Проект сушильной установки непрерывного действия

Министерство образования и  науки

Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Гидравлика и теплотехника»

 

                              УТВЕРЖДАЮ

                    Зав. кафедрой 

___________ Н.П.Жуков

                                                                                                         «___» _____________  2013 г.

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

к курсовой работе по дисциплине «Тепломассообменные оборудования предприятия»

на тему: «Проект сушильной установки непрерывного действия»

 

Автор работы                                                            Егоров М.С.                 группаСЭП-41

                                           (подпись, дата)                                   (инициалы, фамилия)

Специальность: 140106  Энергообеспечение предприятий

                                                         (номер, наименование)

Обозначение курсовой работы ТГТУ. 140106.005 ПЗ            

 

Руководитель  работы:                                                                                         И.В.Рогов

 

Работа защищена                                                 Оценка_____________________________

Члены комиссии:                                                                                                 И.В.Рогов

                                                                                        (подпись, дата)                                   (инициалы, фамилия)

 

                                                                                        (подпись, дата)                                   (инициалы, фамилия)

 

                                                                                        (подпись, дата)                                   (инициалы, фамилия)

 

Нормоконтролер:                                                                                                 И.В.Рогов     

                                                                                         (подпись, дата)                                   (инициалы, фамилия)

 

 

 

Тамбов 2013 г.                       

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1. Расчет барабанной сушилки
1.1. Материальный баланс сушилки
1.2. Определение параметров агента на входе в сушилку 1.3. Внутренний тепловой баланс сушилки 1.4. Определение параметров сушильного агента на выходе из сушки 1.5. Определение расхода сушильного агента 1.6. Определение расхода тепла на сушку 1.7 Аэродинамический расчет
2. Расчет основных параметров барабана
3. Выбор вспомогательного оборудования 3.1. Расчет калорифера 3.2. Расчет циклона 3.3. Расчет вентилятора
ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

 

Процесс сушки широко распространен  в химической отрасли: сушка минеральных  удобрений, солей, органических веществ, синтетических красителей, химических волокон, тканей, строительных материалов и др.

Во многих случаях сушка является одной из важнейших операций, определяющих не только качество готовой продукции, но и технико-экономические показатели производства в целом.

Сушка производится различными методами и различными аппаратами. В данном курсовом проекте процесс сушки  рассматривается со стороны непрерывного действия в барабанной сушилке.

В барабанных сушилках сушат порошковые и кусковые, зернистые и сыпучие материалы с размером кусков до 40 мм: каменный уголь, известняк, глину, песок, минеральные соли и другие материалы, а также дегидратируют гипсовый камень. Сушилки этого типа работают в непрерывном режиме при атмосферном давлении.

Корпус сушилки выполнен в виде стального сварного цилиндра с двумя  бандажами, каждый из которых опирается  на пару роликов. Наклон барабана , частота вращения его вокруг оси об/мин. Барабан приводится в движение от электродвигателя через редуктор, подвенцовое и венцовое зубчатое колесо, насаженное на корпус барабана.

Высушиваемый материал загружается  через одно торцовое отверстие барабана, а выгружается через другое. Перемещение  материала по барабану осуществляется за счет его наклона и вращения. Движение материала и теплоносителя  в барабане может быть прямоточным  и противоточным.

При использовании прямоточной  схемы сушильный агент поступает  через загрузочное торцовое отверстие  барабана и движется попутно с  движением материала. При использовании  противоточной схемы теплоноситель  входит в барабан через разгрузочное отверстие и направляется на встречу движущемуся материалу. Прямоточная схема по сравнению с противоточной обеспечивает более интенсивную сушку и максимальный удельный паросъём вследствие достижения высоких температурных напоров в начале, когда влажность материала максимальна, и он легко сушится. С другой стороны, противоточная схема позволяет, по сравнению с прямоточной, достигать наиболее полного теплоиспользования и экономии топлива.

В качестве теплоносителя используют дымовые газы или нагретый воздух. Дымовые газы применяются для  термостойких материалов. Чем выше температура газа, тем экономичнее  процесс, но нельзя повышать температуру  выше С, т.к. при большей температуре будет быстро прогорать стенка барабана и внутренние устройства. Кроме того, будут большие температурные напряжения и барабан будет деформироваться.

Если  материал не допускает большой температуры  нагрева, или не допустимо загрязнение  его сажей, то применяют нагретый воздух. Скорость газа в барабане не более 3 м/с , иначе будет слишком  большой унос твёрдых частиц . Если материал сильно пылит , то скорость газа должна быть ещё меньше. Барабан  изготавливают сваркой из листов кательной стали толщиной мм.

По способу передачи тепла различают: конвективную, контактную, терморадиационную, высокочастотную и сублимационную сушку.

При конвективном способе сушки  тепло для процесса передаётся от газообразного теплоносителя (нагретого  воздуха, дымовых газов или их смеси) при непосредственном соприкосновении  его с поверхностью высушиваемого  материала. Пары влаги уносятся тем  же теплоносителем. Механизм процесса конвективной сушки может быть представлен  следующим образом. При непосредственном соприкосновении влажного материала  с окружающей средой вследствие разности температур поверхности материала  и среды происходит испарение  влаги. Одновременно осуществляется перенос  массы паров влаги в окружающую среду, обусловленный разностью парциальных давлений паров влаги над влажной поверхностью тела и в окружающей среде.

