Конструкція методика розр та сушив

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

1. Установки для сушіння сипучих матеріалів
1.1 Загальні відомості
Сушила для сушіння сипучих матеріалів виконуються головним чином як установки безперервної дії. До їх числа відносяться барабанні сушила, сушила для сушіння в пневмопотоці та сушильні установки киплячого шару. За характером теплообміну в робочій зоні ці пристрої сильно відрізняються між собою, що накладає відбиток на їх конструкцію і робочі показники.
1.2 Барабанні сушила
Тепловий і температурний режими. Тепловий і температурний режими роботи барабанних сушив незмінні в часі. Температура і вологість висушуваного піску при цьому змінюються по довжині барабана по мірі просування піску від завантажувального до розвантажувального кінця сушила: температура росте, а вологість зменшується.
Температура та вологовміст сушильного агента (в якості якого зазвичай використовується суміш димових газів і повітря) також відповідно змінюються по довжині сушильного барабана: температура падає, а вологовміст зростає за рахунок переходу вологи з піску в сушильній агент. Передача тепла до поверхні висушуваного піску (тобто в ЗТП) з урахуванням порівняно низького температурного рівня (не вище 700-800 0 С) здійснюється в основному конвекцією в деякій мірі випромінюванням. У цих сушилах протікає зазвичай проточний режим теплообміну. Однак лімітуючим ланкою процесу сушіння в цих установках є уповільнена тепло-і массопередачи всередині шару піску. Тому з метою інтенсифікації процесу сушіння конструктивно передбачається розпушення і перегребаніе шару піску спеціальними лопатками на стінах барабана.
Конструкція барабанного сушила. Основною частиною барабанних сушив є довгий сталевий циліндр (барабан), встановлений з невеликим нахилом до горизонту (рис. 1). Барабан спирається на опорні ролики і обертається навколо своєї осі завдяки зубчастому вінця, пов'язаному через понижуючий редуктор з електроприводом. Вологий сипкий матеріал через завантажувальний пристрій і живильники подається у верхню частину барабана і при його обертанні (звичайно зі швидкістю декілька оборотів в хвилину) поступово переміщається до його розвантажувального кінця. Для прискорення сушки всередині барабана встановлені сталеві пластини у вигляді лопатей або секторів, перемішують і розпушують сипкий матеріал. Перед видачею пісок остуджують до температури ~ 50 ° С. Висушуємо матеріал нагрівається в барабанних сушилах сумішшю продуктів горіння і повітря. Спалювання палива виробляється в окремій топці, після чого продукти горіння змішуються в камері змішувача з повітрям для зниження їх температури до 800-850 ° С. При цій температурі сушильний агент поступає в барабан (у його завантажувального кінця) і покидає барабан при температурі 100-120 ° С через газовідвід у розвантажувального кінця барабана і прямує в очисні циклони, а звідти в димову трубу.

Малюнок 1 - Схема барабанного сушила
1 - вентилятор для подачі повітря до пальника; 2 - пальник; 3 - камера;
4 - вибуховий клапан, 5 - камера змішувача; 6 - труба завантажувального
пристрої; 7 - барабана, 8 - барабан; 9 - привід обертання барабана;
10 - холодильник; 11 - розвантажувальна камера; 12 - димосос
Тепло до висушуваного матеріалу передається головним чином за рахунок конвекції і, незважаючи на перемішують пісок кошти, сушка його відбувається порівняно повільно.
Питома витрата тепла на видалення 1 кг вологи з матеріалу для барабанних сушив близько 4000-5000 кДж / кг. Технічні характеристики типових барабанних сушив, розроблених інститутом «Теплопроект», наведено нижче:
Продуктивність сушив, т/ч3, 06,4515,3543,0
Кількість вологи, що видаляється, кг/ч31466016104500
Довжина барабана, М4, 06,08,012,0
Діаметр барабана, м1, 01,21,62,2
1.3 Сушила для сушіння в пневмопотоці і киплячому шарі
Тепловий і температурний режим. Сушила для сушіння в пневмопотоці і киплячому шарі працюють у шаровому режимі, вигідно відрізняючись від сушив барабанного типу більшою ефективністю і питомої продуктивністю завдяки інтенсивному протіканню процесів тепло-і масообміну і, отже, більш швидкому і рівномірному видаленню вологи з висушуваного матеріалу . В установках для сушіння в пневмопотоці забезпечуються умови існування зваженого шару, коли швидкість потоку сушильного агента перевищує так звану швидкість вітання твердих частинок, в результаті чого останні несуться потоком. У сушилах з киплячим шаром сипкий матеріал під динамічним впливом потоку сушильного агента знаходиться в розущільнених стані і енергійно перемішується. Цим забезпечується різке збільшення питомої поверхні нагрівання (м 2 / кт) і зростання коефіцієнта тепловіддачі. Інтенсивний конвективний перенос у зваженому і киплячому шарах сприяє швидкому протіканню процесу сушіння. У сушилах зі зваженим і киплячим шаром забезпечується практично камерний режим обробки, що цілком припустимо у випадку сушіння сипучих матеріалів. Разом з тим киплячий шар, подібно рідини, має гарну плинність, що дозволяє легко (конструктивно) здійснити технологічно безперервний процес, т, е. безперервну завантаження вологого матеріалу і безперервний злив - вивантаження висушеного матеріалу. Що ж стосується сушіння в пневмопотоці, то умова, щоб середній час перебування частинки в робочому просторі печі (ЗТП) було б більше часу, необхідного для протікання процесу сушіння, ускладнює конструкцію установки, викликаючи необхідність в громіздкою і довгою робочій камері - трубі.
Конструкціяустановкі для сушіння в пневмопотоці. Установка для сушіння в пневмопотоці представляє собою вертикальну трубу (виготовлену звичайно з чавуну З урахуванням сильного абразивного зносу), в нижню частину якої з бункера через шлюзовий живильник подається вологий сипкий матеріал (рис. 2). Тут частинки підхоплюються висхідним потоком гарячого сушильного агента (звичайно це суміш продуктів горіння і повітря, яке надходить з топки зі швидкістю від 10 до 40 м / с при температурі близько 700 ° С) і несуться вгору по трубі.


