Тема- Установка для сушки мелкодисперсного материала в барабанной сушилке Исполни

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Белорусский национальный технический университет

Энергетический Факультет

Кафедра «Промышленная теплоэнергетика и теплотехника»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Промышленные тепломассообменные процессы и установки»

Тема: «Установка для сушки мелкодисперсного материала в барабанной сушилке»

Исполнитель:                                            студент ЭФ 4 курса группы 106519            Бегляк Владимир Владимирович

Руководитель проекта:                                                 старший преподаватель

Космачева Элеонора Михайловна

Минск 2012

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Промышленная теплоэнергетика и теплотехника»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Промышленные тепломассообменные процессы и установки»

Тема: «Установка для сушки мелкодисперсного материала в барабанной сушилке»

Исполнитель:                                                    ______________  Бегляк В.В.

                                                                                                        (подпись)

                                                                       студент 4 курса группы 106519

Руководитель:                                             _____________  Космачева Э.М.

                                                                                                 (подпись)

Минск 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

1 Литературный обзор по теории и технике сушки мелкодисперсных материалов 7

2 Выбор и описание технологической схемы сушильной установки 14

3 Материальный баланс сушилки 16

4 Определение параметров сушильного агента и его расхода (построение теоретического и действительного процессов сушки) 17

5 Тепловой баланс сушилки. Определение расхода топлива 23

6 Определение основных размеров сушильного барабана и выбор нормализованной конструкции 25

7 Выбор вспомогательных устройств к сушильной установке 33

7.1 Выбор топки и горелочного устройства 33

7.2 Выбор тягодутьевого устройства 34

7.3 Выбор циклона 35

8 Целесообразность использования газовых двигателей в когенерации с сушильной установкой 36

Заключение 38

Список использованных источников 39

Введение

Сушкой называется термический процесс удаления из твердых материалов или растворов содержащейся в них влаги путем ее испарения. Удаление влаги из материалов удешевляет их транспортировку и придает им определенные свойства, а также способствует уменьшению коррозии аппаратуры. Изделие или материал приходится сушить в зависимости от их назначения для разных целей. Твердое топливо, например, подсушивают для повышения теплоты сгорания, улучшения процесса горения, древесину – для увеличения прочности, предохранение от гниения и плесени, различные другие изделия – для облегчения обработки, увеличения долговечности, предотвращения сжатия, искривления и растрескивания. Влагу можно удалять механическим способом: отжим, центрифугирование, отстаивание. Однако этими способами влага удаляется частично, более тщательное удаление влаги осуществляется путем тепловой сушки: испарение влаги, удаление паров.

Процесс тепловой сушки может быть естественным и искусственным. Естественная сушка применяется редко. Искусственная сушка материалов производится в специальных устройствах – сушилках, в которых сушильный агент, поглотивший пары влаги, отводится искусственным способом: при помощи вентиляторов, инжекторов, вытяжных труб и других устройств. Искусственная сушка в большинстве случаев осуществляется горячим воздухом. По физической сущности сушка является сложным диффузионным процессом. Его скорость определяется скоростью диффузии влаги из глубинных частей материала к поверхности, а затем в окружающую среду. Удаление влаги при сушке включает не только перенос материала, но и перенос тепла. Таким образом, сушка является теплообменным и массообменным процессами. По способу подвода тепла к высушиваемому материалу сушку делят:

1. Контактная – путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделительную стенку;
2. Конвективная – путем непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом, в качестве которого используют: подогретый воздух, топочные газы либо топочные газы с воздухом;
3. Радиационная – путем передачи тепла инфракрасным излучением;
4.  Диэлектрическая – в поле токов высокой частоты;
5.  Сублимационная – в замороженном состоянии в вакууме.

Высушиваемый материал при любой методе сушки находится в контакте с влажным воздухом или газом. При конвективной сушке влажному воздуху отводится основная роль. Поэтому необходимо четко представлять какими параметрами описывается воздух.

1.  Литературный обзор по теории и технике сушки мелкодисперсных материалов

В современных условиях развития промышленности значительно возросло количество заводов требующих  установок предварительной подсушки материала. Значительно усовершенствовались конструкции сушилок за счет применения новых теплообменных, топливосжигающих и других устройств и элементов. Более сложной стала и эксплуатация таких сушилок, требующих точного регулирования тепловых процессов, высококвалифицированного обслуживания.

