Теплотехнические установки. Методические указания для студентов специальности 148 01 01 Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий
 Скачать 0.91 Mb.
|
|
Учреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра технологии стекла и керамики ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И АГРЕГАТЫ ПРЕДПРИЯТИЙ КЕРАМИКИ И ОГНЕУПОРОВ Программа и методические указания для студентов специальности 1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий» специализации 1-48 01 01 09 «Технология тонкой, функциональной и строительной керамики» заочной формы обучения Минск 2013 2 УДК 666.3.04(073) ББК 35.11 Т34 Рассмотрены и рекомендованы редакционно-издательским сове- том университета С о с т а в и т е л ь И. А. Левицкий Р е ц е н з е н т кандидат технических наук, доцент кафедры химической технологии вяжущих материалов БГТУ С. В. Плышевский По тематическому плану изданий учебно-методической литерату- ры университета на 2013 год. Поз. 188. Для студентов специальности 1-48 01 01 «Химическая техноло- гия неорганических веществ, материалов и изделий»специализации 1-48 01 01 09 «Технология тонкой, функциональной и строительной керамики» заочной формы обучения. © УО «Белорусский государственный технологический университет», 2013 3 ВВЕДЕНИЕ Дисциплина «Теплотехнические установки и агрегаты предпри- ятий производства керамики и огнеупоров» базируется на ранее осво- енных студентами дисциплинах общеинженерного цикла: «Процессы и аппараты химической технологии», «Теплотехника химических про- изводств», «Тепловые процессы в технологии силикатных материа- лов», «Основы технологии тугоплавких неметаллических и силикат- ных материалов», «Химическая технология керамики и огнеупоров». Целью дисциплины является формирование у студентов инженер- ных знаний и навыков в области устройства, принципа действия, рас- чета и проектирования тепловых агрегатов, используемых в производ- стве керамики и огнеупоров. Студенты должны изучить особенности устройства и принципы работы сушильных и печных агрегатов различных конструкций; при- обрести навыки типовых расчетов основных элементов конструкций тепловых агрегатов; научиться обоснованно выбирать огнеупорные и теплоизоляционные материалы для кладки ограждающих конструкций агрегатов и определять основные технико-экономические показатели их работы; выполнять теплотехнические расчеты и составлять тепло- вой баланс работы печей и сушилок; производить аэродинамический расчет агрегатов. Освоение курса позволит студентам приобрести необходимые знания и умения в области использования, устройства, принципа дей- ствия, расчетов и проектирования тепловых установок и агрегатов, используемых в производстве керамических и огнеупорных изделий. В результате изучения данной дисциплины студенты должны овла- деть теоретическими основами работы тепловых агрегатов, приобре- сти необходимые знания и умения по выбору типа агрегатов для про- ведения процессов сушки и обжига в производстве керамических и огнеупорных изделий различного назначения, выбору оптимальных режимов работы, проведению необходимых теплотехнических расче- тов агрегатов, установлению путей снижения расхода топливно- энергетических ресурсов при работе агрегатов. 4 1. ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Введение Содержание курса, его связь с другими дисциплинами, значение в системе подготовки инженеров-химиков-технологов. Основные конст- рукции тепловых агрегатов и их классификация по назначению, уст- ройству и принципу действия. История развития сушильных и печных агрегатов, роль отечественных и зарубежных ученых в их создании. Инновационные программы по совершенствованию работы агрегатов и снижению топливно-энергетических ресурсов. Раздел 1. Сушильные установки 1.1. Сушилки для сушки материалов Современные тенденции создания сушильных агрегатов для суш- ки материалов. Источники тепла, применяемые в сушильных агрегатах. Барабанные сушилки: назначение, принцип действия, устройство. Особенности теплообмена и применения прямоточных и противоточ- ных сушилок. Внутрибарабанные насадки и их типы. Трубы-сушилки с нисходящим и восходящими потоками. Пре- имущества и недостатки агрегатов. Сушилки кипящего слоя: типы, особенности конструкций, прин- цип действия, преимущества. Башенные распылительные сушилки. Классификация, принцип действия, применение. Преимущества и недостатки агрегатов. Башен- ные распылительные сушилки различных конструкций и типов рас- пыления суспензии. БРС-атомизаторы, особенность их конструкции и принципа действия. Устройства для распыления шликера, очистки за- пыленного теплоносителя (обеспыливания). Модернизация башенных распылительных сушилок. 1.2. Сушильно-помольные установки Установка с вентилируемой мельницей. Пневматические сушильные установки. Особенность их кон- струкции. Шахтные мельницы-сушилки. Достоинства и недостатки агрегата. 5 Аэробильные установки, особенность их устройства, принцип действия. Аэрофонтанные сушильные установки, принцип действия и на- значение. Преимущества установки. 