Рефетека.ру / Промышленность и пр-во

Курсовая работа: Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Сибирский Государственный Технологический Университет»

Факультет: ХТФ ЗДО

Кафедра промышленная экология и процессы аппаратов химических

производств


Расчет барабанной сушилки обогреваемой воздухом


Пояснительная записка

(ПЭ ПАХП.000000.016.ПЗ)


Руководитель:

________________ Шайхутдинова М.Н.

(подпись)

_____________________________

(оценка, дата)

Разработал:

Студент группы 0305 курс 5

______________

(подпись)

_____________________________

(дата)


Реферат


В курсовом проекте приведены результаты расчета барабанной сушилки обогреваемой воздухом. Целью которого является определение основных размеров сушильного аппарата, его гидравлического сопротивления. В расчет вспомогательного оборудования входит: расчет калорифера для нагревания воздуха, подбор вентиляторов, циклона, рукавного фильтра. По результатам расчета, по нормалям подбирают стандартное оборудование.

Курсовой проект содержит расчетно-пояснительную записку из страниц текста, 4-литературных источника и графическую часть из 2 листов формата А1.


Описания конструкции и принципа действия барабанной сушилки


Барабанные сушилки. Эти сушилки широко применяются для непрерывной сушки при атмосферном давлении кусковых, зернистых и сыпучих материалов (минеральных солей, фосфоритов и др.)


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Барабанная сушилка имеет цилиндрический барабан, установленный с небольшим наклоном к горизонту (1/15—1/50) и опирающийся с помощью бандажей 2 на ролики 3. Барабан приводится во вращение электродвигателем через зубчатую передачу 4 и редуктор. Число оборотов барабана обычно не превышает 5 — 8 об мин; положение его в осевом направлении фиксируется упорными роликами 5. Материал подается в барабан питателем 6, предварительно подсушивается, перемешиваясь лопастями 7 приемно-винтовой насадки, а затем поступает на внутреннюю насадку, расположенную вдоль почти всей длины барабана. Насадка обеспечивает равномерное распределение и хорошее перемешивание материала по сечению барабана, а также его тесное соприкосновение при пересыпании с сушильным агентом — топочными газами.

Газы и материал особенно часто движутся прямотоком, что помогает избежать перегрева материала, так как в этом случае наиболее горячие газы соприкасаются с материалом, имеющим наибольшую влажность. Чтобы избежать усиленного уноса пыли с газами последние просасываются через барабан вентилятором 8 со средней скоростью, не превышающей 2— 3 м/сек. Перед выбросом в атмосферу отработанные газы очищаются от пыли в циклоне 9. На концах барабана часто устанавливают уплотнительные устройства (например, лабиринтные), затрудняющие утечку сушильного агента.

У разгрузочного конца барабана имеется подпорное устройство в виде сплошного кольца или кольца, образованного кольцеобразно расположенными поворотными лопатками (в виде жалюзи). Назначение этого кольца — поддерживать определенную степень заполнения барабана материалом; как правило, степень заполнения не превышает 20%. Время пребывания обычно регулируется скоростью вращения барабана и реже — изменением угла его наклона. Высушенный материал удаляется из камеры 10 через разгрузочное устройство 11, с помощью которого герметизируется камера 10 и предотвращается поступление в нее воздуха извне. Подсосы воздуха привели бы к бесполезному увеличению производительности и энергии, потребляемой вентилятором 8.

Устройство внутренней насадки барабана зависит от размера кусков и свойств высушиваемого материала.

Подъемно- лопастная насадка используется для сушки крупнокусковых и склонных к налипанию материалов, а секторная насадка — для малосыпучих и крупнокусковых материалов с большой плотностью. Для мелкокусковых, сильно сыпучих материалов широко применяются распределительные насадки. Сушка тонкоизмельченных, пылящих материалов производится в барабанах, имеющих перевалочную насадку с закрытыми ячейками. Иногда используют комбинированные насадки, например подъемно-лопастную (в передней части аппарата) и распределительную.