Очень важной задачей при проектировании сушилок является правильное решение вопросов сжигания топлива. Последнее в большей степени влияет на тепловую работу установки, а также эффективное использование тепла продуктов горения в рабочем пространстве и отходящих из печи дымовых газов. При этом должны быть решены вопросы экономичности строительства, удобства обслуживания агрегатов, механизации и автоматизации процессов.

Решение этих задач связано с выполнением многообразных теплотехнических расчетов сушилок. Без расчета немыслимо создать новую конструкцию. 

Барабанные сушилки, применяемые для непрерывной сушки сыпучих материалов, представляют собой вращающийся цилиндрический барабан (диаметром до 2,8 м и длиной до 14 м), устанавливаемый с небольшим (2–7°) наклоном к горизонту. Барабан медленно (3-8 мин-1) вращается, что способствует продольному перемещению и поперечному перемешиванию сыпучего материала, заполняющего внутренний объем барабана обычно на 10–30 %. Лопасти на внутренней поверхности барабана и элементы насадки во всем его объеме увеличивают время падения частиц материала и улучшают условия обтекания каждой частицы потоком сушильного агента. Схема барабанной сушилки представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1. Схема барабанной сушилки для дисперсных материалов:

1 – лопасти-черпаки; 2 – элементы тормозящей насадки

При сушке материалов, обладающих адгезией к стальному барабану, на начальном участке движения влажного материала внутри барабана размещаются свободно перекатывающиеся металлические цепи, которые разрушают комки влажного материала и очищают внутреннюю поверхность барабанной сушилки.

Барабанные сушилки надежны в работе, обеспечивают глубокое высушивание сыпучих и малокомкующихся материалов при их прямоточном или противоточном движении с топочными газами (или с горячим воздухом), но и обладают повышенной металлоемкостью и громоздкостью шестеренчатого привода, обеспечивающего вращение барабана.

Барабанная сушилка М-829 стандартно оборудована угольной топкой-печкой, которую можно использовать для сжигания древесных отходов или опилочных брикетов. Вся регулировка и управление технологическим процессом сушения осуществляются полуавтоматически под управлением оператора сушилки. В случае сушки опилок с целью изготовления опилочных брикетов и опилочных гранул рекомендуется устанавливать в сушилке газовую печь, гарантирующую полную автоматизацию процесса сушки и подачи мокрого сырья в сушильный барабан, что обеспечивает соответствующую чистоту и цвет выходного продукта. Схема барабанной сушилки М-829 видом сбоку представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2. Барабанная сушилка М-829 – вид сбоку:

1 – печь сушилки с теплоизоляцией; 2 – скребковый транспортер подачи сырого сырья; 3 – приемник сырого материала; 4 – теплоизолированный барабан сушилки; 5 – камера разгрузки сухого материала; 6 – основной циклон с дозатором; 7 – вентилятор основного циклона

Технические характеристики представлены в таблице 1.1:

Таблица 1.1. Технические характеристики сушилки М-829

Наименование характеристики	Величина
Номинальная производительность сушилки при сушке опилок или другой биомассы и снижением влажности с  45-50% до 15%	1000 кг/ч
Количество испаряемой влаги	1100 кг/ч
Тепловая мощность котла	1000 кВт
Максимальная  температура воздуха на входе в барабан	600-650 оС
Средний расход топлива:
- уголь или топливо с теплотворной способностью,        похожей на уголь	200 кг/ч
- высококалорийные брикеты из опилок	250-300 кг/ч
- природный газ (GZ-50)	110-120 м3/ч
- печное топливо	95 л/ч
Суммарная установленная электрическая мощность	17 кВт
Общий вес сушилки с изоляцией из огнеупорной глины	16500 кг

Шахтные сушилки представляют собой вертикальную колонну, в которой влажный дисперсный материал под действием силы тяжести непрерывно опускается в нижнюю часть аппарата, откуда и выгружается с помощью питателя, обеспечивающего необходимую скорость нисходящего движения материала в аппарате. Через движущийся плотный слой материала непрерывно фильтруется сушильный агент, направление движения которого может быть различным: перекрестным, противоточным, прямоточным или комбинированным. Шахтные сушилки используются для крупнодисперсных, мелкопористых материалов типа дробленого угля, медленно отдающих влагу и потому требующих значительного времени сушки. К недостаткам шахтных сушилок относятся не слишком высокая интенсивность влагоудаления и неравномерность высушивания дисперсного материала, связанная с возможным образованием в движущемся слое застойных зон. Схема шахтной сушилки для сыпучих материалов представлена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3. Схема шахтной сушилки для сыпучих материалов:

1 – сплошной слой опускающегося дисперсного материала

Зерносушилка шахтного типа М-819 предназначена  для сушки зерна четырех основных зерновых, а также семян бобовых и масличных культур, кукурузы, риса и других растений.

