Сушилка БГС для сушилки аммоса

Спецификация БГС 2.cdw

Сушилка БГС. Сборочный чертеж..cdw

Вход влажного продукта
Выход готового продукта
Барабанный гранулятор-сушилка предназначен для грануляции
сушки превратительной классификации сложных удобрений
Производительность по готовому продукту
при влажности пульпы
Производительность по испаренной влаге
Крупность готового продукта
Температура теплоагента
на входе в зону шушки
на выходе из зоны сушки
Число оборотов барабана
Конструкция сушильной установки (М 1:7)
Техническая характеристика

Технологическая схема.cdw

Бункер влажного материала
Бункер высушенного материала
Мокрый пылеуловитель
Ленточный транспортер
Вентиль регулирующий

Корпус барабанной сушлки. Чертеж общего вида..cdw

испытании и поставке аппарата должны
выполняться требования:
а) ГОСТ 12.2.003-74"Оборудование производственное.
Общие требования безопасности";
б) ОСТ 26.291-79"Сосуды и аппараты стальные сварные.
Технические требования.
Материал деталей корпуса барабанной сушилки -
сталь 8Ст 3 сп ГОСТ 380-71.
Сварные соединения должны соответствовать требованиям
ОСТ 26-01-82-77 "Сварка в химическом машиностроении.
Допуск радиального биения поверхностей относительно
общей оси поверхностей Г
Допуск радиального биения поверхностей М и Н относительно
Допуск радиального биения поверхности Л относительно общей
оси поверхностей М и Н - 4мм.
Допуск полного торцового биения поверхностей И и К
относительно общей оси поверхности Г
Допуск полного торцового биения поверхности 3 относительно
общей оси поверхностей Л и Н - 2мм.
Не указанные предельные отклонения размеров
*Размеры для справок.
Чертеж разработан на основании ОСТ 26-01-437-78.
ГОСТ 16037-70-СБ-П-З
Технические требования

Пояснительная записка.docx

Производство аммофоса с применением БГС стр2.
Пример расчета БГС стр7.
1.Расчет солевого состава аммофосной пульпы аммофоса стр7.
1.1.Расчет состава пульпы стр8.
2.Расчет материального баланса сушилки стр 11.
3.Расчет среднего диаметра гранул (dср) стр12.
4.Тепловой расчет сушилки стр12.
4.1.Тепловой баланс сушильной установки стр18.
4.2.Расчет полного объемного коэффициента теплоотдачи стр20.
4.3.Объем сушилки стр23.
Вспомогательное оборудование стр24.
1. Калориферы стр24.
3. Вентиляторы стр28.
Механический расчет сушильного барабана стр.29.
1. Расчет толщины стенки барабана стр.29.
2. Расчет бандажей и опорных роликов стр.30.
3. Расчет привода сушилки стр.33.
Производство аммофоса с применением БГС
Основные направления повышения качества минеральных удобрений предусматривают выпуск готовой продукции с заданными гранулометрическим и химическим составами. При этом наибольший интерес представляет производство комплексных (сложных) удобрений содержащих несколько питательных компонентов (азот фосфор калий и т.д.).
Отечественный и зарубежный опыт в области производства и применения минеральных удобрений показывает что наиболее эффективными и в то же время универсальными пригодными для большинства почв и культур способов и сроков внесения являются фосфаты аммония. В частности аммофос (моноаммонийфосфат) - доля его выпуска достигает 40%.
Аммофос представляет собой сложное 63%—е водорастворимой удобрение содержащее два действующих вещества - азот и фосфор. Оно состоит в основном из моноаммонийфосфата NH4H2РО4 при небольшом содержании (около 10%) диаммонийфосфата (NH4)2HPO4 а также примесей сульфата аммония кремнефторида аммония фосфатов железа и алюминия гипса димагнийфосфата MgHPО4* ЗН2О и др.
Содержание этих примесей зависит от качества фосфатного сырья и степени загрязнения исходной фосфорной кислоты сульфатами фтором железом алюминием магнием кальцием.
Производство фосфатов аммония-аммофоса и диаммонийфосфата осуществляется по ретурным и безретурным схемам. В ретурных схемах кратность циркуляции продукта составляет 4÷6 единиц в безретурных - не более единицы. Аммофос получают по ретурным и безретурным схемам диаммонийфосфат по ретурным схемам. Основной недостаток ретурных схем производства фосфатов аммония состоит в том что в процессе циркулирует в 4÷6 раз больше материала чем выпускается готового продукта. Это требует значительного увеличения цеховых и транспортных средств дробильно-сортировочного оборудования повышенных расходов электроэнергии и т.д.
Технологическая схема получения аммофоса включающая аппарат БГС представлена на рис. 1.1.
