5077

Расчет барабанной сушильной установки

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов удешевляет их транспортировку и придает им определенные свойства, а также уменьшению коррозии аппаратуры. Влагу можно удалять механическим способом: отжим, центрифугирование, отстаивание....

Русский

2014-12-21

155.5 KB

187 чел.

Введение

Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов удешевляет их транспортировку и придает им определенные свойства, а также уменьшению коррозии аппаратуры. Влагу можно удалять механическим способом: отжим, центрифугирование, отстаивание. Однако этими способами влага удаляется частично, более тщательное удаление влаги осуществляется путём тепловой сушки: испарение влаги, удаление паров.

Процесс тепловой сушки может быть естественным и искусственным. Естественная сушка применяется редко. По физической сущности сушка является сложным диффузионным процессом. Его скорость определяется скоростью диффузии влаги из глубинных частей материала к поверхности, а затем в окружающую среду. Удаление влаги при сушке включает не только перенос материала, но и перенос тепла, таким образом является теплообменным и массообменным процессами. По способу подвода тепла к высушиваемому материалу сушку делят:

  1.  Контактная – путём передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделительную стенку;
  2.  Конвективная – путём непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом. В качестве которого используют: подогретый воздух, топочные газы либо топочные газы с воздухом;
  3.  Радиационная – путём передачи тепла инфракрасным излучением;
  4.  Диэлектрическая – в поле токов высокой частоты;
  5.  Сублимационная – в замороженном состоянии в вакууме.

Высушиваемый материал при любом методе сушки находится в контакте с влажным воздухом или газом. При конвективной сушке влажному воздуху отводится основная роль. Поэтому необходимо чётко представлять какими параметрами описывается воздух.


2.
Обзор основных конструкций.

Сушка материалов, полупродуктов или готовых изделий используется практически на всех стадиях производства строительных материалов, изделий и конструкций.

Для сушки применяют разнообразные сушилки, отличающиеся по ряду признаков которые положены в основу классификации, приведённой ниже:

Таблица №1

Признак классификации

Типы  сушилок

 1. Давление в рабочем пространстве.

Атмосферные, вакуумные, под избыточным давлением.

 2. Режим работы.

Периодического и непериодического действия.

 3. Вид теплоносителя.

Воздушные, на дымовых или инертных газах, на насыщенном или перегретом паре, на жидких теплоносителях.

 4. Направление движения теплоносителя относительно материала.

Прямоточные, противоточные, с перекрёстным током, реверсивные.

 5. Характер циркуляции теплоносителя.

С естественной и принудительной циркуляцией.

 6. Способ нагревания теплоносителя.

С паровыми воздухонагревателями, с топочными устройствами, с электронагревателями, комбинированные.  

 7. Краткость использования теплоносителя.

Прямоточные или рециркуляционные.

 8. Способ удаления влаги из сушилки.

С отходящим теплоносителем, с продувочным воздухом, компенсационные, с химическим поглощением  влаги.

 9. Способ подвода тепла     к материалу.

Конвективные, контактные, с нагревом токами высокой частоты, с лучистым нагревом, с акустически или ультразвуковым нагревом.

 10. Вид высушиваемого материала.

Для крупно дисперсных, тонкодисперсных, пылевидных, ленточных, пастообразных, жидких растворов или суспензий.

 11.Гидродинамический режим.

С плотным неподвижным слоем, перемешиваемым слоем, взвешаным слоем (псевдосжиженый слой, закрученные потоки), с распылением в потоке теплоносителя.

 12. Конструктивный тип сушилки.

Камерные, шахтные, ленточные, барабанные, трубные и т. д.


Барабанная сушилка
.

Она представляет собой сварной цилиндр – барабан, на наружной поверхности которого укреплены бандажные опоры, кольца жесткости и приводной зубчатый венец; Ось барабана может быть наклонена к горизонту на 4о - 6о  

Барабанные атмосферные сушилки непрерывного действия предназначены для сушки сыпучих материалов топочными газами или нагретым воздухом.

