1. тепловой расчет 7 гидродинамический расчет 8
![]()
|
СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ 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 ВВЕДЕНИЕСушка — 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 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТПроизводительность аппарата составляет: по перерабатываемому раствору ![]() ![]() ![]() по испаренной влаге W = ![]() ![]() ![]() 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: ![]() Температура плавления никотиновои кислоты ![]() Температура псевдоожижающего агента ![]() Температура слоя ![]() Температура гранул ![]() ![]() Высота слоя, на которой происходит полное поглощение теплоты факела, определяется из уравнения ![]() ![]() откуда ![]() Задаются: статическая высота слоя ![]() диаметр сопла ![]() расстояние между центрами сопел ![]() ![]() = 2,68-0,06 = 0,16 м. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТА. Псевдоожижение. Критерий Архимеда для гранул никотиновой кислоты ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() *[(1400 - 0,869)/0,869] = 197203 где кинематическая вязкость псевдоожижающего агента ![]() ![]() ![]() ![]() берем при ![]() ![]() Критическая скорость псевдоожижеиия ![]() ![]() Рабочая скорость псевдоожижения ![]() ![]() ![]() ![]() Скорость витания гранул ![]() Первая критическая скорость фонтанирования ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Вторая критическая скорость фонтанирования ![]() ![]() ![]() ![]() В. Пневмосепарация. Критерий Архимед ![]() ![]() 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 ![]() ![]() ![]() ![]() Скорость витания готовых гранул ![]() Определяется расход сушильного агента. Суммарная удельная теплота концентрирования и кристаллизации найдена экспериментально (как было указано выше): ![]() ![]() Удельная теплоемкость гранул ![]() Расход сушильного агента ![]() ![]() Количество теплоты, подводимое сушильным агентом, ![]() Рассчитывается расход сушильного агента, подаваемого в один факел, ![]() где ![]() Количество факелов n= ![]() Рассчитывается расход воздуха на сепарацию ![]() где ![]() принимаем ![]() Определяется расход псевдоожижающего агента ![]() где ![]() ![]() Тепловой баланс псевдоожижения ![]() Принимаем энтальпию воздуха на сепарацию (при ![]() ![]() тепловые потери через корпус аппарата (не более 1 % от общего расхода) ![]() энтальпия псевдоожижающего агента ![]() ![]() Тогда температура псевдоожижающего агента ![]() ![]() 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 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Б. Расчет диаметров трубопроводов. Скорости воздуха и раствора принимаем по нормам; тогда исходя из уравнения расхода получаем: диаметр трубопровода для подачи сушильного агента ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() В. Толщина наружной тепловой изоляции аппарата. Для минеральной ваты ![]() ![]() Г. Конструктивные размеры аппарата и расчет элементов конструкции. Диаметр верхней части аппарата, где происходит сепарация пыли, со средним диаметром ![]() ![]() ![]() 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 РАСЧЕТДиаметр отверстий ![]() ![]() Гидравлическое сопротивление решетки ![]() ![]() где рабочее давление псевдоожижения ![]() толщина решетки ![]() В результате расчета получается: количество отверстий ![]() шаг расположения отверстий ![]() 5. ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯБУНКЕРРасчет бункера сводится к определению его объема и высоты при заданном расходе материала. Объем бункера Vб,м3, определяется по формуле: Vб=(Gр*τ)/γн где Gр– часовой расход материала, т/ч, τ – срок хранения, ч, γн – 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 Vпир.=1.07x(5+3+0.25)=9,14 м3. Объем призматической части бункера Vпризм.=Vобщ.–Vпир. Vцил.=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 ПРОДУКТАРасчет резервуара сводится к определению его объема и высоты при заданном расходе материала. Объем резервуара Vб,м3, определяется по формуле: Vб=(Gр*τ)/γн где Gр– часовой расход материала, т/ч, τ – срок хранения, ч, γн –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: ![]() ![]() НАСОСДля 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* ![]() При соответствующем скоростном напоре потери на трение м местные сопротивления составят: HТ = (λ·l)/dэ · [w²/(2g)] = (0,032·3)/ ![]() Общая формула расчета напора (диаметры всасывающего и нагнетающего патрубком приняты одинаковыми): H = (p2-p1)/(ρ·g) + Hг + hп 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 Hг – геометрическая высота подъема перекачиваемой среды, м hп – суммарные потери напора, м ![]() Остается определить полезную мощность: NП = ρ·g·Q·H = 1650·9,81·0,513·22,23 = 22,17 кВт ЦИКЛОНДля 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: ![]() 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 ![]() ![]() Расчет и подбор циклона был выполнен по методике, взятой из источника [9]. ВЕНТИЛЯТОРВентилятор для сушильной установки подбирают в зависимости от аэродинамического сопротивления сушильной установки ![]() ![]() Полезную мощность вентилятора ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() С учетом запаса на возможные перегрузки устанавливаем электродвигатель к вентилятору мощностью ![]() ![]() где ![]() Устанавливаем, что по исходным данным нужен 1 вентилятор марки ВЦ-12-26-5, который характеризуется ![]() ![]() ![]() Полученная установочная мощность не превышает мощность двигателя, выбранного ранее. Расчет и подбор вентилятора был выполнен по методике, взятой из источника [9]. ЗАКЛЮЧЕНИЕВ 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. |