Розрахунок і вибір допоміжного устаткування

2.7.1 Загальні відомості

Сушильна установка будь-якого типу складається з ряду елементів, що по значимості виконуваних ними функцій умовно поділяють на основні і допоміжні. Найбільше повний і характерний такий розподіл для конвективних сушильних установок, основний елемент яких - сушильна камера різного типу. До допоміжного устаткування відносять: пристрої для отримання сушильного агента з заданою температурою (парові, газові або вогневі, електричні калорифери; топки і спалювальні пристрої); джерела теплоти, розташовані всередині сушильної камери (у тому числі інфрачервоні і діелектричні нагрівачі); тягодуттєві пристрої, що забезпечують переміщення сушильного агента в установці і відведення з неї вологи, яка випаровується з об'єкта сушіння (вентилятори, повітродувки, димососи, ежектори, витяжні труби); пиловловлюючі пристрої для частинок пилоподібного відносу цінних, токсичних і інших матеріалів, що забруднюють сушильний агент, який викидається в атмосферу (циклони, фільтри, димососи-пиловловлювачі й ін.); пристрої для утилізації теплоти відпрацьованого сушильного агента (теплообмінники, теплові насоси й ін.); пристрої для завантаження, розвантаження і транспортування матеріалу через сушильну камеру (живильники, дозатори, затвори, конвеєри, транспортери, візки й ін.); пристрої для попереднього нагрівання матеріалу перед сушінням і охолодження після сушіння. До допоміжного відносять також устаткування, специфічне для окремих способів сушіння (наприклад, сушіння сублімацією) або типів сушильних установок (наприклад, вакуум-сушарки, сушарки з замкнутою циркуляцією сушильного агента й ін.).

Допоміжне устаткування складає значну частину устаткування сушильної установки, а правильність його розрахунку і підбору, надійність його роботи визначають надійність і ефективність роботи сушильної установки. При оцінці досконалості сушильної установки показники її продуктивності і питомих витрат необхідно відносити до всієї установки в цілому, з врахуванням допоміжного устаткування. Це особливо необхідно у випадку установок, оснащених складним допоміжним устаткуванням.

Розрізняють стандартне і нестандартне допоміжне устаткування. Стандартне устаткування підбирають за допомогою каталогів на підставі оцінних розрахунків по спрощених методиках. Нестандартне устаткування розраховують по методиках, приведеним у спеціальній літературі. Там же викладені методики механічних конструктивних розрахунків, розрахунків конвеєрів, приводів сушильних установок і ін.

У курсовій роботі необхідно підібрати до сушильної установки, що розраховуються, найбільш типові елементи допоміжного устаткування, циклон, спалювальний пристрій, вентилятор, димосос і приводні електродвигуни.

2.7.2 Вибір спалювальних пристроїв

Задача вибору.

На основі вище отриманих результатів підібрати спалювальний пристрій, здатний забезпечити спалювання палива. Для сушильної установки, що розраховується, підібрати типорозмір і кількість нормалізованих пальників типу ГНП конструкції теплопроекту з поліпшеним змішанням для спалювання природного газу низького тиску.

2.7.2.1 Визначаємо об'ємну витрату газу, що надходить на пальники по формулі

(2.84)

де B_o=101,3 кПа – нормальний атмосферний тиск;

P_п=2,4 кПа - надлишковий тиск газу перед пальником.

.

2.7.2.2 Приймаємо кількість пальників n=3 шт.

2.7.2.3 Визначаємо пропускну здатність кожного з пальників:

.

.

2.7.2.4 По отриманому вище значенню = м ³/ с і P_т=2,4 кПа визначаємо по номограмі для одноструменевих пальників, рис. 5.9, [9] тип горілочного пристрою - ГНП-2БП.

2.7.2.5 Для обраного типорозміру згідно рекомендацій [9] визначаємо необхідний надлишковий тиск повітря перед пальником P_п,о=0,3 кПа.

2.7.2.6 Визначаємо необхідний тиск повітря при температурі навколишнього середовища по наступній залежності:

(2.85)

.

2.7.3 Вибір пилоочисних пристроїв

Задача підбору.

