книги из ГПНТБ / Никифорова, Н. М. Основы проектирования тепловых установок при производстве строительных материалов учеб. пособие для техникумов

Производительность (кг) по влажной массе

Режим рабочего времени сушильной установки определяют с учетом принципа ее действия — периодического или непрерывного. Также следует обратить внимание на возможность быстрого или медленного ввода сушилки в нормальный режим сушки после ее остановки. Исходя из этих положений следует рассчитать количе­ ство рабочих часов в год. Так как пятидневная рабочая неделя име­ ет ряд преимуществ, то ее следует рекомендовать, если технологи­ ческий процесс II оборудование по своей специфике позволяют вести работу по прерывной рабочей неделе,

G4 = Grlz,

где G4— часовая производительность по высушеному продукту, кг/ч; z — число рабочих часов в год, ч.

В каталогах по расчетной производительности подбирают су­ шильные барабаны и пневматические мельницы. Целесообразно к установке принимать два сушильных аппарата, имея в виду, воз­ можность взаимной замены на случай ремонта одного из них.

Тогда часовая производительность (кг/ч) одной установки со­ ставит

g4= G 4ln,

где /г-—число установок.

Количество влаги испаряемой в сушилке за час (кг/ч)

W\ — Wo

ёаб.с

100

Напряжение сушильного барабана или сушильной трубы по влаге

(кг/м3-ч)

m0= w J V c,

где Ус — объем сушильного пространства барабана или трубы. Теплотехнический расчет ведут обычно на один аппарат в сле­

дующей последовательности с применением диаграммы і — d. Про­

изводят расчет горения топлива, из которого определяют влагосодержание топочных газовых (г/кг) и действительную температуру горения:

Gntfn+Gn.„1000

где Ga; GB.nGc.r— массы воздуха, поступающего на горение, водя­ ных паров и сухих газов, образовавшихся при сгорании единицы топлива, кг; dB— влагосодержание наружного воздуха, г/кг.

Температуру горения определяют по методике, приведенной в учебнике [2 1 ].

Сушку большинства материалов в сушильных барабанах и пнев­ матических сушилках производят смесыо топочных газов с возду­ хом. По диаграмме і—d производят процесс смешения топочных га­ зов с воздухом, находят состояние газовоздушной смеси, затем про­ изводят построение действительного процесса сушки, из которого

расходы тепла, не связанные с испарением влаги, на величину ко­ торых снижается энтальпия газовоздушной смеси при теоретиче­ ском процессе сушки.

Расход тепла { к д ж / к г влаги) на нагрев материала

точной влажностью w2, кдж/кг-°С; (к.м и tnM— температуры мате­ риала в конце и начале сушки, °С.

Теплоемкость (кдо/с/кг-°С) высушенного материала определяют по формуле

где См — теплоемкость абсолютно сухого материала, кдж/кг-°С; Сил — теплоемкость влаги, свл= 4,18 к д ж / к г С.

Потери тепла (кдж/кг влаги) поверхностью сушилки в окружа­ ющую среду

где (Хсум — суммарный коэффициент теплоотдачи, вт/м2-°С, прини­ мают в зависимости от температуры наружной поверхности по

табл. 32; tст и tB— температуры наружной стенки сушилки и ок­ ружающего воздуха, °С; F — наружная поверхность сушилки м2.

Потери тепла во внешнюю среду могут быть также определены по графику рис. 4, если известны термическое сопротивление стен­ ки сушилки и средняя температура ее внутренней поверхности, ко­ торую принимают близкой к температуре газов в сушилке.

Рис. 4. Потери тепла через стенки непрерывно действу­ ющих печей

Суммарный расход тепла (кдзю/кг влаги) составит

2 ? = ? М+ ?ок.ср-

Построение процесса смешения газов с воздухом ведут по і—d— диаграмме для высоких температур (рис. 5). Определяют состоя­ ние воздуха (точка А) по его параметрам dBи tBи состояние топоч­ ных газов (точка В) dr и іГ. Соединив обе точки прямой, в месте пересечения ее с изотермой смеси при температуре, заданной ре­ жимом сушки (*см), находят точку В', характеризующую газовоз­ душную смесь при входе в сушилку с влагосодержанием dCM (пер­ пендикуляр, опущенный из точки В на ось влагосодержания).

