Теплова сушка

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Вступ

1. Літературний огляд з теорії і технології процесу сушіння матеріалів

1.1 Класифікація сушильних апаратів

1.2 Конструкція і принцип дії барабанної сушарки

2. Вибір типу барабанної сушарки

2.1 Опис матеріалу

3. Приблизний розрахунок димової труби

Список використаної літератури

Вступ

У різних галузях народного господарства широко поширені процеси видалення рідини (розчинників) з поверхні або з внутрішніх шарів різних матеріалів. Як утримуваних матеріалами рідин можуть бути вода, метанол, бензин, метанол. Серед існуючих способів зневоднення матеріалів (сушка, віджимання, центрифугування, фільтрування, відсмоктування, поглинання хімічними реагентами і т. Д .) особливе місце займає теплова сушка, при якій видалення вологи з матеріалу відбувається в основному шляхом випаровування.

Під сушінням розуміють сукупність термічних і масообмінних процесів у поверхні (зовнішня завдання) і всередині (внутрішня задача) вологого матеріалу, що сприяють його зневоднення. Зневоднення матеріалів, в тому числі і сушка, призначається для поліпшення їх якості і довговічності, наприклад при сушінні деревини, збільшення теплотворення при сушінні палива, можливості тривалого зберігання при сушінні харчових продуктів і т.д. Для оцінки перспективності способу сушіння вологі матеріали ділять на шість основних груп: справжні і колоїдні розчини, емульсії і суспензії; пастоподібні матеріали, що не перекачуються насосом; пилоподібні, зернисті і кускові матеріали, що володіють сипучістю у вологому стані; тонкі гнучкі матеріали (тканини, плівка, папір і т.п.); штучні масивні за обсягом матеріали та вироби (кераміка, штучні будівельні матеріали, вироби з деревини і т.п.); вироби, що піддаються сушці після грунтування, фарбування, склеювання та інших поверхневих робіт.

1. Літературний огляд з теорії і технології процесу сушіння матеріалів

Сушка - це процес видалення з матеріалів вологи, що забезпечується її випаровуванням і відведенням пари, що утворилася. Сушка матеріалів і виробів проводиться в залежності від їх призначення або подальшої обробки. Для ряду матеріалів в результаті сушіння збільшується міцність, довговічність, полегшується обробка, поліпшуються теплоізоляційні властивості і т.д.

Розрізняють сушку природну (на відкритому повітрі) і штучну (в сушарках). При природній сушці матеріал можна висушити тільки до вологості, близької до рівноважної. Перевага штучної сушки полягає в її малої тривалості і можливості регулювання кінцевої вологості матеріалу. Апарати, в яких здійснюють сушку, називають сушарками. За способом повідомлення тепла розрізняють конвективні, контактні, сублімаційні і високочастотні сушарки. Дисперсні матеріали, до яких відносяться зернисті, порошкоподібні, гранульовані, подрібнені тверді, а також дисперговані рідкі і пастоподібні продукти, в хімічній технології висушують, головним чином, конвективним способом. У конвективних сушарках тепло процесу несе газоподібний сушильний агент (нагріте повітря, топкові гази або суміш їх з повітрям), безпосередньо дотичний з поверхнею матеріалу. Пари вологи несуться тим же сушильним агентом. У сушарках багатьох типів зі зваженим шаром висушується сушильний агент служить не тільки тепло- і влагоносієм, але і транспортує середовищем для дисперсного матеріалу.

Якщо зіткнення висушуваного матеріалу з киснем повітря неприпустимо або якщо пари вологи, що видаляється вибухо- або вогненебезпечні, сушильним агентом служать інертні до висушують матеріалу гази: азот, діоксид вуглецю, гелій та інші інертні гази або перегрітий водяну пару. сушіння вологий теплоізоляційний

Швидкість процесу сушіння вологого матеріалу нагрітим повітрям залежить від інтенсивності зовнішнього і внутрішнього тепло- і масообміну, тому що від цих процесів залежить кількість вологи, підведеної до поверхні випаровування.

У найпростішому вигляді процес сушіння здійснюється таким чином, що сушильний агент, нагрітий до гранично допустимої для висушується температури, використовується в сушильному апараті одноразово. Цей процес називається основним. Зниження температури термолабільних матеріалів забезпечується створенням додаткової поверхні нагрівання всередині сушильної камери або нагріванням повітря по ходу процесу за рахунок тепла, повністю вноситься в сушильну камеру. У процесі сушіння у вологому матеріалі відбувається перенос вологи, як у вигляді рідини, так і у вигляді пари.

Вивчення закономірностей переносу вологи і теплоти може йти двома шляхами:

-на основі молекулярно-кінетичного методу, тобто вивчення мікроскопічної картини відбуваються при цьому процесів і осмислення фізичної сутності окремих складових складного явища.

-на основі понять термодинаміки процесу. Вивчає макроскопічні властивості тіл і системи тіл і процеси їх взаємодії, не цікавлячись поведінкою окремих молекул.

Перенесення газоподібної речовини може відбуватися молекулярним шляхом за рахунок хаотичного переміщення окремих молекул (дифузія) або за рахунок спрямованого переміщення молекул, коли кожна з них рухається незалежно один від одного (Ефузія), і молярним шляхом, коли переміщаються групи, скупчення молекул під дією різниці тисків в різних точках тіла.

Для сушки матеріалів, що вимагають підвищеної вологості сушильного агента і невисоких температур, застосовують пристрої, що забезпечують рециркуляцію (повернення) частини відпрацьованого повітря в сушарку, а також сушарки з проміжним підігрівом повітря між окремими ступенями (або зонами) і одночасної рециркуляцією його. При сушінні важко сохне матеріалу або для поліпшення його сипучості застосовують рециркуляцію частини висушеного продукту, тобто повернення його на вхід сушарки і змішання з вихідним матеріалом.

Коли видаляється з матеріалу рідина є цінним продуктом (спирти, ефіри, вуглеводні та інші розчинники), а також при сушінні вогне- та вибухонебезпечних матеріалів застосовують схеми з повністю замкнутим циклом інертних газів, що включають додатково пристрої для конденсації і видалення з системи випаровується вологи і одночасного здійснення циркулюючих в системі газів.