Типы промышленных барабанных сушилок разнообразны: сушилки, работающие при противотоке сушильного агента и материала, с использованием воздуха в качестве сушильного агента, контактные барабанные сушилки и др.


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Типы насадок барабанных сушилок:

а – подъемно лопастная; б – секторная; в,г – распределительная; д – перевалочная


Достоинства барабанных сушилок:


1 интенсивна и равномерная сушка вследствие тесного контакта материала и сушильного агента.

2 большое напряжение по влаги достигающее Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухоми более.

компактность установки.


Расчет сушильной камеры


1.1 Количество влаги, испаряемой за час


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


1.2 Количество материала, высушенного за час


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


1.3 Размеры сушильного барабана


Объем барабана


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Где А- напряжение барабана по влаги, определяемое опытным путем, [приложение А4]. А=4Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Отношение длины барабана к диаметру должно быть 3,5ч7; принимают Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухомДиаметр барабана находят из соотношения


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Длина барабана


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


По нормалям завода «Прогресс» выбирают сушильный барабан с диаметром d=2000мм и длиной L=8000мм.

Число оборотов барабана в 1сек


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Где a- опытный коэффициент; tg a-тангенс угла наклона барабана; τ-время пребывания материала в барабане, сек.

Время пребывания материала в барабане


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Здесь Gср- средняя масса материала, проходящего через барабан; Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом= 0,12- коэффициент заполнения барабана; pсрРасчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухомpм=745Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом- средняя насыпная плотность материала.


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Барабаны имеют угол наклона к горизонту 0,5-6°; принимают Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом= 2°, tgc=0,035. Тогда


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Где 1,2-коэффициент Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом для подъемно-лопастной насадки.

Потери тепла в окружающую среду

Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Где Fбок – боковая поверхность барабана, м2 ;tст - температура стенки барабана с внешней стороны, Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом ;t0-температура окружающей среды,Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом; α-коэффициент теплоотдачи от стенки барабаны в окружающую среду, Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом. Он равен:


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Где αк-коэфициент теплоотдачи за счет вынужденной конвекции окружающей среды относительно наружной поверхности вращающего барабана, Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом- коэффициент теплоотдачи излучением, Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Принимают tст =25Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом и определяют режим движения окружающего воздуха относительно наружной поверхности барабана:


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Здесь

Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом относительная скорость движения воздуха; L=d=2,1м – в данном случае определяющий размер с учетом возможной толщины тепловой изоляции; Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухомплотность воздуха при 25Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом; Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом вязкость воздуха при 25оС.

Коэффициент теплоотдачи от стенки барабаны в окружающую среду за счет вынужденной конвекции


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом-


гдеРасчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом-теплопроводность воздуха при 25Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом.

Определяют коэффициент теплоотдачи излучением


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Где с0=5,7 Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом-коэффициент лучеиспускания абсолютного тепла; ε=0,95-степень черноты для поверхности покрытой черной краской.

Коэффициент теплоотдачи от стенки барабана к воздуху


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Определяют необходимую толщину слоя изоляции. В качестве изоляционного материала выбирают шлаковую вату с ��2=0,076 Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом Поверх изоляции толщиной δ2 имеется кожух из листового железа (δ3=1 мм ), покрытый масляной краской. Толщина стенки барабана δ1=1,2 мм. Можно принять t1=t2=60°C и t3=t4=35°C. Здесь t1иt2-температура стенок защитного кожуха.

Расчет ведут по известным формулам теплопроводности через цилиндрическую стенку

Удельный тепловой поток


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

По упрощенной формуле


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Определяют толщину изоляции δ2


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


ОтсюдаРасчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом.

Уточняют величину наружного диаметра барабана


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Наружная поверхность барабана


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Тепловые потери в окружающую среду


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Удельная потеря тепла


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Расход воздуха L, тепла Q, и пара Cn.Для определения расходов воздуха и тепла на сушку строят диаграмму сушильного процесса I-x (рис 10).

