Министерство  образования и  науки

Российской  Федерации 

Федеральное агентство по образованию 

Уральский государственный лесотехнический  университет 

Кафедра: Физико-химической технологии защиты биосферы

Дисциплина: Гидравлика и теплотехника 

УСТАНОВКА СУШИЛЬНАЯ 

Расчетно-пояснительная  записка к курсовому проекту 

УС  – 01.00.13 РПЗ 
 

Разработала

студентка ЗФ IV курса

специальности 280201

шифр 50410 Пасютина Д.Ю. 

Руководитель  проекта Юрьев Ю.Л. 

Заведующий  кафедрой Липунов И.Н. 
 
 

Екатеринбург 

2010

содержание

Введение 4

1 Принципиальная схема, ее обоснование и описание 6

2 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ АППАРАТОВ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ 8

2.1 Расчет топки для сушильной установки 8

2.2 Расчет аэрофонтанной сушилки 14

2.2.1 Технологический расчет 10

Материальный баланс 10

Построение рабочей линии процесса сушки на J-х диаграмме 11

Тепловой баланс 12

2.2.2 Гидродинамический расчет 14

Диаметр аэрофонтанной сушилки 21

Гидравлическое сопротивление сушилки 23

3 Расчет и выбор вспомогательного оборудования и коммуникации 24

3.1 Бункер-питатель 24

3.2 Ленточный транспортер 20

3.3 Винтовой транспортер 21

3.4 Шлюзовой дозатор 22

3.5 Шлюзовой затвор 23

3.6 Газовая горелка 24

3.7 Вентилятор подачи воздуха на горение 31

3.8 Вентилятор-дымосос 33

4 Технико-экономические показатели сушилки 44

Технологические показатели работы сушилки 44

Энергетические показатели работы сушилки 44

Список использованных источников 51 
 

 

Введение

 

    Сушка представляет собой процесс удаления влаги из твердых влажных материалов путем её испарения и отвода образующихся паров. Сушка является наиболее распространенным способом удаления влаги из твердых  материалов и проводится двумя способами:

    первый  способ проводится путем непосредственного  соприкосновения сушильного агента с высушиваемым материалом – конвективная сушка.

    второй  путем нагревания высушиваемого  материала тем или иным теплоносителем через стенку, проводящую тепло –  контактная сушка.

    Сушка производится также путем нагревания высушиваемых материалов токами высокой  частоты или инфракрасными лучами.

    В особых случаях применяется сушка  некоторых продуктов в замороженном состоянии при глубоком вакууме  – сушка возгонкой.

    По  своей физической сущности сушка  является сложным диффузионным процессом, скорость которого определяется скоростью  диффузии влаги из глубины высушиваемого  материала в окружающую среду.

    Процесс сушки широко используется в химической технологии. Он часто является последней  операцией на производстве, предшествующей выпуску готового продукта. При этом предварительное удаление влаги  обычно осуществляется более дешевым  механическим способом (например, фильтрованием), а окончательный – сушкой.

    Аэрофонтанные сушилки используют для сушки измельченной древесины (опила, щепы) в комбинации с трубой-сушилкой и барабанной сушилкой. Основной частью аэрофонтанной сушилки является диффузор – полый сосуд в форме усеченного конуса, обращенный широкой частью вверх. Следствием конусности является интенсивная циркуляция материала, он поднимается, фонтанирует в центральной части конуса и опускается в ее периферийной части. Высушенные частицы, когда их скорость витания  
 
 

становится  меньше скорости газа в верхней части конуса, уносятся потоком газа пневмотранспортом в циклон для улавливания.

    Исследования  показали, что в циклонах эффективно продолжается сушка. Продолжительность  сушки в аэрофонтанной сушилке значительно больше, чем в трубе-сушилке, и ее трудно регулировать. Кроме того, сушка протекает несколько неравномерно и возможен перегрев материала [9]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

1 Принципиальная схема,  ее обоснование  и описание

 

    Сушка является довольно дорогой операцией, потому что на испарение 1 кг влаги необходимо подвести 2100-2500 кДж тепла. Для сушки измельченной древесины используют сушильные установки непрерывного действия, в которых процесс сушки совмещается с перемещением материала.

    Влажный материал из бункера-питателя БП шлюзовым дозатором ДШ подается в сушилку  С. Сушильный агент – топочные газы, разбавленные воздухом, поступают в сушилку из топки Т. Продукт вместе с сушильным агентом отсасывается вентилятором-дымосом ВД в циклон-разгрузитель ЦР, где продукт частично отделяется от сушильного агента, доочистка отработанного теплоносителя осуществляется в циклоне-очистителе ЦО. Отработанный сушильный агент отсасывается вентилятором-дымососом ВД и выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу ДТ. Вся схема работает под разряжением, для того чтобы избежать свищей теплоносителя. Продукт через шлюзовой затвор ЗШ подается в транспортер ТВ на следующую технологическую стадию. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Рисунок 1 – Схема сушильной установки: ТЛ – транспортер ленточный;

Т –  топка; КС – камера смешения; С – сушилка; БП – бункер-питатель;

ДШ –  дозатор шлюзовой; ЦР – циклон-разгрузитель; ЦО – циклон-очиститель; ЗШ – затвор шлюзовой; В – вентилятор; ВД – вентилятор-дымосос; ДТ – дымовая труба; ТВ – транспортер винтовой; З – задвижка;

Д –  диафрагма

2 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ  АППАРАТОВ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

2.1 Расчет топки для  сушильной установки

 

Исходные  данные:

Состав природного газа (Ямбургское месторождение) [1, таблица 45], масс. %:

93,2 CH₄; 4,4 C₂H₆; 0,8 C₃H₈; 0,6 C₄H₁₀; 0,3 C₅H₁₂; 0,1 CO₂; 0,8 N₂.