Процесс сушки происходит непрерывно по принципу конвекции, причем в качестве теплоносителя служит чистый, подогретый воздух (без топочных газов). Подобранные соответствующим образом параметры подогретого воздуха предоставляют возможность сушить продовольственный и посевной материал.

Зерносушилка по своей конструкции приспособлена к  работе  на открытом  воздухе. Схема зерносушилки шахтного типа М-819 представлена на рисунке 1.4.

Рисунок 1.3. Схема зерносушилки шахтного типа М-819

Каждая зерносушилка оснащена колонкой сушки с фильтрами воздуха, топкой,  работающей на жидком/газовом топливе совместно с дымоотводной трубой и распределительным шкафом с установкой управления.

Технические характеристики зерносушилки шахтного типа М-819 представлены в таблице 1.2:

Таблица 1.2. Технические характеристики зерносушилки шахтного типа М-819

Наименование характеристики	Величина
Производительность зерносушилки, определенная на влажном зерне продовольственной пшеницы при непрерывной сушке и снижений влажности с 20 % на 14 %	20 т/ч
Количество испаряемой влаги	400 кг/ч
Максимальный расход топлива	160 кг/ч
Номинальный расход топлива	65-75 кг/ч
Расход топлива после переоборудования	55-60 кг/ч
Вид топлива	дизельное или гарное легкое масло
Потребляемая мощность	90,3 кВт
Количество обслуживающего персонала	1 оператор 1 котельщик
Средний расход топлива для просушки 1 тонну пшеницы с влажностью 20% до 14% в летних условиях	4-6 л

Сушилка песка универсальная шнековая CШУ-1 имеет в своем составе: корпус сушилки, шнек, загрузочный лоток, выгрузной патрубок, промежуточную опору, мотор-редуктор, частотный преобразователь, опорные подшипники, раму мотора-редуктора, подставку для теплоносителя.

Технические характеристики сушилки песка универсальной шнековой СШУ-1 приведены в таблице 1.3:

Таблица 1.3. Технические характеристики сушилки песка универсальной шнековой СШУ-1

Наименование характеристики	Величина
Производительность по исходному продукту, т/час	не более 1
Принцип сушки	прямоточный
Теплоноситель	пушка тепловая (электрическая, газовая, на диз.топливе)
Тепловая мощность, кВт	30-70
Внешний диаметр трубы, мм	272
Толщина стенки трубы, мм	8
Мощность электродвигателя, кВт	3
Частота вращения шнека, об/мин	40-70
Питание, В/Гц	380/50
Габаритные размеры Д×Ш×В, мм	6200×1700×2100
Масса, кг не более	350

Принцип работы заключается в следующем: сыпучий материал, влажность которого выше нормативной, загружается непрерывным потоком в приемный лоток сушилки. Из лотка шнек перемещает материал по всей длине сушилки. Одновременно осуществляется нагрев  материала с помощью установленного теплоносителя. Образующаяся паровоздушная смесь выводится через технологические отверстия. Высушенный материал ссыпается через патрубок выгрузки. Время нахождения материала в сушилке шнековой  регулируется числом оборотов шнека, при помощи частотного преобразователя.

1.  Выбор и описание технологической схемы сушильной установки

Так как сушимый материал не боится загрязнений, то применяем в качестве сушильного агента смесь дымовых газов и атмосферного воздуха. При использовании данного сушильного агента выявляется небольшая потребность в топливе, снижается металлоемкость [4, c.16].

Барабанные атмосферные сушилки непрерывного действия предназначены для сушки сыпучих материалов топочными газами или нагретым воздухом.

