Выбор атмосферной вальцовой сушилки для сушки G1=160 кг/ч пасты азокрасителя начальной влажностью w1=64% до конечной влажности 16 %

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

ФТУГ

Кафедра «Организация упаковочного производства» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа

По дисциплине «Процессы и аппараты» 

На  тему: «Выбор атмосферной вальцовой сушилки для сушки G₁=160 кг/ч пасты азокрасителя начальной влажностью w₁=64% до конечной влажности 16 % (считая на общий вес)» 
 
 
 
 
 
 

           Оценка: 
 

 

                                                         Выполнил: студентка группы

                                                                    108317  Шляхтёнок С.С. 
 

                                Проверил: проф. Карпунин И.И. 
 
 

Минск 2009

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ 
 

Факультет технологий управления и гуманитаризации 
 
 
 
 

                                      УТВЕРЖДАЮ 

                                                        И.о зав кафедрой «Организация  упаковочного

        производства»

 

                                                      ____________________ _Е. К. Костюкевич

                                                      «___»___________________2009 г. 
 
 

ЗАДАНИЕ 

по  курсовой работе 
 

по дисциплине «Процессы и аппараты» 
 

Студентке Шляхтёнок  С.С. 

1. Тема работы Выбор атмосферной вальцовой сушилки для сушки G₁=160 кг/ч пасты азокрасителя начальной влажностью w₁=64% до конечной влажности 16 % (считая на общий вес)» 

2. Сроки сдачи студентом законченной работы _________________________ 

3. Исходные данные к работе Обогрев производится насыщенным водяным паром, абсолютное давление пара р = 2,45 бар (2,5 ат ) , температура пара t= 126,2° С. Толщина пленки материала на вальцах δ₁=1 мм. Скорость воздуха, продуваемого над поверхностью материала, υв= 1,4 м/сек, средняя температура воздуха  t в = 30° С, относительная влажность воздуха φ = 40 %. 

4. Содержание расчётно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов ) 1. Определить : температуру мокрого термометра. 2. Определить скрытую теплоту испарения воды. 3. Рассчитать коэффициент теплоотдачи. 4. Определить температуру поверхности материала. 5. Определить рабочую поверхность нагрева вальцевой сушилки. 6. Выбрать размеры вальцевой сушилки. 
 
 

5. Перечень графического материала (указывается руководителем курсовой работы с точным указанием обязательных чертежей или графиков) 
 

 

6. Дата выдачи задания_____________________________________ 

7. Календарный график курсовой работы (на весь период выполнения с указанием сроков и трудоёмкости отдельных этапов)

1. Расчёт: 1)температуры  мокрого термометра. 2) скрытой теплоты  испарения воды. 3) коэффициента теплоотдачи.

2.  Определение: 1) температуры материала. 2) рабочей  поверхности нагрева вальцевой  сушилки .

3. Выбор размеров  вальцевой сушилки. 

Руководитель___________________________________________________ 

(подпись) 

Задание принял к исполнению       (дата) 09.02.2009 г. 
 

Подпись студента _______________________________________________ 
 
 
 
 
 
 

Оглавление 

1. Введение……………………………………………………………………………………2
2. Теоретические сведения………………………………………………………………..3
3. Схема одновальцовой сушилки………………………………………………………..4
4. Исходные данные к работе…………………………………………………………...5
5. Расчёт…………………………………………………………………………………….6
6. Заключение……………………………………………………………………………….8
7. Используемая литература…………………………………………………………...9

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1

1.Введение 

Сушка

Исходные материалы, промежуточные и конечные твердые  продукты многих химических производств  часто содержат то или иное количество жидкости. Необходимость частичного или полного удаления последней диктуется различными причинами: сохранение свойств продуктов при длительном хранении, удешевление их транспорта, условия их дальнейшей переработки и т. п. При большом начальном содержании жидкости частичное ее удаление из твердых веществ, как было показано выше, возможно фильтрованием и центрифугированием. Этими механическими методами не может быть, однако, достигнуто достаточно полное удаление жидкости; оно возможно лишь путем испарения этой жидкости и отвода образовавшихся паров. Такой термический процесс удаления жидкости из твердых материалов называется сушкой, а аппараты, используемые для этой цели сушилками.

Термическая сушка  требует сообщения высушиваемому  материалу достаточного количества тепла для испарения жидкости (будем называть ее в дальнейшем в л а г о й) и обеспечения условий, необходимых для ее диффузий изнутри материала во внешнюю среду. Следовательно, по своей физической сущности термическая сушка является сложным процессом тепло - и массообмена.

Методы сушки  влажных материалов, используемые в  промышленности, различаются главным образом способом подвода тепла и обусловлены физико-химическими свойствами этих материалов, а также формой их связи с влагой. Наиболее распространенным является метод конвективной сушки, который характеризуется непосредственным контактом высушиваемого материала с потоком нагретого газа (воздуха, топочных газов). Последний сообщает тепло для испарения влаги, одновременно поглощая и унося с собой образовавшиеся пары. Процесс протекает преимущественно при атмосферном давлении.

Конвективная  сушка не приемлема в тех случаях, когда высушиваемые материалы не допускают длительного соприкосновения с нагретыми газами. При этом прибегают часто к сушке в разреженной среде (под вакуумом) с передачей необходимого количества тепла от теплоносителя (обычно водяного пара) к высушиваемому материалу через разделяющую их металлическую стенку. Такой метод сушки называется контактным.

Для высушивания  тонколистовых материалов и лаковых  покрытий часто используется передача тепла путем инфракрасного излучения, отличающаяся, как известно, значительно более высокой интенсивностью, чем конвективная теплоотдача. Этому методу сушки, носящему название терморадиационного, как мы увидим ниже, присущи большие недостатки, ограничивающие его применение.

Сушка толстолистовых материалов часто осуществляется в  поле токов высокой частоты. Этот метод сушки, называемый высокочастотным, отличается тем, что позволяет регулировать температуру и влажность материала не только на его поверхности, но и в глубине. Рассматриваемый метод особенно эффективен для сушки пластических масс и других материалов с диэлектрическими свойствами.

Для сушки очень  термочувствительных материалов (плазма крови, некоторые медицинские препараты) весьма эффективен сублимационный метод. В этом случае влага из предварительно замороженного материала переходит в парообразное состояние, минуя жидкое (сублимирует). Процесс осуществляется в глубоком вакууме (остаточное давление 0,015—0,13 мПа) и, соответственно, при низких температурах. К числу недостатков процесса относятся низкая удельная производительность и высокая стоимость установки и ее эксплуатации.

2 

2. Теоретические сведения 

Расчёт контактных сушилок ведут на основе уравнений  теплопередачи. При расчёте вальцовых  сушилок исходят из того, что тепло передаётся от конденсирующегося пара на стенке вальца, через неё передаётся высушиваемому материалу ,из которого при этом испаряется влага, и пары диффундируют в окружающий воздух, передавая ему тепло испарения влаги.

Коэффициент теплоотдачи  α _{исп. .} эквивалентный количеству тепла, сообщаемого воздуху испаряющейся из материала влагой , определяют из уравнения теплоотдачи:  

Gr = α _исп.  (θ- t_в) 

где   G – скорость испарения влаги, кг/м ² ·сек;

        r – скрытая теплота испарения , дж/кг;

         α – коэффициент теплоотдачи от испаряющейся из материала

               к воздуху , вт/м² ·град; 

       θ – температура поверхности высушиваемого материала, ° С. 
 

Скорость испарения  влаги определяют по формуле: 
 

                                   G = 8,83·10 ^-4 (t_в – t _м) 

Где – массовая скорость воздуха , кг/м ² ·сек;

(t_в – t _м) – разность температур воздуха и мокрого термометра , ° С. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 

3. Схема одновальцовой сушилки 
 
 
 
 

 
 
 

4

4. Исходные данные  к работе 
 

Выбор атмосферной  вальцовой сушилки для сушки  G₁=160 кг/ч пасты азокрасителя начальной влажностью w₁=64% до конечной влажности 16 % (считая на общий вес)»

Обогрев производится насыщенным водяным паром, абсолютное давление пара р = 2,45 бар (2,5 ат. ) , температура пара t = 126,2° С. Толщина пленки материала на вальцах δ₁=1 мм. Скорость воздуха, продуваемого над поверхностью материала, υ_в= 1,4 м/сек, средняя температура воздуха  t_в = 30° С, относительная влажность воздуха φ_в = 40 %. 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5

5. Расчёт 

По l-x-диаграмме определяем температуру мокрого термометра f_M = 18° С, плотность воздуха ρ= 1,17 кг/м³. При абсолютном давлении 0,98 бap (1 ат) скрытая теплота испарения воды r= 2263 • 10³ дж/кг (540 ккал/кг).

Принимаем температуру  поверхности материала θ = 72°C и определяем по формуле 

G = 8,83·10 ^-4 (t_в – t _м)

  скорость испарения влаги 

G = 8,83·10 ^-4 (30 – 18)= 0.0136 кг/м²·сек 

Коэффициент теплоотдачи  α_исп определяем из уравнения  

Gr = α _исп.  ·(θ- t_в)