2. Технологические расчеты

2.1. Параметры сушки материала и сушильного агента

Схема конвективной сушилки представлена на рисунке 5.

Таблица 1 – Показатели сушки

Параметры	Атмосферный воздух А	Горячий сухой воздух В	Теплый влажный воздух С
Температура – t, ºС	18	170	65
Энтальпия – i, Джл/кг	37710	196930	196930
Влагосодержание – x, кг/кг	0,009	0,0009	0,050
Относительная влажность – 𝜑, %	65	0	30

2.2. Материальный баланс процесса

Расход испаряемой влаги:

, кг/с (3)

W =

Расход высушенного материала:

(4)

2.3. Определение удельных тепловых потерь

Удельные тепловые потери на нагрев материала:

(5)

где

с – удельная теплоемкость высушиваемого материала, определяемая по формуле:

(6)

где ­ удельная теплоемкость воды;

Удельные тепловые потери в окружающую среду:

(7)

где теоретический удельный расход тепла для сушки, Дж/кг, определяемый по формуле:

(8)

2.4. Определение действительных характеристик сушильного процесса

Степень покрытия тепловых потерь:

(9)

Далее необходимо построить линию действительного процесса сушки. Для этого на линии ВС теоретического процесса сушки выбирается точка Е и измеряется расстояние Еf до линии АВ. После этого в вертикальном направлении откладывается отрезок Ее ( при Δ < 0 отрезок Ее откладывается вниз, а при Δ > 0 вверх) который определяется по формуле:

(10)

где m = 2*– масштаб диаграммы, Дж/кг.

Далее определяется действительное положение точки С как пересечение линии Ве и изотермы, соответствующей температуре сушильного агента на выходе из сушилки.

Удельный расход воздуха:

(11)

Секундный расход воздуха:

(12)

Удельный расход тепла:

(13)

Тепловая нагрузка калорифера:

(14)

2.5. Определение геометрических параметров барабана и режима работы установки

Диаметр барабана:

(15)

где – допустимая скорость сушильного агента, м/с

–удельный объем влажного воздуха,

Длина барабана:

(16)

где А – напряжение барабана по влаге, кг*/ч

и F – объем барабана и площадь его поперечного сечения, соответственно,и

(17)

По найденным D и подбирают сушилку необходимого типоразмера, после чего уточняют истинное значение скорости сушильного агента, преобразовав соответствующим образом формулу.

Выбираем барабан D = 1600 мм, = 10000 мм, тип насадки ЛС, масса 31720кг;

Продолжительность сушки:

(18)

где 𝜌 – плотность высушиваемого материала, кг/;

𝛽 – степень заполнения барабана;

–средняя производительность сушилки по материалу.

Скорость вращения барабана:

(19)

где а – коэффициент, зависящий от диаметра и конструкции барабана;

𝛼 – угол наклона оси вращения барабана к горизонту.

2.6. Расчет тепловой изоляции

Коэффициент теплоотдачи:

(20)

где – температура поверхности изоляции.

Принимаем = 50 ºC;

Коэффициент теплопередачи:

(21)

где – температура окружающего воздуха;

t – температура поверхности аппарата.

Толщина изоляции:

(22)

2.7. Выбор циклона

Выбираем батарею циклонов в количестве 10 штук. Марка УЦ – 710. Производительность одного циклона 1400 –1810 . Диаметр 710 мм, высота 2608 мм, масса 82 кг.

2.8. Расчет вентилятора

Объемный расход воздуха:

(23)

где = 1,29 кг/

Принимаем центробежный вентилятор ВЦ 14 – 46. Двигатель: тип – А02 – 61 ­- 4; мощность N – 13 кВт; частота вращения – 975 об/мин; Уровень шума – 110 дБА; Производительность 12,0 – 28,0 /ч; Полное давление : 1600 – 1800; масса – 338 кг.

Рисунок 5. – Схема конвективной сушки.

3. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЕТЫ

3.1. Расчет ориентировочной массы барабана

(39)

(40)

(41)

где – коэффициент учитывающий массу дополнительный устройств

(42)

(43)

3.2. Расчет бандажа на контактную прочность

Опорная реакция, Н роликоопоры:

(44)

Ширина бандажа, м:

(45)

Принимаем конструктивно = 10 мм

Дополнительная нагрузка:

(46)

Контактные напряжения:

(47)

(48)

(49)

(50)

3.3. Расчет шестеренчатой передачи привода барабана

Определение передаточного числа привода.

Кинематическая схема привода показана на рисунке 6.

Общее передаточное число привода определяем из соотношения:

(24)

где = 4,95– частота вращения барабана;

Распределение общего передаточного числа привода.

Передаточное число редуктора :

(25)

Определение частоты вращения валов:

Частота вращения вала электродвигателя АИР 180S5/1462 и быстроходного вала редуктора

Частота вращения тихоходного вала редуктора:

(26)

Частота вращения подвенцовой шестерни ==49,56 об/мин

Полученные значения частот вращения сведены в таблицу 3.

Таблица 3 – Частоты вращения валов (барабана)

Вал электродвигателя	Быстроходный вал	Тихоходный вал	Подвенцовая шестерня	Барабан
1462	1462	49,56	49,56	4,95

Определение допускаемого контактного напряжения.

Допускаемое контактное напряжение определяется по зависимости:

(27)

где – предел контактной выносливости зуба, соответствующий эквивалентному числу циклов, МПа;

–коэффициент безопасности; для зубчатых колес с однородной структурой материала = 1,1;

–коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев, для зубчатых передач 9 степени точности = 0,9;

–коэффициент, учитывающий окружную скорость, при ν < 5 м/с. = 1

–коэффициент, учитывающий влияние смазки; из-за недостаточности экспериментальных данных принимается равным единице, = 1;

–коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса; ориентировочно принимаем ,;

Предел контактной выносливости зуба, соответствующий эквивалентному числу циклов:

(28)

где – допускаемое контактное напряжение, соответствующее базовому числу циклов напряжений;

–коэффициент долговечности при расчете на контактную выносливость;

Допускаемое контактное напряжение, соответствующее базовому числу циклов напряжений:

,МПа (29)

где – средняя твердость для двух предельных значений твердости колес;

Коэффициент долговечности при расчете на контактную выносливость:

(30)

где – базовое число циклов перемены напряжений соответствующее длительному пределу выносливости;

–эквивалентное число циклов перемены напряжений.

Базовое число циклов перемены напряжений соответствующее длительному пределу выносливости:

(31)

При постоянной нагрузке и зацеплении с одним колесом:

(32)

где – полное число часов работы за расчетный срок службы, принимаем;

–частота вращения.

Так как >,то

(33)

Предел контактной выносливости зуба, соответствующий эквивалентному числу циклов по формуле (3.54)

Подставляя полученные значения в формулу (3.53) получим:

Для прямозубых колес в качестве принимается допускаемое контактное напряжение того зубчатого колеса, для которого оно меньше. Таким образом: .

Принимаем межосевое расстояние .

Определение модуля передачи:

(34)

Суммарное число зубьев:

(35)

Число зубьев шестерни:

(36)

Значение округляем в ближайшую сторону до целого числа. Принимаем=18.

Число зубьев колеса определяем по формуле:

(37)

Рабочая ширина венца шестерни:

(38)

где – коэффициент ширины колес относительно межосевого расстояния; принимаем 0,15.

Рисунок 6. – Кинематическая схема привода.