Туннельная сушилка непрерывного действия

Размещено на http://www.allbest.ru/

• СОДЕРЖАНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. НАЗНАЧЕНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ
• 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ
• 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ АППАРАТА
• 4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ АППАРАТА
• 5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ


ВВЕДЕНИЕ

Сушка представляет собой тепловую обработку материалов с целью удаления из них влаги путем испарения (на испарение 1 кг воды затрачивается 2500 кДж). Испарение влаги из материала может происходить при условии, когда окружающая среда не насыщена влагой и способна воспринять пары от поверхности материала. Следовательно, при сушке необходимо, чтобы концентрация (парциальное давление) водяного пара непосредственно у поверхности влажного материала () была больше, чем концентрация водяных паров в окружающей газовой среде (). Если >, то будет увлажнение материала, сопровождающееся конденсацией влаги из окружающей среды на его поверхности.

Интенсивность сушки будет тем выше, чем больше разность парциальных давлений пара на поверхности материала и окружающей среды и больше приток тепла к поверхности материала. При проектировании сушильных установок всегда ставится задача повышения интенсивности процесса сушки за счет совершенствования конструкции сушила и применения новых методов и режимов сушки.

По технологическим требованиям производства сушила должны обеспечить заданную производительность, возможную гибкость регулирования процесса и соблюдения оптимального режима сушки, чтобы получить наилучшее качество сушимого материала при наименьших затратах. При этом большое значение имеет равномерность сушки материалов или изделий по всему объему рабочего пространства сушил.

При выборе конструкций сушильных устройств необходимо учитывать экономичность их работы по таким показателям, как удельный расход тепла на 1 кг испаренной влаги, удельный расход электроэнергии, стоимость установки и расход материала на 1 т сушимого материала.

В современных условиях непрерывного технического прогресса и совершенствования технологических процессов особое значение приобретает автоматизация производства, и полная механизация сушил, а в отдельных случаях совмещение их с другими агрегатами, в частности с печами для обжига или с размольными установками. Последнее сокращает цикл производства, исключает часть транспортных устройств и оборудования и создает наиболее благоприятные условия для осуществления автоматизации производства.

Применяемые в промышленности сушила можно классифицировать по ряду конструктивных, технологических и других признаков. По виду обрабатываемого материала они разделяются на сушила для сушки изделий и сушки сыпучих и кусковых материалов. По конструкции сушильного пространства -- туннельные, шахтные, барабанные, камерные. По способу подачи и перемещения материала -- распылительные, конвейерные, пневматические, размольно-сушильные. По схеме движения материала и сушильного агента -- противоточные, прямоточные, с рециркуляцией и другие.



1. НАЗНАЧЕНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Штучные формованные изделия (кирпич, плитки, трубы и др.) сушат в камерных, туннельных и конвейерных сушилах. Обычно это конвективные или радиационно-конвективные сушила, в которых сушильным агрегатом служит горячий воздух или дымовые газы. К наиболее прогрессивным конструкциям с механизированным непрерывным перемещением изделий относятся туннельные и конвейерные сушила.

Так как сформованные керамические и огнеупорные изделия после сушки подвергаются обжигу, то следует считать наиболее эффективной конструкцией совмещение сушила с печью. Для туннельных сушил это выполняется при обжиге огнеупорных изделий таким образом, что сушило устраивают в одну линию с печью и садку изделий производят на печные вагонетки, которые последовательно проходят сушило и печь. Работа туннельных сушил в большой степени зависит от способа садки изделий на вагонетки и способа подвода и отвода сушильного агента, обеспечивающих равномерное его движение у поверхности каждого изделия в процессе сушки. При этом скорость движения газов по каналам садки изделий составляет от 2 до 5 м/с, а расход сушильного агента будет равен 80--100 кг/кг исп. вл. (при сушке керамических изделий). Для увеличения скорости движения сушильного агента, а также для создания более мягкого режима сушки в туннельных сушилках применяют рециркуляцию отработанных газов.

Необходимо учитывать, что садка влажного сырца на вагонетки ограничивается нагрузкой на нижние слои изделий. Чем выше влажность сырца, тем меньшую нагрузку на 1 см² сырец выдерживает. Поэтому для сушки сырца применяют специальные полочные вагонетки (с деревянными, керамическими или металлическими полками) в соответствии с рисунком 1.1. В этом случае туннельное сушило, обычно состоящее из нескольких туннелей, представляет собой самостоятельный агрегат. Бесполочная сушка керамических изделий возможна при снижении их формовочной влажности и применения глубокого вакуумирования (93--96 кН/м²).

Рисунок 1 - Полочная вагонетка туннельного сушила

В нашей стране естественным путем сушат всего, около 6% выпускаемого керамического кирпича. Процесс сушки длителен до двадцати суток.

Для искусственной сушки в керамической промышленности чаще всего применяют туннельные и камерные сушилки, работающие по принципу противотока: навстречу сырцу движется теплоноситель (горячий воздух, топочные газы и т.д.), поступающий в туннель со стороны выгрузочного отверстия. Туннельная сушилка непрерывного действия представляет камеру длиной 24--36 м, высотой 1,4--1,8 м, шириной около 1--1,2 м в соответствии с рисунком 1.2. Сырец поступает в сушилку на вагонетках, которые перемещаются в туннелях по рельсовым путям с помощью передвижных или канатных толкателей. Отдельные туннели объединяют в блоки по 4--20 туннелей, имеющих общие каналы для подачи и забора теплоносителя. Основные преимущества туннельных сушилок: поточность производства, высокий уровень механизации, высокая производительность труда. К недостаткам туннельных сушилок относятся: большое количество вагонеток и необходимость их пополнения, подверженность металлических изделий вагонеток коррозии, неравномерность сушки изделий по поперечному сечению туннеля (вверху температура теплоносителя выше, чем внизу) и необходимость круглосуточной загрузки и разгрузки вагонеток.

Параметры режима сушки кирпича в туннельных сушилках: срок сушки 12-50 ч, температура теплоносителя 50-80, температура отработанных газов 25-40?С, относительная влажность 75-95%, расход теплоносителя на один туннель 3000-10 000 м/ч, скорость движения теплоносителя в туннеле 0,8-2 м/с. Начальная влажность 18-25%, конечная 5-7%.

Использование отработанного теплоносителя (до 70-80%) Для сушки позволяет повысить влагосодержание свежего теплоносителя, смягчить режим сушки и сократить его срок.

Рисунок 2 - Туннельное сушило с сосредоточенным подводом и отводом сушильного агента (полочные вагонетки)

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ

Для сушки кирпича и керамических камней широко распространены противоточные туннельные сушилки с горизонтально-продольным направлением теплоносителя. Такие сушилки относятся к сушилкам непрерывного действия.

Каждый туннель противоточной сушилки представляет собой камеру длиной 30-36 м, высотой 1,4-1,7 м, шириной 1,15-1,40 м. В туннеле расположен узкоколейный рельсовый путь для передвижения вагонеток с кирпичом-сырцом. На концах туннелей сделаны одно- или двухстворчатые двери. Двери делают также одностворчатыми, наклонными, механически открывающимися.

Туннельные противоточные сушилки просты по устройству и конструктивно различаются лишь схемами подвода и отвода теплоносителя, которые бывают нижними или верхними; либо подвод нижний, а отвод верхний, или наоборот; сосредоточенный из одного отверстия или распределенный через ряд отверстий.

Теплоноситель подводят и отводят через отверстия, расположенные в конце туннеля со стороны выгрузки кирпича-сырца, а отбирают его в противоположном конце туннеля со стороны загрузки вагонеток с кирпичом-сырцом.

Горячий воздух поступает из подводящего приточного канала при открытом положении заслонки и отводится с противоположного конца при открытой заслонке в вытяжной канал, ведущий к отсасывающему вентилятору. Поезд сушильных вагонеток периодически перемещается в туннеле в направлении, противоположном направлению движения теплоносителя, поэтому сушилка называется противоточной.

Туннели объединяют в блоки по 10-20 туннелей. В каждом блоке установлены приточный и вытяжной вентиляторы. Вдоль фронта туннелей на их выгрузочных и загрузочных сторонах расположены приточные и вытяжные каналы. Их делают постоянного или переменного сечения.

Кроме основных каналов для подвода и отвода теплоносителя, противоточные туннельные сушилки иногда имеют каналы для подачи в определенную зону туннеля или в смесительную камеру рециркулируемого отработанного теплоносителя.

Туннельные камеры объединены в два блока, каждый блок имеет вытяжной канал, вытяжной вентилятор, приточный канал, приточный вентилятор, смесительную камеру. При рециркуляции одни блоки камер объединены каналом, через который в них поступает отработанный теплоноситель.

В зоне до сушки устанавливают режим, создающий высокую интенсивность сушки за счет повышения температуры теплоносителя на выходе в туннель до 110-140°С. При этом средние скорости агента сушки в живом сечении туннеля повышаются, особенно в зоне усадки, что требует увеличения мощности вентиляторов.