В результате испарения влаги с  поверхности и отвода образовавшихся паров возникает градиент концентрации влаги в материале, являющийся движущейся силой внутреннего перемещения  её из глубинных слоёв к поверхности  испарения.

При контактной сушке тепло передаётся материалу от нагретой плоской или  цилиндрической поверхности. В большинстве  случаев нагрев поверхности производится паром, а в некоторых случаях  горячей водой, горячим маслом или  высокотемпературными теплоносителями.

При терморадиационном способе  сушки передача тепла осуществляется за счёт радиационного излучения, основную часть спектра которого (около 80%) занимают инфракрасные лучи. Через  капилляры высушиваемого материала  они проникают на глубину до 2 мм, где после многократного отражения энергия излучения превращается в тепловую и таким образом нагрев происходит в значительной степени изнутри материала. Скорость сушки в таких сушилках очень высока и может быть в десятки раз выше, чем в конвективных сушилках. Радиационное излучение в этих сушилках может осуществляться лампами инфракрасного излучения, металлическими или керамическими поверхностями, нагретыми до температуры С панельными горелками беспламенного горения. Этот способ сушки находит всё большее применение при сушке изделий тонкой керамики.

При высокочастотном способе сушки  высушиваемый материал подаётся в поле токов высокой частоты, где под  воздействием этого поля полярные молекулы (особенно Н₂О), стремясь ориентироваться вдоль направления поля, вынуждены совершать колебательные движения, в результате чего происходит разогрев материала. Нагрев происходит равномерно по всему слою. При этом в средней части материала устанавливается температура более высокая, чем на его поверхности. Под действием температурного градиента влага интенсивно перемещается к поверхности, благодаря чему скорость сушки материала увеличивается в сравнении с конвективной сушкой в несколько раз.

Однако этот способ нашёл ограниченное применение в промышленности из-за значительного расхода электроэнергии и высокой стоимости самой  установки.

При сублимационном способе сушки  влагу удаляют из твёрдых материалов путём возгонки (сублимации), т.е. влагу  переводят из твёрдой фазы в паровую, минуя жидкое состояние. Для сушки  материала этим способом необходимо создать достаточно большую разность температур между высушиваемым материалом и внешним источником тепла. Такую  разность температур создают, высушивая  материал в замороженном состоянии  при глубоком вакууме. В таких  условиях влага испаряется из материала, находящегося в замороженном состоянии. Тепло, необходимое для испарения  влаги, передаётся из окружающей среды  через стенки сушильной камеры или  подводится от специальных подогревателей.

Обоснование и описание технологической схемы.

Удаление влаги из влажного материала, согласно основным положениям массопередачи, осуществляется следующим путем: влага  из ядра твердого материала переходит  к поверхности раздела фаз (к  самой поверхности материала). Этот процесс осуществляется за счет массопроводности. Затем влага передается от поверхности  раздела фаз в ядро газовой  фазы за счет конвективной диффузии.

Из опыта установлено, что скорость сушки влажного материала зависит  от влажности материала, при этом наблюдается несколько периодов сушки:

Первый–период постоянной скорости сушки, или первый период: из материала удаляется лишь свободная влага, и процесс сушки описывается законами диффузии жидкости от поверхности материала к газу. В этот период величина диффузионного сопротивления внутри материала меньше величины сопротивления в газовой фазе, т.е. скорость сушки в первый период определяется диффузией в газовой фазе.

Второй – период падающей скорости сушки, или второй период: влажность материала достигает критического значения. Диффузионное сопротивление в газовой фазе становится соизмеримым с сопротивлением внутри материала, а в дальнейшем – значительно меньше, и скорость сушки в этот период определяется скоростью массопроводности внутри материала.

Для проектирования и расчета процесса сушки была выбрана барабанная сушилка. Материал и сушильный агент движутся в барабане в одном направлении  т.е. прямотоком. Выбор прямотока  обоснован тем, чтобы не перегреть высушиваемый материал, что в последующем может повлиять на следующие стадии технологического процесса.

Барабанные сушилки используются для сушки кусковых и зернистых  сыпучих материалов. Основной частью этих сушилок является наклонный  вращающийся барабан с постоянным или переменным углом наклона. Внутри барабана перемещается и одновременно перемешивается сушильный материал.

Для подачи воздуха и греющего пара в систему калориферов были подобраны 2 вентилятора. Вентиляторы радиальные применяются в системах вентиляции производственных, общественных и жилых  зданий. Могут быть выполнены из различных материалов (сталь оцинкованная, нержавеющая, углеродистая).

Сушильный барабан работает под  разрежением создаваемым дымососом  в качестве которого выбран вентилятор В-Ц14-46-8К-02, который применяется в  металлургической, строительной, пищевой  промышленности для отбора запыленного  воздуха, стружки, опилок и т.д.

Система очистки газов от пылевых  частиц представлена циклоном ЦН-15. Для  хранения и накопления сыпучих материалов используются бункеры. В них хранится исходный материал, конечный, а также  пыль уловленная в циклоне. Для равномерной  подачи материала в сушилку используем дозатор.ильный аппарат циклон вентилятор