Основные сушильные аппараты, классификация

Стр 1 из 5Следующая ⇒

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Процессы и аппараты химической технологии»

Тема проекта: «Проект сушильной установки с аппаратом кипящего слоя для высушивания соли КCl»

Автор проекта Венедиктов В.Г. 90289 Био-391_____

Специальность 240901 – Биотехнология____________________

Курсовой проект защищен с оценкой _________________

Руководитель курсового проекта

доцент кафедры биотехнологии, к.с.-х.н. Горькова И.В.

Члены комиссии ________________

________________

Регистрация «____» ___________2012 год

Лаборант _________________________

Орел – 2012 год

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ БИОТЕХНОЛОГИИ И ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ

КАФЕДРА БИОТЕХНОЛОГИИ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Студент Венедиктов В, Г. Шифр__90289_____Группа БИО-391

Специальность: 240901 – Биотехнология________________

Тема: «Проект сушильной установки с аппаратом кипящего слоя для высушивания соли К Cl»

Срок сдачи студентом законченной работы: «___» _____________2012 год

Исходные данные для выполнения курсового проекта:

Высушиваемая соль – KCl. Производительность по влажному материалу 2, 5 кг/с. Влажность материала поступающего в сушилку10%, влажность высушенного материала 0, 8%(в расчете на общую массу материала). Наиболее мелкие частицы материала имеют диаметр 0, 5 мм, наиболее крупные – 4 мм, эквивалентный диаметр – 2 мм. Высушиваемый материал поступает в сушилку при температуре 10°С. Температура сушильного агента на входе в сушилку 130°С, на выходе - 70°С. Исходный атмосферный воздух подогревается до температуры 130°С в кожухотрубчатом паровом калорифере. Параметры атмосферного воздуха выбирать для условий Орла.

Руководитель курсового проекта

доцент кафедры биотехнологии, к.с.-х.н. Горькова И.В.

Задание принял к исполнению «___» _____________2012 года

Подпись студента __________________________

2012 год

Содержание

Введение……………………………………………………………………………..6

1.Литературный обзор………………………………………………………………7

1.1. Сущность процесса сушки…………………………………………………...7

1.2. Основные сушильные аппараты. Классификация………………………….9

1.3. Особенности сушки зернистых материалов……………………………….10

1.4. Технология производства хлорида калия………………………………….10

1.5. Технологическая схема……………………………………………………...12

2. Расчетная часть…………………………………………………………………..13

2.1. Материальный расчет……………………………………………………….13

2.2. Тепловой расчет……………………………………………………………..13

2.2.1. Расход тепла………………………………………………………………..13

2.2.2. Расход сухого воздуха…………………………………………………….14

2.3. Гидродинамический расчет сушилки………………………………………14

2.3.1. Свойства воздуха на выходе из сушилки………………………………...14

2.3.2. Рабочая скорость воздуха…………………………………………………15

2.3.3. Диаметр аппарата у газораспределительной решетки………………….15

2.3.4. Высота кипящего слоя…………………………………………………….16

2.3.5. Проверка условия выноса из аппарата мелких частиц………………….16

2.3.6. Проверка условия псевдоожижения частиц максимального размера….17

2.4. Подбор вспомогательного оборудования………………………………….18

2.4.1. Подбор дозаторов………………………………………………………….18

2.4.2. Подбор циклона……………………………………………………………18

2.4.3. Подбор и расчет калорифера……………………………………………...18

2.4.3.1. Расчет количества передаваемого тепла……………………………….20

2.4.3.2. Определение толщины тепловой изоляции аппарата…………………21

2.4.4. Подбор рукавного фильтра……………………………………………….23

2.5. Гидравлический расчет сушилки…………………………………………..26

2.5.1. Гидравлическое сопротивление сушильной установки………………..26

2.5.2. Подбор газодувки …………………………………………………………27

2.6. Конструктивный расчет……………………………………………………..27

2.6.1. Толщина обечайки………………………………………………………...27

2.6.2. Толщина днища……………………………………………………………27

2.6.3. Фланцы……………………………………………………………………..28

2.6.4. Штуцера……………………………………………………………………29

2.6.5. Опоры аппарата……………………………………………………………30

2.6.6. Расчет тепловой изоляции………………………………………………...31

2.7. Построение диаграммы процесса сушки…………………………………..32

Заключение…………………………………………………………………………33

Литература………………………………………………………………………….34

Приложения………………………………………………………………………...36

Введение

Хлорид калия широко применяется в различных сферах деятельности человека. Его применяют как удобрение в сельском хозяйстве, в промышленности при производстве химических продуктов и других целей: производства заменителей кожи, синтетического каучука, хлебопекарных и кормовых дрожжей, лечебно-профилактической соли.

Хлористый калий представляет собой белое кристаллическое вещество и легко растворяется в воде.

Основными методами производства хлорида калия являются:

1) флотационный способ - обогащение сильвинитовых руд ведётся в насыщенных солевых растворах.

2) Галургический метод - основан на растворении хлористого калия из руды горячим раствором при 120° и раздельной кристаллизации солевых составляющих перерабатываемой руды.

В связи с этим, необходимо модернизировать современные процессы получения хлорида калия, так как его производство требует больших объемов.

Основные методы промышленной технологии основаны на выделении хлористого калия из руд в виде растворов. Для получения гигроскопичного хлористого калия заданной влажности и обеспечения высоких экономических показателей производства необходимо усовершенствовать процесс сушки.

Поэтому цель проекта – модернизировать процесс сушки в кипящем слое, обеспечивающий проектную мощность.

Задачи:

1. Изучить сущность процесса сушки и выявить особенности сушки зернистых материалов.

2. Рассчитать параметры сушки для Орловской области.

3. Выполнить гидродинамический расчет сушилки.

4. Произвести расчет сушилки кипящего слоя и вспомогательного оборудования.

5. Подобрать с учетом расчетов марки оборудования.

6. Начертить калорифер и сушилку кипящего слоя.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Сущность процесса сушки

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

- путем непосредственного соприкосновения сушильного агента (нагретого воздуха, топочных газов) с высушиваемым материалом конвективная сушка;

- 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.

Количество влаги удаленной из материала можно определить по основному уравнения массопередачи:

М = KFD,

где К – коэффициент массопередачи,

F – поверхность соприкосновения фаз,

D – движущая сила процесса.

При постоянных условиях коэффициент массопередачи и движущая сила остаются постоянными, поэтому интенсифицировать процесс сушки можно за счет увеличения поверхности контакта фаз. Для сыпучих мелкозернистых материалов этого можно достичь в сушилках с псевдоожиженным (кипящем) слоем.

В кипящем слое происходит быстрое выравнивание температур твердых частиц и сушильного агента и достигается весьма интенсивный тепло- и массообмен между твердой и газовой фазами, в результате этого сушка заканчивается в течении нескольких минут.

При сушке в кипящем слое в качестве сушильных агентов применяют топочные газы и воздух, сушку проводят в аппаратах непрерывного и периодического действия, причем непрерывная сушка производится в одноступенчатых и многоступенчатых сушилках. В последнем случае достигается повышенная степень использования тепла сушильного агента.

Сушилки с кипящим слоем являются одним из прогрессивных типов аппаратов для сушки. Процесс в кипящем слое позволяет значительно увеличить поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом, интенсифицировать испарение влаги из материала. Сушилки с кипящим слоем в настоящее время успешно применяют в химической технологии не только для сушки сильносыпучих зернистых материалов (например, минеральных и органических солей), но и материалов, подверженных комкованию, например для сульфата аммония, поливинилхлорида, полиэтилена и некоторых других полимеров, а также пастообразных материалов (пигментов, анилиновых красителей), растворов, расплавов и суспензий.

Аппараты с псевдоожиженным слоем зернистого материала получили широкое распространение в химической и других отраслях промышленности. Они отличаются большим разнообразием, как по конструкции, так и по гидродинамическим и тепловым режимам работы. Их можно классифицировать следующим образом:

- по количеству зон однокамерные и многокамерные;

- по характеру движения материала - с направленным и ненаправленным движением от места загрузки материала к месту его выгрузки;

- по использованию теплоносителя однократное и многократное;

- по конфигурации сушильной камеры – круглые, прямоугольные и т.д. Достоинства сушилок с кипящим слоем:

- интенсивная сушка;

- возможность сушки при высоких температурах, которые могут превышать допустимые для данного материала, вследствие кратковременности его соприкосновения с сушильным агентом;

- высокая степень использования тепла сушильного агента;

- возможность автоматического регулирования параметров процесса. Недостатки таких сушилок:

- непригодность для сушки материалов, плохо поддающихся псевдоо-

жижению (например с высокой влажностью, с крупными размерами частиц);

- высокое гидравлическое сопротивление;

- истирание и значительный унос твердых частиц.

Наиболее распространены однокамерные сушилки непрерывного действия, но в сушилках этого типа с цилиндрическим корпусом наблюдается значительная неравномерность сушки, обусловленная тем, что при интенсивном перемешивании в слое время пребывания отдельных частиц существенно отличается от его среднего значения. Поэтому применяются сушилки с расширяющимся кверху сечением, например коническим. Скорость газа внизу камеры должна превышать скорость осаждения самых крупных частиц, а вверху быть меньше скорости осаждения самых мелких частиц. При такой форме камеры достигается более организованная циркуляция твердых частиц, которые поднимаются в центре и опускаются (в виде менее разреженной фазы) у периферии аппарата. Благодаря снижению скорости газов по мере их подъема улучшается распределение частиц по крупности и уменьшается унос пыли. Это, в свою очередь, повышает равномерность нагрева (более мелкие частицы, поднимающиеся выше, находятся в области более низких температур) и позволяет уменьшить высоту камеры.

Технологическая схема

Рисунок 1.- Технологическая схема процесса высушивания.

ШП – шнековый питатель;

АКС – аппарат с кипящим слоем;

ГЗ – газодувка (воздуходувка, насос);

К – калорифер;

Д – дозатор;

Ц- циклон;

Влажный материал шнековым питателем, подается в слой продукта, “кипяшего” на газораспределительной решетке в аппарате с кипящем слоем. Воздух, забираемый из атмосферы, подается газодувкой в калорифер, где нагревается за счет конденсации греющего пара до температуры 150°С, а затем поступает в подрешеточное пространство аппарата. Выходя с большой скоростью из отверстий газораспределительной решетки, нагретый воздух псевдоожижает и высушивает слой материала. Высушенный продукт непрерывно выгружается дозатором (шлюзовым разгрузителем). Отработанный воздух очищается от унесенной пыли в циклоне. Уловленная пыль непрерывно (или периодически) выгружается из циклона и вместе с высушенным материалом в виде готового продукта направляется на склад или на дальнейшую переработку.

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Материальный расчет

Производительность сушилки по сухому материалу:

= 2, 5/1, 102= 2, 27 кг/с,

где G_H = 2, 5 кг/с – производительность сушилки по влажному материалу

Количество испаряемой влаги:

W = G_H – G_K = 2, 5 - 2, 27= 0, 23 кг/с.

Тепловой расчет

Расход тепла

Q = Qисп + Qнаг + Qпот = 1, 15{W[r0 + cп(tв2 – tм1)] + Gксм(tм2 – tм1)},

где Qисп – тепло затрачиваемое на испарение влаги,

Qнаг – тепло затрачиваемое на нагрев материала,

Qпот – потери тепла в окружающую среду, принимаемые равными

15% от первых двух слагаемых,

r0 = 2439 кДж/кг – теплота испарения при 0° С [1c. 550],

cп = 1, 97 кДж/(кг× К) – теплоемкость водяного пара [1c. 528],

cм = 3, 18 кДж/(кг× К) – теплоемкость материала [1c. 527],

tм1 = 10° С – температура материала на входе в сушилку,

tм2 = 65° С – температура материала на выходе из сушилки,

tв1 = 130° С – температура воздуха на входе в сушилку,

tв1 = 70° С – температура воздуха на выходе из сушилки.

Q = 1, 15× {0, 23[2493+1, 97× (70–10 )]+2, 27× 3, 18× (65–10)} =1147, 2389 кВт

Расход сухого воздуха

L = Q/[cв(t2 – t1)] =1147, 2389 /[1× (130 – 70) = 19, 12 кг/с,

где св = 1 кДж/(кг× К) – теплоемкость сухого воздуха [1c. 528].

Удельный расход сухого воздуха:

l = L/W = 19, 12/0, 23 = 83, 13 кг/кг.

Параметры атмосферного воздуха: t0=18, 6 °C, j0 = 77% (лето, Орел).

Начальное влагосодержание воздуха: х1 = 0, 01 кг/кг.

Влагосодержание воздуха на выходе из сушилки:

х2 = х1 + 1/l = 0, 01 + 1/83, 13 = 0, 022 кг/кг.

Рабочая скорость воздуха

Критерий Архимеда:

= 9, 8× 0, 00225³/(20, 2× 10^-6)²× (1984-1, 029)/1, 029 = 472000,

где r_М = 1984 кг/м³ – плотность материала [1c. 511],

d=(d_max + d_min)/2= 4, 5/2 = 2, 25 мм.

Критерий Рейнольдса для рабочего режима:

= 472000× 0, 60^{4, 75}/[18+0, 61× (472000× 0, 60^{4, 75})^1/2] = 95, 03;

где e = 0, 60 – порозность кипящего слоя.

Рабочая скорость воздуха:

v_р = Re_рn_t/d_t = 95, 03× 20, 2× 10^-6/0, 00225 = 0, 853 м/с.

Высота кипящего слоя

Критерий Прандтля:

Pr = cm_t/l_t = 1000× 20.8× 10^-6/0, 035 = 0, 59;

где l_t = 0, 035 Вт/(м× К) – теплопроводность воздуха [1c. 530].

Критерий Нуссельта:

Nu = 0, 4(Re_р/e)^{0, 67}Pr^{0, 33} = 0, 4× (95, 03/0, 6)^{0, 67}× 0, 59^{0, 33} = 9, 9.

Коэффициент теплообмена:

a = Nul_t/d = 9, 9× 0, 035/0, 00225 = 154 Вт/(м× К)

Число единиц переноса:

= ln[(130 – 65)/(70 – 65)] = 2, 57.

Объем кипящего слоя:

V_сл = Lc_Вm₀/[aS_уд(1 – e)],

где S_уд = 6/d = 6/0, 00225 = 2666, 7 м^-1 – удельная поверхность.

V_сл = 19, 12× 1000× 2, 57/(154× 2666, 7× (1 – 0, 6)] = 0, 3 м³.

Высота слоя:

Н_сл = V_сл/S_p = 0, 3/22, 26 = 0, 013 м

По практическим данным обычно принимают высоту слоя

Н_сл = 80d₀ = 80× 5 = 400 мм [2c. 171],

где d₀ = 5, 0 мм – диаметр отверстий.

Общая высота аппарата Н = 5Н_сл = 5× 400 = 2000 мм.

Подбор дозаторов

Часовая объемная производительность установки:

Q = 3600× G/r_н = 3600× 2, 27/1300 = 6, 3 м³/час,

где r_н = 1300 кг/м³ – насыпная плотность [1c. 511].

Для загрузки установки выбираем винтовой питатель типа ПВ-160 со следующими характеристиками [4 c.26]:

· производительность – 0, 6¸ 6 м³/час,

· диаметр винта – 160 мм,

· диаметр вала – 60 мм,

· мощность привода – 2, 2 кВт.