Перераховані схеми є варіантами основного процесу і знаходять широке застосування в багатьох виробництвах хімічної промисловості.

Механізм конвективного сушіння можна представити таким чином. При введенні вологого тіла в нагрітий газ відбувається перенесення тепла до поверхні матеріалу, обумовлений різницею температур між ними, нагрів його і випаровування вологи. При цьому підвищується парціальний тиск поблизу поверхні тіла, що і призводить до переносу парів вологи в навколишнє середовище. В результаті випаровування вологи з поверхні і відведення пари, що утворилася виникає градієнт концентрації вологи в матеріалі, який є рушійною силою внутрішнього переміщення її з глибинних шарів до поверхні випаровування. При переміщенні відбувається порушення зв'язку вологи з речовиною твердого тіла, що вимагає додаткових витрат енергії понад ту, яка необхідна для пароутворення. Тому швидкість процесу залежить від характеру або форми зв'язку вологи з сухою речовиною матеріалу.

1.1 Класифікація сушильних апаратів

Промислові сушильні установки класифікують за такими ознаками:

1) за способом підведення теплоти до матеріалу:

а) конвективні,

б) кондуктивні,

в) радіаційні,

г) електромагнітні,

д) комбіновані (конвективно-радіаційні, конвективно -радіаціонно - високо - частотні і т. п.);

2) щодо функціонування в часі:

а) безперервної дії,

б) періодичної дії,

в) підлозі безперервної дії;

3) за конструкцією:

а) камерні,

б) шахтні,

в) тунельні,

г) барабанні,

д) трубчасті,

е) стрічкові,

ж) зваженого шару,

з) розпилювальні,

і) сублімаційні та ін.

З наведеної класифікації найбільшого поширення набули конвективні сушильні установки. Ці установки поділяють на кілька груп:

1) за вживаним сушильному агенту на:

а) повітряні,

б) на димових (топкових) газах,

в) на неконденсуючий в процесі сушіння газах (азоті, гелії, перегрітому водяній парі і т.д.);

2) за схемою руху сушильного агента на:

а) Однозонна (з одноразовим використанням сушильного агента, рециркуляцією),

б) багатозонні (з проміжним підігрівом сушильного агента, рециркуляцією його в зонах, рециркуляцією між зонами і т.п.);

3) по тиску в сушильній камері на:

а) атмосферні,

б) вакуумні;

4) у напрямку руху сушильного агента щодо матеріалу на:

а) прямоточні,

б) протиточні,

в) перехресно-точні,

г) реверсивні.

1.2 Конструкція і принцип дії барабанної сушарки

У сушильній техніці барабанні сушарки є найбільш поширеним типом. Спочатку такі сушарки представляли собою відкриту обертову трубку, через яку пропускалися гарячі димові гази, які вступали в тепло - і масообмін з рухомим по трубі матеріалом. Барабанні сушарки застосовуються для сушіння сипучих і малосипкого матеріалів (колчедан, вугілля, фосфорити, мінеральні солі, руда, добрива, пісок, різні хімічні продукти і т.д.). Висока пристосовність дозволила їм знайти їм знайти застосування в багатьох галузях промисловості і в с / г при індустріальному виробництві кормів.

За конструктивним використання барабанні сушарки дуже різноманітні. Сушарка може бути виконана у вигляді єдиної труби, може також являти собою систему, що складається з великого числа труб різних діаметрів, вставлених одна в іншу.

Найбільш поширена барабанна сушарка є циліндричний похилий барабан з двома бандажами, які при обертанні барабана котяться по опорним роликам. Матеріалу надходить з піднесеного кінця барабана через живильник, захоплюється гвинтовими лопатями, на яких він підсушується, після чого переміщується вздовж барабана, що має кут нахилу до горизонталі до 6 °. Осьовий зсув барабана запобігає наполегливими роликами. Матеріал переміщається в сушарці за допомогою внутрішньої насадки, рівномірно розподіляє його по перетину барабана. Конструкція насадки залежить від розміру шматків і властивостей матеріалу, що висушується. Насадка здійснює механічну перевалку матеріалу, скидаючи його в потік сушильного агента. Її призначення полягає в тому, щоб процес теплообміну вологого матеріалу з сушильним агентом здійснювався по можливо більшій поперечним перерізом барабана.

Найбільш доцільна така насадка, яка найменшим чином розподіляє, пересипає, перемішує матеріал і здійснює його контакт з потоком сушильного агента, що не забиваючись при цьому і не порушуючи транспортування матеріалу.

Насадка з точки зору тепломассопереноса повинна бути компактною, проте для надійності транспортування інтервал між елементами насадки повинен бути якомога більше.

Зазвичай в барабанних сушарках матеріал і сушильний агент рухаються прямотоком, завдяки цьому запобігає пересушування і винесення матеріалу топковим газами в сторону, протилежну його руху. Для зменшення винесення при прямотоку швидкість газів в барабані підтримується не більше 2-3 м / сек. Гази надходять з топки, що примикає до барабана з боку входу матеріалу і забезпеченою змішувальної камерою для охолодження газів до потрібної температури зовнішнім повітрям. Висушуваний матеріал проходить через підпірні пристрій у вигляді змінного кільця або поворотних лопаток, за допомогою яких регулюється ступінь заповнення барабана, зазвичай не перевищує 20-25% його обсягу. Готовий продукт проходить через шлюзовий затвор, що перешкоджає підсосу зовнішнього повітря в барабан, і видаляється транспортером. Гази йдуть через барабан за допомогою димососа, встановленого за сушаркою. Для уловлювання з газів пилу між барабаном і димососом включений циклон.

Барабан приводиться в обертання за допомогою зубчастого вінця, який знаходиться в зачепленні з провідною шестернею, з'єднаної через редуктор з електродвигуном. Швидкість обертання барабана залежить від кута його нахилу і тривалості сушіння; зазвичай барабан робить 1-8об / хв.

Перевагами цих сушарок є:

- інтенсивність і рівномірність сушіння внаслідок тісного контакту матеріалу і сушильного агента;

- відносна простота і компактність пристрою;

- велика продуктивність;

- велике напруження барабана по волозі, досягає 100 кг / м 3 і більше;

- Велика економічність, в порівнянні з шахтними.

