1. тепловой расчет 7 гидродинамический расчет 8

• Название: 1. тепловой расчет 7 гидродинамический расчет 8
• Дата: 03.12.2021
• Размер: 53.14 Kb.
• Имя файла: kursach!!!.docx
• Тип: Реферат; #290520

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

1.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ 7

2.ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 8

4.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 12

5. ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 13

БУНКЕР 13

РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ВЛАЖНОГО ПРОДУКТА 14

НАСОС 14

ЦИКЛОН 15

ВЕНТИЛЯТОР 16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 17

ВВЕДЕНИЕ

Сушка — это процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала путем испарения содержащейся в нем жидкости за счет подведенного к материалу тепла. Целью сушки является улучшение качества материала (снижение его объемной массы, повышение прочности) и, в связи с этим, увеличение возможностей его использования. В химической промышленности, где технологические процессы протекают в основном в жидкой фазе, конечные продукты имеют вид либо паст, либо зерен, крошки, пыли. Это обусловливает выбор соответствующих методов сушки.

Наиболее широко распространены в химической технологии конвективный и контактный методы сушки.

При конвективной сушке тепло передается от теплоносителя к поверхности высушиваемого материала. В качестве теплоносителей используют воздух, инертные и дымовые газы.

При контактной сушке тепло высушиваемому материалу передается через обогреваемую перегородку, соприкасающуюся с материалом. Несколько реже применяют радиационную сушку (инфракрасными лучами) и сушку электрическим током (высокой или промышленной частоты).

Применяемые в химической промышленности виды сушилок можно классифицировать по технологическим признакам: давлению (атмосферные и вакуумные), периодичности процесса, способу подвода тепла (конвективные, контактные, радиационные, с нагревом токами высокой частоты), роду сушильного агента (воздушные, газовые, сушилки на перегретом паре), направлениям движения материала и сушильного агента (прямоточные и противоточные), способу обслуживания, схеме циркуляции сушильного агента, тепловой схеме и т. д.

Выбор типа сушилки зависит от химических свойств материала. Так, при сушке материалов с органическими растворителями используют герметичные аппараты и сушку обычно проводят под вакуумом; при сушке окисляющихся материалов применяют продувку инертными газами; при сушке жидких суспензий используют распыливание материала. Конструкции сушилок весьма разнообразны и выбор их определяется технологическими особенностями производства

1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

Производительность аппарата составляет:

по перерабатываемому раствору

= = 4700 т/год



по испаренной влаге

W = = 0,149 = 82,8 кг/ч = 0,023 кг/с

по испаренной влаге

=

Аппарат проектируется по варианту, когда вся влага раствора испаряется в объеме факела с завершением кристаллизации материала.

Начальная температура сушильного агента принимается ниже температуры термического разложения: = 400 ᵒС.

Температура плавления никотиновои кислоты = 196 °С.

Температура псевдоожижающего агента <196°С.

Температура слоя = 120 °С.

Температура гранул = - 5 = 115 °С.

Высота слоя, на которой происходит полное поглощение теплоты факела, определяется из уравнения



°С = 128°С

откуда



Задаются:

статическая высота слоя = 0,6 м;

диаметр сопла 0,06 м;

расстояние между центрами сопел = (2,6÷3,4)

= 2,68-0,06 = 0,16 м.

2. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

А. Псевдоожижение. Критерий Архимеда для гранул никотиновой кислоты = 0,002 м, плотность = 1400 кг/м3.


= [9,8* / *

*[(1400 - 0,869)/0,869] = 197203

где кинематическая вязкость псевдоожижающего агента

=25,3* /с

берем при = 120 °С (ниже будет рассчитана точнее).

Критическая скорость псевдоожижеиия


= 0,671 м/с

Рабочая скорость псевдоожижения

Б. Фонтанирование. Критерии Архимеда (при = 400 °С)

= [ ] = 53786

Скорость витания гранул



Первая критическая скорость фонтанирования

= =
=

Вторая критическая скорость фонтанирования

=

=

В. Пневмосепарация. Критерий Архимед

= [ ] = 325640
Воздух в сепарационное сопло поступает из охладителя готового продукта и проходит через нижнюю и верхнюю камеры газораспределительного устройства. При этом воздух подогревается примерно до 40 (на эту температуру рассчитываем охладить и внутреннюю теплоизоляцию газораспределительного устройства). Поэтому параметры воздуха и берем при температуре = 40 °С.

Скорость витания готовых гранул

= 7,81 м/с

Определяется расход сушильного агента. Суммарная удельная теплота концентрирования и кристаллизации найдена экспериментально (как было указано выше):

=

Удельная теплоемкость гранул =0.88 кДж/кг

Расход сушильного агента





Количество теплоты, подводимое сушильным агентом,

2237,48*434,2 = 971513,82 кДж/кг

Рассчитывается расход сушильного агента, подаваемого в один факел,

,

где

Количество факелов

n=

Рассчитывается расход воздуха на сепарацию



где ,

принимаем 0,06 м.

