Принцип работы барабанных сушилок.

Задание

на курсовой проект по дисциплине «ТермовлажностныЕ и низкотемпературные теплотехнические процессы и установки»

Выбрать рациональную схему теплоснабжения, рассчитать и спроектировать барабанную сушилку для сушки известняка смесью воздуха и продуктов сгорания топлива.

Исходные данные

1. Производительность G₁ по влажному материалу, т/ч –.

2. Начальная влажность материала ω₁, % – 

3. Конечная влажность материала ω_2, % –  

4. Температура сушильного агента на входе в сушилку t₁,

5. Район расположения сушилки –

6. Топливо –

ВВЕДЕНИЕ

Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов позволяет удешевить их транспортировку, придать им необходимые свойства (например, уменьшить слеживаемость удобрений или улучшить растворимость красителей), а также уменьшить коррозию аппаратуры и трубопроводов при хранении или последующей обработке этих материалов. Влагу можно удалять из материала механическими способами (отжимом, отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием). Однако более полное обезвоживание достигается путем испарения влаги и отвода образующихся паров, т.е. с помощью тепловой сушки. В химических производствах, как правило, применяется искусственная сушка материалов в специальных сушильных установках, так как естественная сушка на открытом воздухе -процесс слишком длительный. По своей физической сущности сушка является сложным диффузионным процессом, скорость которого определяется скоростью диффузии влаги из глубины высушиваемого материала в окружающую среду. Удаление влаги при сушке сводится к перемещению тепла и вещества (влаги) внутри материала и их переносу с поверхности материала в окружающую среду. Таким образом, процесс сушки является сочетанием связанных друг с другом процессов тепло- и массообмена (влагообмена).

 

Литературный обзор.

                                         Теоретические основы сушки

Наиболее распространенным способом удаления влаги из твер­дых влажных материалов является сушка.

Сушкой называется процесс удаления влаги из твердых влажных материалов путем ее испарения и отвода образующихся паров.

Сушка в технике осуществляется двумя основными способами:

а) нагреванием влажных материалов теплоносителем через твер­дую непроницаемую перегородку — так называемый процесс кон­тактной сушки;

б) нагреванием влажных материалов путем непосредственного контакта с газовым теплоносителем (воздух, топочные газы и др.) — так называемая газовая, или воздушная сушка.

Иногда тепло подводится к высушиваемому материалу токами высокой частоты или инфракрасными лучами; указанные способы сушки называют соответственно диэлектрической и радиационной сушкой.Сублимационная сушка – сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме. По способу передачи тепла этот вид сушки аналогичен контактной, но своеобразие процесса заставляет сублимационную сушку выделять в особую группу.

Последние три вида сушки применяются относительно редко и обычно называются специальными видами сушки.

Классификация сушильных установок

Сушильные установки предназначены для сушки строительных материалов, изделий и деталей. Одно из основных требований, предъявляемых к сушильным установкам, - обеспечение непрерывной, экономичной, быстрой и равномерной сушки при условии полной механизации и автоматизации.

Продуктивность сушильного процесса во многом зависит от конструктивных особенностей сушильных установок, вида и эффективности теплоносителя и сушиль­ного агента, рациональной схемы распределения пото­ков газов и материала.

Сушильные установки классифицируются по сле­дующим признакам.

По режиму работы — периодического, непрерыв­ного и переменно-циклического действия.

В установках периодического действия чередуются загрузка, сушка и выгрузка материала. Эти установ­и характеризуются низким уровнем механизации, от­сутствием систем автоматизации, большими потерями теплоты на периодический разогрев конструкций ограждений установок.

Установки непрерывного дейст­вия работают в стационарном режиме загрузки и выгруз­и материала, материал или изделия последовательно проходят разные зоны; в них сушка более экономична.

В работе переменно-циклических сушилок использован принцип управления потоками влаги для по­вышения интенсивности сушки: быстрый нагрев чере­дуется с периодами остывания, во время которых гра­диенты температур и влагосодержание усиливают поток влаги к поверхности материала; при этом дли­тельность процесса сокращается на треть по сравнению с обработкой изделий в других типах сушилок.

По виду обрабатываемого материала — для сыпучих и кусковых материалов (песок, глина, щебень, гранулы); текучих материалов (шликер); штучных изделий (кир­пич, керамические блоки, плитки, трубы), листовых изделий (сухая штукатурка, теплоизоляционные плиты).

