Сушильная установка

 

Содержание

 

Введение………………………..............................................................................51. Описания конструкции и принципа действия барабанной сушилки……………………………………………………………………...........7

2. Технологические расчеты..............................................................................10

1. Расчет сушильной камеры….………………………………………..…...10
2. Расчет размеров сушильного барабана …………………………………10
3. Расход сушильного агента и тепловой баланс сушилки……………….11

3. Расчет процесса сушки с помощью i – x диаграммы……………………13

4. Выбор и расчет калорифера………………………………………………..17

5. Расчет циклона………………………………………………………………19

6. Расчет рукавного фильтра………………………………………………....21

7. Выбор вентилятора…………………………………………………….........22

8. Мощность привода барабанной сушилки..................................................24

Заключение………………………………………………………………….…..25

Список литературы……………………...…...………………………………...26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Процесс сушки заключается в удалении влаги из материалов с целью улучшения качества продукта, предохранения его от слеживания, снижения массы, придания транспортабельности и т. д.

В технике сушке подвергается множество материалов, различающихся химическим составом, дисперностью и структурой, адгезионными свойствами и термочувствительностью, содержанием и формой связи влаги с материалом и другими свойствами. В химической промышленности процессы массо- и теплопереноса при сушке иногда осложняются протекающими одновременно химическими реакциями. В связи с этим выбор рационального способа сушки, типа сушильной установки и конструкции сушильного аппарата представляет собой сложную задачу .

Сушильные аппараты широко применяют в производстве удобрений и минеральных солей, ядохимикатов, пищевых продуктов, фармацевтических препаратов и т.д.

В соответствии со своим назначением печи в производстве целевых продуктов являются основным термотехнологическим оборудованием в технологических линиях цехов (производств), и их работа жестко связана с работой остального оборудования этих, а иногда и других цехов.

Вследствие разнообразия условий сушки имеется много конструкций сушилок, которые для облегчения выбора классифицируют по различным признакам, указанным в таблице 1.

Классификация сушилок                               Таблица 1

Признаки классификации	Типы сушилок
Режим сушилки	Периодического и непрерывного действия
Сушильный агент	Воздушные, на дымовых газах, на смеси воздуха с топочными газами и на перегретом паре

 

Окончание табл. 1

Признаки классификации	Типы сушилок
Направление движения сушильного агента относительно материала	С прямотоком, противотоком, перекресным током и реверсивные
Способ подвода тепла к материалу	Конвективные, контактные (сушка на горячих поверхностях),радиационные (сушка инфракрасными лучами), сушка токами высокой частоты
Конструкция сушилок	Коридорная, камерная, шахтная ленточная, конвейерная, барабанная, трубчатая, с кипящим слоем и др.

 

Общими направлениями интенсификации сушильного процесса являются увеличение удельной поверхности материала и скорости тепло- и массопередачи, обеспечение равномерности сушки, использование сушильных агентов высокого потенциала и улучшение аппаратурной схемы процесса. Многие из этих мероприятий осуществляются при конвективной сушке материалов во взвешенном состоянии в пневматических, аэрофонтанных и распылительных сушилках.

Наиболее существенным достижением сушильной техники является разработка и внедрение метода сушки в кипящем (псевдоожиженном) слое. Большим преимуществом этого метода перед другими является возможность регулирования в широких пределах продолжительности пребывания материала в аппарате, интенсивность тепло - и массообмена, возможность организовать непрерывный процесс при простом аппаратурном оформлении.

 

 

 

 

1. 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.)

1 – барабан; 2 – бандажи; 3 – опорные  ролики; 4 – передача; 5 – опорно-упорные  ролики; 6 – питатель; 7 – лопасти; 8 – винтелятор; 9 – циклон; 10 –  разгрузочная камера; 11 – разгрузочное  устройство.

Рис. 1. Барабанна сушилка

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.

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 и более.
3. Компактность установки.
 

2. Технологические расчеты.
1. Расчет сушильной камеры

Количество влаги, испаряемой за час

W=5,4*(12-0,8)/(100-0,8)=0,61 кг/с

Количество материала, высушенного за час

Gk= Gh-W

Gk =5,4 – 2,5 =2,9 кг/с

2. Расчет размеров сушильного барабана

Объем барабана

V=W/A

V=0,625 м3

Где А- напряжение барабана по влаги, определяемое опытным путем. А=4кг/(м3• 4)

Отношение длины барабана к диаметру должно быть 3,57;  

Принимают: 

Диаметр барабана находят из соотношения

Длина барабана

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

Число оборотов барабана в 1сек

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

Время пребывания материала в барабане

Здесь Gср- средняя масса материала, проходящего через барабан;

β=0,12- коэффициент заполнения барабана;

Pср Pм=745 - средняя насыпная плотность материала.

Gср=Gh+Gk/2=4,15 кг/ч

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

Где 1,2-коэффициент для подъемно-лопастной насадки.

 

3. Расход сушильного агента и тепловой баланс сушилки

Потери тепла в окружающую среду

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

Где αк-коэфициент теплоотдачи за счет вынужденной конвекции окружающей среды относительно наружной поверхности вращающего барабана, - коэффициент теплоотдачи излучением,

Принимают tст =25  и определяют режим движения окружающего воздуха относительно наружной поверхности барабана:

Здесь

 относительная скорость движения воздуха; L=d=2,1м в данном случае определяющий размер с учетом возможной толщины тепловой изоляции; плотность воздуха при 25 ;  вязкость воздуха при 25оС.

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

-где -теплопроводность воздуха при 25

Определяют коэффициент теплоотдачи излучением

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

Коэффициент теплоотдачи от стенки барабана к воздуху

Определяют необходимую толщину слоя изоляции. В качестве изоляционного материала выбирают шлаковую вату с *2=0,076  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

По упрощенной формуле

Определяют толщину изоляции δ2

Отсюда .

Уточняют величину наружного диаметра барабана

Наружная поверхность барабана

Тепловые потери в окружающую среду

Удельная потеря тепла

 

3. Расчет процесса сушки с помощью i – x диаграммы

Для определения расходов воздуха и тепла на сушку строят диаграмму сушильного процесса I-x . На рис.2 приведено изображение процесса сушки в барабанной сушилке.

РРР

Рис. 2. Изображение процесса сушки на диаграмме Рамзина