Рисунок 2 - Схема установки для сушіння сипучих матеріалів у пневмопотоці. 1 - топка; 2 - шлюзової живильник, 3 - стрічковий конвеєр; 4 - завантажувальний бункер, 5 - вертикальна сушильна труба; 6 - розвантажувальний циклон; 7 - циклон для очищення відхідних газів; 8 - вентилятор високого тиску

Малюнок 3 - Сушило для сушіння в киплячому шарі
1 - топка; 2 - труба для видалення продуктів горіння при пуску та розігріві сушила, 3 - циклон, 4 - димосос; 5 - робоча камера; 6 - грати; 7 - камера змішувача; 8 - підведення холодного повітря для розбавлення продуктів горіння, 9 - розвантажувальний пристрій; 10 - холодильник для охолодження сухого сипкого матеріалу
Пройшовши трубу і звільнившись від вологи, пісок потрапляє в циклон, де він відділяється від газу-носія і потім вивантажується. Гази, що йдуть перед викиданням в атмосферу піддаються додатковому очищенню в циклоні з зволоженням.
Конструкція сушила з киплячим шаром. Сушило з киплячим шаром (мал. 3) представляє камеру, дно якої виконано у вигляді грат. На грати поміщають шар підлягає сушінню сипкого матеріалу, а під грати підводять гарячий (з температурою 800-850 ° С) сушильний агент з топки і з змішувальної камери під таким тиском, щоб частки матеріалу знаходилися в підвішеному стані, а не неслися б потоком газів, як у випадку сушіння в пневмопотоці. Свіжі гарячі гази, що проходять через киплячий шар, інтенсивно висушують матеріал завдяки високим значенням коефіцієнтів тепло-і масообміну. Питома продуктивність (віднесена до площі решітки) сушив киплячого шару висока і досягає 7500 кг / (м 2-ч) при питомій витраті тепла на видалення I кг вологи з висушуваного матеріалу близько 3600-4500 кДж / кг. Висушений пісок надходить з робочої камери в холодильник, де охолоджується до температури ~ 50 ° С, і потім вивантажується з установки. Верхня частина робочої камери виконується з дещо більшим поперечним перерізом для того, щоб знизити швидкість руху сушильного агента і тим самим зменшити винос дрібних фракцій з робочої камери. Минущі з камери гази перед викиданням їх в атмосферу очищаються від пилу в циклоні.
Сушильні установки з киплячим шаром отримують все більш широке поширення завдяки ефективності їх роботи, можливості автоматизації і простоті регулювання.

2. Установки для сушіння ливарних форм і стрижнів
2.1 Принцип дії пристрій сушильних установок
Різні способи підведення тепла до форм і стержнів визначають в першу чергу особливості конструкції сушильних установок. Так, нагрів може здійснюватися або шляхом генерації тепла в самому висушуємо матеріалі (сушила ТВЧ), або шляхом передачі тепла до поверхні матеріалу ззовні як випромінюванням, так і конвекцією. Найбільше поширення для сушіння ливарних форм і стрижнів отримали сушила, в яких тепло до матеріалу передається від гарячих продуктів згоряння, змішаних з повітрям або поверненням (відпрацьованими продуктами згоряння). Оскільки технологія процесів сушіння передбачає порівняно невисокий температурний рівень (до 450 ° С), то при цих умовах переважає передача тепла конвекцією.
Крім теплотехнічних міркувань, на конструкцію сушила впливає вид висушуваних виробів, головним чином їх маса і габарити. Так, для сушіння порівняно дрібних виробів (стержнів), які можуть бути легко переміщені через робочу камеру сушильної установки за допомогою різного роду вертикальних, похилих і горизонтальних конвеєрів, застосовуються сушила безперервної дії. Ці установки добре вписуються в потокові лінії сучасних ливарних цехів і добре задовольняють вимогам масового виробництва з усталеним програмою і сортаментом виробів.
Великі стрижні і форми, які не представляється можливим безперервно транспортувати через робочі камери, сушать в установках періодичної дії з викатними етажерками і візками. Завантаження виробів при цьому полегшується завдяки кран-балок і мостовим кранам. Особливо великі і громіздкі форми, для яких потрібен був би дуже потужний механізм висунення візки, сушать у ямних сушилах зі знімним склепінням, через який і ведеться завантаження виробів в робочу камеру мостовим краном.
2.2 Сушила з конвективним режимом роботи
Тепловий і температурний режим. Сушила з конвективним режимом роботи поділяються на установки періодичної дії (камерні) і безперервної дії. Проте в обох випадках на їх конструкцію і роботу впливає режим теплової роботи, що визначає переважання конвективного теплообміну в робочих камерах при низькому рівні температур (300-450 ° С). Як наголошувалося в гл. III цього тому, інтенсифікація конвективного теплообміну і поліпшення використання палива досягається застосуванням циркуляційного характеру руху сушильного агента з частковим видаленням відпрацьованих газів. У старих конструкціях сушив для цієї мети використовувалася природна циркуляція, а в сучасних установках широко застосовуються інжектори, вентилятори і димососи. Крім цього, рециркуляція сушильного агента сприяє підвищенню його вологовмісту уповільнення процесу сушіння, особливо на його ранній стадії, що дуже важливо при сушінні масивних форм і стержнів, у яких можуть виникнути тріщини при швидкому нерівномірному видаленні вологи з поверхні.
Природно, що незалежно від висловлених міркувань теплової і температурний режими роботи сушив періодичної дії характеризуються зміною поля температур в робочій камері в часі, тоді як поле температур усередині робочих камер сушив безперервної дії в часі не змінюється.