По способу передачи теплоты — контактные (пере­дача теплоты через металлическую поверхность), кон­вективные (теплота передается при непосредственном соприкосновении и обдуве материала сушильным аген­том), радиационные (с помощью инфракрасного излуче­ния).

Менее распространены сушилки: с периодическим сбросом давления в автоклавах; работающие на перегре­том паре; с прогревом токами высокой частоты; с комби­нированными источниками теплоты.

По схеме движения газов и материала — прямоточ­ные (материал и газы двигаются в одном направлении), противоточные (материал и газы двигаются навстречу друг другу), с внутренним или внешним подогревом сушильного агента, с рециркуляцией или без нее, одно- или многозонные.

По основной конструкции — газослоевые с неподвиж­ным, кипящим или виброкипящим слоем с сушкой воз­духом или дымовыми газами; сушилки с сушкой при падении, во взвешенном состоянии и при движении ма­териала; распылительные с пневматическим, меха­ническим и центробежным распылением; барабанные (с непосредственным контактом газа и материала и с внешним смыванием поверхности); контактные (шнековые, скребковые, трубчатые, подовые); тоннельные и щелевые с ленточными конвейерами или вагонетками для сушки штучных и листовых изделий; камерные сушилки.

Барабанная сушилка.

Она представляет собой сварной цилиндр – барабан, на наружной поверхности которого укреплены бандажные опоры, кольца жесткости и приводной зубчатый венец. Ось барабана может быть наклонена к горизонту.

Барабанные атмосферные сушилки непрерывного действия предназначены для сушки сыпучих материалов топочными газами или нагретым воздухом.

Внутри барабана устанавливают насадки, конструкция которых зависит от свойств высушиваемого материала. Со стороны загрузочной камеры многозапорная винтовая насадка, с числом спиральных лопастей от шести до шестнадцати в зависимости от диаметра барабана. При сушке материала с большой адгезией к поверхности на начальном участке последнего закрепляют цепи, при помощи которых разрушают камки и очищают стенки барабана. Для этой же цели могут применять ударные приспособления, расположенные с внешней стороны барабана.

В сушилках диаметром 1000 – 1600 мм для материала с хорошей сыпучестью и средним размером частиц до 8 мм устанавливают секторную насадку. В тех же сушилках, для материалов, обладающих повышенной адгезией или сыпучих материалов со средним размером частиц более 8 мм устанавливают подъемно – лопастные устройства. В сушилках диаметром 1000 – 3500 мм для материалов склонных к налипанию, но восстанавливающих сыпучие свойства в процессе сушки сначала устанавливают подъемно – лопастные перевалочные устройства, а затем секторные насадки.

Основной материал для изготовления барабанов сушилок, загрузочных и разгрузочных камер – углеродистые стали. В технически обоснованных случаях дополнительное изготовление барабанов, разгрузочных и разгрузочных камер частично или полностью из жаростойких сталей специальных марок.

Барабанные вакуумные сушилки работают, как правило, периодически и их применяют для сушки термочувствительных материалов от воды и органических растворителей, а также для сушки токсичных материалов. В зависимости от свойств материала и требований к готовой продукции применяют сушилки среднего или глубокого вакуума. Вакуумные барабанные сушилки применяют в основном в производстве полимерных материалов.

 

Материальный баланс

1) Определение количества влаги, испаряемой в сушилке за ед. времени:

2) Расход влажного материала [1, 2.3]:

 

Расчет топки.

Объем топки рассчитаем по рекомендуемой величине теплового напряжения объема q_v.

Примем циклонную топку с q_v=200кВт/м³[1], тогда объем топки равен:

 

.

Принимаем длину топки l=3м, тогда диаметр равен:

 

.

 

Отношение , что соответствует рекомендуемым пределам.

Расчет питателя.

Примем для загрузки влажного материала в разгрузочную камеру тарельчатый питатель.

Производительность питателя определяется по уравнению:

,

где высота кольцевого слоя материала h определяют по углу g_м естественного откоса материала. Примем g_м=45⁰.

Выбираем тарельчатый питатель с R=650мм, r=400мм, тогда:

 

;

 

Частоту вращения тарелки ограничивают, так как центробежная сила не должна превышать силу трения материала о тарелку, поэтому частота вращения равна:

;

   Внутренний диаметр входного патрубка клапана-мигалки определяют по формуле:

,

где G – расход высушенного материала через мигалку;

– удельная производительность мигалки (рекомендуется принимать  15..80 кг/м²с)

,

Принимаем D = 450мм.

