Сушильный барабан для сушки гранул в производстве керамзита производительностью 100000 м3 в год

 

 

Министерство науки и образования РФ

 

Алтайский государственный технический университет

им. И. И. Ползунова

 

 

Кафедра строительных материалов

 

 

                                                                                   Курсовой проект

                                                                                       защищен с оценкой

______________________

“___”____________2006 г.

    УДК  666.04                                                                  Руководитель,профессор                      

                                                                                     д.т.н. В. Л. Свиридов

 

Сушильный барабан для сушки гранул в производстве керамзита

производительностью 100000 м3 в год

 

 

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

 по дисциплине “Тепловая обработка в производстве строительных материалов и изделий”

 

КП 290600. 04. 000 ПЗ

 

Проект выполнила студентка гр. ПСК-21	Н. Бровкина
Нормоконтролер проекта профессор, д.т.н.	В. Л. Свиридов

 

Барнаул 2006

 

Реферат

 

Курсовой проект состоит из одного листа графической части формата А1 и расчетно-пояснительной записки объемом  25 страниц машинописного текста, а так же 3 рисунка. Объектом курсового проекта является тепловая установка - барабанная сушилка для сушки керамзитовых гранул производительностью 100 000 м3 в год. В результате работы запроектирована сушильная установка с геометрическими размерами:  длина 14 м; диаметр барабана 2,8 м.

Расход дымовых газов на 1 кг испаренной влаги в сушиле 4286  кДж/ч.  Расход тепла на сушку материала составляет 12575875 кДж/ч.

 

 

Abstract

 

Course project consists of one sheet of the graphic part of the size Ay and the calculated- explanatory note by volume 25 pages of typewritten text, and so 3 figures. By the object of course project is thermal installation - revolving dryer for the drying of keramzit granules productivity 100 000 m3 in year.  As a result of work the drying plant with the geometric dimensions is designed:  the length of 14 m; the diameter of drum 2,8 m.

Expenditure of flue gases per 1 kg of the evaporated moisture in the dryer 4286 kJ/h.  Heat consumption for heating of materials is 12575875 kJ/h.

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

   стр.

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

1 Описание работы барабанной сушильной установки……………………………..5

2 Расчет сушильного барабана…...…………………………………………………..11

    2.1  Исходные данные  для расчета……………………………………………….. 11

    2.2  Технологический расчет сушильного барабана ………………......................12

    2.3  Тепловой расчет сушильного барабана …………………………………….. 14

3 Автоматизация………………………………………………………………………18

4 Охрана труда и техника безопасности……………………………………………..19

Список литературы………………………………………………….. ………………. 21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Сушкой называют термический процесс удаления влаги из материала при температуре ниже ее кипения. При этом удаляется только физически и физико – химически связанная влага при низких температурах нагрева, поэтому химических превращений при сушке не происходит. Сушка заключается в обмене теплотой и массой между теплоносителем и материалом. Удаление влаги ведет к сближению частиц материала и формированию его структуры [1].

Для сушки строительных материалов, изделий и деталей применяют сушильные установки. Сушилка должна обеспечивать максимальную скорость сушки высушиваемого материала при соблюдении высокого качества его, минимальный расход тепла и электроэнергии на 1 кг испаряемой влаги, равномерность сушки по всему объему сушилки, а также должна обладать возможно большей напряженностью объема по влаге (т. е. количеством испаряемой влаги на 1 м3 объема), легкостью регулирования параметров сушильного агента. Так же сушильная установка должна быть  оснащена механизмами для загрузки, выгрузки и перемещения материала, снабжена прибором теплового контроля и автоматикой и, наконец, удовлетворять санитарным нормам [2].

Для сушки кусковых и сыпучих материалов применяют разнообразные сушильные установки. Из формулы Ньютона известно, что количество испаренной влаги из материала qm пропорционально поверхности испарения qm = f (F). Следовательно, для кусковых и сыпучих материалов необходимо применить такой способ сушки, чтобы каждая частица или кусок материала омывались со всех сторон сушильным агентом. В этом случае при прочих равных условиях эффективность сушки будет максимальной.

