Рассчитать и спроектировать сушильную установку

       

 

 

 

Рис.1.7.  Принципиальная схема сушки с промежуточным подогревом воздуха.

Рис.1.8. Изображение процесса сушки с многократным промежуточным подогревом воздуха на диаграмме I-x.

1.2.4. Сушка с частичной рециркуляцией отработанного воздуха

 

При сушке часть отработанного  воздуха возвращается и смешивается  перед наружным калорифером со свежим воздухом, поступающим в сушилку. Иногда смешение отработанного воздуха со свежим может происходить после наружного калорифера. Материал сушится при более низких температурах, а сушка происходит в среде более влажного воздуха. При добавлении части отработанного воздуха к свежему увеличивается объем циркулирующего воздуха, а следовательно, и скорость его движения через сушилку, что способствует более интенсивному тепло - и влагообмену.

 Для сушилки с рециркуляцией требуется больший расход энергии на вентилятор и большие капитальные затраты, чем для сушилки основной схемы. В связи с этим выбор кратности циркуляции воздуха следует производить на основе технико-экономического расчета.

 

 

 

 

Рис.1.9. Принципиальная схема сушки с частичной рециркуляцией отработанного воздуха.

Рис.1.10. Изображение процесса сушки с частичной рециркуляцией отработанного воздуха.

 

1.2.5. Сушка с промежуточным  подогревом и рециркуляцией воздуха  по зонам.

 

Такая сушка применяется, когда предъявляются высокие требования к равномерности сушки во влажном воздухе пи относительно низких температурах. Частичная рециркуляция воздуха осуществляется вентиляторами (b , b ,b ). Высокая степень равномерности сушки достигается за счет большого расход энергии, чем в сушилках с промежуточным нагревом воздуха.

 

Рис.1.11. Принципиальная схема сушки с промежуточным подогревом и рециркуляцией воздуха.

 

 

Рис.1.12. Изображение процесса сушки с промежуточным подогревом и рециркуляцией воздуха.

 

1.2.6. Сушка топочными  газами.

 

Такая сушка используется для сушки неорганических и органических материалов. Это объясняется тем, что температура топочных газов значительно выше температуры воздуха, нагреваемого перед сушкой. В результате влагопоглощающая способность газов во много раз больше влагопоглощающей способности воздуха и соответственно больше потенциала сушки. Газы перед поступлением в сушилку подвергаются сухой или мокрой очистке. Для сушки топочными газами применяют сушилки, работающие по основной схеме и с частичной рециркуляцией газов.

 

Рис.1.13. Изображение процесса сушки топочными газами.

 

1.3. Типовое оборудование для проектируемой установки.

 

Типовым оборудованием  для процесса сушки являются сушилка, вентилятор,

циклон, насос и топка.

 

1.3.1. Конвективные сушилки  с неподвижным или движущимся плотным слоем материала.

 

1.3.1.1. Камерные сушилки.

 

Камерные сушилки представляют собой герметичные камеры, внутри которых высушиваемый материал в зависимости от его вида располагается на сетках, противнях, шестах, зажимах и других приспособлениях.

 К достоинствам камерных  сушилок относится простота их  устройства, но они обладают рядом  несущественных недостатков: периодичность  действия, большая затрата ручного труда на загрузку и выгрузку материала, низкая производительность и неравномерность высушивания из-за наличия неподвижного толстого слоя материала и т.д. как правило, их применяют для сушки небольших количеств материала.

 

Рис. 1.14. Камерная сушилка:

1 – полки для загрузки высушиваемого материала; 2 – калорифер; 3 – вентилятор;

4 – заслонка для регулирования  расхода свежего воздуха; 5,6 – заслонки (шиберы) для регулирования расходов рециркулирующего и отработанного воздуха.

 

1.3.1.2. Ленточные сушилки

 

Ленточные сушилки (рис. 1.15) предназначены для сушки сыпучих и волокнистых материалов, а также готовых изделий и полуфабрикатов. Для тонкодисперсных пылящих материалов ленточные сушилки не используются, так как пыль трудно удерживается на месте и оседает на калориферах.

Все сушилки этого типа работают с продувкой слоя движущегося  материала потоком теплоносителя. В ленточных сушилках легко осуществляются прямоток, противоток и смешанная  схема движения теплоносителя и  продукта. Основным недостатком сушилок этого типа являются громоздкость, сложность обслуживания, небольшая удельная производительность.

