Туннельная сушилка. Описание. Технология. Расчеты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

минераловатный плита битумный теплоноситель

Производство изделий из минеральной ваты в России приобрело широкий размах - ежегодный выпуск составляет не менее 13 млн. м³. В основном они используются в ограждающих конструкциях (около 2 ? 3 всего выпускаемого объема) и в монтажной изоляции (примерно 1/6). На теплоизоляцию трубопроводов расходуется около 1 / 10 и на холодильную промышленность - приблизительно 0,6% всего объема выпускаемых изделий из минеральной ваты в соответствии с ГОСТ 16381-99 классифицируют по следующим признакам:

1. Структуре - пористо - волокнистые;

2. Форме - штучные (плиты, цилиндры, сегменты)

- рулонные (маты, полосы)

- шноровые (шнуры. жгуты)

- сыпучие (гранулированная вата)

3. По виду основного сырья - неорганические

4. Сжимаемости (относительной деформации сжатия под удельной нагрузкой 0,002 МПа)

- мягкие (М), сжимаемостью выше 30%

- полужесткие (ПЖ) - 6-30%

- жесткие (Ж) до 6%

5. Средней плотности

- особолегкие (до 100 кг/м³)

- легкие (125-350 кг/м³)

6. Теплопроводности (t =25⁰ С)

- малотеплопроводные А (не более 0,058Вт/м•к)

- среднетеплопроводные Б (не более 0,1163 Вт/м•к)

В названии изделий, кроме отличительного признака по их форме и сжимаемости, обычно отражают вид волокна и связующего: плиты, минераловатные плиты мягкие на синтетическом связующем, на битумном связующем.



1. Виды минераловатных плит и их характеристики

Таблица №1

Плиты	Размер, мм	Объемный вес кг/м3	Влажность, %	Кол-во связующего, %
			нач.	конеч.
Мягкие МП	1000х500х (40:100)	75	4-6	1	3±1
Полужесткие ПЖ	1000х500х (40:100)	125	5-8	1	4±1
Жесткие Ж	1000х500х (30:70)	150	5-8	1	5±1

Широко применяются в строительстве жилых и общественных зданий для теплозвукоизоляции наружных (несущих) стен, перегородок, потолков, перекрытий.

В промышленности в большом объеме употребляют штучные и рулонные изделия для изоляции, как холодильников, так и высокотемпературных печей, котлов сушилок, работающий в интервале температур от -100⁰ С до 1200⁰ С.

Изделия по сравнению с рыхлой минеральной ватой имеют преимущества: они содержат меньше не волокнистых включений, легче транспортируются и укладываются в конструкции, имеют неизменные формы и необходимую для эксплуатации форму. Кроме того различные связующие расширяют многообразие свойств и область применения волокнистых материалов.

Теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем (ГОСТ 9573) и их аналоги на основе волокна из горных пород применяют при изоляции строительных конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов при температуре изолируемой поверхности от -60 до +400°С.

Минераловатные плиты повышенной жесткости на синтетическом связующем (ГОСТ 22950) и их аналоги на основе волокна из горных пород и на основе стекловолокна используют в строительных конструкциях, в том числе стеновых панелях, перекрытиях, покрытиях.

Теплоизоляционные цилиндры и полуцилиндры из минеральной ваты на синтетическом связующем (ГОСТ 23208) незаменимы как элементы изоляции трубопроводов при температуре изолируемой поверхности от -180 до +400°С.

Теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на битумном связующем (ГОСТ 10140) применяют в строительных конструкциях, для изоляции технологического оборудования и трубопроводов, промышленных холодильников при температуре изолируемой поверхности от -100 до +60°С; в конструкциях для изоляции трубопроводов диаметром свыше 108 мм и аппаратов при температуре изолируемой поверхности от -180 до +400°С.

Минераловатные прошивные маты (ГОСТ 2188 0) и их аналоги на основе базальтового, стеклянного волокна и на основе горных пород предназначены для изоляции промышленного оборудования и трубопроводов при температуре изолируемой поверхности -180 до +600° С, а также для изделий в качестве изолирующего покровного материала.

Эластичный войлок из минеральной ваты на синтетическом связующем служит для изоляции промышленных объектов, оборудования, резервуаров при температуре изолируемой поверхности от -180 до +600°С.

Сырье для производства минераловатных плит

Сырьем для производства каменной ваты служат горные породы - диабаз, базальт, известняк, доломит, глина и др. породы габбро-базальтовой группы и их аналоги, осадочные породы, вулканические шлаки, промышленные отходы, в том числе щебень из доменного шлака, а также смеси перечисленных компонентов и другие сырьевые материалы. Шлаковую вату получают из доменных, ваграночных и мартеновских шлаков, а также шлаков цветной металлургии.

