Виробництво будівельного гіпсу в гіпсоварильних котлах
Курсовий
проект
на
тему:
"Виробництво будівельного гіпсу в гіпсоварильних котлах"
Зміст
Вступ
. Опис роботи теплової
установки
. Технологічні параметри
та режим роботи установки
. Розрахунок горіння
палива
. Матеріальний та
тепловий баланс
4.1 Матеріальний
баланс
4.2 Тепловий
баланс
5. Аеродинамічний
розрахунок
Література
Вступ
Гіпсові в'яжучі є повітряними
в'яжучими. Добування їх грунтується на здатності двогідрату гіпсу СаS04•2Н2O
в процесі нагрівання частково або повністю дегідратуватися.
Сировиною для виробництва гіпсових
в'яжучих є, як правило, природний гіпс СаS04•2Н2O.
Рідше використовується безводний гіпс - ангідрит, а також гіпсовмісні відходи
хімічної промисловості (фосфогіпс, борогіпс тощо).
Варіння в гіпсоварильних котлах. Серед
агрегатів, у яких проводиться теплова обробка гіпсу, найпоширенішими є варильні
котли, їх перевага перед іншими агрегатами полягає в простоті конструкції,
чистоті й однорідності продукту, що добувається.
Недоліком котлів є періодичність
дії, а отже, зайві затрати часу на завантаження і вивантаження. Крім цього,
днище й обичайки котлів часто прогоряють, тому потрібний додатковий час на
ремонтні роботи.
Будівельний гіпс - гіпсова
низьковипалювальна в'яжуча речовина, що складається в основному з β-напівгідрату
сульфату кальцію. β-напівгідрату
сульфату кальцію утворюється під час випалу в гіпсоварильних котлах.
В курсовому проекті наведені вимоги
до сировини та готової продукції, вибір та обґрунтування технології
виготовлення, розрахунок продуктивності технологічних ліній та багато іншого,
технологічний розрахунок, техніко-економічні показники підприємства.
1. Опис
роботи теплової установки
Гіпсоварильний котел являє собою
циліндричний сталевий зварний барабан із сферичним днищем. В середині барабана
розташована мішалка з обертовими лопастями. Часто
до лопастей
кріплять
ланцюги, щоб мішалка, обертаючись, очищувала днище, набране із сегментів.
Зверху барабан має завантажуючий шнек, за його допомогою подається порошок в
середину барабана. В середині барабана є жарові труби, крізь які проходять
гарячі гази, і труба для виходу пари. Котел вмурований у мур, в якому є топка.
В ній згоряє паливо і утворюються гарячі гази, котрі обдувають котел зовні і
проходять в середину по жаровим трубам. Так створюється рівномірний нагрів і
певні умови для процесу дегідратації двоводного гіпсу. Після варіння з котла
виходить готовий порошок (напівводний гіпс) і поступає в бункер томління чи
витримування. На практиці застосовують, як правило, котли місткістю 7-15м3.
В таких котлах питомі витрати палива 40-50 кг умовного палива на 1 тону.
Вихідний порошок, який подається в котел має температуру 40-60°.
2. Технологічні
параметри та режим роботи установки
При варінні в котел подається
порошок гіпсу і одночасно вмикається мішалка; порошок рівномірно перемішується
і нагрівається до температури 120-150°. За І-шу годину температура підвищується
до 150-180°, потім іде процес дегідратації гіпсу, температура матеріалу
залишається постійною, тому що процес дегідратації - ендотермічний з поглинанням
тепла. Хімічна вода, яка виділяється з гіпсу у вигляді пари, утворює ефект
кипіння.
Порошок витримується у котлі 1-3
години, причому чим більше витримування, тим більш вища якість готового
продукту. Це пояснюється тим, що при збільшенні витримування збільшуються
кристали напівгідрату, вони стають більш чіткішими. Проте при збільшенні
витримування знижується продуктивність котлів. Після виділення хімічної води
порошок осідає в котлі. Коли температура підвищується на 20-30°, процес варіння
гіпсу зупиняють і готовий гіпс вивантажується в бункер витримування.
Гарячі гази з варильного котла
можуть іти в шахтний млин і використовуватися для сушіння гіпсового каменю.