До недоліків відносяться:

- громіздкість при значних витратах металу і необхідність спорудження спеціального приміщення.

Великого поширення набули сушарки, в яких сирий матеріал надходить в барабан разом з гарячим сушильним агентом. В цьому випадку транспортування матеріалу можна здійснювати тільки механічним шляхом назустріч потоку повітря за допомогою гвинтових лопатей або нахилу барабана. Перехресний рух потоків можна здійснити тільки в барабанах з перфорованими стінками.

Принцип дії.

Вологий матеріал (-31-31-) надходить в бункер вологого матеріалу Б 1, звідки він через дозатор Д надходить в сушильний барабан. Паливо і повітря (3-3-) надходить в топку Т, де спалюється і після камери змішувача топкові гази (-33-33-) надходять в сушильний барабан. Висушений матеріал надходить в бункер висушеного матеріалу Б 2, з якого потрапляє на стрічковий конвеєр. Димові гази після барабана потрапляють в циклон Ц. З циклону частки матеріалу, що буря з димовими газами, також потрапляють на стрічковий транспортер ТЛ транспортер. Топкові гази після циклону йдуть в мокрий пиловловлювач ПМ. З нього топкові гази йдуть в атмосферу, а вологий матеріал направляється в Б 1.

2. Вибір типу барабанної сушарки

Вибір типу сушильного агента проводиться на основі комплексного дослідження техніко-економічних показників сушильної установки, технологічної схеми і зв'язки її з тепловою схемою підприємства.

Оскільки сушильний матеріал не боїться забруднень, то приймаємо в якості сушильного агента суміш димових газів і атмосферного повітря з початковою температурою t, r = 600 ° С. Димові гази раціонально використовувати і тому, що суперфосфат гранульований сушиться при температурах вище 80 ° С. При цьому виявляється велика потреба в паливі, знижується металоємність, нижче вартості сушки. Сушарки, які працюють на димових газах, більш продуктивні і економічні. Барабанні сушарки для сушіння глини є найбільш надійними і широко поширеними установками. Вони прості за конструкцією, зручні в обслуговуванні, роботу їх можна автоматизувати. Всі сорти суперфосфат гранульованих при перегрів вище 600 ° С втрачають повністю свою. При сушінні в барабанній сушарці ми не отримаємо t ° матеріалу вище межі (починається при 150 ° С) навіть при t ° газу на вході в барабан 900 ° С.

Прямоток також дає можливість швидше надати матеріалу рухливість. Сушарки, які працюють на димових газах більш продуктивні і економічні, прості за конструкцією і зручні в експлуатації. Роботу їх можна автоматизувати Барабанні сушарки для сушіння глини є найбільш надійними і широко поширеними установками.

Вологий матеріал (-31-31-) надходить в бункер вологого матеріалу Б 1, звідки він через дозатор Д надходить в сушильний барабан. Паливо і повітря (3-3-) надходить в топку Т, де спалюється і після камери змішувача димові гази (-33-33-) надходять в сушильний барабан. Висушений матеріал надходить в бункер висушеного матеріалу Б 2, з якого потрапляє на стрічковий конвеєр. Димові гази після барабана потрапляють в циклон Ц. З циклону частки матеріалу, що буря з димовими газами, також потрапляють на стрічковий конвеєр ЛК транспортер. Димові гази після циклону йдуть в мокрий пиловловлювач МП. З нього димові гази йдуть в атмосферу, а вологий матеріал направляється в Б 1.

2.1 Опис матеріалу

Застосовуючи гранульований варіант, ви можете бути впевнені, що в цьому випадку з грунтом контактує менший відсоток добрива та необхідну кількість фосфору буде засвоєно рослинної культурою. В ході гранулювання він підсушується, і фосфорна кислота частково нейтралізується, таким чином, кількість вільної фосфорної кислоти зменшується до 1-2%, а вміст води - до 1-4%. Але цей факт компенсується збільшенням тривалості збереження фосфору в ґрунті в засвоюваній для рослин формі.

Гранульований суперфосфат також містить сірку - до 10%, кальцій - 12-17%, 0,5% магнію. На відміну від порошкового, не злежується і не склеюється. Гранульований варіант можна вносити в грунти зерновими сівалками. Якщо добриво вноситься в якості основного внесення, до засіву вирощуваної культури, то препарат слід закладати під плуг, витримуючи глибину засіву насіння, так як гранульований не змиваються опадами, не опускається глибше позначки свого початкового зачепила. Таким чином, приміщення гранул на поверхні грунту та залишення ґрунту, не перемішані не дасть необхідних результатів - він повинен контактувати з кореневою системою оброблюваної культури в безпосередній близькості з нею.

Гранули використовуються для основного внесення - до проведення посівних робіт, одночасно з посівом і в якості підгодівлі під всі рослинні культури на будь-яких видах грунтів.

Матеріальний баланс процесу сушіння

Визначаємо кількість вологи W, кг / год, випарується з матеріалу за рівнянням матеріального балансу продукту, що піддається сушці



де: G1- продуктивність сушарки по сирого матеріалу, 15 т / год = 15000 кг / год;

w1- початкова вологість матеріалу на загальну масу, 12%;

w2- Кінцева вологість матеріалу на загальну масу, 2%.

Визначаємо кількість сухого матеріалу G2, кг / год

G2=G1-W W (2)

G2=15000-1704,55 =13295,45

Визначаємо кількість вологи W вл.н., кг / год, що міститься у вологому матеріалі до сушки

Визначаємо кількість вологи Wвл.к., кг / год, що міститься в висушеному матеріалі

Визначаємо вміст залишкової вологи W, кг / год

W=Wвл.н-Wвл.к к (5)

W=1800 - 34,09 = 1834,09

Складаємо матеріальний баланс по абсолютно сухому матеріалу, витрата по масі якого не змінюється в процесі сушіння

Gc=G1(1-w1)=G2(1-w2)) (6)

Gc=15000(1-0,12)= 13295,45 (1-0,02)

Gc=13200=13029,54

З довідкової літератури, відповідно до виду висушеного матеріалу, для сушки в барабанних сушарках вибираємо тип насадки і напруга барабана по волозі, тобто кількість вологи (кг), яка випаровується з 1м 3об'ема барабана за 1 годину.

