барабанная сушилка 2000
.pdfПолученное значение О'rnах сравнивают с пределом текуче
сти 0'0.2 материала бандажа.
Пример 3.34.
Проверить прочность бандажа, изготовленного из стали
марки Сталь 45, если известно, что: внутренний радиус бандажа
К = 1220 мм.; ширина бандажа Ь =180 мм.; высота поперечного сечения бандажа h = 150 мм.; нагрузка, действующая на бандаж
Q =193183 Н.
Известно также, что бандаж свободно опирается на башма-
ки.
Решение
Максимальный изгибающий момент
Мшах =A·Q·R =0,08·193183·1,22 =18854,7 Н·М.
Максимальное изгибающее напряжение
СУшах =Мrux |
=18854,7·6 =27932831 НlM2 = 27 9 МIIa. |
||
W |
, |
, |
' |
018· |
О 152 |
||
Сопоставление максимального изгибающего напряжения с пределом текучести: <:1тах =330 МПа, следовательно О'тах < <:10.2.
3.6.2. Опорные и опорно-упорные станции
Одновременно с бандажем, пользуясь каталогом [6} и нор малями завода «Прогресс» определяют расстояние между опор ными устройствами и их конструктивные размеры.
3.6. Зубчатый венец и привод барабана
Выбор зубчатого венца, ведущей шестерни, башмаков,
привода и двигателя к нему производится по нормалям завода
«Прогресс» В соответствии с диаметром барабана, его угловой скоростью вращения и потребной мощностью.
3.7. Уплотнения сушильных барабанов
Вращающиеся барабанные сушилки обычно работают под вакуумом в 5+25 мм. вод. СТ. ЭТО небольшое разрежение обу славливает некоторый подсос воздуха из помещения в барабан,
тем самым предупреждая выход в цех запыленных, токсичных
газов. Однако чрезмерный подсос воздуха из окружающей среды может ощутимо снизить температуру сушильного агента. Вот по чему для уплотнения зазора между вращающимися барабаном и
39
www.mitht.ru/e-library
неподвижными камерами применяются различные виды уплот
няющих устройств, так например: лабиринтовые и торцевые. Существуют два вида лабиринтных уплотнений: радиаль
ные и аксиальные. Радиальные лабиринтные уплотнения уста
навливаются только на барабанах с небольшим температурным удлинением. Аксиальные лабиринтные уплотнения допускают значительно большие температурные удлинения. Эти уплотнения рекомендуется выбирать в соответствии с диаметром барабана по нормалям завода «Прогресс» (г. Бердичев).
Простейшее торцевое уплотнение состоит из нажимного кольца, вращающегося вместе с барабаном и прижимаемому к
опорному кольцу, укрепленному на камере. Единственным источ
ником утечки в торцевых уплотн~ниях служит зазор Me~y бара баном и нажимным кольцом.
3.8. Винтовая насадка
На первых 1+1.5 м. барабана устанавливают винтовую на
садку с целью равномерной подачи материала в основную часть
барабана, Т.е. туда, где установлена основная насадка.
Между винтовой и основной насадками предусматривают зазор равный примерно 0,05 от диаметра аппарата.
3.9. Питающая течка
Питание вращающегося барабана, оборудованное загру зочной камерой, осуществляется посредством течки, установлен ной под углом наклона, превышающим угол естественного откоса материала (обычно от 60 до 700 к горизонту).
В некоторых случаях течка снабжена специальным транс
портирующим устройством (например, шнеком на верхней вход ной части течки) или (и) рубашкой, в которой движется охлаж
дающая жидкость (газ), что позволяет избежать «припекание»
материала к стенке течки.
3.10. Загрузочная и разгрузочная камеры
Эти камеры служат для сочленения вращающегося бара бана с другим оборудованием в технологической цепи сушильной
установки. На этих камерах размещаются уплотнения, питающая
течка, штуцеры ввода и вывода материала и сушильного агента,
люки. Размеры камер могут быть определены с помощью норма-
40
www.mitht.ru/e-library
лей завода «Прогресс» И каталога «Сушильные аппараты и уста
новки» [6].
4. РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
Под вспомогательным оборудованием сушильных устано
вок мы понимаем аппараты для нагревания воздуха, топки, уст
ройства для очистки сушильных агентов от пыли, вентиляторы,
дымососы, транспортные устройства, бункеры, питатели, конден
саТООТВОДЧИКИ, затворы.
4.1. паровыe калориферы
В системах кондиционирования воздуха, вентиляции, воз
душного отопления и в сушильных установках применяются кало
риферы с теплоносителем (горячая вода или пар). В химической технологии наибольшее распространение получили паровые ка лориферы [14].
При проектировании калориферных установок можно пре дусматривать использование калориферов различных типов, мо делей и номеров, различную фронтальную поверхность и число
рядов калориферов по ходу воздуха. Таким образом, количество
возможных решений для каждого конкретного случая может быть велико: однако целью расчета является выявление такой кало риферной установки, которая в заданных условиях работы имеет наименьшие фронтальные размеры, поверхность нагрева, аэро динамическое сопротивление. Выполнение этих требований не обходимо для обеспечения минимальной стоимости изготовления
и эксплуатации установки. Легко заметить. что перечисленные
условия противоречивы. Поэтому окончательно принимаемый вариант компоновки калориферной установки может быть только компромиссным решением. в достаточной мере удовлетворяю щим указанным требованиям или таким, которые признаются наиболее важными в данном случае (например. наименьшие
фронтальные размеры установки или ограниченное сопротивле
ние установки). Сформулировать требования и правила для рас чета оптимального варианта калориферной установки (группы
калориферов), приroдные для всех практических случаев не представляется возможным, поскольку эти требования и правила в конкретных случаях сильно разнятся. Поэтому приемлемое ре-
41
www.mitht.ru/e-library
шение обычно находят после рассмотрения нескольких рассчи
танных вариантов компоновок калориферной установки, Т.е. по средством выбора.
В большинстве случаев количество рассматриваемых ва
риантов можно свести к минимуму, если массовую скорость воз
духа в живом сечении калорифера принимать в пределах от 2 до
7 Kr/M2C С тем, чтобы гидравлическое сопротивление калорифер
ной установки составляло бы от 5 до 25% сопротивления всего
воздушного тракта сушильной установки. В самом деле, если
принимать массовую скорость воздуха менее 2 Kr/M2C, то фрон
тальное сечение установки будет слишком большим, а приточная
камера - громоздкой и дорогой. Если же массовая скорость будет
более 7 кг/м2с, то фронтальные размеры установки будут относи
тельно невелики, однако ее сопротивление движению воздуха
окажется чрезмерно большим.
Рациональный запас поверхности нагрева установки со ставляет 10+20%. Меньший запас недостаточен для компенсации возможного уменьшения теплопроизводительности калорифер ной установки, обусловленного отклонением фактических значе ний коэффициента теплопередачи от их паспортных показателей,
а также загрязнением поверхности в процессе эксплуатации. За
пас же в размере, превышающий рекомендуемый, увеличивает
стоимость установки.
При последующем детальном рассмотрении расчета и под
бора калориферов для калориферной установки в качестве базо
вого типа калорифера будем использовать калорифер с биме
таллическим спирально - накатным оребрением моделей Кn3-
СК-01 АУЗ и Кn4-CK-01AY3, поскольку этот калорифер характери зуется наиболее высокими теплотехническими показателями по сравнению с калориферами более ранних типов [14]. Высокие теплотехнические показатели этого калорифера достигнуты за счет интенсификации внешнего теплообмена (стенка-воздух). Те плообменный элемент калорифера состоит из двух трубок, наса женных одна на другую. Внутренняя трубка - стальная диаметром 16х1,2 мм, наружная - алюминиевая с накатанным на ней оребрением. В процессе накатки между стальной и алюми ниевой трубками образуется надежный механический и термиче ский контакт. (Подробнее о калориферах см. методическое посо бие пособие (14)].
