барабанная сушилка 2009

го компонента газовой смеси. Так, например, 49,9·103есть тепло­

вой эффект сгорания метана в кДж на кг СН4.

Если В справочных данных указана величина низшей теп-

лотворной способности отнесенная к 1 м3 газа, тогда перевод Q;; в Q; осуществляется по формуле (3.37.)

а плотность газа при нормальных условиях определяется форму­

лой (3.38.)

где (Sj)C - обобщенное обозначение содержания отдельных

компонентов газовой смеси в объемных долях.

Пример 3.24.

Рассчитать высшую теплотворную способность топлива,

массовый состав которого представлен следующим образом:

(СН4)Р =0,877; (C2H~P =0,035; (СзН8{ =0,0206; (С4Н10)Р =0,0102; (С5Н12)Р =0,042; (N2) = 0,0426; (СО2) = 0,0104.

Решение

Низшая теплотворная способность топлива будет равна:

Q~ == 103 . [49,9·0,877 + 47,4·0,035 + 46,4·0,0206 +

кДж

+ 45,7·0,0102 + 45,3·0,0042) == 47034 ---'-.;--

кг сух. тголл

Высшая теплотворная способность топлива:

Q: == 47034 +2514·2,092 == 52293 кДж/кг сух. ТОПЛ.

Пример 3.25.

Рассчитать низшую теплотворную способность топлива, со­ став которого представлен в примере 3.21., если низшая тепло­ творная способность газа по справочным данным составляет

36300 кДж/н,м3.

Решение

Плотность газовой смеси

31

www.mitht.ru/e-library

Р - 0,938 ·16 + 0,02·30 + 0,008·44 + 0,003 . 58 +

224,

+ 0,001· 72+0,026·28+0,004· 44 =0,764~

Низшая теплотворная способность газа

Пример 3.26.

В условиях примеров 3.21.+3.24. рассчитать энтальпию то­

почных газов на выходе из топочной камеры.

Решение

Рассчитаем прежде всего теплоемкость топлива по правилу аддитивности. СТ =сд-а + Св·в + сс·с + ...• где СА, СВ и Т.д. - теп­

лоемкости компонентов смеси. а а,В.С и т.д. - массовое содер­

жание их в смеси.

По пособию Павлова К.Ф. [7] находим теплоемкости компо-

кДжiкг град; Се J-I, =1,72 кдж/кг град. Тогда теплоемкость газа на

~J...

входе в топочную камеру будет равна

СТ = 2,23·0,877 + 1,73·0,035 + 1,87·0,0206 + 1,92·0,0102 +

+ 1,72·0,0042 = 2,08 кДж/кг град.

Полагая, что общий коэффициент полезного действия топ­

ки, учитывающий эффективность работы топки и потери тепла в

окружающую среду, равен 0,95; заимствуя значения Q; ,11, w" И

Пример 3.27.

В условиях примера 3.26. рассчитать влагосодержание топочных

32

www.mitht.ru/e-library

часть вторичного воздуха полается в камеру сгорания, а именно :

12'=20 кг а.С.В./КГ топл.

Решение

Определяем влагосодержание топочных газов на выходе из

Энтальпию топочных газов на выходе из камеры сгорания

определяем по формуле (3.35.) с учетом усповий примера.

Температура топочных газов на выходе из топочной камеры

определяется по найденным значениям Хт и 'т С помощью диа­ граммы Рамзина.

Пример 3.28.

Определить температуру топочных газов на выходе топоч­ ной камеры, если: хт =0,0621 кг вл./кг С.Т.г.; JT =1320 кДж/КГ С.т.Г.

Решение

Точка пересечения линий Хт = 0,0621 и IT = 1320 в коорди­ натах I-X определяет температуру топочных газов на выходе из топочной камеры tT = 955 ОС.

Энтальпия смеси топочных газов со вторичным воздухом на

выходе из камеры смешения, при известном значении темпера­

туры смеси, может быть определена с помощью диаграммы Рам­

зина путем построения линии смешения (см. рис. 3.3.).

Удельный расход вторичного воздуха в камере смешения определяем по уравнению материального баланса камеры сме­

шения по влаге из расчета на 1 кг топлива (формула 3.28.). отку­

да

33

www.mitht.ru/e-library

Пример 3.29.

Определить энтальпию смеси топочных газов со вторичным

воздухом камеры смешения, если Хт =0,0621 Kr· вл.lкг С.т.Г.;

1, =1320 кДж!кг С.Т.г.; ха =0,008; 10 =40; t1 =600 ос.