Основний недолік гіпсових котлів є періодичність дії цих апаратів. Розроблені
апарати безперервної дії, наприклад апарат киплячого шару: під дією гарячих
газів гіпс "кипить" в певному шарі і переливається в бункер
витримування.
Реакція одержання будівельного
гіпсу:
В бункерах витримування гіпс
зберігається декілька годин, причому за рахунок підвищення температури
матеріалу проходить кінцева дегідратація, а вода, що утворюється, іде на
гідратацію зневодненого гіпсу та розчинного ангідриту, тому якість будівельного
гіпсу підвищується. Порошок гіпсу, що випалюється в гіпсоварильному котлі, для
підвищенні якості може додатково перемелюватись. При цьому якість будівельного
гіпсу, його сортність підвищується. Для повторного помелу застосовуються
кульові млини - обертові барабани, які завантажені стальними кульками (мелючими
тілами). При обертанні млина ці кульки подрібнюють матеріал за рахунок ударної
і стираючої дії. Остаточно готовий будівельний гіпс подається в бункерні чи
силосні склади готової продукції.
Для забезпечення необхідної
продуктивності лінії виробництва запроектовано 9 гіпсоварильних котлів 3061,
механічні характеристики яких і параметри роботи наведені в таблиці 1.
Таблиця 1
Технічні
характеристики і параметри роботи котлів
|
№ п\п
|
показники
|
Значення
|
|
1.
|
Місткість котла, м3
|
3
|
|
2.
|
Маса сирця одночасного завантаження, т
|
2,5
|
|
3.
|
Температура варіння гіпсу, 0С
|
140…170
|
|
4.
|
Тривалість завантаження котла, с
|
300…460
|
|
5.
|
Тривалість розвантаження, с
|
160…300
|
|
6.
|
Тривалість циклу варіння, с
|
3600
|
|
7.
|
Температура в топці котла, 0С
|
900-1000
|
|
8.
|
Габаритні розміри, м: довжина Ширина Висота
|
2,5 3,0 2,545
|
В залежності від застосованої
сировини і від вимог, що висуваються до готоової продукції, встановлюють графік
варіння гіпсу.
Графік варіння гіпсу в
гіпсоварильних котлах з попереднім підігрівом гіпсової муки в млині наведений
на рис.1.
3.
Розрахунок
горіння палива
Розрахувати процес горіння вугілля
такого умовного склад:
Кам'яне вугілля (вугільний пил)
Богословського (Б2) родовища.
|
СГ
|
НГ
|
ОГ
|
NГ
|
SГ
|
Сума
|
|
70,0
|
4,5
|
23,6
|
1,3
|
0,6
|
100.0
|
Спалювання проводиться у виносній
топці. Вміст золи Ас = 20; вміст вологи WP
= 29.
Початкова температура повітря: tпов
= 20. Початкова температура палива: tпал
= 20. Вологовміст
повітря: d
= 10 г/кг cухого
палива.
1. Визначаємо склад робочого
палива.
Вміст золи в робочому паливі:
Вміст інших елементів в робочому
паливі:
Результати розрахунків зводимо в
таблицю:
2. Визначаємо значення теплоти
згорання робочого палива.
- нижча теплота згорання:
339*39.76+1030*2.56-109*13.07-25*29=13965.81кДж/кг
3. Теоретично необхідна кількість
повітря для горіння:
- сухе повітря:
0,0889*39,76+0,265*2,56-0,0333*13,06=
3,78 м3/кг.
- вологе повітря (з
врахуванням вологості атмосферного повітря):
(1+0,0016*10)3,78=3,84
м3/кг;
де d
- вологовміст повітря. Горіння
палива з теоретичною кількістю повітря є ідеальним випадком. Па практиці при
спалюванні палива в топках і печах необхідно давати дещо більшу кількість
повітря через недосконалість процесу спалювання.
Відношення
дійсної кількості повітря, що надходить на горіння, до теоретичної називається
коефіцієнтом надлишку повітря:
Коефіцієнт а залежить від виду та
способу спалювання і складає:
-для твердого
палива:
пилеподібного......................................... 1,2...1,25
4. Дійсна кількість
повітря для горіння. Приймаємо коефіцієнт надлишку повітря для горіння 
=1.2.
