Рассчитать и спроектировать сушильную установку

4. Расчет топки.

 

Для расчёта топки необходимо знать  расход топлива и объём топочного  пространства. Топливом в данном случае является природный газ.

Расход топлива  , кг/с, определяем по зависимости:

                                                                                      (4.1)

кг/с

Рассчитаем тепловую мощность топки:

                                                                                             (4.2)

где

      Q_Т – тепловая мощность, Вт;

      Q_Р^Н – низшая тепловая способность природного газа, равная Дж/кг. [13]

 Вт.

Объём топочного пространства V_т  зависит от природы топлива и типа топки и определяется следующим образом:

                                                                                            (4.3)

где

      – тепловое напряжение топки, Вт/м .

Принимаем  для газообразного  топлива  = Вт/м .[13]

 м .

 

 

 

 

 

 

 

 

         

 

 

 

 

 

                       

                                                                                                                                       47

5. Расчет вспомогательного оборудования

 

5.1.Расчёт циклона.

 

Основной задачей расчета  является подбор типа и диаметра циклона, а также условия его работы, обеспечивающих достижение необходимой  степени очистки от твердой фазы.

Для подбора циклона  используют обобщенные опытные данные, представленные в виде графических зависимостей [7].

Выбор диаметра циклона  зависит от нагрузки по газу (производительность), марки циклона и соотношения гидравлического сопротивления циклона , Па и удельного соотношения веса газа при условиях очистки ,Н/м . Принимают м, что соответствует оптимуму по энергозатратам и эффективности очистки.

По монограмме на рис.5.1[9] при V=2471,4 м /ч и для циклона ЦН-11 находим, что диаметр циклона равен 0,55 м.

 

Рис.5.1. Номограмма для  определения диаметра циклона ЦН-11.

 

Выбираем циклон с  ближайшим стандартным диаметром D=0,6 м. [10]

Ввиду того, что эффективность  очистки зависит от многих факторов, определяют ее в несколько этапов.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Определяем эффективность  очистки  в зависимости от среднего размера частиц для эталонного циклона ЦН-15 и диаметром D=600 мм при плотности пыли кг/м . Средний диаметр частиц пыли =50 мкм (по заданию). По рис.5.2 [9] находим =98%.

 

Рис.5.2. Степень очистки  газа от пыли в циклоне ЦН-11.

 

2. Проводим корректировку  значения  полученного из рис.5.2 в зависимости от типа циклона (рис.5.3 [9]). Находим =98,5%.

Рис.5.3. Зависимость степени очистки газа от типа циклона.

 

3. Корректировка значения по диаметру не требуется.

4. По рис.5.4 [9] проводим корректировку значения полученного из рис.5.3, учитывая изменение плотности пыли по сравнению с эталонным циклоном. Находим =98,5%. (плотность известняка равна 2650 кг/м ).

 

Рис.5.4. Зависимость степени очистки газа от плотности пыли.

Последнюю корректировку проводим по рис.5.5 в зависимости от . В данном случае это не требуется, т.к. . Полученное из рис.5 значения больше заданного, поэтому расчет заканчиваем.

Определим гидравлическое сопротивление циклона.

где

- коэффициент сопротивления  циклона;

- фиктивная скорость газа  в циклоне, м/с.

 м/с.

 кг/м .

 Па

Основные размеры ЦН-11 представлены в табл.5.1 и 5.2 [10]

 

                                                                                                                 Таблица 5.1

Размер	Обозначение	Величина в долях  от D
Н Наружный диаметр выхлопной трубы	dт	0.6*D
Внутренний диаметр  пылевыпускного отверстия	d1	0.3-0.4
Ширина входного патрубка в циклоне	b	0.2
Ширина входного патрубка на входе в циклон	b1	0.26
Длина входного патрубка	l	0.6
Диаметр средней линии  циклона	Dср	0.8
Высота установки фланца	hфл	0.24-0.32

 

 

                                                                                                                      Таблица 5.2

Размер	Обозначение	ЦН-11
Угол наклона крышки и входного патрубка, град	φ	11
Внутренний диаметр  циклона, мм	D	600
Высота входного патрубка(внутренний размер)	d	0.48
Высота выхлопной трубы с фланцем	hт*	1.56
Высота цилиндрической части корпуса циклона	hц	2.08
Высота корпуса циклона	hк	2
Высота внешней части  выхлопной трубы	hв	0.3
Высота циклона	Hц	4.38
Коэффициент гидравлического сопротивления	ξ	180
Высота улитки	a	0.48

 

Продолжение табл.2.

