книги / Справочное пособие по теплотехнологическому оборудованию промышленных предприятий

11ШГГЪ^

Рис. 8.17. Т рехходовое	конвективное сушило (сушка после окраски):
1 — вентилятор проема разгрузки; 2 — вентилятор	суш ильного агента;	3 — вентилятор аварийного сброса; 4 — вентилятор воз­
душ ной	завесы загрузочного	проема.

раболическон формы и излучатели с кварцевыми трубками) и с излучающим» панелями, обогреваемыми продуктами сгорания. Ламповые терморадиационные сушила практически безынерционны. Детали с помощью несущего подвесного конвейера поступают в сушильную камеру, где происходит испарение раствори­ теля или влаги или же полимеризация эмали. Температура в ламповом терморадиационном сушиле 353—423 К. Энергетическая освещенность 700—5500 Вт/м2.

В термораднационном сушиле в качестве источника инфракрасного излуче­ ния может использоваться металлическая или керамическая панель, обогревае­ мая продуктами сгорания газа. Панели крепятся с обеих сторон конвейера па

боковых стенках сушила.

Конвейерные конвективные сушила представляют группу оборудования не­ прерывного действия с высокой степенью механизации. Изделия внутри камеры располагаются на конвейере.

Температура сушильного агента 383—413 К. В качестве сушильного агента выбирается атмосферный воздух, который подогревается в паровых или электри­ ческих калориферах. Реже используются дымовые газы.

Конвективное многоходовое сушило с рециркуляцией сушильного агента приведено на рис. 8.17 [103].

8.6. Вторичные энергоресурсы огнетехнических установок

машиностроительных предприятий

Дымовые газы термических и нагревательных печен покидают рабочее про­ странство с высокой температурой (1000— 1400 К). Вопросы расчета выхода вто­ ричных энергоресурсов из огнетехннческих установок машиностроительных за­ водов и их использования были рассмотрены в гл. 6 .

8.7.Определение потребности заготовительного

имеханосборочного производства машиностроительных заводов в энергоресурсах

Для нагрева металлических заготовок и деталей применяются печи или на­ гревательные устройства, в которых источником тепловой энергии может быть как органическое топливо, так и электроэнергия. В процессах сушки использу­ ется также технологический пар. Электроэнергия расходуется главным образом в индукционных нагревателях и печах сопротивления и сушилах с электрокалорнферами.

Индукционные нагреватели применяются для нагрева'заготовок под штам­ повку до температуры 1473 К и для термической (химико-термической) обработ­ ки, в основном поверхностной закалки. Электрические печи сопротивления, за ис­ ключением сравнительно небольшой группы вакуумных и специальных печей, оборудуются нагревателями из сплавов на основе хрома, никеля, алюминия и применяются в интервале температур ниже 1373 К. Сушила с электрокалорнфера-

ми устанавливаются в технологических линиях окраски деталей.
	В качестве органического топлива в печах и сушилах применяют продукты
переработки нефти (чаще всего мазут)			или природный	и искусственный		газы.
За	последние	10— 15 лет большинство мазутных печей и		практически	все	суши­
ла	переведены	на отопление природным	(реже искусственным) газом,		и лишь в

зимний период на многих промышленных предприятиях используется мазут. Ис­ ключение составляют печи для термообработки (цементации, закалки) с муфелированным пламенем в радиационных трубах.

Потребность участка (цеха) в органическом топливе оценивается в соответ­ ствии с формулой (1.1) и табл. 8 . 3—8.8.

Потребность в электроэнергии рассчитывается для каждой группы потреби­ телей участка (цеха) по формуле ( 1 .2 ), а затем путем суммирования найденных значений определяется годовая потребность в электроэнергии цеха (участка). Коэффициент спроса электроэнергии выбирается в соответствии с табл. 8.16.

152

Табл. 8.16. Средние значения коэффициентов спроса электроэнергии kc и cos<p для различного оборудования

			Оборудование							j *с |	COS ф
	Молоты, горизонтально-ковочные машины,								прессы	0,45	0,65
и	т.д.
	Обрезные и другие кривошипные мелкие прессы									0,25	0,60
	Крупные прессы									0,35	0,60
	Металлорежущие прессы									0,20	0,60
	Электросварочные аппараты									0,45	0,70
	Вспомогательное оборудование									0,25	—
	Краны, манипуляторы и прочее подъемно-транспорт­
ное оборудование										0,15	0,45
	Конвейеры,		работающие непрерывно							0,75	0,80
	Вентиляционные устройства									0,70	0,80
	Автоматические линии									0,55	—
	Табл. 8.17. Средний расход сухого насыщенного пара молотами
Масса	Штамповочный молот				Молот	I „ада3		Штамповочный молот				Молот
пада­			на обдувку							на обдувку
ющих	на работу				свобод-	ющих		на работу				свобод­
частей			штампов,	%	ной	частей				штампов, %		ной
моло­	молота,		расхода	на	коп«».	моло-	*	молота,		расхода на		ковки,
та, т		кг/с	работу молота		кг/с	1 та, т			кг/с	работу молота		кг/с
0,5		0,19	14		0,17	6		0,69		5		_
0,75		0,23	14		0,18	7		0,75		5		—
1		0,27	14		0,26	8		0,81		5		—
2		0,39	8		0,37	9		0 ,8 6		5		—
3		0,47	8		0,44	10		0,92		5		—
5	0,62		5		0,58
	Табл. 8.18. Средний			расход сухого насыщенного пара прессами
Усилие прес­		Пресс с гидравлическими				Усилие пресса			Пресс с гидравлическими
са 10»,	Н	ретурными паровыми				10е,	Н		ретурными паровыми
		цилиндрами, кг/с							цилиндрами, кг/с
5			0,60			16,5				0,69
6			0,67			18				0,89
8			0,78			22				1 ,П
10			0,92			25				1,39
12,5			1,05			28				1,75
15			1,28			33,5				2,80
20			1,61			43,5				3,20

Кроме топлива для печен и электроэнергии для нагревателей, освещения и привода механизмов, в кузнечных цехах применяются пар (для привода штампо­ вочных п ковочных молотов, обдувки штампов, подогрева моечных растворов, травильных ванн, сушил н т. д.), сжатый воздух (для приведения в действие молотов, управления горизонтально-ковочными машинам» и прессами, обдувки штампов, для привода толкателей и других средств механизации), вода (в гидрав­ лически* прессах, установках для очистки от окалины, в очистных, моечных и охладительных установках).

Давление пара, применяемого для молотов, составляет 0,6—0,8, а для ко­ вочных прессов 0,8—0,14 МПа. Средние часовые расходы сухого насыщенного

153

пара при штамповке на молотах и прессах даны в табл. 8.17 и 8.18. Годовой рас­ ход пара по цеху на эти цели можно рассчитать по формуле

			ЯГОД= *„ {°'ЛФЛ+ ^ Ж				+ -)•
где	ftn — коэффициент,		учитывающий потери пара на утечки и конденсацию: kn ра­
вен	1,1—1,15 для сухого насыщенного и 1,03— 1,05						для перегретого пара; D ', D*,.
Фд,	Фд,	k'3, ft'' — соответственно часовые расходы,					действительные	фонды	време­
ни и коэффициенты загрузки				разного оборудования.
	Расход пара на обдувку оборудования
			D = 2014,6Г "j/"- -			кг/с,
где	F — площадь сопла, м2;			р,	v — соответственно		давление пара	перед	соплом;
(кПа) и его удельный объем				(м3/кг).
	В термических цехах пар используется на подогрев моечных растворов.
Средняя		укрупненная	норма		расхода — 15% веса промываемых			изделий [9].
Для более точного расчета можно воспользоваться формулой
			о		Q
			"	я (*'„->„)		я ( ‘„	- д ’
где	Q — расход тепла		на нагрев раствора:			Q=WAT0cB; W — расход моющего-

раствора, определяемый из условия, что в минуту расходуется 1/3 объема бака

моечной	машины; ДГ0 — перепад температуры моющего раствора			на	выходе из-
камеры	нагрева раствора	и на Ьходе в нее,	приближенно можно	принять Д7'0=
= 2 К; св — теплоемкость		моющего раствора	[1 2 ]; т) — коэффициент		использова­
ния теплоты пара: 1 1 = 0 ,9 5 ; tn, in — энтальпии пара и конденсата.

Суммируя расходы пара по отдельным потребителям, можно найти общецеховой; расход пара ^ D (часовое и годовое потребление). Рассчитанное цеховое потребле­

ние пара увеличивается на 15—20 % для учета потерь в трубопроводах.

При расчете потребления всех энергоресурсов цеха или участка необходимоопределять как средние, так и максимальные часовые их расходы.

Для привода молотов применяется сжатый воздух, подогреваемый дымовы­ ми газами, уходящими из печей. При этом его расход снижается на 30 %. Сред­ ний расход воздуха может быть выбран на основании рекомендаций, приведен­ ных в работе [103].