Задание

на курсовой проект по дисциплине «ТермовлажностныЕ и низкотемпературные теплотехнические процессы и установки»

Выбрать рациональную схему теплоснабжения, рассчитать и спроектировать барабанную сушилку для сушки известняка смесью воздуха и продуктов сгорания топлива.

Исходные данные

1. Производительность G₁ по влажному материалу, т/ч –.

2. Начальная влажность материала ω₁, % – 

3. Конечная влажность материала ω_2, % –  

4. Температура сушильного агента на входе в сушилку t₁,

5. Район расположения сушилки –

6. Топливо –

ВВЕДЕНИЕ

Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов позволяет удешевить их транспортировку, придать им необходимые свойства (например, уменьшить слеживаемость удобрений или улучшить растворимость красителей), а также уменьшить коррозию аппаратуры и трубопроводов при хранении или последующей обработке этих материалов. Влагу можно удалять из материала механическими способами (отжимом, отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием). Однако более полное обезвоживание достигается путем испарения влаги и отвода образующихся паров, т.е. с помощью тепловой сушки. В химических производствах, как правило, применяется искусственная сушка материалов в специальных сушильных установках, так как естественная сушка на открытом воздухе -процесс слишком длительный. По своей физической сущности сушка является сложным диффузионным процессом, скорость которого определяется скоростью диффузии влаги из глубины высушиваемого материала в окружающую среду. Удаление влаги при сушке сводится к перемещению тепла и вещества (влаги) внутри материала и их переносу с поверхности материала в окружающую среду. Таким образом, процесс сушки является сочетанием связанных друг с другом процессов тепло- и массообмена (влагообмена).

 

Литературный обзор.

                                         Теоретические основы сушки

Наиболее распространенным способом удаления влаги из твер­дых влажных материалов является сушка.

Сушкой называется процесс удаления влаги из твердых влажных материалов путем ее испарения и отвода образующихся паров.

Сушка в технике осуществляется двумя основными способами:

а) нагреванием влажных материалов теплоносителем через твер­дую непроницаемую перегородку — так называемый процесс кон­тактной сушки;

б) нагреванием влажных материалов путем непосредственного контакта с газовым теплоносителем (воздух, топочные газы и др.) — так называемая газовая, или воздушная сушка.

Иногда тепло подводится к высушиваемому материалу токами высокой частоты или инфракрасными лучами; указанные способы сушки называют соответственно диэлектрической и радиационной сушкой.Сублимационная сушка – сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме. По способу передачи тепла этот вид сушки аналогичен контактной, но своеобразие процесса заставляет сублимационную сушку выделять в особую группу.

Последние три вида сушки применяются относительно редко и обычно называются специальными видами сушки.

Классификация сушильных установок

Сушильные установки предназначены для сушки строительных материалов, изделий и деталей. Одно из основных требований, предъявляемых к сушильным установкам, - обеспечение непрерывной, экономичной, быстрой и равномерной сушки при условии полной механизации и автоматизации.

Продуктивность сушильного процесса во многом зависит от конструктивных особенностей сушильных установок, вида и эффективности теплоносителя и сушиль­ного агента, рациональной схемы распределения пото­ков газов и материала.

Сушильные установки классифицируются по сле­дующим признакам.

По режиму работы — периодического, непрерыв­ного и переменно-циклического действия.

В установках периодического действия чередуются загрузка, сушка и выгрузка материала. Эти установ­и характеризуются низким уровнем механизации, от­сутствием систем автоматизации, большими потерями теплоты на периодический разогрев конструкций ограждений установок.

Установки непрерывного дейст­вия работают в стационарном режиме загрузки и выгруз­и материала, материал или изделия последовательно проходят разные зоны; в них сушка более экономична.

В работе переменно-циклических сушилок использован принцип управления потоками влаги для по­вышения интенсивности сушки: быстрый нагрев чере­дуется с периодами остывания, во время которых гра­диенты температур и влагосодержание усиливают поток влаги к поверхности материала; при этом дли­тельность процесса сокращается на треть по сравнению с обработкой изделий в других типах сушилок.

По виду обрабатываемого материала — для сыпучих и кусковых материалов (песок, глина, щебень, гранулы); текучих материалов (шликер); штучных изделий (кир­пич, керамические блоки, плитки, трубы), листовых изделий (сухая штукатурка, теплоизоляционные плиты).

По способу передачи теплоты — контактные (пере­дача теплоты через металлическую поверхность), кон­вективные (теплота передается при непосредственном соприкосновении и обдуве материала сушильным аген­том), радиационные (с помощью инфракрасного излуче­ния).

Менее распространены сушилки: с периодическим сбросом давления в автоклавах; работающие на перегре­том паре; с прогревом токами высокой частоты; с комби­нированными источниками теплоты.

По схеме движения газов и материала — прямоточ­ные (материал и газы двигаются в одном направлении), противоточные (материал и газы двигаются навстречу друг другу), с внутренним или внешним подогревом сушильного агента, с рециркуляцией или без нее, одно- или многозонные.

По основной конструкции — газослоевые с неподвиж­ным, кипящим или виброкипящим слоем с сушкой воз­духом или дымовыми газами; сушилки с сушкой при падении, во взвешенном состоянии и при движении ма­териала; распылительные с пневматическим, меха­ническим и центробежным распылением; барабанные (с непосредственным контактом газа и материала и с внешним смыванием поверхности); контактные (шнековые, скребковые, трубчатые, подовые); тоннельные и щелевые с ленточными конвейерами или вагонетками для сушки штучных и листовых изделий; камерные сушилки.

Барабанная сушилка.

Она представляет собой сварной цилиндр – барабан, на наружной поверхности которого укреплены бандажные опоры, кольца жесткости и приводной зубчатый венец. Ось барабана может быть наклонена к горизонту.

Барабанные атмосферные сушилки непрерывного действия предназначены для сушки сыпучих материалов топочными газами или нагретым воздухом.

Внутри барабана устанавливают насадки, конструкция которых зависит от свойств высушиваемого материала. Со стороны загрузочной камеры многозапорная винтовая насадка, с числом спиральных лопастей от шести до шестнадцати в зависимости от диаметра барабана. При сушке материала с большой адгезией к поверхности на начальном участке последнего закрепляют цепи, при помощи которых разрушают камки и очищают стенки барабана. Для этой же цели могут применять ударные приспособления, расположенные с внешней стороны барабана.

В сушилках диаметром 1000 – 1600 мм для материала с хорошей сыпучестью и средним размером частиц до 8 мм устанавливают секторную насадку. В тех же сушилках, для материалов, обладающих повышенной адгезией или сыпучих материалов со средним размером частиц более 8 мм устанавливают подъемно – лопастные устройства. В сушилках диаметром 1000 – 3500 мм для материалов склонных к налипанию, но восстанавливающих сыпучие свойства в процессе сушки сначала устанавливают подъемно – лопастные перевалочные устройства, а затем секторные насадки.

Основной материал для изготовления барабанов сушилок, загрузочных и разгрузочных камер – углеродистые стали. В технически обоснованных случаях дополнительное изготовление барабанов, разгрузочных и разгрузочных камер частично или полностью из жаростойких сталей специальных марок.

Барабанные вакуумные сушилки работают, как правило, периодически и их применяют для сушки термочувствительных материалов от воды и органических растворителей, а также для сушки токсичных материалов. В зависимости от свойств материала и требований к готовой продукции применяют сушилки среднего или глубокого вакуума. Вакуумные барабанные сушилки применяют в основном в производстве полимерных материалов.

 

Принцип работы барабанных сушилок.

Сушильной камерой в барабанной сушилке служит внутренняя полость барабана, внутри которого по всей длине расположены различного типа лопасти или полки (зависит от назначения сушилки). В процессе сушки материал попадает через загрузочную полость в барабанную сушилку. Лопасти или полки перемешивают и поднимают материал равномерно распределяя его по барабану, затем частицы падают вниз, пересыпаются с полки на полку и высушиваются под действием горячего воздуха (непрямой нагрев) или смеси

воздуха с топочными газами (прямой нагрев), который забирается из теплогенератора через барабан с помощью вентилятора путем создания разряжения внутри барабана. Высушенный материал удаляется через разгрузочную полость барабанной сушилки. Нагрев воздуха осуществляется теплогенераторами прямого или непрямого нагрева работающих на газу, дизельном топливе, мазуте, электричестве или твердотопливные.

Преимущества барабанных сушилок:

- высокая скорость процесса сушки (сушка происходит в 2-3 раза быстрее, чем в шахтных сушилках)

- равномерность нагрева и сушки материала за счет интенсивного перемешивания материала

- возможность высушивания высоко влажного и засоренного материала

- простота монтажа (для запуска в работу не требуется капитальных сооружений)

- надежность работы (исключается образование застойных зон)

- низкое потребление электроэнергии

 Недостатки:

- большие габариты, массу и металлоемкость

 

-  имеют низкий к.п.д.

 

- требуют высоких капитальных затрат

 

- относительно сложны в эксплуатации.