Для производства мягких плит (ПМ) можно применять битумы многих марок или смеси расплавленных битумов, которые в различных соотношениях имеют и различную температуру размягчения (в пределах 50-80°С).

Битум вводят в минеральную вату, распыляя его в камере волокноосаждения. При этом битум более или менее равномерно распределяется в минераловатном ковре. Ковер уплотняется до требуемой толщины, охлаждается и разрезается на плиты требуемых размеров.

Полотнища мягких плит (минеральный войлок) свертывают в рулоны и упаковывают в жесткую тару, в водонепроницаемую бумагу (по согласованию с потребителем). Размеры полотнищ войлока: длина 1-2 м, ширина 0,450-1,0 м, толщина 5-10 см. Существенным недостатком минераловатного войлока на битумном связующем, который необходимо учитывать при использовании, является возможность его деформации при нагрузках даже от собственного веса, что приводит к самоуплотнению при хранении и перевозке. При этом плотность изделий может значительно увеличиваться (до двух раз) против первоначальной.

Полужесткие плиты (ПП) получаются в результате тепловой обработки минераловатного ковра, пропитанного битумом (марки не ниже БН-IV или смесью битума БН-Ш и БН-V), и охлаждением его в подпрессованном состоянии. Технологический процесс производства полужестких плит аналогичен процессу изготовления войлока. Отличие заключается в том, что в производстве полужестких плит применяется более высокоплавкий битум с температурой размягчения не ниже 70°С, количество связующего увеличивается до 14-18% и тепловая обработка ковра производится при 180°С до уплотнения слоя на заданную величину.

Диабаз (фр. diabase) или долерит - полнокристаллическая мелкозернистая вулканическая горная порода, химически и по минеральному составу близок к базальту. Диабаз характеризуется сравнительно малым содержанием кремнезёма (45-52%).Окраска диабаза тёмно-серая или зеленовато-чёрная. Структура диабазовая (офитовая); образована беспорядочно расположенными вытянутыми кристалликами плагиоклаза, промежутки между которыми заполнены авгитом. Диабазы весьма распространены в областях с пологим залеганием осадочных горных пород, а также среди вулканических лав и туфов. Образуют неглубоко застывшие тела (силлы и дайки), мощность которых колеблется от нескольких см до 200 м и более. Для диабаза характерны высокая твёрдость и прочность на сжатие.

Базальты - самые распространённые магматические породы на поверхности Земли, и на других планетах. Основная масса базальтов образуется в срединно-океанических хребтах и формирует океаническую кору. Кроме того базальты типичны для обстановок активных континентальных окраин, рифтогенеза и внутриплитного магматизма.

При кристаллизации по мере подъема на поверхность Земли базальтовой магмы на глубине иногда образуются сильно дифференцированные по составу, расслоенные интрузии, в частности габбро-норитов (такие как Норильские, Садбери в Канаде и некоторые другие). В таких массивах встречаются месторождения медноникелевых руд и платиноидов.

Известнямк (ракушечник) - осадочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая почти на 100% из CaCO₃ (карбоната кальция) в форме кристаллов кальцита различного размера. Известняк, состоящий преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником (ракушняком). Входящие в состав известняка вещества способны хотя и в малых количествах, но растворяться в воде, а также медленно разлагаться на углекислый газ и соответствующие основания; первый процесс - важнейший фактор образования карстовых пещер, второй, происходящий на больших глубинах под действием глубинного тепла земли, даёт источник газа для минеральных вод. При метаморфизме известняки перекристаллизуются и образуют мраморы. Известняки бывают нуммулитовыми, мшанковыми, ракушечниками и мраморовидными - массивнослоистыми и тонкослоистыми.

Доломимт-породообразующий минерал класса карбонатов, CaMg(CO₃)₂. Белый, сероватый и др. Твёрдость 3,5-4,0; плотность 2,9-3,2 г/смі. Осадочный, гидротермальный. Осадочная карбонатная горная порода, целиком или преимущественно состоящая из минерала доломита.

Габбро - магматическая интрузивная основная горная порода основного состава. Главными минералами габбро является основной (богатый анортитовым компонентом) плагиоклаз и моноклинный пироксен, иногда также содержатся оливин, ромбический пироксен, роговая обманка и кварц, в качестве акцессорных присутствуют апатит, ильменит, магнетит, сфен, иногда хромит.

2. Технологическая линия для производства минераловатных плит

Плиты и маты на битумном связующем из минеральной ваты, в которую распылением в момент образования волокон или пропитыванием слоя минваты протекающим раствором вводят синтетическое связующее с последующим вакуумированием. Затем этот слой подвергают уплотнению, термообработке и разрезают на изделия заданных размеров.

По ГОСТ 9373-72: мягкие плиты и маты имеют марки 50 и 75, полужесткие 100 и 125, жесткие 150.

