Для ленточного конвейера имеем:
Допустимый угол наклона зависит от рода транспортируемого материала:
Таблица 3.3 – Скорость и угол транспортёра в зависимости от рода транспортируемого материала
-
V, м/c
L, гpaд.
щебень
2,5
18°
песок
3
18-20°
ГПС
2,5
18-20°
B≥2dmax + 200,0 мм, где
dmax - максимальный размер транспортируемой фракции щебня;
В≥ 2 * 40 + 200 = 280 мм
F= 0,6 * 280 * 280 = 47040 мм2 = 470,4 см2
V= 2,5 м/с
Kt= 0,9
Q = 3600 * 0,047 * 2,5 * 0,9 = 380,7 мЗ/час
Потребляемая мощность определяется:
N=(Q*H+f*q*L+Q*V/2*q*n)/367 ,кВт (3.8)
Q - производительность конвейера, т/ч Q = 580,7 * 1,6 = 609,1 т/ч
Н - высота подъема материала 1,5-15 м;
L - длина конвейера 5,7-80,5 м;
f=0,05;
V=2,5 м/с;
n - коэффициент полезного действия 0,6;
q=9,81 м/с2
N=609.1*4+.05*609.1*40+609.1*2.5/2*9.81*0.6)/367=10.84 ,кВт
Тепловой расчет битумохранилища.
Рис. 3.1 - Битумохранилище (склад битума):
1 - железнодорожный бункер; 2 - битум; 3 - приямок;
4 - битумопровод; 5 - битумный насос; 6 – нагреватель приямка.
Наглядный вид битумохранилища приведён на рис. 3.1.
Тепловой расчет битумохранилища включает:
а) Определение требуемого количества тепла и параметров нагревательных приборов. При этом следует установить количество тепла, полезно расходуемого для нагрева битума.
б) Определение потерь тепла при разогреве битума в битумохранилище.
в) Поверхность нагревательных приборов и необходимую длину труб.
г) Расход пара или электроэнергии и выбор источника тепла.
При двухступенчатой схеме нагрева битума расчет производится по каждой ступени отдельно. Сначала определяем расход тепла на разогрев битума в битумохранилище. Для обеспечения его отекания в приямок, затем расход тепла на разогрев в приямке для перекачки его по трубопроводу.
Количество тепла, необходимое для разогрева битума:
Q = Q1 + Q2 (3.9)
Q1 - тепло на плавление битума;
Q2 - тепло на подогрев битума в приямке.
Потери тепла при разогреве битума происходят от зеркала битума, через стенки и дно хранилища, от нагретого битума в приямке, от нагрева и испарения воды в битуме.
Полный расход тепла на предварительный разогрев битума:
Qxp = Q1 + Q2 + Q3 (3.10)
Q3 - потери тепла.
Полный расход тепла для разогрева битума в приемнике:
Qnp = Q4 + Q5 (3.11)
Q4 - количество тепла, необходимое для разогрева битума в приемнике;
Q5 - потери тепла при этом
Полный расход тепла в отсеке битумохранилища:
Qn = Qxp + Qnp (3.12)
Проектируемый АБЗ должен изготавливать в смену 1596,4т. а/б смеси. При максимальном расходе битума 5,61 на 100т. а/б смеси в час.
Сменная потребность в приготовлении битума 15,964 * 5,61 ~ 90т.
В соответствии с типовыми проектами, при 30 дневном нормативном запасе битума:
ёмкость битумохранилища 30 * 90 = 2700т.
Принимаем битумохранилище емкостью 3000т, состоящее из 6-х секций по 500т каждая с донным подогревом.
Разогрев битума в битумохранилище производим в два этапа:
1-й этап - разогрев битума донными нагревателями уложенными на дне хранилища до 60°С.
2-й этап - разогрев битума в приямке до 90°С.
Нагретый до этой температуры битум с помощью насоса, установленного в приёмке, перекачивается в битумоплавильные котлы.
Q1=G*C*(t1-t2)*n*Nb/Tp=3000*1765*(80-0)*1,15*2/4=121,785 ,МДж (3.13)
где
G - количество битума, разогреваемое в вагоне;
С - теплоемкость битума 1765кДж/кг*°С;
t2 - конечная температура, при которой возможна разгрузка битума 80°С;
t1 - начальная температура битума: летом +10°С, зимой –10°С
n - коэффициент теплопотерь 1,15;
Nb - количество одновременно разгружаемых вагонов;
Тр - время разгрузки вагона 4ч.
P2=Q2/q (3.14)
Для разогрева в хранилище определяют количество тепла для предварительного разогрева битума и количество тепла, необходимого для плавления битума.
Определение количества тепла для предварительного разогрева битума.
