С внутренним базовым диаметром ГОСТ 12620-78

 

 

Толщину внутренней стенки определим по формуле:

, S S _1R = C, (4)

где P _R – рабочее давление в аппарате, МПа, D _ц – диаметр аппарата, м, [ t ] – допускаемое напряжение материала, МПа; [ t ] = 160 МПа (табл. 3) [28, табл. 1.4], j – коэффициент прочности сварного шва j = 1 (табл. 2) [28, табл. 1.8], C – прибавка к расчётным толщинам.

Таблица 2

Коэффициент прочности сварных швов (ГОСТ 14249-80)

Вид сварного шва	Значение коэффициентов прочности сварных швов
Длина контролируемых швов от общей длины составляет 100 %	Длина контролируемых швов от общей длины составляет от 10 до 50 %
Стыковой или тавровый с двухсторонним сплошным проваром, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой Стыковой с подваркой корня шва или тавровый с двухсторонним сплошным проваром, выполняемый вручную Стыковой, доступный к сварке только с одной стороны и имеющий в процессе сварки металлическую подкладку со стороны корня шва, прилегающую по всей длине шва к основному металлу	1,0     1,0     0,9	0,9     0,9     0,8

Окончание табл. 2

Стыковой, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой с одной стороны с флюсовой или керамической подкладкой Стыковой, выполняемый вручную с одной стороны Втавр, с конструктивным зазором свариваемых деталей	0,9     0,9   0,8	0,8     0,65   0,65

 

C = C ₁ + C ₂ + C ₃,

где С ₁ – прибавка на коррозию, м;

,

где u – скорость проникновения коррозии, м/год. u = 10^-5 м/год, t – срок службы аппарата, лет. Принимаем t = 15 лет, тогда

С ₁ =10^-5×15 = 1,5×10^-4;

где С ₂ – прибавка на эрозию, м.

Принимаем С ₂ = 0, С ₃ – прибавка на минусовое поле допуска листа, м.

;

.

Поскольку аппарат работает при атмосферном давлении P = 0,1 МПа, то

.

Тогда

м,

а

.

По конструктивным соображениям принимаем толщину стенки аппарата S = 4 мм.

Конструкция днище аппарата имеет конусообразную форму с центральным отверстием 0,6 м.

Днище так же, как и цилиндрическая часть аппарата состоит из каркаса, выполненного из металлопроката (уголок, полоска, швеллер, П – образный прокат и т. п.), внутренней облицовки из оцинкованной стали толщиной 0,55 мм. Между внутренней и внешней облицовкой помещён слой изоляционного материала из кизельгура (диатомита).

Таблица 3

Допускаемое напряжение для высоколегированных сталей (ГОСТ 14249-80)

tp, 0C	Допускаемое напряжение [ t ], МПа для сталей марок
08Х22Н6Т 08Х21Н6М2Т	03Х21Н6М2Т	03Х18Н11	03Х16Н15М3	06ХН28МДТ 03ХН28МДТ	08Х18Н10Т 08Х18Н12Т 08Х17Н13М2Т 08Х17Н13М3Т	12Х18Н10Т 12Х18Н12Т 10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М3Т
	- - -
	-	-			-
	-	-

Толщина стенки внутренней облицовки днища:

, (5)

где D _к = D _ц – диаметр конической части днища, м, cos a – угол конусного днища, a = 30° (см. рис. 2).

Тогда

м,

а

Из конструктивных соображений принимаем толщину днища S = 4 мм.

С учётом выполненного ранее конструктивного расчета вертикальных стен и пола, конструктивно принимаем толщину внутренней поверхности потолка S = 4 мм, наружной облицовки – 6 мм из конструкционной стали Ст 3.

Толщину изоляционного слоя материала для сушильной камеры примем равной толщине слоя теплоизоляции газохода d = 64 мм (см. подраздел «Расчёт толщины слоя изоляции»).

 

Обоснование выбранного типа распылительной сушилки

 

Большое значение при сушке распылением имеет равномерное распределение газа по всему сечению камеры и быстрое смешение его с распылёнными частицами раствора. Скорость смешения газа с частицами раствора в данном случае приобретает особое значение, так как длительность сушки очень мала. При недостаточном смешении часть частиц будет достигать стенок камеры невысохшими, что приведёт к порче продукта, его налипанию на стенки. Плохое смешение вызывает неравномерную сушку, следствием чего может быть перегрев наиболее быстро подсохших частиц, а также увеличение слипания сухих и влажных частиц раствора. При недостаточном смешении уменьшается эффективность процесса сушки, а сушка в целом будет работать менее эффективно.

Равномерное и быстрое распределение газов в сушильной камере и между частицами раствора зависит от правильно выбранного принципа ввода газов и частиц в камере.

Конструкции сушильных камер при распылении центробежными дисками и форсунками резко отличаются одна от другой [8].

Для реализации данного курсового проекта выбрана прямоточная дисковая сушилка с вводом газа тангенциально по центру сверху камеры.

Камера представляет сварную конструкцию из листовой стали. Основная часть высушенного продукта (до 90 %) выпадает в камере и стекает по конусному днищу, что является наиболее простым решением удаления высушенного продукта из сушилки. Отвод газов осуществляется по центру камеры по следующим причинам: основная масса материала, исходя из дифференциальных кривых плотностей орошения сухого продукта при центральной подаче газов, оседает ближе к периферии камеры. Поэтому при центральном отсосе будет меньший вынос пыли продукта.

Закрученным факелом распыла газовый теплоноситель отбрасывает к стенкам камеры, поэтому при центральном отводе газы будут проходить больший путь и, соответственно, полнее будет использоваться их тепло.

Наиболее рационально осуществлять подучу газа к корню распыла, чтобы максимально использовать горизонтальный участок полёта капель с большей скоростью для сушки, сохранить диаметр факела распыла и облегчить подачу газа к диску для его само вентиляции. При такой подаче газов сушка происходит при параллельном движении материала и газа, благодаря чему можно значительно интенсифицировать испарение влаги за счёт использования высоких начальных температур теплоносителя без опасения за перегрев частиц и ухудшения качества продукта.

Поскольку при закрученном факеле имеет место хорошее перемешивание, то для его осуществления в центре распределительного устройства установлен избирательный конусный выпрямитель потока воздуха, который оснащён двумя рядами выпрямляющих лопаток. Установлением лопаток можно регулировать поток сушильного агента (воздуха) так, чтобы пространство камеры было как можно лучше использовано и вместе с тем предохранять от оседания порошка на потолок камеры.

 

Определение расходов воздуха и теплоты

 

Определение расходов воздуха и теплоты на сушку будем вести графоаналитическим способом с помощью I – x диаграммы состояния влажного воздуха.

Место установки сушилки – г. Павловск Воронежской обл.

Средняя температура и относительная влажность атмосферного воздуха для г. Воронежа (табл. 4) [12, табл. XL]

январь – t ₀ = -9,8 °C, j ₀ = 90 %;

июль – t ₀ = +20,6 °C, j ₀ = 62 %.

Т. к. параметры свежего воздуха для летних и зимних условий значительно отличаются, то расчёт будем вести отдельно для летних и зимних условий.

Расчёт для летних условий. На I – x диаграмме по найденным для г. Павловска параметрам t ₀ = +20,6 °C и j = 62 % находим т. А, характеризующую состояние свежего воздуха (см. рис. 3). Влагосодержание свежего воздуха x ₀ = 0,0105 кг/кг, энтальпию I ₀ = 42×10³ Дж/кг.

Из точки А по линии х = const (процесс нагрева воздуха в калорифере) поднимаемая до пересечения с изотермой t ₁ = 200 °C (температура нагрева воздуха в калорифере) в точке В. Энтальпия нагретого воздуха I ₁ = I ₂ = 230×10³ Дж/кг. Из точки В по линии I ₁ = I ₂ = const опускаем до пересечения с изотермой t ₂ = 90 °С (температура воздуха при выходе из сушилки) в т. С. Линия ВС – процесс сушки в сушильной камере. Влагосодержание отработанного воздуха х ₂ = 0,0515 кг/кг.

Удельный (на 1 кг испаряемой влаги) расход воздуха:

кг/кг.

Расход воздуха для испарения W кг влаги:

кг/с.

Таблица 4