Производство аммофоса состоит из нескольких технологических стадий. В трубчатом реакторе 2 за промежуток времени 20÷30 секунд происходит нейтрализация фосфорной или смеси фосфорной и серной кислот жидким аммиаком. Процесс нейтрализации сопровождается разогревом реакционной массы до температуры 90÷170°С. Полученная аммофосная пульпа из реактора 2 под давлением по трубопроводу поступает в форсунку 6 установленную в головной части барабана-гранулятора 1. При вращении аппарата БГС с заданным числом оборотов в зоне загрузки создается завеса частиц из ретур на которую напыляются распиливаемые форсункой капли пульпы.
Рис.1.1. Технологическая схема получения аммофоса:
-БГС; 2 - трубчатый реактор; 3 - циклонная топка; 47 - грохот 5 - дробилка молотковая; 6 - форсунка 8 - охладитель КС 917 - циклоны 10 - абсорбер 11-сборник; 12-насос; 13 - вентилятор «Хвостовой» 14 - вентилятор 15 - вентилятор к аппарату КС; 16 - транспортер; 18 питатель
В результате взаимодействия трех потоков (капли пульпы частицы ретур топочные газы) и одновременно протекающих процессов выпаривания нейтрализации сушки кристаллизации и грануляции (агломерации) происходит укрупнение частиц до требуемого размера (4÷5 мм).
Сушка продукта осуществляется по всей длине барабана прямотоком дымовыми газами образующимися при сжигании природного газа в циклонной топке 3. Подача первичного и вторичного воздуха на горение топлива и разбавление продуктов сгорания до требуемой температуры осуществляется вентилятором 14.
Высушенный в БГС продукт поступает на грохоты 4 где происходит классификация удобрении на три основных фракции: крупную товарную и мелкую. Товарная фракция подается в аппарат КС 8 на охлаждение до температуры 40÷50 С. а затем по ленточному конвейеру 16 - в склад готовой продукции. Мелкая фракция в виде ретура возвращается в БГС. Крупная фракция (более 5 мм) с грохотов 4 поступает в молотковые дробилки 5 измельчается и сортируется на грохотах 7. Товарная фракция подается на охлаждение в аппарат КС а ретур возвращается в аппарат БГС.
Очистка отходящих газов после БГС аппарата КС и циклонов 917 осуществляется в абсорбере 10. Орошение насадки в абсорбере производится раствором фосфатов аммония подаваемого насосом 12 в распределительное устройство из сборника 11.
Следует отметить что одним из основных факторов влияющих на выход товарной фракции и количество циркулируемого в системе ретура является содержание влаги в гранулируемой шихте которая складывается из влаги пульпы и влаги вносимой с топочными газами. В свою очередь содержание влаги в пульпе зависит от концентрации и расхода исходных продуктов и количества воды образующейся в результате химических превращений веществ взаимодействующих в трубчатом реакторе.
Сушку влажных гранул аммофоса в основном ведут в барабанных сушилках которые хорошо освоены в промышленности минеральных удобрений.
БГС (рис. 1.2) представляет собой установленный наклонно вращающийся барабан из углеродистой стали на который надеты два бандажа и зубчатый венец привода Бандажи 6 и барабан 1 опираются на четыре опорных ролика 5 установленных на рамах. На обоих концах барабана имеются камеры: в одну 3 вводят теплоноситель и загружают влажную шихту аммофоса из другой – 2 выводят сухой продукт и отводят газы.
Между камерами и барабаном делают специальные уплотнения 9 предел вращения подсоса наружного воздуха (2).
Для регулирования числа оборотов барабана имеется вариатор скоростей 7. Производством осваивается барабанная сушилка для производства аммофоса диаметром 4 м и длиной 22 м работающая при угле наклона 3 и частоте вращения 4 обмин. За рубежом для сушки аммофоса выпускают барабанные сушилки диаметром 5 м и длиной 34+40 м (частота вращения 18 обмин угол наклона сушилки составляет 2).
В зависимости от свойств высушиваемого материала барабанная сушилка имеет различную насадку. Так как аммофос даже до сушки имеет небольшую адгезию то есть обладает достаточно хорошей сыпучестью барабанная сушилка со стороны загрузочной камеры 3 имеет распределительную насадку в виде шиповых лопастей (от 6 до 16 в зависимости от диаметра барабана) установленных под углом 30 к оси барабана а затем периферийную подъемно-лопастную насадку. Конструкция лопастей обеспечивает равномерное распределение гранулята по сечению барабана и при его вращении создает благоприятные условия контакта материала с топочными газами.
Влажные гранулы аммофоса поступают в барабан по течке 10. Сушилка работает в режиме прямотока (параллельное движение материала и агента сушки). Топочные газы получаемые oт сжигания в топке жидкого или газообразного топлива при температуре 900÷1100 С поступают далее через камеру смешения в барабан. Скорость газов в барабане не более 2÷3 мс.