Малюнок 4 - Камерне сушило з викатнойтележкой і з штучною циркуляцією
1 - димовий канал, 2 - димової борів; 3 - короб для подачі й розподілі повороту в робочу камеру, 4 - викочування платформа; 5 - двері; 6 - робоча камера ушіла; 7 - механізм підйому двері; 8 - рециркуляционний вентилятор; 9 - шибер; 10 - трубопровід для відводу відпрацьованого газу
Конструкції сушив періодичної дії. До таких сушилах відноситься камерне сушило з викочування візком (платформою), призначене для сушіння форм і стержнів. Сушило складається з робочої камери і двох тонкий, розташованих нижче пода камери і сполучених з нею димовими каналами, що грають одночасно і роль змішувальних камер (рис. 90). Стіни і склепіння робочої камери сушила виконують звичайно з червоної цегли товщиною 0,23-0,35 м. Звід камерного сушила має товщину 0,115 м і споруджується у вигляді окремих зводів, що спираються на двотаврові балки. В якості теплоізоляції використовують, шлакову вату, трепельної порошок або діатомітовий цегла. Двері камерних сушив є каркасом, з двох сторін обшитий листовим залізом; простір між листами заповнено легковажним цеглою або шлакової ватою. Двері, як правило, відкриваються вручну, а великі сушила обладнуються для цієї мети підйомними механізмами з електроприводом або пневмоциліндром. Візок з встановленими на ній формами або великими стрижнями переміщається по укладених на поду сушила рейках ручний або електричною лебідкою. Сушило обладнано двома топками, розташованими нижче рівня пода цеху. У топках спалюють будь-який наявний у розпорядженні паливо; тверде, рідке або газоподібне. Стіни топкових камер футерують шамотом. Продукти горіння направляються з топок в димові канали, розташовані під подом сушильної камери вздовж поздовжніх стін. У цих каналах для зниження температури диму його змішують з повітрям або з газами, що (поверненням), що мають значно меншу температуру. Отримана суміш (сушильний агент) надходить у камеру через отвори у зведеннях димових каналів. Піднімаються вгору потоки гарячих газів захоплюють за собою більш холодні гази, що знаходяться в камері, і викликають у ній природну циркуляцію, сприяє вирівнюванню температури по всьому об'єму камери і прискоренню процесу сушіння. Димові гази видаляються з камери через борів, розташований уздовж поздовжньої осі камери.
Для підвищення інтенсивності процесів сушіння в камерних сушилах широко застосовується примусова рециркуляція продуктів горіння. У цьому випадку частина відпрацьованих продуктів відбирається на кабана за допомогою димососа, що знаходиться поза сушила, і подається в короби, розташовані по всій довжині робочої камери сушила (всередині її з обох сторін, над склепінням димових каналів). Виходять з великою швидкістю (15-20 м / с) з сопел коробів відпрацьовані гази посилюють рециркуляцію в камері сушила, інтенсивно подсасивая свіжі димові гази з отворів у склепінні димових каналів. Введення примусової рециркуляції скорочує тривалість сушіння в 1,3-1,5 рази.
Камерні сушила часто працюють в режимі як природної, так і вимушеної циркуляції. На початку сушіння газоподібні продукти, що надходять в камеру, швидко остигають і тому в перший період, тривалість якого складає 15-20% від усього часу сушіння, установка працює зазвичай з природною циркуляцією газів. Після розігріву камери включають димосос і доводять температуру до необхідної, підтримуючи її протягом наступного періоду, тривалість якого складає 40-50% від повного часу сушіння. Після цього вимикають подачу палива, і відбувається, повільне охолодження матеріалу разом з камерою до температури 150-200 ° С. Візок викочують з сушила, а на її місце поміщають нову садку.
Камерні сушила, які використовуються для сушки дрібних і середніх стрижнів, відрізняються від описаного тільки дещо меншими розмірами камери, наявністю тільки однієї топки і відповідно одного димового капала, а також способом завантаження висушуваного матеріалу. Стрижні зазвичай розміщують на металевих етажерках, вдвигается в робочу камеру. Для полегшення переміщення етажерки роблять порівняно невеликими: в сушарці, як правило, поміщають 2-4 етажерки одночасно.
Внутрішні розміри камерних сушив змінюються в широких межах і залежать від їх призначення та умов розміщення в цеху. При конструюванні сушив рекомендується не перевищувати такі максимальні розміри (внутрішні): довжина 10 м, ширина 5,5-6 м, висота 4,0 - 4,5 м. Щоб забезпечити циркуляцію газів в сушив, повинні бити витримані мінімально допустимі відстані між завантажуваним матеріалом і подом 0,5-0,7 м; між матеріалом і склепінням 0,4-0,5 м; між матеріалом і бічними стінами над димовими каналами 0,4 - 0,5 м.
Ямне сушило (ріс.91) застосовується для сушіння великих форм. Робоча камера ямного сушила розташовується нижче рівня підлоги цеху, і завантаження форм у неї здійснюється через знімний звід з мостовим краном. Сушило займає в цеху меншу площу, тому що тут відпадає необхідність у рейкових шляхів та механізмів для переміщення візка. При завантаженні нижній ряд опок встановлюють на стелажі, а наступні - одну на іншу з металевими прокладками між ними.
Так як топка у ямном сушив розташована поряд з робочою камерою, то величина геометричного напору, що створюється різницею густин стовпів димових газів в сушив і повітря поза ним, невелика. Тому для підвищення швидкості руху газів в ямних сушилах завжди застосовують примусову рециркуляцію. Продукти горіння надходять з топки в вертикальний канал, у який знизу підсмоктується повернення за рахунок інжектується дії струменя відпрацьованих димових газів, що подаються димососні установкою. Димові гази надходять у сушильну камеру з вертикальних каналів через отвори. Залишають камеру гази відводяться в кабана, перекриті чавунними плитами з отворами. Найбільшого поширення набули ямні сушила з розмірами робочих камер 9,0 X5, 0X3, 5; 11,0 X5, 0X3, 5; 13,0 X3, 5 м.
У камерних і ямних сушилах витрата палива на видалення 1 кг вологи з висушуваного матеріалу становить 13500-20000 кДж / кг, причому великі значення відповідають сушінні форм сталевого литва, а менші - сушінні дрібних стрижнів.
Розробка нових методів покриття внутрішніх поверхонь ливарних форм швидкотверднучих сумішами дозволяє більш широко замінювати наскрізну сушку форм більш швидкої і продуктивної поверхневої підсушила.
Як приклад установки, що використовується для цієї мети, може служити сушило з сушінням гарячим повітрям (рис. 6). Сушило являє собою переносну рамну конструкцію, що встановлюється над призначеної для підсушування полуформой. Повітря, що забирається вентилятором з навколишнього простору, прямує в так званий калорифер, що представляє собою теплоізольованою камеру з встановленими в ній електричними нагрівачами опору у вигляді спіралей.


