Сушка сернокислого аммония

 

 

Принимаем к.п.д. привода =0,85, порозность высушиваемого материала примем =0,4. 

Определяем массу  материала в барабане: 

Потребная мощность барабана: 

Мощность электродвигателя: 

Мощность электродвигателя по каталогу (из [1], стр. 15) 55кВт. 

3.3 Бандажи и опорные  ролики 

Бандажи служат для  передачи давления от веса всех вращающихся  частей аппарата на опорные ролики. Бандажи представляют собой кольца прямоугольного, квадратного или  коробчатого сечения. Иногда бандажи  небольших легких аппаратов 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  барабану. 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 надевается на 12-^24 чугунных башмака, повернутых головками в разные стороны для предупреждения аксиального смещения бандажа Под башмаки подкладываются усиливающая и две - три регулирующие подкладки. Подбором толщины регулирующих подкладок достигается совмещение центров барабана и бандажа. 

Свободная посадка  бандажей на барабаны предусматривает  температурные зазоры для предупреждения возникновения краевых напряжений, особенно опасных во время разогрева  аппарата. Благодаря тому, что внутренний диаметр бандажа больше 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. 

Проверочный расчет бандажей. 

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

В заводских нормалях завода «Прогресс» необходимых для  барабана диаметром 2,5 м бандажей нет. Поэтому рассчитываемая сушка представляет собой 2 барабана меньшего диаметра, с  рабочей площадью и объёмом такими же как и у одного барабана диаметра 2,5 м, при этом остальные рассчитываемые характеристики процесса сушки не изменятся, произведём расчёт необходимого диаметра барабанов: 

Тогда диаметр маленьких  барабанов будет равен: 

По каталогу [1] выбираем диаметр барабанов DБМ=2000м. 

Так же для равенства  остальных параметров сушки объёмы маленьких барабанов должны составлять в сумме объём одного барабана. Тогда: 

Окончательно по каталогу [1] выбираем:LБМ=12000мм, и имеем  DБМ=2000мм и LБМ=12000мм (такой же результат может быть получен, используя выражение для минимально-необходимого объёма аппарата п.2.2). 

Определим массу  материала в малом барабане и  массу снаряжённого барабана с высушиваемым материалом соответственно:

 

 

Расчёт мощности электродвигателя на вращение малого барабана: 

Потребная мощность барабана: 

Мощность электродвигателя: 

Мощность электродвигателя по каталогу (из [1], стр. 15) 25кВт. 

Рассчитаем угол наклона малого барабана: 

=3,70 

Теперь произведём необходимый расчёт бандажей:

 

 

где Р обозначает нагрузку, приходящуюся на единицу длины контакта, Н/см, R и r - наружные радиусы соответственно бандажа и опорного ролика, см. 

Величина нагрузки Р может быть рассчитана по формуле: 

где G - масса снаряжённого и нагруженного барабана, кг, b - ширина бандажа, см., - половина центрального угла между опорными роликами, g=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 примерно 60% от максимального напряжения, т.е. у'?0,6уmax. На поверхности соприкосновения расчетное напряжение по той же теории прочности равно 40% от того же максимального напряжения, т.е. у''?0,4уmax. 

Найденные таким  образом расчетные напряжения следует  сравнить с пределом текучести материала  бандажа, чтобы судить о возможности (невозможности) остаточных деформаций бандажа. 

G=36035кг; число бандажей - 2; ширина бандажей b=170мм; радиус  бандажа R=1235мм; радиус опорного  ролика r=300мм; центральный угол между  опорными роликами 2=600; модуль упругости  материала бандажа и ролика  одинаков и равен E=2*105 МПа; предел  текучести материала бандажа  у0,2=330 МПа. 

Нагрузка, приходящаяся на единицу длины контакта «бандаж-ролик»:

 

 

Максимальное контактное напряжение 

Расчётное напряжение в опасной точке: у'?0,6уmax=0,6*417МПа=250,2Мпа 

Расчётное напряжение на поверхности бандажа и ролика: у''?0,4уmax=0,4*417МПа=166,8МПа. 

Сопоставление расчётных  напряжений с пределом текучести  материала бандажа: у'<у0,2; у''<у0,2. 

Вывод: остаточные деформации отсутствуют. 

После проверки бандажа  на контактное напряжение, следует  его проверка на изгиб. Максимальный изгибающий момент возникает в бандаже  в сечениях, находящихся против опор. Величина изгибающего момента зависит  от действующих сил, вида насадки, радиуса  бандажа и угла между роликами 2ф. Если угол между роликами равен 60, то можно принять, что: 

где Q - нагрузка, действующая  на бандаж, в Н; R - внутренний радиус бандажа в мм.; А - коэффициент, зависящий  от характера нагрузки и вида соединения бандажа с барабаном: для жесткого соединения бандажа с барабаном А = 0,07; 

Далее находят максимальное изгибающее напряжение по формуле (3.50). 

где W - момент сопротивления, равный для прямоугольного сечения 

Полученное значение уmax сравнивают с пределом текучести у0,2 материала бандажа. 

Внутренний радиус бандажа R=1100мм; ширина бандажа b=170мм; высота поперечного сечения бандажа H=135мм; нагрузка, действующая на бандаж 

Известно, что бандаж жёстко соединён с барабаном. 

Максимальный изгибающий момент: 

Максимальное изгибающее напряжение: 

Сопоставление максимального  изгибающего напряжения с пределом текучести: уmax=330МПа, следовательно  уmax<у0,2. 

Расчет опорной  станции 

По нормали Н440-58 завода «Прогресс» определили расстояние между опорной и опорно-упорной  станциями: l=5,1 м. 

Принятая рабочая  температура стенки барабана tвн = 40°С. 

Взяли коэффициент  линейного удлинения для материала  барабана (сталь) (из [10], стр.33) при данной температуре: 

бt = 1,1?10-5+0,8?10-8?tВН =1,1?10-5+0,8?10-8?400С = 1,132?10-5м/м?0С 

Найдем величину термического удлинения барабана (из [10], стр.33): 

Дl = 1,132?10-5?(40-18)?5,1м = 0,001270 м = 1,270 мм. 

Вычислили ширину ролика с запасом для удобства монтажа: 

B = b +Дl + (30...40 мм) = 20+1,270+35 = 56,3 мм. 

Принимаем ширину ролика В =60 мм. 

4.4 Выбор и расчет  зубчатого венца и привода  барабана 

Вращение барабана осуществляется за счет передачи ему  вращательного момента. Он передается от электродвигателя через редуктор с помощью цилиндрической зубчатой передачи. Зубчатая пара состоит из малой шестерни, установленной на выходном валу редуктора, и зубчатого  венца, крепящегося на барабане. Для  снижения радиального биения венец  устанавливают как можно ближе  к опорно-упорной станции. 

На основании принятой скорости вращения барабана и рассчитанной ранее мощности на вращение барабана выбираем моторно-редукторную группу 728040 мощность электродвигателя 28 кВт. 

Во избежание попадания  посторонних предметов в зубчатую передачу венцовая пара закрыта кожухом (обозначение Б2071 по Н443-62). 

Венцовую зубчатую пару выбираем по нормали Н442-62. Обозначение Б2071. 

3.5 Выбор уплотнения  сушильного барабана 

Вращающиеся барабанные сушилки обычно работают под небольшим  разряжением, что позволяет избежать попадания в производственное помещение  через неплотности барабана горячего сушильного агента, содержащего пыль (частицы высушиваемого материала). При работе барабана под разряжением, напротив, обеспечивается небольшой подсос воздуха в установку. Для того, чтобы этот воздух не изменял заметно параметров сушильного агента, устраивают уплотнения в местах соединения движущихся (барабан) и неподвижных (загрузочная и разгрузочная камеры) частей установки. 

Наиболее распространенными  видами уплотнений являются торцевое и лабиринтное. Торцевое уплотнение является аналогом сальникового уплотнения вращающихся валов. Его недостатком является то, что часть энергии привода расходуется на преодоление трения в этом виде уплотнения. 

Другим видом уплотнения является лабиринтное, в котором  протекающий газ постоянно переходит  из узких каналов в широкие  камеры, причем направление потока резко изменяется. Это приводит к  снижению кинетической энергии потока и, следовательно, высокому гидравлическому  сопротивлению соединения. Этот вид  уплотнения наиболее надежен, хотя обеспечивает меньшую герметичность барабана. 

В качестве уплотнения выбираем лабиринтное аксиальное уплотнение по нормали Н422-56, обозначенное Б2032. 

 

3.6 Выбор насадки 

На первых 1...1,5 м  сушильного барабана устанавливают  приемно-винтовую насадку с целью  равномерной подачи материала в  основную часть барабана, где устанавливают  основную насадку. Между основной и  приемной насадкой предусматривают  зазор равный 5% от диаметра барабана. 

По нормалям завода «Прогресс» выбрали приемно-винтовую насадку Б1652 длиной 1100 мм. В качестве основной насадки выбрали распределительно-крестовую  насадку Б2059(по Н438-56). Между основной и приемной насадкой оставить зазор 100 мм. 

3.7 Выбор загрузочной  камеры 

Загрузочная камера служит для подачи высушиваемого  материала а сушильный барабан и соединения вращающегося барабана с другим технологическим оборудованием (циклон и т.п.). На этой камере крепится лабиринтное уплотнение, питающая течка, штуцер ввода материала и штуцер вывода отработанного сушильного агента, кроме того, в корпусе камеры предусмотрен смотровой люк для очистки камеры изнутри и люк для выгрузки остатков материала. 

По нормали Н425-56 завода «Прогресс» выбранному барабану соответствует поточная загрузочная  камера Б2042. 

3.8 Выбор разгрузочной  камеры 

Разгрузочная камера служит для подачи высушенного материала  на ленточный транспортер и соединения вращающегося барабана с другим технологическим  оборудованием. На этой камере крепится лабиринтное уплотнение, штуцер вывода материала и штуцер сушильного агента, кроме того, в корпусе камеры предусмотрен смотровой люк для очистки  камеры изнутри. 

По нормали Н426-56 завода «Прогресс» выбранному барабану соответствует поточная разгрузочная камера Б2044. 

 

4. Расчет и выбор  вспомогательного оборудования 

4.1 Расчет калориферной  установки 

В сушильных установках для нагрева воздуха применяются  нагревательные устройства - паровые  калориферы, в которых сушильному агенту передается теплота конденсации  теплоносителя - водяного пара. Для  нагрева воздуха паром изготавливаются  стандартные калориферы из стали  в соответствии с ГОСТ 7201-62. В частности наиболее подходящими для проектируемой установки являются биметаллические калориферы со спирально-накатным оребрением типа КПЗ-СК-01АУЗ и КП4-СК-01АУЗ, поскольку эти калориферы характеризуются наиболее высокими теплотехническими показателями по сравнению с калориферами более ранних типов.