42
www.mitht.ru/e-library
4.1.1. калориферы типа КПЗ-СК-О1АУЗ и КП4-ск-О1АУЗ
Калориферы биметаллические выпускаются двух моделей:
КП3-средняя модель, имеющая 3 ряда теплопередающих трубок по направлению движения воздуха; КП4-большая модель, имею щая 4 ряда трубок.
В зависимости от геометрических размеров воздухонагре
ватели каждой модели подразделяются на 7 типоразмеров, обо значаемых порядковыми номерами (с N96 по N212).
Калориферы представляют собой одноходовые теплооб
менники и по трубному и межтрубному пространствам и устанав
ливаются с вертикальным расположением теплопередающих
трубок и патрубков.
Воздухонагреватели с N26 по N91 О снабжены одним патруб ком для подвода пара и одним патрубком для отвода конденсата, а калориферы N2N911 и 12 - двумя патрубками для подвода пара и одним патрубком для отвода конденсата.
При групповой установке воздухонагревателей боковые щитки могут не устанавливаться, что позволяет образовывать сплошную поверхность нагрева. Некоторые данные калориферов
представлены в таблицах 4.1.,4.2., 4.3., 4.4.
Таблица 4.1.
Технические данные калориферов типа КП3-СК-01 АУ3
N2N2 |
Площадь по- |
Площадь |
Дпина теп- |
|
|||
верхности теп- |
лопере- |
|
|||||
Кало- |
фронтально- |
Масса, |
|||||
рифе- |
лообмена с |
го сечения, |
дающей |
кг |
|||
воздушной сто- |
трубки (В |
||||||
|
f, м |
2 |
|
||||
РОВ |
роны, F, М2 |
|
свету), L, м |
|
|||
6 |
13.26 |
|
0,267 |
0.53 |
38 |
||
7 |
16,34 |
|
0,329 |
0,655 |
44 |
||
8 |
19,42 |
|
0,392 |
0,78 |
50 |
||
9 |
22,5 |
|
0,455 |
0,905 |
56 |
||
10 |
28,66 |
|
0,581 |
1,155 |
68 |
||
11 |
83.12 |
|
1,66 |
1.655 |
176 |
||
12 |
125,27 |
|
2,488 |
1,655 |
259 |
||
43
www.mitht.ru/e-library
Таблица 4.2
Влияние массовой скорости воздуха во фронтальном сечении
калорифера на коэффициент теплопередачи и аэродинамическое
сопротивление этого калорифера (КП3·СК·01АУ3).
|
6 са" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аэроди· |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер калорифера |
|
|
|
намиче· |
|
|||||||
|
:.о: |
)( |
()' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
со) |
>- |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ское со- |
|
||
|
g; |
q", |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
caM~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
против· |
|
||||||
|
IZI |
~ |
1:: |
|
|
6 |
|
7 |
8 |
|
9 |
10 |
|
11 |
12 |
|
ление |
|
||
|
8 ..а |
|
w: |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
са |
t |
§ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
калори- |
|
||
|
:Е |
8. |
|
|
|
|
|
|
Коэффициент теплопередачи, |
|
|
фера, |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К, вт/м2град. |
|
|
|
Ар, Па |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
|
|
|
|
37,29 |
|
36,76 |
36,33 |
|
35,96 |
35,38 |
|
34,52 |
34,52 |
|
20,53 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
2,5 |
|
|
|
|
40,77 |
|
40,19 |
39,72 |
|
39,31 |
38,68 |
|
37,74 |
37,74 |
|
30,89 |
|
|
|
|
3,0 |
|
|
|
|
43,86 |
|
43,24 |
42,72 |
|
42,29 |
41,61 |
|
40,6 |
40,6 |
|
43,14 |
|
|
|
|
3,5 |
|
|
|
|
46,64 |
|
45,98 |
45,44 |
|
44,98 |
44,25 |
|
43,18 |
43',18 |
|
57,22 |
|
|
|
|
4,0 |
|
|
|
|
49,2 |
|
48,51 |
47,93 |
|
47,44 |
46,68 |
|
45,55 |
45,55 |
|
73,08 |
|
|
|
|
4,5 |
|
|
|
|
51,58 |
|
50,85 |
50,25 |
|
49,73 |
48,93 |
|
47,74 |
47,74 |
|
90,67 |
|
|
|
|
5,0 |
|
|
|
|
53,8 |
|
53,04 |
52,37 |
|
51,88 |
51,04 |
|
49,8 |
49,8 |
|
109,98 |
|
|
|
|
5,5 |
|
|
|
|
55,89 |
|
55,1 |
54,44 |
|
53,89 |
53,02 |
|
51,73 |
51,73 |
|
131,0 |
|
|
|
|
6,0 |
|
|
|
|
57,87 |
|
57,05 |
56,37 |
|
55,8 |
54,9 |
|
53,57 |
53,57 |
|
153,6 |
|
|
|
|
6,5 |
|
|
|
|
59,75 |
|
58,9 |
58,21 |
|
57,61 |
56,68 |
|
55,31 |
55,31 |
|
178,0 |
|
|
|
|
7,0 |
|
|
|
|
61,55 |
|
60,68 |
59,96 |
|
59,35 |
58,39 |
|
56,97 |
56,97 |
|
203,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.3. |
|
|
|
|||||
|
|
Технические данные калориферов типа Кn4-CK·01АУ3 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
N2 |
|
Площадь поверхно- |
|
Площадь |
|
Длина теплопе- |
|
|
|||||||||||
|
кало- |
|
сти теплообмена с |
фронтально- |
редающей труб- |
Масса, |
||||||||||||||
рифе- |
воздушной стороны, |
|
го сечения, |
|
ки (в свету), |
|
кг |
|||||||||||||
|
ра |
|
|
|
|
F, м2• |
|
|
f, м2• |
|
L, м2 . |
|
|
|
||||||
6 |
|
|
|
|
|
17,42 |
|
0,267 |
|
0,53 |
|
|
45 |
|
||||||
7 |
|
|
|
|
|
21,47 |
|
0,329 |
|
0,655 |
|
|
53 |
|
||||||
8 |
|
|
|
|
|
25,52 |
|
0,392 |
|
0,78 |
|
|
61 |
|
||||||
9 |
|
|
|
|
|
29,57 |
|
0,455 |
|
0,905 |
|
|
68 |
|
||||||
10 |
|
|
|
|
|
37,66 |
|
0,581 |
|
1,155 |
|
|
85 |
|
||||||
11 |
|
|
|
|
110,05 |
|
1,66 |
|
1,655 |
|
|
223 |
|
|||||||
12 |
|
|
|
|
166,25 |
|
2,488 |
|
1,655 |
|
|
331 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
www.mitht.ru/e-library
Таблица 4.4.
Влияние массовой скорости воздуха во фронтальном сечении калорифера на коэффициент теплопередачи и аэродинамическое
сопротивление этого калорифера (КП4-СК-01 АУЗ).
Массо- |
Номер калорифера |
Аэродина- |
|
вая ско- |
мическое |
||
|
рость |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
сопротивле- |
воздуха, |
|
|
|
|
|
|
|
ние калори- |
up |
Коэффициент теплопередачи, К, Вт/м2 град. |
фера, |
||||||
кг/м2с. |
|
|
|
|
|
|
|
Ар, Па. |
2,0 |
33,16 |
32,89 |
32,70 |
32,49 |
32,18 |
31,75 |
31,75 |
27,50 |
2,5 |
36,85 |
36,56 |
36,31 |
36,11 |
35,77 |
35,29 |
35,29 |
40,23 |
3,0 |
40,18 |
39,86 |
39,59 |
39,37 |
39,00 |
38,48 |
38,48 |
54,90 |
3,5 |
43,23 |
42,88 |
42,59 |
42,36 |
41,96 |
41,40 |
41,40 |
71,4 |
4,0 |
46,05 |
45,68 |
45,37 |
45,12 |
44,70 |
44,10 |
44,10 |
89,66 |
4,5 |
48,69 |
48,31 |
47,98 |
47,72 |
47,27 |
46,63 |
46,63 |
109,60 |
5,0 |
51,19 |
50,78 |
50,44 |
50,16 |
49,69 |
49,02 |
49,02 |
131,20 |
5,5 |
53,55 |
53,13 |
52,77 |
52,48 |
51,98 |
51,29 |
51,29 |
154,30 |
6,0 |
55,81 |
55,36 |
54,99 |
54,69 |
54,17 |
53,45 |
53,45 |
179,00 |
6,5 |
57,97 |
57,51 |
57,12 |
56,80 |
56,27 |
55,51 |
55,51 |
205,16 |
7,0 |
60,04 |
59,56 |
59,16 |
58,83 |
58,28 |
57,50 |
57,50 |
232,80 |
Рассмотрим один ИЗ возможных вариантов расчета и под бора калорИфера на приме~.
ПРUllер 4.1.
В группе калориферов сушильной установки подогревается
воздух в количестве 2,2 кг/с от начальной температуры 200 до
конечной температуры 150 ос. Давление греющего пара 10 ата. Требуется подобрать калориферы типа КП3(4)-СК-01 АУЗ
при условии, что величина потерянного напора на калорифере не
ДОЛ)Юiа превышать 22 мм водного столба (что составляет 5+25% от общего сопротивления установки).
Решение
1) Рассмотрим параллельно две схемы калориферной ус тановки (группу калориферов назовем калориферной установ кой). По первой схеме число калориферов в одном ряду m = 1, а по второй схеме число калориферов в одном ряду m =2. Число рядов, n, калориферной установки будет являться искомой вели
чиной.
45
www.mitht.ru/e-library
2) Анализируя технические данные калориферов обоих ти пов (КПЗ, Кn4) по таблицам 4.1. и 4.3., находим, что площади фронтальных сечений одинаковых номеров калориферов одни и
те же. Составим таблицу расчета скорости воздуха во фронталь
ном сечении установок для различных номеров калориферов с
целью отбора приемлемых вариантов для последующего их рас
смотрения по допустимым значениям массовой скорости движе
ния воздуха: 2+7 Kr/M2 с.
Расчет скорости во фронтальном сечении установки с ка лориферами в одном ряду ведем по формуле
G
v = - , (4.1.)
р., j·m
Так, например, для установки с двумя калориферами в од-
ном ряду формула (4.1.) будет выглядеть так: ир |
G |
=-- |
|
..~2 |
j.2 |
Результаты расчетов представлены в таблице 4.5.
Таблица 4.5.
Скорость воздуха во фронтальном сечении установок с различными номерами калориферов
N2N2 калориферов |
|
Скорость воздуха во фронтальном |
|
сечении установки с |
|||
КПЗ(4)-СК-01АУ3 |
одним калорифе- |
двумя калорифе- |
|
|
|
ром в одном ряду |
рами в одном ряду |
6 |
|
8,24 |
4,12 |
7 |
|
6,69 |
3,35 |
8 |
|
5,61 |
2,81 |
.9 |
|
4,84 |
2,42 |
10 |
|
3,79 |
1,90 |
11 |
|
1,33 |
- |
Как следует из таблицы 4.5. для последующего рассмотре
ния пригодны следующие номера калориферов: для установки с
одним калорифером в одном ряду - N2N2 7+10; для установок с
двумя калориферами в одном ряду - N2N2 6+9.
З) Рассчитаем потребную мощность калориферной уста
новки.
Q=G.C·~K -tн)=202.1,Оl.(150-20)=289 кВТ.