Определяется расход псевдоожижающего агента



где



Тепловой баланс псевдоожижения



Принимаем энтальпию воздуха на сепарацию (при )

== 33,8 кДж/кг;

тепловые потери через корпус аппарата (не более 1 % от общего расхода)

= 16000 кДж/ч.

энтальпия псевдоожижающего агента





Тогда температура псевдоожижающего агента = 140 °С, что удовлетворяет условию < 196 °С.

Количество теплоты, переносимое псевдоожижающим агентом,


3. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ

А. Расчет форсунки для распыления раствора в факел.

В аппарате применены форсунки воздушного распыления низкого давления. Расчет ведется по методике Шухова. Средний диаметр капель = 0,25 мм. Расход воздуха составляет 2 % от потребляемого установкой: 200 /ч. Плотность 15 % водного раствора никотиновой кислоты = 1,65 т/ . Скорость раствора 0,5 м/с.

Б. Расчет диаметров трубопроводов.

Скорости воздуха и раствора принимаем по нормам; тогда исходя из уравнения расхода получаем: диаметр трубопровода для подачи сушильного агента = 300 мм (труба 325 X 8, МРТУ 14-4-21—67); диаметр трубопровода для подачи псевдоожижающего агента = 125 мм (труба 133 X 4, ГОСТ 8732—68); диаметр трубопровода уходящих газов = 300 мм; диаметр трубопровода подачи раствора = 10 мм (труба 14 X 2, ГОСТ 8734—68); диаметр трубопровода воздуха на распыление = 25 мм (труба 32 X 2, М РтУ 14-4-21—67).

В. Толщина наружной тепловой изоляции аппарата.

Для минеральной ваты = 12 мм, для асбестовой ткани 25 мм. Толщина изоляции на поверхности сопел внутри газораспределительного устройства 20 мм (минеральная вата).

Г. Конструктивные размеры аппарата и расчет элементов конструкции.

Диаметр верхней части аппарата, где происходит сепарация пыли, со средним диаметром 0.15 мм




Угол раскрытия конуса 20, высота конуса 1м , высота сепарационной части 0.6 м, высота аппарата = 5 м , масса аппарата 3 т. Материал корпуса: сталь по ГОСТ 1050—60, лист толщиной 8 мм плакирован нержавеющей сталью X18Н9 или Х18Н9Т по ГОСТ 5632—72 (покрытие внутри корпуса); длина сварных швов опор не менее 0,7 м; диаметр болтов крепления газорапределительного устройства 20 мм. Чертежи сушилок и расположение сушилок в цехах на чертежах приведено в приложении 1.

4.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Диаметр отверстий < = l,4 мм.

Гидравлическое сопротивление решетки = 0,4 = 710 Па,

где рабочее давление псевдоожижения 1780 Па.

толщина решетки = 8 мм.

В результате расчета получается: количество отверстий = 21150;

шаг расположения отверстий 7,00 мм.

5. ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

БУНКЕР

Расчет бункера сводится к определению его объема и высоты при заданном расходе материала.

Объем бункера V_б,м³, определяется по формуле:

Vб=(G_р*τ)/γ_н

где G_р– часовой расход материала, т/ч,

τ – срок хранения, ч,

γ_н – насыпная плотность материала, т/м³,

Рассчитаем объем бункера:

Vб_.=0,54536*72/1400=23,3 м³.

Принимаем бункер следующей конфигурации: в сечении квадрат со стороной а=2 м, с пирамидальной нижней частью с углом наклона днища 55º. Размеры выгрузочного отверстия принимаем равным 0,5x0,5 м .

Объем такого бункера V, м³, выражается формулой:

V=H*a²+h(a²+ab+b²)/3, (4.7)

где H – высота призматической части бункера, м;

a – сторона призматической части, м;

h – высота пирамидальной части бункера, м;

b – сторона пирамидальной части, м.

Высота пирамидальной h, м, определяется по формуле:

h=ktgα, (4.8)

где k=(а–b)/2;

k=(2–0,5)/2=0,75, (4.9)

h=0,6tg55=1.07 м.

Найдем объем пирамидальной части

V_пир.=1.07x(5+3+0.25)=9,14 м³.

Объем призматической части бункера

V_призм.=V_общ.–V_пир.

V_цил.=23,33–9,14 = 14,19м³.

Тогда ее высота составит

H=14,19/2²=3,54 м.

Расчет и подбор бункера был выполнен по методике, взятой из источника [10].

РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ВЛАЖНОГО ПРОДУКТА

Расчет резервуара сводится к определению его объема и высоты при заданном расходе материала.

Объем резервуара V_б,м³, определяется по формуле:

Vб=(G_р*τ)/γ_н

где G_р– часовой расход материала, т/ч,

τ – срок хранения, ч,

γ_н –плотность материала, т/м³,

Рассчитаем объем бункера:

Vб_.=0,536*72/1650=23,3 м³.