Сушилка работает под небольшим разрежением (50÷1000 Па) и это не позволяет газам проникнуть в рабочее помещение через имеющиеся неплотности. Процесс сушки аммофоса связан с выделением значительного количества аммофосной пыли поэтому для улавливания пыли из отходящих газов после барабанной сушилки устанавливают циклоны.
Сушка аммофоса в барабанных сушилках является весьма экономичным процессом благодаря возможности использования топочных газов при высоких температурах в условиях параллельного движения высушиваемого материала и теплоносителя. Перемещение аммофоса вдоль барабана происходит в основном вследствие наклона барабана и его вращения. При вращении барабана материал захватывается лопатками поднимается а затем ссыпается с различной высоты. В зависимости от высоты падения размера и плотности гранул а также скорости потока теплоносителя (газа) перемещение материала в пределах одного цикла происходит на разное расстояние.
Установлено что время пребывания гранул размером от 05 до 5 мм различается незначительно что объясняется малой скоростью газов (2 мс) и главным образом большой плотностью потока материала падающего с лопаток. Среднее время пребывания материала в барабанной сушилке составляет 20÷40 мин.
Барабанный гранулятор-сушилка.
производительность по готовому продукту
средний диаметр гранул ретура
коэффициент заполнения барабана высушиваемым продуктом
частота вращения барабана
начальная влажность ретура
начальная температура продукта
конечная температура продукта на выходе из БГС
мольное соотношение NH3 : H3PO4
температура газов на выходе из БГС
1. Расчет солевого состава аммофосной пульпы аммофоса
Расчет составлен на 1т экстракционной фосфорной кислоты.
При нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты аммиаком до pH 45-50 образуется большое количество солей.
При мольном соотношении NH3:H3PO4=1 готовый продукт представляет собой в основном моноаммонийфосфат: NH3+H3PO4=NH4H2PO4
В производстве аммофоса аммиак на нейтрализацию подают с небольшим избытком поэтому в его состав входит до 10% диаммонийфосфата (вследствие нейтрализации второго водородного иона фосфорной кислоты): NH4H2PO4+NH3=(NH4)2HPO4
Присутствующие в фосфорной кислоте серная и кремнефтористоводородная кислоты нейтрализуются аммиаком по реакциям:
H2SO4+2NH3=(NH4)2HSO4
H2SO4+NH3+NH4H2PO4=NH4HSO4*NH4H2PO4
H2SiF6+2NH3=(NH4)2SiF6
Сульфат и кремне фторид аммония являются носителем азота в удобрениях. С увеличением содержания в фосфорной кислоте свободной серной кислоты и фтора в аммофосе возрастает содержание азота но снижается общее содержание P2O5.
1.1 Расчет состава пульпы
Алюминий содержащийся в фосфорной кислоте образует ALPO4*2H2O2
ALPO4*2H2OAL2O3+P2O5
где 158102142 - молекулярные массы А1РO4 2Н2О; А12О3; Р205;
– содержание А12О3 в 1 т фосфорной кислоты кг.
Расходуется P2O5 из фосфорной кислоты на образование фосфатa
х1 = 8*142102 = 113 кг Р205
Образуется в осадке:
y1 = 8*2*158102 = 25 кг АLР04*2Н20
Железо содержащееся в фосфорной кислоте образует FeP04 2Н20:
FePO4*2H2OFe2O3+P2O5
где 187160 - молекулярные массы FeP04 2Н20
- содержание Fe203 в 1т кислоты кг.
Расходуется P2O5 из фосфорной кислоты на образование фосфата железа:
х2= 12*145160 = 106 кг Р205
у2 = 12*2 187160 = 28 кг FeP04 2H2O
Серная кислота образует (NH4)2S04:
(NH4)2S04 2NH3 + S03
где 13217 80 - молекулярные массы (NH4)2S04 NH3
0 - содержание S03 в 1 т фосфорной кислоты кг.
Расходуется NH3 на образование сульфата аммония:
x3= 20*21780 = 85 кг NH3 Образуется в растворе пульпы:
y3 = 20*13280 = 33 кг (NH4)2S04
Образуется (NH4)2SiF6
где 176; 19 - молекулярные массы (NH4)2S
5 - содержание фтора в 1 т кислоты кг.
Расходуется NH3 на образование крeмнефторида аммония (NH4)2SiF6
x4=165*2*176*19 - 5 кгNНз
Образуется в растворе:
y4 = 165*1786*19 = 258 кг (NH4)2SiF6
На образование примесей из экстракционной фосфорной кислоты
3 + 106 = 219 кг Р205
На образование фосфатов аммония (моноаммонийфосфаго и
диаммонийфосфата) расходуется:
Образуется моноаммоний фосфата NH4H2P04:
NH4H2P04 2NH3 + P205
где 115 молекулярная масса NH4H2PO4.