46
www.mitht.ru/e-library
4) Рассчитаем температурный напор калориферной уста
новки по формуле |
|
|
|
|
|
|
М =(11' 11") |
, |
где 11'=t |
гр.n |
- t |
Н |
=179 - 20 =159 ос . |
А' |
|
|
' |
|||
ln- |
|
|
|
|
|
|
11" |
|
|
|
|
|
|
11"= 'гр.n - 'к =179 -150 =29 ос.
Откуда 111 = 76,4 ос.
5) Оценим величины коэффициентов теплопередачи с по
мощью табл. 4.2.; 4.4. в зависимости от скорости воздуха во
фронтальном сечении калориферных установок и рассчитаем
потребные поверхности теплообмена по формуле
|
|
_ |
Q _ 289000 _ 3783 |
(4.2.) |
||||||
|
|
|
F ---- |
|
|
--- |
||||
|
|
|
|
|
|
к .АI К . 76,4 |
К |
|
||
|
Результаты расчетов по формуле (4.2.) представлены в |
|||||||||
таблице 4.6. |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Таб.nица 4.6 |
||||
|
Коэффициенты теплопередачи и потребная поверхность |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
теплообмена |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
N2N2 |
|
|
|
|
КалорИферная установка с |
|
|||
|
кало |
|
одним калорифером в |
|
двумя калориферами в |
|||||
|
ри- |
|
одном ряду |
|
|
одном ряду |
||||
|
фе- |
|
Коэф. те- |
|
Потребная |
|
Коэф. те- |
Потребная |
||
|
ров |
|
плоп., К, |
|
поверхность, |
|
плоп., К, |
поверхность, |
||
|
|
|
вт/м2град |
|
Fл,м2 |
|
Вт/м2гР8д |
F , м2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
Калориферы типа КП3-СК-01АУ3 |
|
||||||
|
6 |
|
- |
|
|
- |
|
|
49,8 |
|
|
|
|
|
|
|
76,0 |
||||
|
7 |
|
59,6 |
|
|
63,5 |
|
|
45,2 |
83,7 |
|
8 |
|
54,9 |
|
|
68,9 |
|
|
41,6 |
90,9 |
|
9 |
|
51,2 |
|
|
73,9 |
|
|
38,8 |
97,5 |
|
10 |
|
46,6 |
|
|
81,2 |
|
|
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Калориферы типа КП4-СК-01АУ3 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
- |
|
|
- |
|
|
46,7 |
81 |
|
|
7 |
58,3 |
|
|
64,9 |
|
|
42,0 |
90,1 |
|
|
8 |
53,3 |
|
|
71,0 |
|
|
38,3 |
98,8 |
|
|
9 |
49,4 |
|
|
76,6 |
|
|
35,5 |
106,6 |
|
|
10 |
43,5 |
|
|
87,0 |
|
|
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
47 |
|
|
|
www.mitht.ru/e-library
Примечание: коэффициенты теплопередачи определяем по
табл. 4.2., 4.4. в зависимости от скорости воздуха соответствую
щей калориферной установки (табл. 4.5) интерполированием.
6) Определяем число рядов n; сопротивление I1pycm; дейст вительную поверхность Fg ; запас по поверхности каждой калори ферной установки 11F. Проверим пригодность калорИферных ус тановок по допустимым значениям I1p>,cm и D.F (последовательно).
Формулы для расчета:
Число рядов:
n=~; |
(4.3.) |
F·m |
|
Сопротивление установки |
|
дJJycm. =дJJ·n; |
(4.4.) |
Действительная поверхность теплообмена калориферной
установки
F,g =m'n', |
(4.5.) |
где т·n - число калориферов калориферной установки;
запас по поверхности |
|
|
М'= Fg -рn |
·100%' |
(4.6.) |
Fn |
' |
|
Результаты расчетов и выбора представлено в таблице 4.7.
48
www.mitht.ru/e-library