Вибір та обрунтування технології виробництва керамічних плиток для підлоги (стр. 12 из 20)

3.5 Аеродинамічний розрахунок

l1=1м, l2=3м; l3=3м; l4=3,5м; l5=0,7м; H=20м

Рисунок 3.3 - Схема руху димових газів

3.5.1. Розрахунок розмірів димоходу

Згідно зі схемою (рис.3.3) димові гази, які утворюються в зоні випалу, проходять по пічному каналу, який заповнений садкою виробів та відбираються з одного каналу у зоні підігріву. Димові гази рухаються до димососу і викидаються в атмосферу.

Об'єм газів, що відходять при tд.г.= 300ºC та 101,3 кПа визначаємо:

, м³/с (3.19)

м³/с

При температурі газів, що відходять tд.г.= 300ºC, визначаємо секундний об'єм:

, м³/с (3.20)

Площа поперечного перетину каналу для відбору газів з печі при швидкості руху газів ω=5 м/с:

, м² (3.21)

м²

Діаметр цього каналу:

, м (3.22)

м

3.5.2 Розрахунок втрат напору

Температура димових газів на початку зони підігріву 300ºC (tн), в зоні випалу 1100ºC (tк). Середнє зниження температури газів в зоні підігріву

, град/пог.м

град/пог.м

Вільний перетин пічного каналу складає 30-50% його площі поперечного перетину:Fсв=0,3·Fк=0,3·1,15·0,722=0,249м²

Середня швидкість газів в пічному каналі при нормальних умовах:

м/с

Опір садки в пічному каналі:

, Па (3.23)

де ξ- коефіцієнт опру садки, для фарфорової промисловості ξ=0,43÷0,48;

ρо - густина димових газів за нормальних умов і коефіцієнт витрати повітря α=3.

ρо=0,034·1,977+0,0807·0,804+0,752·1,251+0,1332·1,429=1,257 кг/м³

Па

Додаткові втрати напору внаслідок різниці швидкості газів на початку і в кінці дільниці печі, а також вплив геометричного напору розраховуємо за формулою:

, Па (3.24)

де H- висота тунелю, м

Па

Розраховуємо втрати напору на подолання місцевих опорів (hм), опорів тертя (hтер) та на подолання геометричного напору направленого назустріч руху димових газів (hг):

, Па (3.25)

, Па (3.26)

,Па (3.27)

де ξ- коефіцієнт місцевих опорів;

ωо - швидкість газу за нормальних умов у перетині, що розглядається, м/с;

- густина повітря і димових газів за нормальних умов, кг/м³;

Тм, Тсер, Тп- температура місцевого опору, середня температура газу на дільниці ,температура повітря, ºК;

λ- коефіцієнт тертя;

L- довжина дільниці, м;

D - наведений діаметр газоходу, м;

H - висота вертикального газоходу, м.

Послідовно визначаємо втрати напору на шляху руху газів з найбільшим опором, потім підсумовуємо їх.

Розрахунки втрат опору на подолання місцевих опорів і тертя наведені у табл. 3.12.

Опір геометричного напору:

Па

Па

Загальні втрати напору в системі:

hзаг=hг+hс+hдод+hм+hтер =-5,86+19,76+175,0+17,63+38,99=257,24 Па

При виборі димососу потрібно врахувати запас напору приблизно 20-40% до загальної суми опорів, тоді:

h'заг=1,3·hзаг=1,3·257,24=334,41 Па

Проводимо перерахунок тиску, що створюється димососом, на температуру20ºC:

Па

Повна продуктивність димососу з урахуванням робочої температури:

, м³/год (3.28)

м³/год

Підбираємо димосос низького тиску ВРН№5 з характеристикою [5]:

Продуктивність, м³/год до 16000

Повний тиск, Н/м² до 1000

Частота обертання робочого колеса:

об/хв

Коефіцієнт корисної дії, ηв 0,66

Потужність на валу електродвигуна димососу:

, кВт (3.29)

де Vt- продуктивність димососу при робочій температурі, м³/год;

hp- повне розрідження, створене димососом, Па

ηв- ККД вентилятору;

ηп - ККД передачі.

кВт

Установочна потужність електродвигуна:

Nуст=К·Nдв, кВт (3.30)

де К- коефіцієнт запасу потужності електродвигуна на пусковий момент.