Барабанная сушилка представляет собой сварной цилиндр – барабан, на наружной поверхности которого укреплены бандажные опоры, кольца жесткости и приводной зубчатый венец. Ось барабана может быть наклонена к горизонту на 2о-7о  

Внутри барабана устанавливают насадки, конструкция которых зависит от свойств высушиваемого материала. Со стороны загрузочной камеры многозапорная винтовая насадка, с числом спиральных лопастей от шести до шестнадцати в зависимости от диаметра барабана. При сушке материала с большой адгезией к поверхности на начальном участке последнего закрепляют цепи, при помощи которых разрушают камки и очищают стенки барабана. Для этой же цели могут применять ударные приспособления, расположенные с внешней стороны барабана.

Основной материал для изготовления барабанов сушилок, загрузочных и разгрузочных камер – углеродистые стали. В технически обоснованных случаях дополнительное изготовление барабанов, разгрузочных и разгрузочных камер частично или полностью из жаростойких сталей специальных марок.

Принципиальная схема барабанной сушилки представлена на рисунке 2.1:

Рисунок 2.1. Принципиальная схема барабанной сушилки.

1 – барабан; 2 – питатель; 3 – сушильный барабан; 4 – топка; 5 – смесительная камера; 6, 7, 11 – вентиляторы; 8 – промежуточный бункер; 9 – транспортер; 10– циклон; 12 – зубчатая передача.

Влажный материал из бункера 1 с помощью питателя 2 попадает во вращающийся сушильный барабан 3. Параллельно материалу в сушилку подается сушильный агент, образующийся от сгорания смеси топлива и воздуха в топке 4 и смешения газов в смесительной камере 5. Воздух  в топку и смесительную камеру подается вентиляторами 6, 7. Высушенный материал двигается с противоположного конца сушильного барабана в промежуточный бункер 8, а из него – на транспортирующее устройство 9.

Отработанный сушильный агент перед выбросом в атмосферу очищается от пыли в циклоне 10. При необходимости производится дополнительное, мокрое пылеулавливание.

Транспортировка сушильного агента через сушильную камеру осуществляется с помощью вентилятора 11. При этом установка находится под небольшим разрежением, что исключает утечку сушильного агента через неплотности упаковки.

Барабан приводится во вращение электродвигателем через зубчатую передачу 12.

1.  Материальный баланс сушилки

Количество испаренной в сушилке влаги определяем по формуле [1 , с. 246, формула 21.108]:

  

Количество сухого песка после сушки определяем по формуле  [1 , с. 246, формула 21.109]:

  

1.  Определение параметров сушильного агента и его расхода (построение теоретического и действительного процессов сушки)

В качестве топлива используется природный газ со следующим составом:

CH4=95,6%; C2H6=0,7%; C3H8=0,4%; C4H10=0,2%; С5Н12 =0,2%; CO2=2,8%; N2=0,1%; МДж/м3; ρт=0,74 кг/м3.

Процентное массовое содержание составляющих газа, при сгорании которых образуется вода, определяем по формуле  [2 , с. 294]:

  

;

;

.

Количество влаги, выделяющейся при сгорании 1 кг топлива, определим по формуле  [2 , с. 294]:

  

Теоретическое количество сухого воздуха для сжигания 1 кг топлива определяем по формуле  [2, c. 294, формула 9.1]:

  

Количество тепла, выделяющегося при сжигании 1 кг топлива, определяем по формуле  [2, c. 294, формула 9.3]:

  

Общий коэффициент избытка воздуха, необходимый для получения газов с температурой tг=400 оС, определяем по формуле  [2, c. 295, формула 9.6]:

  

где   т=0,95 – КПД топки;

ст=1,3 – теплоемкость газообразного топлива;

=15 оС – температура газа;

сс.г=1,1 – теплоемкость сухого газа при t=400 оС;

iп=3288 – энтальпия водяного пара при t=400 оС;

do=10 – влагосодержание наружного воздуха при t=15 оС;

Io=19,5 – энтальпия воздуха.

Общая удельная масса сухих газов, получаемых при сжигании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры смеси 400 оС, определяется по формуле  [2, c. 295, формула 9.7]:

  

Удельная масса водяных паров в газовой смеси при сжигании 1 кг топлива определяется по формуле  [2, c. 295, формула 9.8]:

  

Влагосодержание газов на входе в сушилку (d1=dсм) на 1 кг сухого воздуха определяется по формуле  [2, c. 295]:

  

Энтальпия топочных газов на входе в сушилку определяем по формуле  [2, c. 295, формула 9.9]:

  

Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки  [2, c. 296, формула 9.11]:

  

где   с=4,19 – изобарная теплоемкость воды;

 1=15 оС  – температура материала на входе в сушилку;

 qдоп=0  – теплота, вносимая в дополнительном подогревателе;

 qм – потери теплоты с материалом:

где    – теплоемкость песка;

 

 

 qт=0  – потери теплоты с транспортным устройством;

 q5=22,6  – потери теплоты в окружающую среду на 1 кг влаги.

