Расчет барабанной сушилки. 3

 

СОДЕРЖАНИЕ

с.

Введение

Глава1.Состояние вопроса…………………………………………………………

1.1.  Классификация сушилок………………………………………………………

1.2. Описание различных сушильных  установок…………………………………

Глава 2. Методика расчета барабанной сушилки………………………………….

Глава 4. Технологическая схема барабанной сушилки…………………………..

Заключение…………………………………………………………………………..

Список использованной литературы……………………………………………..

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В различных отраслях народного  хозяйства широко распространены процессы удаления жидкости (растворителей) с поверхности или из внутренних слоев различных материалов. В качестве удерживаемых материалами жидкостей могут быть вода, метанол, бензин, метаноло - ацетоновая смесь, бензино -изопропиловая смесь и т. п. Среди существующих способов обезвоживания материалов (сушка, отжатие, центрифугирование, фильтрование, отсасывание, поглощение химическими реагентами и т. д.) особое место занимает тепловая сушка, при которой удаление влаги из материала происходит в основном путем испарения.

Под сушкой понимают совокупность термических и массообменных процессов у поверхности (внешняя задача) и внутри (внутренняя задача) влажного материала, способствующих его обезвоживанию. Обезвоживание материалов, в том числе и сушка, предназначается для улучшения их качества и долговечности, например при сушке древесины, увеличения теплотворности при сушке топлива, возможности длительного хранения при сушке пищевых продуктов и т.д. Поэтому в ряде случаев сушка сопровождается структурно-механическими, химическими, биохимическими, реологическими изменениями высушиваемого материала.

Скорость протекания этих процессов, степень их завершенности зависит  не только от способа подвода теплоты  к материалу, но и от режима сушки.

Для оценки перспективности способа  сушки влажные материалы делят  на шесть основных групп: истинные и коллоидные растворы, эмульсии и суспензии; пастообразные материалы, не перекачиваемые насосом; пылевидные, зернистые и кусковые материалы, обладающие сыпучестью во влажном состоянии; тонкие гибкие материалы (ткани, пленка, бумага и т.п.); штучные массивные по объему материалы и изделия (керамика, штучные строительные материалы, изделия из древесины и т.п.); изделия, подвергающиеся сушке после грунтования, окраски, склеивания и других поверхностных работ.

 

1.  СОСТОЯНИЕ  ВОПРОСА

 

1.1. Классификация сушилок

 

Сушка-это процесс удаления из материалов влаги, обеспечиваемый ее испарением и отводом образовавшихся паров. Сушка материалов и изделий производится в зависимости от их назначении или последующей обработки. Для ряда материалов в результате сушки увеличивается прочность, долговечность, облегчается обработка, улучшаются теплоизоляционные свойства и т.д.

Различают сушку естественную (на открытом воздухе) и искусственную (в сушилках). При естественной сушке  материал можно высушить только до влажности, близкой к равновесной. Преимущество искусственной сушки состоит в ее малой продолжительности и возможности регулирования конечной влажности материала. Аппараты, в которых осуществляют сушку, называют сушилками.

Промышленные сушильные установки классифицируют по следующим признакам:

1) по способу подвода теплоты к материалу:

а) конвективные,

б) кондуктивные,

в) радиационные,

г) электромагнитные,

д) комбинированные(конвективно-радиационные, конвективно -радиационно – высоко - частотные и т. п.);

2) по функционированию во времени:

а) непрерывного действия,

б) периодического действия,

в) полу непрерывного действия;

3) по конструкции: 

а) камерные,

б) шахтные,

в) туннельные,

г) барабанные,

д) трубчатые,

е) ленточные,

ж) взвешенного слоя,

з) распылительные,

и) сублимационные и др.

Из приведенной классификации  наибольшее распространение получили конвективные сушильные установки. Эти установки разделяют на несколько групп:

1)по применяемому сушильному  агенту на:

а) воздушные,

б) на дымовых (топочных) газах,

в) на неконденсирующихся в процессе сушки газах (азоте, гелии, перегретом водяном паре и т.д.);

2)по схеме движения сушильного  агента на:

а) однозонные (с однократным использованием сушильного агента, рециркуляцией),

б) многозонные (с промежуточным подогревом сушильного агента, рециркуляцией его в зонах, рециркуляцией между зонами и т.п.);

3)по давлению в сушильной  камере на:

а) атмосферные,

б) вакуумные;

4)по направлению движения сушильного  агента относительно материала  на:

а) прямоточные,

б) противоточные,

в) перекрестно-точные,

г) реверсивные.