Q2’ = G*Cб*( t2-t1 ) (3.15)
где
G - производительность битумохранилища;
Сб - теплоемкость битума 1,47 кДж/кг;
t2 - конечная температура текучести битума 60°С;
t1 - начальная температура 10°С;
Q2' = 11500 * 1,47 * (60-10) = 845250,кДж/ч = 845,25 ,МДж/ч
Количество тепла, необходимое для плавления битума.
Q2" = m * G (3.16)
где
m - скрытая теплота плавления 126 кДж/ч;
Q2" = 126 * 11500 = 1449000 кДж/ч =1449,МДж/ч
Потери тепла в окружающую среду при нагреве битума в резервуаре:
Q2"'=Lдн * Fдн * (t1-t0 ) + Lбит * (t2-t1 ) * Fб (3.17)
Lдн - коэффициент теплоотдачи от битума ко дну хранилища 0,465 Вт/м2 *С°;
Fдн - площадь дна битумохранилища;
Fб - площадь битумохранилища;
t0 - температура дна хранилища;
t2 - температура нагрева битума в момент его отекания в приямок 60°С;
t1-температура стенок t1 = t0 = 10°С;
Lбит - коэффициент теплоотдачи в вышележащие слои битума 0,73 Дж/м2*C°
Fб - площадь битумохранилища
Q2'" = 0,463 * 750 * (60-10) + 0,73 * (60-10)*750 = 44737,5 кДж/ч = 44.7375,МДж/ч
Определяем полный расход тепла для разогрева битума в хранилище:
Qxp = Q2’ + Q2" + Q2'" = 845.25 + 1449 + 44.7375 = 2338,9875 ,мДж/ч
Площадь приямка 10-15 м2 .
Расход тепла для нагрева битума в приямке:
Q2"" = G * Сб * (t3 -t2) = 11500 * 1,47 * (90-60) = 507150 ,кДж/ч = 507,15,МДж/ч
G - часовая производительность битумохранилища;
Сб - теплоёмкость битума;
t3 - температура битума в приямке при которой возможна перекачка 90°С.
Потери тепла в приямке:
Q2"'" = Lдн * Fдн *(t3-t0) + Lcт * Fcт * (t3-t0) + Lзер * Fзер * (t2-t1)
Q2'"" = 0,463 * 15 * (90-10) + 25,6 * 62 * (90-10) + 0,057 * 15 * (90-10) = =127600 кДж/ч = 127,6,МДж/ч ;
L cт – коэффициент теплоотдачи через стенку приямка L ст = 25,6кДж/м2*ч*°С
Fст - площадь стенок приямка;
Lзер - коэффициент теплоотдачи от битума воздуху 0,0663 Вт/м2*°С;
Fзер=15,м2
Определяем количество тепла для нагрева битума в приемнике:
Qnp = Q2"" + Q2"'" = 507,15 + 127,6 = 634,75 ,МДж/ч
Общий расход тепла для работы битумохранилища:
Q2 = Q2' + Q2" + Q2'" + Q2"' + Q2"" + Q2""' Q2 = 2338,9875 + 634,75 = =2973,7375,МДж/ч = 708032,7 кКал/ч (1 кКал=4,2кДж)
Расход пара для нормальной работы битумохранилища:
N= Q2/q=708032.7/662.3=1069.1 ,кг,
где
q - теплосодержание пара 662,3 кКал/кг.
Поверхность нагрева паровых труб для нагрева днища битумохранилища:
Fнагр= Qхр/(К*((Tk+T0)/2-(t1+t2)/2)) (3.18)
Fнагр = 2338987,5 / (168 * (169,6 + 119,6 ) / 2 - (10 + 60) / 2) = 127 кВ(м2)
Тк - температура насыщения пара при данном давлении (0,8МПа - 169,6°С) То T0 - температура конденсата (0,2МПа - 119,6°С);
К - коэффициент теплопередачи через стенки стальных труб (168кДж/м2 ч °С при t < 100°С);
Принимаем трубы d 250 мм, тогда необходимая длина трубы:
Lтр =Fнагр/f (3.19)
f = П * D * I = 3,14 * 0,25 * 1 = 0,393
Lтp = 127 / 0,785 = 161.8 = 162 м.
Определение количества битумоплавильных установок.
Битумоплавильные установки предназначены для плавления, обезвоживания и нагрева битума до рабочей температуры.
Для битума БНД 40/60 60/90 - t = 140-160°С, для БНД 90/130 - t = 130-150°С
Битумоплавильные установки могут быть стационарными и передвижными, периодического и непрерывного действия технические характеристики для некоторых из них приведены в табл. 3.4.
Таблица 3.4 - Технические характеристики битумоплавильных установок.
