Расчет барабанной сушилки для сушки песка

Расчет барабанной сушилки для сушки песка

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра технологии неорганических веществ и материалов

                                               Допускаю к защите   

Руководитель

Легостаева Н.В.

                                                                                                                                                                Фамилия, инициалы

Расчет     барабанной   сушилки   для   сушки   песка

Наименование темы

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому проекту по дисциплине

Тепловые процессы

__________________________________ПЗ

обозначение документа

Выполнил студент

 Группы                                                                                                          Пряхина Е.Ю.

                       Шифр                                                                         Подпись                                                Фамилия И.О.

Нормоконтролёр  ______________        ____________________                Легостаева Н.В.             

                                                                                                                       Подпись                                                Фамилия И.О.

                                                                                                            Курсовой проект защищен

                                                                                                            с оценкой______________

Усолье-Сибирское 2010  г

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЗАДАНИЕ

На курсовой проект (курсовую работу)

По курсу __________________________________________________________

Студенту __________________________________________________________

(фамилия и инициалы)

Тема проекта_______________________________________________________

__________________________________________________________________

Исходные данные  __________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рекомендуемая литература___________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Графическая часть на __________листах

Дата выдачи задания «__»________2009г.

Дата представления проекта руководителю «__»_____________200_г.

           Руководитель курсового проекта «___»___________200_ г.

              ( курсовой работы)

Содержание

Введение

1.     Расчет горения топлива……………………………………………………5

2.     Тепловой расчет барабанного сушила……………………………………9

3.     Производительность барабана……………………………………….…..11

4.     Расчет начальных параметров сушильного агента….………………….12

5.     Построение теоретического  процесса  сушки на I — d-диаграмме…..14

6.     Потери теплосодержания газов в про­цессе сушки……………………..16

7.     Действующий процесс сушки……………………………………………18

8.     Тепловой баланс сушки…………………………………………………..20

9.     Расход воздуха и объем отходящих газов……………………………….21

10.  Аэродинамический расчет……………………………………………….23

11.  Материальный баланс процесса сушки…………………………………30

     Библиографический список……….……………………………..…………..31

Введение

В печах и сушилах силикатной промышленности осуществляются весьма сложные, ответственные технологические процессы, связанные с сушкой и обжигом материалов и изделий, а также с расплавлением шихтовых материалов. Поэтому вопросы технического прогресса силикатных производств неразрывно связанны с совершенствованием конструкции печей и сушил и их тепловой работы.

Выбор конструкции сушилки зависит от ее технического назначения. Для сушки сыпучих мелкокусковых порошкообразных материалов используются различные конструкции сушилок непрерывного действия – барабанные, пневматические. Подбирают их в зависимости от свойств высушиваемого материала (влажности, крупности частиц, плотности, характера связи влаги с материалом), а также требований к высушиваемому материалу, производительности, с учетом техника – экономических показателей работы выбранного аппарата. Наибольшее распространение имеют барабанные сушилки. Они отличаются надежностью в работе, легкостью управления с применением автоматики, возможностью использования разнообразных видов топлива.  

Она представляет собой сварной цилиндр – барабан, на наружной поверхности которого укреплены бандажные опоры, кольца жесткости и приводной зубчатый венец. Ось барабана может быть наклонена к горизонту на 40 – 60.

Внутри барабана устанавливают насадки, конструкция которых зависит от свойств высушиваемого материала. Со стороны загрузочной камеры многозапорная винтовая насадка, с числом спиральных лопастей от шести до шестнадцати в зависимости от диаметра барабана. При сушке материала с большой адгезией к поверхности на начальном участке последнего закрепляют цепи, при помощи которых разрушают камки и очищают стенки барабана. Для этой же цели могут применять ударные приспособления, расположенные с внешней стороны барабана.

В сушилках диаметром 1000 – 1600 мм для материала с хорошей сыпучестью и средним размером частиц до 8 мм устанавливают секторную насадку. В тех же сушилках, для материалов, обладающих повышенной адгезией или сыпучих материалов со средним размером частиц более 8 мм устанавливают подъемно – лопастные устройства. В сушилках диаметром 1000 – 3500 мм для материалов склонных к налипанию, но восстанавливающих сыпучие свойства в процессе сушки сначала устанавливают подъемно – лопастные перевалочные устройства, а затем секторные насадки.