Внутри барабана устанавливают насадки, конструкция которых зависит от свойств высушиваемого материала. Со стороны загрузочной камеры многозапорная винтовая насадка, с числом спиральных лопастей от шести до шестнадцати в зависимости от диаметра барабана. При сушке материала с большой адгезией к поверхности на начальном участке последнего закрепляют цепи, при помощи которых разрушают камки и очищают стенки барабана. Для этой же цели могут применять ударные приспособления, расположенные с внешней стороны барабана.

В сушилках диаметром 1000 – 1600 мм для материала с хорошей сыпучестью и средним размером частиц до 8 мм устанавливают секторную насадку. В тех же сушилках, для материалов, обладающих повышенной адгезией или сыпучих материалов со средним размером частиц  более 8 мм устанавливают подъемно – лопастные устройства. В сушилках диаметром 1000 – 3500 мм для материалов склонных к налипанию, но восстанавливающих сыпучие свойства в процессе сушки сначала устанавливают подъемно – лопастные перевалочные устройства, а затем секторные насадки.

Основной материал для изготовления барабанов сушилок, загрузочных и разгрузочных камер – углеродистые стали. В технически обоснованных случаях дополнительное изготовление барабанов, разгрузочных и разгрузочных камер частично или полностью из жаростойких сталей специальных марок.

Барабанные вакуумные сушилки работают, как правило, периодически и их применяют для сушки термочувствительных материалов от воды и органических растворителей, а также для сушки токсичных материалов. В зависимости от свойств материала и требований к готовой продукции применяют сушилки среднего или глубокого вакуума. Вакуумные барабанные сушилки применяют в основном в производстве полимерных материалов.


3.
Принципиальная схема барабанной сушилки

1 – барабан; 2 – питатель; 3 – сушильный барабан; 4 – топка; 5 – смесительная камера; 6, 7, 11. – вентиляторы; 8 – промежуточный бункер; 9 – транспортёр; 10– циклон; 12 – зубчатая передача.

Влажный материал из бункера 1 с помощью питателя 2 попадает во вращающийся сушильный барабан 3. Параллельно материалу в сушилку подаётся сушильный агент, образующийся от сгорания топлива в топке 4 и смешения газов в смесительной камере 5. Воздух  в топку и смесительную камеру подаётся вентиляторами 6,7. Высушеный материал с противоположного конца сушильного барабана 8, а из него на транспортирующее устройство 9.

Отработанный сушильный агент перед выбросом в атмосферу очищается от пыли в циклоне 10. При необходимости производится дополнительное, мокрое пылеулавливание.

Транспортировка сушильного агента через сушильную камеру осуществляется с помощью вентилятора 11. При этом установка находится под небольшим разрежением, что исключает утечку сушильного агента через неплотности упаковки.

Барабан приводится во вращение электродвигателем через зубчатую передачу 12.


4.
Расчет основных параметров

4.1.Расчет привода

Определяем необходимое число оборотов барабана:

, об/мин

где Dб – наружный диаметр барабана

, об/мин

Принимаем n = 4 об/мин

Необходимая мощность привода:

,кВт

где - коэффициент мощности, зависящий от типа насадки и коэффициента заполнения объема барабана . При = 0,18 для перевалочной системы = 0,038; Lб – длина барабана, н  - насыпная плотность высушиваемого материала. Для кукурузы н = 760 кг/м3.

, кВт

С учетом КПД мощность двигателя составит

N = 1,3Nэ = 1,3*6,8 = 8,8 кВт

Выбираем электродвигатель АИР160S4 с синхронной частотой вращения 750 об/мин, мощностью 9 кВт.

Определяем общее передаточное число:

,

Принимаем передаточное число редуктора равным iр = 20

Определяем момент на валу двигателя:

,

Где 1 – угловая скорость на валу электродвигателя.

, с-1

с-1,

Н*м,

Вращающий момент на выходном валу редуктора:

,

Н*м,

Выбираем двухступенчатый редуктор Ц2У – 250 с номинальным вращающим моментом на выходном валу 4000 Н*м.