Визначаєм обсяг барабана Vбар, м 3

m0 - напруга барабана по волозі, 60 м 3 / год

Приймаємо відношення довжини барабана до його діаметру

Визначаємо діаметр барабана D, м

Приймаємо Dбар = 1,77

уточнюємо Vбар

Визначаємо площу перерізу S, м 2

Визначаємо довжину барабана Lбар, м

Приймаємо довжину корпусу Lбар = 11,46 м.

Тоді відношення цілком допустимо.

Об'ємна напруга барабана



Час перебування матеріалу в барабані визначаємо за формулою, з:

Де: в-коефіцієнт заповнення барабана (приймаємо відповідно до виду матеріалу, що висушується і типу насадки барабана) = 0,15%;

с-щільність суперфосфату гранульованого (кг / м 3) при середній її вологості щСР = 3,1 сс = 2600 кг / м 3:

Горіння палива

Як сушильний агент в конвективних сушарках застосовують суміш топкових газів. При розрахунку сушильних установок необхідно знати основні фізичні параметри сушильного агента.

Топкові гази утворюються при спалюванні різних палив і їх використання в якості сушильного агента має свої переваги в порівнянні з сушарками з паровими або водяними калориферами - велика економічність по витраті палива;

- менші габаритно-вагові показники;

- менша інерційність по температурі сушильного агента.

До недоліків сушарок з топковим газами слід віднести можливість засмічення сушимо продукту сажею.

Склад палива (мазут малосірчисту) по масі (%):Wp - 3,0%

Ap - 0,05%

Sp- 0,3%

Cp - 84,65%

Hp - 11,7%

Np- 0.3%

Op - 0.3%

Теоретична кількість повітря за обсягом, необхідне для повного згоряння 1 кг палива, м 3 повітря / кг палива

Qнр=339CР+1030S Hp - 108,5(Op - Sp)-25 Wp; м 3/кг (18)

Qнр=339*84,65+1030*11,7- 108,5(0,3 - 0,3)-25*3=40672

L0=0,0889*CР+0,265*HР-0,0333(OР - SР); кг/кг (19)

L0=0,0889*84,65+0,265*11,7-0,0333(0,3 - 0,3)=10,6

Знаходимо кількість атмосферного повітря

L0'=(1+0,0016*d0) L0 (20)

d0- волога, 10,8 г на 1 кг сухого повітря

L0'=(1+0,0016*10,8)10,6=10,78

Фактична кількість знімків повітря при коефіцієнті надлишку

Приймаємо б - коефіцієнт надлишку повітря 1,2.

Для сухого повітря

Lб=б* L0

Lб=1,2*10,6=12,72Для атмосферного повітря

Lб'=б* L0' (21)

Lб'=1,2*10,78=12,9

Кількість і повний склад продуктів повного горіння при б = 1,2:

0,01855*84,65=1,57

(25)

(26)

(27)

(28)

Загальна об'ємна кількість продуктів горіння

(29)

Розрахувати склад продуктів горіння



Визначаємо вологовміст продуктів горіння кг / кг:

Визначаємо ентальпію димових газів на 1 кг. сухих газів, кДж / кг:

Де: з - ККД топки, приймаємо 0,9;

Ст tт - кількість теплоти, ст = 2,30 кДж / (кг * ° С), tт = 120 ° С;

Н 0 - ентальпія атмосферного повітря, дорівнює 40 кДж на 1 кг. сухого повітря;

Vуд - питомий об'єм вологого повітря при В = 99,4 кПа Vуд = 0,843 м 3 на 1 кг. сухого повітря.

За H-t діаграмі знаходимо дійсну температуру додаток 13, джерело 1, при б = 1,2, tг = 1420

Розраховуємо основні параметри теплоносія

Температура газів при вході в барабан tнгаз = 600 ° С. Для отримання такої температури топкові димові гази розбавляємо атмосферним повітрям. Прийнявши к.к.д. топки з = 0.9, визначаємо кількість повітря, необхідного для змішування з димовими газами. Для цього складаємо рівняння теплового балансу топки і камери змішування на 1 кг палива, що спалюється.

де: Нвоз - ентальпія надходить для змішування повітря при температурі, кДж / кг

Ндим - ентальпія димових газів при tгазн 600 ° С, Ндим = 1050кДж / кг

Нв, - ентальпія повітря при температурі 120 ° С (таблиця Vll.33),

Нв, = 815 кДж / кг

тоді:

Загальна кількість повітря. Необхідна для горіння 1 кг палива та розведення димових газів до заданої температури складаємо кг / с:

Загальний коефіцієнт надлишку повітря



Визначаємо вологовміст розбавлених димових газів

Де: - обсяги окремих складових продуктів горіння при бобщ = 2,7

Розраховуємо обсяг складових продуктів горіння:

Таким образом:

Виробляємо побудова теоретичного процесу сушіння

Точка К характеризується параметрами Нгаз = 2213 кДж на 1 кг сухих газів і dгаз = 75,08 г на 1 кг сухих газів, а також А параметрами навколишнього повітря t0 = 15 ° C b ц0 = 75% (d0 = 10,6 г) .

За відомим початковим параметрам сушильного агента (tнгаз = 600 ° C і dн = 26,4)

Знаходимо точку В - початок теоретичного процесу сушіння. Ця точка характеризує параметри сушильного агента (суміш продуктів згоряння палива з повітрям), що надходить в сушильний барабан. Співвідношення між топковим газами (точки К) і повітрям (точка А) при змішуванні їх до заданих параметрів (точка В) визначається залежністю.

де: - кількість сухого повітря. Необхідного для отримання суміші з температурою tнгаз = 600 ° С

Від точки В проводимо лінію Ннгаз = const до перетину з ізотермою tкгаз = 120 ° С і визначаємо положення кінцевої точки процесу L0. Теоретичний процес сушіння на Н-d діаграмі зобразиться лінією ВС 0. Параметрами точки С 0 на 1 кг сухих газів є постійна ентальпія Ннгаз = 1100 кДж і вологовміст d2 = 300 м

Витрата сухих газів за масою при теоретичному процесі сушіння

Побудова дійсного процесу в реальному сушарці зводиться до визначення напрямку лінії сушки для чого знаходимо питома кількість теплоти, віддане в навколишнє середовище поверхнею сушильного барабана і на нагрів матеріалу.

