Сушка сернокислого аммония

Оглавление 

1. Введение 

1.1 Назначение и  классификация процессов сушки 

1.2 Классификация  и конструкция сушилок 

1.3 Обоснование выбора  метода сушки 

2. Тепловой расчёт  процесса сушки 

2.1 Расчёт количества  удаляемой влаге в сушильном  барабане 

2.2 Размеры сушильного  барабана 

3. Расчёт основного  оборудования 

3.1 Расчёт угла  наклона барабана 

3.2 Расчёт мощности, затрачиваемой на вращение барабана 

3.3 Бандажи и опорные  ролики 

3.4 Выбор и расчет  зубчатого венца и привода  барабана 

3.5 Выбор уплотнения  сушильного барабана 

3.6 Выбор насадки 

3.7 Выбор загрузочной  камеры 

3.8 Выбор разгрузочной  камеры 

4. Расчет и выбор  вспомогательного оборудования 

4.1 Расчет калориферной  установки 

4.2 Расчет и подбор  конденсатоотводчиков 

4.3 Расчет и выбор  транспортирующего устройства 

4.4 Расчет циклона 

4.5 Расчет вентилятора 

4.5.3 Расчет напора 

4.6 Выбор электрофильтра 

4.7 Выбор питателя 

4.8 Расчет затвора 

4.9 Расчет бункера 

Список использованной литературы 

Приложения 

 

1. Введение 

1.1 Назначение и  классификация процессов сушки 

Сушка -- это процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала путем испарения содержащейся в нем жидкости за счет подведенного к материалу тепла. 

При сушке изменяется теплопроводность материала, снижается  его объемный вес и повышается прочность. Чем выше качество материала, тем больше возможность его использования. Это может быть обеспечено при  соответствующем режиме процесса сушки, который должен проводиться при  определенной температуре, давлении и  относительной влажности сушильного агента. Режим сушки зависит от свойств высушиваемого материала. 

Сушка широко применяется  в химической, химико-фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. 

В химической промышленности сушка обычно является завершающим  процессом в производстве почти  всех химических продуктов. 

Среди основных причин, которыми может быть обусловлена  необходимость сушки можно выделить следующие: 

Влажный продукт  может портиться при хранении, так как влага вредно воздействует на товарные свойства многих материалов; слеживание, смерзание в зимний период, образование плесени на пищевых  продуктах. 

Влажность полупродуктов  может быть вредна на последующих  стадиях переработки: выступать  как каталитический яд, ухудшать качество конечного продукта (например, снижать  качество нити в волокнообразующих  полимерах при продавливании  через фильеры). 

Перевозка высушенного  материала потребителю, особенно на дальние расстояния, обходится дешевле  из-за меньшего объемного веса. 

Сушка -- один из наиболее энергоемких процессов химической промышленности: по подсчетам экспертов на нее идет до 12% производимого в стране топлива. В связи с этим, особое внимание должно быть уделено выбору режима сушки, схемы процесса и конструкции сушилки. 

Как и большинство  химических процессов, процесс сушки  преимущественно осуществляют в  непрерывном режиме, при котором, по сравнению с периодическим, легче  управлять процессом и получать продукт стабильного качества с  высокой производительностью. 

Сушка проводится либо под атмосферным давлением, либо под вакуумом, при этом высушиваемый материал может находиться в состоянии  покоя, перемещаться, перемешиваться в  «кипящем слое». 

Процесс сушки проводят при различных способах передачи тепла: конвективная и контактная сушка, сушка токами высокой частоты, сушка  инфракрасными лучами (радиационная сушка), сушка сублимацией. Первые три  метода наиболее распространены в химической промышленности. 

При конвективной сушке  тепло передается от теплоносителя  к поверхности высушиваемого  материала, и происходит испарение  влаги с поверхности материала  в теплоноситель. В качестве теплоносителей применяют воздух, топочные или инертные газы. 

При контактной сушке  идет передача от обогреваемой перегородки  к материалу, лежащему на ней (противни с подогревом снизу, металлические  барабаны с наружным газовым или  водяным обогревом, металлические  обогреваемые изнутри вальцы, по поверхности  которых движется паста, непрерывная  лента высушиваемого материала). Влага поглощается либо воздухом, либо промежуточной средой. 

При радиационной сушке  тепло передается тонкому слою материала, либо поверхности его, покрытой лаками и красками, от электрических или  газовых инфракрасных излучателей. Сушка протекает интенсивно. Сушилки  отличаются малой инерционностью. 

Электрический ток (высокой  или промышленной частоты) применяется  для сушки древесины, пенопласта, искусственного волокна и т.д. При  сушке древесины быстро прогреваются внутренние слои материала, направления  потоков влаги и тепла совпадают и процесс резко ускоряется. Этот метод отличается дороговизной. 

Сушка сублимацией, или молекулярная сушка, которая  происходит при значительном вакууме  в сушильной камере, чаще применяется  в пищевой, чем в химической промышленности, с целью сохранения объема, цвета, запаха, вкусовых и биологических  свойств материала. Этот метод используется при получении сгущенного и сухого молока. Оборудование для этого метода отличается высокой сложностью. 

Сушка в жидких средах является относительно новым методом, при котором высушиваемый материал помещают в высококипящую среду (t=150°C). Обычно этот метод используется для сушки древесины при одновременной  ее пропитке. 

Следует также упомянуть  о сушке со сбросом давления, когда  влага выделяется из нагретого материала  при сбросе давления в сушильной  камере. 

Помимо указанных, существуют комбинированные методы сушки, при которых совмещаются  конвективная и высокочастотная  сушка, сушка инфракрасными лучами и воздушная конвективная сушка, что снижает затраты на сушку (сушка кинопленки). 

1.2 Классификация  и конструкция сушилок 

Из разнообразия возможных методов сушки следует  множество конструкций сушилок  для осуществления тех или  иных методов. По технологическим признакам  сушилки можно классифицировать следующим образом: 

по давлению (атмосферные и вакуумные); 

по периодичности  процесса (периодического, полунепрерывного и непрерывного действия); 

по способу подвода  тепла (конвективные контактные, радиационные и сушилки с нагревом материала  токами высокой частоты); 

по роду сушильного агента (воздушные, газовые сушилки  и сушилки на перегретом или насыщенном паре); 

по направлению  движения материала и теплоносителя (прямоточные, противоточные и перекрестного  тока); 

по тепловой схеме (калориферные, с дополнительным внутренним обогревом, с рециркуляцией части  отработанного воздуха, со ступенчатым  подогревом и комбинированные, например, со ступенчатым подогревом и рециркуляцией); 

по способу обслуживания (с ручным обслуживанием и механизированные); 

по способу нагрева (с паровым, огневым, газовым и электронагревом); 

по циркуляции теплоносителя (с естественной, искусственной циркуляцией, однократной и многократной циркуляцией). 

Типовые конструкции  сушилок: шкафные, камерные, туннельные, шахтные, ленточные, барабанные, вальцевые (контактные), пневматические, распыливающие, с кипящим слоем, вибрационные. 

Выбор давления в  сушилках определяется химическим составом продукта, условиями его окисления  и разложения, допускаемой температурой нагрева. В атмосферных сушилках давление либо атмосферное, либо несколько  выше его. Эти сушилки используются для сушки большинства химических продуктов. 

Вакуумные сушилки  применяются при сушке химикатов  для обработки цветной кинопленки, красителей, крошки смолы лавсан, полиамидной  крошки смолы капрон и т.д. В химической технологии в качестве сушильного агента широко используется воздух (сушка  калийных солей, анилиновых красителей), топочные газы (сушка суперфосфата натрия и т.д.), инертные газы (сушка  поликапроамида в токе азота). 

Наиболее экономичными по затрате тепла являются противоточные  сушилки. Прямоточные сушилки применяются  в тех случаях, когда высушиваемый материал не выдерживает высокой  температуры в конце сушки. Как  видно из приведенной классификации, по конструктивным особенностям сушилки  весьма разнообразны. Барабанные сушилки  широко применяются при сушке  топлива, руды, удобрений, ядохимикатов, сопутствующих продуктов и т.д. 

1.3 Обоснование выбора  метода сушки 

Задание на курсовое проектирование определяет необходимость  осуществления процесса сушки в  непрерывном режиме. Высушиваемый материал -- солянокислый анилин. Установка должна обеспечивать производительность 13800 кг/ч. 

На основании этого  наиболее выгодной для осуществления  процесса конструкцией является барабанная сушилка из-за ее высокой производительности и надежности. В качестве самого дешевого сушильного агента выбирается воздух. Процесс в режиме прямотока. 

Выбор источника  теплоты определяется наличием доступного вида энергоносителя, в данном случае греющего пара (от ТЭЦ или сопряженных  химических процессов). 

Барабанная сушильная  установка должна размещаться в  производственных помещениях для защиты от атмосферных воздействий на оборудование и сокращения тепловых потерь в зимний период. Материал деталей корпуса  барабанной сушилки - сталь В Ст 3 сп ГОСТ 380 - 71. 

 

2. Тепловой расчёт  процесса сушки 

Расчёт основного  оборудования начинаем с расчёта  основного узла сушильной установки - барабана, т.е. с определения его  размеров, - диаметра и длины, на основе исходных данных, а именно: объёмного  напряжения барабана по влаге; расхода  влажного материала; конечной влажности  материала. 

2.1 Расчёт количества  удаляемой влаге в сушильном  барабане 

W - количество удаляемой  влаги в сушильном барабане, кг/с; 

GС.М. - расход сухого  материала, ; 

U1, U2 - относительная  влажность материала соответственно  на входе в барабан и на  выходе из барабана, 

;

 

 

2.2 Размеры сушильного  барабана 

Объём барабана 

, 

где m-отношение между  Lб и Dб (из [1]); 

Напряжение по влаге  в рабочем объёме , а количество удаляемой влаги в барабане равно , принимаем ориентировочное значение m (из [1]) из ряда m=48, например m=6. 

Определяем в первом приближении диаметр барабана: 

 

Ближайший больший  диаметр барабана (из [1]): Dб=2500 мм. При этом длина аппарата равна 14000 мм. Выбор длины аппарата определяется минимально необходимым объёмом аппарата: 

Минимально необходимая  длина аппарата при известном  минимально- необходимом объёме и  известном диаметре аппарата: 

Окончательно имеем: Dб=2500 мм, Lб=14000 мм. 

Найденное значение диаметра барабана следует проверить  по предельно допустимой скорости сушильного агента в барабане, Wс.а., м/с. 

Для определения  скорости движения сушильного агента в барабане необходимо, прежде всего, рассчитать его потребный расход (массовый и объёмный). 

Расчёт потребного расхода сушильного агента