1.3. Сушилки для сушки полуфабрикатов изделий Сушилки периодического действия. Особенности движения теп- лоносителя в указанных агрегатах. Ленточные сушилки, особенности их применения, устройства и принцип действия. Камерные сушилки. Рециркуляция теплоносителя. Эжекционные сушилки различных конструкций и история их создания. Особенности конструкции сушилок, применяемых в зарубежной практике. Пре- имущества и недостатки агрегатов. Туннельные сушилки одно- и многократного насыщения. Эжек- ционные туннельные сушилки различных конструкций. Конвейерные сушилки: типы, особенности конструкций, устрой- ство и назначение. Использование сушилок в производстве различных видов изделий. Особенность сушки керамических плиток: горизон- тальные и вертикальные сушилки. Выбор оптимальной конструкции сушилок и режимов сушки, особенности устройства радиационных сушилок. Импульсная сушка, назначение, принцип действия. Особенности работы агрегата. Интенсификация работы сушилок, снижение расхода теплоты для сушки материалов и полуфабриката. Применение турбулизаторов, эжекторов, осевых вентиляторов. Повышение степени равномерности сушки. Тепловой баланс сушилок и коэффициент полезного действия. Коэффициент неравномерности сушки и пути его повышения. Раздел 2. Пламенные печные установки 2.1. Печи для термической обработки сырья Классификация агрегатов по назначению, принципу действия и устройству. Особенности движения теплоносителя в агрегатах. Вращающиеся печи, их назначение и принцип действия. Особен- ности устройства. Холодильники и их назначение. Пылеосадительные устройства. 6 Шахтные печи и их устройство, особенности эксплуатации. Шахтные печи системы Гросса. Каскадные печи. Устройство, особенности работы и применение. Печи кипящего слоя. Назначение, устройство и принцип дейст- вия. Регулирование процесса обжига в агрегате. Повышение степени равномерности процессов дегидратации и обжига материалов. 2.2. Пламенные печи для термической обработки полуфабри- катов изделий Печи периодического действия и их применение в условиях мало- тоннажного производства. Однокамерные печи (горны), их типы, назначение, устройство, принцип действия и недостатки. Двухэтажные горны. Устройство то- пок, конструктивные и эксплуатационные особенности. Недостатки агрегатов. Колокольные печи и их применение в зарубежном производстве. Камерные печи. Печи с выкатным подом, назначение и особенно- сти устройства. Печи многокамерные, печи типа «зиг-заг», повышение эффектив- ности их работы. Кольцевые печи, особенность их устройства и принцип действия, преимущества и недостатки. Дымовые и жаровые борова и конусы. Особенности процессов сжигания топлива. Модернизация кольцевых печей, перевод печей на сжигание газообразного топлива. Печи со съемным сводом и их преимущество. Составление материальных и тепловых балансов печей перио- дического действия, определение теплового коэффициента полезно- го действия. Пламенные печи непрерывного действия. Конструкции ограж- дающих элементов печей, топочные устройства. Фундаменты, газо- проводы и клапаны, кладка печей, стальной каркас. Туннельные пламенные печи, особенность их устройства, назна- чение. Движение газов в туннельных печах. Использование теплоты отходящего воздуха и дымовых газов. Рециркуляция теплоносителя. Садка изделий. Печи-сушилки. Особенности применения, устройство и принцип действия. Преимущества и недостатки агрегатов. Муфельные печи, их назначение. Особенности устройства: печи с дельтавидным, трубчатым, коробчатым и z-образным муфелем. Му- 7 фели из волнистых карбидокремниевых плит. Муфельные печи с ро- ликовым и сетчатым конвейерами. Особенности устройства и работы. Щелевые печи, особенности применения. Устройство и принцип действия. Конвейерные печи, особенности их устройства. Роликовые кон- вейерные печи открытого пламени для обжига плиток. Транспорти- рующие устройства печей и методика их подбора. Многоканальные конвейерные печи. Классификация, назначение. Роликовые конвейерные газовые и электрические печи, особенно- сти их конструкции и эксплуатации. Преимущества и недостатки аг- регатов. Особенность составления теплового баланса печей. Печи специального назначения: с защитной средой (атмосферой), вакуумные и индукционные электропечи. Особенности применения, устройства и эксплуатации. Печные агрегаты для бескапсельного обжига фарфора: конвейер- ная, автоматическая, скоростная, типа «Грюн». Раздел 3. Электрические печи Назначение, особенности устройства и действия. Нагревательные элементы. Печи периодического и непрерывного действия. Одно-, двух- и многоканальные электрические печи. КПД печей. Раздел 4. Приспособления и вспомогательные устройства, используемые в сушильных и печных агрегатах. Контроль режимов обжига Вагонетки, электропередаточные тележки, снижатели, толкатели, самотаски, их назначение, типы и особенности конструкций. Контроль и регулирование работы печей и сушилок (непосредст- венное наблюдение, аппаратурный контроль температуры, давления и состава газа, расчетный контроль). Раздел 5. Повышение эффективности работы сушильных и печных агрегатов Коэффициент полезного действия агрегатов, удельный расход ус- ловного топлива, производительность агрегатов. Организация рацио- нального режима сушки и обжига материалов, керамических и огне- упорных изделий. 8 Интенсификация работы сушильных и печных агрегатов. Рацио- нальное использование топливно-энергетических ресурсов. Раздел 6. Сооружение и ремонт печных агрегатов Подготовка печей к пуску. Остановка печей. Виды ремонтов печ- ных агрегатов. Современные тенденции в сооружении печей. Печестроительные материалы. Раздел 7. Мероприятия по охране труда, противопожарной безопасности и охране окружающей среды при работе печей и сушилок Правила безопасной эксплуатации тепловых агрегатов, противопо- жарные мероприятия. Экологическая безопасность при работе агрегатов. 