Для нахождения точки А дается t0=25°CРасчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухомИз диаграммы определяют I0=50.7 кдж/кг сухого воздуха и x0=0,01кг влаги/кг сухого воздуха.

Точку В находят по заданной температуре t1 = 1200C и x1=x0 Из диаграммы определяют I1=119 кдж/кг сухого воздуха. Точку С (окончание идеального сушильного процесса) находят по заданной температуре t2=550C и I2-I1 Чтобы найти направление реального процесса (точка е должна лежать ближе к точке С, чтобы величина отрезков , которые участвуют в графическом расчете сушилки, были по возможности больше), опускают перпендикуляр ef на линию АВ, измеряют его и определяют величину отрезка eE по формуле


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Здесь


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


СВ - теплоемкость воды, кдж/(кг·град); qД-дополнительный подвод тепла , кдж/кг влаги (в барабанной сушилке qД = 0); ∑q-сумма потерь тепла (с выпущенным материалом, в окружающую среду и с транспортными приспособлениями), кжд/кг влаги.

В барабанной сушилке потерь тепла, связанных с транспортными приспособлениями, нет.

Потери тепла с высушенного материала


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Теплоемкость высушенного материала


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Здесь


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


- теплоемкость сухого хлорида калия; ∑СА-сумма атомных теплоемкостей; Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухомМ-молекулярная масса.

После подстановки получают


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Определяют отрезок еЕ:


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Здесь, еРасчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом=Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом берется для произвольно выбранной точки е на линии I1=const (Рис 10); Св=4,19кдж/(кг*град)-теплоемкость влаги при t`=200C

Здесь ∆›0 , происходит дополнительный подогрев и отрезок eE откладывается от точки e вертикально вверх ; Точку B соединяют с полученной точкой E и продолжают прямую до пересечения с заданной изотермой t2 .Полученная точка С, характеризует состояние воздуха после сушки:

I2=125кдж/кг сухого воздуха;

Х2=0,0265 кг влаги/кг сухого воздуха.

Расход сухого воздуха


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Объем влажного воздуха, проходящего через, сушилку за 1 час рассчитывают по формуле


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Где Vуд- удельный объем влажного воздуха, отнесенный к 1 кг сухого воздуха.


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Здесь R-газовая постоянная для воздуха, равная 287 дж/(кг*град)(29,7 кгс*м/кгс*град); Т-абсолютная температура воздуха, 0К; Роб –общее давление паровоздушной смеси, н/м2 ; Рn=Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом-парциальное давление водяного пара,н/м2

Принимают общее давление Роб=745 мм рт.ст.

На входе в калорифер t0=250C, Х0=0,010 кг влаги/кг сухого воздуха, Рn=10,27 мм рт.ст.


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


На выходе из калорифера t1=900C, x1=x2=0,010 кг влаги/кг сухого воздуха, Рn =11,5 мм рт.ст.


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


При входе из барабана t1=55C, x2=0,024 кг влаги/кг сухого воздуха, Рn=29,25 мм рт.ст.


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Расход тепла в калорифере

Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Расход пара в калорифере


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Где r=2171 кдж/кг – теплота парообразования при Р=3 ата


2. Выбор и расчет калорифера


Для подогрева до 1500С воздуха поступающего в сушилки, применяют воздухонагреватели с большой поверхностью теплообьена и малым гидравлическим сопротивлением. Наиболее подходят для этого кожухотрубные и пластинчатые (с ребристой поверхностью) калориферы , применяемые для подогрева воздуха ,

Принимают для расчета кожухотрубный калорифер. Расчет такого калорифера ничем не отличается от типового расчета кожухотрубного теплообменника.