Технологическая линия для производства минераловатных плит включает следующие агрегаты и оборудование.

1. Ватержакетную варганку (9) с копильником - гомогенизатором либо ванную печь для минерального расплава, или печь шлакоприемник при использовании металлургического шлака. В последнем случае расплавленный шлак прямо в шлаковозном ковше с помощью специальной установки подвергается операции подкисления.

2. Ленточную панель или фильерное устройство с рядом отверстий, которые обеспечивают отбор верхних, наиболее разогретых слоев расплава и относительно равномерное истечение его на волокнообразующий агрегат.

3. В качестве волокнообразующего агрегата могут быть установлены узел раздува с дутьевой головкой (10) или многовалковая центрифуга с направленным отдувом волокна, или дисковая центрифуга с вертикальной или горизонтальной осью вращения.

4. Для равномерного осаждения волокна устанавливают либо обычную камеру осаждения с сетчатым транспортером (11), либо камеру барабанного типа.

5. В конце приводного рольганга барабанной камеры волокноосаждения или в конце сетчатого конвейера обычной камеры осаждения после барабана

подпрессовки (12) в линию устанавливают автоматические ленточные весы для непрерывного взвешивания выходящего из камеры минераловатного ковра.

6. Для облицовки минераловатных ковров и матов обычной или гофрированной бумагой установлено устройство для обкладки ковра бумагой и рулонирование ковра с ножом продольной резки и автоматическим ножом для поперечной резки. Вместо устройства для обкладки бумагой может быть установлено устройство для производства матов над металлической сетью.

7. Если на данной линии так же усматривается производство минераловатного волокна, матов и плит, пропитанных различными синтетическими связками, то в линию на место устройства для обкладки бумагой и автоматического ножа устанавливают промежуточный транспортер, а непосредственно за ним установку (14) для пропитки ковра связкой.

8. После пропитки ковер поступает на конвейер оборудованный дисковыми ножами для продольной резки ковра на заданную ширину.

9. Охлажденный ковер подается на установленный в конце линии нож поперечный резки, где он режется на заданную длину плит.

10. За устройством монтируют три или больше секций камеры полимеризации (19); количество секций определяется производительностью и временем полимеризации ковра на заданную ширину.

Минераловатный расплав заданного химического состава из ватержакетной варганки (9), нагретой до температуры 1573-1673⁰ К через ленточную панель или фильерное устройство поступает непрерывной струей на волокнообразующей агрегат (10), где перерабатывается в волокно. Направленные струи воздуха, устраняющие возможность комкования, подхватывает волокно и несут его в камеру (11). Волокно в камере равномерно осаждается на сетчатом конвейере. С транспортера камеры ковер поступает на ленточные весы непрерывного взвешивания и затем на транспортер установки для рулонирование.

Для пропитки различными синтетическими связками ковер непосредственно с весов поступает на промежуточный транспортер (4) установки (14) и там орошается связкой. Избыток связки отсасывается воздуходувкой в бассейн (15) и насосом подается обратно в ороситель. Связка в бассейн установки непрерывно подается насосом из бака мешалки отделения приготовления связки. Обработанный связкой ковер разрезается дисковым ножом вдоль на полосы заданной ширины, а затем ножами для поперечной резки - на плиты заданной длины. После подается в камеру полимеризации (19), ковер просасывается теплоносителем с температурой 443-473⁰ К. При этом ковер прогревается, удаляется влага и полимеризуются фенолоспирты.

Горячие газы для тепловой обработки и полимеризации ковра получают в специальных топках или калориферах. Из камеры полимеризации ковер с температурой 403-431⁰ К, после этого охлаждается. Потом минераловатные плиты упаковываются на столе упаковки и электропогрузчиком транспортируется на склад готовой продукции. Воздух для охлаждения ковра подается вентилятором из цеха в короб, расположенный под транспортером, и в трубу на выброс.

3. Туннельная сушилка для производства минераловатных плит

Основной частью камерных сушилок является прямоугольная камера, внутри которой на вагонетках или стеллажах помещается сушимый материал, остающийся обычно неподвижным в течение всего процесса сушки. Загрузка и выгрузка материала производятся с двух сторон сушилки.

Основной частью туннельных вагонеточных сушилок является удлиненная камера, внутри которой высушиваемый материал периодически перемещается на вагонетке в продольном направлении.

После того как из камеры выкатывается крайняя вагонетка с высушенным материалом, весь поезд вагонеток продвигается вперед, а с другого конца вкатывается вагонетка с влажным материалом. Таким образом, загрузка и выгрузка высушиваемых плит происходят в разных концах камеры. По режиму работы туннельные сушилки являются установками непрерывного действия. Они применяются для массовой сушки (больших количеств) материалов, которые укладываются для этой цели на вагонетки. Вагонетки перемещаются в сушилках вручную или с помощью специальных механизмов. Они бывают различных конструкций и размеров в зависимости от вида сушимого материала и направления циркуляции сушильного агента.