Воздух от компрессорных станций используется также на обдувку оборудо­ вания и привод механизмов. Расход воздуха на обдувку выбирается в соответ­ ствии с рекомендациями, данными в работе [103].

Табл. 8.19. Расход технической воды на технологические цели

в кузнечных цехах

	Назначение поды	|	Расход воды
	Охлаждение штампов у горизонтально-ковочных
машин усилием, 10е Н:
	1 ,6 - 6 ,3		0 , 15м3/ч
	8— 16		0,3м3/ч
	20—31,5		0,4м3/ч
	Охлаждение щтампов у фрикционных прессов		0, 1 м/ч
	Охлаждение ручного инструмента на одно рабо­
чее место			13 м3/год
	Травильное отделение на 1000 кг поковок		4—5 м3
Водяные завесы у печей на 1 м2 завесы			3 ,4 —4,5 м3/ч
Очистка заготовок от окалины водой (избыточ­
ное	давление 20 ЛШа) на одьу заготовку	диамет­	5 ,8 л
ром	80— 120 и длиной 350 мм

154

Техническая вода занимает видное место в энергобалансе машиностроитель­ ного завода. В основном она расходуется на приготовление моющих и других растворов, охлаждение элементов оборудования, для закалки. Расчет ведется для каждой группы потребителей с использованием паспортных данных обору­ дования, а затем значения суммируются и определяются общецеховые расходы. Расход технической воды на технологические цели в кузнечных цехах выбирает­ ся в соответствии с табл. 8.19.

8.8.Методика расчета сушил

8.8.1.Методика аналитического расчета воздушного конвективного сушила

Различают аналитический и графоаналитический расчет сушил.

При аналитическом расчете величины W, I и расход тепла на сушку опреде­ ляются на основании формул (5.20)— (5.37) и (5.41), (5.42).

Рис. 8.18. Принципиальная схема конвективного воздушного сушила:

/ — калорифер; / /	— сушильная камера; / / / — дополнительный подогреватель; 1—3 —соответ­
ственно состояния	сушильного агента на входе о калорифер, сушило и на выходе из сушила.

Для аналитического расчета в соответствии	со	схемой сушила составляют
уравнения материального и теплового балансов,	на	основании которых опреде­
ляют количество удаляемой из материала влаги		W, количество высушенного

материала 0 2, удельный расход воздуха на испарение 1 кг влаги / и расход тепла Q.

Делается это в такой последовательности.

1. Выбираются исходные данные для расчета: производительность сушила по

влажному	материалу Gt (по высушенному материалу <32) , кг/с; начальная Wi
и конечная	W2 влажность материала, %. Обычно эти данные задаются в проект­

ном задании.

2.Выбираются тип сушила, что в основном определяется экономической целесообразностью и технологическими требованиями к готовому продукту, и вид сушильного агента (воздух, топочные газы, водяной пар, инертный газ); выбор последнего диктуется требованиями к чистоте конечного продукта, свойствами материала и температурой процесса сушки.

3.Выбирается схема сушки. В зависимости от термостойкости материала, его способности сохранять форму может быть принят мягкий или жесткий режим

конвективной сушки (сушка с дополнительным подогревом сушильного агента

всушильной камере, с рециркуляцией сушильного агента и т. д.).

4.Определяются основные параметры сушила (рис. 8.18): теплосодержание влажного воздуха перед калорифером

/ 0 = |о,24/ + (595 + 0,470		j 4,16 кД^к/кг сух. воздуха;	(8.3)
олагосодержание воздуха перед калорифером
d0 = 622—	—	г/кг сух. воздуха,	(8.4)
В — Форн

где ра — давление насыщения при заданной температуре, кПа.

155

Табл. 8.20. Данные сушки материала о барабанных сушилах

Влажность, %		Температура	сушиль­		Напряже­
		ного агента, °С		Плот­	ние бара­
Материал			Размер частиц, мм		бана по	Тип насадки
	конечная	на входе		ность,	W ,
начальная			на выходе	кг/м*	влаге “^ 7
Wt	IV'a		**		кг/(м»ч)

