барабанная сушилка 2009

Полученное значение О"тах сравнивают с допускаемым на­

пряжением материала бандажа при изгибе, [СУиз ].

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. масса снаряженного барабана с высушиваемым материалом равна 39385 кг.

Известно таюке, что бандаж свободно опирается на башмаки.

Решение

Максимальный изгибающий момент

М=A·Q·R=008· 0,5.39385.9,81.122=1088600 Н·ем.

тах		,	2cos30
Максимальное изгибающее напряжение
О"т.у	= МтаХ	= 1088600·6 =1613 Н!см2 = 1613 МПа.
~	W	18·152	'

Сопоставление максимального изгибающего напряжения с

допускаемым напряжением материала бандажа, [О"ю] = 175 МПа

[23J, следовательно (1тах < [О"иэl·

3.5.2. 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 суwильных барабанов

Вращающиеся барабанные сушилки обычно работают под

вакуумом в 5+25 мм. вод. ст. Это неболыuое 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

41

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 уплотнениях служит зазор между 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 TpaHC~ портирующим устройством (например, шнеком на верхней BXOД~

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-

42

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. Паровые 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 КЗ>lЩого 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), пригодные для всех практических случаев не

представляется возможным, поскольку эти требования и правила в конкретных случаях сильно разнятся. Поэтому приемлемое ре-

43

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 кг/м2с 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 Kr/M2C, 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 КПЗ­ СК-01 АУЗ и Кn4-СК-01АУЗ, 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 [14]).

44

www.mitht.ru/e-library

4.1.1. калориферы типа КПЗ-СК-О1ДУ3 и КП4-ск-О1ДУ3

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 N26 по N212).

Калориферы представляют собой одноходовые теплооб­ менники и по трубному и межrрубному пространствам и устанав­

ливаются с вертикальным расположением теплопередающих

трубок и патрубков.

Воздухонагреватели с N26 по N21 О снабжены одним патруб­ ком для подвода пара и одним патрубком для отвода конденсата, а калориферы N2N211 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-О1 АУ3

							Площадьпо-		Площадь			Длина те-
N2N!!												плолере-
						верхности те-			фронталь-				Мас-
Кало-												дающей
							ллообменас		ного ce'-Je-				са,
рифе-												трубки (В
ров							воздушной		НИЯ,			свету), L,	кг
						стороны, F, м2			f, м2
												м
6					13,26				0,267			0,53	38
7					16,34				0,329			0,655	44
8					]9,42				0,392			0,78	50
9					22,5				0,455			0,905	56
10					28,66				0,581			1,155	68
1]					83,12				1,66			1,655	176
12					125,27				2,488			1,655	259
									45

www.mitht.ru/e-library

Таблица 4.2

Влияние массовой скорости воздуха во фронтальном сечении калорифера на коэффициент теплопередачи и аэродинамическое

сопротивление этого калорифера (КПЗ-СК-01АУ3).

																											Аэроди-
		оcU												Номер калорифера													намиче-
		~X,-.
		c.>>'\J																									ское со-
		о:: ~~																									против-
		CIIo--
		81D~					6					I	7	8		9				10		11				12	ленис
		c.>.lI		•
		с.>	t3	~																							калори-
		CII	о										КоэффициеlП теплопередачи.														фсра,
		~o..
														К, BT/M2rpaд,													др,Па
			2,0				37,29						36.76	36,33		35,96				35,38		3452				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				51,02		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				55,3]	178,0
			7.0				61,55					60,68		59,%		59,35				58,39		56,97				56,97	203,7
																Таблица 4.3.
			Технические данные калориферов типа КП4-СК-01АУ3
		лr!!		Площадь поверхности												Площадь						д,'ПfНа теплопе-
							теплообмена с воз-									фронталъноro						редающей трубки							Масса,
		I<aЛо-
					душной стороны, F,											сечения,							(В свету),						I<J'
	рифера												)12.				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				0581						1,155						85
		1J										110,05				1,66						1,655						223
	12											166,25				2,488						1,655						331
														46

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-О1 АУ3).

	Массовая				Номер калорифера					Аэродинами-
										ческое сопро-
	скорость
			6	7	8	9	10	11	12	тивление кэ-
	воздуха,
										лорифсра,
	Up кrlМ:с.		Коэффициент теплопередачи, К, Втlм? град.
										~р,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	36,3]	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	4],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	5],98	51,29	51,29	154,30
	6,0		55,81	55,36	54,99	54,69	54,17	53,45	53,45	]79,00
	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 примере.

Прuмер4.1.

В группе калориферов сушильной установки подогревается

кг.вл

воздух (Хо=О,О08 --- ) в количестве 2,2 кг/с от начальной

кг.а.С.в.