Длина камеры туннельной сушилки разработанной мной достигает 38,1 м, а ширина равна 1,4 м. При проектировании к эксплуатации стремятся к тому, чтобы зазор между вагонеткой, стеной и потолком был не более 70-80 мм, а расстояние между вагонетками - не более 75 мм.

В камерных сушилках температура и влажность сушильного агента изменяются во времени. После того как влажность материала понизится до определенного значения, повышают температуру и снижают относительную влажность сушильного агента. Такое изменение режима осуществляется в процессе сушки несколько (2-3) раз.

Туннельные сушилки, являющиеся сушилками непрерывного действия, в тепловом отношении более экономичны, чем камерные сушилки, так как в них расход тепла на прогрев ограждений, сушильной камеры имеется только при первом пуске сушилки, после ремонта или после праздничных дней. Кроме того, в сушилках непрерывного действия отработавшие газы имеют более высокое насыщение в течение всего периода их работы, а в сушилках периодического действия влажность отработавшего воздуха непрерывно уменьшается по мере высыхания материала.

Туннельные сушилки работают в стационарном тепловом режиме. Минераловатные плиты укладываются на вагонетку и поступают в шлюзовую камеру для загрузки. Шлюзовая камера оборудована двумя дверьми, что обеспечивает достаточную герметичность узла загрузки от выбивания работающих газов в цех. После установки вагонетки с изделиями в шлюзовую камеру входная дверь закрывается. Одновременно открывается дверь из сушильной установки в шлюзовую камеру, расположенную на выгрузочном конце, и вагонетка, занимающая последнюю позицию, выталкивателем выводится в шлюзовую камеру. Дверь, соединяющая шлюзовую камеру с установкой, закрывается, и одновременно открывается дверь, соединяющая шлюзовую камеру с установкой. Толкатель заталкивает вагонетку на первую позицию сушильного туннеля, одновременно проталкивая весь поезд на одну позицию. После этой операции дверь, отделяющая входную шлюзовую камеру от установки, закрывается, а выходная дверь на выгрузке из выходной шлюзовой камеры открывается, и вагонетка выгружается из сушила. Таким образом, периодически повторяя операцию по загрузке и разгрузке вагонеток, идет транспортировка материала по туннельному сушилу. Теплоноситель, смесь продуктов горения природного газа с воздухом и рециркулятом, нагретая до 170-180 ⁰С, подается в короба (5) и (6) и из них поступает в сушильный туннель. Далее проходит по туннелю к его середине, где и отбирается через короб (7). В верхней части рисунка показана система трубопроводов (8) и вентиляторов для подачи и отбора теплоносителя. В такой сушилке можно менять температурный режим.

4. Источники тепла. Выбор теплоносителя

В качестве источников тепла в процессах производства строительных изделий используются теплоносители: электроэнергия, пар, горячая вода, нагретый воздух, газовоздушные смеси и высококипящие органические теплоносители.

В нашем случае в калорифере используются электрообогрев: горячий воздух, дымовые газы. Два последних теплоносителя применяются для конвективной сушки и сушки с одновременным процессом полимеризации. Получение нагретого воздуха обычно осуществляется в паровых, огневых или электрических воздухоподогревателях.

Электрические подогреватели применяют для нагрева воздуха в пределах 100-200⁰С.

5. Расчет камеры для тепловой обработки минераловатных плит

Туннельная сушилка для минераловатных плит

Туннельные сушильные установки относятся к непрерывно действующим, состоят из сушильного туннеля, по которому с определенным интервалом двигаются вагонетки с изделиями. Теплоноситель, горячий воздух или дымовые газы принудительно проходят по туннелю и отбирают от него влагу.

Туннельные сушилки работают в стационарном тепловом режиме. Работа туннельной камеры заключается в следующем. Изделия, плиты укладываются на вагонетку и поступают в шлюзовую камеру для загрузки(1). Шлюзовая камера оборудована двумя дверьми, что обеспечивает достаточную герметичность узла загрузки от выбивания работающих газов в цех. После установки вагонетки с изделиями в шлюзовую камеру входная дверь закрывается. Одновременно открывается дверь из сушильной установки в шлюзовую камеру(2), расположенную на выгрузочном конце, и вагонетка, занимающая последнюю позицию, выталкивателем выводится в шлюзовую камеру. Дверь, соединяющая шлюзовую камеру с установкой, закрывается, и одновременно открывается дверь, соединяющая шлюзовую камеру с установкой. Толкатель(4) заталкивает вагонетку на первую позицию сушильного туннеля, одновременно проталкивая весь поезд на одну позицию. После этой операции дверь, отделяющая входную шлюзовую камеру от установки, закрывается, а входная дверь на выгрузке из выходной шлюзовой камеры открывается и вагонетка выгружается из сушила. Таким образом, периодически повторяя операцию по загрузке и разгрузке вагонеток, идет транспортировка изделий по туннелю.

