Барабанное сушило для сушки песка и глины

Kursovoy pechi.docx

Міністерство освіти і науки молоді та спорту України
Запорізький Національний Техничний Університет
Пояснювальна записка
до курсового проекту з дисципліни «Печі і сушила ливарного виробництва»
на тему «Барабанне сушило для сушки піску»
Студентка групи з-110 Г. . Алексєєва
Доцент кан.тех.наук Ю.П.Петруша
с. 1 табл. 2 додатки 4 джерела.
Тема роботи: Сушило барабанне для сушки піску
Об’єкт розроблення: сушило барабанне для сушки піску.
Мета роботи: розрахувати горіння палива основні розміри сушила процес сушки тепловий баланс паливоспалювального пристрою для барабанного сушила для сушки піску.
Розрахунок горіння палива основних розмірів сушила теплообміну теплового балансу паливо спалювального пристрою необхідно для проектування сушила. В процесі розрахунку визначається вид палива його температуру оптимальні розміри сушила приймали з урахуванням маси глини витрати палива розраховується і вибирається паливо спалювальний пристрій.
На основі виконаних розрахунків можна спроектувати барабанне сушило для сушки піску з продуктивністю 6тгод для невеликих ливарних цехів.
ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС ГОРННЯ ПАЛИВА БАРАБАН СУШИЛА ТЕПЛООБМН ТЕМПЕРАТУРА ПРОДУКТИВНСТЬ ДАГРАМА ПАЛЬНИК МАТЕРАЛ ЗАВАНТАЖУВАЛЬНИЙ ПРИСТРЙ ОБ’М ВОЛОГИ РОЗРАХУНОК ПАЛИВОСПАЛЮВАЛЬНИЙ ПРИСТРЙ.
Завдання на проект 2
Розрахунок горіння палива 7
Розрахунок основних розмірів сушила . .11
Розрахунок процесу сушки .12
Розрахунок теплового балансу 15
Вибір і розрахунок паливоспалювального пристрою ..19
Перелік посилань .. 21
Додаток А id–діаграма 22
Додаток Б. Специфікація 23
Барабанне сушило – це сушило непереривної дії яке застосовується для сушки сипучих матеріалів – глини або піску. Основна частина сушила – циліндричний барабан встановлений 3 – 5° до горизонту який виготовлений з металу. Всередині барабана розташована насадка. На корпусі барабана кріпиться шестерне ви вінець який контактує з вінцевою шестернею і приводом. Змішувальна камера встановлюється перед барабаном. На вході в барабан є лопоті які просипають матеріал.
Матеріал подається в завантажувальний пристрій який встановлено в змішувальну камеру він потрапляє на лопоті які просувають його в середину барабану. При обертанні барабану матеріал без зупину пересипається по насадці підсушується і переміщується до вивантажувального вікна барабану . Перед барабаном встановлена топка з якої продукти горіння надходять в змішувальну камеру куди подається холодне повітря. На виході з барабану димові гази надходять в очисні циклони а потім в димову трубу. Розміри сушильного барабану: діаметр від 1 до 2м; довжина 4 – 12м; продуктивність від 3 – 43 тгод.
Розрахунок горіння палива
Склад палива: CH – 30%; C2H6 – 13%; C3H8 – 143%; C4H10 – 63%; C3H2 – 47%; H2S – 07%; CO2 – 1%; N2 – 30%.
1 Перерахунок складу палива в вологу масу.
об’єм вологи в газі:
де для газу при температурі 20 0Сd = 18.9гм2:
H2O=100*18.9803.6+18.9=2.298 %
поправочний коефіцієнт:
n=100-H2O100=100-2.298100=0.98
розрахунок складу вологого палива:
xB - вміст складової частки в вологому газі %
C3H8=0.98*143=14014 %
C4H10=0.98*63=6174 %
2 Визначення теплоти горіння палива.
QHP=127*CO+108*H2+358*CH+555*C2H2+C2H2+636*C2H6+
+913*C3H8+1185*C4H10+1465*C3H2+234*H2SкДжм3
QHP=358*294+636*1274+913*14014+1185*6174+1465*4606+
+234*0686=45647126 (кДжм3)
3 Визначення витрат кисню на повне горіння.