В качестве транспортирующих устройств в сушильных установках могут применяться различные типы вагонеток и конвейеров. Кроме того, сами сушилки могут одновременно служить транспортными устройствами (барабанная сушильная установка и др.).

Работа сушильной установки оценивается удельными расходами теплоты и электроэнергии на удаление 1 кг влаги. В экономичных установках расход теплоты составляет 3500 – 5000 кДж/кг испаренной влаги. Электроэнергия расходуется на транспортирование сушильного агента. Удельный расход ее колеблется в очень больших пределах – от 0,05 кВт·ч и выше в современных многопутных сушилках со сложным трактом движения сушильного агента.

Классификации сушильных установок по единому принципу пока не существует. Поэтому для классификации используют ряд признаков работы сушил.

Так, по режиму работы,  сушилки делят на периодические и непрерывного

действия. Периодические работают по циклам. Сначала установку загружают материалом, далее проводят процесс сушки, после чего высушенную продукцию выгружают из установки. Тепловой режим в таких установках нестационарный. Сушильные установки непрерывного действия работают в близком к стационарному режиме. Загрузка и выгрузка изделий происходит непрерывно или небольшими одинаковыми интервалами.

По способу передачи теплоты сушилки делят на конвективные, контактные (кондуктивные), радиационные и смешанные. В последних применяется любое сочетание из указанных трех способов передачи теплоты.

По схеме движения сушильного агента различают противоточные, прямоточные, смешанные, с рециркуляцией, с реверсивной циркуляцией и другие сушильные установки.

По конструкции сушила подразделяют на распылительные для суспензий, газослоевые для кусковых и сыпучих материалов с сушкой в фильтрующем, кипящем и виброкипящем слоях, во взвешенном и транспортируемом в сушильном агенте состоянии, барабанные, шнековые для кусковых и сыпучих материалов, туннельные и конвейерные для сушки штучных и листовых материалов и др. [3].

 

 

 

 

 

1 Описание работы барабанной сушильной установки

 

Барабанные конвективные сушилки наиболее широко применяются в промышленности строительных изделий. Они просты в обращении, экономичны и надежны в эксплуатации. Барабан сушила имеет длину 4 – 30 м и диаметр 0,1 – 3,2 м, установлен под углом 4 - 6º к горизонту и вращается со скоростью 0,5 – 8 об/мин. Барабанная сушильная установка (рисунок 1) состоит из вращающегося стального барабана 9. Барабан снабжен венцовой шестерней 10, через которую осуществляется его вращение, и двумя опорными бандажами 8. Бандажи при вращении барабана катятся по неподвижным роликовым опорам 16 и исключают возможность передвижения барабана в продольном направлении. Торцы барабана с помощью уплотнительных колец 7 укреплены в камерах 6 и 11. Камера 6 служит для подачи материала, которая осуществляется через течку 5 питателем. Через камеру 11 отбирается высушенный материал, который через затвор 15 попадает на конвейер готовой продукции 14.

Камеры 6 и 11 одновременно предназначены для подачи и отбора сушильного агента. При работе барабана методом прямотока сушильный агент и материал передвигаются в одном направлении, подача сушильного агента, как показано на рисунке 1, осуществляется в камеру 6, а отбор отработанного сушильного агента — через камеру 11. При работе барабана методом противотока сушильный агент подается в камеру 11, а отбирается через камеру 6, движение материала остается прежним. Сушильный агент — теплоноситель готовится в выносной топке 1 посредством сжигания топлива, подаваемого через горелку 18, и воздуха на горение вентилятором 17. Продукты горения топлива попадают в смесительную камеру 2, где через окно 3 разбавляются холодным воздухом. Топка 1 снабжена аварийной трубой 4.