Расходуется NH3 на образование моноаммонийфосфата:
х5 = 1*418;2*2*17142 = 10013 кгNH3
Образуется в пульпе:
у3 = 1 4182 2-115142 =6774 кг NH4H2PO4
Образуется диаммонийфосфата (NH4)2HPO4:
(NH4)2HP04 2NH3 + l2P205
где 132 молекулярная масса (NH4)2HPO4.
Расходуется на образование диаммонийфосфата:
x6=01*4182*2*1771=2003 кг NH3
x6=01*4182*2*13271=7775 кг (NH4)2HPO4
Всего расходуется на нейтрализацию фосфорной кислоты до pH 45-
+50+10013+2003=13366 кг NH3
Отношение NH3:P203= 133664682 = 0285 м.
В таблице 2.4 представлен рассчитанный состав пульпы и аммофоса в кг
Состав пульпы аммофоса
Содержание воды в пульпе без учета ее испарения при нейтрализации;
[(1000+13366)—866.95] 10011336=235 %
где 1000 - расход фосфорной кислоты кг; 13366 - расход аммиака кг;
695 - содержание солей в пульпе кг; 1133 6 - масса пульпы кг.
Из приведенного расчета видно что водорастворимая форма Р2O5 в
аммофосе представлена в виде фосфатов аммония (моно- и
диаммонийфосфата). Водонерастворимая форма Р205 представлена
фосфатами железа алюминия а также комплексными соединениями.
Основываясь на данных расчета солевого состава аммофоснай пульпы
рассчитываем основные технологические параметры сушки на примере
соотношения ретура к готовому продукту 3:1.
Соотношение ретура и пульпы:
где Р - расход ретура на 100 кг аммофосной пульпы кг;
а - влажность пульпы %; b - влажность ретура %; с - влажность смеси %;
Определяем начальную влажность высушиваемого материала при Р=300:
2.Расчет материального баланса сушилки
Производительность установки по влажному материалу:
где G2 производительность по сухому материалу кгс;
- начальная и конечная влажность высушиваемого материала %. Количество влаги удаляемой в процессе сушки:
3.Расчет среднего диаметра гранул (dср)
где d0=15 - средний размер гранул ретура мм;
% - начальная влажность шихты т е. 007 кгкг;
b= 15% - влажность исходного ретура т.е. 0015 кгкг;
m=23 n=115 =052 - опытные коэффициенты для гранулирования аммофоса в интервале температур 70+90°С.
4.Тепловой расчет сушилки
В качестве топлива используется природный сухой газ следующего
состава (в об. %): 920 СН4; 05 С2Н6; 5 Н2; 1 СО; 15 N2.
Теоретическое количество сухого воздуха L0 затрачиваемого
на сжигание 1кг топлива:
где составы горючих газов выражены в объемных долях.
Для определения теплотысгорания топливавоспользуемся
характеристиками горения простых газов приведенных в таблице:
Теплота сгорания топлива
Тепловой эффект реакции кДж'м3
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О
С2Н2+ 25О2 = 2СО2 + Н2О
С2Н4+ 3О2 = 2СО2 + 2Н2О
С2Н6 + 35О2 = 2СО2 + ЗН2О
C4Н10 + 502 = ЗСО2 + 4Н2О
C4Н10 + 65О2 = 4СО2 + 5Н2О
H2S + 1.5О2 = SO2 + Н20
Количество тепла Qv выделяющееся при сжигании 1м3 газа
Qv=092*35741+0005*63797+005*10810+001*12680 = 33868 кДжм3
Плотность газообразования топлива:
tr - температура топлива равная 20 С;
v0 - мольный объем равный 22 4 м3кмоль.
Количество теплоты выделяющейся при сжигании 1кг топлива:
Масса сухого воздуха подаваемого в топку (в расчете на 1кг сжигаемого
топлива) определяется общим коэффициентом избытка воздуха α
необходимого для сжигания топлива и разбавления топочных газов до
температуры смеси tcm= 350 °С. Значения а находят из уравнений материального
и теплового балансов.
Уравнение материального баланса:
где - масса сухих газов образующихся при сгорании 1кг топлива.