Малюнок 5 - Ямне сушило
1 - робочий простір сушила; 2 - знімний звід; 3 - вертикальний канал, 4 - з димососні установки; 5 - топка; 6 - у димососні установку; 7 - димові кабана

Малюнок 6 - Переносний сушило для поверхневої підсушування форм гарячим повітрям
1 - збірний повітропровід; 2 - вентилятор, 3 - електрокалорифер; 4-розподільні повітропроводи
Вентилятор і калорифер встановлені нагорі рами сушила. Нагрівачі, обдуваються потоком повітря з високою швидкістю, швидко нагрівають його до температури 300-350 ° С, після чого гаряче повітря надходить у п'ять розподільних повітропроводів, розташованих внизу рами. Кожен повітропровід має сопла, через які гаряче повітря з великою швидкістю спрямовується на поверхню ливарної форми. Частина відпрацьованого повітря через збірний повітропровід засмоктується вентилятором і знову потрапляє в калорифер для забезпечення рециркуляції, яка протікає тут по незамкнутого циклу.
Конструкції сушив безперервної дії. Сушильні установки безперервної дії являють собою витягнуті (у висоту або в довжину в залежності від зручності розміщення в цеху) камери, всередині яких за допомогою конвеєрів різних конструкцій висушуємо матеріал переміщається від завантажувального до розвантажувального кінця. Через труднощі створення надійних конвеєрних пристроїв для транспортування важких форм і великих стрижнів ці сушила застосовуються тільки для сушіння дрібних і середніх стрижнів. Сушила безперервної дії працюють з постійним у часі тепловим режимом.
Вертикальне конвеєрне сушило (рис. 7) виконується у вигляді вежі зі стінами рамно-щитової конструкції. Простір між внутрішнім і зовнішнім сталевими листами обшивки рам заповнюється теплоізоляційним матеріалом (шлакової або скляною ватою). Усередині сушила рухається вертикальний конвеєр, що складається з двох безперервних роликових ланцюгів з підвішеними на них етажерками. На полиці етажерок укладають піддаються сушінню стрижні. Кількість полиць на кожній з етажерок залежить від розміру стрижнів. При масі стрижнів до 5 кг зазвичай на етажерці встановлюють по три полиці, при сушінні більших стрижнів кількість полиць зменшується. Змінюючи швидкість руху конвеєра, можна встановлювати різний час перебування стрижнів в сушильній в залежності від їх маси. Завантаження стрижнів проводиться з боку висхідної гілки конвеєра, розвантаження - з протилежного боку, причому завантаження і вивантаження зазвичай механізовані.