9 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ Курс «Теплотехнические установки и агрегаты предприятий кера- мики и огнеупоров» включает в себя основные разделы: – сушильные установки (сушилки для сушки материалов, су- шильно-помольные установки, сушилки для сушки полуфабрикатов изделий); – пламенные печные установки (печи для термической обработки сырья, пламенные печи для термической обработки полуфабрикатов изделий); – электрические печи; – приспособления и вспомогательные устройства, используемые в сушильных и печных агрегатах; – контроль режимов сушки и обжига; – повышение эффективности работы сушильных и печных агрегатов; – сооружение и ремонт печных агрегатов; – мероприятия по охране труда, противопожарной безопасности и охране окружающей среды при работе печей и сушилок. Изучение теплотехнических установок [1–13] следует произво- дить в следующей последовательности: назначение агрегата, темпера- турный режим термообработки материалов или полуфабриката изде- лий, способы его транспортирования в агрегате. Далее необходимо рассмотреть устройство и принцип работы агрегата, особенности сжи- гания топлива или способы поступления теплоносителя от других ис- точников теплоты. Следует подробно изучить аэродинамические характеристики ра- боты установки, знать основные преимущества и недостатки агрегата и наиболее важные показатели его работы (КПД, расход топливно- энергетических ресурсов), ознакомиться с вопросами охраны труда и окружающей среды. В заключение необходимо составить сводный те- пловой баланс работы агрегата. Поскольку теплотехнические установки в дисциплине рассматри- ваются в историческом аспекте их истолкования, необходимо особое внимание уделить агрегатам современных конструкций, применяемым в зарубежной практике производства. Следует знать особенности уст- ройства печных агрегатов, работающих с минимальным использова- нием огнеупорного припаса для садки изделий. 10 При изучении курса особенно внимательно необходимо рассмот- реть эксплуатационные свойства огнеупорных и теплоизоляционных материалов и их применение во взаимосвязи с производственными процессами, происходящими в тепловых установках. В соответствии с учебным планом студент обязан: 1) выполнить и защитить курсовой проект; 2) выполнить практические работы в установленном объеме в пе- риод лабораторно-экзаменационной сессии; 3) сдать экзамен по программе курса. В период сессии студентам читаются лекции по следующей тематике: Источники теплоты, применяемые в сушильных агрегатах. Барабанные сушилки. Особенности применения прямоточных и противоточных сушилок. Трубы-сушилки и сушилки кипящего слоя. Башенные распылительные сушилки различных конструкций и типов распыления суспензии. БРС-атомизаторы, особенности их кон- струкции и принципа действия. Устройства для распыления шликера, очистки запыленного воздуха (обеспыливания). Сушильно-помольные установки: установка с вентилируемой мельницей, пневматические сушильные установки, шахтные мельни- цы-сушилки, аэробильные и аэрофонтанные установки. Сушилки для сушки полуфабрикатов изделий: ленточные и ка- мерные сушилки. Особенности движения теплоносителя в указанных агрегатах. Туннельные сушилки одно- и многократного насыщения. Эжек- ционные туннельные сушилки различных конструкций. Конвейерные сушилки: их типы, особенности конструкций, уст- ройства и назначение. Импульсная сушка, назначение, принцип действия. Особенности работы агрегата. Интенсификация работы сушилок, снижение расхода теплоты для сушки материалов и полуфабриката. Коэффициент неравномерности сушки и пути повышения его значений. Классификация печных агрегатов по назначению, принципу дейст- вия и устройству. Особенности движения теплоносителя в агрегатах. Вращающиеся печи, особенности их устройства. Шахтные печи, каскадные печи, печи кипящего слоя. Их устрой- ство, особенности эксплуатации. Пламенные печи для термической обработки полуфабриката из- делий периодического действия: однокамерные печи (горны), коло- 11 кольные печи, камерные печи. Кольцевые печи, дымовые и жаровые борова и конусы. Пламенные печи непрерывного действия. Конструкции ограж- дающих элементов печей, топочные устройства. Туннельные пламенные печи, особенность их устройства, назна- чение. Движение газов в туннельных печах. Муфельные печи, их назначение. Особенности применения, уст- ройство и принцип действия. Щелевые печи, особенности применения. Устройство и принцип действия. Конвейерные печи, особенности их устройства. Роликовые конвейерные газовые и электрические печи, особенно- сти их конструкции и эксплуатации. Печные агрегаты для бескапсельного обжига фарфора: конвейер- ная, автоматическая, скоростная, типа «Грюн». Назначение, особенности устройства и работы электрических пе- чей. Нагревательные элементы. Печи периодического и непрерывного действия. Одно-, двух- и многоканальные электрические печи. Тепло- вой КПД печей. Коэффициент полезного действия агрегатов, удельный расход услов- ного топлива, производительность агрегатов. Рациональный режим суш- ки и обжига материалов, керамических и огнеупорных изделий. Интенсификация работы сушильных и печных агрегатов. Рацио- нальное использование топливно-энергетических ресурсов. Практические занятия по курсу посвящены следующим вопросам. Методика расчета туннельной и конвейерной печей обжига. Вы- бор конструкции теплового агрегата, исходные данные для расчетов. Выбор и расчет основных элементов конструкции печи. Расчеты рас- хода топлива и воздуха на процессы обжига. Составление тепловых балансов печей различных конструкций. Выбор аэродинамической схемы работы агрегатов. Аэроди- намический расчет тепловых установок. Расчет дымовой трубы и вен- тиляционных установок. В ходе лекций и практических занятий студенты получают разъ- яснения по основным положениям изучаемого курса. 12 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА Выполнение курсового проекта по дисциплине осуществляется в соответствии с заданием по курсовому проектированию, включающе- му тему проекта и исходные данные к проекту: годовую производи- тельность агрегата в натуральном выражении, вид применяемого топ- лива и тип изготовляемой продукции. Курсовой проект состоит из расчетной и графической частей. Расчетная часть оформляется в виде расчетно-пояснительной запис- ки. Она включает: титульный лист; задание на проектирование; введе- ние; реферат; содержание; обоснование и выбор типа и конструкции агрегата; конструктивный и теплотехнический расчет; материальный баланс процесса обжига; расчет конструктивных размеров агрегата; расчет горения топлива; выбор и расчет конструкции ограждающих элементов агрегата; теплотехнический расчет, определение удельного расхода топлива и теплового КПД агрегата; аэродинамический расчет агрегата; перечень графического материала; список использованных источников литературы; заключение. Пояснительная записка выполня- ется на одной стороне листа формата А4, снабженного основной над- писью (приложение А). Каждый раздел текста пояснительной записки следует начинать с нового листа. Основные разделы текста должны снабжаться основной надписью по форме 5 ГОСТ 21.101. Выполнен- ный курсовой проект должен соответствовать требованиям СТП БГТУ 002–2007 «Проекты (работы) курсовые. Требования и порядок подго- товки, представления к защите и защиты». Разработка пояснительной записки курсового проекта начинается с введения, в котором описываются технологические процессы, про- исходящие в агрегате в период термообработки в зависимости от вида обжигаемой продукции. В качестве источников информации для со- ставления введения используются учебники и учебные пособия в за- висимости от вида изготовляемых изделий [14–20]. Раздел 1 «Анализ действующих тепловых агрегатов. Технико- экономическое обоснование выбора конструкции агрегата и его опи- сание» включает перечень тепловых агрегатов, которые могут ис- пользоваться для получения продукции, указанной в задании на вы- полнение курсового проекта. При этом указываются современные аг- регаты, изучение которых осуществляется в процессе выполнения проекта. Далее предлагается конструкция разрабатываемого в проек- 13 те агрегата, осуществляется ее описание, приводятся преимущества и недостатки агрегата. Особое внимание следует обратить на преиму- щество предлагаемой конструкции (обеспечение стабильности ре- жима, получение продукции высокого качества, снижение расхода топлива), рациональный подбор конструктивных огнеупорных и теп- лоизоляционных материалов, использование контрольно-измеритель- ных приборов, обеспечение надлежащих условий труда, повышение экологической безопасности производства и другие мероприятия. Также необходимо перечислить технико-экономические показатели агрегатов, которые приводятся по данным предприятий или научной и технической литературы. Материальный баланс процесса обжига составляется на предла- гаемый для производства вид продукции, подлежащий термообработ- ке. Для этого необходимы данные по массе изделий, для которых осуществляется процесс термообработки, кривая термообработки из- делий, рецептура керамических масс, глазурей, красок, влажности по- луфабриката, потери продукции при производстве и других состав- ляющих. Данные сведения могут быть получены на предприятии по месту работы студентов, заимствованы из справочной литературы и должны быть согласованы с консультантом по проекту. Необходимые сведения для расчета горения топлива в агрегате принимаются в соответствии с методическими пособиями [21, 22]. Пояснительная записка должна включать выбранную температур- ную кривую термообработки в координатах температура–время с ука- занием позиций вагонеток или секций печи. Должна быть приведена схема работы печи, на которой указываются линии подачи топлива и воздуха на горение, рециркуляции отходящих газов, подачи воздуха на охлаждение, размещение вентиляторов и дымососа. Конструкция футеровки выбирается в зависимости от технологи- ческих режимов сушки или обжига, которые осуществляются в агре- гатах любых типов. Для этого агрегат разбивается по длине на расчет- ные участки, которые на кривой процесса термообработки имеют мак- симально прямолинейные или близкие к ним участки и конструктивно одинаковые элементы ограждения. Для каждого из участков определяют среднюю температуру и по- верхность кладки, площадь которой рассчитывают по размерам агрегата. Температура наружной поверхности кладки сушильных агрегатов и печей в зонах подогрева и охлаждения, а также в зоне обжига для печей низкотемпературного обжига (до 1100°С) не должна превышать 40°С. Для печей высокотемпературного обжига допустимая температура на- 14 ружной поверхности агрегатов в зоне обжига не должна превышать 60°С, а в подподовом пространстве туннельных печей – 50°С. Если при расчете температура для выбранного типа футеровки