 

 

 

 

 

1.2. Описание различных сушильных установок 

Сушилка с кипящим слоем. В сушилках с кипящим слоем (рис.1) обычно сушат продукты с размерами зерен от 0,1 до 5,0 мм. Эти аппараты отличаются высокой надежностью, сокращением времени сушки за счет усиленного перемешивания материала в сушильной камере. Такие сушилки используют для сушки сульфата аммония, хлористого калия, винифлекса и целого ряда сыпучих и даже пастообразных материалов. Сушилки просты по конструкции. Материал через бункер  подается на наклонную решетку , которая может получать колебания от вибратора . На сетке происходит псевдоожижение материала воздухом, поступающим снизу. Отработанный воздух проходит две параллельные щели  в верхней части камеры и отводится через патрубок, а материал выгружается через патрубок  и частично через патрубок. В промышленности используют сушилки и с несколькими камерами. Разновидностью этих сушилок являются вихревые сушилки.

рисунок 1. Сушилка с кипящим слоем.

 

Туннельные сушилки (рис.2) применяют для сушки долго сохнущих материалов.     Высушиваемый материал помещают на вагонетки (тележки), которые проталкиваются специальным толкателем через туннель. Длина туннеля составляет 25—60 м. Воздух проходит через весь туннель; во избежание расслаивания потока воздуха по высоте и неравномерности сушки аппарат разбивают на ряд зон, на перекрытиях которых устанавливают отопительно-вентиляционные агрегаты, создающие вертикальную циркуляцию воздуха. Скорость теплоносителя 2—3 м/с.

Время сушки в обычных сушилках может достигать 200 ч. В сушилке, показанной на рисунке 2, время сушки сокращено до 20 ч за счет интенсификации процесса и изменения режима (использование воздуха с повышенными влажностью и температурой). Основные размеры таких сушилок определяются продолжительностью сушки. Длина сушилки зависит от размеров тележек, емкости туннеля и определяется производительностью и временем сушки.

Рисунок 2. Туннельная сушилка: 1-камера (коридор); 2-вагонетки; 3-вентиляторы; 4-калориферы.

 

Распылительные сушилки. Распылительные сушилки применяют для обезвоживания концентрированных растворов веществ, суспензий, эмульсий, подвижных паст. Материал, подлежащий высушиванию, распыливается механическими форсунками (производство уксусно-кислого кальция), пневматическими форсунками, центробежными дисковыми распылителями (производство антибиотиков). При этом площадь поверхности материала резко возрастает. Горячий воздух или дымовые газы подаются в сушильную камеру по прямоточной или противоточной схеме и отводятся из камеры через пылеулавливающее устройство. Высушенный материал (сушка происходит мгновенно) падает вниз и гребковым устройством выводится из камеры. Такие сушилки используют для сушки хлористого винила, меламина, триполифосфата натрия, глинозема. Для сушки применяют горячие газы, но вследствие малого времени контакта поверхность материала прогревается только до 60—70° С и не пересыхает. Здесь можно совмещать сушку с одновременным прокаливанием и охлаждением материала.

Высушенный материал попадает на прокалочные  тарелки, которые обогреваются дымовыми газами. Материал перемешивается гребками и пересыпается с тарелки на тарелку, а затем, после прохождения охлаждающей тарелки, выводится из сушилки.

 

Контактные сушилки. В контактных сушилках тепло высушиваемому материалу передается через металлическую стенку, обогреваемую паром или водой. Поверхность контакта может быть либо цилиндрической, когда паста или густой раствор высушиваемого продукта подаются на поверхность обогреваемого цилиндра (одно- и двухвальцовые сушилки), либо плоской, когда влажный продукт насыпается на горизонтальные плиты, обогреваемые изнутри паром, водой, электронагревателями. Применяют цилиндрические поверхности с наружным обогревом цилиндров и подачей материала внутрь (гребковые, центробежно-щеточные сушилки).