Малюнок 7 - Вертикальне конвеєрне сушило
1 - робочий простір сушила; 2 - привід; 3 - ланцюг конвеєра; 4 - поздовжня перегородка, 5 - провідне колесо; 6 - димова труба
Топка сушила знаходиться між двома гілками конвеєра; розміщена вище рівня завантажувального і розвантажувального вікон, щоб запобігти вибивання гарячих димових газон. Паливо спалюється. б топці, розташованої усередині змішувальної камери, в якій відбувається перемішування виходять з топки продуктів горіння (з температурою 1000-1200 ° С) з холодним повітрям або відпрацьованими газами. Зовнішня камера одночасно грає роль теплової ізоляції кладки топки. Приготований таким чином сушильний агент виходить з камери змішування через отвори в її зведенні і надходить у сушильну камеру з боку висхідної гілки конвеєра. Піднявшись у верхню частину сушила, димові гази огинають перегородку, опускаються в нижню частину сушила, звідки димососом частина їх відводиться для рециркуляції, а частина надходить в димову трубу. Замість суцільної перегородки часто використовуються газоотбойние щити, що встановлюються над топкою. Змінюючи кут нахилу цих щитів за допомогою лебідки, можна регулювати розподіл газових потоків в сушильній камері. Крім цього, димова труба з'єднана з верхньою частиною сушильної камери чотирма короткими трубопроводами з заслінками на кожному з них. Всі ці засоби дозволяють регулювати роботу сушила і підбирати той режим сушіння, який потрібен для даних стрижнів.
Стрижні перед видачею з сушила охолоджуються. Зоною охолодження служить ділянку спадної гілки конвеєра між димоотборним отвором і розвантажувальним вікном. Охолодження стрижнів здійснюється повітрям, підсмоктується в сушильну камеру через вікно розвантаження.
Технічні характеристики типових вертикальних сушив, розроблених інститутом «Теплопроект», наведено нижче:
Проізводітельностьсушіла, кг / год 800130017502500
вологи, кг / год 42 68 92 131
Витрата тепла на видалення
1 кг вологи, кДж / кг .26700210001960018000
Загальне число етажерок в сушильній 18 26 28 35
Горизонтальне конвеєрне сушило (рис. 8) представляє собою теплоізольований коридор. Всередині коридору переміщається ланцюговий конвеєр, який робить кілька поворотів у горизонтальній площині. До ланцюга конвеєра підвішені етажерки, на які укладають вологі стрижні. Торці сушила залишаються відкритими