82

4*

83

считав предварительно его длину в мм. Для расчета следует при­

где Co-Do — вспомогательный отрезок, выражающий собой разность влагосодержаний в точках В' и С0; Md и Мі — масштабы влагосодержания и теплосодержания.

Отложив отрезок С0Е через его конец и точку В', проводят луч дей­ ствительного процесса сушки, на котором находят точку С по па­ раметрам отработанного в сушилке теплоносителя — температуре или относительной влажности в месте пересечения их с практиче­ ским процессом сушки. Измеряют отрезок CD (мм), проведенный параллельно осп d и составляющий разность влагосодержаний воз­ духа при входе в сушилку (dCM) н выходе из нее (d2),

При сушке чистым горячим воздухом, имеющим незначительное влагосодержание, этой поправкой без большого ущерба можно пре­ небречь. Расход тепла на подогрев 1 кг газовоздушной смеси опре­ деляют по разности ее энтальпий до и после подогрева, что состав­ ляет і*2 — г'і кдж/кг. На испарение 1 кг влаги теплоносителя расхо­ дуется I кг, следовательно, расход тепла на 1 кг влаги (кдж/кг) составит

84

Точка В" лежит на изотерме смеси, влагосодержание которой равно влагосодержанию наружного воздуха, т. е. аналогично тому, если бы подогрев'воздуха происходил не путем его смешения с го­ рячими топочными газами, а в калорифере при d —const. Этим при­ емом теплосодержание точки В' снижается на величину неэффек­ тивного для сушки тепла, внесенного в нее влагой, испарившейся из топлива и образовавшейся в результате сгорания его водородсодер­ жащих компонентов. Это тепло представляет собой теплоту парооб­ разования.

По расходу тепла определяют расход топлива за час (кг/ч) с учетом к.п.д. топки г)т:

где QM1’ — теплота сгорания топлива, кдж/кг.

Подбор дымососа производят по каталогу, исходя из объема от­ ходящих газов и сопротивления всего газового тракта от топки до

Для улавливания пыли, унесенной из барабана с газами, уста­ навливают циклон. По объему уходящих газов подбирают циклон соответствующей производительности. К сушильным барабанам, устанавливаемым в цементной промышленности, рекомендуют под­ бирать циклоны конструкции НИИОГАЗа: в гипсовой — сдвоенные циклоны ЦП-15, в керамической — циклоны ЛИОТ.

Особенности расчета пневматической сушилки. Предваритель­ ные расчеты производятся так же, как и для сушильного барабана. Учитывая свойства высушиваемого материала, подбирают реко­ мендуемый для него тип мельницы соответствующий производитель­ ности.

В отличие от барабанов сушка в мельнице начинается с процес­ са размола материала и заканчивается в трубе-сушилке в потоке газов. Чтобы частицы материала не выпадали из потока газов, а транспортировались им, необходимо определить критическую ско­ рость (м/сек) движения газов, обеспечивающую взвешенное состоя­ ние материала. Для частиц диаметром выше 4 мм она может быть определена по формуле

где dM— диаметр наибольших частиц, м; ууд.м— удельный вес ма­ териала, кг/м3; рі— плотность газов при их температуре в трубе,

кг/м3.

85

Действительная скорость газов должна превышать критическую на 20—25%, т. е. од= 1,25 оІф, м/сек. При этой скорости частицы бу­ дут транспортироваться потоком газов. Тепловой расчет ведут по диаграмме г—d, при этом определяют расход теплоносителя на 1 кг влаги (/) и расход тепла (<7 ). Так как тепловой расчет требует зна­ ния основных размеров трубы-сушилки, то ими приходится ориен­

Напряжение по влаге сушильных труб при сушке глины достигает 350—400 кг/м3-ч. Влага из материала начинает испаряться в мель­ нице и заканчивается в трубе, что необходимо учесть соответствую­ щим коэффициентом

^ Тр= « i4 Ä/mo,

где А — доля влаги иопраряемой в трубе; та—напряжение трубы по влаге, кг/м3-ч.