Тоді витрати:
· сухого
повітря 
1.2*3.78=4.54
м3/кг;
· атмосферного
повітря 
1.2*3.84=4.61
м3/кг;
5. Склад і кількість
продуктів згорання при α=1.2:
0,01855*39,76=0,738
м3/кг;
0,112*2,56+0,0124*29+0,0016*10*4,54=0,72
м3/кг;
0,007*0,34=0,002 м3/кг;
0,79*4,54+0,008*0,74=3,59
м3/кг;
0,79*(0,2)3,78=0,6
Загальна кількість продуктів горіння
при α=1.2:
Vα=0.738+0.72+0.002+3.59+0.6=
5.65 м3/кг.
6. Складаємо
матеріальний баланс процесу горіння на 100 кг
вугілля, при α
=
1,2.
Матеріальний
баланс процесу горіння
Таблиця 2
|
Прихідна частина
|
кг
|
Витратна частина
|
кг
|
|
Вугілля Повітря: O2=100*4.54*0.21*1.429
N2=100*4.54*0.79*1.251
H2O=100*0.0016*10*4.54*0.804
|
100,0
136,24
448,68
5.84
|
Зола (шлак) АP
Продукти згорання: СO2=100*0.738*1,977 SO2=100*0.002*2.852
Н2О=100*0.72*0.804
N2=100*3.59*1.251 O2=100*0.6*1.429
Нев'язка
|
14.2
145.9 0.57 57.9 449.1 85.7 -4.71
|
|
Всього
|
690.76
|
Всього
|
690.76
|
Нев'язка балансу складає:100*4.71/690.76
= 0.68%.
7. Визначимо калоричну
(теоретичну) температуру горіння (tт).
Для цього запишемо рівняння теплового балансу процесу горіння 1
кг
палива:
Дійсні витрати атмосферного повітря
по масі:
кг /кг;
Витрати димових газів за масою
складуть (див. табл. матеріального
балансу):
Vα=1.45+0.0057+0.57+4.49+0.85=7.36
кг
Для проектних розрахунків можна
користуватись наближеними формулами:
· для
твердих видів палива і мазуту 
[кДж/кг∙°С];
Калоричну температуру можна
визначити методом послідовного наближення (підбору) або шляхом розв'язку
квадратного рівняння.
Якщо прийняти початкову температура
палива та повітря рівною 20°С та підставивши решту відомих значень в рівняння
теплового балансу процесу горіння, отримаємо:
+5,53*1*20+1*20 = 7,36
+5,53*1*20+1*20 = 7,36
Таким чином, маємо квадратне
рівняння, розв'язавши яке отримаємо: tт
= 1110°С.
. Знайдемо дійсну температуру
горіння з врахуванням величини пірометричного коефіцієнту 
Для даних умов при tт
= 0.9*1110=999°С=1000°С.
В пічних установках в зоні випалу
необхідно підтримувати значення температури горіння (а в сушильних установках -
теплоносія), що відповідають технологічним умовам теплової обробки.
Тому задавшись необхідним значенням
температури із рівняння теплового балансу можна визначити додаткову кількість
повітря, що необхідно подати в зону горіння, або для розбавлення димових газів
після топки.
Нехай при варінні гіпсу у
гіпсоварильному котлі температура в зоні варіння повинна становити 160°С.
Запишемо рівняння теплового балансу
процесу горіння:
де 
-
необхідна теоретична температура горіння:
-
теплоємність
повітря при 
=1110°С;
=1.42.
- необхідна
додаткова кількість повітря.
= 1.72
[кДж/кг∙°С];
Тоді:
13965+1*20+(5.53+XПОВ)*1*20
= 7,36 
Звідси Хпов = 0,02 кг/кг палива.
Тоді загальна кількість повітря, що
витрачається на горіння:
L``=4.61+0,02=
4,63 кг/кг палива або 3,85 м /кг палива.
Дійсний коефіцієнт витрати повітря:
Визначимо загальну кількість
продуктів горіння при новому
0,01855*39,76=0,738
м3/кг; без змін
0,112*2,56+0,0124*29+0,0016*10*3,85=0,74
м3/кг;
0,007*0,34=0,002 м3/кг;
без змін
0,79*3,85+0,008*0,74=3,6
м3/кг;
0,79*(0,2)3,78=0,61
м3/кг;
Загальна кількість продуктів горіння
при αД=1,002:
Vα=0,738+0,74+0,002+3,6+0,61=
5,69
м3/кг.
4. Матеріальний
та тепловий баланс
Основні дані для матеріального та
теплового балансу:
. Характеристики
гіпсоварильного котла 3061.
. Зовнішні габарити котла
2,5*3,0*2,545
. Місткість котла, м3
3
. Продуктивність за один цикл
варки т 2,0
. Тривалість циклу варки, год
1,0
. Режим роботи котла
. Температура в топці 1000°С
. Температура газів за котлом
500°С
. Температура гіпсового
порошку, що завантажується у котел 10°С
. Кінцева температура варіння
160°С
. Витрати порошку з водяною
парою 2%
. Температура водяної пари
що залишають котел 127°С
. Надлишок повітря в топці α=1,002
. Паливо: кам'яне вугілля
Богословського (Б2) родовища
. Склад гіпсового каменю, %
а) 
92
б) мінеральні домішки 8
в) гігроскопічна волога 5,
вміст
гідратної води 20,6
. Склад в’яжучого
а) напівводний гіпс 80,9
б) нерозкладений двогідрат 2,0
в) розчинний ангідрит 7,7
г) мінеральні домішки 9,4,
вміст
гідратної води у в’яжучому 5,86
. Температура в цеху 10 °С
. Поверхня охолодження
гіпсоварильного котла, м2 30
. Середня товщина цегляної
стінки котла, м 0,73
4.1 Матеріальний
баланс
1. Визначення масового складу
в’яжучого отриманого за один цикл варіння.
А) напівводний гіпс 2000*0,809=1618
кг
Б) двоводний гіпс 2000*0,02=40 кг
В) розчинний ангідрит 2000*0,77=154
кг
Г) мінеральні домішки
2000-(1618+40+154)=168 кг
. Визначення потреби в сирому
зневодненому гіпсі на один цикл варки. молекулярні маси гіпсу і продуктів його
гідратації
172
145
136
Потреба в сировині визначається,
використовуючи хімічні реакції утворення продуктів дегідратації гіпсу:
Отримання напівводного гіпсу
На отримання 145 кг будівельного
гіпсу необхідно 172 кг двоводного гіпсу, на отримання 1016 кг будівельного
гіпсу необхідно х кг двоводного гіпсу.
Отримання розчинного ангідриту
На отримання 136 кг ангідриту
необхідно 172 кг двоводного гіпсу, на отримання 154 кг ангідриту необхідно х кг
двоводного гіпсу.
Таким чином витрати сухого порошку
на один цикл варки складає:
1918+195+40+168=2342 кг
а з врахуванням 2% втрати порошку,
що виносяться водяною парою і 0,3% гігроскопічної вологи каменю, дійсна витрата
сирого гіпсового порошку на цикл варки буде:
3. Визначення кількості водяної пари
, що виділилась з матеріалу
При утворенні водяної пари, що
виділилась з матеріалу
1919-1616=301 кг
При утворенні ангідриту виділилась
195-154=41 кг
Гігроскопічної вологи -6 кг
Всього водяної пари - 348 кг
Матеріальний баланс гіпсоварильного
котла Таблиця 3
|
Сировина, що надходить у котел
|
Вихід матеріалу після варіння
|
|
Назва матеріалу
|
Кількість, кг
|
%
|
Назва матеріалу
|
Кількість, кг
|
%
|
|
1 цикл
|
1 т
|
|
|
1 т
|
1 цикл
|
|
|
Природний гіпсовий камінь
|
23 %
|
1198
|
100
|
Напівводний гіпс Нерозкладений двоводний гіпс
Розчинний ангідрит Домішки Втрати порошку Гігроскопічна волога Гідратна
волога
|
1618 40 154 168 48 6 342
|
809 20 77 94 24 3 171
|
68 1,6 6,4 1,8 2 0,2 14
|
|
всього
|
2396
|
1198
|
100
|
всього
|
2396
|
1198
|
100
|
4.2 Тепловий
баланс
Розрахунок ведеться на один цикл
варки.
. Визначення витрати тепла на
доведення меленого сирого гіпсу до температури початку реакції зневоднення: 
2342*1,21(107-10)=276037,2 кДж
. Витрати тепла на
випаровування гігроскопічної вологи з сировини:
6(2639,7-1,2*10)=15586,8кДж
3. Визначення витрати тепла на
хімічні реакції розкладу двоводного гіпсу з отриманням продуктів зневоднення та
водяної пари.
Розклад 1 кг двоводного гіпсу з
утворенням напівводного гіпсу потребує 484,4 кДж тепла.
Розклад 1 кг двоводного гіпсу з
утворенням ангідриту потребує 679,6 кДж тепла, звідки в нашому випадку для
отримання напівводного гіпсу потребує:
1919*484,4=929563,6 кДж
А на утворення розчинного ангідриту
195*679,6=132529,7 кДж
Сумарна витрата тепла на хімічні
реакції складе:
929563,6+132529,7=106202,5 кДж
4. Витрати тепла на доведення
продуктів зневоднення гіпсу до кінцевої температури варіння (160°С).
Ця витрата за своїм абсолютним
значенням рівна різниці тепловмісту готового в’яжучого і фізичної теплоти
вихідних продуктів на початку реакції (умовно 107 °С).
Теплоємність 
при
160 °С рівна 1,048кДж/кг*°С
При 107 °С - 0,96 кДж/кг*°С
Теплоємність 
при
160 °С рівна 0,88 кДж/кг*°С
При 107 °С - 0,62 кДж/кг*°С
Фізична теплота продукції, що
вивантажується з котла складає:
А) з 1618*160*1,048=279784,5 кДж
Б) з 154*160*0,88=22353,7
кДж
В) з домішками 168*160*0,838=25994,8
кДж
Г) з 
40*107*1,22=5200,63 кДж
Всього матеріал, що вивантажується
виносить 333200,1 кДж за один цикл.
Тепловміст продуктів дегідратації
гіпсу при 107°С складає:
1618*107*0,96=166841,6 кДж
40*107*1,22=5200,6 кДж
154*107*0,82=13463,3 кДж
Мінеральні домішки 188*107*0,84=16857,2
кДж
Всього 202369,5 кДж
Таким чином витрати тепла на
доведення продуктів зневоднення гіпсу з 107°С до кінцевої температури варки
складає:
333200,1-202369,5=130830,6 кДж
5. Витрати тепла на перегрів
водяної пари до 127°С
Теплоємність водяної пари при 127°С
становить Сп=1,93кДж/кг*°С.
Перегрів пари складає 20°С, витрата
тепла тоді складає
348*1,93*20=13414,7 кДж
На весь процес отримання в’яжучого
витрачається на один цикл варки:
=276037,2+15586,8+1062022,5+130630,6+13414,7=1497691,8 кДж
6. Визначення тепловтрат
цеглою-обмуровкою гіпсоварильного котла в навколишнє середовище.
Середню температуру внутрішньої
поверхні стін пиймаємо на 50 °С нижчу середньої температури димових газів.
Середня температура газів становить
(1000+500)/2=750°С
Середня температура внутрішньої
поверхні стін 750-50=700°С
При кладці шириною 0,73 м
температура зовнішньої поверхні стін буде складати 65°С (визначається за графіком
23)[3].
З врахуванням температури зовнішньої
поверхні стін і температури навколишнього середовища з допомогою графіка (3)
визначаємо величину тепловтрат кладки в навколишнє середовище. Вона складає
2095 кДж/м2*год.
Годинна тепловтрата обмурівки буде
складати при площі охолодження поверхні котла 30 м2:
30*2095=62850кДж/год
Оскільки цикл варки складає 1 год,
то втрати за цикл варки складатимуть 
кДж/год.
Загальна витрата тепла на процес
отримання в’яжучого разом з тепловитратами в навколишнє середовище:
1497891,8+62850=1560741,8 кДж
7. Визначення витрат палива
Для визначення витрати палива
задаємось коефіцієнтом корисної дії топки (
).
Приймаємо =0,85. Спалюване в
топці паливо дає відому кількість тепла, частина якого втрачається в установці.
Решта у вигляді фізичної теплоти димових газів виходить з гіпсоварильного
котла.
Визначенню витрат палива передує
визначення тепловтрат з відхідними газами (подальший розрахунок ведеться на 1
кг палива).
Загальний об’єм газів:
Vзаг =5.69
м3/кг
Теплоємність газів при 500 °С рівна
1,35кДж/м3.
Тепловтрати з відхідними газами,
отриманих при спалюванні 1 кг палива складають:
1,35*500*5.69=3840.75кДж
З врахуванням коефіцієнта корисної
дії топки в установці використовуються:
13965*0.85-3840.75=8029.5кДж/кг
палива
Таким чином витрати натурального
палива на один цикл варки складуть:
1560741,6/8029,5=194 кг
На 1т готової продукції 194/2=97 кг
В умовному паливі на 1 т в’яжучого
буде:
97*13965/29300=46 кг
Таблиця 4 Тепловий баланс
гіпсоварильного котла
|
Прихід тепла
|
Втрати тепла
|
|
Статті надходжень
|
кДж
|
%
|
Статті витрат
|
кДж
|
%
|
|
1 цикл
|
1 т
|
|
|
1 т
|
1 цикл
|
|
|
Природний гіпсовий камінь
|
3338253
|
1667126,5
|
100
|
нагрівання гіпсу до тем ператури початку
реакції випаровування гігроскопічної вологи хімічні реакції нагрівання
продуктів до кінцевої температури перегрів пари тепловтрати в навколишнє
середовище тепловтрати топки з відхідними газами
|
276037,2 15586,8 1082022,5 130830,6 13414,7
62850 500738 1268326,4
|
138019 7793 531011 65415 6707 31425 250369
634163
|
8,3 0,5 31,8 3,9 0,4 1,9 15 38
|
|
|
|
|
Нев’язка
|
8446,8
|
4223
|
0,2
|
|
всього
|
3338253
|
1667126,5
|
100
|
всього
|
3338253
|
100
|
5. Аеродинамічний
розрахунок
При згоранні 1 кг палива утворюється
5.69
м3
димових газів. За годину (цикл варіння) використовується 194 кг палива, тоді за
1 секунду будемо мати димових газів:
Враховуючи те, що одночасно працює 9
гіпсоварильних котлів отримаємо:
Температура газів на виході з котла
5000С . швидкість газів приймаємо 2
м/с. Для того щоб димові гази не вибивались назовні приймаємо, що установка
працює під розрідженням. Аеродинамічний
розрахунок ведеться згідно аеродинамічної схеми.
ΔР1-втрати
тиску на тертя по довжині труби.
Для очищення димових газів візьмемо
циклони типу "розетка", характеристики яких наведені в таблиці 5.
гіпсоварильний котел
аеродинамічний мультициклон
Таблиця 5 Технічні характеристики
циклонних елементів мультициклонів
|
№
|
показник
|
Тип циклону
|
|
1.
|
Діаметр, мм
|
150
|
254
|
|
2.
|
Продуктивність одного елемента м3/год
|
256
|
730
|
|
3.
|
Коефіцієнт гідравлічного опору
|
90
|
Приймаємо циклон діаметром 254 мм,
їх кількість визначаємо за формулою:
Гідравлічний опір батареї циклонів
становить:
ΔР3-втрати
тиску на тертя по довжині трубопроводу.
Підбираємо вентилятор згідно з
робочими характеристиками 
, t=1000C.
Візьмемо вентилятор Д8, характеристики якого наведені в таблиці 6.
Таблиця 6
|
№
|
показник
|
Значення
|
|
1.
|
Продуктивність, м3/с
|
2,8
|
|
2.
|
Повний тиск, кПа
|
1,1
|
|
3.
|
Частота обертання, хв.-1
|
480
|
|
4.
|
ККД
|
0,61
|
|
5.
|
Температура, 0C
|
200
|
Для забезпечення необхідної
продуктивності ставимо 1 вентилятор Д8
V=2.8 м3/с
P=1100
Па
ΔР5-втрати
тиску на тертя по довжині трубопроводу.
ΔР6-втрати
тиску в камері змішування. Об’єм
газів збільшуємо так як в камеру поступає випаровувана волога з гіпсу
Де 0,048 - кількість вологи що
виходить з котла за секунду, 0,2934
- густина водяної пари при 80 0C.
ΔР7-втрати
тиску на тертя по довжині трубопроводу.
ΔР8-втрати
тиску на тертя в електрофільтрі. Вибираємо
електрофільтр типу ЦВП-8, технічні характеристики якого наведені в таблиці 7.
Таблиця 7 Технічні характеристики
електрофільтрів
|
№
|
показник
|
Значення
|
|
1.
|
Продуктивність, м3/год
|
25000
|
|
2.
|
Швидкість і температура газів, м/с, 0C
|
1/60…130
|
|
3.
|
Максимальна запиленість, г/м3
|
50
|
|
4.
|
Гідравлічний опір, Па
|
5
|
|
5.
|
Площа активного перерізу, м2
|
8
|
|
6.
|
Кількість секцій (полів)
|
1/-
|
ΔР9-втрати
тиску на тертя по довжині трубопроводу.
Приймемо 2 вентилятори Д-8, які
працюють паралельно і технічні характеристики якого наведені в таблиці 6.
ΔР11-втрати
тиску на тертя по довжині трубопроводу.
Втрати тиску по аеродинамічному
тракту наведені в таблиці 8.
Таблиця 8
Втрати
тиску по аеродинамічному тракту
|
№ ділянки
|
Назва опору
|
V
|
d, мм
|
b, м
|
v
|
r0,
кг/м3
|
tг, °С
|
l
|
x
|
Dp,
Па
|
p, Па
|
|
1
|
|
2.17
|
-
|
-
|
-
|
1.3
|
500
|
-
|
-
|
-
|
-50
|
|
1-2
|
Dp1-2
|
2.17
|
520
|
10
|
2
|
1.3
|
500
|
-
|
0.03
|
-5
|
-55
|
|
2
|
|
2.17
|
-
|
-
|
-
|
1.49
|
400
|
-
|
-
|
-
|
-55
|
|
2-3
|
Dp2-3
|
2.17
|
-
|
-
|
4
|
1.49
|
400
|
0,09
|
-
|
-720
|
-775
|
|
3
|
|
2.17
|
-
|
-
|
-
|
1.75
|
300
|
-
|
-
|
-
|
-775
|
|
3-4
|
Dp3-4
|
2.17
|
520
|
3
|
6
|
1.75
|
300
|
-
|
0.028
|
-4
|
-779
|
|
4
|
|
2.17
|
-
|
-
|
-
|
2.12
|
200
|
-
|
-
|
-
|
-779
|
|
4-5
|
Dp4-5
|
2.17
|
-
|
-
|
8
|
2.69
|
100
|
0,09
|
-
|
1100
|
321
|
|
5
|
|
2.17
|
-
|
-
|
-
|
2.69
|
100
|
-
|
-
|
-
|
321
|
|
5-6
|
Dp5-6
|
2.17
|
520
|
5
|
8
|
2.85
|
80
|
-
|
0.026
|
-22
|
299
|
|
6
|
|
2.17
|
-
|
-
|
-
|
2.85
|
80
|
-
|
-
|
-
|
299
|
|
6-7
|
Dp6-7
|
3.6
|
-
|
-
|
-
|
3.0
|
60
|
0,02
|
-
|
-802
|
-1101
|
|
7
|
|
3.6
|
-
|
-
|
-
|
3.0
|
60
|
-
|
-
|
-
|
-1101
|
|
7-8
|
Dp7-8
|
3.6
|
520
|
4
|
8
|
3.0
|
60
|
-
|
0.025
|
-10
|
-1111
|
|
8
|
|
3.6
|
-
|
-
|
-
|
3.0
|
60
|
-
|
-
|
-
|
-1111
|
|
8-9
|
Dp8-9
|
3.6
|
-
|
-
|
1
|
3.0
|
60
|
0,02
|
-
|
-5
|
-1116
|
|
9
|
|
3.6
|
-
|
-
|
-
|
3.0
|
60
|
-
|
-
|
-
|
-1116
|
|
9-10
|
Dp9-10
|
3.6
|
520
|
3
|
1
|
3.0
|
60
|
-
|
-
|
-2
|
-1118
|
|
10
|
|
3.6
|
-
|
-
|
-
|
3.0
|
60
|
-
|
-
|
-
|
-1118
|
|
10-11
|
Dp10-11
|
3.6
|
-
|
-
|
-
|
3.0
|
60
|
0,02
|
-
|
1100
|
18
|
|
11
|
|
3.6
|
-
|
-
|
-
|
3.0
|
60
|
-
|
-
|
-
|
18
|
|
11-12
|
Dp11-12
|
3.6
|
520
|
-
|
8
|
3.0
|
-
|
0.024
|
-6
|
12
|
|
12
|
|
3.6
|
-
|
-
|
-
|
3.0
|
60
|
-
|
-
|
-
|
12
|
Розрахунок димової труби
Швидкість газів в гирлі труби υ
= 4 м/с.
Діаметр гирла труби
г=√(4П)/(πυ)=√(4×3,9)/(3,14×4)=1,1
м
Діаметр основи труби
0=1.5dг=1.5×1,1=1,65 м
Середній діаметр труби
ср=(d0+dг)/2=(1,65+1.1)/2=1,38 м
Швидкість газів в трубі
υ=(4П)/(π dср2)=(4×3,9)/(3,14×1,382)=2,6
м/с
Для викиду відпрацьованих газів в атмосферу
приймаємо димову трубу висотою 30 м.
Температура газів в гирлі труби :
г=tосн-H×∆t=60-30×1,5=20
оС, де
осн - температура
газів на вході в трубу ( в основі), оС ; ∆t -
падіння температури по висоті труби (для цегляних труб - 1…1,5 оС/м).
Середня температура газів в трубі :
ср=( tосн+ tг)/2=(60+20)/2=40
оС
Тоді величину розрідження, що створюється
димовою трубою, можна знайти з виразу:
∆P=Pг-∆Pтр-∆Pм
∆Pтр -
втрати тиску на тертя по довжині труби; ∆Pм -
місцеві втрати при виході газів із труби в атмосферу.
Геометричний напір можна знайти за наведеним
нижче виразом, з перерахунком густин газів на дійсну температуру:
г=Hg(ρповt-ρгt)
Pг=Hg(ρповt-ρгt)=30×9,81×(1,29/(1+(20/273))-1,3/(1+(40/273)))=38
Па
Втрати на тертя по довжині труби:
∆Pтр=λ×H/ dср×υср2/2×ρгt=5,5
Па
λ-
коефіцієнт тертя газів об стінки труби, для цегляних труб - 0,035…0,05.
Місцеві втрати при виході газів з труби при 4
м/с:
∆Pм=ζ×
υг2/2×ρ0×(1+ tг/273)=1,1×42/2×1,3×(1+20/273)=12,3
Па
ζ - коефіцієнт місцевого опору: ζ
=1,06…1,15 (верхня
межа для менших швидкостей, нижня - для більших).
Величина розрідження становить:
∆P=Pг-∆Pтр-∆Pм=38-5,5-12,3=20,2
Па
Таблиця 9 Техніко-економічні показники
підприємства
|
№
|
Показники
|
Значення
|
|
1.
|
Продуктивність Річна, т/рік Годинна т/год
|
171480 1,8
|
|
2.
|
Питомі витрати палива на 1 кг продукту
Теплової енергії, кДж/кг Палива-кам’яного вугілля Богословського кг/кг
Умовного палива, кг/кг
|
8029.5 0,097
0,046
|
|
3.
|
Питомі витрати на годину роботи Палива -
кам’яного вугілля кг/год Умовного палива кг/год
|
194 53
|
|
4.
|
Питомий зйом продукту за рік Кг/м3
(з одиниці об’му) Кг/м2 (з одиниці площі)
|
4762 476,2
|
|
5.
|
Загальний аеродинамічний опір тракту, кПа
|
2,174
|
Література
1. Дворкин Л.Й, Шестаков
В.Л. Проектування підприємств для виготовлення вяжучих материалів.-Київ:ВІПОЛ,
1996 р.
2. Пащенко О.О., Сербін
В.П.- "Вяжучі матеріали" Київ: Вища школа, 1995 р.