Рисунок 9 - Чотириходовий горизонтальне конвеєрне сушило (для входу і виходу безперервно рухається конвеєра).
1 - топка; 2 - вентилятор подачі димових газів в сушильне простір; 3 - вентилятор укосу відпрацьованих газів з сушила, 4 - трубопровід димових газів; 5 - короби подачі димових газів в сушильне простір; 6 - трубопроводи подачі охолоджуючого повітря; 7 - димова труба ; 8 - димосос; 9 - натягач конвеєра; 10-зірочка приводу конвеєра; 11 - вентилятор подачі охолоджуючого повітря; 12 - траса конвеєра, 13 - отвори з засувками для виходу газів в сушильне простір
Щоб уникнути потрапляння гарячих газів на робочий майданчик, сушило піднято над рівнем підлоги цеху на висоту близько 2 м і конвеєр входить в нього похило. Сушильна камера виконується збірної з окремих панелей з теплоізоляційної прокладкою. В якості теплоізоляції служить шлаковая або скляна вата. Збірка каркаса з панелями здійснюється па болтах що допускає легку зміну панелей. Частина стельових панелей не кріпиться болтами, а лежить вільно і грає роль запобіжного клапанана випадок вибуху в робочому просторі.
Топка в таких сушилах винесена з робочої камери і димові гази подаються вентилятором по металевому димоходу. Продукти горіння надходять в короби, які розташовані на підлозі сушила, Надходження сушильного агента в робочий простір регулюється засувками. Відпрацьовані димові гази відбираються з передостаннього і останнього коридорів і використовуються для рециркуляції. Останній хід сушила грає роль зони охолодження. У нього подається атмосферне повітря для охолодження стрижнів перед виходом з сушила. Частина топкових газів, змішаних з повітрям в зоні охолодження, відсмоктується вентилятором і викидається в атмосферу. Наявність винесеною топки і примусової подачі сушильного агента дозволяє легко регулювати необхідний режим сушіння по всьому робочому простору. Продуктивність горизонтальних конвеєрних сушив 2000-3000 кг / год при кількості випаровується вологи до 140-160 кг / год і витраті тепла на 1 кг вологи, що видаляється 14500-19500 кДж / кг.
Опалення всіх описаних сушильних установок може здійснюватися будь-яким видом палива (твердим, рідким або газоподібним), спалювання якого здійснюється за допомогою топлівосжігательних пристроїв.
3. Розрахунок процесів сушіння
Розрахунок процесу сушки проводиться для знаходження необхідного для нормальної роботи сушила кількості сушильного агента і визначення витрати тепла (палива). Тип сушила, характеристики висушуваного матеріалу і вид палива зазвичай бувають задані. Режим сушіння вибирають, виходячи з технологічних міркувань і виду форм і стержнів.
При такій постановці завдання розрахунок зводиться до спільного розгляду балансів вологи і тепла при процесі сушіння. Очевидно, що вся волога, що видаляється з матеріалу при сушінні, переходить до сушильного агенту, підвищуючи вологовміст останнього від початкового d поч (на виході в сушило) до конечногоd кон (на виході з сушила). Тоді, виходячи із закону сталості маси:
m вл = L (d кон-d поч) кг, (1)
гдеL - кількість сухогосушільного агента, кг сухого газу (пов).
Кількість необхідного сухого сушильного агента зручно виразити, віднісши його до 1 кг видаляється з висушуваного матеріалу вологи:
l = L / m вл = 1 / d кон-d поч кг / кг ісп. вл. (2)
Усі наступні операції зі спільного аналізу балансів тепла і маси для процесу сушіння можуть бути найбільш ефективно здійснені за допомогою I-d діаграми, докладно описана в гл. II першого тому підручника. Основними параметрами I-d діаграми служать ентальпія I (кДж / кг) і вологовміст d (кг / кг сух. Пов). Діаграма I-d побудована для вологого повітря, однак з її допомогою можна проводити розрахунки сушіння не тільки повітрям, але і димовими газами, а також сумішшю димових газів з повітрям.
При розрахунку процесів сушіння з допомогою I-d діаграми слід послідовно відображати на ній мають місце в сушильній явища: підготовку сушильного агента перед його подачею в робочу камеру (тобто підігрів повітря у разі використання повітря як сушильного агента); змішання продуктів горіння з повітрям або поверненням у випадку сушіння димовими газами і власне процес сушіння.
Нижче розглянуто порядок відображення на I-d діаграмі процесів сушіння різними сушильними агентами. Це відображення буде надалі називатися «побудова процесу сушіння».
Сушіння повітрям. Для побудови на I-d діаграмі процесу сушіння повітрям попередньо визначають його початкові параметри φ віз і Т віз у залежності від пори року і місцевості. За цими даними, на діаграмі знаходять точку А (рис. 10). Для здійснення процесу сушіння повітря необхідно підігріти до температури Т поч (температура повітря на вході в сушильну камеру). Цю температуру приймають на 150-250 ° С вище рекомендованої технологією температури сушіння, оскільки зазначена різниця температур між сушильним агентом і поверхнею сушимо виробів характерна для значної більшості сушив з теплопередачею переважно конвекцією. Ця різниця температур і створює необхідний для процесу сушіння тепловий потік до висушуємо поверхні. Процес підігріву на діаграмі зображується прямою лінією АВ, паралельної лініях постійного вологовмісту d = const, тому що при підігріві початкове вологовміст повітря залишається незмінним, а змінюється тільки його ентальпія. Точка В характеризується параметрами
d поч = d віз, Т поч, I поч.
У процесі сушіння вологовміст повітря і його температура змінюються. Вологовміст повітря зростає за рахунок видалення вологи з матеріалу, а його температура знижується до величини Т кон внаслідок витрати тепла на процес сушіння. Температура Т кон відповідає моменту виходу сушильного агента з сушильної камери. Цю температуру приймають рівною рекомендованої (за технологічними умовами) температурі сушіння або величиною трохи меншою у випадку, якщо садка завантажується в холодну камеру, і тоді враховується середня за період температура відхідних газів. (У всіх випадках вибирати параметри процесу сушіння нижче лінії відносної вологості φ = 100% не можна, так як насичений пар частково конденсується і волога осідає на висушуваних виробах, що різко погіршує якість форм і стержнів.)
Якщо в процесі сушіння все що вводиться в сушило тепло витрачається виключно па видалення вологи з матеріалу, то відбувається так званий теоретичний процес сушіння, який протікає при постійній ентальпії сушильного агента. На I-d діаграмі він зображений прямою лінією НД ', паралельної лініях постійної ентальпії I == const до перетину в точці С' з ізотермою Т кон = const. Ентальпія сушильного агента (у даному випадку повітря) при теоретичному процесі сушіння залишається постійною, оскільки тепло, витрачений на випаровування вологи, повертається повітрю з водяними парами, що несуть в собі приховану теплоту паротворення.

