Производство керамического кирпича 2 (стр. 4 из 7)
Таблица 3 – Потребность в сырье и полуфабрикатах
| Наименование технологической операции | Потери, % | Производительность, м3 | |||
| в год | в сутки | в смену | в час | ||
| Склад готовой продукции | 0 | 40000 | 153,85 | 76,925 | 9,62 |
| Транспортировка и складирование готовой продукции | 0,5 | 40200 | 154,62 | 77,31 | 9,66 |
| Сушка и обжиг | 6 | 42612 | 116,75 | 38,92 | 4,865 |
| Формование | 2 | 43464,24 | 167,17 | 83,59 | 10,45 |
| Подготовка сырьевых материалов | 10 | 47810,664 | 183,887 | 91,944 | 11,49 |
| Транспортировка сырья | 0,5 | 48049,72 | 184,81 | 92,405 | 11,55 |
| Заготовка сырья в карьере | 1 | 48530,22 | 186,65 | 93,325 | 11,67 |
5 Расчет основного аппарата
Туннельная сушилка.
При проектировании туннельной сушилки для обжига керамических кирпичей, исходя из технологических соображений, выбирают систему садки и соответствующий тип вагонетки. При этом необходимо использовать уже существующие в промышленности серийные типовые размеры печных вагонеток [7].
При заданной годовой производительности сушилки Пг расчетную часовую производительность Пч определяют по формуле:
Пч=Пг/24∙Zp∙Kв=20000000/24∙303∙0,96=2865 шт/ч;
где Zp- число рабочих дней в году;
Кв- коэффициент использования рабочего времени, равный 0,96.
Требуемую емкость сушилки Еп подсчитывают по формуле:
где τц – длительность цикла, ч;
Б – отходы сушки, % .
Расчетную длину рабочей части сушильного канала Lp подсчитывают по формуле:
= nвр∙lв=42∙3=126 м;где lв – габаритная длина одной вагонетки, м;
nвр- количество вагонеток в рабочей части сушилки.
Общую длину сушилки и общее количество вагонеток nв определяют по формуле:
L=Lp+nвф∙lв=126+2∙3=132 м;
nв=nвр+nвф=42+2=44 шт.
где nвф – количество вагонеток в форкамерах.
Интервал времени U3 между двумя загрузками вагонеток составит:
U3 =60
/ nвр=60∙36/42=51 мин.Масса материала после сушки будет
Gм = 2989·5= 14945 кг/ч.
Qмат=14945 (1,12 ·1100 — 0,837·20) = 18 162 060 кдж/ч.
Масса шамотного слоя одной вагонетки равен:
3·3·0,14·1800=2270 кг.
Вес шамотного слоя, отнесенный к 1 ч работы сушилки, составит
кг
Масса изоляционного слоя одной вагонетки
3·3·0,21·700=1320 кг
или на 1 ч работы
кгМасса металлических частей вагонетки
кг/ч.Теплоемкость металлических частей вагонетки смет =0,5 кдж/кг·ºС.
Определяют производительность аппарата:
где
– мощность производства (часовая) по переработке материала или готовой продукции;
– производительность одного аппарата (принимается по паспортным данным);
– 0,942 – нормативный коэффициент использования оборудования.По результатам расчетов составляют техническую характеристику основного аппарата, которая включает сведения о виде получаемой продукции.
6 Выбор типового серийного основного аппарата
Процесс сушки керамических изделий представляет собой превращение содержащейся в них воды из жидкого состояния в парообразное и последующее удаление ее в окружающую среду. При этом необходимым условием сушки является наличие внешнего источника тепла, нагревающего изделия. Наиболее ответственной является сушка высоковлажного полуфабриката изделий хозяйственной и строительной керамики, изготовленного пластическим формованием.
Простейшим видом сушки является сушка изделий на воздухе, когда испарение влаги из материала происходит за счет тепловой энергии солнца. В настоящее время сушка изделий осуществляется за счет тепла, получаемого от специальных установок [6,7].
Анализируя процессы, происходящие при сушке материалов, необходимо отметить следующее:
1) содержащаяся в материале вода при температуре 80—90оС испаряется. В этом случае имеет место поверхностное испарение или так называемая внешняя диффузия влаги;
2) при испарении влаги с поверхности материала в окружающую среду влага из внутренних слоев изделия перемещается к его поверхности. Происходит так называемая внутренняя диффузия влаги.
Если в процессе сушки замерять температуры материала и окружающей среды, то обнаруживается, что температура изделия ниже температуры воздуха. Следовательно, во время сушки поверхность твердого тела, имеющего относительно низкую температуру, соприкасается с газом, нагретым до более высокой температуры. Между ними происходит теплообмен. Поэтому процесс сушки можно рассматривать как комплекс параллельно протекающих явлений:
а) испарения влаги с поверхности материала;
б) внутренних перемещений (диффузии) влаги в материале;
в) теплообмена между материалом и окружающей газообразной средой.
При испарении влаги с поверхности изделий влажность поверхностных слоев по сравнению с внутренними слоями уменьшается и возникает так называемый перепад (градиент) влажности.
Внешним показателем процесса сушки является изменение веса материала во времени. Графическое изображение зависимости влажности материала от длительности сушки носит название кривой сушки. Характер кривой определяется влажностью и размерами изделия, способом его формования, а также температурой, влажностью и скоростью теплоносителя. Совокупность указанных факторов определяет режим сушки. Режимом сушки называется изменение интенсивности влагоотдачи изделия путем изменения температуры, относительной влажности и скорости движения теплоносителя.
Изменение режима сушки вызывает изменение интенсивности влагоотдачи изделия, которая определяется количеством влаги, испаряемой с единицы поверхности высушиваемого изделия в единицу времени.
Интенсивность влагоотдачи измеряется в граммах на 1 м2 в час.
Сушка зависит от параметров окружающей среды (температуры, влажности и скорости движения теплоносителя), формы связи влаги с материалом, состава, структуры, влажности и температуры полуфабриката.
Если сушку проводят при малых перепадах температуры между полуфабрикатом и средой, малых скоростях и высокой влажности теплоносителя, то влажность полуфабриката медленно уменьшается от исходной w0, а температура повышается до температуры мокрого термометра tМ. Центр заготовки прогревается медленнее, чем поверхность. Это период прогрева полуфабриката [6].
На втором этапе (период постоянной скорости сушки) влажность заготовки меняется по линейному закону при постоянной температуре.
При сушке испарение воды происходит диффузионным путем. Движущей силой является разность парциальных давлений пара у поверхности и в объеме теплоносителя. Уменьшение влажности во внешних слоях заготовки сопровождается появлением градиента влажности в ее объеме, что вызывает диффузию капельножидкой воды из объема заготовки к поверхности.
Рисунок 2 – Диаграмма сушки полуфабриката: I – период подогрева; II – период постоянной скорости сушки; III – период падающей скорости сушки; IV – гигроскопическое состояние; 1 – влажность; 2,2`- температура поверхности и центра; 3 – скорость сушки; 4 – градиент температуры; 5 – усадка.
При наличии градиента температуры на процесс влагопроводности накладывается процесс термовлагопроводностни: вода стремится переместиться в области с меньшей температурой. Термовлагопроводность связана с уменьшением поверхностного натяжения и вязкости воды при повышении температуры и движением пузырьков воздуха в капиллярах. При интенсивном подводе теплоты возможно испарение влаги в глубинных слоях заготовки и удалении воды по механизму паропроводности. Движущей силой процесса является перепад давления водяного пара.