• RU
  • icon На проверке: 17
Меню

Расчетно-графическая работа - Расчет барабанной, вращающейся сушильной установки

  • Добавлен: 25.01.2023
  • Размер: 180 KB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Расчетно-графическая работа - Расчет барабанной, вращающейся сушильной установки

Состав проекта

icon
icon Курсовая работа.doc
icon мой чертеж.cdw

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Курсовая работа.doc

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТОПОЧНЫХ ГАЗОВ ПОДАВАЕМЫХ В СУШИЛКУ . 6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ РАСХОДА СУШИЛЬНОГО АГЕНТА И РАСХОДА ТЕПЛА НА СУШКУ 10
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ СУШИЛЬНОГО
ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ: РАСЧЕТ БАРАБАНА18
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ..23
Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов удешевляет их транспортировку и придает им определенные свойства а также уменьшению коррозии аппаратуры. Влагу можно удалять механическим способом: отжим центрифугирование отстаивание. Однако этими способами влага удаляется частично более тщательное удаление влаги осуществляется путём тепловой сушки: испарение влаги удаление паров.
Процесс тепловой сушки может быть естественным и искусственным. Естественная сушка применяется редко. По физической сущности сушка является сложным диффузионным процессом. Его скорость определяется скоростью диффузии влаги из глубинных частей материала к поверхности а затем в окружающую среду. Удаление влаги при сушке включает не только перенос материала но и перенос тепла таким образом является теплообменным и массообменным процессами. По способу подвода тепла к высушиваемому материалу сушку делят:
)Контактная – путём передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделительную стенку;
)Конвективная – путём непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом. В качестве которого используют: подогретый воздух топочные газы либо топочные газы с воздухом;
)Радиационная – путём передачи тепла инфракрасным излучением;
)Диэлектрическая – в поле токов высокой частоты;
)Сублимационная – в замороженном состоянии в вакууме.
Высушиваемый материал при любом методе сушки находится в контакте с влажным воздухом или газом. При конвективной сушке влажному воздуху отводится основная роль. Поэтому необходимо чётко представлять какими параметрами описывается воздух.
Расчетно-пояснительная записка содержит 23 листов А4 и один лист А1.
Курсовая работа по «Теоретическим основам теплотехники» посвящена расчёту сушильной установки с подъемно-лопастными перевалочными устройствами для высушивания зерна или сухофруктов топочными газами при определенных условиях.
В ходе выполнения курсовой работы использовались материалы многих технических дисциплин таких как: инженерная графика электротехника высшая математика материаловедение теория конструкционных материалов материалы многих справочников и стандартов. Выполнение курсовой работы являлось важным этапом в получении практических навыков самостоятельного решения сложных инженерно – технических задач.
Графическая часть включает принципиальную схему барабанной сушилки общий вид сушильной камеры разрез сушильного барабана в увеличенном виде также две экспликации. Номинальные и расчётные данные сушильной камеры на одном листе формата А1.
В качестве топлива используется природный газ следующего состава (в объемных процентах):
СН4 – 840 %; С2Н6 – 70 %; CO – 45 %; H2 – 15 %; N2 – 3 %;
tТ=240; ; tсм=3100С; uн=17%; uк=75%; Gк=6 кгс.
– барабан; 2 – питатель; 3 – сушильный барабан; 4 – топка; 5 – смесительная камера; 6 7 11. – вентиляторы; 8 – промежуточный бункер; 9 – транспортёр; 10– циклон; 12 – зубчатая передача.
Влажный материал из бункера 1 с помощью питателя 2 попадает во вращающийся сушильный барабан 3. Параллельно материалу в сушилку подаётся сушильный агент образующийся от сгорания топлива в топке 4 и смешения газов в смесительной камере 5. Воздух в топку и смесительную камеру подаётся вентиляторами 67. Высушенный материал с противоположного конца сушильного барабана 8 а из него на транспортирующее устройство 9.
Отработанный сушильный агент перед выбросом в атмосферу очищается от пыли в циклоне 10. При необходимости производится дополнительное мокрое пылеулавливание.
Транспортировка сушильного агента через сушильную камеру осуществляется с помощью вентилятора 11. При этом установка находится под небольшим разрежением что исключает утечку сушильного агента через неплотности упаковки.