Бикарбонат натрия	4 - 8	0 , 1		10 0 — 1 1 0	60	Мелкие кристаллы	__	7— 12
Аммиачная селитра	3 - 5	0,2 —0,5		10 0 — 12 0	60—40	То же	—	4—6	ч
Хлористый натрий	5—10	0 , 1		400—500	12 0	—	—	1 1-52	1J
Хлористый барий	5 - 6	1	, 2	10 0	60—40	—	—
Хлористый калий	5 - 8	0	, 1	450	12 0	Мелкие кристаллы	1000	2 2
Сернокислый аммоний	3—5	0,4		12 0	65—55	0 - 3	800	9 -1 1	|
Натриевая селитра	4	0 , 1		200	60	0 — 1	1300	20	1
Глина	25	*2 , 7		500—1000	60—100	_	1800	50—70 I
Глина огнеупорная	9	0	, 7	800—1000	70—80	—	—	60	J
Песок	4 - 1 5	0,05—8 840—1000 90— 120				_	1500 8 0 -1 0 0
Известняк	8— 10	0 ,5 —1 ,5		800— 1000	80—120	1 5 -2 0	2000	3 0 -6 0 N
Суперфосфат	14 -22	3 - 6		750	80	1 ,3 - 4	1000
Сульфатные концент­			3	500-600	ЮО			7 5
раты	1 2					20 0	- г 59—7 0 1

Без насадки

Лопастная

Ячейковая

Лопастная

Распределительная,

перевалочная

Лопастная

Температура tQ и относительная влажность <р0 принимаются по справочным среднегодовым данным географического района, где установлено сушило [99].

Температура сушильного агента U па входе	в сушило выбирается в зависимости
от допустимой температуры сушки для конкретного материала		(см. табл. 8.20 ).
Теплосодержание 1Х и влагосодержание d\	рассчитываются по	формулам (8.3)
и (8.4).

Параметры сушильного агента на выходе из сушила принимаются на осно­ вании тех же соображений, что /i и d\. Если известна только температура t2, то

величиной ф2 задаются и рассчитывают / 2		и d2. После составления теплового ба­
ланса величина ф2 уточняется последовательными приближениями.
5. Составляется материальный баланс сушила, на основании которого по
формулам (5.39) и (5.38) находят	UP и G2. Потери материала, вызванные его
уносом из сушила, оцениваются отдельно.
W	W	производится предварительный выбор
6 . На основании значений —	и —
V x	F T

размеров сушила (окончательный расчет размеров выполняется после составления теплового баланса).

7. Составляется тепловой баланс сушила для летних и зимних условий. Баланс составляется на 1 кг испаренной влаги, при этом невязка баланса не должна превышать 5 %. В противном случае заново выбирается ф2 и решается основное уравнение /= ( / 2—/ i)=A во втором приближении.

Расход тепла на сушку qK определяется по формуле (5.32) и найденное значение сравнивается с /(/2—/о)±Д; Д находятся в соответствии с формулой (5.35), для чего определяются значения </м, 9тр.у, 94-

Потерн через ограждающую конструкцию оцениваются в соответствии с ме­ тодикой, изложенной в работе [60]. При расчете <7п' температура внутренней поверхности стенки сушила принимается на 5—10 °С ниже средней температуры сушильного агента 0,5(/i+f2) °С.

8. Уточняются размеры сушила.

8.8.2 . Методика графоаналитического расчета конвективного сушила

При графоаналитическом расчете исходные данные те же, что и при анали­ тическом расчете.

Рассмотрим случай сушки в простейшем конвективном сушиле. Построение процесса в / — d -диаграмме выполняется следующим образом. Вначале по фор­ муле (5.35) определяется величина Д испаренной влаги. Затем на / - d -диаграм­ ме наносится точка 1 (d0, to) состояния сушильного агента перед калорифером. Нагревание воздуха в калорифере / (см. рис. 8.19) происходит при d0=const. Поэтому для построения процесса нагрева сушильного агента в калорифере из точки 1 диаграммы проводят вертикальную линию до пересечения с изотермой tu соответствующей температуре подогрева теплоносителя. Точка 2 характери­ зует состояние сушильного агента на входе в сушильную камеру (Л, tх, d0).

Для отыскания на / - d -диаграмме точки, характеризующей состояние воз­ духа на выходе из второй сушильной камеры (точка 6), вначале наносится линия теоретической сушки. Из точки 2 по нзоэнтальпе /i=const проводится линия до пересечения с изотермой /2=const (точка 3). Затем, как показано пунктиром, находится отрезок 3—4 (горизонтальная линия).

После этого можно записать:

Д (3 — 4) Md

мм,

ЮООМу

где Ма, Му— масштабы влагосодержаннй н энтальпий для данной / — d- диаграммы.

Отрезок 3—5 откладывают из точки 3 по изолинии rf2 вниз (Д — со знаком минус) или вверх (Д — со знаком плюс) (рис. 8.19). Точки 2 и 5 соединяют ли­

157