Диаметр бункера	Dб	-
Общая высота циклона  в сборке	Hобщ	6.7+200

 

 

5.2.Расчёт и выбор вентилятора.

 

Вентилятор выбирается по максимально возможному расходу  газа, требуемого для сушки материала. В нашем случае максимальная нагрузка по газу соответствует зимним условиям.

V_вых=2471,4 м³/ч=0,68 м³/с

Диаметр газоходов, соединяющих  барабан-циклон-вентилятор, принимаем  равным диаметру выхлопной трубы d=0,35 м выбранного циклона ЦН-11.

Скорость в газоходе вычисляем по формуле:

                                                                                   (5.1)

 м/с

Для выбора вентилятора  необходимо рассчитать гидравлическое сопротивление системы .

                                             (5.2)

где

      =100 Па – сопротивление топки [11];

      =150 Па – сопротивление сушильного барабана [3];

      =477,2 Па –сопротивление циклона (из расчёта циклона).

Сопротивление прямых участков газохода:

                                                                                  (5.3)

где

      l=8 м – длина прямых участков;

      λ =0,0295 - коэффициент трения, зависящий от критерия Re и шероховатости e.

Принимаем е = 0,8

Па

Сумма гидравлических потерь в местных сопротивлениях:

                                                      (5.4)

где

      =0.2; =0.5; =1 – коэффициенты местных сопротивлений [12]

 

 Па

 Па

Пересчитаем гидравлическое сопротивление на стандартные условия:

                                                                              (5.5)

 Па

где

      ρ_{ст =} 1,2 кг/ м – плотность воздуха при стандартных условиях.

 

Выбираем вентилятор малой производительности Ц1-4030: Q= 1,12 м /с, Па. [12]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В данной курсовой работе был проведён расчёт, обоснование  и подбор основного и вспомогательного оборудования сушильной барабанной установки с разработкой её технологической схемы. Также были выполнены: литературный обзор типового и современного аппаратурно-технологического оформления процесса; описание и обоснование режимов работы и аппаратурного оформления разработанной сушильной установки. Был сделан подробный расчёт барабанной сушилки и приблизительный расчёт вспомогательного оборудования (топки, циклона, вентилятора).

В результате были подобраны:

Сушильный барабан диаметром – 1,5 м,  длиной - 8 м.

Топка:

Объём топочного пространства = 1,2 м³

Один циклон: ЦН-11

Вентилятор малой производительности Ц1-4030

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.- Л.: Химия, 1970, - 623 с.

2. Касаткин А.Г. Основные  процессы и аппараты химической  технологии-М.: Химия,1973.

3. Чернобыльский И.И. Машины и аппараты химических производств.- М.: Машиностроение, 1975, - 453 с.

4. Чернобыльский И.И., Тананайко М.А. Сушильные установки химической промышленности.- Киев: Техника,1969.- 278 с.

5. Справочник химика. – М.- Л.: Химия,1966. т.5-6.- 973 с.

6. Перри Дж. Справочник  инженера-химика.- М.: Химия,1969, т.1,1070 с.; т.2, 1166 с.

7. Справочник машиностроителя.- М.: Машиностроение, 1963, т.2, - 740 с.

8. Чернобыльский И.И. Машины и аппараты химических производств.- М.: Машиностроение, 1975, - 453 с.

9. Методические указания к курсовому проектированию по курсу «Процессы и аппараты химической технологии».- Минск, БТИ, 1992.

10. Сиденко П.М. Измельчение в химической промышленности. – М.: Химия, 1977.- 368 с.

11. Филоненко Г.К., Лебедев П.Д. Сушильные установки.- М.- Л.: Госэнергоиздат.,1952.- 252 с.

12. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / под ред. Дытнерского. М.: Химия, 1991.-496 с.

13. Исламов М. Ш. Проектирование  и эксплуатация промышленных  печей.- Л.: Химия.- 1986.- 278 с.

14. Дытнерский Ю.И. Процессы  и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1995.