VO2=0.01*0.5*H2+CO+3H2S+(m+n4*CmHn)
CH41+44*CH4=1*CH4=2*23.226=46452
C2H62+64*C2H6=3.5*C2H6=3.5*11.76=41.16
C3H83+84*C3H8=5*C3H8=5*9.8=49
C4H104+104*C4H10=6.5*C4H10=6.5*2.744=17.836
C5H125+124*C5H12=8*C5H12=8*2.45=19.6
m+n4*CmHn=46452+41.16+49.0+17.836+19.6=174048
VO2=0.01*0.5*3*1.96+174048=1.76988 м3
4 Теоретична витрата повітря.
де К – відношення вмісту азоту і кисню в повітрі:
L0=1+3.76*1.76988=8424629 м3м3
Vα=1воз=LC=8424629 м3м3
5 Теоретична кількість продуктів горіння.
Об’єм водяних парів:
VH2O=0.01*H2+H2O+H2S+n2CmHn
n2CmHn=11*23.226+62*11.76+82*9.8+102*2.744+122*2.45=
VH2O=0.01*2.298+1.96+126.126=1.30384 м3м3
VR2O=0.01*CO2+CO+m*CmHn+SO2+H2S
m*CmHn=23.226+2*11.76+3*9.8+4*2.744+5*2.45=99.372
VR2O=0.01*0.98+99.372+1.96=1.02312 м3м3
VN2=0.01*N2+3.76*VO2
VN2=0.01*45.08+3.76*1.76988 =71 м3м3
Об’єм вологих продуктів горіння при α=1:
V0B=102312+130384+71=966 м3м3
6 Дійсний об’єм продуктів горіння при α > 1:
VαB=V0B+α-1*VO2+K*α-1*VO2
де α – максимально допустимий коефіцієнт надлишку повітря:
α=QHPi min-Vα=1gvα-1воз+1=320411981400-9668424629+1=26
VαB=966+26-1*1538+376*26-1*1538=213734м3м3
7 Дійсні витрати повітря:
Lα=26*8424629=21.9 м3м3
8 Склад продуктів горіння:
CO2=VR2OVα*100%=1.02312213734*100%=4.8 %
H2O=VH2OVα*100%=1.30384213734*100%=61 %
N2=VN2+K*α-1*VO2Vα*100%=6.23368+3.76*26-1*1.76988213734*
*100%=17.568124213734*100%=79 %
O2=α-1*VO2Vα*100%=26-1*1.76988213734*100%=13.2 %
9 Густина продуктів горіння:
ρ=44*CO2+28*N2+18*H2O+32*O222.4*100кгм3
ρ=44*48+28*79+18*61+32*13.22240=13 кгм3
10 Розрахунок температури продуктів горіння.
Визначаємо ентальпії продуктів горіння:
i0=QHPVα=32041.198213734=1499.116кДжм3
i0=iCO2*CO2 %100+iN2*N2 %100+iH2O*H2O %100+iO2*O2 %100
i0=1951.9*4.8100+1239.7*79100+1526.1*61100+1318.8*13.2100=
i0=2202.3*4.8100+1390.0*79100+1725.0*61100+1477.9*13.2100=
40.228≤11499.116≤1504.118
t≤tk≤t; t=900; t=1000
Шляхом інтерполяції знаходимо дійсну температуру продуктів горіння:
tk=t+i0-i0i0-i0*100%
tk=900+11499.116-1340.2281504.118 -1340.228*100%=900+158.888163.89*100%=996.95
Розрахунок основних розмірів сушила
Знаходимо кількість вологи що випаровується з матеріалу:
mвол=Mвол*wпоч-wкін100-wкін
де Mвол - маса вологого матеріалу; Mвол=6000 кг
wпоч - початкова вологість; wпоч=7 %
wкін - кінцева вологість; wкін=05 %
mвол=6000*7-05100-05=392 кг
Приймаємо напруження об’єму барабана за вологою m0=110 кгм3год користуючись таблицею 45 (1) тоді необхідний внутрішній об’єм барабана без врахування заповнення його заслінками (8-10%) буде:
Vб=mволm0=392110=36 м3
За розрахованим об’ємом користуючись таблицею 46 (1) приймаємо довжину і діаметр барабанаD=1м; L=6м завода «Прогрес»
Розраховуємо його внутрішній об’єм:
V=*d2*l4=3.14*1*64=471 м3
тобто більший на 11 м3
Невеликий запас виробництва барабана необхідний на випадок нерівномірної роботи.
Розрахунок процесу сушки
У промислових установах для сушки глини сушильним агентом служать димові гази.
Визначимо вологовміст димових газів:
де WH2Oд - кількість водяної пари в продуктах горіння:
WH2Oд=VH2Oд*18224=130384*18224=10477 кг
VCд - об’єм сухих продуктів горіння:
VCд=Vд-VH2Oд=21.3734-1.30384=20069 м3м3
ρCд - густина сухих продуктів горіння:
ρCд=VCO2д*44+VN2д*28+VO2д*32VCд*22.4= 1.02312*44+17.6*28+3.01*3220069*22.4=
dд.г.=1047720069*1436873=0037кгкг
Для побудови процесу сушки димовими газами найбільш ефективним є використання id– діаграми (додаток А)