Параметры наружного воздуха (Урал, Екатеринбург, пригород):

Температура t₀=5°С

Относительная влажность φ₀=70%

Барометрическое давление Р=750 мм.рт.ст.=0,100 МПа 

Влагосодержание наружного воздуха при t₀=5 °С; φ₀=70 %:

х₀=0,622∙φ₀∙Р_нас/(Р-φ₀∙Р_нас)=0,622·0,7·6,54/(750-0,7·6,54)=0,004 кг/кг,

где Р_нас=6,54 мм.рт.ст. при t₀=5°С [1, таблица 32] при Р=750 мм.рт.ст. 

Теплосодержание наружного воздуха при t₀=5 °С; x₀=0,004 кг/кг:

J₀=1,01∙t₀+(2493+1,97∙t₀)∙x₀ =1,01·5+(2493+1,97·5)·0,004=15,061 кДж/кг. 

Теплотворная  способность сухого газообразного топлива:

500,3∙CH₄+475,22∙С₂Н₆+463,29∙С₃Н₈+458,48∙С₄Н₁₀+453,45∙С₅Н₁₂+

+453,32∙С₂Н₂+465,43∙С₂Н₄+101,10∙СО+1203,76∙H₂+153∙H₂S=500,3·93,2+

+475,22·4,4+463,29·0,8+458,48·0,6+453,45·0,3=49500,683 кДж/кг.

+2500∙∑(0,09∙n)/(12∙m+n)+25∙W_р=49500,683+2500[(0,09·4)/(12·1+4)+ +(0,09·6)/(12·2+6)+(0,09·8)/(12·3+8)+(0,09·10)/(12·4+10)+(0,09·5)/(12·5+12)]+

+25·0=49719,135 кДж/кг. 
 
 
 

Теоретическое количество абсолютно  сухого воздуха, необходимого для сжигания 1 кг природного газа:

L_о = 0,02435∙СО+0,348∙Н₂+0,0614∙Н₂S+1,39∙∑[(m+n/4)/(12∙m+n)]∙C_mH_n-

-1,39∙O₂=1,39∙{[(1+4/4)/(12·1+4)]·93,2+[(1+6/4)/(12·2+6)]·4,4+[(3+8/4)/(12·3+

+8)]·0,8+[(1+10/4)/(12·4+10)]·0,6+[(1+12/4)/(12·5+12)]·0,3}=16,969

кг воздуха/кг газа. 

Масса сухого воздуха, подаваемого  в топку для  сжигания 1 кг природного газа:

L_m=α_m∙L_о=1,2·16,969=20,363 кг воздуха/кг газа,

где α_m=1,05-1,2 при сжигании газов. 

Масса сухого газа, получаемого  при сжигании 1 кг природного газа:

=1+L_m-∑[(0,09∙n)/(12∙m+n)]∙C_mH_n-0,01∙W_р=1+20,363-[(0,09·4)·93,2/(12·1+

+4)+(0,09·6)·4,4/(12·2+6)+(0,09·8)·0,8/(12·3+8)+(0,09·10)·0,6/(12·4+10)+

+(0,09·5)·0,3/(12·5+12)] =19,16 кг/кг при W_р=0. 

Масса водяного пара, получаемого  при сжигании 1 кг природного газа с  избытком воздуха:

d′=∑[(0,09∙n)/(12∙m+n)]∙C_mH_n+L_m∙х_о+0,01∙W_р=[(0,09·4)·93,2/(12·1+4)+ +(0,09·6)·4,4/(12·2+6)+(0,09·8)·0,8/(12·3+8)+(0,09·10)·0,6/(12·4+10)+

+(0,09·5)·0,3/(12·5+12)]+20,363·0,004+0,01·0=2,285 кг/кг. 

Влагосодержание топочных газов:

х_тг=x′=d′/ = 2,285/19,16 = 0,119 кг/кг. 
 

 
 

Количество  компонентов топочных газов, полученных при  сжигании 1 кг природного газа:

lco₂=0,01∙CO₂+0,0157∙CO+∑[0,04/(12∙m+n)]∙C_mH_n=0,01·0,1+0,0157·0+ +[0,04/(12·1+4)]·93,2+[0,04/(12·2+6)]·4,4+[0,04/(12·3+8)]·0,8+[0,04/(12·4+

+10)]·0,6+[0,04/(12·5+12)]·0,3=2,643 кг/кг;

lso₂=0,0188∙H₂S=0,0188·0=0,00 кг/кг;

lN₂=0,768∙L_m+0,01∙N₂ = 0,768·20,363+0,01·0,8=15,647 кг/кг.

lo₂ = 0,232∙(α_m-1)∙L_о = 0,232·(1,2-1)·16,969= 0,787 кг/кг. 

Средняя молекулярная масса  сухих топочных газов: