Рассчитать и спроектировать сушильную установку

Министерство образования  Республики Беларусь

 

 

Учреждения образования

«Белорусский Государственный Технологический Университет»

 

 

 

 

Кафедра процессов и аппаратов химических производств

 

 

 

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА ПО КУРСОВОМУ

 ПРОЕКТИРОВАНИЮ

 

 

  по дисциплине: «Процессы и аппараты химической технологии»

 

  тема: «РАССЧИТАТЬ И СПРОЕКТИРОВАТЬ СУШИЛЬНУЮ

УСТАНОВКУ»

 

 

     

 

 

 

разработала:

студентка 4 курса 8 группы

факультета ТОВ

                                                                                 Пазылов А. О.

 

                                                                проверила: Крутикова С.П.   

 

 

 

 

 

 

 

                   

 

 

 

 

Минск 2004

 

Реферат

 

Расчётно-пояснительная  записка содержит   47стр.,     35рис.,      2табл.,                                               3 приложения,         14 источников.

 

СУШКА, СЛАНЦЫ, ТОПОЧНЫЕ ГАЗЫ,  ДИАГРАММА  РАМЗИНА, ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ, БАРАБАННАЯ СУШИЛКА, ТОПКА, ЦИКЛОН, ВЕНТИЛЯТОР

 

Целью курсового проекта является расчет сушильной установки для  сушки сланца, анализ и выбор основного оборудования, технологический расчет сушилки, подбор и расчет вспомогательного оборудования, обоснование целесообразности выбора конструкции аппаратов с учётом современного уровня развития технологий, экономической эффективности и качества производимой продукции, выбор технологической схемы, параметров процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………………..4

1. Литературный обзор……………………………………………………………......6

1.1. Теоретические основы процесса сушки………………………………......6

1.2.Основные технологические  схемы для проведения сушки……………..13

1.3. Типовое оборудование для сушильной установки……………………...17

1.4. Патентный обзор..........................................................................................25

2. Обоснование и описание  установки………………………………………………27

3. Расчёт барабанной сушилки……………………………………………………….30

3.1. Параметры топочных газов,  подаваемых в сушилку……………………30

3.2. Материальный баланс сушки……………………………………………..32

3.3. Выбор основных габаритных размеров барабана………………………..32

3.4. Определение потерь  тепла в окружающую среду……………………….33

3.5. Массовый расход  дымовых газов (абсолютно сухих)

 через сушильный  барабан……………………………………………………………33

3.6. Объёмный расход влажных газов  на входе и выходе из барабана……..34

3.7. Расход газов для летних  условий…………………………………………34

3.8. Скорость газов на выходе  из барабана…………………………………...36

3.9. Расчёт теплоизоляции барабана…………………………………………..36

4. Расчёт топки………………………………………………………………………...39

5. Расчёт вспомогательного оборудования…………………………………………..40

5.1.Расчёт циклона………………………………………………………………40

5.2.Расчёт вентилятора………………………………………………………....43

Заключение…………………………………………………………………………….45

Список литературы…………………………………………………………………....46

Приложение

 

Введение

 

Уровень развития химической промышленности наряду с металлургией, энергетикой, машино- и приборостроением определяют экономический потенциал государства. Именно поэтому все развитые страны большое внимание уделяют улучшению  химической технологии, разработке принципиально новых технологических процессов, развитию химического машиностроения, совершенствованию научных исследований.

Химическая промышленность обеспечивает народное хозяйство огромным количеством  всевозможных продуктов, без которых была бы невозможна жизнь современного общества.

В результате химической переработки  ископаемого топлива народное хозяйство получает такие важнейшие продукты, как кокс, моторные топлива, смазочные масла, горючие газы и большое количество органических веществ. Химия и химическая промышленность дают стране аммиак, азотную, серную и фосфорную кислоты, из которых получают минеральные удобрения.

Из широко распространённой в природе  поваренной соли получают едкий натр, хлор, соляную кислоту, соду, которые, в свою очередь, применяются в производстве алюминия, стекла, бумаги, мыла, хлопчатобумажных и шерстяных тканей, пластических масс, искусственного волокна и т.п.

Совершенствование химической техники  направлено на повышение производительности труда, улучшение качества готовой продукции и снижение её себестоимости.

Главные направления в развитии химической промышленности:

1. увеличение мощностей химико-технологических  систем и отдельных аппаратов путём повышения их размеров;

2. интенсификация работы аппаратов;

3. механизация трудоёмких процессов;

4. создание безотходных производств;

5. замена периодических процессов  непрерывными и др.

В целях охраны биосферы широко применяют  химические способы очистки газов и сточных вод различных предприятий.

Исходные материалы, промежуточные и конечные твердые продукты многих химических производств часто содержат то или иное количество жидкости. Необходимость частичного или полного удаления последней диктуется различными причинами. Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов позволяет удешевить их транспортировку, придать им необходимые свойства (например, уменьшить слеживаемость удобрений или улучшить растворимость жидких растворителей), а также уменьшить коррозию аппаратуры и трубопроводов при хранении или последующей обработке этих материалов.