получается выше или ниже ±5°С, то необходимо произвести замену толщины слоев или подобрать материал с другим термическим сопро- тивлением. Разность температур ниже 5°С обусловлена рациональным использованием теплоизоляционных материалов. Особое внимание при подборе элементов конструкции футеровки следует обратить на поэтапное снижение толщины ограждающих кон- струкций по мере движения от зоны высоких температур к зонам бо- лее низкого температурного режима (зон подогрева и охлаждения) печных агрегатов. Выбор и расчет толщины ограждающих элементов печи произ- водится с использованием программы KILN ЭВМ, имеющейся на ка- федре технологии стекла и керамики. В качестве исходного материала для подбора огнеупорных и теплоизоляционных материалов исполь- зуются чертежи печных агрегатов, которые могут быть получены на предприятии по месту работы студента или на кафедре технологии стекла и керамики у консультанта по курсовому проекту. Теплотехнический баланс агрегатов выражается уравнением, свя- зывающим количество теплоты, выделяемое во время работы агрега- та, с количеством теплоты, израсходованным на технологические процессы, и потерями в окружающее пространство и выполняется в соответствии с методическими пособиями [21]. Тепловой баланс составляется для определения расхода топлива. При этом составляются тепловые балансы зон подогрева и обжига пе- чи. Для зоны охлаждения печи составляется отдельный тепловой ба- ланс, с помощью которого определяется расход воздуха, необходимый для охлаждения изделий. Далее составляется сводный тепловой баланс печи. При этом сле- дует обратить внимание, что статья баланса, связанная с теплотой ма- териала, поступающего в зону охлаждения, входит в баланс зоны по- догрева и обжига как расходная, а в балансе зоны охлаждения – как приходная, поэтому при составлении сводного баланса она не учитыва- ется. По этой же причине в сводном балансе в статье «Теплосодержа- ние воздуха для горения» учитывается только теплота воздуха, пода- ваемого на горение из помещения цеха, и не учитывается теплота, вно- симая горячим воздухом, подаваемым из зоны охлаждения в зону об- жига для горения топлива. 15 Критерием оценки качества работы печи является тепловой коэффи- циент полезного действия, который вычисляется по методике [21–23]. Современные поточные щелевые конвейерные печи являются аг- регатами для производства всех типов керамических плиток, ленточ- ной черепицы и других изделий. Конструкция печи представлена от- дельными сборными секциями. Особенностью расчета конвейерных агрегатов, который приведен в учебном пособии «Расчет тепловых процессов, установок и агрегатов керамического производства» [21], является выполнение теплотехнического расчета для отдельных уча- стков зоны подогрева и обжига с целью определения расхода топлива для обеспечения заданного температурного режима и определения ко- личества горелок для его сжигания. Это необходимо в связи со скоро- стными режимами, обеспечивающими температурный режим. Туннельные электрические печи выделяются в отдельную группу по теплотехническому расчету вследствие их конструктивных осо- бенностей. Такие печи, как правило, многоканальные и это обеспечи- вает значительное снижение расхода конструктивных материалов, по- терь теплоты через ограждающие конструкции агрегатов. Расчет элек- трических печей сводится к определению общего количества затрачи- ваемой электрической энергии и количества нагревателей, необходи- мых для установки в агрегаты, и приведен в учебном пособии «Расчет тепловых процессов, установок и агрегатов керамического производ- ства» [21]. Движение изделий в каналах печей может быть в одном и в нескольких направлениях. Если изделия в печи движутся по каналам в одном направлении, то все расчеты выполняются аналогично расчетам для одноканальной печи. Для двухканальных печей, в которых изделия движутся в разных направлениях, тепловой расчет и расчет количества нагревателей ана- логичны изложенному выше, однако учитываются процессы теплопе- редачи между изделиями, которые находятся в разных каналах печи. Так, изделия, выходящие из зоны обжига одного канала, отдают теп- лоту изделиям, находящимся в зоне подогрева другого канала. В связи с этим не рассчитывается расход теплоты на нагрев изделий и вспомо- гательных приспособлений до максимальной температуры, а вместо этого учитываются потери теплоты с выходящими из печи изделиями ивспомогательными приспособлениями. В зоне охлаждения изделия, которые двигаются по одному каналу из зоны обжига, в основном отдают теплоту изделиям, которые дви- гаются по второму каналу в противоположном направлении. Тепло- вые потоки через футеровку и в этом случае поддерживаются за счет 16 нагревателей. В связи с этим тепловые потери через кладку печи рас- считываются от всей ее поверхности (включая зоны подогрева, обжи- га и охлаждения). Следовательно, затраченная теплота складывается из статей, связан- ных с затратами теплоты: с выходящими из печи изделиями и вспомога- тельными приспособлениями; расходом теплоты на химические процес- сы; затратами теплоты на испарение физической влаги; затратами, свя- занными с выносом теплоты с СО 2 , выделяемым из материала при утиль- ном обжиге; потерями теплоты через ограждения (футеровку) печи, а также через открытые загрузочные и выгрузочные отверстия печи. В заключении по проекту дается краткий анализ проделанной ра- боты: указываются конструкционные