Уравнение тепловою баланса:
где - общий КПД учитывающий эффективность работы топки и потери тепла в окружающую среду принимаемый равным 095;
сt- теплоемкость газообразного топлива при температуре tr-20°C равная 134 кДж(кг*К); I0 - энтальпия свежего воздуха кДжкг; Icr - энтальпия сухих газов кДжкг: ccr и tcr - соответственно теплоемкость и температура
сухих газов: ccr =105 кДж(кг*К) и tcr =350°C; x0 - влагосодержание свежего
воздуха кг влагикг сухого воздуха при температуре t0=
r0- теплота испарения воды при температуре 0 °С равная 2500 кДжкг;
cn - средняя теплоемкость водяных паров равная 197 кДж(кг*К);
tn -температура водяных паров: tn = tcr=tcm=350 °С.
Решая совместно уравнения теплового и материального баланса получим:
Пересчитаем содержимoe компонентов топлива при сгорании которых образуется вода из объемных долей в массовые:
Количество влаги выделяющейся при сгорании I кг топлива:
Количество избытка воздуха находится по уравнению:
Общая удельная масса сухих газов получаемая при сжигании 1кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры смеси 350 °С:
Удельная масса водяных паров в газовой смеси при сжигании 1кг топлива:
Влагосодержание газов на входе в сушилку (х1=хсм):
x1=LnLcmcr=3.5119.4=0.0293 кгкг.
Энтальпия газов на входе в сушилку:
Поскольку коэффициент избытка воздуха α велик физические свойства газовой смеси используемой в качестве сушильного агента практически не отличаются от физических свойств воздуха. Это дает возможность использовать в расчетах диаграмму состояния влажного воздуха I—х.
Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:
Δ=свл1+qдоп-(qr+qm+qn)
где Δ - разность между удельным приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере; скл - теплоемкость влаги во влажном материале при температуре 1 кДж(кг*К); qдоп - удельный дополнительный подвод тепла в сушилку кДжкг влаги при работе сушилки по нормальному сушильному варианту qдоп =0; qr - удельный расход тепла в сушилке с транспортными средствами кДжкг влаги (в рассматриваемом случае qr =0); qm - удельный расход тепла в барабане с высушиваемым материалом кДжкг влаги;
см - теплоемкость высушиваемого материала равная 08 кДж(кг*К);
- температура высушиваемою материала на выходе из сушилки °С.
При испарении поверхностной влаги 2 принимается приблизительно равной температуре мокрого термометра tm при соответствующих параметрах сушильного агента. Принимая в первом приближении процесс сушки адиабатическим находим 2 по I-х диаграмме по начальным параметрам сушильною агента: 2 =65 °С;
qn - удельные потери теплоты в окружающую среду кДжкг влаги.
Запишем уравнение рабочей линии сушки:
Δ= или I=I1+ Δ(x-x1).
Для построения рабочей линии сушки на диаграмме I-х необходимо знать координаты (х u I) минимум двух точек. Координаты одной точки известны: x1-00293 кг влагикг сухого воздуха I1=4558 кгДжкг сухого воздуха.
Для нахождения координат второй точки зададимся произвольным значением х и определим соответствующее значение I.
Пусть х=006 кгкг тогда I=4558-5378(006-00293) = 4393 кДжкг. Через две точки на диаграмме I-х с координатами x1 I1 и x I проводим лилию сушки до пересечения с заданным конечным параметром t2=110 С. В точке пересечения линии сушки с изотермой t2 находим параметры отработанного сушильною агента:
x2=0.11кгкг I2=420кДжкг.
Расход сухого газа равен: .
Определим удельный расход теплоты на нагрев материала:
Строим процесс сушки на I-x диаграмме.
Определим удельный расход сухих газов на 1кг испаренной влаги:
Удельный расход теплоты на 1кг испаренной влаги:
Q= (I1-I2) =12.4(455.8-41.9)=5132.36 кДжкг влаги.
По I-x – диаграмме определяем параметры газов на входе в сушилку.
Полные расходы сухих газов и тепла:
L=*W=12.4*0.2464=3.055 кгс.
Q=q*W=5132.36*0.2464=1264.6135 кВт.
Расход топлива сжигаемого в топке составляет:
4.1.Тепловой баланс сушильной установки
Тепловой баланс составляется из статей прихода и расхода теплоты.
Физическая теплота топлива:
Qt=Bcttr=0.02563*1.34*20=0.6868 кВт
где с tr- начальная температура топлива С.
Теплота вносимая топливом при его сжигании:
Qtсж=BQвр=0.02563*519448=133135 кВт
Теплота вносимая атмосферным воздухом подаваемым на горение топлива: Qвгор=αrL0Bcвt0 =6.82*17.68*0.02563*1.05*18=58.4 кВт
где св - удельная теплоемкость воздуха при температуре t0 кДж(кг*К).
Теплота вносимая атмосферным воздухом подаваемым на смешение
с дымовыми газами: Qвсм=I0LcrcmB=41.9*119.4*0.02563=128.22 кВт
Теплота вносимая влагой материала:
Qвл=Wcвл1=02464*419*18=185835 кВт
где свл – удельная теплоемкость влаги при начальной температуре 1 кДжкг:
Теплота вносимая с материалом:
Qm1=G2cm1=4.167*0.8*18=60.005 кВт.