де: - кількість теплоти, що витрачається на нагрів сушимо матеріалу, кДж / кг.

де: см - питома теплоємність висушеного матеріалу при кінцевій вологості.

где: - теплоємкість,

-кількість теплоти, втраченої сушаркою в навколишнє середовище.

де: б1 - коефіцієнт тепловіддачі від газів до внутрішньої поверхні сушильного барабана рівній 150 Вт / (м 2 * ° С);

s1 - товщина стінки барабана = 14 мм;

s2 - товщина теплоізоляції барабана дорівнює 40 мм;

і - теплопровідність відповідно сталевий стінки

= 58,2 Вт / ° С;

= 0,2 Вт / ° С;

- коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні теплоізоляції в навколишнє середовище зазвичай приймається 12-15 Вт / (м 2 * ° С),;

- площа бічної поверхні сушильного барабану

- різницю температур газів робочого простору барабана і навколишнього повітря, ° С

- середня температура матеріалу в барабані

где: середня температура матеріалу в барабані.

отже:

Підставляємо числові значення в формулу:

Підставляємо числові значення в формулу:

у :

:

Так як частина теплоти втрачається, то ентальпія в кінці процесу буде менше ентальпії газів на початку процесу сушіння, тобто

Знаходимо величину зменшення ентальпії димових газів.

Відкладаємо на Н-d діаграмі значення = кДж на 1 кг сухих газів від точки С 0 вертикально вниз і отримуємо точку D, яку з'єднуємо з точкою В. Лінія BD показує напрямок лінії дійсного процесу сушіння з урахуванням теплових втрат. Лінія перетину пучка дійсного процесу сушіння з лінією = 600 ° С дає точку С - кінця процесу сушіння. При заданій кінцевій температурі процесу = 65 ° С весь процес в дійсній сушарці висловився лінією ВС. Отже, процес піде по крутіший лінії і кінцева точка переміститься по вертикалі вниз від С до точки D на величину, рівну втрати теплоти, віднесеної до 1 кг сухого газу, що проходить через сушарку. Притому ентальпія зменшується при постійному вологовмісту, оскільки втрати теплоти знижують температуру газів. Визначаємо на Н-d діаграмі кінцеве вологовміст газів для точки С, d к = 270г на 1 кг сухих газів.

Дійсний витрата газів за масою на сушку складе



Визначаємо кількість теплоти на сушку

Прийнявши к.к.д. топки з = 0,9 визначимо кількість підводиться теплоти в топку

Визначимо теплову потужність топки

Витрата палива по масі становить

Матеріальний і тепловий баланс сушильного барабана

При сталому процесі сушіння кількість вологи, що надходить в сушильний барабан з матеріалом і димовими топковим газами, має дорівнювати кількості вологи, що залишається в матеріалі, і вологи, яка пішла з димовими газами (баланс вологи) на 1 год роботи сушарки. Мала величина втраченої теплоти в навколишнє середовище пояснюється застосуванням теплової ізоляції. Перевіримо конструктивні розміри сушильного барабана.

Визначаємо обсяг сушильного барабана Vбар, м 3

де: Кб-коефіцієнт, що враховує частку обсягу барабана, зайнятого насадками і гвинтовими напрямними (Кб = 1,1 ... 1,2) Кб = 1,2;

Ф - тепловий потік, який передається від газів до матеріалу і витрачається на випаровування вологи і нагрівання матеріалу:

Ф=(2493+1,97*tкгаз-4,2*tнм)*0,278*W+0,278*Qм (61)

де: Qм- кількість теплоти, що витрачається на нагрів сушимо матеріалу:

кДж/ч

Ф=(2493+1,97*120-4,2*15)*0,278*1704,55+0,278*505227,1=1403967,86 кВт

Визначаємо середню логарифмічну різницю температур між газами і матеріалом в барабані для випадку прямотока за формулою

?tср=?tмакс-?tмин/?2,3*lg*(?tмакс/?tмин)? (62)

?tмакс= tнгаз - tнм (63)

?tмакс=600-15=585°С?tмин= tкгаз - tкм (64)

?tмин =120-65=55°С

Приймаємо об'ємний коефіцієнт тепловіддачі, віднесений до одиниці вільного об'єму барабана, що не зайнятий перегородками і лопатями Вт / (м 3 * ° С)?tср=585-55/(2,3*lg*(585/55)=224,58°С

Приходние статьи	Количество	Расходние статьи	Количество
	кг/ч	%		кг/ч	%
Влажного материала по массе, G1	15000	67,61	Висушенного материала по массе, G2	13295,45	59,93
Сухих димових газов, Gгаз	6997,3	31,54	Отходящих газов с водяними парами Gгаз+W	8701,85	39,22
Водяних паров в газах: Gв.п.	187,47	0,85	Невязка баланса	+187,47	0,85
Итого:	22184,77	100		22184,77	100

Визначимо кількість водяної пари в газах

Таблиця 2. Тепловий баланс сушильного барабана.

Приходние статьи	Количество теплоти	Расходние статьи	Количество теплоти
	Общее, кДж/ч	на 1 кг испаренной влаги, кДж	%		Общее, кДж/ч	на 1 кг испаренной влаги, кДж/кг	%
От сгорания топлива: Qгор=mт*Qpн	5789659,2	339,66	98,64	На нагрев глини Qм	505227,1	29,23	8,49
				В окружающую среду Qп	28620,42	1,65	0,48
				На испарение и на нагрев влаги минерала: Qисп=(2493+1,97tгазк-4,2tмн)W	356932,77	20,65	5,99
				С отходящими газами, за исключением теплоти, уносимой испарившейся влагой Qух=(бобщL?0+ДV)mт *Нух	3778267,9	218,61	63,5
С атмосферним воздухом: Qв=бобщ* *L? 0Нвmт	80793,16	4,67	1,36	Потерянной в топке Qтоп=mтQрн(1-зтоп)	578965,92	33,499	9,73
				Невязка баланса	622438,25	36	10,7
Итого:	5870452,36	344,33	100	Итого:	5870452,36	344,33	100

Розрахунок частоти обертання і потужності приводу сушильного барабана

Визначаємо питома витрата сухих газів на 1 кг

Lсм = 1000 / (d2-dн) (66)

Lсм = 1000 / (300-26,4) = 3,65 кг

Питома кількість теплоти на 1 кг

q = Qтоп / W (67)

Визначимо кількість теплоти втрачені в топці, кДж / год:

q=578965,92/1704,55=339,66 кДж

Питома витрата палива на 1 кг

b= mт/W (69)

b=142,35/1704,55=0,084

Тепловий ККД барабанної сушарки дорівнює

з= Qисп/q q (70)Визначимо кількість теплоти на випаровування і нагрівання вологи матеріалу, кДж / год;

з=20,65/339,66 =0,0610. Розрахунок частоти обертання і потужності приводу сушильного барабана

Частоту обертання барабана визначаємо за формулою

n = LБАР / (a * t * D * tg б) (71)

де: a- коефіцієнт, що залежить від типу насадки і діаметра барабана.

Для підйомної лопатевої насадки приймаємо кут нахилу барабана: б = 30 (tg = 0,052)

n = 11,46 / (1.2 * 2649 * 1,77 * 0.052) = 0,039 об / с = 2,35 об / м

Потужність, необхідну на обертання барабана, визначаємо за формулою

N = 0,0013 * D3БАР * LБАР * n * з * сн (72)

де: з- коефіцієнт потужності для барабана

сн- об'ємна насипна маса суперфосфату гранульованого в барабані при середній вологості, кг / м 3

отже:

N = 0,0013 * 1,773 * 11,46 * 2,35 * 0.038 * 2600 = 19,18 кВт

Аеродинамічний розрахунок

Розрахунок топкового пристрою і підбір горілчаного пристрою

Обсяг топки Vт, м 3:

Vт = Qт / qv (73)

qv = (100000) кВт / м 3

Vт = (40762 * 142,35) / 100000 = 5,8 м 3

Діаметр топки Dт, м:

Dт= (75)

Dт==1,55

Довжина топки Lт,:

Lт = 2 * Dт (76)

Lт = 2 * 1,55 = 3,1

Розрахуємо потужність пальника, мВт:

Qг = (mт * Q) / 106 (77)

Qг = (142,35 *) / 106 = 50,8

За розрахованої потужності приймаємо до установки газомазутних пальник з форсунками повітряного розпилювання Оргмонтаженергогаз Оен-75-ГМВ-6, номінальною продуктивністю-86 м 3 / год, з тиском газу перед пальником 1-1.5 кПа.

Визначаємо подачу повітря вентилятором Vt, м 3 / год, при температурі повітря t0 = 15 ° C (літні умови роботи):

Вентилятор підбирають в залежності від необхідних подачі і створюваного тиску, необхідного для подолання опорів повітряного тракту з метою нормальної роботи пальника.

Приймаємо повний тиск, що розвивається вентилятором при щільності повітря св = 1,2 кг / м 3: Pt = 1500 Па

За таблицями вибираємо відцентровий вентилятор ВЦ-14-46, що має такі характеристики: к. п. д. в - 0,6.

Визначаємо потужність на валу електродвигуна nдв, кВт, прийнявши к.к.д. приводу для вентилятора, з'єднаного з двигуном за допомогою еластичної муфти зп = 0,98

Визначаємо встановлену потужність електродвигуна Nуст, кВт, з урахуванням запасу, де: К - коефіцієнт запасу потужності електродвигуна на пусковий момент, який приймають в залежності від потужності на валу nдв, кВт. К = 1.1-1.2, К = 1.2

Приймаються до установки електродвигун типу АИР 56 А 4, потужністю 0.12 кВт.

З метою зниження температури димових газів, а також інтенсивного перемішування їх з повітрям і запобігання завантажувального тічки від швидкого перегоряння повітря подають спеціальним вентилятором в підсклепінному простір змішувальної камери.

З урахуванням температурної поправки подача повітря вентилятором Vt, м 3 / год

По таблиці вибираємо вентилятор ВЦ-14-46-2.5 з ККД рівним 0.6.

Вентилятор з'єднують з електродвигуном за допомогою муфти, що вимагає відповідності частоти обертання його і двигуна. К. п. Д. Приводу = 0,98.

Визначаємо потужність nдв, кВт, на валу електродвигуна

Визначаємо встановлену потужність Nуст, кВт, двигуна

Nуст = K * Nдв (85)

Nуст = 1,2 * 1,7 = 2,06

де К - коефіцієнт запасу потужності на пусковий момент, який дорівнює 1,1.

Приймаються до установки електродвигун типу АІР 100L6, потужністю 2,2 кВт, 1000 об / хв.

Визначаємо дійсний об'ємний витрата вологих газів, що відходять Vсм, м 3 / с, при виході з сушильного барабана:

де gcm - витрата газів за масою, що виходять з сушильного барабана, кг / год

Визначаємо щільність димових газів с см, кг / м 3, при tГАЗК = 120 ° С

Визначаємо щільність димових газів с см, кг / м 3, при tГАЗК = 120 ° С

За H, d-діаграмі при tГАЗК = 120 ° С і dK = 270г на 1 кг сухих газів парціальний тиск водяної пари в газах складе

Рп = 26664.5 Па

Опір барабанної сушарки приймають 100-200 Па при швидкості газу = 1,7 ... 2 м / с і коефіцієнті заповнення = 20,6%

Найбільший опір руху газового потоку надає батарейний циклон для очищення від пилу газів, що відходять. Підбираємо батарейний циклон з елементами діаметром D = 150 мм, коефіцієнт гідравлічного опору елемент = 90. Виходячи з техніко-економічних міркувань, а також з вимог надійності роботи батарейних циклонів приймаємо гідравлічний опір батарейного циклону зі співвідношення (відношення перепаду тиску в циклоні до щільності газу): Приймаємо

Визначаємо пропускну здатність Vел, м / с, через один елемент циклону по запилених газу

Визначаємо необхідну кількість елементів циклону n:

Приймаємо тип секції ПС-5-5, кількість елементів в секції n = 50. Маємо в своєму розпорядженні їх в 5 рядів по ходу газу (10 елементів в кожному ряду)

Початкова запиленість газу, що надходить в батарейний циклон, допускається до 100 г / м 3. К. п. Д. Батарейного циклону залежить від фракційного складу пилу і в середньому коливається від 78 до 95%.