Основной материал для изготовления барабанов сушилок, загрузочных и разгрузочных камер – углеродистые стали. В технически обоснованных случаях дополнительное изготовление барабанов, загрузочных и разгрузочных камер частично или полностью из жаростойких сталей специальных марок.

1. Расчет горения топлива

Таблица  1-Состав горючей массы

Содержание золы Ас =17 %

Содержание влаги в рабочем (пылевидном) топливе Wp=2%

Температура подогрева вторичного воздуха (70 % от общего количества) равна  tв=4000. Первичный воздух (30%) холодный.

Содержание золы в рабочем топливе:

                                                                                                  (1)

%

Содержание других элементов в рабочем топливе:

 %                   (2)

%                   (3)

%               (4)  

%                       (5)

%                        (6)

Таблица 2 - Состав рабочего топлива

Определим теплоту сгорания рабочего топлива:

               кДж/кг          (7)

 кДж/кг

Находим теоретически необходимое количество сухого воздуха:

                    м3/кг                    (8) 

м3/кг

С учетом влажности атмосферного воздуха при d=10 г/кг сух. воз. получим

                                         м3/кг                                    (9)

 м3/кг

Определим действительное количество воздуха при

Сухого воздуха:

                                                   м3/кг                                            (10)

 м3/кг

Атмосферного воздуха:

                                                    м3/кг                                            (11)

                м3/кг

Состав и количество продуктов горения при  находим

                                            м3/кг                                      (12)

                                                 м3/кг                                     (13)

                                        м3/кг                                (14)

                                              м3/кг                                (15)

    м3/кг               (16)

 м3/кг

 м3/кг

 м3/кг

м3/кг

м3/кг

Общий объем продуктов горения

                             м3/кг                      (17)

 м3/кг

Определим процентный состав продукта:

                                  %                      (18)                        

                %                     (19)                       

                            %                    (20)                      

                              %                      (21)                    

                          %                       (22)                   

                                                         Всего: 100 %

Таблица 3 - Материальный баланс процесса горения на 100 кг топлива при

Невязка баланса составляет:               %

Определяем действительную температуру горения угольной пыли. Находим общее теплосодержание продуктов горения, только 70 % вторичного воздуха подогрето до 4000 . По i- t диаграмме находим для t 4000 теплоту нагрева =535,9 кдж/м3

                                       кДж/м3                                                        (23)

                             кДж/м3                                          

Расчет топлива продуктов горения при

                           кДж/м3                                  (24)

По i- t диаграмме находим действительную температуру горения tг=15900

2. Тепловой расчет барабанного сушила

Тепловой расчет барабана для сушки песка производитель­ностью,              РМ=12 т/ч по высушенному песку. Песок высушивается от начальной относительной влажности, wн=10% до конечной wк=0,3%. Сушка производится топочными газами, разбавленными атмосферным воздухом в смесительной ка­мере перед входом их в барабан. Сжигаемое топливо — Черемховский уголь содержащий Ар=16,7% , Wр=2%.

 Размеры сушильного барабана. Количество влаги, удаляемой при суш­ке песка.

кг/ч              (25)

где   – ωн – начальная относительная влажность, %;

            ωк – конечная относительная влажность, %;

            РМ=12000 кг/ч производитель­ностью по высушенному песку

Принимаем напряженность объема барабана по влаге (табл. 24) равной    m0=90 кг/м3 .ч, тогда необходимый внутренний объем барабана без учета за­полнения его перегородками (8—10%) будет равен:

                                                                                     (26)

По данному объему подбираем барабан длиной L=8 м и диаметром D=1,5 м (табл. 21). Внутренний объем этого барабана составляет Vб=30,5 м3.

Проверим объем барабанного сушила по формуле, принимая объем­ный коэффициент теплоотдачи  вт/м3 • град.

 Предварительно опреде­лим расход тепла на нагрев материала

                                              кДж/ч                                       (27)

Где  сс – 0,796 кДж/кг град

        Рм=12000 кг/ч

        tн=800

            tк=50

         см- определим по формуле

                           (28)

   кДж/ч

Определим полезный расход, тепла на сушку:

                                        (29)

 кДж/ч

Среднюю логарифмическую разность температур находим по       приложению 31:

Рис. 1 График для определения средне

логарифмической разности температур

Находим объем барабана:

                                                                          (30)

По данному объему подбираем барабан длиной L=14 м и диаметром D=2,2 м (табл. 21). Внутренний объем этого барабана составляет Vб=53,2м3.