При испарении поверхностной влаги принимают приблизительно равной температуре мокрого термометра при соответствующих параметрах сушильного агента. Принимая в первом приближении процесс сушки адиабатическим, находим по диаграмме по начальным параметрам сушильного агента: .

Подставив соответствующие значения, получим:

 

Уравнение рабочей линии сушки  [2, c. 297, формула 9.12]:

   

Для построения рабочей линии сушки на диаграмме необходимо знать координаты ( и ) минимум двух точек. Координаты одной точки известны (точка А): . Для нахождения координат второй точки зададимся произвольным значением  и определим соответствующее значение . Пусть . Тогда .

Через две точки на диаграмме (рисунок 4.1) с координатами (точка В) и (точка D) проводим линию сушки до пересечения с заданным конечным параметром . В точке пересечения линии сушки с изотермой (точка C’) находим параметры отработанного сушильного агента:

Расход сухого газа определяем по формуле   [2, c. 297, формула 9.13]:

  

Расход сухого воздуха определяем по формуле  [2, c. 297, формула 9.14]:

  

 

I, кДж/кг

В’

t1

В

D

φ=100%

C’

C

t2

А

d

d0

d1

d2

d, кг/кг

d2д

Рисунок 4.1. Построение теоретического и действительного процессов сушки в I-d-диаграмме влажного воздуха.

1.  Тепловой баланс сушилки. Определение расхода топлива

Уравнение теплового баланса сушильной установки имеет вид :

  

где    – теплота сгорания топлива;

W – количество испаренной влаги;

В – расход топлива;

 т=0,95 – КПД топки;

 q1 – полезная теплота;

 q2 – потери теплоты с уходящим сушильным агентом;

qм – потери теплоты с материалом;

 qт=0  – потери теплоты с транспортным устройством;

 q5=22,6  – потери теплоты в окружающую среду.

Полезная теплота, пошедшая на испарение 1 кг влаги из материала, определяется по формуле :

   

 

Потери теплоты с уходящим сушильным агентом определяем по формуле :

  

где   – удельный расход сушильного агента:

с2 – массовая теплоемкость дымовых газов (сушильного агента, покидающего сушилку), можно принять равной теплоемкости воздуха и определить по формуле :

  

Тогда имеем:

КПД сушильной установки определяем по формуле :

  

Расход топлива определяем из формулы :

  

1.  Определение основных размеров сушильного барабана и выбор нормализованной конструкции

Основные размеры барабана выбирают по нормативам и каталогам-справочникам в соответствии с объемом сушильного пространства. Объем сушильного пространства V складывается из объема Vп, необходимого для прогрева влажного материала до температуры, при которой начинается интенсивное испарение влаги (до температуры мокрого термометра сушильного агента), и объема Vc, требуемого для проведения процесса испарения влаги, т. е. V=Vс+Vп. Объем сушильного пространства барабана может быть вычислен по модифицированному уравнению массопередачи  [2, c. 297, формула 9.16]:

  

где    – средняя движущая сила массопередачи;  

– объемный коэффициент массопередачи.

При сушке кристаллических материалов происходит удаление поверхностной влаги, т. е. процесс протекает в первом периоде сушки, когда скорость процесса определяется только внешним диффузионным сопротивлением. При параллельном движении материала и сушильного агента температура влажного материала равна температуре мокрого термометра. В этом случае коэффициент массопередачи численно равен коэффициенту массоотдачи .

Для барабанной сушилки коэффициент массоотдачи может быть вычислен по эмпирическому уравнению  [2, c. 298, формула 9.17]:

  

где   ρср – средняя плотность сушильного агента;

с – теплоемкость сушильного агента при средней температуре в барабане;

β – оптимальное заполнение барабана высушиваемым материалом,;

Р0 – давление, при котором осуществляется сушка;

P – среднее парциальное давление водяных паров в сушильном барабане.

Уравнение справедливо для значений ω·ρср=0,6-1,8 кг/(м2·с), n=1,5-5,0 об/мин, β=10-25%.