 

Одновальцовая сушилка (рис.3) представляет собой полый чугунный валец 5, вращающийся от электродвигателя. Пар, обогревающий валец, поступает через патрубок 2 и цапфу 3.Влажный материал подается в лоток 9, где перемешивается мешалкой. Конденсат отводится через сифонную трубку 1. Пленка материала, образующаяся на поверхности вальца, калибруется скребком, укрепленным на оси 11, и срезается ножом 10.Высушенный продукт по фартуку 8 через патрубок 7 поступает в ящик 6. Влажный воздух отсасывается через патрубок 4.

  
рисунок 3. Одновальцовая сушилка

 

Ленточные сушилки (рис. 4) обычно выполняют в виде многоярусного ленточного транспортера, по к-рому в камере, действующей при атм. давлении, непрерывно перемещается материал, постепенно пересыпаясь с верх. ленты на нижележащие (скорость каждой ленты 0,1-1 м/мин). Сушильный агент может двигаться со скоростью не более 1,5 м/с прямо- или противотоком, а также сквозь слой материала при наличии перфорир. ленты. Эти сушилки компактнее, чем камерные и туннельные, и отличаются большей интенсивностью сушки, однако также сложны в обслуживании из-за необходимости ручного труда, перекосов и растяжений лент. Область применения-сушка зернистых, гранулир., крупнодисперсных и волокнистых материалов; непригодны для сушки тонкодисперсных пылящих материалов. Для сушки последних используют ленточные сушилки с формующими питателями, напр. рифлеными вальцами (вальце-ленточные сушилки).

Рис. 4. Ленточная сушилка: 1-камера; 2, 6-загрузочный и разгрузочный бункеры; 3 - ленточный транспортер; 4 - калорифер; 5- вентилятор.

 

Петлевые сушилки (рис. 5) Для обезвоживания пастообразных и листовых (напр., бумаги) материалов иногда служат непрерывно действующие при атм. давлении петлевые сушилки (рис. 5)-разновидность ленточных сушилок. Влажный материал с помощью питателя подается на бесконечную сетчатую ленту, вдавливается в ее ячейки, проходя через обогреваемые паром валки, после чего поступает в сушильную камеру, где движущаяся сетка образует ряд петель. Посредством автоматич. ударного устройства высушенный материал сбрасывается в разгрузочный шнек. Горячий сушильный агент движется поперек ленты. Такие сушилки обычно работают с промежуточным подогревом воздуха, частичной рециркуляцией его по зонам и обеспечивают большую скорость сушки по сравнению с камерными сушилками, но конструктивно сложны и требуют значит. эксплуатац. расходов.

Рис. 5. Петлевая сушилка: 1-питатель; 2-лента; 3-валки; 4-автоматич. ударное устройство; 5-разгрузочный шнек; 6-вентиляторы.

 

Пневматические сушилки (рис. 6) представляют собой одну или неск. последовательно соединенных вертикальных труб длиной 15-20 м. В них через питатель подается влажный материал и вентилятором снизу нагнетается воздух, нагретый в калорифере. Материал увлекается потоком воздуха, движущимся со скоростью 15-25 м/с. В циклоне сухой материал отделяется от воздуха и удаляется через разгрузочное устройство; воздух через фильтр выводится в атмосферу. Для активизации режима сушки в трубы-сушилки вставляют турбулизаторы (расширители, отклоняющие пластины, завихрители и т.п.). Вследствие кратковременности контакта (1-5 с) такие сушилки пригодны для обработки термически нестойких материалов даже при высокой т-ре сушильного агента; их отличают также компактность, простота конструкции, но одновременно повыш. расходы электроэнергии и теплоты (до 8,4 кДж/кг влаги).

Вихревые сушильные камеры-наиб. интересные представители аппаратов  с закрученными потоками сушильного агента. Эти камеры представляют собой дисковые аппараты, напоминающие центробежный вентилятор с тангенциальным подводом теплоносителя. Влажный сыпучий или волокнистый материал загружается питателем через боковую часть камеры и под действием газовых струй закручивается, образуя в аппарате кольцевой вращающийся слой. Скорость истечения газа 50-80 м/с, время пребывания в камере материала 10-20 с и 2-3 мин для частиц размером соотв. 0,1-0,2 и 3-4 мм.

Рис. 6. Пневматическая сушилка: 1-бункер; 2-питатель; 3-труба; 4-вентилятор; 5-калорифер; 6-сборник-амортизатор; 7-циклон; 8-разгрузочное устройство; 9- фильтр.