Для разгрузки установки выбираем шлюзовой питатель типа ПШ1-250 [4c. 27] со следующими характеристиками:

производительность – до 1, 46 ¸ 14, 2 м³/час,

объем ротора – 0, 0126 м³,

мощность привода – 1, 1 кВт.

Подбор циклона

Скорость воздуха в циклоне:

=(2× 700/60× 1, 029)^{0, 5} = 4, 8 м/с,

где = 60 – коэффициент сопротивления циклона типа НЦ-24,

DР = 700 Па гидравлическое сопротивление циклона.

Диаметр циклона

= [19, 12/(0, 785× 4, 8× 1, 029)]^1/2 = 2, 2 м.

Принимаем циклон диаметром 1200 мм со следующими размерами:

диаметр выходной трубы	0, 6D	1320 мм
ширина выходного патрубка	0, 26D	572 мм
высота входного патрубка	0, 66D	1452 мм
высота цилиндрической части	2, 26D	4972 мм
высота конической части	2, 0D	4400 мм
общая высота циклона	4, 56D	10032 мм

Подбор и расчет калорифера

Калориферы используются для нагрева или охлаждения газовых сред.

Примером их применения являются калориферы, устанавливаемые в системах воздушного отопления приточной вентиляции, а также для подогрева воздуха перед его подачей в сушильные агрегаты. Греющим теплоносителем является горячая вода или пар.

Для получения требуемой тепловой нагрузки калорифер набирают по ширине из нескольких секций. В каждой секции два продольных ряда стальных труб.

В межтрубном пространстве при течении жидкости для организованного эффективного поперечного обтекания трубного пучка устанавливаются промежуточные перегородки. Исходные данные для расчета теплообменника:

Температура греющего теплоносителя на входе в аппарат .

Температура нагреваемого теплоносителя на входе в аппарат .

Изменение температуры нагреваемого теплоносителя в аппарате .

Массовый расход греющего теплоносителя .

Массовый расход нагреваемого теплоносителя .

Подбор рукавного фильтра

Рукавные фильтры — широко распространенные и эффективные аппараты пылеулавливания. Их применяют для отделения пыли от газов воздуха в различных отраслях промышленности: в черной и цветной металлургии, химической промышленности, промышленности строительных материалов в текстильной, пищевой промышленности и т.д.

Рукавные фильтры представляют собой аппараты с корпусами прямоугольной или круглой формы. Внутри корпусов подвешены рукава Диаметром от 100 до 300 мм, высотой от 0, 5 до 10 м. Фильтрация воздуха или газа осуществляется пропусканием запыленной среды через рукава. Допустимая запыленность газа в технических характеристиках приведена при нормальных условиях. В рукавных фильтрах разной конструкции газ может перемещаться в направлении изнутри рукава наружу или наоборот. После того как на фильтрующей поверхности накопится слой пыли, гидравлическое сопротивление которого составляет предельно допустимую величину, производят регенерацию рукавов (сбрасывание в бункер накопившегося слоя пыли). Для регенерации используют обратную, импульсную и струйную продувку или механическое встряхивание, которое может применяться в сочетании с обратной продувкой.

Помимо способа регенерации, рукавные фильтры различаются площадью фильтрующей поверхности, допустимой величиной рабочего давления (разрежения), количеством секций, формой, диаметром, высотой и конструктивными особенностями рукавов (наличием каркаса, колец по высоте рукава и т.п.).

Рукавные фильтры обеспечивают очистку воздуха и газов от пыли (в том числе высокодисперсной) эффективностью 99 % и выше.

Степень очистки газа в рукавном фильтре определяется дисперсностью и другими свойствами улавливаемой пыли, качеством фильтровального материала, способом и режимом регенерации, величиной удельной газовой нагрузки, гидравлического сопротивления и др.

Пропускная способность рукавного фильтра зависит от площади фильтрующей поверхности и удельной газовой нагрузки, определяемой по эксплуатационным и опытным данным.

В настоящее время наиболее распространенными типами рукавных фильтров являются: ФРКИ, ФРКН, ФРО, ФРОС, ФРКДИ, ФРУ, УРФМ, СМЦ и др.

Из данных рукавных фильтров выбираем фильтр ФРКИ

Устройство рукавного фильтра ФРКИ-30

Рукавные фильтры типа ФРКИ (приложение 4)— аппараты общепромышленного назначения. Они предназначены для улавливания пылей со средним диаметром частиц 2 мкм и более, не являющихся токсичными, пожаро- или взрывоопасными. Применяются в промышленности строительных материалов, черной и цветной металлургии, пищевой и химической промышленности.

В фильтре запыленный газ проходит через ткань закрытых снизу рукавов в направлении снаружи внутрь; чистый газ выходит через верхние открытые концы рукавов и удаляется из аппарата. Каждый рукав в фильтре натянут на жесткий каркас и закреплен на верхней решетке.

У фильтра ФРКИ-30, состоящего из одной секции, высота рукавов 2м.

Запыленный газ поступает в корпус через патрубки на боковых стенках бункеров.

Регенерация осуществляется без отключения секций импульсами сжатого воздуха, поступающего внутрь рукавов сверху через отверстия в продувочных коллекторах. Длительность импульсов — 0, 1—0, 2 с. Подача импульсов обеспечивается электромагнитными клапанами при помощи системы автоматики.

Система регенерации рассчитана на использование сжатого воздуха давлением 0, 6 МПа (6 кгс/см²). В случае эксплуатации фильтров при пониженном давлении сопловые отверстия на раздающих трубах потребитель рассверливает согласно таблице, включенной в инструкцию по эксплуатации.

Выгрузка пыли обычно производится через шлюзовые затворы. В случае необходимости может быть использовано разгрузочное устройство другого типа.

Корпуса и бункеры фильтров изготовлены из углеродистой стали.

Сжатый воздух в фильтрах должен быть осушен и очищен не ниже 10 кл. по ГОСТ 17433—72. Расход воздуха рассчитывают исходя из режима регенерации при расходе 55 дм³ (н.у.) через одну раздающую трубу за один импульс.

Фильтровальные материалы: лавсановая фильтровальная ткань арт. 216, 217 (ТУ 17 РСФСР-8174-75); лавсановая ткань арт. 86013 (ОСТ 17-452— 74) или арт. 86033 (ТУ 17 УССР-3238-78); иглопробивной синтетический фильтровальный войлок арт. 204-Э (ТУ 17 ЭССР-413-77).

Для нормальных условий эксплуатации необходима установка в отапливаемом помещении.

Условное обозначение типоразмера электрофильтра:

Ф — фильтр; Р — рукавный; К — каркасный; И—с импульсной продувкой; цифры — площадь фильтрующей поверхности (в м²).

Таблица 1. - Техническая характеристика фильтра ФРКИ-30

Показатель	ФРКИ-30
Площадь фильтрующей поверхности, м², не более	30
Количество рукавов	36
Диаметр рукава, мм	135
Высота рукова, м	2
Количество электромагнитов	3
Количество мембранных клапанов	6
Количество секций	1
Удельная газовая нагрузка, м³/м²*мин, не более	1, 8
Допустимая запыленность газа, г/м³	20
Гидравлическое сопротивление, кПа (кгс/м²)	1, 2-2 (120-200)
Давление продувочного воздуха, МПа (кгс/м²)	0, 3-0, 6 (3-6)
Наибольший расход сжатого воздуха, м³/ч	10
Допустимое давление (разряжение) внутри аппарата, кПа (кгс/м²)	5 (500)
Габаритные размеры, мм длина ширина высота	1460 2030 3595

Таблица 2. - Техническая характеристика фильтровальной перегородки ТУ 17-14-45-77.

Войлок иглоупорный с каркасом
Показатели
Масса 1 м2, гр	600
Толщина, мм	2, 0
Разрывная нагрузка полоски 25*100 мм, Н основа уток	1140 550
Воздухопроницаемость при D Р=50МПа, л/(м2*с)	140
Изгибоустойчивость	Х
Вид изделия	полотно

Подбор газодувки

Объемный расход воздуха на выходе:

Q = L/r₂ = 19, 12 / 1, 029 = 18, 6 м³/с.

По гидравлическому сопротивлению и объемному расходу выбираем газодувку ТВ-600-1, 1 [2c. 42], для которой

напор 10000 Па,

производительность 10, 0 м³/с,

Конструктивный расчет

Толщина обечайки

d = DP/2sj +C_к,

где D = 2, 0 м – диаметр греющей камеры аппарата;

P = 0, 1 МПа – давление греющего пара;

s = 138 МН/м² – допускаемое напряжение для стали [2 c.76];

j = 0, 8 – коэффициент ослабления из-за сварного шва [2 c.77];

C_к = 0, 001 м – поправка на коррозию.

d = 5× 0, 1/2× 138× 0, 8 + 0, 001 = 0, 003 м.

Согласно рекомендациям[3c.24] принимаем толщину обечайки d=10 мм.

Днища

Снизу аппарат закрыт плоским стальным неотбортованным днищем по ГОСТ 12622-78 [5 c.36], приваренным непосредственно к обечайке, а сверху – коническим отбортованным с углом при вершине 120°

Фланцы

Соединение обечайки с верхним днищем осуществляется с помощью плоских приварных фланцев по ГОСТ 28759-90, размеры которых приводятся на рисунке:

Штуцера

Диаметр штуцеров рассчитывается по формуле:

d = ,

где G – массовый расход теплоносителя,

r - плотность теплоносителя,

w – скорость движения теплоносителя в штуцере.

Принимаем скорость воздуха в штуцере на входе w = 25 м/с, на выходе из сушилки 25 м/с, тогда штуцер для входа воздуха:

d₁ = (19, 12/0, 785× 25× 1, 029)^{0, 5} = 1, 05 м,

принимаем d₁ = 1000 мм;

диаметр штуцера для выхода воздуха:

d₂ = (19, 12/0, 785× 25× 1, 029)^{0, 5} = 0, 97 м,

принимаем d₂ = 1000 мм;

Все штуцера снабжаются плоскими приварными фланцами по ГОСТ 12820-80, конструкция и размеры которых приводятся ниже:

d_усл	D	D₂	D₁	h	n	D
100	720	680	644	25	12	22

Опоры аппарата

Масса аппарата.

Масса цилиндрической обечайки:

G_o = 0, 785(D_н² – D_в²)Нr = 0, 785(2, 02² – 2²)3× 7800 =1477 кг,

где Н = 3 м – высота цилиндрической обечайки,

r = 7800 кг/м³ – плотность стали.

Масса плоского днища:

G_пд = 0, 785D²sr = 0, 785× 2²× 0, 01× 7800 =245 кг.

Масса конического днища G_кд =412 кг [4 c.469].

Принимаем массу вспомогательного оборудования (загрузочное и разгрузочное устройства, фланцы штуцера, газораспределительная решетка) 30% от массы основных частей аппарата, тогда полная масса аппарата:

G_a = 1, 3(G_o+G_пд+G_кд) = 1, 3(1477+245+412) =2774 кг = 0, 0272 МН.

Принимаем, что аппарат установлен на трех опорах, тогда нагрузка приходящаяся на одну опору:

G_оп = 0, 0272/3 = 0, 009 МН

По [4 c.673] выбираем опору с допускаемой нагрузкой 0, 01 МН.

Расчет тепловой изоляции

Расчет тепловой изоляции. В качестве материала тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезии + 15% асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности l_и= 0, 09 Вт/м× К. Принимаем температуру наружной поверхности стенки t_ст.в.=40 °С; температуру окружающей среды t_в = 18 °С, тогда толщина слоя изоляции:

где a_в – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции в

окружающую среду,

a_в = 8, 4+0, 06(t_ст.в. – t_в) = 8, 4+0, 06(40 – 18) = 9, 72 Вт/м²× К.

d_и = 0, 09(150-40)/9, 72(40-18) = 0, 04 м.

Принимаем толщину тепловой изоляции 50 мм.

2.7. Построение диаграммы процесса сушки

При построении диаграммы рабочей линии сушилки необходимо знать координаты как минимум двух точек: (x₁; I₁), (x; I₂).

· х₁=0, 01 кг/кг - начальное влагосодержание воздуха;

· х₂=0, 022 кг/кг – влагосодержание воздуха на выходе из сушилки;

· I₀ – удельная энтальпия сухого воздуха;

· I₁ – удельная энтальпия воздуха на выходе из калорифера;

· I₂ – удельная энтальпия воздуха на выходе из сушилки.

· I₁= I₀ + Q/L = 130, 7 + 1147, 2389/19, 12 = 190, 7 кДж/кг.сух.возд.

Первая точка имеет координаты x₁=0, 01; I₁=190, 7.

I₂-I₀ = Q/L;

I₂ = Q/L – I₀= 1147, 2389/19, 12 – 130, 7 = 70, 7 кДж/кг.сух.возд.

Δ = (I₂- I₁)/( х₂- х₁)=(190, 7-70, 7)/(0, 022-0, 01)=120/0, 012= 1000;

Произвольно выбираем координату второй точки х₂=0, 05

I= I₁- Δ (x₂-x₁)= 190, 7-1000(0, 05-0, 01)=40 кДж/кг.сух.возд.;

Вторая точка имеет координаты x₂=0, 05; I₂= 40.

х, кг/кг

I, кДж/кг.сух.возд.

Заключение

Данный проект обеспечивает заданные параметры сушки KCl. Отличительными особенностями сушилки кипящего слоя являются: интенсивная сушка, возможность полной автоматизации, возможно бесконтактное проведение процесса сушки. Данный проект выгодно отличается от подобных тем, что в процесс был введен рукавной фильтр марки ФРКИ-30, использование которого позволит снизить потери высушиваемого материала и соответственно улучшить экологическую ситуацию в районе данного предприятия. Выбранная марка калорифера КФМ-1 позволит снизить затраты на нагрев процесса сушки за счет замкнутого контура на его корпус.

Рассчитанная сушильная установка удовлетворяет техническому заданию и может быть использована в производстве.

Литература

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов.Л.: Химия, 2000, 576 с.

2. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Под ред. Ю.И.Дытнерского. М.: Химия, 1993. 272 с.

3. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 2010.

4. Сушилка с псевдоожиженным слоем зернистого материала. Методические указания. Иваново, 2010.

5.Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета

химической аппаратуры – Л. «Машиностроение», 2011.

6. Смухин П.Н., Коузов П.А. «Центробежные пылеотделители - циклоны», 2010.

7. Жебровский С.П. «Фильтрация в химической промышленности», 2010.

8. Жужиков В.А. «Определение фильтрационных констант», 2011.

10. Гухман А.А. «Физические основы теплопередачи», 2011.

11.Романков П.Г. «Методы расчета тепловой аппаратуры», 2010.

12. Замураев А.Е., Пономарев В.Б. «Расчет циклонов и рукавных фильтров», 2010.

13. Балтренас П.Б. «Обеспыливание воздуха на предприятиях стройматериа-

лов», 2010.

14.. Ужов В. Н. «Очистка промышленных газов от пыли»М.: Химия,

2000. 392 с.

15. Алиев Г.М. «Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов»

справочник, 2001.

16. Мазус М.Г. «Фильтры для улавливания промышленных пылей», М.: Машиностроение, 2010. 240 с.

17. Леонтьева А.И., Утробин Н.П., Брянкин К.В., В.С. Орехов. «Оборудование химический производств. Атлас конструкций». 2008.

18. Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. М.: Университетская книга; Логос; Физматкнига, 2006. В 2 томах.

19. Соколов В.И. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств, – М: Колос, 1992. – 399 с.

20.Федоров Н.Е. Процессы и аппараты мясной промышленности. – М: Пищепромиздат, 2010. – 550 с.

21.Баранцев В.И. Сборник задач по процессам и аппаратам пищевых производств, – М: Агропромиздат, 2010. – 136 с.

22.Горбатов А.В. Реология мясных и молочных продуктов, –М: Пищевая промышленность, 2011. – 383 с.

23.Горбатюк В.И. Процессы и аппараты пищевых производств. – М: Колос, 2011, – 335 с.

24.Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевых производств, – М: Колос, 2010. – 551 с.

25. Павлов К.Ф. и др. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, – М: Химия, 1987, – 575 с.

26.Малахов Н.Н. и др. Процессы и аппараты пищевых производств, – Орел: ОрелГТУ, 2010, – 607 с.

27.Гинзбург А.С. Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов, – М: Легкая и пищевая промышленность, 2011.

28. Большаков А.С. Технологическое оборудование пищевых производств, – М: Агропромиздат, 2011. – 346 с.

29.Гинзбург А.С. Справочник по физическим характеристикам пищевых продуктов, – М: 1993. – 296 с.

30.Костерев Ф.М. Теоретические основы теплотехники, – М: Энергия, 2010. – 224 с.

31.Курочкин А.А. Лященко В.В. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства, – М: Колос, 2010. – 644 с.

32.Малахов Н.Н. Процессы и аппараты пищевых производств, – Орел: Труд, 2010.– 718с

33.Минухин Л.А. Расчеты сложных процессов тепло- и массообмена в АПП, – М: Агропромиздат, 2010. – 175 с.

Использовались материалы сайта: http: //macp.web.tstu.ru/09/pr_09_03.html

Приложения

Приложение 1. Конструктивные особенности сушильной установки с аппаратом кипящего слоя

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА

ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,

ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (19) RU (11) 2305240 (13) C1

(51) МПК

F26B17/10 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 17.04.2012 - действует

Пошлина: не взимаются - статья 1366 ГК РФ

На основании пункта 3 статьи 13 Патентного закона Российской Федерации от 23 сентября 1992 г. № 3517-I патентообладатель обязуется передать исключительное право на изобретение (уступить патент) на условиях, соответствующих установившейся практике, лицу, первому изъявившему такое желание и уведомившему об этом патентообладателя и федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности, - гражданину РФ или российскому юридическому лицу.

(21), (22) Заявка: 2006114464/06, 28.04.2006

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

28.04.2006

(45) Опубликовано: 27.08.2007

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: РОМАНКОВ П.Г. Сушка во взвешенном состоянии. - Л.: Химия, 1968, с.111, рис.II-45. РОМАНКОВ П.Г. Сушка во взвешенном состоянии. - Л.: Химия, 1968, с.113, рис.II-47, II-48. SU 901780 А1, 30.01.1982. SU 376648 A1, 30.05.1973.

Адрес для переписки:

123458, Москва, ул. Твардовского, 11, кв.92, О.С. Кочетову

(72) Автор(ы):

Кочетов Олег Савельевич (RU),

Кочетова Мария Олеговна (RU),

Львов Геннадий Васильевич (RU),

Кочетов Сергей Савельевич (RU),

Кочетов Сергей Сергеевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Кочетов Олег Савельевич (RU)

(54) СУШИЛКА КИПЯЩЕГО СЛОЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Это достигается тем, что в сушилке кипящего слоя, содержащей загрузочное устройство влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру, нагреватель, вентилятор и систему очистки отработанного воздуха, в верхней части камеры сушки смонтирован вентилятор с двигателем, а дно продуктовой емкости сушильной камеры представляет собой перфорированную поверхность, которая покрыта металлической сеткой из нержавеющей стали с тончайшими отверстиями, а над продуктовой емкостью расположен фильтр, который встряхивается после окончания процесса сушки вручную или автоматическим приспособлением, а воздух подается под перфорированную поверхность через воздушный нагреватель и фильтр. Технический результат - повышение производительности сушки. 1 ил.

Приложение 2. Коэффициенты теплопроводности газов

Приложение 3.Плотность твердых материалов

Приложение 4. Рукавный фильтр ФРКИ-30 с импульсной продувкой

Приложение 5. Калорифер.

Приложение 6. Аппаратно- технологическая схема

Приложение 7. Сушилка кипящего слоя

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Процессы и аппараты химической технологии»

Тема проекта: «Проект сушильной установки с аппаратом кипящего слоя для высушивания соли КCl»

Автор проекта Венедиктов В.Г. 90289 Био-391_____

Специальность 240901 – Биотехнология____________________

Курсовой проект защищен с оценкой _________________

Руководитель курсового проекта

доцент кафедры биотехнологии, к.с.-х.н. Горькова И.В.

Члены комиссии ________________

________________

Регистрация «____» ___________2012 год

Лаборант _________________________

Орел – 2012 год

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ БИОТЕХНОЛОГИИ И ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ

КАФЕДРА БИОТЕХНОЛОГИИ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Студент Венедиктов В, Г. Шифр__90289_____Группа БИО-391

Специальность: 240901 – Биотехнология________________

Тема: «Проект сушильной установки с аппаратом кипящего слоя для высушивания соли К Cl»

Срок сдачи студентом законченной работы: «___» _____________2012 год

Исходные данные для выполнения курсового проекта:

Руководитель курсового проекта

доцент кафедры биотехнологии, к.с.-х.н. Горькова И.В.

Задание принял к исполнению «___» _____________2012 года

Подпись студента __________________________

2012 год

Содержание

Введение……………………………………………………………………………..6

1.Литературный обзор………………………………………………………………7

1.1. Сущность процесса сушки…………………………………………………...7

1.2. Основные сушильные аппараты. Классификация………………………….9

1.3. Особенности сушки зернистых материалов……………………………….10

1.4. Технология производства хлорида калия………………………………….10

1.5. Технологическая схема……………………………………………………...12

2. Расчетная часть…………………………………………………………………..13

2.1. Материальный расчет……………………………………………………….13

2.2. Тепловой расчет……………………………………………………………..13

2.2.1. Расход тепла………………………………………………………………..13

2.2.2. Расход сухого воздуха…………………………………………………….14

2.3. Гидродинамический расчет сушилки………………………………………14

2.3.1. Свойства воздуха на выходе из сушилки………………………………...14

2.3.2. Рабочая скорость воздуха…………………………………………………15

2.3.3. Диаметр аппарата у газораспределительной решетки………………….15

2.3.4. Высота кипящего слоя…………………………………………………….16

2.3.5. Проверка условия выноса из аппарата мелких частиц………………….16

2.3.6. Проверка условия псевдоожижения частиц максимального размера….17

2.4. Подбор вспомогательного оборудования………………………………….18

2.4.1. Подбор дозаторов………………………………………………………….18

2.4.2. Подбор циклона……………………………………………………………18

2.4.3. Подбор и расчет калорифера……………………………………………...18

2.4.3.1. Расчет количества передаваемого тепла……………………………….20

2.4.3.2. Определение толщины тепловой изоляции аппарата…………………21

2.4.4. Подбор рукавного фильтра……………………………………………….23

2.5. Гидравлический расчет сушилки…………………………………………..26

2.5.1. Гидравлическое сопротивление сушильной установки………………..26

2.5.2. Подбор газодувки …………………………………………………………27

2.6. Конструктивный расчет……………………………………………………..27

2.6.1. Толщина обечайки………………………………………………………...27

2.6.2. Толщина днища……………………………………………………………27

2.6.3. Фланцы……………………………………………………………………..28

2.6.4. Штуцера……………………………………………………………………29

2.6.5. Опоры аппарата……………………………………………………………30

2.6.6. Расчет тепловой изоляции………………………………………………...31

2.7. Построение диаграммы процесса сушки…………………………………..32

Заключение…………………………………………………………………………33

Литература………………………………………………………………………….34

Приложения………………………………………………………………………...36

Введение

Хлористый калий представляет собой белое кристаллическое вещество и легко растворяется в воде.

Основными методами производства хлорида калия являются:

1) флотационный способ - обогащение сильвинитовых руд ведётся в насыщенных солевых растворах.

Поэтому цель проекта – модернизировать процесс сушки в кипящем слое, обеспечивающий проектную мощность.

Задачи:

1. Изучить сущность процесса сушки и выявить особенности сушки зернистых материалов.

2. Рассчитать параметры сушки для Орловской области.

3. Выполнить гидродинамический расчет сушилки.

4. Произвести расчет сушилки кипящего слоя и вспомогательного оборудования.

5. Подобрать с учетом расчетов марки оборудования.

6. Начертить калорифер и сушилку кипящего слоя.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Сущность процесса сушки

Количество влаги удаленной из материала можно определить по основному уравнения массопередачи:

М = KFD,

где К – коэффициент массопередачи,

F – поверхность соприкосновения фаз,

D – движущая сила процесса.

- по количеству зон однокамерные и многокамерные;

- по использованию теплоносителя однократное и многократное;

- по конфигурации сушильной камеры – круглые, прямоугольные и т.д. Достоинства сушилок с кипящим слоем:

- интенсивная сушка;

- высокая степень использования тепла сушильного агента;

- возможность автоматического регулирования параметров процесса. Недостатки таких сушилок:

- непригодность для сушки материалов, плохо поддающихся псевдоо-

жижению (например с высокой влажностью, с крупными размерами частиц);

- высокое гидравлическое сопротивление;

- истирание и значительный унос твердых частиц.

Основные сушильные аппараты, классификация

Вследствие разнообразия условий сушки имеется множество различных сушилок и типов их классификации.

Итак, по способу сообщения тепла различают сушилки: конвективные, контактные, терморадиационные, сублимационные и высокочастотные. Для сушки минеральных материалов в основном используют конвективные сушилки, в которых тепло для испарения влаги передается материалу от газообразного сушильного агента (нагретого воздуха, топочных газов или их смесью с воздухом) при непосредственном его соприкосновении с поверхностью материала.

Конвективные сушилки широко применяются в промышленности и осуществляются в следующих наиболее типичных конструкциях: барабанные, распылительные, пневматические и ленточные сушилки.

Так же широко распространены сушилки кипящего слоя, к которым относятся: сушилки фонтанирующего слоя, сушилки вихревого слоя, сушилки с инертным слоем материала (работающие на полный пылевынос).

12 3 4 5 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 499; Нарушение авторского права страницы