Решение

По диаграмме Рамзина определяем положения точек сме­

шивания потоков: т. Т и т. О. Соединяем эти точки прямой линией -линией смешения. Далее, проводим изотерму t1 =600 ос до пересечения с линией смешения. Точку пересечения обозначим символом «1 ». Энтальпия смеси будет равна 11 =779 кДж/кг С.Т.Г.

Пример 3.30.

Определить удельный расход вторичного воздуха в камере

смешения, если известно, что: Х1 =0,042 кг вл.lкг С.Т.г.; Хт =0,0621

кг вл.lкг С.Т.г.; ха = 0,008; wP =О:

L -~(СmНJР = 2,092 КГВЛ./КГТОПЛ.~

12т+11

Ц = ] 9,96; (2 = 20 КГ а.С.В./КГ ТОПЛ.

Решение

Удельный расход сухих топочных газов на выходе из то­ почной камеры

Кс.т.г. = 19,96 + 20 + ] - о - 2,092 = 38,87 кг С.Т.Г./КГ топл.

Удельный расход вторичного воздуха в камере смешения

,0,042 - 0,008

34

www.mitht.ru/e-library

Вопросы построения реального процесса сушки в I-X ко­

ординатах, определения действительнь~ параметров топочных

газов на выходе из барабанной сушилки, определения потребно­

го расхода сухих топочных газов в реальной сушилке, определе­

ние потребного расхода топлива в топочной камере, - решаются

также как и в случае сушки топочными газами, полученными в результате сжигания твердого или жидкого топлива.

3.3. Расчет угла наклона барабана

Для продвижения материала в осевом направлении бара­

бан устанавливается под некоторым ~глом наклона к горизонту,

изменяющимся на практике от 10 до 4 [6J. Необходимый угол на­

клона барабана для данного числа оборотов может быть опреде­ лен из следующих соображений. Пренебрегая влиянием скорости сушильного агента в барабане на поведение частиц высушивае­

мого материала, можно записать следующее выражение для ско­

рости перемещения материала в барабане.

hcp

где т ::.: - ' - коэффициент высоты подъема частиц материала,

частица материала за один оборот барабана. С другой стороны скорость перемещения материала в барабане может быть найде­

на так:

ние барабана, м2; Д - доля сечения барабана, занятая материа­

лом. Приравнивая правые части уравнений (3.41.) и (3.42.) полу­

чим окончательно

35

www.mitht.ru/e-library

Jd)2

или С учетом того, что Р = _6_ имеем:

n· р. т· п;

Пример 3.31.

Сушильный барабан вращается со скоростью n = 4 об/мин.

Объемный расход материала равен 7,5 мЗ/час. Определить необ­

ходимый угол наклона барабана, если f3 =0,15, а m =1,75.

Решение

Угол наклона барабана

3.4.Расчет МОЩНОСТИ, затрачиваемой на вращение

барабана

Момент, необходимый для вращения барабана, установ­

ленного на роликах, складывается из четырех слагаемых: момен­

та трения качения бандажа по роликам; момент трения скольже­

ния на цапфах роликов в ПОДШИПН~1ках; момент трения от сколь­

жения сыпучего материала по барабану при его вращении; мо­ мент, возникающий от действия силы тяжести материала вслед­

ствие непрерывного поднимания его на некоторую высоту. Про­

изведение суммы вышеназванных моментов на угловую скорость

вращения барабана и есть потребная мощность барабана. В уп­

рощенном виде такое произведение было представлено Л.Б. Ле­

винсоном [15] в виде формулы, согласно которой можно сделать вывод, что масса загруженного в барабан материала оказывает значительно большее влияние на мощность, чем масса самого барабана.

Практика расчетов показывает, что формула Левинсона да­

ет завышенные значения мощности по сравнению с действитель­

ной (каталожной), и. кроме того, эта формула не учитывает влия­ ние внутреннего устройства барабана на потребляемую мощ­ ность. Формула, приведенная ниже, лишена указанных недостат-

36

www.mitht.ru/e-library

3.5. Бандажи и опорные ролики

Бандажи служат для передачи давления от веса всех вра­

щающихся частей аппарата на опорные ролики. Бандажи пред­ ставляют собой кольца прямоугольного, квадратного или короб­ чатого сечения [15J. Иногда бандажи небольших, легких аппара­ тов выгибаются из рельса.

Бандажи изготавливаются из качественных углеродистых

сталей для того, чтобы обеспечить долговечность, Т.к. смена бандажей тяжелых барабанов чрезвычайно трудна.

Существуют различные способы крепления бандажей к ба­ рабану. Здесь мы остановим свое внимание на одном из них, практикуемым на заводе «Прогресс» (г. Бердичев), а именно: на свободном креплении бандажей. В этом случае бандаж надева­ ется на 12+24 чугунных башмака, повернутых головками в разные стороны для предупреждения аксиального смещения бандажа. Под башмаки подкладываются усиливающая и две - три регули­ рующие подкладки. Подбором толщины регулирующих подкладок достигается совмещение центров барабана и бандажа.

Свободная посадка бандажей на барабаны предусматрива­

ет температурные зазоры для предупреждения возникновения

краевых напряжений, особенно опасных во время разогрева ап­ парата. Благодаря тому, что внутренний диаметр бандажа боль­ ше внешнего диаметра барабана (с учетом башмаков), последний во время работы катится по бандажам. В результате бандажи раскатываются, их внутренний диаметр и зазор между барабаном (башмаками) и бандажем все время увеличиваются, что является существенным недостатком такого способа крепления бандажей.

Ролики опорных станций принимают на себя нагрузку от всех вращающихся частей барабана. Изготавливаются они из материала менее прочного, чем бандаж, т.к. смена изношенных роликов более проста, да и сами ролики дешевле бандажей.

3.5.1. Проверочный расчет бандажей

Зная диаметр барабана и нагрузку, можно выбрать конст­ рукцию и размеры бандажа (например, по заводским нормалям завода «Прогресс»). Выбранный бандаж следует I1роверить на контактную прочность и изгиб.

Для двух цилиндров с параллельно расположенными ося~

ми, изготовленными из одних материалов (стальной бандаж,

стальной ролик), максимальное напряжение может быть рассчи­

тано по формуле (3.46.).

38

www.mitht.ru/e-library

R·r

где Р обозначает нагрузку, приходящуюся на единицу ДЛИНЫ КОН­ такта, Н!см, R и г - наружные радиусы соответственно бандажа и

опорного ролика, см.

Величина нагрузки Р может быть рассчитана по формуле

(3.47.)

где G - % от массы снаряженного и нагруженного барабана, кг , Ь

- ширина бандажа, см., q> - половина центрального угла между

опорными роликами, 9 = 9,81 м/с2, 2 - число бандажей.

Известно [18], что расчетное напряжение в опасной точке, которая лежит на некоторой глубине контактирующих тел, по энергетической теории прочности составляет при­ мерно 60% от максимального напряжения, Т.е. (5' ~ O,OOmax.

На поверхности соприкосновения расчетное напряжение по

той же теории прочности равно 40% от того же максималь­

ного напряжения, Т.е. (5"~О,4(5mзх.

Найденные таким образом расчетные напряжения следует сравнить с пределом текучести материала банда­ жа, чтобы судить о возможности (невозможности) остаточ­

ных деформации бандажа.

Прuмер 3.33.

Произвести поверочный расчет на контактную прочность

бандажа сушильного барабана, если известно, что: масса снаря­ женного барабана с высушиваемым материалом равна 39385 кг; число бандажей - 2; ширина бандажа Ь = 180 мм; радиус бандажа R = 1370 мм; радиус опорного ролика г = 400 мм; центральный

угол между опорными роликами 2q> = 600; модуль упругости мате­

риала бандажа и ролика одинаков и равен Е = 2·105МПа; предел

текучести материала бандажа <JO,2 = 330МПа.

Решение

Нагрузка, приходящаяся на единицу длины контакта «бан­

даж- ролик»

39

www.mitht.ru/e-library

0" ~ О,60'max = 0,6·259.4 = 156!vШа

Расчетное напряжение на поверхности соприкосновения

бандажа и ролика 0''' ~ 0,40'тах =0,4·259,4 =104 МПа.

Сопоставление расчетных напряжений с пределом текуче­

сти материала бандажа: 0" < 0'0,2; 0'''< 0'0,2' Вывод: остаточные деформации отсутствуют.

После проверки бандажа на контактное напряжение, следует его

проверка на изгиб. Максимальный изгибающий момент возникает в бан­

даже в сечениях, находящихся против опор. Величина изгибающего мо­

мента зависит от действующих сил, вида насадки, радиуса бандажа и угла между роликами 2q>. Если угол между роликами равен 60. то можно

принять, что:

характера нагрузки и вида соединения бандажа с барабаном: а). для же­

сткого соединения бандажа с барабаном А =0,07; б). для бандажа сво­

бодно опирающегося на башмаки А =0,08; с). для бандажа, закрепленно­

го на барабане в конечном числе точек А =0,09.

Далее находят максимальное изгибающее напряжение по формуле (3.50).

где И' - момент сопротивления, равный для прямоугольного се­

Bh2

чения --о

6

40

www.mitht.ru/e-library