особенности агрегата, ориги- нальность технических решений, их целесообразность и преимущест- ва по сравнению с действующими аналогами. Приводятся рассчитан- ные показатели по расходу топлива и электроэнергии. Графическая часть проекта выполняется на 3 листах формата А1. На отдельных листах графической части приводятся план, про- дольный и поперечный разрезы агрегата. Чертежи снабжаются основ- ной надписью по форме 3 ГОСТ 21.101 (приложение Б). При выполнении чертежей рекомендуются масштабы 1:10, 1:20, 1:25. При несоответствии масштаба выносного элемента указанному в основной надписи дается его масштаб после надписи, относящейся к этому элементу. На чертеже, включающем 2 листа формата А1, должен быть изо- бражен поперечный разрез печи на уровне горелок (форсунок), а так- же продольный разрез. На втором листе чертежей формата А1 должны быть приведены 3 поперечных разреза, включая зоны подогрева, обжига и охлаждения. На чертежи должны быть нанесены конструктивные, габаритные и установочные размеры агрегата, а также текстовая часть, включаю- щая надписи и технические характеристики. Конструктивная часть агрегата, зон и отдельных элементов клад- ки печи должна обусловливаться расчетно-пояснительной запиской. На одном из чертежей приводятся условные обозначения выбранных огнеупоров и теплоизоляционных материалов, применяемых для кладки агрегата. На чертежах агрегата должна быть приведена спецификация в со- ответствии с приложением В. Спецификация может быть выполнена и на отдельных листах формата А4, помещенных в расчетно-поясни- тельную записку. 17 Сверху над чертежами указывают название и принятый масштаб, на- пример, «Разрез 1-1 М 1:25». Размерные линии на пересечении с вы- носными линиями, линиями контура или осевыми линиями на черте- жах ограничивают засечками в виде толстых основных линий длиной 2−4 мм, проводимых с наклоном вправо под углом 45° к размерной линии. При этом размерные линии должны выступать за крайние вы- носные линии на 1−3 мм (рис. 1, а). Первая размерная линия должна отстоять от контура агрегата на 10−15 мм, а каждая последующая – на 7−10 мм от предыдущей. На разрезах рекомендуется применять вы- сотные отметки на выносных линиях контура в соответствии с ГОСТ 21. 101 (рис. 1, б). Рис. 1. Пример выполнения размерных линий и высотных отметок при разработке чертежей тепловых агрегатов Размерная линия на чертежах ограничивается стрелками только в трех случаях: при обозначении диаметра или радиуса окружности (рис. 2); при обозначении угла; при внесении размеров от общей базы. Рис. 2. Применение стрелок для нанесения размеров на чертежах а б Рис. 2. Применение стрелок для нанесения размеров на чертежах 18 4. ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ 1. Башенная распылительная сушилка для получения пресс-порошка. 2. Туннельная сушилка. 3. Барабанная сушилка. 4. Конвейерная сушилка. 5. Шахтная печь. 6. Вращающаяся печь. 7. Пламенная туннельная печь. 8. Пламенная роликовая печь. 9. Двухъярусная пламенная роликовая печь. 10. Электрическая одноканальная печь. 11. Электрическая двухканальная печь. 12. Электрическая многоканальная печь. 13. Муфельная туннельная печь. 14. Муфельная конвейерная печь. 15. Пламенная конвейерная печь. Календарный график выполнения курсового проекта Наименование этапов работы Срок выполнения 1. Выбор исходных данных для расчета, выбор агрегата, технико-экономическое обоснование выбора 1 неделя 2. Расчет горения топлива, его количества, объе- ма воздуха и дымовых газов, температур горения 2 недели 3. Выбор материалов и определение основных раз- меров печи 2 недели 4. Теплотехнический расчет агрегата: составле- ние теплового баланса и определение расхода топлива 3 недели 5. Аэродинамический расчет печи 2 недели 6. Выполнение графической части проекта (план и разрезы агрегата) 2 недели 7. Оформление пояснительной записки и графи- ческой части 2 недели 19 5. ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ 1. Процесс сушки. Основные способы сушки, параметры процесса для керамических изделий и огнеупоров. 2. Источники теплоты, используемые в сушильных агрегатах. Естественная и искусственная сушка. 3. Основные вредные продукты, выделяющиеся при сжигании различных видов топлива. 4. Устройства для сжигания топлива. Источники теплоты, применяемые в тепловых агрегатах. 5. Перенос тепла и влаги в процессе сушки. Рециркуляция теплоносителя в сушильных агрегатах. 6. Движение теплоносителя в сушильных агрегатах и печах обжига. 7. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы, применяемые при сооружении тепловых агрегатов, их выбор, определение конструктивных размеров ограждения. 8. Общая классификация сушильных установок керамического производства по назначению, устройству и принципу действия. 9. Классификация сушильных агрегатов по способам сушки. 10. Параметры, характеризующие работу сушильных установок различных типов. 11. Барабанные сушилки: назначение, принцип действия, устройст- во. Особенности применения прямоточных и противоточных сушилок. 12. Трубы-сушилки: устройство, назначение, принцип действия. 13. Сушилки кипящего слоя. Особенности процессов сушки. Уст- ройство агрегатов. 14. Башенные распылительные сушилки конструкции НИИ стройкерамики: устройство, принцип действия, преимущества и не- достатки. 15. Башенные распылительные сушилки конструкции Минского КСМ. Особенности устройства и работы. Преимущества и недостатки. 