Визначаємо початкові параметри атмосферного повітря до підігріву: tпов = 20 і відносна вологість φпов = 70. За цими даними будуємо на діаграмі точку А.
Визначаємо температуру димових газів tg=tk*n
Де n=095 –периметричний коефіцієнт печі який залежить від характеру палива і режиму роботи печі
dg=0.0371=0.04 за цими даними будуємо точку В яку з’єднуємо з точкою А.
Знаходимо температуру димових газів на вході до сушильної камери яка дорівнює технологічній температурі:tпоч=tтех=500 будуємо точку В.
Знаходимо температуру сушильного агенту на виході з сушильної камери яку приймають: tкін=120 будуємо точку Сі з’єднуємо її з точкою В. Лінія ВС - теоретичний процес сушки.
Для побудови дійсного процесу сушки попередньо знаходимо величини витрат тепла: gм+gтр+gтер+gн.в.
Де gм - витрати тепла на нагрів матеріалу:
gм=Ммсух*См*(tкінм-tпочм)мвол
mвол=800*25-4100-4=175 кг
Ммсух - маса сухого матеріалу: Ммсух-мвол=800-175=625 кг
См - теплоємність матеріалу: См=0837кДжкг*
gм=625*0837*100-20175=29893кДжгод
gтр - витрати тепла на нагрів транспортного обладнання:
gтр=Мтр*Стр*tкінтр-tпочтрмвол
Приймаємо Мтр=400 кг
Стр - теплоємність матеріалу:Стр=0536 кДжкг*
gтр=400*0536*100-20175=1225кДжгод
gтер - втрати тепла теплопровідністю:
gтер=tкл-tпов*FклS1λ1+S2λ2+1α*мвол
tкл- температура внутрішньої поверхні футеровки: tкл=tср.м+tср.г2
tср.м=tн.м.+23*tк.м.-tн.м.
tср.м=20+23*100-20=73
tср.г=tн.г.-tн.м.-tк.г.-tк.м.23*logtн.г.-tн.м.tк.г.-tк.м.=500-20-120-10023*log500-20120-100=145
Fкл - поверхня барабана: Fкл=*D*L=314*1*5=157м2
S1 – товщина стінки слоя газа м: S1=0010 м
λ1 - коефіцієнт теплопровідності: λ1=515 кДжм*гад.град
S2=003 м (теплова ізоляція)
λ2=0077кДжм*гад.град (совеліт)
λ2=0062+14*10-4*tф=0062+14*10-4*109=
gтер=109-20*1570010515+0030077+006*175=1775кДжгод
gн.в. - невраховані втрати складають 5-10% від величини сумарних втрат.
gн.в.=gтр+gтер*005=1225+1775*005=701кДжгод
Знаходимо g=gм+gтр+gтер+gн.в.=29893+1225+1775+
Знаходимо втрати тепловмісту: I=gLтеор
Lдійсне=1dкін-dпоч=1016-0035=8гкг
Lтеор=1dr-dпоч=1018-0.035=68гкг
dr dкін і dпоч - знаходимо з id– діаграми
Відрізок СЕ=65614.55=1441мм
Будуємо СЕ: від точки С опускаємо на 1441 мм пряму СЕ.
Розрахунок теплового балансу
Тепловий баланс сушила виражається рівнянням які зв’язує статті приходу і витрат тепла:
Приходні статті теплового балансу
1.Тепло від горіння палива:
Де В – витрати палива м3год
Qпал=32041198*В (кДжм3)
Втрати статті теплового балансу
1.Тепло яке виносять продукти горіння:
Qвід=В*Vвих*Cвих*tвих
Де Vвих - кількість продуктів горіння що виходять за межі печі
Cвих=CH2+CO2+CH2O+CCO24=1.398+1.385+1.28+1.2604=
Qвід=В*2137*133075*120=В*3412575 (кДжм3)
Втрати тепла крізь кладку печі
Qтеп=tкл-tповS1λ1+S2λ2+1α*Fкл=109-20001515+0030077+006*157=3065568 (кДжм3)
3.Втрати теплоти від хімічної неповноти горіння палива :
При полум’яному згоранні палива в продуктах горіння містяться 05-3% незгорівших газів СО і Н2 приймають що 1% СО приходиться 05% Н2 теплота згорання цієї суміші складає 12150 Дж.
Qхім.непов.=В*Vα*12150*α (кДжм3)
Де Vα - кількість продуктів горіння
α - % незгорівших СО і Н2 (1%)
Qхім.непов.=В*2137*12150*001=В*2596455 (кДжм3)
4.Втрати тепла від механічної неповноти горіння палива:
Qмехгаз=0025*B*QHP=В*80102995 (кДжм3)
5.Втрати тепла на нагрів транспортного обладнання:
Qтр=mтр*Cтр*tтркін.-tтрпоч=41920 (кДжм3)
7.Витрати на нагрів матеріалу:
Qнаг=Ммсух*См*(tкінм-tпочм)
де t1 – початкова температура (t1=20);
t2 – температура матеріалу на виході із сушила (t2=100);