Теплота с отходящими газами:
Q2cm=LcrcmI2B=119.4*420*0.02563=1285.293 кВт.
Теплота с высушенным материалом:
Qm2=G2cm 2=4.167*0.8*65=216.68 кВт.
Потери теплоты в топке:
Qt=B*Qвp(1-r)=0.02563*51944.8(1-0.95)=66.44 кВт.
Потери в окружающую среду: Qn=qnW=22.4*0.2464=5.52 кВт.
Результаты расчета представлены в таблице:
Тепловой баланс процесса сушки аммофоса
Теплота с отходящими
Теплота с высушенным
топливом при его сжигании. 3.Теплота вносимая
Потери теплоты в топке
атмосферным воздухом
подаваемым на горение
подаваемым на смешение с
Теплота вносимая влагой
Примечание. Невязка теплового баланса составляет 15 %
4.2.Расчет полного объемного коэффициента теплоотдачи
Среднее влагосодержание газов в сушке:
Средняя разность температур газа в сушилке:
Средняя температура газа в сушилке:
Средний удельный объем влажного газа приходящегося на 1 кг сухого газа:
ср=464*10-6(622+хср)(273+tcp)=4.64*10-6(622+69.65)(273+185)=1.47 m3kg.
Средний удельный вес газа: γср=м3.
Средний объем газов проходящих через сушилку:
Vcp=BLcrcm0cp=0.02563*119.4*1.47=4.481m3c=16131.5m3ч.
Количество сухих газов проходящих через сушилку в течение 1 часа:
Удельный объём влажного газа приходящегося на 1 кг сухого на выходе из сушилки:
=464*10-6(622+x2)(273+t2)=4.64*10-6(622+0.11*103)(273+110)=1.301м3кг.
Средний обьем газа выходящего из сушилки:
Vr=Lcp0=10973.8*1.301=14275.3м3ч.
Площадь поперечного сечения барабана.
Принимаем: - скорость газа на выходе из сушилки r=2.4мс;
- заполнение барабана материалом φ=18%
Принимаем предварительно следующие конструктивные характеристики барабана: -наружный диаметр барабана Dнб=1.6м;
-длина барабана L0=8м;
-тип насадки – подъемно-лопастная;
-длинна насадки нас=Lb-1.0=8-1=7м.
Толщина стенки барабана: =(0007÷001)Db=0.015м.
Внутренний диаметр барабана: Dвб=Dнб-2=16-2*0015=157м.
Средняя высота падения частиц материала в сушилке с лопастной насадкой:
hcp=0.438Dвб=0438*157=0688м.
Средняя скорость падения частиц с лопастей:
Средняя скорость газов в барабане сушилки:
Скорость газа у поверхности частиц:
Среднее время падения частиц материала: .
Поверхность частиц находящихся в одной струе:
где —00209Dвн2 =00209*1572=005152 м2м3 - площадь в поперечном
сечении сушилки занятая материалом при выходе скребка из завала.
Высота скатывания частиц с лопастей:
Скорость скатывания частиц в конце лопастей:
где φ=45 - угол естественного откоса;
=025tgφ=0.25tg45=0.25 – коэффициент истинного трения.
Начальная ширина струи: м.
Vстр=насhср(bст ре+hcptg(13.75+0.316(γrcpcp2)))=
=7*0.688(0.005064+0.688tg(13.75+0.316(1.1541*2.824)2))=1.0442м.
Параметр характеризующий передачу теплоты частицами материала во время их падения с лопастей:
Суммарная поверхность частиц падающих отнесения к 1 м3 сушилки:
Коэффициент теплоотдачи от газов к поверхности падающих частиц:
αк=062111 ккал(м2*ч*К).
Поправочный коэффициент:
Первая составляющая объёмная коэффициент теплоотдачи:
3163*111*15.16=532.3ккал(м3*ч*К).
Средняя длинна скатывания частиц: 026м.
Число Рейнольдса: 257705.
Коэффициент теплоотдачи от газа к наружной поверхности материала находящегося на лопастях и в завале:
Наружная поверхность материала находящегося на лопастях и в завале: 54м2м3.
Коэффициент теплоотдачи от газов в оголенной поверхности деталей внутреннего устройства:
Третья составляющая объёмного коэффициента теплоотдачи:
Объём барабана определяется по формуле:
где общее полезно затрачиваемое количество теплоты:
Qобщ=W(qо+qм+qп)=02464(263428+6359+224)=8113кВт.