Визначаємо швидкість газів на виході з барабана Vгаз, м / с

Визначаємо швидкість газів н, м / с, в циліндричної частини циклонного елемента

Загальна аеродинамічний опір, яке повинен подолати димосос, складається з наступних опорів

газоходів від топки до входу в сушильний барабан.... ............ .... 100 Па

барабанної сушарки................................. .. ............ ................. 200

вихідний газової камери від кінця барабана до вихідного патрубка циклона.................................................................................... ... 50

батарейного циклону............................................. .............. 440

Опір сушильної установки = 790Па.

Зазвичай гази відсмоктуються вентилятором середнього тиску, подачу якого розраховують з умов забезпечення швидкості газів по масі в перерізі барабана 2-3 кг / (с-м 2) з урахуванням підсосів по газовому тракту в розмірі 50-70%

Визначаємо подачу димососа Vдим, м 3, з урахуванням підсосів повітря в розмірі 50%:

Vдим=Vcм*1,5 (94)

Vдим=*1,5=16867,32

11.22 При підборі димососа слід враховувати запас тиску приблизно до 40% до загальної суми аеродинамічних опорів, Па

відповідно:

ДРсу=790*1,4=1106

Як димососа можна використовувати звичайний відцентровий вентилятор середнього тиску (бажано з охолодженням підшипників)

Так як характеристики для підбору вентиляторів складені для нормальних умов при Т 0 = 273 + 15 = 288 ° К, Па.

За цими даними (Vдим = 2735 м 3 / год і Р 0 = 1509 Па) підбираємо відцентровий вентилятор типу ВЦ-14-46-6.3: к.к.д. B = 0,63.

Визначаємо потужність електродвигуна Nдв, кВт, вентилятор



где: - к. п. д. передачі за допомогою еластичної муфти, рівний 0,98.

Визначаємо встановлену потужність двигуна Nуст, кВт, при коефіцієнті запасу потужності К = 1,1, кВт.

Nуст = Nдв * К К (97)

Nуст = 11,45 * 1,1 = 12,59

Приймаються до установки двигун серії АІР 160S-4 з номінальною потужністю 15 кВт, 1500 обертів на хвилину. Димосос і циклон необхідно ізолювати в тому випадку, якщо очікується охолодження газів в них нижче 70-75 ° С.

Обертові барабанні сушарки зазвичай працюють під повним тиском (585-635 Па), щоб запобігти виходу в цех запилених шкідливих топкових газів. Занадто великий підсмоктування повітря знизить температуру сушки, тому прагнуть за рахунок ущільнень (лабіринтових радіальних і торцевих) знизити підсос повітря до мінімальної межі.

3. Приблизний розрахунок димової труби

Визначаємо температуру газів в гирлі труби tу, ° С, з умов зниження температури по висоті = 1,5 ° С на 1 м для цегляної труби і 2-3 ° С в металевих нефутерованних трубах:

tу=tосн-30Дt (98)

tу=120-30*1,5=75

Визначаємо середню температуру tср, ° С, газів в трубі:

Визначаємо середню щільність навколишнього повітря, кг / м 3:

Визначаємо діаметр гирла труби Dу, м, приймаючи швидкість ноу = 4м / с, якщо щільність газів при тиску 101,3 кПа і t = 80 ° С становить

0 = 1 кг/м 3:

Приймаємо Dy-1,22м.

Визначаємо діаметр основи труби Dосн, м:

DOCH =l,5Dy =1,5*1,22= 1,83

Визначаємо середній діаметр Dср, м:

Визначаємо середню швидкість газів в трубі нср, м / с:

При штучній тязі висоту димаря вибирають з урахуванням санітарно-гігієнічних вимог і "Державних санітарних норм проектування промислових підприємств". Металеві труби виготовляють висотою не більше 30-40 м. При спалюванні сірчистих палив не слід застосовувати металеві труби внаслідок їх зносу від корозії за 3-4 роки. Згідно санітарно-технічним нормам, димову трубу висотою 30 м допускають при добовому масовому витраті многозольного палива до 5 т / год. При роботі на газі і мазуті висота димових труб може бути зменшена, але вона повинна бути більше висоти будинків, розташованих поблизу сушильної або пічної установки. Якщо в радіусі 200 м від сушильної установки є будівлі висотою понад 15 м, мінімальну висоту труби приймають рівною 45 м. Відповідно до вимог пожежної охорони мінімальну висоту димаря приймають не менше 16 м.

Цегляні труби виконують заввишки 30-70 м і діаметром не менше 800 мм для сушильних і пічних установок середньої та великої продуктивності. Залізобетонні труби виконують заввишки 80-150 м для теплових установок великої і надвеликої потужності. Цегляні і залізобетонні труби є дорогими спорудами, тому одну трубу встановлюють на 2-4 агрегату. Швидкість газів на виході з труби вибирають в межах 12-20 м / с. При коливанні витрати палива швидкість в гирлі труби не повинна перевищувати 2 6 м / с. При швидкості менше 2 м / с можливі порушення тяги труби від впливу вітру.

Приймаємо щодо встановлення цегляну димову трубу висотою орієнтовно H = 30 м. При природній тязі розраховують необхідну висоту димаря і її діаметр. Розрахункову швидкість газів при виході з труби вибирають за умови мінімальних її опорів, значно нижчою, ніж при штучній тязі, (в межах 6-10 м / с і не менше 4 м / с, щоб уникнути "задування" труби).