Рисунок 10 - ПостроеніеI-d-діаграммепроцессасушкі нагрітим повітрям
Для визначення кількості сухого повітря l теор, потрібного для видалення 1 кг вологи з матеріалу, знаходять за шкалою вологовмісту різниця кінцевого d 2 і початкового d 1 = d поч вологовмісту повітря, що відповідають початку і кінця теоретичного процесу сушіння, а потім підставляють цю величину у вираз (XIII-37). Відрізок (d 2-d 1) можна замінити відрізком (D '-З'), виміряними в міліметрах і помноженим на масштаб. Крапку D 'знаходять наступним побудовою. З точки С 'проводять лінію, паралельну осі абсцис до перетину з вертикальною прямою,' характеризує вологовміст повітря на початку процесу. Масштаб вологовмісту M d залежить від загального масштабу діаграми і вказується зазвичай на осі абсцис.
Дійсний процес сушіння відрізняється від теоретичного тим, що враховується витрата тепла на втрати різного роду (акумуляцію тепла висушуваних матеріалом, що транспортують пристроями, безпосередньо сушильної камерою і т. п.). Ці витрати тепла уменьшаютентальпію сушильного агента. Розрахунок дійсного процесу сушіння зводиться до визначення зміни ентальпії сушильного агента, що залежить від величини теплових втрат. Для побудови дійсного процесу сушіння по I-d діаграмі попередньо знаходять величину перерахованих вище втрат, відносячи їх до одиниці маси (1 кг) испаренной вологи.
Втрати тепла на нагрівання матеріалу дм, віднесені до 1 кг испаренной вологи, знаходять за допомогою виразу
q M = M M c M (T M кон-Т М поч) / m вл кДж / кг ісп. вл., (3)
гдеМ М - маса матеріалу після сушіння, кг;
C M - средняятеплоемкостьпесчано-глинистих сумішей,
прінімаемаяравной0, 837кДж / (кг * К);
Т М кон - кінцева температура матеріалу, ° С;
Т М поч - початкова температура матеріалу, ° С.
Втрати тепла на нагрів транспортуючих пристроїв q тр, віднесені до 1 кг испаренной вологи:
q тр = M тр c M (T тр кон-Т тр поч) / m вл кДж / кг ісп. вл., (4)
гдеМ тр - маса транспортуючих пристроїв, кг;
C тр - средняятеплоемкость матеріалу транспортують
пристроїв, кДж / (кг * К).
Втрати тепла на акумуляцію камерою сушила q акк, віднесені до 1 кг испаренной вологи:
q акк = M кл c кл (T ср кон-Т сер поч) / m вл кДж / кг ісп. вл., (5)
гдеМ кл - маса кладки камери сушила, кг;
C ср - средняятеплоемкость матеріалу кладукі камери,
кДж / (кг * К);
Т сер кон - середня кінцева температура кладки, ° С;
Т сер нач-середня початкова температура кладки, ° С.
Для знаходження середніх температур по товщині стін використовують метод кінцевих різниць.
Невраховані втрати приймають рівними 5-10% від величини знайдених сумарних втрат (виключаючи втрати тепла на нагрівання сухого матеріалу).

Після підсумовування величин знайдених теплових втрат знаходять втрати теплосодержания, відносячи їх до 1 кг сухого повітря:
I піт = Σq піт / l теор кДж / кг сух.воз. (6)
Отриману величину в масштабі ентальпій відкладають від точки С 'по вертикалі d 2 = const вниз (відрізок С'E). Крапку Е з'єднують з точкою В початку процесу сушіння. Таким чином, дійсний процес сушіння, що протікає із зменшенням ентальпії повітря, зображується на I-d діаграмі прямою лінією ВЕ. Оскільки процес сушіння закінчується при заданій температурі минаючого з сушила повітря Т кон, то на перетині лінії ВЕ з ізотермою Т кон знаходять точку С, відповідну кінця дійсного процесу сушіння і характеризується параметрами воздухаd кін, Т кін, I кін. Провівши з точки С пряму лінію, паралельну осі абсцис, до перетину з прямою АВ (d поч = const) в точці D, знаходять величину відрізка CD, відповідну різниці вологовмісту повітря (d кон - d поч) в дійсному процесі сушіння. Підставляючи величину (d кон - d поч) у вираз (2), визначають дійсну кількість сухого повітря, необхідного для видалення 1 кг вологи з висушуваного матеріалу.
Розрахунок повітря в об'ємних одиницях можна знайти за формулою
V дійств = Vl дійств м 3 / кг ісп. вл., (7)
де V-обсяг вологого повітря, що приходить на 1 кг сухого
повітря при атмосферному тиску. При температурі
20 0 С можна прийняти V = 0,86 м 3 / кг.
Витрата тепла для видалення 1 кг вологи можна знайти по зміні ентальпії повітря при його підігріві від Т віз до Т поч:
q = l дійств (I 'поч-I віз)-ст М поч кДж / кг ісп. вл., (8)
де (I 'поч-I віз) - різниця ентальпій повітря, що визначається по відрізку
АВ з урахуванням масштабу ентальпії М r (Яка вказана
зазвичай на осі ординат).
ст м поч - кількість тепла, кДж / кг ісп. вл., внесеного в сушило
вологою, що міститься в матеріалі при початковій
температурематеріала Т М поч;
с-теплоємність води, яка дорівнює 4,187 кДж / (кг * К);
Витрата тепла на підігрів повітря за цикл сушіння дорівнює
Q цикл = qm вл кДж. (9)
Сушіння димовими газами. Для побудови процесу сушіння димовими газами попередньо визначають початкові параметри продуктів горіння Т Д (як дійсну температуру горіння) і d Д на виході з топки. За цими даними будують точку В ', відповідну параметрами продуктів горіння на повітрі в сушильну камеру (рис. 11).
Як вже зазначалося, температуру Т поч вибирають, виходячи з вимог технології процесу сушіння. Так як ця температура повинна бути істотно менше температури продуктів горіння, то для зниження останньої змішують димові гази з атмосферним повітрям або поверненням. Розглянемо спочатку порядок побудови процесу сушіння сумішшю димових газів з повітрям.