Теплоноситель, смесь продуктов горения природного газа с воздухом и рециркулятом, нагретая до 150-160^оС, подается в короба (5,6) и из них поступает в сушильный туннель. Далее проходит по туннелю к его середине, где и отбирается через короб(7). В верхней части графического изображения показана система трубопроводов (8) и вентиляторов для подачи и отбора теплоносителя. В такой камере можно менять температурный режим сушки материала в зависимости от технологических требований.

Теплотехнический расчет канала отверждения

Температура теплоносителя, поступающего в камеру 180^оС, выходящего из камеры - 140^оС. Продолжительность тепловой обработки - 8 часов. Расчетная скорость движения теплоносителя - 0,9 м/с.

Температура окружающего воздуха 20^оС, начальная влажность изделий 10%, конечная - 2%. Производительность камеры: G=1600 кг/час.

Длина камеры:



L = G·ф / гBH 60 = 1600 · 8/ 180 · 1,4· 0,025 · 60 = 33,86 м

Выбираем камеру длиной 37,9 м.

Потери тепла в камере:

Q_расх = Q_м + Q_вл + Q_пот + Q_тр - Q_х.р. (5.1.)

Тепло, расходуемое на нагрев материала:

Q_м = G_мс_м (t_м^к - t_м^н), (5.2)

где G_м - производительность установки, кг/час;

с_м - теплоемкость материала, с_м = 2,3 ккал/кг град

Q_м = 1600·2,3 (125-21) = 382720 ккал/час

Тепло на нагрев и испарение влаги:

Q_вл = W (595+0,47t_м^к) (5.3)

где W - количество влаги, испаренной из материала.

W = G_м (w_н - w_к)/100 (5.4)

W = 1600 (10-2)/100 = 128 кг/час

Q_вл = 128 (595 + 0,47·125) = 83680 ккал/час

Потери в окружающую среду:

Q_пот = kFДt (для установки непрерывного действия) (5.5)

где Дt = t_внутр - t _окр.ср. (5.6)



Дt = 180-20 = 160^о;

F - поверхность охлаждения камеры

F = 1,6· 33,9 · 2+ 1,4· 33,9·2 + 1,6·1,4·2 = 108,48 +94,92 +4,48 = 207,88 м²

k - коэффициент теплопередачи конструкции ограждений камеры, ккал/м² час град.

(5.6)

д - толщина утеплителя: д = 0,15 м;

л - коэффициент теплопроводности конструкции: л = 0,1 ккал/м час град

Для определения б₁ используем критериальное уравнение для вынужденной конвекции:

Nu = б₁ l/ л; б₁ = Nu л/l; Re = u l/ н

За определяющую температуру принимаем среднюю температуру теплоносителя в камере:

t _f = (t₁+t₂)/2 = (180+140)/2 = 160⁰C; (5.7)

l - определяющий размер для горизонтальной камеры:

l = 4F/P = 4·1,6· 1,4/ 2·4,6 = 1,1 м (5.8)

Скорость входа теплоносителя в камеру 15-20 м/сек. С расширением потока теплоносителя, подходящего через плиты постепенно скорость снижается до 0,1-0,3 м/сек. Следовательно определяющая скорость:

u = 4 м/с

н = 30,6 ·10^-6 м²/сек

л = 2,46 · 10^-2 ккал/м час град

Re = 4·1,7/ 33,9 · 10^-6 = 200589,9

При турбулентном режиме Re> 16000, следовательно

Nu = 0,032·Re^0,8 = 0,032·300653,5·3,5^0,8 = 771,97

б₁ = Nu л/l = 771,97·2,46 10^-2/2,3 = 8,26 ккал/м² час град

б₁ - вычисляется с учетом коэффициента турбулентности е=1,3:

б₁ = 1,3·8,26 = 10,74 ккал/м² час град

1/б_вн + 1/б_нар = 0,15

б_нар^усл = 0,15 - 1/б_вн = 1,75 ккал/м² час град

к_усл = 1/ (1/10,74 + (0,15/0,124) + (1/1,75) = 0,25 ккал/м² час град

Дt₁ = 180-20 = 160⁰C

Дt₂ = 140 - 20 = 120⁰C

Дt = (160 + 120)/2 = 140⁰C

t _н.с. = 20 + (0,24 ·140)/1,75 = 39,2⁰С

б_нар = ак v(t_н.с. - t_окр.ср.) + С⁰ е/(t_н.с. - t_окр.ср.) · [((t_н.с. +273)/100)⁴ -

– ((t_окр.ср + 273/100)⁴] = 8,78 ккал/м² час град. (5.9)

к = 0,719 ккал/м² час град.