16. Атомизаторы – башенные распылительные сушилки зарубеж- ных конструкций. 17. Пневматические и шахтные сушилки. Особенности устройства и работы агрегатов. 18. Аэрофонтанная сушильная установка, основы ее работы и устройства. 19. Аэробильная сушильная установка: особенности устройства и работы. 20 20. Камерные сушилки одно- и многократного насыщения, осо- бенности их конструкции. 21. Эжекционные сушилки многократного насыщения конструк- ции ГИКИ и института огнеупоров. 22. Ленточные сушилки: особенности устройства и применение. 23. Туннельные сушилки без рециркуляции теплоносителя. Пре- имущества и особенности устройства туннельных сушилок, работаю- щих в режиме рециркуляции. 24. Туннельные эжекционные сушилки различных конструкций. Особенности их применения. 25. Вертикальные сушилки: особенности конструкции, назначе- ние, преимущества. 26. Особенности устройства конвейерных сушилок для сушки фарфоровых изделий. 27. Конвейерные сушилки с выносными ветками: назначение, устройство, принцип действия. 28. Сушилки для сушки фарфоровых плоских и корпусных изде- лий. Особенности работы агрегатов. 29. Импульсная сушка: назначение, принцип действия. Особенно- сти работы агрегата. 30. Сушилки для сушки санитарных керамических изделий. 31. Устройство и принцип действия сушильных агрегатов для сушки канализационных труб. 32. Повышение степени равномерности сушки и обжига в теплотехнических установках и агрегатах. 33. Пути стабилизации режимов работы туннельных сушилок. 34. Процессы, протекающие при обжиге керамических и огнеупорных изделий. 35. Назначение и классификация печей обжига. 36. Печь кипящего слоя. Особенности устройства, принцип дейст- вия. Недостатки и преимущества. 37. Печь каскадная. Назначение, устройство и принцип действия. Преимущества и недостатки. 38. Спекательные решетки. Назначение, принцип действия, не- достатки и преимущества. 39. Вращающиеся печи, их назначение и принцип действия. Пы- леосадительные и холодильные устройства. Принцип действия. 40. Печь шахтная. Назначение, устройство, особенность работы. Печи типа Гросса. 21 41. Камерные печи с выкатным подом. Печи многокамерные и их характеристика. 42. Горны – однокамерные и двухкамерные. Устройство, назначе- ние, конструктивные недостатки. КПД установок. 43. Печи элеваторные и колокольные, их применение в зарубеж- ном производстве. Устройство и особенности работы. 44. Печи многокамерные. Особенности устройства и работы. Пре- имущества и недостатки. 45. Кольцевые печи. Особенности устройства и принцип дейст- вия. Дымовые и жаровые каналы. Особенности работы. 46. Туннельные пламенные печи, их классификация. Конструк- тивные элементы печей, принцип действия агрегатов. 47. Печи-сушилки. Назначение, особенности устройства, пре- имущества и недостатки. 48. Конвейерные роликовые пламенные печи. Назначение, уст- ройство, принцип действия. 49. Особенности устройства и принцип действия печей для обжи- га фарфоровых и фаянсовых изделий. 50. Печи конвейерная и автоматическая скоростная для обжига фарфора. 51. Муфельные печи и их назначение. Особенности устройства печи с дельтовидными муфелями. 52. Печи муфельные с коробчатыми, волнистыми и Z-образными муфелями. 53. Печи с однорядным трубчатым муфелем. Назначение, устрой- ство, принцип действия. 54. Печи конвейерные муфельные, особенности устройства и работы. 55. Многоканальные конвейерные печи. Классификация, назначе- ние, устройство и принцип действия. 56. Печи обжига на газовой подушке. Назначение, особенности устройства и применение. 57. Печи современных конструкций, применяемые в производстве стеновых изделий. 58. Общая характеристика электрических печей. Назначение, осо- бенности устройства и действия. Нагревательные элементы, их типы. 59. Контроль и регулирование работы тепловых агрегатов. 60. Аэродинамические схемы и устройства, применяемые при работе печей обжига. 61. Контрольно-измерительные приборы, применямые для реги- страции параметров работы сушильных агрегатов. 22 62. Впомогательные устройства и приспособления, применяемые в тепловых агрегатах (печные вагонетки, электропередаточные тележки, снижатели, самотаски и др.). 63. Рациональное использование топливно-энергетических ресур- сов. Интенсификация работы сушильных агрегатов. 64. Подготовка тепловых агрегатов к пуску в эксплуатацию. Пуск печей в эксплуатацию. Остановка агрегатов. Виды ремонта печей обжига. 65. Охрана труда и окружающей среды при работе тепловых установок. 23 ПРИЛОЖЕНИЕ А Рис. А.1. Форма 5 для текстовых документов, выполненных по СПДС (первый лист) В графах основной надписи (номера граф в приложении показаны в скобках) указывают: 1 – буквенно-цифровое обозначение чертежей в порядке располо- жения разделов, к которым они относятся, в пояснительной записке в ви- де ДП(ДР) 19.10.01ТХ (где 19 – номер кафедры; 10 – порядковый номер студента по журналу; 01 – номер раздела пояснительной записки); 5 – наименование разрабатываемого документа; 6 – условное обозначение стадии проектирования; 7 – ставится цифра 1; 8 – общее количество листов; 9 – наименование организации, разработавшей чертеж; 10–13 – должности лиц, подписывающих документ, их фамилии, подписи и даты; 14–19 – изменения, вносимые в документ. 