Необхідно вибрати зі стандартного ряду пилоочисний пристрій – циклон, що здійснює очищення сушильного агента, який виходить з тунелю.

2.7.3.1 Визначаємо абсолютну температуру повітря в циклоні:

T_ц=(t₂-5)+273=(120-5)+273=388 К.

2.7.3.2 Приймаємо абсолютний тиск повітря в циклоні рівним:

P_ц=В=758,8 мм.рт.ст.

2.7.3.3 Визначаємо об'ємну витрату сушильного агента через циклон з наступного виразу:

,(2.86)

.

2.7.3.4 Визначаємо густину сушильного агента в циклоні:

(2.87)

де r_o– густина повітря при нормальних умовах, кг / м ³.

.

2.7.3.5 Задаємося швидкістю газів у циклоні w_ц=2,5 м / c.

2.7.3.6 По знайденому вище значенню об'ємної витрати сушильного агента через циклон V_ц=1,2 м ³/ c, по каталогу підбираємо чотири циклона типу ЦН 15-800х1УП (код: 36 4651 2004) [3] з такими основними параметрами:

1) площа циліндричної частини корпуса F=0,502 м ²;

2) маса m=800 кг.

3) діаметр D=800 мм.

2.7.3.7 Визначаємо гідравлічний опір циклона по формулі:

, (2.88)

де x_ц=105 – безрозмірний коефіцієнт гідравлічного опору циклона.

.

2.7.3.8 Визначаємо дійсну оптимальну швидкість газу в циклоні:

, (2.89)

.

2.7.4 Вибір тягодуттєвих пристроїв.

Задача вибору.

Підібрати дуттєвий та витяжний вентилятори для сушильної установки, що розраховується, за умови, що дуттєвим вентилятором буде переборюватися аеродинамічний опір пальникових пристроїв, а витяжним вентилятором - сушильного тунелю і циклона.

2.7.4.1 Розрахунок продуктивності дуттєвого вентилятора і його підбір.

а) Визначаємо масову витрату абсолютно сухого повітря, яке подається на горіння і розмішування продуктів згоряння по формулі:

, (2.90)

.

б) Визначаємо масову витрату вологого повітря, яке подається з навколишнього середовища, по співвідношенню:

, (2.91)

.

в) Визначаємо густину атмосферного зовнішнього повітря:

, (2.92)

де R_в=287 кДж /(кг∙К) – газова постійна повітря.

.

г) Визначаємо об’єм вологого повітря по наступній залежності:

, (2.93)

.

д) Визначаємо об'ємну витрата зовнішнього повітря по формулі:

, (2.94)

.

е) Визначаємо розрахункову витрату повітря з урахуванням поправки на можливість підсмоктування повітря або втрат сушильного агента у повітропроводах, газоходах і інших елементах сушильної установки, з виразу:

, (2.95)

де k=(1,1...1,15) – коефіцієнт запасу.

.

ж) Обчислюємо об'ємну продуктивність вентилятора загального призначення, яка приймається як аеродинамічний параметр при підборі машини:

, (2.96)

.

з) Визначаємо повний тиск, по якому необхідно підбирати вентилятор:

, (2.97)

де P_п(Т_п) – тиск повітря при даній температурі, Па;

r_ст – стандартна густина повітря, кг / м ³.

.

и) Підбираємо по отриманим вище значенням повного тиску P_v=0,285 кПа та об'ємної продуктивності Q=0,242 м ³/ c з [10] відцентровий вентилятор ОРГРЭ 0,6-126 Ц6-40 №4 з частотою обертання диска n=550 об/хв і ККД h=0,83.

2.7.4.2 Розрахунок продуктивності витяжного вентилятора і його підбір.

а) Визначаємо об'ємну витрату сушильного агента на виході з циклона при нормальних умовах по формулі:

, (2.98)

,

б) Визначаємо абсолютну температуру перед витяжним вентилятором по співвідношенню:

=(t₂-5)+273=(120-5)+273=388 K.

в) Приймаємо втрати повного тиску DР*<3000 Па, тоді абсолютний тиск сушильного агента перед витяжним вентилятором P_а»В=101100 Па.