Ct1t2 – середня теплоємність глини в інтервалі 20 - 100 (См=0837кДжкг*);
m - маса матеріалу без вологи (m= 800-175=625 кг).
Qнаг=100-20*0.837*625=41850кДжгод
Qвол - витрати на випаровування вологи із глини кДжгод
Qвол=100-t1*Ct1100+qвип+t2-100*C100t2*mвол
Де t1 – початкова температура (t1=20);
t2 – температура димових газів на вході до сушильної камери (t2=500)
C20100 - теплоємність вологи в інтервалі 20 - 100 (C20100=4187кДжкг*);
C100500 - теплоємність водяної пари в інтервалі 100 - 500 (C120500=2092кДжкг*);
mвол - маса видаленої вологи кг (mвол=175 кг);
qвип - прихована теплота пароутворення (qвип=2490кДжгод).
Qвол=100-20*4187+2490+500-100*2092*175=
Qпр.=Qвитр. тоді 32041198*В= В*3412575+3065568+В*2596455+
+В*80102995+41850+21439.999+633486;
В*32041198-3412575-2596455-80102995=3065568+41850+
В*2523113805=72032156
Qпал=32041198*285=95514811 (кДжм3)
Qвід=285*3412575=10172886 (кДжм3)
Qхім.непов.=285*2596455=77400323 (кДжм3)
Qмехгаз=285*80102995=23878702 (кДжм3)
Таблиця 4.1. – Тепловий баланс
Тепло від горіння палива
Тепло яке виносять продукти горіння
Втрати тепла від хімічної неповноти горіння палива
Втрати тепла від механічної неповноти горіння палива
Втрати тепла на нагрів транспортного обладнання
Втрати на нагрів твердих складових
Витрати на випаровування вологи
Вибір і розрахунок паливоспалювального пристрою
Розрахунок пальника типу «труба в трубі» полягає у визначенні проходних перерізів для газів повітря та газоповітряної суміші.
Кількість повітря яка необхідна для спалювання газу визначається:
Де α – коефіцієнт витрат повітря який для забезпечення повного спалювання у пальниках (α=26)
L0 – стехіометрична кількість повітря на одиницю об’єму газу м2м3 газу
Vог - пропускна здатність пальника
Vог=В3600=2853600=00082805 м3с
Vоп=219*00082805=01813 м3с
Діаметр газового сопла вибираємо d=14мм
Пропускна здатність сопла по повітрю пальників типу ДНС (tпов=20С) для Vоп=01813 вибираємо ДНС 60. Рекомендований максимальний тиск газу перед пальником 22кПа рекомендований максимальний тиск повітря перед пальником 28кПа.
Вибираємо конструкційні розміри пальника типу «труба в трубі» середньої теплової потужності ДНС 60 d=14мм
На основі виконаних розрахунків можна зробити наступні висновки:
Природний газ заданого складу в змозі забезпечити потрібну температуру газів без підігріву повітря чи палива в суміші.
Основні розміри сушила з урахуванням кількості вологи що випаровується з матеріалу наступні: діаметр барабана 1м довжина барабана 5м.
Розрахований процес сушки показаний і побудований на id-діограмі (додаток А) так як сушильному процесі в якості сушильного агенту ми використовуємо димові гази то агент повинен бути підготовлений: димові гази охолоджують за рахунок змішування з повітрям.
Погодинні втрати палива складають 285 м3 за год.
Пальник типу «труба в трубі» середньої теплової потужності ДНС 60 d=14мм. Кількість пальників: один.
Печи и сушила огнеупорныхзаводовМамыкин П.С. Левченко П.В. Стрелов К.К. 1963г. 472 с.
Промышленыепечи. Справочноеруководство для расчетов и проектирования 2-е изданиедополненное и переработоное Казанцев Е.И. 1975 г. 368с.
Сжигательныеустройстванагревательных и термических печей. Справочник. Тымчак В.М. 1981г. 272с.
Металлургическиепечи: Атлас. Учебноепособие для ВУЗов. Кривандин В.А. и др. 1987г.

Сушило 2А.dwg

Сушило барабаннеnдля сушки глини

Сушило 2А.frw

Аннотация.dwg

Складальне креслення
Сушило барабаннеnдля сушки глини

ГОРЕЛКА ДНС.DWG