4.2.Расчет параметров зубчатого венца

Расстояние между осями барабана и выходным валом редуктора принимаем  конструктивно:

Aw = 1000 мм

Определяем передаточное число пары зацепления шестерня – зубчатый венец:

,

,

Из условия отсутствия подрезания примем число зубьев шестерни z1 = 17

Число зубьев венца:

Модуль зацепления:

Принимаем m = 12 мм

4.3.Расчет бандажа на контактную прочность

Рис.1 Расчетная схема

Определим реакцию ролика:

Где T – реакция ролика, Н; Q – нагрузка на один бандаж, Н; - половина центрального угла между реакциями роликов.

Проведем расчет при случае полностью заполненного барабана.

Примем Q = 250 кН. Оптимальный угол = 30. Тогда  

кН.

Определим ширину бандажа:

,

Где b – ширина бандажа, м; Р – погонная нагрузка на один бандаж, Н/м.

Примем Р = 150 кН/м. Тогда

м.

Конструктивно принимаем b = 120 мм.

Диаметр опорного ролика:

,

Где D – наружный диаметр бандажа, м.

Принимая в расчет малый размер барабана:

мм.

Определим напряжения в месте контакта по формуле Герца:

, МПа

Где σк – максимальное сжимающее напряжение, E – модуль упругости стали, R и r – наружные диаметры ролика и бандажа соответственно.

МПа

В соответствии с полученными данными примем:

материал бандажа – Сталь 35,

материал ролика – Сталь 25,

4.4.Расчет бандажа на прочность при изгибе

Для компенсации температурных напряжений используем свободно надетый бандаж. При этом максимальный изгибающий момент Мmax=0,0633PR.

 кН*м

Условие прочности бандажа при изгибе:

,

Где W – момент сопротивления поперечного сечения бандажа, - допускаемое напряжение на изгиб, для стали 35  = 50 МПа.  

, м3

Где Dвн – внутренний диаметр бандажа.

м3,

МПа

Условие прочности выполнено.

4.5.Расчет корпуса на прочность

Толщина стенки корпуса:

Принимаем s1 = 12 мм.

Толщина подбандажной обечайки:

Принимаем s2 = 28 мм

Рассмотрим корпус как двухопорную балку, нагруженную равномерно распределенной нагрузкой.

Внутренний диаметр барабана:

Масса материала, находящегося в сушилке:

= кг

Массу сушилки примем равной 16000 кг.

Распределенная нагрузка:

=Н/м

Реакция на опорах:

, Н

, Н

Где l1 = 4700 мм , l2 = 1600 мм – длины участков корпуса.

Н

=91324,78 Н.

Максимальный изгибающий момент, действующий на барабан:

Н*м

Момент сопротивления сечения корпуса барабана:

м2

Напряжение в корпусе барабана:

Па = 1,37 МПа

Допускаемое напряжение для корпуса сушилки МПа

. Условие выполнено.

Рис.2

Эпюра поперечных сил и изгибающих моментов

4.6.Расчет корпуса на жесткость.

Распределенная нагрузка от массы барабана:

Н/м

Распределенная нагрузка от массы материала:

Н/м

Определяем момент инерции единичного кольца барабана:

м3

Суммарный прогиб от действующих нагрузок:-

м.

Относительный прогиб:

Для барабанов без футеровки допускаемый относительный прогиб составляет 0,005.

Условие жесткости выполнено.

5.Требования безопасности, охраны здоровья и окружающей среды.

Температура, влажность, скорость движения воздуха и содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.005 – 88.

Сушилка должна быть оборудована предохранительными устройствами в виде взрывных клапанов и мембран.

Электрооборудование, комплектующее сушилку, должно соответствовать ГОСТ 12.1.019 – 79, ГОСТ 12.2.007.0 – 75, ГОСТ 12.2.007.1 – 75, и «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ)

Сушилка должна быть заземлена. Электрическое сопротивление не должно превышать 0,1 Ом.

Линии подачи воздуха и сырья в сушилку должны быть оборудованы аварийной сигнализацией и предохранительными устройствами.

Сушилки с нагрузкой на опору более 400 кН должны быть оборудованы тормозными устройствами, позволяющими остановить барабан в любом положении

Защита обслуживающего персонала от поражения электрическим током должна обеспечиваться путём выбора степени защиты электрооборудования по ГОСТ 14254 – 80 и ГОСТ 17494 – 87 .

Температура рабочей поверхности сушилки, доступная прикосновению с рабочих мест обслуживающего персонала, не должна превышать 40С при установке внутри производственных помещений и 60С при установке на открытой площадке.

Сушилки не являются источниками повышенного шума и вибрации.

Органы управления сушилкой должны соответствовать ГОСТ 12.2.064 – 81

Заключение

По данным условиям была рассчитана барабанная сушилка, подобраны необходимые материалы и проведен её расчёт на прочность.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79394. Модель строения твёрдых тел. Механические свойства твёрдых тел. Упругость, пластичность, хрупкость. Диаграмма растяжения 26.38 KB
  Причиной этих свойств во многом являются силы связи между молекулами материала. Под твердостью понимают сопротивление материала которое он создает при вдавливании или царапании его поверхности другим телом. Оценка твердости материала проводится с помощью простого испытания на твердость методом царапания.
79395. Кристаллические и аморфные тела. Типы кристаллических решёток. Жидкие кристаллы 177.63 KB
  По своим физическим свойствам и молекулярной структуре твердые тела разделяются на два класса аморфные и кристаллические тела. Молекулы и атомы в изотропных твердых телах располагаются хаотично образуя лишь небольшие локальные группы содержащие несколько частиц ближний порядок.
79396. З чого складається комп’ютер 143.5 KB
  Мета уроку: Познайомити учнів з основними складовими частинами комп’ютера, їх призначенням. Скласти модель комп’ютера. Повторити техніку безпеки при роботі з комп’ютером; Виховувати дбайливе відношення до устаткування кабінету;
79397. Поняття оригамі. Відомості з історії оригамі 813.5 KB
  Мета уроку: Ознайомити із поняттям оригамі, збагатити знаннями про історію його виникнення, ознайомити із видами оригамі та способами його створення, навчити виконувати модульне оригамі. Розвивати увагу, мислення, пам’ять, уяву, точність вимірювань при виконанні модулів, фантазію та креативність.
79398. Вустами немовляти 188 KB
  В цій грі приймає участь весь клас. Вона проходить у вигляді змагань: три групи учасників по 8 чоловік – 4 гри по 2 людини. Гра перевіряє вміння учнів виконувати математичні дії, аналізувати, порівнювати, підмічати закономірності, сприяє прищеплюванню зацікавленню учнів до предмету.
79400. Основные направления психологического анализа личности 45.05 KB
  Психоанализ основывается на идее о том что поведение человека определяется не только и не столько его сознанием сколько бессознательным к которому относятся те желания влечения переживания в которых человек не может себе признаться и которые поэтому либо не допускаются до сознания либо вытесняются из него как бы исчезают забываются но в реальности остаются в душевной жизни и стремятся к реализации побуждая человека к тем или иным поступкам проявляясь в искаженном виде. Почему же возникает эта своеобразная цензура запрещающая...
79401. Динамические тенденции личности. Проблема направленности личности. Направленности личности по Ломову 31.47 KB
  Проблема направленности личности. Направленности личности по Ломову Динамические тенденции личности. Поведение человека во многом определяется имеющимися у него представлениями о долге обязанностях о нравственных нормах или другими словами идеалами личности.
79402. Проблема задатков, способностей, одаренности в психологии личности 24.98 KB
  В современной психологии Способности система свойств личности формирующаяся на основе задатков и определяющая успешность выполнения определенных видов деятельности а также овладение знаниями и навыками. По критерию происхождения различают природные и социальные способности. Природные способности обусловлены врожденными свойствами психических процессов.