Конструктивный расчет гранулятора барабанного типа

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

Целью проектного расчета барабанного гранулятора является определение основных габаритов гранулятора (диаметр, длина) на заданную производительность по готовому продукту Gпр, т/ч, имея следующие технологические характеристики процесса:

· Производительность по готовому продукту Gпр, т/ч 55

· Средний диаметр, мм:

гранул продукта, dср 1, 8

частиц рецикла, dр 0, 8

· Начальное влагосодержание рецикла, Wро, % 1, 3

· Соотношение длины к диаметру барабана, К 2

· Время пребывания в грануляторе, t, мин; 3

· Температура гранулирования, t, ⁰С 90

· Коэффициент заполнения барабана, Ф, % 15

· Насыпная масса шихты, ρ нас, т/м³ 1, 1

· Плотность материала, ρ, т/м³ 1, 5

· Растворимость материала при 70 ⁰С, S, кг/кг 1

· Диаметр гранул, соответствующий началу гранулообразования, d₀, мм 1

· Содержание жидкой фазы, соответствующее началу

гранулообразования, Р₀, кг/кг 0, 024

· Технологически необходимое содержание рецикла в шихте, ξ 0, 75

· Скорость скатывания частиц в слое, v ск, м/с 2, 0

· Содержание расплава в шихте при 70 ⁰С i, кг/кг 0

Рассчитываем параметр распределения гранул продукта по размерам:

Для удобрений экспериментально получено А=0, 144, В=-0, 029 [2].

Распределение гранул по размерам:

где Г(η ) – гамма-функция.

Содержание гранул со средним размером 1, 8 мм составит р(1, 8)=0, 874.

Содержание жидкой фазы в шихте определяем из уравнения:

Коэффициенты m и n для фосфорсодержащих удобрений: m=23, n=1.15.

откуда Р=0, 043.

Влагосодержание шихты находим из уравнения:

откуда W=0, 0204 кг/кг.

Объемная производительность гранулятора:

м³/ч.

Центральный угол обхвата в барабане находим из уравнения:

φ = ±108º

Скорость подъема материала около стенки барабана:

Коеффициент ψ определяют из [2], ψ = 0, 6.

м/с

Диаметр барабана:

Длина барабана:

Угловая скорость барабана:

1/с;

Скорость вращения барабана:

об/мин

Диаметр отверстия подпорного кольца:

где: H=0, 05 - 0, 15 в зависимости от производительности и свойств материала.

Прочностной расчет гранулятора барабанного типа

Рассчитать толщину стенки цилиндрической обечайки, эллиптической крышки, днища, фланцевое соединение крышки гранулятора, допускаемое давление внутри аппарата при рабочих условиях и гидравлических испытаниях. Сварные швы аппарата выполнены вручную электродуговой сваркой. Сумма прибавок к расчетной толщине стенок с=1мм.

Температуру стенки принимаем равной максимальной температуре среды в аппарате.

Диаметр аппарата: D=4000мм;

Длина аппарата: L=8000мм;

Марка стали аппарата: 15Х5М;

Максимальная температура среды t =90°С;

Давление: Р=0, 4МПа;

Среда в аппарате: плотность: r_с=1500кг/м³;

[s]₂₀=155МПА

[s]=152МПа

Расчетная температура стенок:

T=max(t_c; 20°С)=max(90; 20)=66°C

Расчетное давление:

а) внутри аппарата

Р_р=Р+Р_г

Р_г=r_сg(2H+l₁+l)

Р_г =9, 81× 1500× (2× 1+0, 245+3, 3)=0, 081 МПа

Н=0, 25D=0, 25× 4=1м

Р_г/P=0, 081 /0, 4=0, 2> 0, 05→ гидростатическое давление учитываем.

Р=0, 4+0, 081 =0, 481 МПа

б) при испытаниях аппарата (пробное)

1, 25× P [s]₂₀/[s]=1, 25× 0, 481× 155/152=0, 61МПа

Р_и=mах

Р+0, 3=0, 481+0, 3=0, 781 МПа

[s]₂₀=h× s^*₂₀=1× 155=× 155 МПа - для стали 15Х5М h=1, т.к. аппарат изготавливается из листового проката;

[s]=h× s^*=1× 152=152МПа – в рабочем состоянии

Р_и=0, 781 МПа - давление при гидравлических испытаниях аппарата

Допускаемые напряжения при гидравлических испытаниях

[s]_и=s_T20/1, 1=220/1, 1=200 МПа;

s_Т20=220МПа для стали марки 15Х5М при +20°С.

Коэффициент запаса устойчивости:

для рабочих условий n_у=2, 4

для условий испытаний n_у.и.=1, 8

Расчетное значение модуля продольной упругости для стали марки 15Х5М при t=110°C и при +20°С соответственно равны Е=1, 9× 10⁵МПа и Е₂₀=1, 99× 10⁵МПа.

Коэффициент прочности сварных швов j=0, 95- для ручной дуговой сварки.

Расчетная длина цилиндрической обечайки корпуса

l_p=l+H/3=8300+1000/3=8633мм

Толщина стенок

Расчетная толщина цилиндрической обечайки корпуса:

а) при действии внутреннего давления

P_pD/(2j[s]-P_p)= 0, 481× 4000/(2× 0, 95× 155-0, 481)

S_p=max

P_иD/(2j[s]_и-P_и)= 0, 781 × 4000/(2× 0, 95× 200-0, 781)

6.54

S_p =max =8, 23мм

8, 23

Исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки корпуса

S=maxS_р.+c+c₀=8, 23 +1+0, 5=9.73мм

Принимаем большее стандартное значение S=10мм.

Допускаемое наружное давление:

Из условия прочности

[P_H]_s=2[s](S-c)/(D+S-c)=2× 155(10-1)/(4000+10-1)=0, 69 МПа

Из условия устойчивости в пределах упругости при l_p< l₀

l_p=8450мм

C учетом обоих условий

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