Высота трубы (м) не должна превышать 20—25 м:

По расходу топлива на сушилку проектируется топка, по коли­ честву проходящих газов и сопротивлению газового тракта подби­ раются циклон' и вентилятор. Проектирование распылительных сушилок состоит в выборе основных размеров башни-—-диаметра и высоты и в тепловом расчете. Так как башенные распылительные сушилки появились -в промышленности строительных материалов сравнительно недавно, еще нет рекомендуемых показателей для проектирования их при сушке различных материалов. Ориентиро­ вочно рекомендуют сушилки диаметром 4; 4,5; 5; 6 м, общая высота камеры при форсуночном распыливании примерно 15—17 м [2].

86

§ 4. Проектирование и расчет сушилок для формованных изделий

Исходными данными при проектировании являются годовая производительность завода по виду выпускаемой продукции и тип сушилки. Проектант подбирает дополнительные данные:

по материалу — габариты изделия, вес, влажности до сушки и после, теплоемкость, температуры при входе' в сушилку и при вы­ ходе из нее;

прочие данные — состав топлива, если сушка ведется топочными газами, средняя температура окружающего сушилку воздуха и по­ верхности ограждения; если произведен выбор транспортных средств, то вес их теплоемкость, температура при входе в сушилку и при выходе из нее.

Технологический расчет. Устанавливают режим работы сушиль­ ного цеха, из которого определяют годовой фонд рабочего времени (в ч) сушильного оборудования. Часовую производительность су­ шильной установки находят в штуках и по массе сырых и высушен­ ных изделий (формулы для пересчета даны в § 3).

Выбирают типоразмер сушилки из числа типовых конструкций или опробованных в производстве. Приводят ее полную техническую характеристику и обосновывают выбор. В соответствии с попереч­ ными размерами сушилки подбирают тип вагонетки или подвеоки

вслучае проектирования конвейерной сушилки. Разрабатывают наиболее рациональную систему укладки изделий на вагонетку или подвеску. Емкость сушилки вычисляют по количеству находящихся

вней вагонеток или числу подвесок на конвейерной ленте, для чего необходимо знать длину сушилки, длину вагонетки, и для конвей­ ерной сушилки — длину цепи и шаг подвески.

Далее определяют потребное число сушилок —камер, туннелей для заданной производительности завода — по формуле, которая следует из равенства: производительность сушильной установки за один оборот равна всей ее емкости;

* = G 4y + nlt

п\ — число резервных сушилок или находящихся на обслуживании в случае периодичности ее работы.

Туннельные и камерные сушилки .обычно устанавливают блоком по несколько камер или туннелей с общими стенками. Конвейерные сушилки располагают раздельно. Число туннелей или камер в бло­ ке не должно быть более 20—30 шт. По этой же формуле можно определить количество конвейерных сушилок.

87

При длине цепи конвейера L и шаге подвески В число подвесок л, составит

Пу — ЦВ.

Шаг подвески должен быть установлен с учетом высоты находя­ щегося на нем изделия.

Емкость сушилки

Ѵ = ѴуПи

где Ѵ\ — емкость подвески.

Скорость движения конвейерной цепи (м/ч)

v = Llz,

Если сушилка является частью конвейерной линии по изготовле­ нию каких-либо изделий, то при заданной скорости движения кон­ вейера и продолжительности сушки Z определяют длину ленты сушилки

L — VZ.

Теплотехнический расчет сушилок для формованных изделий производят по диаграмме і—d аналогично расчету сушилок для кусковых материалов.

При расчете потерь тепла при сушке изделий на вагонетках следует учитывать расход тепла на нагрев транспорта, а для суши­ лок периодического действия — также на нагрев камеры. Тепловой расчет следует вести на один блок камер или туннелей или на одну отдельно установленную сушилку, например конвейерную.

Расход тепла (кдж'/кг) на нагрев транспорта

/ср.к — средние температуры ограждений в начале и в конце перио­ да сушки, °С; 2 — время сушки, ч.

где Упар—УвII — разность между наружным и внутренним объемом сушилки, м3; уоб.орг — объемый вес материала ограждения, кг/м3.

88

20% до сушки и 7% после сушки в барабане.

Режим сушки: температура газовоздушиой смеси при входе в барабан 800° С при выходе из барабана 150° С.

Согласно нормам технологического проектирования режим работы массозаготовителыюго цеха, в котором сушится глина, принят двухсменный при 259 рабо­

К установке принимаются два барабана СМ-147 производительностью по высушен­ ной глине 10 т/ч каждый. Тепливой расчет ведется на один барабан со следую­ щей технической характеристикой:

89