книги из ГПНТБ / Перегудов, В. В. Тепловые процессы и установки технологии полимерных строительных материалов и изделий учебник

Поэтому вторая группа установок и с точки зрения технологии и автоматизации будет более перспективной и, что самое главное, будет экономически более выгодной, ибо позволяет выдержать лю­ бую необходимую кривую тепловой обработки и получить материал необходимого качества.

Третья группа установок представлена сушильными, сушнльнопропиточными, сушильными установками с поликонденсацией и ус­ тановками для тепловлажностной обработки. Единым принципом для этих установок является подвод тепла непосредственно к ма­ териалу только извне, без воздействия механической силы. Во всех этих установках между материалом и теплоносителем происходит Сложный процесс тепло- и массообмена. Поэтому для третьей груп­ пы установок представляется возможным .разобрать задачи авто­ матизации на конкретном примере, ибо все эти установки по зада­ чам автоматизации близки друг к другу.

§ 2. Принципиальные особенности решения задач автоматизации технологического процесса

Рассмотрим сушильный процесс, схема которого приведена на рис. 123. N

Воздух с параметрами t0, d0 забирается из окружающей среды вентилятором 1 и подается в воздухоподогреватель 2. На пути к воздухонагревателю происходит смешение воздуха с отработанным теплоносителем, характеризуемым параметрами t2, d2 и tp2. Смесь,

Qr.

греватель 2, где и подогревается без сообщения ей влаги до пара­ метров t\, di = dCM.

Подогретая смесь поступает в сушильную установку 3 и заби­ рает влагу от материала, насыщается влагой до относительной влажности tp2, а температура ее снижается до t2.

Работа материала в установке оценивается изменением его вла­ госодержания.

Начальное влагосодержание материала — йщ\ конечное, после сушки — du". При влагосодержании dM' материал содержит w\ кг

260

влаги, высушиваясь до влагосодержания -du", в материале остается w2 кг влаги. Поэтому входной величиной,, которую обозначают Х\ для материала, поступающего в сушильную установку, влагосодер­

ю т в воздухоподогревателе. Так как влагосодержанне атмосферно­ го воздуха колеблется в значительных пределах, то для получения постоянного начального влагосодержания теплоносителя вводится рециркуляция.

Входной величиной для процесса смешения х/ будет атмосфер­ ный воздух с влагосодержанием do и Х\" — рециркулят с влагосодержанием d2.

Выходной величиной х2 будет смесь с регулируемым влагосо­ держанием dCM = di.

Подогрев смеси воздуха с рециркулятом происходит в воздухо­

димо подавать различное количество теплоносителя L=f (Aw), но Aw является переменной, закон изменения которой по условиям фор­ мовки не может быть установлен. Следовательно, для регулирова­ ния количества подаваемого теплоносителя в сушильную установку, где входной величиной Х\ будет количество теплоносителя L , для выходной величины надо искать косвенную зависимость.

В качестве выходной величины х2 можно принять относитель­ ную влажность фг.

Известно, что каждый килограмм'теплоносителя с постоянны­ ми начальными параметрами: температурой t\ и влагосодержани­ ем d\, насыщаясь до постоянной относительной влажности ф 2 % , может забрать от материала вполне определенное количество вла­ ги Ami г. Поэтому при сохранении на выходе из сушильной уста­ новки во времени постоянной относительной влажности фг = const количество расходуемого теплоносителя будет меняться в соответ­

воздуха й рециркулята, поэтому его начальная температура до по­ догрева tCu — величина переменная.

В воздухоподогревателе необходимо нагреть - L — количество смеси воздуха с рециркулятом от переменной температуры tCM до регулируемой температуры t\. Подогрев осуществляется за счет тепла QT , подводимого в воздухоподогреватель.

261

Для этого процесса входной величиной х\ можно выбрать коли­

выходной величинами нагрузки в объектах тепловой обработки при установившихся режимах.

Рассмотрим выбранные параметры регулирования. . 1. Влагосодержание материала dM.

Процесс влагоотдачи с поверхности материала зависит от раз­ ности парциальных давлений водяного пара на поверхности мате­

В силу ряда трудностей, вызываемых совместным решением уравнений (V.5) и V.26), безопасный режим сушки пока определя-

262

ется экспериментально. Следовательно, в задании на автоматиза­ цию необходимо указать точное время пребывания материала в сушильной установке при каких-то параметрах теплоносителя, оп­

смеси, входящей в воздухоподогреватель, процесс не определяет и может быть различной.

•Отсюда rfCM может быть определено в ваде

263

ности фг, %> определяемое по / — ^-диаграмме; Aw, количество вла­ ги, подлежащее испарению в сушилке.

4. Температура теплоносителя t\.

Температура теплоносителя регулируется на выходе из возду­ хоподогревателя. В качестве входной величины Х\ выбрано количе-; ство тепла QT , сообщаемое теплоносителю в воздухоподогревателе.

Выходной величиной является температура на выходе из возду­

хоподогревателя к подогреваемому теплоносителю, поступающему

соответствии с поступающим количеством теплоносителя. Выбран­

264

§ 3. Графическая схема-задание на автоматизацию

Полученные выводы из проведенного анализа для наглядности представляют в виде схемы-задания, которое вместе с пояснитель­ ной запиской выдается инженером-технологом на автоматизацию тепловых установок.

Примерное задание на автоматизацию сушильной установки, работающей по технологической схеме (см. рис. 123), показано на рис. 124. Вверху схемы-задания располагаются горизонтальные ли­ нии, которые условно обозначают необходимый вид автоматизации. Таких линий нанесено четыре. Нижняя из них означает простейший вид автоматизации — дистанционный контроль.

В центре задания вычерчивается технологическая схемач работы установки. Так как эта схема аналогична приведенной на рис. 123, то описание ее здесь не приведено. Под схемой располагаются тоже горизонтальные линии, условно обозначающие параметры, подвер­ гаемые автоматизации. Количество линий соответствует числу авто­ матизируемых параметров. Ниже показаны горизонтальные линии, указывающие на расположение пультов управления.

На изображенной таким образом схеме для задания регулиро­ вания какого-либо параметра через нужное на технологической схеме место, где должен контролироваться или регулироваться параметр, проводят вертикальные линии. Началом вертикальной линии является верхняя горизонтальная прямая, отображающая вид автоматизации, концом — пульт управления. На этих верти­ кальных прямых в местах пересечения их с горизонтальными точ­ ками отмечаются необходимая сложность вида автоматизации, па-* раметр автоматизации и точкой —• на технологической схеме — мес­ то автоматизации. Для задания этих параметров автоматизации проведем на схеме пять вертикальных линий А, В, С, Д, Е.

Линия А будет задавать регулирование влагосодержания на входе в сушильную установку. Это регулирование проводится перед воздухоподогревателем, поэтому линия А должна проводиться пе­ ред воздухоподогревателем. На ней в месте пересечения с потоком теплоносителя (смесь воздуха с рециркулятом) поставим точку. Регулированию подвергается параметр влагосодержания d, обозна­ чим точкой место пересечения линии А с параметром d — влагосо-

Рис. 124. Схема-задание на автоматизацию сушильной установки

Г л а в а XII

ВОПРОСЫ ОХРАНЫ ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОВЫХ УСТАНОВОК

Для обеспечения безопасной работы при эксплуатации тепло­ вых установок необходимо руководствоваться нормами и стандар­ тами 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 ра­ боты.

Основной опасностью при работе тепловых установок является выделение летучих под воздействием тепла. Летучие являются вредными для обслуживающего персонала и, кроме того, с возду­ хом образуют взрывоопасные смеси. При загрузке сухими компо-,. нентами тепловых агрегатов образуется пыль. Частицы пыли, обла-^ дая большой дисперсностью, в отдельных случаях за счет окисле­ ния могут разогреваться до температуры воспламенения, что приводит к самовозгоранию и вызывает взрыв пыли.

§1. Требования охраны труда

ипромышленной санитарии

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

По санитарным нормам в производственных помещениях долж­ на поддерживаться атмосфера, в которой содержание ядовитых веществ не должно превышать 30% от ПДК- .

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

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 пере­ работке пластических масса должен производиться систематичес­ кий 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 ус­ танавливаться в соответствии со специальными требованиями **.

*См. гл. X I I I .

**Правила устройства электроустановок. «Энергия», 1965. И. И. Ракович. Электрооборудование взрывоопасных производств. «Энергия», 1964.

268

Взрывоопасность предъявляет специальные требования и к устройству отопления производственных помещений. Так, напри­ мер, 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 разре­ жении, а для установок с нагреваемыми поверхностями (вальцы, каландры, экструдеры и др.) необходимо устраивать местные от­ сосы воздуха.

Среднее количество выделяющихся летучих с поверхности про­ питываемых материалов рассчитывают по [14] из формулы

где А — расход полимерной композиции, г/м; т — содержание лету­ чих в полимерной композиции при переработке или сушке, %; F— поверхность испарения, м2; т — продолжительность испарения,' ч.

Газовоздушные смеси взрывоопасны только в определенных пределах весовых соотношений газа и воздуха, называемых ниж­ ним и верхним пределами взрывоопасное™ газов.

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

Верхним пределом взрывоопасное™ называют максимальное содержание газа, которое может еще находиться в воздухе при вос­ пламенении и взрыве.

В табл. 16 приведены пределы взрывоопасных концентраций некоторых газов.

Обычно при переработке пластических масс выделяется не один.' а несколько газов, составляющих смесь, поэтому для определения

где Я с м — пределы взрываемое™ (нижний или верхний); Ки К2, ....

Кп — процентное содержание отдельных газов в смеси по объему (причем К\ +Kz +— +Кп = 100%); щ, п2, ..... пп — соответствующие •пределы взрывоопасное™ по объему, %•

269