Размер частиц высушиваемого материала от 1 до 2 мм, насыпная плотность 1200 кг/м3. Принимаем скорость газов в барабане ω=2,4 м/с. Плотность сушильного агента при средней температуре в барабане tср=(400+ +100)/2=250 °С практически соответствует плотности воздуха при этой температуре  [2, c. 298]:

  

При этом ω·ρср=2,4·0,676=1,62 кг/(м2·с), что не нарушает справедливости уравнения.

Частота вращения барабана обычно не превышает 5-8 об/мин; принимаем n=5 об/мин.

Оптимальное заполнение барабана высушиваемым материалом β для разных конструкций перевалочных устройств различно. Принимаем подъемно-лопастной тип перевалочного устройства. Для рассматриваемой конструкции сушильного барабана β=12%.

Процесс сушки осуществляется при атмосферном давлении, т. е. при Р0=108 Па. Парциальное давление водяных паров в сушильном барабане определим как среднеарифметическую величину между парциальными давлениями на входе газа в сушилку и на выходе из нее.

Парциальное давление водяных паров в газе определим по уравнению  [2, c. 298, формула 9.18]:

  

Тогда на входе в сушилку имеем:

На выходе из сушилки:

Отсюда  [2, c. 299]:

  

Таким образом, объемный коэффициент массоотдачи равен:

Движущую силу массопередачи  определим по уравнению  [2, c. 299, формула 9.19]:

  

Средняя движущая сила , выраженная через единицы давления (Па), равна  [2, c. 299, формула 9.20]:

  

Для прямоточного движения сушильного агента и высушиваемого материала имеем:  – движущая сила в начале процесса сушки, Па;  – движущая сила в конце процесса сушки, Па; – давление насыщенных паров над влажным материалом в начале и в конце процесса сушки, Па.

Значения и определяют по температуре мокрого термометра сушильного агента в начале (tм1) и в конце (tм2) процесса сушки. По диаграмме  найдем: tм1=70 °С, tм2=68 °С; при этом =21994,5 Па, =21328 Па.

Тогда по уравнению  [2, c. 299]:

Выразим движущую силу в кг/м3 по уравнению :

Объем сушильного барабана, необходимый для проведения процесса испарения влаги, без учета объема аппарата, требуемого на прогрев влажного материала, находим по уравнению:

Объем сушилки, необходимый для прогрева влажного материала, находят по модифицированному уравнению теплопередачи  [2, c. 300, формула 9.21]:

  

где    – расход тепла на прогрев материала до температуры tм1;

 – объемный коэффициент теплопередачи;

 – средняя разность температур.

Расход тепла Qп равен  [2, c. 300, формула 9.22]:

  

Объемный коэффициент теплопередачи определяют по эмпирическому уравнению  [2, c. 300, формула 9.23]:

  

Для вычисления необходимо найти температуру сушильного агента до которой он охладится, отдавая тепло на нагрев высушиваемого материала до tм1. Эту температуру можно определить из уравнения теплового баланса  [2, c. 301, формула 9.24]:

  

Откуда =360 °С. Средняя разность температур равна  [2, c. 301, формула 9.25]:

  

Подставляем полученные значения в уравнение :

Общий объем сушильного барабана V=46,4+2,6=49 м3.

Выбираем барабанную сушилку № 6720 со следующими характеристиками: объем V=53,2 м3, диаметр d=2,2 м, длина l=14 м.

Определим действительную скорость газов в барабане по формуле  [2, c. 301, формула 9.27]:

  

Объемный расход влажного сушильного агента на выходе из барабана (в м3/с) равен  [2, c. 302, формула 9.28]:

  

где   dср – среднее содержание влаги в сушильном агенте.

Подставив, получим:

Действительная скорость газов (ωд=2,46 м/с) отличается от принятой в расчете (ω=2,4 м/с) менее чем на 15%. Некоторое уменьшение интенсивности процесса сушки при снижении скорости газов по сравнению с принятой в расчете полностью компенсируется избытком объема выбранной сушилки по сравнению с расчетным. Если расхождение между принятой и действительной скоростями газов более существенно, необходимо повторить расчет, внося соответствующие коррективы.

Определим среднее время пребывания материала в сушилке по формуле  [2, c. 302, формула 9.29]:

  

Количество находящегося в сушилке материала равно  [2, c. 302, формула 9.30]:

  

Зная время пребывания, рассчитаем угол наклона барабана по формуле  [2, c. 302, формула 9.31]:

  

Далее необходимо проверить допустимую скорость газов, исходя из условия, что частицы высушиваемого материала наименьшего диаметра не должны уноситься потоком сушильного агента из барабана. 

Скорость уноса, равную скорости свободного витания ωс.в, определяют по уравнению  [2, c. 302, формула 9.32]:

  

где и  – вязкость и плотность сушильного агента при средней температуре; d – наименьший диаметр частиц материала, м; Ar – критерий Архимеда; ρч – плотность частиц высушиваемого материала, равная для песка 1500 кг/м3.

Средняя плотность сушильного агента равна  [2, c. 302]:

  

Критерий Архимеда  [2, c. 302]:

  

Тогда скорость уноса:

Рабочая скорость сушильного агента в сушилке (ωд=2,46 м/с) меньше, чем скорость уноса частиц наименьшего размера ωс.в=6,6 м/с, поэтому расчет основных размеров сушильного барабана заканчиваем.

 

1.  Выбор вспомогательных устройств к сушильной установке
2.  
3.  
4.  
5.  
6.  
7.  
8.  
9.  Выбор топки и горелочного устройства

Принимаем величину:

Далее имеем выражение для qв, чтобы найти объем топки :

  

Для практических расчетов принимают следующую зависимость:

Объем топки равен :

  

Откуда имеем :

  

В качестве горелочных устройств выбираем 2 горелки ГИП-9, тип I [3, c. 347, таблица 57] со следующими характеристиками: расход газа Vг=131 м3/ч, при давлении Рг=84 кПа.

1.  Выбор тягодутьевого устройства

Мощность электродвигателя вентилятора определим по формуле :

   

Определим сопротивление сушилки по формуле :

  

где – сопротивление топки;

– сопротивление барабана;

– сопротивление циклона;

– прочие сопротивления.

Принимаем , , ,

Плотность дымовых газов на выходе из сушилки определим по формуле :

   

Тогда:

1.  Выбор циклона

На основании таблицы [5, c. 142, таблица 3.4] выбираем циклонные элементы диаметром 250 мм.

Для направляющего аппарата типа розетки с углом наклона лопастей к горизонтали 25о коэффициент гидравлического сопротивления  

Скорость газа в цилиндрической части циклонного элемента определим по формуле  [5, c. 143]:

  

Расход газа на один элемент батарейного циклона определим по формуле  [5, c. 143]:

  

Требуемое число элементов определим по формуле  [5, c. 143]:

  

Принимаем n=35. Выбираем батарейный циклон с типом секции ПС-5-35 [6, с. 52, таблица 9]. Элементы располагаем в пять рядов по ходу газа (семь элементов в каждом ряду).

1.  Целесообразность использования газовых двигателей в когенерации с сушильной установкой

В конкурентной борьбе за потребителя на первый план наряду с необходимостью технической реконструкции, внедрением европейских стандартов контроля качества, разработкой новых видов продуктов, вышли проблемы снижения себестоимости продукции и в первую очередь – экономия топлива, электроэнергии, воды, улучшение очистки сточных вод. Важнейшая задача сегодня – это серьезная реконструкция производства, основанная на новейших технологиях и процессах, предлагающих существенные возможности экономии энергии.

Для промышленности характерно то, что электрическая и тепловая энергия часто потребляются одновременно. При этом электроэнергию получают от сетей энергоснабжающих компаний, а тепловая энергия – производится собственными котельными. Практически отсутствующая на данный момент конкуренция среди генерирующих и энергораспределительных компаний приводит к отсутствию мотивации в сокращении издержек при производстве, транспортировке и поставке электроэнергии конечным потребителям, вызывает постоянный рост цен на энергоносители для конечных потребителей и негативно сказывается на себестоимости продукции.

Для существенного снижения энергоемкости и, соответственно, себестоимости конечной продукции необходима альтернативная более эффективная технология энергоснабжения. В настоящее время самой эффективной технологией производства электрической и тепловой энергии из органического топлива является когенерация. Когенерационные установки на базе газопоршневых двигателей имеют наивысшую на сегодняшний день эффективность преобразования энергии топлива в электричество. Например, для современных установок производства General Electric GE Jenbacher (мировой лидер в производстве газопоршневых двигателей и электростанций на их базе), электрический КПД составляет 43%, а с учетом тепла общий КПД достигает 90%. Это позволяет иметь минимальную топливную составляющую в себестоимости производимой электроэнергии.

Суть нового подхода к энергообеспечению предприятий – использование когенерационных технологий для собственной комбинированной выработки дешевой электроэнергии, тепловой энергии при сжигании природного газа с максимальной эффективностью в когенерационных газопоршневых установках.

Конкретные и неоспоримые конкурентные преимущества собственной когенерационной электростанции:

1. Более эффективное использовать сжигаемое дорогостоящее топливо

(общий КПД использования топлива в установках достигает 90%);

1. Возможность получения дешевой электроэнергии;
2. Получение необходимого количества дешевого теплоносителя для

технологии;

1. Снижение уровня выбросов вредных веществ и парниковых газов;
2. Когенерационные установки часто используются в качестве аварийных

источников электроэнергии там, где не допускаются перебои в электроснабжении потребителей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения курсового проекта был произведен расчет установки для сушки мелкодисперсного материала в барабанной сушилке. Для осуществления процесса необходима барабанная сушилка № 6720, выпускаемая заводами «Уралхиммаш» и «Прогресс», со следующими характеристиками: объем V=53,2 м3, диаметр d=2,2 м, длина l=14 м, тип перевалочного устройства – подъемно-лопастной. Высушиваемый материал подается прямотоком к сушильному агенту. Топливо (природный газ) сгорает в топке с горелочными устройствами ГИП-9, тип I со следующими характеристиками: расход газа Vг=131 м3/ч, при давлении Рг=84 кПа. На выходе из сушильного барабана газы поступают в батарейный циклон с типом секции ПС-5-35 (элементы диаметром 250 мм) для очистки от пыли. Затем дымовые газы с помощью вентилятора (мощность электродвигателя Nд=40,5 кВт) проходят через мокрый пылеуловитель и выбрасываются в атмосферу

Произведена оценка целесообразности использования газовых двигателей в когенерации с сушильной установкой. Приведены конкретные и неоспоримые конкурентные преимущества собственной когенерационной электростанции.

Список использованных источников

1. Дытнерский, Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: учеб.: в 2 ч. / Ю.И. Дытнерский. – Москва: «Химия», 1995. – Ч. 2. – 368 с.
2. Дытнерский, Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Ю.И. Дытнерский и др. – Москва: «Химия», 1991. –  2-ое изд. – 496 с.
3. Исламов, М.Ш. Печи химической промышленности: учеб. / М.Ш. Исламов – Москва: «Химия», 1975. – 2-ое  изд. – 432 с.
4. Лебедев, П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок: учеб. / П.Д. Лебедев. – М.-Л.: «Госэнергоиздат», 1962. – 320 с.
5. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. – Ленинград: «Химия», 1987. – 10-ое изд. – 510 с.
6. Ужов, В.Н. Борьба с пылью в промышленности: учеб. / В.Н. Ужов. – Москва: «Госхимиздат», 1962. – 184 с.

1. і На початку експерименту протягом кількох днів приходив електромонтер і замінював лампочки на більш потужн
2. Профилактика стресса в профессиональной деятельности медицинских работников
3. Реферат на тему- Воспитание как процесс целенаправленного формирования и развития личности
4. Дарсі є створення безпечних умов праці
5. Групповая игровая деятельность в Интернете
6. Лекция 20 Сериализация объектов
7. то основам работы в области цифрового искусства
8. Введение Гражданство является центральным звеном отношений между государством и индивидом
9.  Языковой знак как объект теории 1
10. Курсова робота Вільям Шекспір 1
11. Планирование качества продукции.html
12. Тема- Издержки и результаты деятельности фирмы Омск2013 Содержание
13. один з найважливіших методів вилучення цільови- продуктів з нативних розчинів
14. Тема 8. Общение в профессиональной деятельности юриста коммуникативная подструктура.1
15. тема устойчивых мотивов личности задающая главные тенденции её поведения называется.
16. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата економічних наук КИЇВ 2007
17. Лекция 2. Продовольственная безопасность Декларация римская по всемирной объединенной организации
18. вариант его оформления
19. ТЕМА- ФИБРОМИОМА МАТКИ
20. List tremendously ~ дуже значно respective відповідний remrkbly найвищою мірою compe

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе