2. Технологические расчеты
2.1. Параметры сушки материала и сушильного агента
Схема конвективной сушилки представлена на рисунке 5.
Таблица 1 – Показатели сушки
|
Параметры |
Атмосферный воздух А |
Горячий сухой воздух В |
Теплый влажный воздух С |
|
Температура – t, ºС |
18 |
170 |
65 |
|
Энтальпия – i, Джл/кг |
37710 |
196930 |
196930 |
|
Влагосодержание – x, кг/кг |
0,009 |
0,0009 |
0,050 |
|
Относительная влажность – 𝜑, % |
65 |
0 |
30 |
2.2. Материальный баланс процесса
Расход испаряемой влаги:
,
кг/с (3)
W
=
Расход высушенного материала:
(4)
2.3. Определение удельных тепловых потерь
Удельные тепловые потери на нагрев материала:
(5)
где
с – удельная теплоемкость высушиваемого материала, определяемая по формуле:
(6)
где
удельная теплоемкость воды;
Удельные тепловые потери в окружающую среду:
(7)
где
теоретический удельный расход тепла
для сушки, Дж/кг, определяемый по формуле:
(8)
2.4. Определение действительных характеристик сушильного процесса
Степень покрытия тепловых потерь:
(9)
Далее
необходимо построить линию действительного
процесса сушки. Для этого на линии ВС
теоретического
процесса сушки выбирается точка Е
и
измеряется расстояние Еf
до линии АВ.
После этого в вертикальном направлении
откладывается отрезок Ее
( при Δ < 0 отрезок Ее
откладывается
вниз, а при Δ > 0 вверх) который определяется
по формуле: 
(10)
где
m
= 2*
– масштаб диаграммы, Дж/кг.
Далее определяется действительное положение точки С как пересечение линии Ве и изотермы, соответствующей температуре сушильного агента на выходе из сушилки.
Удельный расход воздуха:
(11)
Секундный расход воздуха:
(12)
Удельный расход тепла:
(13)
Тепловая нагрузка калорифера:
(14)
2.5. Определение геометрических параметров барабана и режима работы установки
Диаметр барабана:
(15)
где
– допустимая скорость сушильного
агента, м/с
–удельный
объем влажного воздуха,
Длина барабана:
(16)
где
А – напряжение барабана по влаге, кг*
/ч
и
F
– объем барабана и площадь его поперечного
сечения, соответственно,
и
(17)
По
найденным D
и
подбирают сушилку необходимого
типоразмера, после чего уточняют истинное
значение скорости сушильного агента,
преобразовав соответствующим образом
формулу.
Выбираем
барабан D
= 1600 мм,
= 10000 мм, тип насадки ЛС, масса 31720кг;
Продолжительность сушки:
(18)
где
𝜌
– плотность высушиваемого материала,
кг/
;
𝛽 – степень заполнения барабана;
–средняя
производительность сушилки по материалу.
Скорость вращения барабана:
(19)
где а – коэффициент, зависящий от диаметра и конструкции барабана;
𝛼 – угол наклона оси вращения барабана к горизонту.
2.6. Расчет тепловой изоляции
Коэффициент теплоотдачи:
(20)
где
– температура поверхности изоляции.
Принимаем
= 50 ºC;
Коэффициент теплопередачи:
(21)
где
– температура окружающего воздуха;
t – температура поверхности аппарата.
Толщина изоляции:
(22)
2.7. Выбор циклона
Выбираем
батарею циклонов в количестве 10 штук.
Марка УЦ – 710. Производительность одного
циклона 1400 –1810
.
Диаметр 710 мм, высота 2608 мм, масса 82 кг.
2.8. Расчет вентилятора
Объемный расход воздуха:
(23)
где
= 1,29 кг/
Принимаем
центробежный вентилятор ВЦ 14 – 46.
Двигатель: тип – А02 – 61 - 4; мощность
N
– 13 кВт; частота вращения – 975 об/мин;
Уровень шума – 110 дБА; Производительность
12,0 – 28,0
/ч;
Полное давление : 1600 – 1800; масса – 338 кг.
Рисунок
5. – Схема конвективной сушки.
3.
КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЕТЫ
3.1. Расчет ориентировочной массы барабана
(39)
(40)
(41)
где
– коэффициент учитывающий массу
дополнительный устройств
(42)
(43)
3.2. Расчет бандажа на контактную прочность
Опорная реакция, Н роликоопоры:
(44)
Ширина бандажа, м:
(45)
Принимаем
конструктивно
= 10 мм
Дополнительная нагрузка:
(46)
Контактные
напряжения:
(47)
(48)
(49)
(50)
3.3. Расчет шестеренчатой передачи привода барабана
Определение передаточного числа привода.
Кинематическая схема привода показана на рисунке 6.
Общее передаточное число привода определяем из соотношения:
(24)
где
= 4,95
– частота вращения барабана;
Распределение общего передаточного числа привода.
Передаточное число редуктора :
(25)
Определение частоты вращения валов:
Частота
вращения вала электродвигателя АИР
180S5/1462
и быстроходного вала редуктора
Частота вращения тихоходного вала редуктора:
(26)
Частота
вращения подвенцовой шестерни
=
=49,56
об/мин
Полученные значения частот вращения сведены в таблицу 3.
Таблица 3 – Частоты вращения валов (барабана)
|
Вал электродвигателя
|
Быстроходный вал
|
Тихоходный вал
|
Подвенцовая шестерня
|
Барабан
|
|
1462 |
1462 |
49,56 |
49,56 |
4,95 |
Определение допускаемого контактного напряжения.
Допускаемое контактное напряжение определяется по зависимости:
(27)
где
– предел контактной выносливости зуба,
соответствующий эквивалентному числу
циклов, МПа;
–коэффициент
безопасности; для зубчатых колес с
однородной структурой материала
= 1,1;
–коэффициент,
учитывающий шероховатость сопряженных
поверхностей зубьев, для зубчатых
передач 9 степени точности
= 0,9;
–коэффициент,
учитывающий окружную скорость, при ν <
5 м/с.
=
1
–коэффициент,
учитывающий влияние смазки; из-за
недостаточности экспериментальных
данных принимается равным единице,
= 1;
–коэффициент,
учитывающий размер зубчатого колеса;
ориентировочно принимаем
,
;
Предел контактной выносливости зуба, соответствующий эквивалентному числу циклов:
(28)
где
– допускаемое контактное напряжение,
соответствующее базовому числу циклов
напряжений;
–коэффициент
долговечности при расчете на контактную
выносливость;
Допускаемое контактное напряжение, соответствующее базовому числу циклов напряжений:
,МПа (29)
где
– средняя твердость для двух предельных
значений твердости колес;
Коэффициент долговечности при расчете на контактную выносливость:
(30)
где
– базовое число циклов перемены
напряжений соответствующее длительному
пределу выносливости;
–эквивалентное
число циклов перемены напряжений.
Базовое число циклов перемены напряжений соответствующее длительному пределу выносливости:
(31)
При постоянной нагрузке и зацеплении с одним колесом:
(32)
где
– полное число часов работы за расчетный
срок службы, принимаем
;
–частота
вращения.
Так
как
>
,то
(33)
Предел контактной выносливости зуба, соответствующий эквивалентному числу циклов по формуле (3.54)
Подставляя
полученные значения в формулу (3.53)
получим:
Для
прямозубых колес в качестве
принимается допускаемое контактное
напряжение того зубчатого колеса, для
которого оно меньше. Таким образом:
.
Принимаем
межосевое расстояние
.
Определение модуля передачи:
(34)
Суммарное число зубьев:
(35)
Число зубьев шестерни:
(36)
Значение
округляем в ближайшую сторону до целого
числа. Принимаем
=18.
Число зубьев колеса определяем по формуле:
(37)
Рабочая
ширина венца шестерни:
(38)
где
– коэффициент ширины колес относительно
межосевого расстояния; принимаем 0,15.
Рисунок 6. – Кинематическая схема привода.