Проектирование сушильного барабана (стр. 2 из 2)

Затем найдем плотность шлака при средней его влажности:

ρ_м = ρ_с [100/(100- W_cp)]=2700*[100/(100- 10.15)]= 3005кг/м³.

ρ_с- плотность сухого материала (принимаем из справочной литературы для

доменного гранулированного шлака 2700 кг/м³ ).

τ_суш =120*[(0,15*3005)/120]*[(20 - 0,3)/(200-(20-0,3)]=49мин=2940 сек.

τ_преб = (L_б/D_б)*[60/(2*3,3*(0,035-0,007*0,9)]= (L_б/D_б)*391;

Приравниваем τ_преб= τ_суш и получим: ((L_б/D_б)*391=2940 => (L_б/D_б)=7,5<8 (для сушильных барабанов отношение длины к диаметру должно быть в пределах 8).

По ГОСТу 27134-86 принимаем D_б=2.2 м. Тогда L_б=16,5 м.

Вычисли объем барабанаV= L₆ *(n*D²_б)/4=16,5*(3,14*2,2²)/4*= 62,69 м³Объемное напряжение по влаге составитт_о=Вл/V, гдеВл- количество влаги, удаляемой при сушке шлака:

Вл=G_M[(W^н- W^к)/(100 – W^н)]=6780*[(20- 0,3)/(100 - 20)]=1670 кг/час, тогда

т₀=1670/62,69=26,5 кг/м³ ч.

τ_суш=120[(0,15*3005)/ 26,5]*[(20 - 0,3)/(200-(20-0,3)]=37 мин=2200сек

τ_преб = (L_б/D_б)*391= (2,2/16,5)*391=52мин=3120сек;

Условие τ_пре_б> τ_сушвыполняется. Значит, принимаем длину барабана 16,5 м,

внутренний диаметр 2,2 м.

Расчет и проектирование теплоизоляции

По СНиПу 2.04.14-88(98) «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов», если диаметр барабана превышает 2 м, то при расчете теплоизоляции используем формулы для расчета плоской стенки. Так как максимальная температура сушильного агента не превышает 600° С, то расчет теплоизоляции будем вести по нормированной плотности теплового потока. В качестве теплоизоляционного материала принимаем минераловатные прошивные маты на металлической сетки марки 150. Максимально-допустимая температура применения материала 700° С.

Исходные данные: D_б=2.2 м , t^1-1=600°C, t^2-2=100°C

δ_из =λ_из [(t-t_н)/q -(l/ α_н)], где

λ_из- коэффициент теплопроводностиизоляционного слоя вккал/( ч м ^оС);

t - температура теплоносителя в^оС;

t_н - температура окружающего воздуха в ^оС (примем t_н = 22 С, т.к установка

будет работать в помещении) ;

q - тепловая потеря (тепловой поток) вккал/( ч м² );

α_н - коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции в окружающий

воздух вккал/( чм²^оС);

t_ср = (t^1-1+t^2-2)/2=(600+100)/2=350⁰C

λ_из =0,046+0,00016*t_cp =0,046+0,00016*350=0,102

δ_из = 0,102 [350 - 22)/157 -(1/ 6)]=0,252м=252 мм

Принимаем по ГОСТу 21880-86 7 минераловатных прошивных матов толщиной 40 мм.

Графические расчеты процессов сутки в I-d диаграмме

Исходные данные t^1-1=600°C, d^1-1 =20 г/кг (по заданию преподавателя)

Теоретический процесс сушки:

По известным начальным параметрам сушильного агента (t^1-1=600°C и d^1-1 =20 г на 1 кг сухих газов) находим точку В - начало теоретического процесса сушки. Эта точка характеризует параметры сушильного агента, поступающего в сушильный барабан. От точки В проводим линию I=const до пересечения с φ =30%. Получаем конечную точку при теоретическом процессе сушки С₀ с параметрами t^2-2=l 00° С, d^2-2 =220г/кг. Расход сушильного агента при теоретическом процессе сушки:

L_{С. А.}(теор)=[1000*Вл/(d^2-2-d^1-1)]=[1000*1670/(220- 20)]=8350 кг/час Фактический процесс сушки.