24 ПРИЛОЖЕНИЕ Б Рис. Б.1. Форма 3 для чертежей проектов, выполненных по СПДС В графах основной надписи (номера граф в приложении показаны в скобках) указывают: 1 – буквенно-цифровое обозначение чертежей в порядке рас- положения разделов, к которым они относятся, в пояснительной за- писке в виде КП 19.10.01 ((где 19 – номер кафедры; 10 – порядковый номер студента по журналу; 01 – номер чертежа); 2 – наименование предприятия, в состав которого входит проек- тируемое здание, сооружение; 3 – наименование здания, сооружения; 4 – наименование изображений, помещенных на данном листе; 6 – условное обозначение стадии проектирования; 7 – ставится цифра 1; 8 – общее количество листов; 9 – наименование организации, разработавшей чертеж; 10–13 – должности лиц, подписывающих документ, их фамилии, подписи и даты; 14–19 – изменения, вносимые в документ. 25 ПРИЛОЖЕНИЕ В Рис. В.1. Спецификация технологического оборудования Форма 7 (ГОСТ 21.101) В спецификации указывают: в графе «Поз.» – позиции оборудования; в графе «Обозначение» – обозначение марки оборудования или изделия с указанием нормативно-технических документов на них; в графе «Наименование» – наименование оборудования или изде- лий; в графе «Кол.» – количество оборудования или изделий; в графе «Примечания» – дополнительные сведения (предприятие- изготовитель, страна-поставщик и др.). 26 ЛИТЕРАТУРА 1. Тепловые процессы в технологии силикатных материалов / И. А. Булавин [и др.]. – М.: Стройиздат, 1982. – 248 с. 2. Тепловые процессы в технологии силикатов / А. В. Ралко [и др.]. – Киев: Вища школа, 1986. – 231 с. 3. Плышевский, С. В. Тепловые процессы в технологии сили- катных материалов / С. В. Плышевский, М. И. Кузьменков. – Минск: БГТУ, 2006. – 331 с. 4. Белопольский, С. М. Сушка керамических суспензий в распыли- тельных сушилках / С. М. Белопольский. – М.: Стройиздат, 1972. – 128 с. 5. Булавин, И. А. Теплотехника в производстве фарфора и фаянса / И. А. Булавин. – М.: Легкая индустрия, 1972. – 440 с. 6. Тихи, О. Обжиг керамики / О. Тихи; пер. с чеш. В. П. Поддуб- ного; под ред. Л. В. Соколовой. – М.: Стройиздат, 1988. – 344 с. 7. Литовский, Е. Я. Теплофизические свойства огнеупоров: справ. / Е. Я. Литовский, Н. А. Пучкелевич. – М.: Металлургия, 1982. – 150 с. 8. Роговой, М. И. Теплотехническое оборудование керамических заводов / М. И. Роговой. – М.: Стройиздат, 1983. – 366 с. 9. Цибин, И. П. Пуск, наладка и теплотехнические испытания печей и сушил огнеупорной промышленности / И. П. Цибин, М. З. Шварц- ман, В. В. Стрекотин. – М.: Металлургия, 1978. – 254 с. 10. Новая технология керамических плиток / под ред. В. И. Добу- жинского. – М.: Стройиздат, 1977. – 233 с. 11. Топливо, огнеупоры и металлургические печи / А. А. Вагин [и др.]. – М.: Металлургия, 1978. – 431 с. 12. Свенчанский, А. Д. Электрические промышленные печи / А. Д. Свенчанский. – 2-е изд. – М.: Энергия, 1975. – 382 с. 13. Перегудов, В. В. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей / В. В. Перегудов, М. И. Роговой. – М.: Стройиздат, 1983. – 415 с. 14. Августиник, А. И. Керамика / А. И. Августиник. – Л.: Строй- издат, 1975. – 591 с. 15. Химическая технология керамики и огнеупоров / под ред. П. П. Будникова, Д. Н. Полубояринова. – М.: Стройиздат, 1972. – 551 с. 16. Балкевич, В. Л. Техническая керамика / В. Л. Балкевич. – М.: Стройиздат, 1984. – 256 с. 17. Мороз, И. И. Технология фарфоро-фаянсовых изделий / И. И. Мороз. – М.: Стройиздат, 1984. – 334 с. 27 18. Строительная керамика. Справочник / под ред. Е. Л. Рохваге- ра. – М.: Стройиздат, 1976. – 493 с. 19. Мороз, И. И. Справочник по фарфоро-фаянсовой промышлен- ности: в 2 т. – М.: Легкая индустрия. – Т. 1 / И. И. Мороз, М. С. Ком- ская, М. Г. Сивчикова. – 1976. – 296 с.; Т. 2 / И. И. Мороз, М. С. Ком- ская, Л. Л. Олейникова. – 1980. – 350 с. 20. Горяйнов, К. Э. Технология теплоизоляционных материалов и изделий / К. Э. Горяйнов. – М.: Стройиздат, 1982. – 374 с. 21. Левицкий, И. А. Расчет тепловых процессов, установок и агре- гатов керамического производства / И. А. Левицкий. – Минск: БГТУ, 2003. – 163 с. 22. Левченко, П. В. Расчеты печей и сушилок силикатной про- мышленности / П. В. Левченко. – М.: Высшая школа, 1986. – 368 с. 23. Теплотехнические расчеты металлургических печей / под ред. А. С. Телегина – М.: Металлургия, 1982. – 358 с. 28 СОДЕРЖАНИЕ Введение................................................................................................... 1. Программа дисциплины ..................................................................... 2. Методические указания по изучению дисциплины......................... 3. Методические указания по выполнению курсового проекта ......... 4. Тематика курсовых проектов ............................................................. 5. Экзаменационные вопросы ................................................................ Приложение А.......................................................................................... Приложение Б .......................................................................................... Приложение В.......................................................................................... Литература ............................................................................................... 3 4 9 12 18 19 22 24 25 26 29 Левицкий Иван Адамович ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И АГРЕГАТЫ ПРЕДПРИЯТИЙ КЕРАМИКИ И ОГНЕУПОРОВ Методические указания Редактор С. С. Белявская Компьютерная верстка С. С. Белявская Корректор С. С. Белявская Издатель: УО «Белорусский государственный технологический университет». ЛИ № 02330/0549423 от 08.04.2009. Ул. Свердлова, 13а, 220006, г. Минск. |