Установка в производстве минераловатных плит

δ – толщина утеплителя: δ = 0,15 м;

λ – коэффициент теплопроводности конструкции: λ = 0,1 ккал/м час град

 

Для определения α1 используем критериальное уравнение для вынужденной конвекции:

Nu = α1 l/ λ;      α1 = Nu λ/l;   Re = u l/ ν

       За определяющую температуру принимаем среднюю температуру теплоносителя в камере:

t f = (t1+t2)/2 = (180+140)/2 = 1600C;                                               (6.7)

l – определяющий размер для горизонтальной камеры:

l = 4F/P = 4·1,6· 1,4/ 2·4,6 = 1,1м                                                       (6.8)

 

Скорость входа теплоносителя в камеру 15-20 м/сек. С расширением потока теплоносителя, подходящего через плиты постепенно скорость снижается до 0,1-0,3 м/сек. Следовательно определяющая скорость:

u = 4 м/с

ν = 30,6 ·10-6 м2/сек

λ = 2,46 · 10-2 ккал/м час град

Re = 4·1,7/ 33,9 · 10-6 = 200589,9

   При турбулентном режиме  Re> 16000, следовательно

Nu = 0,032·Re0,8 = 0,032·300653,5·3,50,8 = 771,97

α1 = Nu λ/l = 771,97·2,46 10-2/2,3 = 8,26 ккал/м2 час град

α1 – вычисляется с учетом коэффициента турбулентности ε=1,3:

α1 = 1,3·8,26 = 10,74 ккал/м2 час град

1/αвн + 1/αнар = 0,15

αнарусл = 0,15 - 1/αвн = 1,75 ккал/м2 час град

кусл = 1/ (1/10,74 + (0,15/0,124) + (1/1,75) = 0,25 ккал/м2 час град

Δt1 = 180-20 = 1600C

Δt2 = 140 – 20 = 1200C

Δt = (160 + 120)/2 = 1400C

t н.с. = 20 + (0,24 ·140)/1,75 = 39,20С

αнар = ак √(tн.с. – tокр.ср.)  + С0 ε/(tн.с. – tокр.ср.) · [((tн.с. +273)/100)4 -

• ((tокр.ср + 273/100)4] = 8,78 ккал/м2 час град.                                 (6.9)

к = 0,719 ккал/м2 час град.

Qокр ср. = 83260,8 ккал/час.

Потери тепла на нагрев транспортных устройств:

Qтр = Gтр.устр стр.устр (tмк – tмн),                                                                   (6.10)

Gтр.устр – вес транспортных устройств, проходящих через камеру =5400 кг;

стр.устр – 4,8 ккал/кг град

Qтр = 5400·4,8 (180-20) = 4147200 ккал/час

Итого: Q = 393300 – 93801,6 - 83260,8 + 4147200 = 4363437,6 ккал/час

 

Количество циркулирующего теплоносителя:

Vц = Fk· u · 3600 = 164000 м3/час                                                            (6.11)

 

6.3. Подбор калорифера

    В калорифере воздух нагревается с помощью электроподогревателя для систем воздушного отопления. По движению можно выделить одноходовые (КФС, КФБ, КФСО, КФБО). Шахматное расположение труб.

   Расход тепла на нагрев воздуха:

Q = Lcγ (tк – tн),                                                                                ( 6.12 )

где  γ = 1,054 при tокр.ср. =200С;

с – весовая теплоемкость воздуха, с = 0,24 ккал/кг 0С.

Q = 164000·1,054·0,24(180-140) = 1659417,6 ккал/час

    Необходимое живое сечение калорифера для прохода воздуха:

Г = αγ/ 3600 υγ                                                                                     (6.13)

Для оребренных калориферов υγ = 4 кг/м2 с

Г = 164000·1,054/ 3600· 4 = 12,003 м2

Выбираем 24 штуки КФСО f = 0,497 м2

Поверхность нагрева 55,87 м2

υγ = 164000 · 1,054/3600· 24 · 0,497 = 4,02 кг/м2 с

   Теплоотдача калорифера:

Q = Fк к (Тсп – tсп),                                                                               (6.14)

где  Fк – поверхность нагрева калорифера;

 к – коэффициент теплопередачи, к = 29,3 м2 с

tср = (180 + 140)/2 = 1600С

Тсп пара = 2000С

Q = 1340,9·29,3 (200-160) = 1571534,8 ккал/час

Fк = 24· 55,87 = 1340,9 м2

 

6.4 Подбор вентилятора.

Центробежные вентиляторы общего назначения применяют в системах приточно-вытяжной вентиляции, воздушного отопления и в качестве дутьевых вентиляторов отопительных установок.

Расходуемая мощность на валу электродвигателя:

Nэ = Lp/3600· 102· ηв · η1 – ηрп,                                                         (6.15)

где L – на два вентилятора равен 164000:2 = 82000 м3/час

р = 150 кгс/м2

По р и L подбираем вентилятор А 16-8.

 ηв = 0,7 – кпд вентилятора;

η1 = 0,07 – кпд подшипников;

 ηрп = 0,9 – кпд ременной передачи.

Nэ = 82000· 150/3600 · 102 · 0,7 · 0,07· 0,9 = 54,8 кВт

Nу = Nэ · к = 54,8 · 1,3 = 70,2 кВт                                                        (6.16)

Выбираем вентилятор типа А16-8а: Пэ = 625 об/мин, эл.двигатель А02-92-6:  Nу = 75 кВт, nэ = 985 об/мин

 

7. Задачи автоматизации тепловой установки

В процессе работы производится непрерывный контроль состояния оборудования и при обнаружении отклонений параметров техпроцесса от нормы или отказов оборудования, выполняется аварийное отключение неисправной установки. Анализ всех вышеуказанных обстоятельств приводит к выводу о необходимости разработки автоматизированной системы контроля и программного регулирования цикла тепловой обработки. При организации автоматического контроля и регулирования процесса тепловой обработки, основное назначение которой является сведение к минимуму отклонений различных теплотехнических параметров от заданного состояния.

 

Необходимыми условиями эффективности автоматизации тепловой обработки изделий являются стабилизация теплоносителя в системе и выбор оптимального способа подачи теплоносителя в установку. Большую роль играет также правильный выбор регулируемого параметра.

Одной из основных задач проектирования и эксплуатации тепловых установок является знание техники безопасности, охраны труда и автоматизации. Хотя эти дисциплины и изучаются в специальных курсах, однако некоторые специфические особенности требуют хотя бы краткого их рассмотрения. Кроме того, все установки размещаются в зданиях и сооружениях, которые требуют для создания условий работы — отопления, вентиляции, а обслуживающий персонал установок нуждается в горячем водоснабжении.

Автоматизация технологических процессов способствует увеличению производительности труда, улучшает качество продукции за счет более точного соблюдения технологических режимов, сокращает расходы сырья, топлива, электроэнергии и износ оборудования.

Автоматизацией называют оснащение технологических установок системами автоматического контроля, сигнализации, защиты механизмов, управления и регулирования.

В процессе переработки материалов изменяется целый ряд параметров, характеризующих как материал, так и теплоноситель. Поэтому перед технологом встает сложная задачи выбора систем автоматизации для отдельных изменяющихся параметров.

Решение таких задач требует четкого и полного анализа совокупности зависимостей всех изменяющихся параметров в процессе переработки и их зависимости от свойств самой тепловой установки. Поэтому современный уровень развития промышленности требует рассматривать тепловую установку, а также ее оснащение — контрольно-измерительную аппаратуру и регулирующие приборы — как органически связанную, единую систему, обеспечивающую технологические требования по переработке материалов.

 

В единой системе (установка — регулирующие приборы), носящей название системы автоматического регулирования, установку называют объектом автоматизации, а регулирующие приборы — автоматическим регулятором.

Температура t, давление Р и другие факторы, которые определяют в установке процесс воздействия на материал, называются параметрами автоматизации.

Всякий объект автоматизации характеризуется нагрузкой, т. е. количеством энергии или вещества, проходящего через него в единицу времени.

Рассматривая теплоноситель как энергию для осуществления проходящего процесса в установке, необходимо его оценить. В качестве оценки теплоносителя выбирают соответствующие входные и выходные величины параметров этого теплоносителя.

Например, теплоноситель входит в установку с температурой t1,, а выходит с t2.Следовательно, для установки температура теплоносителя t1 будет входной величиной, a t2 — выходной. Теплоноситель входит в установку с влагосодержанием d1, а выходит с влагосодержанием d2 . Эти величины также будут входными и выходными для теплоносителя.

Поток энергии характеризуется несколькими входными и выходными величинами. Для оценки выбирают такие входные и выходные величины, изменение которых в процессе переработки материала является определяющим.

Для того чтобы вести технологический процесс переработки материала точно в заданном режиме, недостаточно указать, какие параметры автоматизации, где и в каких пределах надо контролировать и регулировать. Установленный регулирующий прибор по такому заданию без учета свойств самой тепловой установки не обеспечит необходимых параметров переработки материала.

Процесс регулирования при прочих равных условиях зависит от свойств системы автоматического регулирования, т. е. от свойств объекта регулирования (установки) и от свойств регулятора.

  Здесь необходимо рассмотреть  основные свойства объекта автоматизации- установки, где проводится технологический процесс.

Для выяснения свойств объекта автоматизации в целях экономически обоснованной и технологически правильной разработки системы контроля, управления и регулирования необходимо:

а) установить главную задачу автоматизации;

б)      определить параметры автоматизации и их изменение;

в) выбрать входные и выходные величины параметров автоматизации;

г) установить необходимые места контроля и регулирования параметров;

д) установить взаимозависимость выбранных параметров и не 
обходимую степень их автоматизации.

 

8. Техники безопасности при эксплуатации тепловых установок

 

Для обеспечения безопасной работы при эксплуатации тепловых установок необходимо руководствоваться нормами и стандартами  правил   техники   безопасности   и   промышленной санитарии.

На рабочем месте и у отдельных агрегатов должны находиться инструкции по проведению каждой операции, в которых должны быть сформулированы четкие указания по безопасным методам работы.

Основной опасностью при работе тепловых установок является выделение летучих под воздействием тепла. Летучие являются вредными для обслуживающего персонала и, кроме того, с воздухом образуют взрывоопасные смеси. При загрузке сухими компонентами тепловых агрегатов образуется пыль. Частицы пыли, обладая большой дисперсностью, и отдельных случаях за счет окисления могут разогреваться до температуры воспламенения, что приводит  к самовозгоранию и вызывает взрыв пыли.

 

Требования техники безопасности и промышленной санитарии

    Цехи переработки полимерных материалов с размещенными в них тепловыми установками, в зависимости от выделяемых производственных вредностей по санитарной классификации относятся к 3-му классу.

По санитарным нормам в производственных помещениях должна поддерживаться атмосфера, в которой содержание ядовитых веществ не должно превышать 30% от максимально допустимых концентраций.

Поэтому в первую очередь необходимо определить максимально допустимые концентрации пыли и летучих в окружающем воздухе.

Содержание летучих в установках может быть более высоким и ограничивается величиной предельных взрывобезопасных концентрации.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) пыли и летучих в воздухе цеховых помещений определяются санитарными органами на основе специальных исследований.

Согласно существующему положению в каждом цехе по переработке пластических масс должен производиться систематический контроль воздушной среды. Места отбора проб среды также определяются санитарными органами.

Удаление пыли и летучих из цеха предусматривается созданием специальной системы вентиляции и аспирации.

Учитывая взрывоопасность атмосферы цехов по переработке полимерных материалов, все электрооборудование должно устанавливаться в соответствии со специальными требованиями.

Взрывоопасность предъявляет специальные требования и к устройству отопления производственных помещений. Так, например, поверхность нагревательных приборов не должна превышать температуры 110° С, а сама поверхность должна быть гладкой, не иметь шероховатостей.

Более безопасным и поэтому рекомендуемым для цехов, где размещаются тепловые установки по переработке пластических масс, является воздушное отопление. При этом рециркуляция (частичное повторное использование воздуха) не допускается.

Для удаления пыли и летучих, выделяющихся при тепловой обработке полимерных материалов, все тепловые установки, где происходит движение теплоносителя, должны работать на разрежении, а для установок с нагреваемыми поверхностями (вальцы, каландры, экструдеры и др.) необходимо устраивать местные отсосы воздуха,

Среднее количество выделяющихся летучих с поверхности пропитываемых материалов рассчитывают по формуле

g = A·m·F/100τ (г/ч)

 

где А — расход полимерной композиции, г/м2;

      m — содержание летучих в полимерной композиции при переработке или сушке, %;