Построение действительного процесса сушки в реальной сушилке сводится к определению направления линии сушки, для чего находим удельное количество теплоты, отданное в окружающую среду поверхностью сушильного барабана и на нагрев и материала Q_м, т.е.:

∑Q=Q_м+ Q_п

Q_м = G_{сух.матер.} *с_м *(t^м_к – t^м_н), кДж/час, где

G_{сух.матер} -производительность по сухому материалу; с_м - теплоемкость шлака, принимаем 0,94 кДж/кг °С;t^м_киз справочной литературы принимаем 350 °С;t^м_н=-32° С - температура хранения шлака. Шлак храниться на улице, поэтому температуру хранения по самой холодной пятидневке по СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология». Установка будет размещена в городе Перми.

Тогда Q_M=6780*0,94(350+32)=2434562 кДж/час

Количество теплоты, потерянной сушилкой в окружающую среду,
определяем по формуле:

Q_п=F*q^факт, где

F- площадь наружной поверхности сушильного барабана.

F=F_пов+F_m_ор= πD_бL_б+2* (πD²)/4=3,14*2,2*16,5+(3,14*2,2²)/2=12I,58м²

Q_п=121,58*( 157 *3,6)/1000=68,72кДж/кг.

Находим величину уменьшения энтальпии дымовых газов ∆:

∆ =

=(2434562 + 68, 72)/8350=292 кДж/кг

Откладываем на I-d диаграмме значение потерь от точки С₀ вертикально вниз и получаем точку К, которую соединяем с точкой В.Линия ВК показывает направление линии действительного процесса сушки с учетом тепловых потерь. Пересечение этой прямой с φ=30% дает конечную точку фактического процесса сушки. Её параметры t^2-2 =300°С, d^2-2 =180 гр/кг. Прямая ВС’ - прямая фактического процесса сушки. Действительный расход сушильного агента на сушку составит:

L_{С. А.}(действ.)=[1000*Вл/(d^2-2-d^1-1)]=[1000*1670/(180- 20)]=15181 кг/час

Материальный баланс установки

Приходные статьи	Количество		Расходные статьи	Количество
Кг/ч	%	кг/ч	%
Влажного материала по массе	8450	34,6	Высушенного материлапо массе	6780	28,7
Сухих дымоаых газов	15181	65.4	Дымовых газов	15181	64.2
Влага в дымовых газах	1670	7, 1
Итого	23631	100	Итого	23631	100

Тепловой баланс установки

Уравнение теплового баланса для сушильного барабана примет вид

Q_С.А=Q_м+ Q_{на исп.влаги}+Q_среду+Q_неучт.

Приходные статьи	Количество теплоты		Расходные статьи	Количество теплоты
кг/ч	%	кг/ч	%
Тепло сушильного агентаQ_С.А= Q_С.А(l_в-l₀)== 15181(710-38)	10201632	100	Тепло на нагрев материала	2434562	24,8
Теплопотери в окружающую среду	68,72	0,0
Тепло на испарение влагиQ_{исп.влаги} =(2493+1,97t_к^С.А - -4,2t_н^м)Вл=2493+1,97100++ 4,2*1670	5348676	59,6
Неучтеные потери=0,15*сумму расходных статей	1530244,8	15,6
Всего	10201632	100	Всего	9813552	100

Технико-экономические показатели

Определяем удельный расход сухих газов на 1 кг испаренной влаги:

l_С.А=L_С.А/Вл= 15181/1670=9,1кг

Расход топлива m_m=Q/(Q_H^p *КПД) кг, где Q_H^P- низшая теплотворная способность. КПД для топки принимаем 0.9.

Низщая теплотворная способность природного газа пермского месторождения 33100 (кДж/м).

Аннотация.

Сведения по пояснительной записке:

Объем пояснительной записки -7стр.

Количество рисунков -3

Количество таблиц -3

Сведения по графической части: Лист 1 — Чертеж сушильного барабана, Лист 2 — Разрез, спецификация, примечания.

Использованная литература:

1.Катаева Л.И. «Методическое указание «Теплотехника и
теплотехническое оборудование технологий строительных материалов,

изделий и конструкций».

2. Кузнецов Г.Ф. «Тепловая изоляция», мрсква 1976г.

3. М.И.Роговой, М.Н. Кондакова, М.Н.Сагановский «Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов. Москва 1975г.

4. Теплотехнический справочник под редакцией В.Н. Юренева, 11.Д Лебедевой. Москва 1976г.

5. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов. М.Я Сапожников, Н.Е. Дроздов. Москва 1970г.

6. СНиП 2.04.14-88(98) «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

7. ГОСТ 27134-86 «Аппараты сушильные с вращающимися барабанами. Основные параметры и размеры.»