаги позволяет повысить экономичность процесса.

В химических производствах, как правило, применяется искусственная сушка материалов в специальных сушильных установках, так как естественная сушка на открытом воздухе - процесс слишком длительный.

Процесс сушки характеризуется рядом параметров: качеством и количеством сырья и готового продукта, температурой и относительной влажностью среды, временем пребывания продукта в сушилке и др.

Основным параметром, определяющим процесс сушки, является конечная влажность продукта. Однако в настоящее время промышленных влагомеров, работающих в потоке, мало, поэтому для правильного ведения процесса сушки в качестве регулируемых используются косвенные параметры: температура сушильного агента, выходящего из сушилки, температура высушенного продукта; регулирующим воздействием является количество подводимого тепла.

1. Сущность процесса сушки

Сушка - это процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала путем испарения содержащейся в нем жидкости за счет подведенного к материалу тепла.

При сушке обычно удаляется из продукта жидкий компонент, которым в большинстве случаев является вода, однако часто приходится удалять и органические растворители. При сушке изменяется теплопроводность материала, снижается его объемный вес и повышается прочность. Чем выше качество материала, тем больше возможность его использования. Это может быть обеспечено при соответствующем режиме процесса сушки, который должен проводиться при определенных температуре, давлении и относительной влажности теплоносителя. Режим сушки зависит от свойств высушиваемого материала.

Сушка широко применяется в химической, химико-фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.

По своей физической сущности сушка является сложным диффузионным процессом, скорость которого определяется скоростью диффузии влаги из глубины высушиваемого материала в окружающую среду. Удаление влаги при сушке сводится к перемещению тепла и вещества (влаги) внутри материала и их переносу с поверхности материала в окружающую среду. Таким образом, процесс сушки является сочетанием связанных друг с другом процессов тепло- и массообмена (влагообмена).

Различают следующие способы подвода теплоты:

конвективную сушку, проводимую путем непосредственного контакта материала и сушильного агента. Подвод теплоты осуществляется газовой фазой (воздух или смесь воздуха с продуктами сгорания топлива), которая в процессе сушки охлаждается с увеличением своего влагосодержания;

контактную (кондуктивную) сушку, которая реализуется путем передачи теплоты от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;

радиационную сушку, при которой тепло передается тонкому слою материала, либо поверхности его, покрытой лаками или красками, от электрических или газовых инфракрасных излучателей. Сушка протекает интенсивно. Сушилки отличаются малой инерционностью;

сублимационную сушку, при которой влага удаляется из материала в замороженном состоянии (обычно в вакууме). Чаще применяется в пищевой, чем в химической промышленности, с целью сохранения объёма, цвета, запаха, вкусовых и биологических свойств материала. Оборудование для этого метода сушки отличается сложностью;

диэлектрическую сушку, при которой материал высушивается в поле токов высокой частоты. Применяется для сушки древесины, пенопласта, искусственного волокна и т.д. Этот метод сушки отличается дороговизной.

Принципиальная схема сушильной установки представлена на рисунке 1.

1 - калорифер; 2 - сушилка; 3 - дополнительный подогреватель; 4 - вентилятор; 5 - питатель.

Рисунок 1. Схема регулирования ленточной сушилки.

2. Спецификация на приборы и средства автоматизации

В данной работе предлагается схема автоматизации процесса сушки в ленточной (конвейерной) сушилке непрерывного действия. Удаление влаги из высушиваемого материала в этой сушилке происходит за счет его нагревания горячим воздухом, нагреваемым в калорифере. Воздух движется противотоком к направлению движения материала.

Целью проведения процесса сушки является получение материала с определенной влажностью. Следовательно, влажность высушенного материала является критерием управления процессом сушки. Конечную влажность материала можно записать в виде следующей функции:

w_к=f(f_F, T, p), где

w_к - влажность высушенного материала;

f_F - расход греющего пара;

T - температура сушильного агента;

p - давление в сушилке.

Регулируемыми параметрами в схеме автоматизации сушки являются критерий управления процессом - влажность высушенного материала, а также параметры, оказывающие влияние на критерий управления, перечисленные выше. Температура сушильного агента влияет на скорость процесса сушки, она регулируется изменением расхода греющего пара.

Контролируемыми будут все регулируемые параметры, а также расход греющего пара, температура пара, поступающего в калорифер и температура сушильного агента на выходе из сушилки, так как эти параметры показывают соответствие условий протекания процесса заданным технологическим параметрам.

Первый комплект предназначен для регулирования и замера температуры сушильного агента на выходе из калорифера и передача сигнала на запорную арматуру.

Прибор ОВЕН УКТ38-Щ4 предназначен для контроля температуры, давления, влажности, уровня или другой физической величины в нескольких зонах одновременно (до 8-ми) и аварийной сигнализации о выходе любого из контролируемых параметров за заданные пределы, а также для регистрации измеренных параметров на ЭВМ.

Термопреобразователи (датчики температуры) применяются для измерения температуры широкого спектра рабочих сред (пар, вода, газ, химические реагенты, сыпучие материалы), не агрессивных к материалу из которого выполнен корпус датчика.

Рабочая среда - вода, горячая вода, пар, воздух, масла, бензин, мазут, слабые кислоты, алкоголь...

Рабочая температура: от 0 до +185°С

Рабочее давление: от 0 до 1.6 MПa

ДУ: от 15 до 50 мм

Второй комплект предназначен для измерения и регулирования расхода греющего пара.

Для определения расхода греющего пара возьмем вихревой расходомер Prowirl 73F.

технические характеристики данного прибора:

Высокая стойкость к:

- вибрации (более 1 g по всем осям)

- термоударам (> 150 K/с)

- гидравлическим ударам

- загрязненной измеряемой среде.

Запорная арматура и вторичный прибор дублируется из первого комплекта.

Третий комплект предназначен для замера и регулирования влажности сухого материала на выходе из сушильной камеры.

В качестве датчика используется FKC3/5 датчик влажности, серия KC, канальное исполнение; Выход1: влажность (0...100%), 4-20 мА; Питание: 12...30 VDC. Датчики серии КС имеют канальный тип монтажа, и предназначены для определения влажности и температуры воздуха (или иных нейтральных газов). Измерительная часть датчика выполненная из нержавеющей стали способна работать в диапазоне температур -25…+125 °С, благодаря тому, что электронная часть расположена снаружи канала при нормальных условиях.

Применение: системы автоматики при сушке (пищевых продуктов, глины, кирпича), холодильные камеры, климатические камеры.

Температура измеряемой среды -25 … +125 °C

Канальное исполнение, сенсорная часть из нержавеющей стали диаметром 15 мм, длина 231 мм

Датчики с токовым выходом имеют гальваническую развязку

Точность измерения составляет ± 2 %, температурный коэффициент составляет 0,1 % / °C

Защитный фильтр ZE13.

Четвертый комплект предназначен для измерения и регулирования давления внутри сушилки.

В качестве запорной арматуры примем тоже оборудование, что и в первом комплекте.

В качестве датчика возьмем, датчик давления HMP 331

Диапазоны давления: от 0…0,4 до 0…600 бар; -1…0 бар, абсолютное, избыточное, разрежение

Основная погрешность: 0,1 % ДИ

Выходной сигнал: 4…20 мА, HART-протокол

Сенсор: кремниевый тензорезистивный

Диапазон температур измеряемой среды: -40…+125°C

В качестве вторичного прибора измеритель-регулятор двухканальный с RS-485 ОВЕН ТРМ202, применяемый для измерения, регистрации или регулирования давления теплоносителей и различных сред в холодильной технике, сушильных шкафах, печах различного назначения, пастеризаторах и другом технологическом оборудовании, а также для измерения других физических параметров (веса, температуры, влажности и т.п.). измеритель-регулятор двухканальный с RS-485 ОВЕН ТРМ202 представлен на рисунке 5.

3. Спецификация

Список литературы

1. Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственный процессов в химической промышленности. М.: Химия, 1985. - 352 с.

2. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник/ В.Я. Баранов и др. Под. ред. В.В. Черенкова. - Л.: Машиностроение, 1987. - 847 с.

Размещено на Allbest.ru