Барабан приводится во вращение электродвигателем через зубчатую передачу 12.
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТОПОЧНЫХ ГАЗОВ ПОДАВАЕМЫХ В СУШИЛКУ
Теоретическое количество сухого газа L0 затрачиваемого на сжигание одного кг топлива равно:
где составы горючих газов выражены в объемных долях.
Подставив соответствующие значения получим:
Для определения теплоты сгорания топлива воспользуемся характеристиками горения простых газов.
Тепловой эффект реакции кДжм3
СН4 + 2 О2 = СО2+ 2Н2О
С2Н6 + 35 О2 = 2СО2 + 3Н2О
Количество тепла QV выделяющееся при сжигании 1 м3 газа равно:
QV = 08435741 + 00763797 + 004512680 +001510810= 352191(кДжм3т)
Hi – тепловой эффект реакции (кДжм3).
Плотность газообразного топлива:
tт – температура топлива; tт = 24 0 C
V0 – мольный объем; V0 = 224 м3кмоль
Количество тепла выделяющееся при сжигании 1 кг топлива равно:
Масса сухого газа подаваемого в сушильный барабан в расчете на 1 кг сжигаемого топлива определяется общим коэффициентом избытка воздуха α необходимого для сжигания топлива и разбавления топочных газов до температуры смеси tсм = 310 0 C.
Значение α находят из уравнений материального и теплового баланса.
– Уравнение материального баланса:
где Lс.г. – масса сухих газов образовавшихся при сгорании 1 кг топлива;
CmHn – массовая доля компонентов при сгорании которых
образуется вода (кгкг).
– Уравнение теплового баланса:
где – общий КПД учитывающий эффективность работы топки и потери тепла топкой в окружающую среду; = 087;
ст – теплоемкость газообразного топлива при температуре топлива 240 С;
I0 – энтальпия свежего воздуха ( кДжкг); I0 = 49 кДжкг;
iс.г. = сс.г.tc.г. = 105310 = 3255 (кДжкг)
где сс.г. = 105 кДж(кгК)
x0 – влагосодержание свежего воздуха при температуре t0 = 60С и влажности φ0 = 80 % х0 = 00013 кгкг
iп = r0 + сntn = 2500 + 197310 = 31107 (кДжкг)
где r0 – теплота испарения воды при температуре 0 0С
сп – средняя теплоемкость водяных паров сп=197 кДж(кгК);
tп – температура водяных паров
tп = tс.г. = tсм. = 310 0C
Пересчитаем содержание компонентов топлива при сгорании которых образуется вода из объемных долей в массовые по формуле:
(CH4) = 084162732240725(273+24) = 076
(C2H6) = 007302732240725(273+24) = 0118
(H2) = 001522732240725(273+24) = 00017
Количество влаги выделяющееся при сгорании 1 кг топлива равно:
Lc.г.=1+L0-1+167-192=1578 кгкг
Решая совместно уравнения 5 и 6 получаем:
Коэффициент избытка воздуха находим по уравнению:
Общая удельная масса сухих газов получаемая при сжигании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры смеси tcм = 310 0С равна:
Gс.г. = 1 + 5407167 192 = 8937 (кгкг)
Удельная масса водяных паров в газовой смеси при сжигании 1 кг топлива равна:
Gп = 192+54070001349 = 2037кгкг
Влагосодержание газов на входе в сушилку (х1 = хсм) равно:
Энтальпия газов на входе в сушилку:
Поскольку коэффициент избытка воздуха α велик (α > 1) 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.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ РАСХОДА СУШИЛЬНОГО АГЕНТА И РАСХОДА ТЕПЛА НА СУШКУ
Из уравнения материального баланса сушилки определим расход влаги W удаляемой из высушенного материала.
По диаграмме состояния влажного воздуха I – х определяем рабочую линию сушки. Отсюда находим координаты x0 I0:
x0= 00013кгкг I0=49 кДжкг.
Расход сухого газа Lс.г. равен:
Расход сухого воздуха L равен:
Расход тепла на сушку Qc равен:
Расход топлива на сушку Gт равен:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ СУШИЛЬНОГО БАРАБАНА
Расчет основных размеров сушильного барабана сводится к определению объема сушильного барабана длины и диаметра барабана.
Определив длину и диаметр барабана выбирают стандартный аппарат.
Определим парциальное давление водяных паров в газе по формуле:
Тогда на входе в сушку:
Найдем среднее парциальное давление водяных паров в сушильном барабане:
Для барабанной сушилки коэффициент массоотдачи v может быть вычислен по эмпирическому уравнению:
ρср – средняя плотность сушильного агента кгм3
с – средняя теплоемкость сушильного агента
– степень заполнения барабана высушиваемым материалом
= 15-25% принимаем 15%;
– рабочая скорость сушильного агента в барабане
n – число оборотов барабана (изменяется в реальных барабанах от 10 до 20 обмин)
подставляем определяем
Коэффициент массопередачи численно равен объемному коэффициенту массопередачи
Для определения средней движущей силы найдем по диаграмме состояния влажного воздуха I – х определяем Р(х0); Р(х1); Р(х2):
Найдем движущую силу в начале процесса сушки:
Найдем движущую силу в конце процесса сушки:
Средняя движущая сила равна