Туннельные сушилки загружают и выгружают путем заталкивания вагонеток со свежесформованным кирпичом-сырцом при передвижении всего поезда вагонеток и выталкивании вагонеток с высохшим кирпичом-сырцом с противоположного конца туннеля.

Туннельные сушилки отличаются от камерных рядом преимуществ. Сушка в них идет при установившемся режиме, без регулирования; создаются более благоприятные условия для сушки - свежесформованный кирпич-сырец попадает в среду влажного с небольшой температурой теплоносителя. По мере высыхания сырца и продвижения вагонеток к выгрузочному концу кирпич-сырец встречает теплоноситель с более высокой температурой и менее насыщенный влагой, что снижает неравномерность сушки. Сроки сушки в туннельных сушилках меньше [2].

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ АППАРАТА

Относительная влажность изделий до сушки , %.....5

То же, после сушки , %

Потери при прокалывании шихты

Потери от брака при сушке и обжиге, %.....5

Число рабочих дней в году 0

Продолжительность сушки, ч

Температура сырца, поступающего в сушилку, ?С

Выходящего из сушилки, ?С

Масса одного изделия (обожженного), кг…….3,8

Производительность печи, кг/год…………. 20000000

Начальная температура воздуха при входе в сушило, ?С…120

То же, на выходе из сушила, ?С ………30

Для определения часовой производительности сушила принимаем: количество рабочих дней в году - 350, брак при сушке и обжиге - 5%.

Часовая производительность по обжигаемым изделиям будет равна:

P= кг/ч.	(3.1)

Если потери при прокаливании а процессе обжига составляют 10%, то часовая производительность сушила по сухой массе составит:

кг/ч.	(3.2)

Поступает в сушило влажных изделий:

кг/ч.	(3.3)

Выходит из сушила высушенных изделий:

= 2812 кг/ч.	(3.4)

Часовое количество испаряемой влаги находим по формуле (3.5):

n= кг/ч.	(3.5)



По данным практики на каждую вагонетку вмещается в среднем 7152 кг по обожженной массе [5].

4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ АППАРАТА

Расход сухого воздуха для теоретического процесса сушки. Начальные параметры воздуха, поступающего в сушило, = 120. Влагосодержание находится по I-d-диаграмме. Для летних условий = 17, Схема расчёта по I-d-диаграмме приведена в Приложении 1. При повышении температуры воздуха в зоне охлаждения печи до = 120 его влагосодержание не изменяется, а теплосодержание повышается до кДж/кг суз. воз. [2].

Теоретический процесс сушки, изображённый линией ВС на рисунке 4.1, заканчивается при г/кг сух. воз. Точка С находится пересечением линии I_н=const с линией? t?_к=const, задаёмся . Расход сухого воздуха при теоретическом процессе сушки находим по формуле (4.1):

кг сух. воз./ч.	(4.1)

Потери теплосодержания воздуха в процессе сушки. Для расчёта действительного процесса сушки определяем расход тепла в сушиле на нагрев материала, транспортирующих устройств и потери тепла в окружающую среду.

Предварительно определим количество вагонеток в сушиле определяем по формуле (4.2):

N = ,	(4.2)



где v - вместимость одной вагонетки, кг;

- срок сушки изделий, ч.

Принимаем количество вагонеток в туннеле 10 шт., тогда количество туннелей будет равно:

Т =.	(4.3)

Определяем длину туннеля:

L = nl =10 мм.	(4.4)

Конструктивно длину туннеля принимаем на 0,6 м больше, т.е L = 30600 мм.

Находим ширину туннеля:

B = b + 2 мм,	(4.5)

где b - ширина вагонетки, мм.

Находим высоту туннеля:

H = h + 100 = 2100 + 100 = 1665 мм,	(4.6)

где h -высота от головки рельсов до верха садки, мм.

Сверху сушило покрыто железобетонными плитами толщиной 70 мм и слоем шлаковой теплоизоляционной засыпки толщиной 150 мм.

Расход тепла на нагрев изделий в сушилке определяем по формуле (4. 7):

	(4.7)



где = 2812 кг/ч

+= 0,956 кДж/кг	(4.8)

Температура будет равна = 105 (принимаем на 15?С ниже начальной температуры сушильного агента при противоточном движении воздуха и вагонеток с изделиями).

Тогда расход тепла считаем по формуле (4.9):

кДж/ч.	(4.9)

Расход тепла на нагрев транспортирующих устройств определяем по формуле (4.10):

	(4.10)

Масса металлической части вагонетки равна

Масса деревянной части вагонетки равна .

Теплоёмкость стали кДж/кг

Теплоёмкость дерева стали кДж/кг

Начальная температура вагонетки 10?С, конечная температура 80?С.

В час в сушило поступает одна вагонетка.

Тогда:

049 кДж/ч.	(4.11)

Потери тепла в окружающую среду туннельной сушилки для производства огнеупорных изделий через стены, потолок, пол и двери определяем по формуле (4.11):



	(4.12)

где K - коэффициент теплопередачи, определяем по формуле (4.12):

K=	(4.13)

Средняя температура сушильного агента:

	(4.14)

Коэффициент теплоотдачи внутри сушила от движущегося сушильного агента к стенкам камеры равен Вт/

Коэффициент теплопроводности кирпичной стенки сушилки равен Вт/град.

Коэффициент теплоотдачи от стенки в окружающую среду будет равен Вт/

Коэффициент теплопередачи составляет:

K= Вт/мград.	(4.15)

Теплоотдающая поверхность стенок равна:

F = 2	(4.16)

Потери тепла через стены равны:

= 3,6.	(4.17)



Находим поверхность потолка из железобетонных плит:

.	(4.18)

Коэффициент теплопроводности железобетона =1,55 Вт/град; теплоизоляционной засыпки =1,55 Вт/град, а Вт/град.

Коэффициент теплопередачи считаем по формуле (4.19):

К = Вт/мград.	(4.19)

Потери тепла через потолок:

кДж/ч.	(4.20)

Потери тепла через под сушила принимаем 10 Вт/, тогда:

кДж/ч.	(4.21)

Определяем потери тепла через дверку со стороны подачи теплоносителя: поверхность двери, выполненной из дерева толщиной 50 мм ( вт/мм по формуле (4.21):

.	(4.22)

Коэффициент теплопередачи рассчитываем по формуле (4.23):

К= Вт/	(4.23)

тогда:



кДж/ч.	(4.24)

Потери тепла через дверку со стороны выдачи вагонеток равны:

кДж/ч.	(4.25)

Суммарные потери тепла в окружающую среду составят:

+9892+1730 = 62300 кДж/ч.	(4.26)

Общие потери тепла в сушиле:

кДж/ч.	(4.27)

Потери теплосодержания воздуха в сушиле находим по формуле (4.28):

= 128 кДж/кг сух. воз.	(4.28)

Действительный расход воздуха на сушку мы определяем с помощью I-d-диаграммы. Для этого по I-d-диаграмме от точки С вниз откладываем величину кДж/кг сух. воз. Действительный процесс сушки изображается линией ВЕ (см. рисунок 4.1). Конечные параметры сушильного агента = 30; ш/кг сух. воз. Парциальное давление водяных паров = 3470 Н/.

Действительный расход воздуха на сушку равен:

= кг сух. воз./ч	(4.29)

Или

кг/кг вл.	(4.30)



Количество воздуха подаваемого в сушило при = 17?С и объём равный V = 0,85 /кг сух. воз. составит:

/ч.	(4.31)

При температуре 120?С действительный расход воздуха равен:

/ч.	(4.32)

Количество отобранного воздуха, удаляемого из сушилки при = 30?С, находим по формуле (4.33):

	(4.33)

где - кг/ч; (4.34)

- плотность отобранного воздуха равная 1,2 кг/

Тогда:

/ч.	(4.35)

Расход тепла на сушку находим по формуле (4.36):

Q = 10000(14040) 4,2 996262 кДж/ч.	(4.36)

Удельный расход на сушку равен:

= кДж/кг вл.	(4.37)



Приход тепла

Потребное количество тепла, которое необходимо внести с воздухом, отбираемый из зоны охлаждения печи, учитывая нагрев его от 17 до 120, равен по расчёту 996262 кДж/ч, удельный расход равен 11194 кДж/кг вл. Тепловой баланс сушила показан в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Тепловой баланс сушила

Наименование статьи	Количество тепла
	кдж/ч	кдж/кг вл.	%
1 Нагрев материала,	255386	2730	25,6
2 Нагрев транспортирующих устройств,	8049	420	0,8
3 Потери в окружающую среду,	62300	1340	6,2
4 Испарение и нагрев влаги материала,	212529	2213	21,3
5 Тепло, уходящее с отработанным воздухом,	445590	5597	44,7
6 Невязка баланса	+12408	+266	1,2
Всего:	996262	11194	100,0

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

туннельный сушилка теплоноситель аэродинамический

Расчёт аэродинамических соединений. Схема ародинамического тракта такова: из корпусной части сушилки отобранные газы проходят закруглённое колено диаметром 1000 мм, затем следуют по прямой участка трубопровода того же диаметра, после чего газовый поток на подходе к циклонам проходит еще два закруглённых колена (неизменного диаметра) и далее он разветвляется на четыре отвода к входным патрубкам каждого циклона.