 

Вакуум-сушильные шкафы (рис. 7)-простейшие контактные сушилки периодич. действия. Такая сушилка представляет собой цилиндрич. камеру, в к-рой размещены полые плиты, обогреваемые водяным паром или горячей водой. Материал слоем толщиной до 60 мм находится на противнях, установленных на плитах; напряжение их рабочей пов-сти обычно не превышает 0,5-3,5 кг/(м² · ч) влаги. Во время работы камера герметически закрыта и соединена с вакуум-конденсац. системой и вакуум-насосом. Эти сушилки имеют небольшую производительность и малоэффективны, поскольку сушка в них происходит в неподвижном слое при наличии плохо проводящих теплоту воздушных прослоек между противнями и плитами; материал загружается и выгружается вручную. Однако шкафы универсальны, т.к. обеспечивают возможность сушки разных материалов (в т. ч. легко окисляющихся и выделяющих ценные пары) при оптим. условиях.

Рис. 7. Вакуум-сушильный шкаф: 1-камера; 2-полые плиты.

 

Гребковые вакуум-сушилки (рис. 8) представляют собой горизонтальные периодически действующие аппараты с цилиндрич. корпусом, снабженным паровой рубашкой. Дисперсный материал (напр., краситель), заполняющий 20-30% объема аппарата, хорошо перемешивается гребками, закрепленными на валу мешалки, имеющей реверсивный привод, к-рый автоматически изменяет направление ее вращения с частотой 6-10 мин^-1. Между гребками свободно перекатываются трубы-скалки, способствующие разрушению комков и дополнит. перемешиванию материала. Последний можно нагревать также через вал мешалки, если он выполнен полым. Разгрузка и выгрузка материала механизированы. Напряжение пов-сти сушилок по влаге 6-8кг/(м²·ч).

 

Рис. 8. Гребковая вакуум-сушилка: 1-корпус; 2-рубашка; 3-вал с гребками; 4-трубы-скалки.

 

Сушилки с форсуночным  и дисковым распылением материалов(рис. 9) : I - центральный закрученный подвод сушильного агента (прямоточный аппарат); II-равномерное распределение газов по сечению через решетку; III-равномерная подача газов над факелом распыла по всему сечению камеры; IV-сосредоточенная подача газов под корень факела распыла.

·

Рис. 9. Сушилки с форсуночным (а, б) и дисковым (в, г) распылением материалов

 

 

2. МЕТОДИКА  РАСЧЕТА БАРАБАННОЙ СУШИЛКИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  СХЕМА БАРАБАННОЙ СУШИЛКИ

Описание барабанной сушилки

Барабанная сушилка выполняется  в виде сварного цилиндра. К его  наружной поверхности прикреплены бандажные опоры, а также кольца жёсткости и приводной зубчатый венец. Наклон оси барабана может составлять до 3-6 градусов к горизонту. 

Данные сушилки относятся  к атмосферным сушилкам непрерывного действия. В них сушат сыпучие продукты. В качестве сушильного агента используются топочные газы или нагретый воздух. 

Внутри барабана располагаются  насадки. Их конструкция определяется свойствами высушиваемого продукта. Со стороны загрузочной камеры расположена многозапорная винтовая насадка. В зависимости от диаметра барабана она может иметь от 6 до 16 спиральных лопастей. Для сушки продуктов обладающих большой адгезией к поверхности в барабане закрепляют цепи, которые дробят комки, а также очищаю стенки барабана. Вместо цепей могут использоваться ударные приспособления. Их крепят с внешней стороны барабана.  

В зависимости от свойств  продукта могут применяться различные  схемы барабанных сушилок . Так, если продукт обладает хорошей сыпучестью и имеет средний размер частиц (до 8 мм), то при диаметре барабана от 1000 до 1600 мм используют секторную насадку. Для продуктов, имеющих высокую адгезию или размер частиц сыпучего продукта больше 8 мм, применяют подъёмно-лопастные устройства. Если продукт характеризуется налипанием, но в процессе сушки восстанавливает сыпучие свойства, то для сушилок с диаметром барабана от 1000 до 3500 мм устанавливают сначала подъёмно-лопастные перевалочные устройства, а далее ставят секторные насадки. 

Для изготовления, как  самых барабанов, так и загрузочных  и разгрузочных камер в основном применяют углеродистые стали. В  некоторых случаях барабаны, разгрузочные и загрузочные камеры частично или полностью изготавливают из жаростойких сталей специальных марок. 