Удельная теплота на испарение влаги из материала:
qo=ro+cпt2-cв1=2493+1.97*110-4.19*18=2634.28кДкг
где ro= 2493 кДжкг – удельная теплота парообразования водяного пара при 0 С;
сn=1.97 кДж(кг*К) – удельная теплоемкость водяных паров.
Длинна корпуса сушильного барабана: 465м.
В соответствии с требуемым соотношением ГОСТа длинны барабана к его диаметру принимаем следующие размеры сушилки:
Dнб=16м; Dвб=157м; L=8м; Vб=155м3.
Вспомогательное оборудование
Для выбора калорифера рассчитываем площадь поверхности нагрева:
Расход теплоты в калорифере:
где t1t0 — соответственно начальная и конечная температура воздуха °С.
Коэффициент теплопередачи зависит от модели калорифера вида теплоносителя его скорости и массовой скорости воздуха
Для пластинчатых калориферов при паровом обогреве коэффициент теплопередачи определяется по формуле:
где – скорость движения воздуха в калорифере.
Массовую скорость воздуха при проектировании калориферов по
экономическим соображениям принимают в пределах 7÷12 кг(м2*с) для пластинчатых и 3÷5 кг(м2 с) для оребренных калориферов.
По площади поверхности нагрева выбираем одноходовой пластинчатый калорифер в паровом исполнении с тремя рядами трубок по ходу движения воздуха (КЗПП) по таблице:
Конструктивные характеристики стальных пластинчатых калориферов
Сечение калорифера fкал м2
Поверхность теплопередачи Fк калориферов м2
Рассчитываем их число по формуле: N=Ffk=35.70.416=85.8
fкал - площадь поверхности нагрева одного калорифера м2.
Схему установки калориферов (последовательное или параллельное их расположение по ходу воздуха) определяется размерами калорифера fкал и допустимым гидравлическим сопротивлением:
Расчет циклонов проводится методом последовательных приближений в следующем порядке.
Задавшись типом циклона по табл. 3.4 определяют оптимальную скорость газа в аппарате опт.
Параметры определяющие эффективность циклонов НИИОГаз
Определяют необходимую площадь сечения циклона
F=Vpопт=44835=128м2.
Определяют диаметр циклона задавшись числом циклонов N:
Диаметр циклона округляют до ближайшей большей величины. Для циклонов принят следующий ряд диаметров: 200;300; 400; 500; 600; 700;800 900; 1000 1200 1400; 1600; 1800; 2000; 2400 и 3000 мм.
Вычисляют действительную скорость газа в циклоне:
= Vp(0785ND2)=448(0785*2*092)=352мс.
Скорость газа не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15%.
Принимают по табл. 34 коэффициент гидравлического сопротивления соответствующий заданному тину циклона.
Потери давления в циклоне:
Определяем значение параметра
Определяем параметр х по формуле:
Определяем значение Ф(х) по таблице:
Внутренний диаметр выхлопной трубы d
Внутренний диаметр пылевыпускаемого
Ширина входного патрубка в
циклоне (внутренний размер) b
Ширина входного патрубка
на входе (внутренний размер) b1
Длина входного патрубка
Длина средней линии циклона Dср
Высота установки фланца hфа
Угол наклона крышки и входного
Высота входного патрубка
(внутренний диаметр) а
Высота выхлопной трубы h1
Высота цилиндрической части
Высота конуса циклона Нк
Высота внешней части
Общая высота циклона H
Напор развиваемый вентилятором определяется по формуле:
где ΔРобщ- суммарный перепад давления в системе (сопротивление системы) Па;
р1- плотность газа кгм3; 981 мс3 -ускорение свободного падения.
Общий перепад давлений ΔРобщ в системе (сушильной установке) определяется по уравнению:
ΔPобщ=ΔPтр+ΔРм.с+ΔРц+ΔРбар+ΔРтоп+ΔРдин=820Па
где ΔPтр - потери давления на сопротивление трения в газовых трубопроводах; ΔРм.с - потери давления на местные сопротивления газовых трубопроводов ΔРц - потери давления на сопротивление циклона ΔРбар — потери давления на сопротивление сушильною барабана (ΔРбар =100÷200 Па); ΔРтоп - потери давления па сопротивление топки и камеры смешения ΔРдин — динамические потери давления на создание скоростного напора.
Мощность потребляемая вентилятором определяется по формуле:
общ –общий КПД воздуходувной машины (05-06).
Установочная мощность электродвигателя составляет:
где к-11-125- коэффициент запаса электродвигателя на пусковой момент.
Механический расчет сушильного барабана
1. Расчет толщины стенки барабана
Проверка на прочность толщины стенки: барабан представляем в виде балки длинной L свободно лежащую на двух опорах и нагруженную нагрузкой q от веса барабана G и загружаемого материала Gм т.е. q=(G+Gм)L.