Движущую силу массопередачи ΔХср определяем по уравнению:
Объем сушильного пространства рассчитывается по формуле:
Расход тепла на прогрев материала равен:
Объемный коэффициент теплопередачи определяется по эмпирическому уравнению:
Объем барабана необходимый для прогрева влажного материала определяют по уравнению:
Полный объем сушильного барабана:
- т.к. надо придерживаться основным характеристикам барабанных сушилок заводов. При этом длина барабана уменьшится:
По справочным данным находим основные характеристики барабанной сушилки – длину и диаметр взяв за основу объем сушильного пространства.
По таблице выбираем барабанную сушилку № 7119 со следующими характеристиками:
Объем сушильного пространства V = 305 м3
Внутренний диаметр барабана d = 18 м
Длина барабана l = 119 м
Частота вращения барабана n = 15 обмин.
Среднее содержание влаги в сушильном агенте:
Объемный расход влажного сушильного агента на выходе из барабана равен:
Определяем действительную скорость газов в барабане:
Среднее время пребывания материала в барабане:
Количество находящегося в сушки материала равно:
рм – плотность материала (яблоки)
– степень заполнения барабана
Зная время пребывания рассчитаем угол наклона барабана α:
ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ: РАСЧЕТ БАРАБАНА
Толщина стенки барабана:
Найдем нагрузку по длине сушильной трубе:
Расстоянии между опорами: = 0585L=0585119= 696м.
В наиболее опасном сечении балки (посередине между опорами) обеспечивается минимальный изгибающий момент:
Крутящий момент можно определить:
Мощность привода равна:
Момент сопротивления кольцевого сечения барабана:
Условие прочности барабана имеет вид:
где расчетный (приведенный) момент (в МН·м) определяют по формуле:
=035·9921+065·=13190Н·м
Допускаемое напряжение рекомендуется принимать (с учетом возможных температурных напряжений неточностей монтажа и т.п.) для барабанов без футеровки (сушилки кристаллизаторы) в пределах 5—10 МН.
Условие выполняется.
После проверки на прочность барабан проверяют на прогиб. Для нормальной работы допускается прогиб f не более 13 мм на 1 м длины т. е.
Прогиб от равномерно распределенной нагрузки определяют по формуле:
где Е — модуль упругости материала барабана МНм2; E=171·105 МПа
I — осевой момент инерции кольцевого сечения барабана (в м4) который находят по формуле:
Значение реакция опорного ролика определяют по формуле:
Условие контактной прочности на смятие в месте соприкосновения ролика и бандажа записывается в виде:
Наружный диаметр бандажа принимаем следуя соображениям что т.е. м.
Определение диаметра опорного ролика
Определяем из следующего соотношения:
— наружный радиус опорного ролика м;
— наружный радиус бандажа м;
— допускаемое напряжение материала ролика и бандажа на смятие для стального литья = 300—500 МПа = 516МПа =300МПа
Выполним проверку прочности бандажа на изгиб. Рассматривая участок бандажа между двумя башмаками как кривой брус можно записать условие прочности бандажа на изгиб в виде:
где — максимальный изгибающий момент в месте контакта опорного ролика и бандажа МН·м;
—момент сопротивления сечения бандажа м3.
Изгибающий момент можно определить по формуле
где - расстояние между соседними башмаками м;
m - общее число башмаков = 12
Момент сопротивления бандажа прямоугольного сечения определяют по формуле
где — соответственно ширина и высота бандажа м.
По данным условиям мы рассчитали процесс конвективной сушки материала в барабанной вращающейся сушилке при подогреве воздуха продуктами сгорания отопительного газа. Так же по приведенным данным произвели расчет материального и теплового балансов процесса сушки с помощью диаграммы Рамзина. По расчетам нашли тип барабанной сушилки – № 7119 и его характеристики: диаметр dвн = 18 м длина l = 119 м объем V = 305 м3 частота n = 15 обмин угол наклона к горизонту которой составляет α = 7380.
По полученным данным выбираем барабанную сушильную установку типа БН
Габаритные размеры мм
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Павлов К.Ф. Романков П.Г. Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. [Текст] Павлов К.Ф. Романков П.Г. Носков А.А. – Л.: Химия 1981.
Сушильные аппараты и установки. Каталог НИИХИММАШ. – 3-е изд. – М.: 1975.
Аппараты с вращающимися аппаратами общего назначения. Основные параметры и размеры. ГОСТ 11875-79.
Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. [Текст] Дытнерский Ю.И. – 4-е издание – М.: Альянс 2008.

icon мой чертеж.cdw

мой чертеж.cdw
Принципиальная схема
промежуточный бункер
горелочное устройство
Общий вид сушильной камеры
up Наверх