Q_{окр ср.} = 83260,8 ккал/час.

Потери тепла на нагрев транспортных устройств:

Q_тр = G_{тр.устр} с_{тр.устр} (t_м^к - t_м^н), (5.10)



G_{тр.устр} - вес транспортных устройств, проходящих через камеру =5400 кг;

с_{тр.устр} - 4,8 ккал/кг град

Q_тр = 5400·4,8 (180-20) = 4147200 ккал/час

Итого: Q = 393300 - 93801,6 - 83260,8 + 4147200 = 4363437,6 ккал/час

Количество циркулирующего теплоносителя:

V_ц = F_k· u · 3600 = 164000 м³/час (5.11)

Подбор калорифера

В калорифере воздух нагревается с помощью электроподогревателя для систем воздушного отопления. По движению можно выделить одноходовые (КФС, КФБ, КФСО, КФБО). Шахматное расположение труб.

Расход тепла на нагрев воздуха:

Q = Lcг (t_к - t_н), (5.12)

где г = 1,054 при t_окр.ср. =20⁰С;

с - весовая теплоемкость воздуха, с = 0,24 ккал/кг ⁰С.

Q = 164000·1,054·0,24 (180-140) = 1659417,6 ккал/час

Необходимое живое сечение калорифера для прохода воздуха:

Г = бг/ 3600 хг (5.13)

Для оребренных калориферов хг = 4 кг/м² с

Г = 164000·1,054/ 3600· 4 = 12,003 м²

Выбираем 24 штуки КФСО f = 0,497 м²

Поверхность нагрева 55,87 м²

хг = 164000 · 1,054/3600· 24 · 0,497 = 4,02 кг/м² с

Теплоотдача калорифера:

Q = F_к к (Т_сп - t_сп), (5.14)

минераловатный плита битумный теплоноситель

где F_к - поверхность нагрева калорифера;

к - коэффициент теплопередачи, к = 29,3 м² с

t_ср = (180 + 140)/2 = 160⁰С

Т_сп пара = 200⁰С

Q = 1340,9·29,3 (200-160) = 1571534,8 ккал/час

F_к = 24· 55,87 = 1340,9 м²

Подбор вентилятора.

Центробежные вентиляторы общего назначения применяют в системах приточно-вытяжной вентиляции, воздушного отопления и в качестве дутьевых вентиляторов отопительных установок.

Расходуемая мощность на валу электродвигателя:

N_э = Lp/3600· 102· з_в · з₁ - з_рп, (5.15)

где L - на два вентилятора равен 164000:2 = 82000 м³/час

р = 150 кгс/м²

По р и L подбираем вентилятор А 16-8.

з_в = 0,7 - кпд вентилятора;

з₁ = 0,07 - кпд подшипников;

з_рп = 0,9 - кпд ременной передачи.

N_э = 82000· 150/3600 · 102 · 0,7 · 0,07· 0,9 = 54,8 кВт

N_у = N_э · к = 54,8 · 1,3 = 70,2 кВт (5.16)

Выбираем вентилятор типа А16-8а: П_э = 625 об/мин, эл. двигатель А02-92-6: N_у = 75 кВт, n_э = 985 об/мин



6. Задачи автоматизации тепловой установки

В процессе работы производится непрерывный контроль состояния оборудования и при обнаружении отклонений параметров техпроцесса от нормы или отказов оборудования, выполняется аварийное отключение неисправной установки. Анализ всех вышеуказанных обстоятельств приводит к выводу о необходимости разработки автоматизированной системы контроля и программного регулирования цикла тепловой обработки. При организации автоматического контроля и регулирования процесса тепловой обработки, основное назначение которой является сведение к минимуму отклонений различных теплотехнических параметров от заданного состояния.

Необходимыми условиями эффективности автоматизации тепловой обработки изделий являются стабилизация теплоносителя в системе и выбор оптимального способа подачи теплоносителя в установку. Большую роль играет также правильный выбор регулируемого параметра.

Одной из основных задач проектирования и эксплуатации тепловых установок является знание техники безопасности, охраны труда и автоматизации. Хотя эти дисциплины и изучаются в специальных курсах, однако некоторые специфические особенности требуют хотя бы краткого их рассмотрения. Кроме того, все установки размещаются в зданиях и сооружениях, которые требуют для создания условий работы - отопления, вентиляции, а обслуживающий персонал установок нуждается в горячем водоснабжении.

Автоматизация технологических процессов способствует увеличению производительности труда, улучшает качество продукции за счет более точного соблюдения технологических режимов, сокращает расходы сырья, топлива, электроэнергии и износ оборудования.