Необходимая поверхность нагрева


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Где К - коэффициент теплопередачи, вт/(м3 град); Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухомсредняя разность температур ьежду теплоносителями, град. Принимают в качестве источника тепла насыщаный водяной пар:


Р=3 ama; tn=132,90C


Температурные условия процесса


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Принимают турбулентный режим движения воздуха по трубному пространству.

Диаметр труб d=38Ч2 мм. Для придворительного расчета полагают Re=20000.

Из выражений


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Определяют


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом , µ=0.021Ч103 нЧсек/м2-вязкость воздуха при


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


По каталогу НИИХинмаша для расчета выбирают одноходовой теплообменник типа ТЛ с общим числом труб n=211 и диаметром d=800мм. Уточняют значение критерия Рейнольдса


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Для турбулентного движения воздуха в трубах


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Откуда


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Здесь : λ= 0,0285∙1,163 вт/(м2∙град)-теплопроводность воздуха при температуре 57,5℃;


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


(ср-теплоемкость воздуха при р = const и t=57,5℃)

Так как коэффициент теплопередачи со стороны пара, конденсирующегося на наружной стороне труб в межтрубном пространстве, достаточно велик и основное термическое сопротивление будет сосредоточено со стороны воздуха(αk››αB)/ То можно принять αk=12000 вт/(м2∙град).

Принимают тепловую проводимость загрязнений равным 5000 и 2320 вт/(м2∙град), а теплопроводность стали λст=46,4 вт/(м2∙град). Тогда


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Общий коэффициент теплопередачи


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Необходимая поверхность нагрева калорифера


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Устанавливают один одноходовой кожухотрубный теплообменник типа ТЛ со следующей характеристикой:

F=57 м2;

d =800 мм;

n=211 шт;

dтр=38Ч2 мм.

Запас поверхности


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


3. Расчет циклона


Выбираем тип циклона ЦН-15


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Определяем диаметр циклона


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Согласно ГОСТ 9617-67 принимаем циклон ЦН – 15 диаметром 600 мм.

Рекомендуемые диаметры:

Для ЦН-15 от 200 до 800 мм;

Вычисляем действительную скорость газов в подобранном циклоне:


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Рассчитываем сопротивление циклона по формуле

Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Характеристика циклона ЦН-15

Диаметр выходной трубы,D1=0,36

Ширина входного патрубка,b=0,0156

Высота входного патрубка,h1=0,396

Высота выходного трубы,h2=1,044

Высота цилиндрической части,h3=1,596

Высота конической части,h4=1,2

Общая высота циклона,H=2,736

Коэффициент сопротивления,��0=160


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


4. Расчет рукавного фильтра


Для очистки газов от пыли фильтрованием широко применяют тканевые фильтры, и в частности рукавные или мешочные фильтры, самовстряхивающийся с обратной принудительной продувкой фильтрованной ткани.

Поверхность фильтрования


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Где Vr-расход запыленного газа =V2 =1711, м3/с

Vпр- расход продувочног газа, м3/с


Vпр=(0,1-0,2)Vr; Vпр=0,15∙1711=256,65, м3/с


Vпв-расход подсасываемого в аппарат воздуха, м3/с принимается на 10% больше расхода газа Vпв=(1,05-1,1)Vr; Vпв=1,05∙1711=1796 м3/с

Wr=(0,8-1,0)∙10-2 м3/м2с-допустимая тканевая нагрузка фильтра по газу.

По каталогу ОСТ 26-14-2005-77 Выбираем параметры фильтра:

Тип СМЦ 101


Число рукавов аппарата 108

Фильтрующая поверхность Fрф=150 м2

Число секций 3

Масса 9,1 тонн

Высота рукавов Н=2,25 м


5. Выбор вентилятора


Мощность потребляемая вентилятором


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом квт


Где V-подача вентилятора , м3/с; ∆р- полное сопротивление сушильной установки с учетом скоростного напора, н/м2; η = ηВ, η пр - общий кпд вентиляторной установки.


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Где Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


∆Pсуш = сопротивление сушилки, н/м2;

∆Pкал = сопротивление калориферов, н/м2;

∆Pu-сопротивление циклонов, н/м2;


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


В соответствии со схемой сушильной установки принимают следующие исходные данные для расчета:

Общая длина воздухопроводов30 м

Количество задвижек 2шт

Количество отводов под углом 900 2шт

Скорость газов в трубопроводах допускается в пределах 10-20 м/сек; принимают ωВ =15 м/сек.

Из уравнения расхода находят диаметр воздухопровода между аппаратами


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Принимают трубопровод из листового железа диаметром 426Ч11мм. 22/0,404

Уточняется скорость движения воздуха


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Скоростной напор:


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Где Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом

Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


И предварительно подсчитывается критерий Re:


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Где µ=0,021∙10-3 н∙сек/м2-вязкость воздуха приРасчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом℃.

При Re=369047 коэффициент трения λ=0,017

Для отводов под углом 900и задвижек (при условном проходе 300 мм и выше) находят, что ��i=0,015 следовательно,


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Сопротивление барабанных сушилок колеблется в пределах 10-20 мм вод.

Принимают:


∆Pсуш=20мм вод ст =20∙9,81=196,2 н/м2


Полное сопротивление сушильной установки


∆P=171+196,2+350+1500=2217 н/м2


Мощность, потребляемая вентилятором


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Где η = 0,65 - принятый кпд вентилятора

Устанавливают центробежный вентилятор марки «Сироко» среднего давления №4 со следующей характеристикой:

Производительность 84-160 м3/мин

Давление 25-200 мм вод ст

Мощность 1-12 квт

Скорость 720-1970 об/мин

6. Мощность привода барабанной сушилки


Ориентировочно необходимая для вращения барабана мощность может быть определена по формуле


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Где d-диаметр барабана, м; L-длинна барабана, м; ρм - насыпная масса материала, кг/м3; n-число оборотов барабана в 1 сек; σ - коэффициент зависящий от типа насадки и степени заполнения барабана.


Расчет барабанной сушилки, обогреваемой воздухом


Заключение


В результате проведенного расчета подобран по каталогу барабанная сушилка D=1600 мм, L=8000мм, циклон типа ЦН-15, кожухотрубный теплообменник типа ТЛ F=57 м2, рукавной фильтр типа СМЦ 101, вентилятор марки «Сироко» среднего давления №4, и мощность привода сушилки равная 3,68 квт.


Список использованной литературы


М.К. Шайхатдинова, Л.И. Ченцова, Э.И. Стрижнева, В.М. Воронин «Процессы и аппараты химической технологии» (Расчет сушильных установок): К.-2001 г

Ю.И. Дыднерский «Основные процессы и аппараты химической технологии»: М.-1991 г

К.Ф. Павлов и др. «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химических технологий» Л.-1991 г

Справочник химика. – Л: Химия, -1968 г

Похожие работы:

  1. •  ... сыпучего материала в барабанной, вращающейся сушилке
  2. • Автоматизация установки барабанной-гранулятор сушилки
  3. • Расчет установки для сушки яблок
  4. • Расчет барабанной вращающейся печи
  5. • Совершенствование технологии изготовления вкладыш ...
  6. • Выделение формовочного песка из использованных ...
  7. • Расчет барабанной сушильной установки
  8. • Технологии хранения зерновых масс
  9. • Разработка автоматического управления процесса сушки ...
  10. • Сушка зерна
  11. • Прачечная в гостинице
  12. • Общая технология отрасли "Пиво"
  13. • Проект цеха по производству древесноволокнистых плит ...
  14. • Расчет и принцип работы распылительной сушилки
  15. • Переработка медного лома в медный купорос
  16. • Установка для переработки отходов слюдопластового ...
  17. • Использование процессов сушки на фармацевтических ...
  18. • Автоматизация установки получения диамоний-фосфата
  19. • Характеристика технологического оборудования поточной ...
Рефетека ру refoteka@gmail.com