Из циклонов очищенные от уносов газы, поступают в сборник и симметричные собирающие тройники, затем проходят два закруглённых колена и через конфузор поступают во всасывающий патрубок вентилятора. Из выхлопного патрубка газы проходят диффузор и через выхлопную трубу диаметром 1000 мм выбрасываются в атмосферу.

Расчётом определяем лишь местные сопротивления. Сопротивления трения в связи с относительной малой протяжённостью газохолодного тракта учитываем 20%-ной надбавкой к сумме местных сопротивлений. Давление (отрицательное), создаваемое выхлопной трубой, в расчёт не вводим, а оставляем его запасным. Расчёт ведем по элементам сопротивления газоходного тракта.

Вход в приёмное отверстие колена:

секундный расход отобранных газов рассчитываем по формуле (5.1):

/c;	(5.1)

сечение трубопровода:

F =	(5.2)

скорость газового потока:

= = = 7 м/с;	(5.3)

плотность газов 075 кг/;

коэффициент местного сопротивления

сопротивление считаем по формуле (5.4):

мм вод. ст. (26,42 Па)	(5.4)

Три главных колена:

коэффициент местного сопротивления

Па.	(5.5)



Разветвление на подходе к циклонам

4,9 Па.	(5.6)

Сопротивление циклонов. По справочным данным для циклонов НИИОГаза считаем по формуле (5.7):

397 Па.	(5.7)

Сопротивление собирающего тройника

13,2 Па.	(5.8)

Два плавных колена на подходе к всасывающему патрубку вентилятора 0,2

10,8 Па.	(5.9)

Конфузор у всасывающего патрубка вентилятора

2,94 Па.	(5.10)

Диффузор у выхлопного патрубка вентиялтора

5,88 Па.	(5.11)

Сумма местных сопротивлений:

= 26,42 + 15,7 + 4,9 + 397 + 13,2 +10,8 + 2,94 + 5,88 = 476,84 Па.	(5.12)

Сопротивление трения - 20% местных сопротивлений:

Па.	(5.13)

Влияние запылённости воздуха учитываем надбавкой по формуле (5.14):

Где К - опытный коэффициент равен 2,2; - концентрация пыли по массе.	(5.14)

Унос дымовыми газами составляет 100 кг/ч.

Часовой расход отработанного теплоносителя составляет кг.

Тогда концентрацию пыли по массе рассчитываем по формуле (5.15):

= кг/кг.	(5.15)

Отсюда:

Па.	(5.16)

С учётом 20% запаса на неучтённые потери принимаем требуемое давление вентилятора по формуле (5.16):

Па.	(5.16)



Заключение

В данном курсовом проекте рассмотрена туннельная сушилка непрерывного действия. Сформованные изделия после сушки подвергаются обжигу, то следует считать наиболее эффективной конструкцией совмещение сушила с печью. По сравнению с конвейерным сушилом, туннельное сушило хуже транспортирует изделия от места формовки к сушилам, а от последних к печам, а так же позволяет осуществить в отдельных случаях безперегрузочную подачу высушенного сырца в конвейерную печь дл обжига, что нельзя сделать на туннельном сушиле.



Список использованных источников

1 Левченко П.В. Расчет печей и сушил силикатной промышленности. - М.: Высш. Шк., 1968. - 368 с.

2 Гинзбург Д.В. Печи и сушила силикатной промышленности. - М.: Промстройиздат, 1963. - 247 с.

3 Кащеев И.Д. Химическая технология огнеупоров. - М.: Интермет Инжиниринг, 2007. - 752 с.

4 Некрасова С.А., Хамидулина Д.Д. Основные требования к верстке технической документации: // Методическое указание по дисциплине " Применение ЭВМ в технологии строительных материалов" для студентов специальности 270106. - Магнитогорск: МГТУ, 2009. -17с.

5 Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. - М.: Высш.шк., 1997. - 365с.



Приложение

Рисунок 3 - I-Dдиаграмма для сушилки

Размещено на Allbest.ru