При большом начальном содержании жидкости частичное ее содержание можно  удалять из материалов механическими  способами (отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием). Этими механическими методами не может быть, однако, достигнуто достаточно полное удаление жидкости; оно возможно лишь путем испарения этой жидкости и отвода образовавшихся паров. Такой термический процесс удаления жидкости из твердых материалов называется сушкой, а аппараты, используемые для этой цели — сушилками.

Сушка - повседневный процесс, которым человек пользуется с глубокой древности. В средневековье понятие сухости считалось одним из фундаментальных свойств элементов, твёрдых тел и планет, ей отдавалось предпочтение перед другими свойствами, такими, как тепло, холод и влажность.

В наши дни этот процесс  лишён мистики и тепло используется для сушки различных материалов в самых разнообразных отраслях промышленности. Сушка широко распространена в производстве полимерных материалов, минеральных удобрений, химических волокон, тканей и т.д. Во многих случаях сушка - это одна из важнейших операций, которая определяет не только качество готовой продукции, но и технико-экономические показатели в целом.

Сушка влажных материалов  представляет собой совокупность процессов  тепло - и массопереноса, сопровождающихся структурно-механическими, а иногда и химическими изменениями высушиваемого вещества.

В химической промышленности процесс сушки имеет специфические  особенности, так как часто сопровождается химическими реакциями или термическими процессами.

Вещества и материалы, подвергаемые сушке в химической промышленности чрезвычайно разнообразны по физическим и химическим свойствам, поэтому и технология производства получаемых продуктов различна.

Теоретическое обоснование режимов  работы сушильного оборудования развивалось медленно, и лишь недавно появились научные исследования, простые, но эффективные, которые служат основой при конструировании и анализе режима работы сушилок. Основной задачей современной сушильной техники является создание новых комбинированных методов сушки, которые смогут обеспечить не только интенсификацию процесса, но и улучшение технологических свойств высушиваемого материала.

К числу основных аппаратов относятся  сушилки разнообразных конструкций, которые отличаются по ряду признаков.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Литературный обзор

 

  1.1. Теоретические основы сушки

 

Сушка – процесс удаления влаги из твердых влажных материалов путем ее испарения и отвода образующихся паров.

Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов позволяет удешевить их транспортировку, придать им необходимые свойства, а также уменьшить коррозию аппаратуры и трубопроводов при хранении или последующей обработке этих материалов.

Сушка широко используется в химической технологии. Она часто является последней  операцией на производстве, предшествующей выпуску готового продукта. Различают естественную и искусственную сушку. Естественная сушка осуществляется на открытом воздухе при температуре окружающей среды. Это медленный процесс и в химической технологии не используется. Искусственная сушка осуществляется в специальных установках при повышенной температуре и иногда при пониженном давлении. По своей физической сущности сушка является сложным диффузионным процессом, скорость которого определяется скоростью диффузии влаги из глубины высушиваемого материала в окружающую среду. Процесс сушки является сочетанием

связанных друг с другом процессов тепло - и массообмена.

По способу подвода  тепла к высушиваемому материалу  различают следующие виды сушки:

1. конвективная сушка – путем непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом;

2. контактная сушка – путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;

3. радиационная сушка – путем передачи тепла инфракрасными лучами;

4. диэлектрическая сушка – путем нагревания в поле токов высокой частоты;

5. сублимационная сушка – сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме.

Высушиваемый материал при любом методе сушки находится  в контакте с

 влажными газами.

Последние три вида сушки  применяются относительно редко  и называются специальными видами сушки. Наиболее распространенным видом является конвективная сушка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.1. Основные параметры влажного воздуха.

 

Основными сушильными агентами в процессе сушки является влажный

 воздух, водяной  насыщенный пар и топочные  газы. В конвективной сушилке горячий влажный воздух передает материалу тепло для испарения влаги, а затем уносит испарившуюся влагу из аппарата. Влажный воздух в этом случае является влаго- и теплоносителем и характеризуется следующими основными параметрами:

Основные параметры  влажного воздуха:

1. абсолютная влажность – определяется количеством водяного пара (в кг), содержащегося в 1м³ влажного воздуха;

2. относительная влажность φ – отношение массы водяного пара в 1м³  влажного воздуха ρ_п при данных условиях, температуре и общем барометрическом давлении к максимально возможной массе водяного пара в 1м³ воздуха ρ_н (плотности насыщенного пара) при тех же условиях:

 

φ= ρ_п/ ρ_н                                                                            (1.1)

 

3. влагосодержание х – количество водяного пара (в кг), содержащегося во влажном воздухе, приходящегося на 1кг абсолютно сухого воздуха;

4. энтальпия I влажного воздуха – характеризует количество теплоты, которое приходится на 1кг сухого воздуха и определяется при данной температуре воздуха t.

 

Водяного насыщенного  пара – это промежуточный источник тепла.

 К достоинствам водяного насыщенного пара относятся: основное количество теплоты он передает при конденсации, при этом обладает небольшим расходом; не имеет температуру вдоль поверхности нагрева; меняет температуру при изменении давления, т.е. существует возможность регулировки температуры с помощью давления, а к недостаткам - невозможность получения высоких температур.