 

 

Рис. 1.15. Многоярусная ленточная сушилка:

1 – питатель; 2 – сушильная камера; 3 – ленточные транспортеры; 4 –  ведущие барабаны; 5 – калорифер; 6 – вентилятор; 7 – ведомые барабаны.

 

1.3.2. Конвективные сушилки  с перемешиванием слоя материала.

 

1.3.2.1.Барабанные сушилки.

 

Барабанные сушилки широко применяют для непрерывной сушки, как правило, при атмосферном давлении, кусковых, зернистых и сыпучих материалов.

 

Рис.1.16. Барабанная сушилка:

1 – топка; 2 – питатель; 3 – бандажи; 4 – барабан; 5- зубчатый венец; 6 – разгрузочная камера; 7 – циклон; 8 – вентилятор; 9 – подъемно-лопастная насадка; 10 – опорные ролики; 11 – электродвигатель; 12 – шестеренчатая передача; 13 – окно для подачи вторичного воздуха

 

Устройство  внутренней насадки барабана (рис. 1.12 ) зависит от размера кусков и свойств высушиваемого материала. Различают насадки:

1. подъемно-лопастная – для сушки  крупнокусковых и склонных к  слипанию материалов;

2. секторная – для малосыпучих  материалов;

3 . распределительная – для мелкокусковых сильно сыпучих материалов;

4. перевалочная с закрытыми ячейками  – для тонкоизмельченных, пылящих  материалов.

             

Рис. 1.17 Типы насадок барабанных сушилок.

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

 

Применяют также барабанные вакуумные  сушилки, которые работают периодически. Их используют для сушки термочувствительных материалов от воды и органических растворителей, а также для сушки токсичных материалов. Вакуумные барабанные сушилки применяют в основном в производстве ядохимикатов и гербицидов.

 

1.3.3. Конвективные сушилки  со взвешенным слоем материала.

 

1.3.3.1. Сушилки с псевдоожиженным  слоем

 

Сушилки с псевдоожиженным (кипящим) слоем получили широкое распространение благодаря следующим специфическим особенностям: во-первых, этим методом можно высушивать зернистые, сыпучие, пастообразные и жидкие материалы; во-вторых, процесс протекает очень интенсивно в силу значительного увеличения поверхности контакта между частицами материала и сушильным агентом.

В установках с псевдоожиженным  слоем можно одновременно проводить  несколько процессов: сушку и обжиг, сушку и классификацию частиц по размерам, сушку и гранулирование и т.д. Однако эти сушилки имеют и недостатки: повышенный расход электроэнергии (а в некоторых случаях и топлива), невысокая интенсивность процесса при сушке тонкодисперсных продуктов, значительное истирание частиц материала и, как следствие, образование большого количества пыли и др.

Сушилки с псевдоожиженным слоем  в настоящее время применяют  в химической технологии для сушки минеральных и органических солей, материалов, подверженных комкованию, а также пастообразных материалов (пигментов, анилиновых красителей), растворов, расплавов и суспензий.

Рис.1.18. Сушилка с одноступенчатым аппаратом кипящего слоя

1—калорифер; 2—распределительная  решетка; 3—шнековый питатель; 4—корпус  сушилки; 5 — разгрузочное устройство; 6—циклон; 7—вентилятор.

 

1.3.4. Контактные сушилки.

 

1.3.4.1. Гребковая вакуум- сушилка.

 

 Гребковая вакуум - сушилка предназначены для сушки чувствительных к высоким температурам, а также токсичных и взрывчатых веществ, для получения высушенных продуктов повышенной чистоты и когда необходимо улавливание паров неводных растворителей, удаляемых из материала. Применяется в анилинокрасочной промышленности.

К достоинствам этой сушилки  относится то, что она не требует ручной загрузки и  выгрузки материала, но обладает рядом недостатков: высокая стоимость сложность изготовления сушилки; сушильный агент более сложен и требует больших эксплуатационных расходов.

 

Рис.1.19. Гребковая вакуум- сушилка периодического действия:

1-корпус; 2-паровая рубашка; 3-мешалка с гребками; 4-загрузочный  люк; 5-штуцер для относа воздуха и паров влаги; 6- разгрузочный люк; 7-переваливающиеся валки.

 

1.3.4.2. Вальцовая сушилка.

 

Вальцовая сушилка предназначены для сушки текучих пастообразных и жидких материалов при атмосферном давлении или в вакууме. Не применяется для топочных газов вследствие низких коэффициентов теплоотдачи от газов к стенкам вальцов.

К достоинствам этой сушилки относят: возможность эффективной сушки в тонком слое материалов, а к недостаткам - вследствие малой продолжительности сушки часто требуется досушка материала; не выдерживает длительного воздействия высоких температур.

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.20. Вальцовая сушилка:

1-вальцы; 2-корыто; 3- ножи; 4-слой материала.

 

1.3.5. Циклоны.

 

1.3.5.1. Циклон  “НИИОгаз” применяется для очистки запыленного газа со степенью очистки в среднем 85%.

Циклон обладает рядом достоинств: простота конструкции (не имеют движущихся частей); более высокая степень очистки газа; более компактны; требуют меньших капитальных затрат. К недостаткам относятся: сравнительно высокое гидравлическое сопротивление (400-700 н/м ); невысокая степень улавливания частиц размером меньше 100 мкм (70-95%); механическое истирание корпуса аппарата частицами пыли; чувствительность к колебаниям нагрузки на газ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.21. Циклон  “НИИОгаз”:

1 – цилиндрический  корпус; 2 – коническое днище; 3 –  бункер для пыли; 4 - тангенциальный патрубок; 5 – выхлопная труба.

 

 

1.3.5.2. Батарейный циклон.

 

Батарейный циклон применяется для очистки газовых потоков от пыли  со степенью очистки в 99.9.

 Циклон обладает  рядом достоинств: простота конструкции  (не имеют движущихся частей); более компактны; требуют меньших капитальных затрат; более высокая степень очистки газа. К недостаткам относятся: требуется высокая точность изготовления батарейных элементов, для того чтобы у них было одинаковое гидравлическое сопротивление, что обеспечивает распределение по всем элементам; невысокая степень улавливания частиц размером меньше 100 мкм (70-95%); механическое истирание корпуса аппарата частицами пыли; сравнительно высокое гидравлическое сопротивление (400-700 н/м ); чувствительность к колебаниям нагрузки на газ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.22. Батарейный циклон:

1 – корпус циклона; 2 - батарейный элемент; 3 – выхлопной  патрубок; 4 - закручивающее устройство в виде шнека; 5,6 – верхняя и нижняя трубные решетки; 7 - коническое днище; 8 - бункер для пыли; 9,10 – штуцера для входа и выхода газа.

 

   1.3.6. Насосы

 

1.3.6.1. Центробежные насосы.

 

Центробежные насосы получили широкое распространение в химической промышленности.

К достоинствам насосов относятся: высокая производительность и равномерная подача; компактность и быстроходность; простота устройства, что позволяет изготавливать их из химически стойких материалов; возможность перекачивания жидкостей, содержащих твердые взвешенные частицы, благодаря большим зазорам между лопатками и отсутствию клапанов; возможность установки на лёгких фундаментах. К недостаткам следует отнести относительно низкие напоры, а также уменьшение производительности при увеличении сопротивления сети и резкое снижение к.п.д. при уменьшении производительности.

 

 

Рис.1.23. Центробежный насос:

1 – всасывающий трубопровод; 2 – рабочее колесо; 3 – корпус; 4 – лопатки; 5 - нагнетательный трубопровод.

 

1.3.6.2. Поршневые насосы.

 

Поршневые насосы целесообразно применять  лишь при сравнительно небольших подачах и высоких давлениях, для перекачивания высоковязких, огне- и взрывоопасных жидкостей, а также при дозировании жидких сред.

К недостаткам следует отнести  то, что всасывание и нагнетание жидкости происходит неравномерно.

 

 

Рис.1.24. Поршневой насос:

1 – поршень; 2 – цилиндр; 3 – крышка  цилиндра; 4 – всасывающий клапан; 5 - нагнетательный клапан; 6 – кривошипно-шатунный механизм; 7 – уплотнительные кольца.

1.3.7. Вентиляторы.

 

1.3.7.1. Осевые  вентиляторы.

 

Осевые вентиляторы применяются  для перемещения больших количеств  газа при незначительном сопротивлении сети.

Отличаются компактностью и  высокими к.п.д., используются при высоких  подачах и небольших давлениях. К недостаткам относится: низкий напор, развиваемый осевым вентилятором.

 

Рис.1.25. Осевой вентилятор:

1 – корпус; 2 – ротор; 3 – лопатки; 4 – направляющий аппарат. 

 

1.3.7.2. Центробежные вентиляторы.

 

Центробежные вентиляторы нашли  применение в химической промышленности. Имеют низкие значения к.п.д. и существенно высокий напор, который развивается вентилятором.

Рис.1.26. Центробежный вентилятор:

1 – корпус; 2 - рабочее колесо; 3 – всасывающий патрубок; 4 – нагнетательный патрубок.