Показатели |
ДС-17 |
ДС-28А |
ДС-45 |
ДС-81 |
ДС-6 |
Тип агрегата |
непрерывного действия
|
||||
Расход котлов, м3 |
30*2 |
30*2 |
30*3 |
30*5 |
10,2 |
Производительность т/час |
3 |
6 |
10 |
16,5 |
0,25-0,6 |
Расход топлива при влажности битума до 5% кг/час |
до 40 |
До 45 |
до 102 |
До 105,5 |
26 |
Мощность электродвигателей |
17,1 |
19,5 |
24,5 |
35,9 |
9,6 |
Мощность электронагревателей |
нет |
176 |
189 |
90 |
нет |
Суточная потребность в битуме АБЗ определяется исходя из max выпуска а/б смеси:
Пб=(Р*Б)/100 ,т (3.20)
Р. – сменный выпуск а/б смеси, т.
Б – содержание битума в смеси % (5,61%)
Количество битумоплавильных котлов:
Nк=(Пб*Кп)/Пк (3.21)
Кп – коэффициент неравномерности потребления битума (1,0 –1,2);
Пк – производительность котла;
Пк=(Т*60*Кв*Vk*Кн)/(t3+tm+tb) ,т/ч (3.22)
Vk – геометрическая емкость котла, м3;
Кн – коэффициент наполнения котла (0,75 – 0,8);
Кв – коэффициент использования котла во времени ( 0,85 - 0,9) ;
t3 – время на заполнение котла, мин.
t3=(Vk*Kн)/Пн=60*0,8/0,8=60 ,мин
Пн – производительность насоса при загружении котла.
Д.-171А — Пн = 400 л/мин.
Д.-379 — Пн = 800 л/мин.
Д.-725 — Пн = 500 л/мин.
tн – время для выпаривания и нагрева битума до рабочей температуры (4-5) ч. tb – время выгрузки битума из котла (4-5) ч.
Т – количество часов работы установки в сутках.
Пб=(Р*Б)/100=5,61*1596,4/100=89,56 , т
Пк=8,2*60*0,85*0,8/(0,88+4,5+4,5)=33,86 т/смен
Пк = 89,56/33,86 = 2,64 ~ 3шт.
Для работы АБЗ необходимо 3 битумоплавильных установки ДС-17 (Д. - 506).
Расчет потребности энергоресурсов на АБЗ.
В состав энергетического хозяйства АБЗ входит парокотельное отделение, электрораспределительное устройство, инженерное устройство по водоснабжению и компрессорное отделение.
Расчет потребности в паре.
Парокотельное хозяйство обеспечивает выполнение следующих операций:
подогрев органических вяжущих материалов в ж/д. бункерах выгрузкой битума и в битумохранилищах перед перекачиванием их в битумоплавильни.
обогрев битумопроводов.
распыление жидкого топлива через форсунки.
отопление зданий в зимний период.
горячее водоснабжение.
Котельная на АБЗ обеспечивает выполнение следующих операций:
P1 – подогрев органических вяжущих материалов в ж/д. вагонах перед выгрузкой;
Р2 – разогрев битума в битумохранилищах перед перекачкой в битумоплавильню;
РЗ – обогрев битумопроводов;
Р4 – подогрев топлива при распылении его через форсунки(при природном газе);
Р5 – отопление зданий зимой, горячее водоснабжение;
Суммарная потребность пара на АБЗ:
Робщ = Р1 + Р2 + РЗ + Р4 + Р5 (3.23)
P1=Q1/q=121785/2260=53,89 ,кг (3.24)
где
Q1 – расход тепла на подогрев вяжущего в вагоне;
q – теплосодержание пара при нормальном атмосферном давлении, q=2260Дж/кг=662,3 кКал.
P2=Q2/q=634,75/(4,2*150)=1,01 ,кг (3.25)
Q2 – расход тепла на подогрев вяжущего в битумохранилищах перед перекачкой в битумоплавильню.
Расход пара на обогрев трубопровода определяют из расчета, что потери тепла на 1м трубопровода d=75-100мм=150 кКал/час, тогда суммарные потери тепла за час при длине трубопровода L составят
Q3 = 150 * L=150*250=37500 ,кКал
P3=Q3/q =37500/662,3=56,62 ,кг (3.26)
Р4 = q' * Е П*gm (3.27)
q' – удельный расход пара, подаваемого через форсунку на 1кг из расхода топлива (0,6 кг)
ЕП – суммарная производительность установок
gm – удельный расход топлива на 1т а/б смеси (8кг/т)
Р5 – расход пара на отопление, зависит от температуры наружного и внутреннего воздуха, характера производимого процесса и количества работающих, Р5=0, т.к. строительство ведется в теплое время года
Р1 = 121785/2260=53,89 ,кг кг/час
Р2 = 1,01 кг/час
РЗ = 37500/662,3=56,62 ,кг/час
Р4 = 0
Робщ = 53,89+1,01+56,62= 111,62 ,кг
Определяем поверхность нагрева котла:
Fк= (1,2*1,15*111,62)/25= 6,17,м2
Принимаем 1 паровой котел Ш-10 с Fк = 10 м2