Расчетная схема для определения толщины стенки барабана.
При расстоянии между опорами о=0585L в наиболее опасном сечении балки посредине между опорами обеспечивается в минимальный изгибающий момент:
=2148кг*м=00231 МН*м.
где q=(12500+1380) 8=1735кгм – распределительная нагрузка;
Барабану передается крутящий момент от привода необходимый в основном для поднятия центра тяжести материала на определенную высоту.
Крутящий момент определяется по формуле:
где N – мощность привода кВт; n-частота вращения барабана с-1.
Условие прочности барабана: н=МрWн.д. н.д.
Приведенный момент Мр:
Момент сопротивления кольцевого сечения барабана
W=0.785D2 м3=0785*162*00112 МНм2.
Допускаемое напряжение н.д. принимают для барабанов без футеровки в пределах 5÷10МНм2.
При нормальной работе допускается прогиб f не более 13 мм на 1м длинны т.е.
Прогиб от равномерно распределенной нагрузки составляет:
где Е – модуль упругости материала барабана МНм3; I – момент инерции кольцевого сечения барабана м4:
I=2 *=2*00112=0011м3.
2.Расчет бандажей и опорных роликов
Схема расчета бандажа и опорных роликов:
- барабан 2 - бандаж 3 - башмак 4 - опорный ролик.
Предварительно по нормалям выбирают ширину и диаметр бандажей и опорных роликов а затем выполняют их проверку на прочность.
Ширина бандажей b=Rqk=0.00932=0.0046м
где qk –(10-24) МНм – эксплуатационная нагрузка приходящаяся на единицу длины площадки касания ролика и бандажа; R – реакция опорного ролика МН.
где α – угол наклона барабана (2-4) ; φ- угол между опорными роликами (φ=60); z – число бандажей.
Ширина опорного ролика bор должна быть больше ширины бандажа на 30 мм = bор=0076м. Диаметр опорных роликов в 3-4 раза меньше наружного диаметра бандажа.
Диаметр бандажа: Dб=115*D=1.15*1.6=1.84м.
Диаметр опорных роликов: Dрол=Dб3=1843=062.
Рассматривая участок бандажа между двумя башмаками как кривой брус можно записать условие прочности бандажа на изгиб в виде
где Мб - максимальный изгибающий момент в месте контакта опорного ролика
и бандажа МН*м; W6 - момент сопротивления сечения бандажа м3. Изгибающий момент: Mб=R4=00093*0484=00011МН*м.
где =Dбm - расстояние между соседними башмаками м; m - общее число башмаков (m=360(φ2)).
Момент сопротивления бандажа:
где bб и hб - соответственно ширина и высота бандажа м.
Расчет привода сушилки
Потребляемая мощность определяется по формуле:
Nб=00013D3Lnpнасk=0.0013*1.63*8*4*900*0.056=8.58 кВт.
где D и L – диаметр и длинна барабана соответственно м; n – частота вращения барабана обмин; pнас – насыпная плотность материала кгм3; k – коэффициент мощности учитывающий вид насадки и степень заполнения барабана (для подъемно-лопастной насадки при =018 k=0056).
КПД привода состоит из КПД зубчатой передачи КПД редуктора и КПД подшипниковприв= зуб* ред* П.К.08÷085.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Дохолова А.Н. Кармышов В.Ф. Сидорина Л.B. Производство и применение фосфатов аммония. - М.: Химия 1986. - 256 с.
Чернобыльский И.И. Машины и аппараты химической промышленности. –М.; Киев: Машгиз 1962. - 524 с
Лебедев П.Д. Щукин А.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий М. Энергия 1970. -408 с.
Классен И.В. и др. Типовые методики расчета процессов гранулирования. -М: НИУИФ 1977 -88 с.
Павлов К.Ф. Ромашов П.Г. Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. -Л.: Химия. 1987 -576 с
Левченко П.В. Расчет печей и сушил силикатной промышленности. -М.: Высш.шк. 1968 - 368 с.
Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. – М.: Химия 1970.
Исламов М.III. Печи химической промышленности. - М.: Химия 1969.
Чернобыльский И.И. Тананайко Ю.М. Сушильные установки химической промышленности - Киев: Техника 1969 - 272 с.
Рысин С.А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов. – М.: Машиностроение 1964 — 704 с.
Справочник но пыле- и золоулавливаниюМ.И. Биргер А.Ю. Вальдберг Мягков и др. - М; Энергоатомиздат 1983. — 312 с.
Основные процессы и аппараты химической технологии Под ред.
Ю.И.Дытнерского - М.; Химия 1991. - 496 с.
Промышленные тепломассообменые процессы н установки Под ред.
А.М. Бакластова. – М.: Энергоатомиздат; 1986 ~ 328с.