Малюнок 11 - Побудова на I-d-діаграмі процесу сушіння сумішшю димових газів і повітря
Для побудови цього процесу на I-d діаграмі описаним вище шляхом знаходять точку А, що характеризується початковими параметрами повітря d віз, T віз, і потім з'єднують її з точкою В '. Пряма АВ 'зображує процес змішання димових газів з повітрям. Значення температури повітряно-димовий суміші на вході в сушильну камеру приймають так само, як і в попередньому випадку (для сушіння повітрям), тобто на 150-250 ° С вище технологічно рекомендованої температури сушіння.
Перетин прямої АВ 'з ізотермою Т поч дає точку В, що характеризується параметрами d поч, Т поч, I поч. Приймаючи температуру йдуть з сушила газів Т кон рівної технологічно рекомендованій температурі сушіння, подальше побудова процесів сушіння димовими газами проводять аналогічно побудові процесу сушіння повітрям.
Кількість вихідної суміші повітря і димових газів, що вимагається для видалення 1 кг вологи з висушуваного матеріалу в теоретичному процесі сушіння, знаходять з виразу
l теор = 1 / (d 2 - d поч) кг / кг ісп. вл., (10)
тут відрізок C'D 'відповідає різниці вміст вологи (d 2 - d поч) (див. рис. 11). Те ж в дійсному процесі
l дійств = 1 / (d кон - d поч) кг / кг ісп. вл., (11)
Тут відрізок CD відповідає різниці вміст вологи (d кон - d поч) з урахуванням масштабу вологовмісту М d.
Витрата тепла на видалення вологи визначають за формулою (аналогічної процесу сушіння повітрям) по різниці ентальпій димових газів. У технічних розрахунках зазвичай використовується величина нижчої теплоти згоряння палива Q р н, обумовлена ​​за умови, що вся волога, що утворюється при горінні палива, знаходиться в пароподібному стані при температурі 20 ° С. Тому замість ентальпії I поч, фактично відповідній точці В, слід врахувати ентальпію I поч (див. рис. 11), що відповідає крапці В ", яка характеризується ентальпією тих же газів, при тій же температурі T поч, але при вологовмісту, відповідному 20 ° С (тобто практично d віз).
Тоді
q = l дійств (I 'поч-I віз)-ст М поч кДж / кг ісп. вл. (12)
Тут з урахуванням масштабу ентальпії М r різниці (I 'поч-I віз) відповідає відрізок АВ ".
Витрата тепла за цикл сушіння знаходять за формулою (9). Далі, знаючи величину нижчої теплоти згоряння палива, можна легко знайти кількість палива, яке треба спалити в сушильній за 1 цикл сушіння:
У цикл = Q цикл / Q р н кг (м 3). (13)
Среднечасовой витрата палива
b = В цикл / tкг / год (м 3 / год), (14)
де t-час роботи топки сушила, ч.

Висновок
  У сучасних плавильних цехах висушування різних матеріалів і виробів грає дуже важливу роль, так як від нього значною мірою залежить якість металу або одержуваних виливків. Це обумовлено тим, що сталерозливні ковші, їх стопорні пристрої, ливарні форми й стрижні піддаються сушінню з метою видалення вологи, що вводиться при їх виготовленні разом з єднальними розчинами і матеріалами. Крім того, вихідні сипучі матеріали для виготовлення вогнетривів, ливарних форм і стрижнів також попередньо висушують.
Широкий асортимент матеріалів, що піддаються сушінню, і виробі з них зумовлює велику різноманітність сушильних установок, які виконуються працюють як безперервно, так і періодично, паливними та енергетичними і т.д. Всі ці абсолютно різні в конструктивному відношенні установки об'єднуються спільністю здійснюваного за їх допомогою технологічного процесу сушіння.

Список використаних джерел
1. Ликов О. В. Тепло - і масообмін в процесах сушіння. М., Госенергоіздат, 1956, 464 с. з іл.
2. Мастрюков Б. С. Теплотехнічні розрахунки промислових печей. М., «Металургія», 1972, 367 с. з іл.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
76.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Конструкція та методика розр та доменної печі
Конструкція і методика розр та індукційних вакуумних печей
Конструкція методика розр та конверторів кольорової металургії
Конструкція методика розр та штовхальних методичних печей
Конструкція і методика розр та шахтних печей кольорової металургії
Конструкція методика розр та мартенівських печей чорної металургії
Конструкція методика розр та рудовідновної печі для виробництва феросплавів
Конструкція методика розр та випалювальних печей год рной металургії
Конструкція методика розр та нагрівальних та термічних печей для сортового прокату
© Усі права захищені
написати до нас