Объем цилиндра находится по формуле:



Принимаем высоту цилиндра 4 м, тогда:

НАСОС

Для вязких сред выбираем оптимальную скорость движения в трубопроводе равной 0.2 м/с. Рассчитаем расход жидкости через заданный трубопровод:

Q = (π·d²) / 4·w = (3,14*10* ) / 4*0.2= 0,613м³/с

При соответствующем скоростном напоре потери на трение м местные сопротивления составят:

H_Т = (λ·l)/d_э · [w²/(2g)] = (0,032·3)/ = 0,123 м

Общая формула расчета напора (диаметры всасывающего и нагнетающего патрубком приняты одинаковыми):

H = (p₂-p₁)/(ρ·g) + H_г + h_п

H – напор, м
p₁ – давление в заборной емкости, Па
p₂ – давление в приемной емкости, Па
ρ – плотность перекачиваемой среды, кг/м³
g – ускорение свободного падения, м/с²
H_г – геометрическая высота подъема перекачиваемой среды, м
h_п – суммарные потери напора, м


Остается определить полезную мощность:

N_П = ρ·g·Q·H = 1650·9,81·0,513·22,23 = 22,17 кВт

ЦИКЛОН

Для выделения частиц сухого материала из воздуха, выходящего из ленточной сушилки, выбираем циклон конструкции НИИОГАЗ серии ЦН-15У. Для циклона ЦН-15У оптимальная скорость воздуха .

Определим необходимую площадь сечения циклона:

(4.10)

Определяем основные размеры циклона ЦН-15У:

• 
  Средняя степень очистки ;
  
• 
  Диаметр выхлопной трубы ;
  
• 
  Диаметр пылевыпускного отверстия ;
  
• 
  Ширина входного патрубка ;
  
• 
  Высота входного патрубка ;
  
• 
  Высота цилиндрической части ;
  
• 
  Высота конической части ;
  
• 
  Общая высота циклона ;
  
• 
  Высота установки фланца .
  

По диаметру выхлопной трубы выбранного циклона рассчитываем площадь поперечного сечения :



Число циклонов , необходимых для очистки воздуха после сушки округляем до целого числа:



Расчет и подбор циклона был выполнен по методике, взятой из источника [9].

ВЕНТИЛЯТОР

Вентилятор для сушильной установки подбирают в зависимости от аэродинамического сопротивления сушильной установки и объемного расхода воздуха .

Полезную мощность вентилятора , находим по формуле:



где 8 - кпд вентилятора; - кпд передачи от электродвигателя к вентилятору, объемный расход воздуха ; аэродинамическое сопротивление сушильной установки .



С учетом запаса на возможные перегрузки устанавливаем электродвигатель к вентилятору мощностью



где – коэффициент запаса мощности.

Устанавливаем, что по исходным данным нужен 1 вентилятор марки ВЦ-12-26-5, который характеризуется ; ; (приложение 2).

Полученная установочная мощность не превышает мощность двигателя, выбранного ранее.

Расчет и подбор вентилятора был выполнен по методике, взятой из источника [9].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте для сушильной установки с псевдоожиженным слоем при локальном фонтанировании произведен тепловой, конструктивный, гидравлический расчеты, так же рассчитано вспомогательное оборудование, подобранное с учетом нормальной работы сушилки. Построили чертеж цеха и показали его устройство, а так же, более детально рассмотрели конструкцию циклона.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Выбор и расчет средств очистки газов: Щербаков Е.В. Методические указания. Краснодар, 2010. – 25 с.

2. Заврин В.Г. Тепломассообменное оборудование предприятий. Учеб. пособие / Том. политех. ун-т. – Томск, 2004. – 163с.

3. Лакомкин В.Ю., Смородин С.Н., Громова Е.Н. Тепломассообменное оборудование предприятий (Сушильные установки): учебное пособие / ВШТЭ СПбГУПТД. СПб., 2016. – 142с.

4. Оборудование для сушки пищевых продуктов / О.В. Чагин, Н.Р. Кокина, В.В. Пастин: Иван. хим. – техн. ун-т.: Иваново. 2007. – 138с.

5. Проектирование лесосушильных камер периодического действия: Гроховский А.Г, Шишкина Е.Е. Методические указания для курсового и дипломного проектирования. Екатеринбург, 2013. – 54 с.

6. Хахалева Л.В. Энергетические системы обеспечения жизнедеятельности человека. Методические указания. Ульяновск,2014. -41с.

7. Сушильные аппараты: учеб. пособие / В.М. Ульянов; Нижегород. гос. техн. ун-т. Н.Новгород, 2014.- 81с.

8. Тепломассообменное оборудование пищевых производств: учебное пособие / А.Н. Куди, В.Н. Долгунин, П.А. Иванов, В.А. Пронин. – Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. – 80с.