Наряду с атмосферными существуют вакуумные  барабанные сушилки периодического действия. Они делятся на сушилки среднего и глубокого вакуума.

Принцип действия барабанной сушилки

 
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. Нагрев воздуха осуществляется теплогенераторами прямого или непрямого нагрева работающих на газу, дизельном топливе, мазуте, электричестве или твердотопливные.  

Рисунок 10. Барабанная сушилка: 1-барабан; 2-питатель; 3-бандажи; 4-зубчатое колесо; 5 - вентилятор; 6-циклон; 7-приемный бункер; 8-топка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данной курсовой работе были рассмотрены некоторые виды сушильных установок, их устройство и принцип работы. Так же, отдельно, была изучена технологическая схема и произведен расчет барабанной сушилки. В результате расчета были получены следующие данные:

• Расход сушильного агента (W)=0,0214 кг/с.,
• Расход тепла на сушку (Q_c)=94 кВт.,
• Расход топлива на сушку (G_т)=1,77 кг/с.,
• Объем сушильного пространства барабана (V_c)=2,2 м³.,
• Объем сушилки, необходимый для прогрева влажного материала (V_n)=0,029 м³.,
• Общий объем сушильного барабана (V)=2,229 м³.,
• Среднее время пребывания материала в сушилке (τ)=6535 сек.,
• Угол наклона барабана (α)=0,8˚.,
• Скорость свободного витания (W_c.в)=8,6 м/с.,

Выбор сушилок зависит от ряда факторов. К ним относятся: время сушки, агрегатное состояние, допускаемая температурара нагрева, взрыво- и пожароопасность, токсичность, усадка, загрязнение и др. свойства высушиваемого материала; требования к равномерности сушки; требования к системе пылеулавливания и т. д. При выборе следует отдавать предпочтение сушилкам непрерывного действия; сушка топочными газами экономичнее воздушной сушки, однако не всегда возможна из-за загрязнения материала. Если при взаимодействии высушиваемого материала с влагой не образуется кислая или щелочная среда, сушилки, чаще крупногабаритные, следует выполнять из обыкновенной стали, в противном случае-из нержавеющей стали, иногда из титана.

Выбор сушилок связан с проблемой  классификации материалов. В настоящее время разрабатывается такая классификация, к-рая позволила бы быстро оценивать кинетику и выбирать наиб. рациональный тип сушилки. Пример-классификация капиллярно-пористых материалов. В соответствии с ней влажные материалы дифференцируют по внутр. структуре, а за ее характеристику принимают критический диаметр пор d_кр, т.е. диаметр наиболее тонких пор, из которых требуется удалить влагу до достижения конечного влаго-содержания; параметр d_кр позволяет оценить т_с и выбрать экономически целесообразный сушильный аппарат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Павлов К.Ф., Романов  П.Г., Носков А.А., Примеры и задачи  по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1981.-560с.

2. Сушильные аппараты  и установки. – М.:ЦИНТИХИМНЕфТЕМАШ, 1975.-64с.

3. Аппараты с вращающимися  барабанами общего назначения. – М.: ГОСТ 11875-79, 1979.-230 с.

4. Касаткин А.Г.  Основные  процессы и аппараты химической  технологии. –М.: Химия, 1973.-754 с.

5. Лыков М.В. Сушка  в химической  промышленности. –М.: Химия, 1970.-429 с.

6. Лебедев П.Д., Щукин  А.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. –М.: Энергия, 1970.-408 с.

7. Федоров Н.Е. Методы  расчетов процессов и аппаратов  пищевых производств. М.: Пищевая   промышленность.-1966–292 с.

8. Гинзбург А.С., Громов  М.А. Теплофизические свойства  зерна, муки и крупы.-М.: Колос, 1984.-304с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

					Д 240.01.1.12.011.0000 ПЗ	Лист
Изм.	Лист	№ документа	Подпись	Дата

 

					Д 240.01.1.12.011.0000 ПЗ
Изм.	Лист	№ документа	Подпись	Дата
Разраб.		Маркова К.Д.			СОДЕРЖАНИЕ	Литера			Лист	Листов
Проверил		Пашинова  Н.В.				У			2
Т. контроль.						ВСГУТУ гр.278
Н. конт.
Утвердил