3. Производительность барабана

Фактическую производительность бара­бана по высушенному  песку находим по формуле:

                                                 кг/ч                                     (31)

в которой заменим величину n=m0Vб= кг/ч

         кг/ч

При заданной производительности Pм=12000 кг/ч напряженность бара­бана по влаге составит:

                            ;           mo=24,5 кг/м3    

Производительность по абсолютно сухому песку будет:

                                        кг/ч                                  (32)

Количество остаточной влаги равно w=720 кг/ч

4. Расчет начальных параметров сушильного агента

         Принимаем началь­ную температуру газов при входе в сушильный барабан   tн=800°. Чтобы полу­чить такую температуру, необходимо дымовые газы, образующиеся при горе­нии топлива, разбавить атмосферным воздухом.

Составим уравнение баланса тепла, принимая количество воздуха для смешения равным х (м3/на 1 кг топлива) при температуре 20°; к. п. д. топки     = 0,9

                                                                        (33)

где ctвоз= кДж/нм3

      1110 кДж/нм3 (приложение 9)

      1185,3 кДж/нм3  (приложение 9)

Тогда

                                                       х = 9,52 м3/кг

         Общее количества воздуха, идущее для горения и разбавления дымовых газов:

                                                                                                           (34)

 м3/кг

          Общий коэффициент расхода воздуха

                                                                                                              (35)

          Находим влагосодержание дымовых газов, разбавленных воздухом:

                г/кг.сух.газ.                  (36)

         Для этого необходимо определить при новом значении = 2,63 объем Vн2о который увеличивается за счет дополнительного ввода водяных паров с

атмосферным воздухом, VN2 и Vо2 , зависящих от коэффициента расхода воздуха. Объем Vco2 не зависит от коэффициента избытка воздуха.

              (37)

                                 (38)

                                      (39)

Vco2=1,18 м3/кг

 м3/кг

 м3/кг

 м3/кг

Тогда                                                    

             г/кг.сух.газ.

5. Построение теоретического  процесса  сушки на I — d-диаграмме

         Нам известны   два   начальных   параметра   сушильного   агента:    tн=800° и dH = 13,38 г/кг сух. газ., по которым находим точ­ку   В — начало   процесса   сушки   

Теоретический процесс сушки на I-d-диаграмме изображается линией ВС. Параметрами точки С являются: постоянное теплосодержа­ние Iн=1015 кдж/кг сух. газ. и конечная тем­пература tк газов, которую принимаем по прак­тическим данным, tк = 110°.

По I-d-диаграмме находим для точки С влагосодержание d2=285 г/кг сух. газ.

Рис. 2 I-d – диаграмма влажного воздуха

Расход сухих газов для теоретического процесса сушки

                                                                                                (40)

                      кг сух. газ/ч

6. Потери теплосодержания газов в про­цессе сушки

При действительном процессе сушки будут потери тепла в окружающую сре­ду через стенки сушильного барабана и расход тепла на нагрев сушимого материала. Общие тепловые потери будут составлять:

                                              кДж/ч.                                       (41)

Расход   тепла   на   нагрев   материала   был определен ранее

кДж/ч

Потери тепла  через стенки в окружающую среду находим по формуле принимая = 100 вт/м2 .град

                                    кДж/ч                             (42)

где s1 =0,012 м;

      =58,2 вт/м град  (стальной корпус)

       s2=0,03 м  (тепловая изоляция  из диатомита   = 750 кг/м3)

      2=0,20  вт/м град   (приложение   14)

      tвоз= 150      

Температуру газов внутри барабана определим по формуле

                                    ОС                            (43)

                      где  0С               (44)

                          тогда 0С                                 (45)

Поверхность барабана при L=14 м и Dср=2,2 м составляет:

                                      м2                                                    (46)

Следовательно

 кДж/ч

 кДж/ч

Потери теплосодержания будут равны:

                                         кДж/кг сух. газ.                                   (47)

Страницы: 1, 2