Автоматизацией называют оснащение технологических установок системами автоматического контроля, сигнализации, защиты механизмов, управления и регулирования.

В процессе переработки материалов изменяется целый ряд параметров, характеризующих как материал, так и теплоноситель. Поэтому перед технологом встает сложная задачи выбора систем автоматизации для отдельных изменяющихся параметров.

Решение таких задач требует четкого и полного анализа совокупности зависимостей всех изменяющихся параметров в процессе переработки и их зависимости от свойств самой тепловой установки. Поэтому современный уровень развития промышленности требует рассматривать тепловую установку, а также ее оснащение - контрольно-измерительную аппаратуру и регулирующие приборы - как органически связанную, единую систему, обеспечивающую технологические требования по переработке материалов.

В единой системе (установка - регулирующие приборы), носящей название системы автоматического регулирования, установку называют объектом автоматизации, а регулирующие приборы - автоматическим регулятором.

Температура t, давление Р и другие факторы, которые определяют в установке процесс воздействия на материал, называются параметрами автоматизации.

Всякий объект автоматизации характеризуется нагрузкой, т.е. количеством энергии или вещества, проходящего через него в единицу времени.

Рассматривая теплоноситель как энергию для осуществления проходящего процесса в установке, необходимо его оценить. В качестве оценки теплоносителя выбирают соответствующие входные и выходные величины параметров этого теплоносителя.

Например, теплоноситель входит в установку с температурой t₁, а выходит с t₂. Следовательно, для установки температура теплоносителя t₁ будет входной величиной, a t₂ - выходной. Теплоноситель входит в установку с влагосодержанием d₁, а выходит с влагосодержанием d₂. Эти величины также будут входными и выходными для теплоносителя.

Поток энергии характеризуется несколькими входными и выходными величинами. Для оценки выбирают такие входные и выходные величины, изменение которых в процессе переработки материала является определяющим.

Для того чтобы вести технологический процесс переработки материала точно в заданном режиме, недостаточно указать, какие параметры автоматизации, где и в каких пределах надо контролировать и регулировать. Установленный регулирующий прибор по такому заданию без учета свойств самой тепловой установки не обеспечит необходимых параметров переработки материала.

Процесс регулирования при прочих равных условиях зависит от свойств системы автоматического регулирования, т.е. от свойств объекта регулирования (установки) и от свойств регулятора.

Здесь необходимо рассмотреть основные свойства объекта автоматизации - установки, где проводится технологический процесс.

Для выяснения свойств объекта автоматизации в целях экономически обоснованной и технологически правильной разработки системы контроля, управления и регулирования необходимо:

а) установить главную задачу автоматизации;

б) определить параметры автоматизации и их изменение;

в) выбрать входные и выходные величины параметров автоматизации;

г) установить необходимые места контроля и регулирования параметров;

д) установить взаимозависимость выбранных параметров и не

обходимую степень их автоматизации.



7. Техники безопасности при эксплуатации тепловых установок

Для обеспечения безопасной работы при эксплуатации тепловых установок необходимо руководствоваться нормами и стандартами правил техники безопасности и промышленной санитарии.

На рабочем месте и у отдельных агрегатов должны находиться инструкции по проведению каждой операции, в которых должны быть сформулированы четкие указания по безопасным методам работы.

Основной опасностью при работе тепловых установок является выделение летучих под воздействием тепла. Летучие являются вредными для обслуживающего персонала и, кроме того, с воздухом образуют взрывоопасные смеси. При загрузке сухими компонентами тепловых агрегатов образуется пыль. Частицы пыли, обладая большой дисперсностью, и отдельных случаях за счет окисления могут разогреваться до температуры воспламенения, что приводит к самовозгоранию и вызывает взрыв пыли.

Требования техники безопасности и промышленной санитарии

Цехи переработки полимерных материалов с размещенными в них тепловыми установками, в зависимости от выделяемых производственных вредностей по санитарной классификации относятся к 3-му классу.

По санитарным нормам в производственных помещениях должна поддерживаться атмосфера, в которой содержание ядовитых веществ не должно превышать 30% от максимально допустимых концентраций.

Поэтому в первую очередь необходимо определить максимально допустимые концентрации пыли и летучих в окружающем воздухе.

Содержание летучих в установках может быть более высоким и ограничивается величиной предельных взрывобезопасных концентрации.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) пыли и летучих в воздухе цеховых помещений определяются санитарными органами на основе специальных исследований.

Согласно существующему положению в каждом цехе по переработке пластических масс должен производиться систематический контроль воздушной среды. Места отбора проб среды также определяются санитарными органами.

Удаление пыли и летучих из цеха предусматривается созданием специальной системы вентиляции и аспирации.

Учитывая взрывоопасность атмосферы цехов по переработке полимерных материалов, все электрооборудование должно устанавливаться в соответствии со специальными требованиями.