температуры 200 до конечной температуры 150 ос. Давление

греющего пара 1О ата.

Требуется подобрать калориферы типа КП3(4)-СК-О1 АУ3 при ус­

ловии, что величина потерянного напора на калорифере не должна пре­

вышать 22 мм водного столба (что составляет 5+25% от общего сопро­

тивления установки).

Решение

1) Рассмотрим параллельно дее схемы калориферной установки

(группу калориферов назовем калориферной установкой). По первой

схеме число калориферов е одном ряду m = 1, а по второй схеме число

калориферов в одном ряду m=2. Число рядов, п, калориферной ус­

тановки будет являться искомой величиной.

47

www.mitht.ru/e-library

2) Анализируя технические данные калориферов обоих типов (КПЗ, КП4) по таблицам 4.1. и 4.3., находим, что площади фронтальных сечений одинаковых номеров калориферов одни и те же. Составим таб­ лицу расчета скорости воздуха во фронтальном сечении установок для различных номеров калориферов с целью отбора приемлемых вариан­

тов для последующего их рассмотрения по допустимым значениям мас­

совой скорости движения воздуха: 2+7 кг/м2 с.

Расчет скорости во фронтальном сечении установки с калорифе­

рами в одном ряду ведем по формуле

	v		Lв.',		(4.1.)
		Рm	= --
			I·m'
Так, например, для установки с двумя калориферами в од­
ном ряду формула (4.1.) будет выглядеть так: ир					L
					=--'!:!!-
				.. =2	.f. 2
Результаты расчетов представлены в таблице 4.5.
			Таблица 4.5.
Скорость воздуха во фронтальном сечении установок с
различными номерами калориферов
N2.N"\! калориферов		Скорость воздуха во фРОl:IТ'dЛЬНОМ сечении
			установки с:
КП3(4)-СК-ОIАУ3	--			Iдвумя калориферами
		одним калорифером
			в одном ряду	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 рассмотрения пригодны следующие номера калориферов: для установки с одним калорифером в одном

ряду - N2N2 7+ 1О; для установок с двумя калориферами в одном ряду - N2N2 6+9. 3) Рассчитаем потребную мощность калориферной установки.

Q =Lв.q 'C'~K -tп)= 2,2.1.01.(150-20)= 289 к8Т,Гilес-

теплоемко~rъ влажного воздуха, наЙДенна.н 110 нравилу адцитивнOC'III. (*ем. c·rp. 48)

48

www.mitht.ru/e-library

4) Рассчитаем температурный напор калориферной уста­

новки по формуле

(L1' - А")

L11= L1' ,гдеL1'=tгрn -lп =179-20=159 0С;

ln --

L1"

L1"=t.n -tк ==179-150==29 0С .

Откуда М = 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·М К·76,4				К
					Результаты расчетов по формуле (4.2.) представлены в
	таблице 4.6.
															Таблица 4.6
					Коэффициенты теплопередачи и потребная поверхность
														теплообмена
	N2NQ													Калориферная установка с
								ОДНИМ калорифеРОМ в одном									двумя калориферами в
	Ka.::IO-
												ряду						одном ряду
	рифе-
								Коэф. теп-						Потребная			Коэф. теп-			Потребная
		ров
									лоп., 1<,								доп., К,
													поверхность,							поверхн~стъ,
									BT/M2rpaд					Fп,м2			BTIM2rpaд			Fп,М·
											Калориферы типа КП3-СК-ОIАУ3
	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-ОIАV3
			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				-		-
																	49

www.mitht.ru/e-library

Примечание: коэффициенты теплопередачи определяем по табл. 4.2., 4.4. в заВ~1СИМОСТИ от скорости воздуха соответст­

вующей калориферной установки (табл. 4.5) интерполированием.

6) Определяем число рядов n; сопротивление t1pycm; дейст­

вительную поверхность Fg ; запас по поверхности каждой кало­

риферной установки !JJi'. Проверим пригодность калориферных

установок по допустимым значениям I1pvcm и !JJi' (последователь-

H~.		.
Формулы для расчета:
Число рядов:
n=	FП_.	(4.3.)

F·m'

Сопротивление установки
дzl,>cm =Ар·n;	(4.4.)

Действительная поверхность теплообмена калориферной

установки

1<'д =Fm·n;

(4.5.)

где т·п - число калориферов калориферной установки;

запас по поверхности

F -}'

	II	(4.6.)
др =--.!L___ . 100% :
};	.

п

Результаты расчетов и выбора представлено в таблице

4.7.

*Потребная мощность калорифера может быть рассчитана по

формуле

Q=L(lj -10)'

50

www.mitht.ru/e-library