Nуст=1,1·0,95=1,045 кВт

4. АВТОМАТИЗАЦІЯ УПРАВЛІННЯ ПРОЦЕСОМ ВИПАЛУ ПЛИТОКДЛЯ ПІДЛОГИ

4.1 Аналіз об'єкту керування

4.1.1 Короткий опис об'єкту керування

Об'єктом автоматизації у даній роботі виступає конвеєрна газова піч. Піч являє собою камеру, що футерована вогнетривким матеріалом. В камері розташоване транспортувальне обладнання - роликовий конвеєр, на якому розташовані вироби, які випалюються - плитки для підлоги, що розташовані в ряд горизонтально.

Яруси печі по довжині розподілені на три технологічні зони підігріву, випалу, охолодження, які одна від однієї відділені порогами. Довжина зон підігріву та випалу, охолодження визначаються за виробами, які випалюються, та за температурою на кривій випалу.

У зонах підігріву та випалу кожного з ярусів передбачене верхнє і нижнє розташування пальників. Це дає можливість регулювати перепад температур поміж верхнім та нижнім горизонтами печі.

Роликові печі відкритого полум'я з газовим опаленням обладнані інжекційними пальниками, які установлені в зонах підігріву та випалу, а також у зоні охолодження. Повітря до горілок подається від вентилятору по повітропроводу.

Отвори виходу газоповітряної суміші в пальникових каменях розташовані по дотичній до поверхні склепіння печі, що виключає прямий вплив продуктів горіння на плитки роликів.

Димові гази та нагріте повітря відбирається через декілька отворів на початку печі, в середині та кожній ділянці зони охолодження. Кожна дільниця має автономну систему видалення газів і повітря, що забезпечує високу ступінь регулювання температурного режиму печі.

Охолодження плиток здійснюється за рахунок подачі холодного повітря через отвори в стінах печі вище рольганга, в секції зони охолодження.

Забезпечення оптимальної продуктивності, а також зменшення норм витрати палива при роботі печі у великій мірі залежить від дотримання норм ведення технологічного режиму, що наведений у таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 - Норми технологічного режиму

Найменуванняоб'єкту	Найменування параметру	Номінальнезначення	Допустиме відхилення
Конвеєрнароликовагазова піч	Швидкість руху конвеєру	1,2 м/хв	±0,2 м/хв
	Температура в першій зоні підігріву	575 ºC	± 10 ºC
	Температура в другій зоніпідігріву	910 ºC	± 10 ºC
	Температура в зоні випалу	1070 ºC	± 10 ºC
	Температура в першій зоні охолодження	885 ºC	± 10 ºC
	Температура в другій зоні охолодження	450 ºC	± 10 ºC
	Розрідження	20 кПа	± 0,5 кПа
	Температура димових газів навиході	300 ºC	± 10 ºC
	Концентрація кисню у димових газах	13,0%	± 2,0%
Трубопровідподачі палива	Витрата	75,6 м³/год	±1,0 м³/год
	Тиск	0,5 МПа	±0,01 МПа
Трубопровідподачі повітря	Витрата	1249,2 м³/год	±1,0 м³/год
	Тиск	1,0 МПа	±0,01 МПа

Технологічне обладнання встановлено у закритому вентильованому приміщенні з наступними кліматичними умовами:

- температура навколишнього середовища 18-20ºC;

- відносна вологість - до 60%.

4.1.2 Аналіз технологічних величин

В якості об'єкта автоматизації виступає газова конвеєрна піч. Головна метафункціонування печі полягає у якісному випалі керамічної плитки при мінімальних витратах палива.

Головним показником продуктивності печі є температура у ній. Мета керування полягає у підтримці температури печі на заданому значенні. Ця температура підтримується на встановленому значенні шляхом зміни витрати палива (природного газу).

Також важливою величиною, що характеризує режим печі, виступає розрідження. Піч повинна працювати під розрідженням для забезпечення безпечних умов праці, а також для виключення можливості просочування димових газів у навколишнє середовище. З вищесказаного можна зробити висновок про необхідність регулювання розрідження в печі, тобто підтримку його на заданому значенні. Регулювання розрідження у печі відбувається шляхом зміни витрати димових газів, які відводяться з печі.