Розрахунок товщини теплоізоляційних покриттів

Визначаємо товщину теплової товщини діз, мм, з рівності питомих теплових потоків через шар ізоляції від поверхні ізоляції в навколишнє середовище:

де б2- коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні ізоляційного матеріалу в навколишнє середовище, Вт / м 2 ° К;

tст 2- температура поверхні ізоляції з боку навколишнього середовища, для апаратів, що працюють в закритому приміщенні не повинна перевищувати tст 2 = 45 ° С;

tст 1- температура ізоляції з боку апарату, через незначного термічного опору стінки апарату в порівнянні з термічним опором шару ізоляції tст 1, приймаємо рівний середній температурі між газами і матеріалом в барабані сушарки tст 1 = 50,7;

tок- температура навколишнього середовища (повітря), tок = 15 ° С, пункт

где: ли- коэффициент теплопроводности изоляции, принимаем асботермит: ли =0,112 Вт/м°К

Основні вимоги ПТЕ до сушарок

Камери сушарок повинні бути герметичними. Двері камер повинні мати важелі, клинові, гвинтові або інші пристрої, щільно закривають їх.

Якщо в конвеєрних сушарках за умовами експлуатації не можуть бути влаштовані двері або конструкція сушарки не забезпечує зону з нульовим тиском, біля входу і виходу сушарки необхідно влаштовувати теплові (повітряні) завіси.

Сушильні установки повинні мати теплову ізоляцію, що забезпечує мінімальні технологічні втрати теплоти.

При установці сушарок на відкритому повітрі теплоізоляція повинна бути вологостійкою з гідроізоляційним покриттям.

У сушильних установках, в яких відбувається пропарювання матеріалу або виробів, огороджувальні конструкції повинні покриватися шаром гідроізоляції.

У сушарках з примусовою циркуляцією повітря повинні встановлюватися ребристі або підігрівачі або пластинчасті калорифери. Для кращого забезпечення стоку конденсату пластинчасті калорифери повинні встановлюватися вертикально.

Для забезпечення рівномірного розподілу повітря в сушильній камері повинні встановлюватися направляючі екрани, решітки та інші пристрої. Сушарка матеріалів в камерних сушарках з неповними габаритами штабеля за висотою забороняється

При сушінні порошкоподібних або подрібнених матеріалів видаляється з сушарки повітря повинне очищатися шляхом влаштування пилеосадочних камер, сухих або мокрих циклонів, мультициклонів, матер'яних фільтрів. У цих сушарках повинна застосовуватися рециркуляція повітря.

Кратність рециркуляції повітря повинна бути визначена розрахунковим шляхом з урахуванням режиму вибухонебезпечних парів і пилу, що виділяється при сушінні, і вказана в інструкції з експлуатації.

На робочому місці працівника, який обслуговує сушильну установку, повинна бути режимна карта. При експлуатації сушарки повинен здійснюватися контроль за параметрами теплоносія! регламентованими температурами по зонам, за якістю матеріалу, що висушується з реєстрацією показників в оперативному журналі

Режим роботи сушильних установок і характеристики роботи основного і допоміжного устаткування визначаються енергетичними випробуваннями, які повинні проводитися:

після капітальних ремонтів сушарок;

після внесення конструктивних змін або впровадження раціоналізаторських пропозицій;

для усунення нерівномірності сушіння, пов'язаної з виходом бракованої продукції

При випробуваннях сушарки повинні визначатися годинну витрату і параметри гріючого теплоносія, температура та вологість сушильного повітря в різних точках камери, коефіцієнт теплопередачі нагрівальних поверхонь, продуктивність вентиляторів і частота обертання електродвигунів (в сушарках з примусовою циркуляцією повітря.

Список використаної літератури

1. М.М. Роговий, М.Н. Кондакова, М.Н. Сагановський "Розрахунки і завдання по теплотехнічному обладнанню підприємств промисловості будівельних матеріалів"

2. В.Ф. Степанчука, Довідковий посібник з теплотехнічного обладнання промислових підприємств. Мн.: Вища школа, 2016-256с.

3. В.А. Грігорьев, В.М. Зорін, "Промислова теплоенергетика і теплотехніка: Довідник" .- М.: Вища школа, 2015

4. Ю.І. Дитнерскій, Основні процеси і апарати хімічної технології. М .: "Хімія", 2014-545с.

5. Р.І. Естеркін, Промислові котельні установки. Л .: Енергоатом видавництво, 2013-400с.

6. "Правила технічної експлуатації тепловикористовуючих установок і теплових мереж споживачів. Техніка безпеки при експлуатації тепловикористовуючих установок і теплових мереж споживачів ".- Мн.: ЦОТЖ, 2012

7. М.М. Роговий, М.Н. Кондакова, М.Н. Сагановський "Розрахунки і завдання по тМ.М. Роговий, М.Н. Кондакова, М.Н. Сагановський "Розрахунки і завдання по теплотехнічному обладнанню підприємств промисловості будівельних матеріалів"

8. В.Ф. Степанчука, Довідковий посібник з теплотехнічного обладнання промислових підприємств. Мн.: Вища школа, 1983-256с.

9. В.А. Грігорьев, В.М. Зорін, "Промислова теплоенергетика і теплотехніка: Довідник" .- М.: Вища школа, 1983.

10. Ю.І. Дитнерскій, Основні процеси і апарати хімічної технології. М .: "Хімія", 1991-545с.

11. Р.І. Естеркін, Промислові котельні установки. Л .: Енергоатом видавництво, 1985-400с.

12. "Правила технічної експлуатації тепловикористовуючих установок і теплових мереж споживачів. Техніка безпеки при експлуатації тепловикористовуючих установок і теплових мереж споживачіеплотехнічному обладнанню підприємств промисловості будівельних матеріалів"

13. В.Ф. Степанчука, Довідковий посібник з теплотехнічного обладнання промислових підприємств. Мн.: Вища школа, 1983-256с.

14. В.А. Грігорьев, В.М. Зорін, "Промислова теплоенергетика і теплотехніка: Довідник" .- М.: Вища школа, 1983.

15. Ю.І. Дитнерскій, Основні процеси і апарати хімічної технології. М .: "Хімія", 1991-545с.

16. Р.І. Естеркін, Промислові котельні установки. Л .: Енергоатом видавництво, 1985-400с. "Правила технічної експлуатації тепловикористовуючих установок і теплових мереж споживачів. Техніка безпеки при експлуатації тепловикористовуючих установок і теплових мереж споживачів ".- Мн.: ЦОТЖ, 2004

Размещено на Allbest.ru

...