Взрывоопасность предъявляет специальные требования и к устройству отопления производственных помещений. Так, например, поверхность нагревательных приборов не должна превышать температуры 110° С, а сама поверхность должна быть гладкой, не иметь шероховатостей.

Более безопасным и поэтому рекомендуемым для цехов, где размещаются тепловые установки по переработке пластических масс, является воздушное отопление. При этом рециркуляция (частичное повторное использование воздуха) не допускается.

Для удаления пыли и летучих, выделяющихся при тепловой обработке полимерных материалов, все тепловые установки, где происходит движение теплоносителя, должны работать на разрежении, а для установок с нагреваемыми поверхностями (вальцы, каландры, экструдеры и др.) необходимо устраивать местные отсосы воздуха,

Среднее количество выделяющихся летучих с поверхности пропитываемых материалов рассчитывают по формуле

g = A·m·F/100ф (г/ч)

где А - расход полимерной композиции, г/м²;

m - содержание летучих в полимерной композиции при переработке или сушке, %;

F - поверхность испарения, м²;

ф - продолжительность испарения, ч.

Газовоздушные смеси взрывоопасны только в определенных пределах весовых соотношении газа и воздуха, называемых нижним и верхним пределами взрывоопасности газов.

Нижним пределом взрывоопасности называют минимальное содержание газа в воздухе, которое при воспламенении может дать взрыв.

Верхние пределом взрывоопасности называют максимальное содержание газа, которое может еще находиться в воздухе при воспламенении и взрыве.

Обычно при переработке пластических масс выделяется не одни, а несколько газов, составляющих смесь, поэтому для определения пределов взрывоопасности сложной смеси известного состава пользуются формулой

Ле-Шателье

100

П_см = ______________

К₁/n₁+К₂/n₂+К_n/n_n

где П_см - пределы взрываемости (нижний или верхний);

К₁, К_2…, К_n - процентное содержание отдельных газов в смеси по объему (причем К₁+ К₂+_…+ К_n= 100%)

n_1, n₂,…, n_n - соответствующие пределы взрывоопасности по объему, %

Для установления процентного состава газовоздушной смеси у каждого теплового агрегата периодически производят анализы, используя для этого газоанализаторы.

Охрана окружающей среды

На предприятиях строительной индустрии при эксплуатации строительных машин и оборудования получается большое количество отходов производства, которые могут загрязнять окружающую среду. Кроме того, механическое оборудование создает при работе шум и вибрацию. Все это ухудшает санитарно-гигиенические условия работы персонала. Например, при работе дробильно-сортировочных установок образуется большое количество трудноуловимой пыли. Отходы промывки и обогащения щебня обычно не утилизируются. При работе бетоносмесительных и асфальтобетонных установок окружающая среда загрязняется цементной и силикатной пылью, газами, паром. В формовочных цехах воздух насыщен влажными испарениями от пропарочных камер и абразивной пылью. К тому же еще очень высок уровень вибрации и шума в этих цехах. Устранение или уменьшение этих вредных факторов имеет важное значение в деле охраны природы, окружающей среды и здоровья трудящихся.

Эффективные меры по вентиляции производственных помещений, аспирации рабочих мест у машин, полное улавливание и утилизация отходов производства являются важнейшими мерами по сохранению окружающей среды и созданию нормативных санитарно-гигиенических условий работы обслуживающего персонала. Эти меры позволяют значительно повысить культуру труда, что приведет к повышению производительности труда и качества продукции.



Заключение

В соответствии с заданием на курсовое проектирование разработана туннельная сушилка для тепловой обработки минераловатных плит,

изготавливаемых из горных пород - диабаза, базальта, известняка, доломита и др. пород габбро - базальтовой группы и их аналогов, осадочных пород. Связующим для плит служит битум.

Длина камеры сушилки составила 33,9 м, общая длина камеры вместе с шлюзами составляет 37,9 м.

Подобран калорифер с расходом тепла Q=1659417,6 ккал/час.

Теплоотдача калорифера Q=1571534,8 ккал/час.

Также мной подобран вентилятор типа А16-8а: П_э =625 об/мин; электродвигатель А02-926; N_y=75 кВт; n_э=985 об/мин.



Список используемых источников

1. Вернер Е.В., Гиберов З.Г. Механическое оборудование предприятий для производства полимерных и теплоизоляционных изделий. - М.: Машиностроение, 1973. - 416 с.

2. Перегудов В.В. Тепловые процессы и установки технологии полимерных строительных материалов и изделий. - М.: Высшая школа, 1973. -295 с.

3. Горяйнов К.Э. и др. Технология мминеральных теплоизоляционных материалов и легких бетонов. - М.: Стройиздат. 1976, 412 с.

Размещено на Allbest.ru

...