г) Визначаємо об'ємну витрата сушильного агента, приведену до умов на виході із сушильної установки по формулі:

, (2.99)

.

д) Визначаємо об'ємну продуктивність витяжного вентилятора з врахуванням поправок на можливість підсмоктування повітря або втрат сушильного агента у повітропроводах, газоходах і інших елементах сушильної установки:

, (2.100)

де к=(1,1...1,5) – коефіцієнт запасу.

.

е) Визначаємо об'ємну продуктивність прийняту як аеродинамічний параметр при підборі машини, з врахуванням гарантійного запасу з виразу:

, (2.101)

.

ж) Визначаємо повний тиск, по якому необхідно підбирати витяжний вентилятор по наступній залежності:

, (2.102)

де R_са=10...15 Па · с / м – питомий опір потокові сушильного агента в тунелі.

.

з) Визначаємо втрати повного тиску приведені до стандартних умов:

, (2.103)

.

и) Визначаємо втрати повного тиску приведені до робочих умов:

, (2.104)

.

Так як DР*<3000 Па, тоді вище прийнята умова вірна й абсолютний тиск сушильного агента перед витяжним вентилятором P_а»В_о=101100 Па.

к) Підбираємо по отриманим вище значеннях повного тиску P_v=479,88 Па й об'ємної продуктивності Q=0,46 м ³/ c з [10] відцентровий вентилятор ВРН №10 з частотою обертання диска n=300 об/хв і ККД h=0,64.

2.7.5 Вибір приводних електродвигунів

Задача розрахунку.

Підібрати електродвигуни для дуттєвого і витяжного вентиляторів, що забезпечують необхідну циркуляцію сушильного агента по сушильному тракту.

2.7.5.1 Загальні зауваження до вибору електродвигунів

Електродвигун для привода вентилятора або димососа вибирають по розрахованій установочній потужності з переліку двигунів, рекомендованих заводом-виготовлювачем, тягодуттєвих машин для обраних типу вентиляторів і перевірених за умовами пуску. Вентилятори однієї і тієї ж продуктивності комплектують різними двигунами в залежності від розрахункового аеродинамічного опору системи.

У сушильній техніці використовують в основному асинхронні одношвидкісні електродвигуни. Конструктивне виконання двигунів (відкриті, захищені, вибухобезпечні) визначається умовами, у яких вони експлуатуються. Приводний електродвигун нарівні з вентилятором визначає ККД сушильної установки.

2.7.5.2 Визначаємо потужність на робочому колесі вентилятора (без врахування втрат на тертя) по формулі:

, (2.105)

де y - коефіцієнт стискальності газу у вентиляторі (y=1 при Р_v<9810 Па).

,

.

2.7.5.3 Визначаємо потужність на валу вентилятора:

, (2.106)

де h_мех=0,95...0,97 – механічний ККД вентилятора, що враховує втрати на тертя в підшипниках і диска колеса вентилятора об повітря.

,

.

2.7.5.4 Визначаємо потужність на валові електродвигуна:

, (2.107)

де h_п – ККД передачі від вала електродвигуна до вала вентилятора, рівний 0,9...0,92 при з'єднанні валів клинопасовою передачею.

,

.

2.7.5.5 Приймаємо установчу потужність електродвигуна не менш ніж

(2.108)

де С_t – коефіцієнт, що враховує температуру навколишнього середовища, у якій працює двигун; К_з – коефіцієнт запасу, що враховує пусковий момент електродвигуна, який залежить від потужності N_ел на валові двигуна і типу вентилятора. Значення коефіцієнтів К_з і С_t вибирають по табл.5.14,[1].

,

.

2.7.5.6 Підбираємо по довіднику [1] електродвигуни:

- для дуттєвого вентилятора з відповідною установочною потужністю і частотою обертання вала: 4А71А4УЗ, N_уст,д=0,55 кВт, n=1500 об/хв.

- для витяжного вентилятора з відповідною установочною потужністю і частотою обертання вала: 4А71В4УЗ, N_уст,д=0,75 кВт, n=1500 об/хв.

Дата добавления: 2015-08-31