    

                 Рисунок 1 - Схема барабанной сушильной установки

1 — топка; 2 — смесительная камера; 3 — окно для подачи холодного воздуха; 4 — аварийная труба; 5 — подача материала; 6, 11—концевые камеры сушилки; 7 — уплотнительные кольца; 8 — опорные бандажи; 9 — металлический барабан; 10 — венцовая шестерня; 12— циклон; 13 — отсасывающий вентилятор; 14 — конвейер; 15 — челюстной затвор; 16 — роликовые подшипники; 17— вентилятор подачи воздуха на горение; 18 — подача топлива

 

Подготовленные и разбавленные воздухом продукты горения топлива — сушильный агент, подаются в камеру 6 и поступают в сушильный барабан, где ассимилируют влагу материала. Отработанный сушильный агент отбирается из камеры 11 и поступает на очистку в батарейный циклон 12. После очистки отработанный сушильный агент вентилятором 13 выбрасывается в атмосферу. Для более тщательной очистки отработанного сушильного агента во избежание загрязнения окружающей среды применяют двухстадийную очистку, для чего устанавливают последовательно второй батарейный циклон либо рукавный фильтр.

Металлический корпус барабана для повышения экономичности сушки снабжают внутренними насадками. Так в целях улучшения процессов теплообмена и сушки внутренняя полость барабана разделяется на ячейки. Ячейковая насадка (рисунок 2) применяется для сушки материала, способного к пылеобразованию. Принцип ее работы заключается в следующем. Перед насадкой устанавливают лопасти, которые распределяют материал по ячейкам. Далее материал при вращении барабана движется и пересыпается только в своей ячейке и проходит весь барабан, не попадая в другие ячейки. При таком движении, например глины, высота ее падения в ячейке меньше, чем в барабане без ячеек, поэтому количество образуемой пыли значительно уменьшается.

                                                  

Рисунок 2 – Ячейковая насадка для сушильного барабана

При сушке материалов в барабане основное количество теплоты от сушильного агента материалу передается конвекцией во время пересыпания. При увеличении степени загрузки барабана материалом возможность пересыпания его сокращается. Вместе с этим уменьшается поверхность материала, омываемого сушильным агентом, и уменьшается интенсивность сушки. Поэтому оптимальным условием загрузки, по экспериментальным данным, считают заполнение объема барабана материалом не более чем на 15—20%. Кроме того, материал получает теплоту от нагретых устройств барабана за счет теплопроводности. Конструкции барабана и поверхность материала получают теплоту за счет излучения.

Барабанные сушильные установки, как указывалось, могут работать по прямотоку и противотоку. Выбор того или иного принципа для сушки строительных материалов имеет большое значение. Для примера сравним условия теплообмена между сушильным агентом и материалом для сушильных установок (рисунок 3), одна из которых (рисунок 3, а) работает по прямотоку, другая (рисунок 3, б) — по противотоку. Пусть в обе сушильные установки подаются сушильный агент с одинаковой начальной температурой tc.a и один и тот же материал также с одинаковой температурой tм. Отложим на схеме 3, а в координатах t, °C, и l (длина установки) tc.а и tм. Проходя через барабанную сушилку в одном направлении с материалом, сушильный агент ассимилирует влагу, отдает теплоту материалу, нагревает его до t'м и с температурой t'с.а удаляется из установки. Данная установка работает по прямотоку.

На схеме 3, б в аналогичных координатах t, °С, и l отложим те же величины tc.а и tм. Проходя через аналогичную сушильную установку, только навстречу материалу, сушильный агент также ассимилирует влагу и отдает теплоту материалу, нагревает его, но уже до температуры tм``, а сам с температурой t"c.a удаляется из установки. Установка работает по противотоку.

 

                                  

Рисунок 3 - Схема изменения температур материала и сушильного агента в барабанной сушильной установке

а — при прямотоке; б— при противотоке

 

Сравнивая работу установок, отметим, что температура выходящего (отработанного) сушильного агента t"c.a (противоток) ниже, чем температура отработанного сушильного агента t'c.a (прямоток). Следовательно, использование тепловой энергии при противотоке более полное. Однако материал при противотоке нагревается значительно выше, чем при прямотоке. Указанный принцип нагрева и служит основой для выбора установок при различных требованиях технологии. Например, при сушке гипсового камня во избежание нагрева выше 170°С его необходимо сушить по прямотоку. По принципу прямотока сушат и глину, дабы не подвергнуть ее дегидратации. Песок, щебень и ряд других материалов сушат по противотоку.