Расчет и проектирование сушилки с подъемно-лопастными перевалочными устройствами для высушивания песка топочными газами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание на проектирование

Рассчитать барабанную сушилку с подъемно-лопастными перевалочными устройствами для высушивания песка топочными газами при следующих условиях:

Производительность сушилки по высушенному материалу G_к = 5,25 кг/с; содержание фракций частиц в материале:

диаметром от 2,1 до 1,6 мм -- 20%;

диаметром от 1,6 до 0,9 мм -- 80 %;

влажность песка

начальная ?_н = 13 %;

конечная ?_к = 0,5 %;

Температура влажного материала ?₁ = 19 °С;

топливо -- природный газ;

температура топочных газов

на входе в барабан t_см = З18 °С;

на выходе из барабана t₂ = 110 °С;

удельные потери тепла в окружающую среду на 1 кг испаренной влаги q_п = 22,6 кДж/кг (что соответствует примерно 1% тепла, затрачиваемого на испарение 1 кг воды);

параметры свежего воздуха:

температура t₀ = 18°С;

относительная влажность ?₀ = 72 %;

Давление в сушилке -- атмосферное.

Введение

В технике сушке подвергается множество материалов, различающихся химическим составом, дисперсностью и структурой, адгезионными свойствами и термочувствительностью, содержанием и формой связи влаги с материалом и другими свойствами. В химической промышленности процессы массо- и теплопереноса при сушке иногда осложняются протекающими одновременно химическими реакциями.

В связи с этим выбор рационального способа сушки, типа сушильной установки и конструкции сушильного аппарата представляет собой сложную технико-экономическую задачу и пока еще не может быть включен в студенческий курсовой проект. Поэтому в настоящем пособии приводятся примеры расчета только конвективных сушилок заданного типа. В примерах не дано обоснование выбора сушильного агента, а также параметров материала и сушильного агента. С этими вопросами проектанты могут ознакомиться в специальной литературе, ссылки на которую приведены в библиографии.

Желание дать общий пример расчета, основанного на кинетических закономерностях массо- и теплообмена, определил выбор высушиваемого материала, с которым влага связана механическими силами. Процесс в этом случае протекает в первый периоде сушки при постоянной температуре влажного материала, равной температуре мокрого термометра, и скорость сушки определяется внешней диффузией.

Расчет различных вариантов сушильного процесса (с промежуточным подогревом теплоносителя, с дополнительным подводом тепла в сушильную камеру, с частичной рециркуляцией сушильного агента) принципиально не отличается от приведенного в качестве примера расчета сушилки, работающей по основному (нормальному) сушильному варианту.

1. Определение параметров топочных газов, подаваемых в сушилку

В качестве топлива используется природный сухой газ следующего состава (в объемн. %):

92,3%СН₄; 0,5 % С₆Н₆; 5.1 % Н₂; 1.1 % СО; 1,0 % N₄.

Теоретическое количество сухого воздуха L₀: затрачиваемого на сжигание 1 кг топлива, равно,

L₀= 138•(0,0179 СО + 0,248Н₂ + ?) (1)

где составы горючих газов выражены в объемных долях.

Подставив соответствующие значения, получим:

L₀=138(0,0179•0,011+0,248•0,051+0,923+0,01)=6,81кг/кг

Для определения теплоты сгорания топлива воспользуемся характеристиками горения простых газов:

Таблица 1

Газ	Реакция	Тепловой эффект реакции, кДж/м3
Водород	Н2 + 0,5О2 = Н2О	10 810
Оксид углерода	СО+ 0,5О2= СО2	12 680
Метан	CH4+ 2О2 = СО2 + 2Н2О	35 741
Ацетилен	C2H2+ 2,5О2= 2СО2 + Н2О	58 052
Этилен	C2H4+ ЗО2 = 2СО2 + 2Н2О	59 108
Этан	С2Н6 + 3,502 = 2СО2 + ЗН2О	63 797
Пропан	C3H8+ 5О2 = ЗСО2 + 4Н2О	91 321
Бутан	С4Н10+ 6,502 =4CO2+5H2O	118 736
Сероводород	H2S+ 1,5О2= 5О2+Н2О	23 401

Количество тепла Q_v выделяющееся при сжигании 1 м³ газа, равно:

Q_v = 0,923•35741+0,005·63797+0,051·10810+0,011·12680=13397 кДж/м³

Плотность газообразного топлива ?_т

?_т = (2)

где М_i -- мольная масса топлива, кмоль/кг; t_т -- температура топлива, равная 20 °С;

?_о - мольный объем, равный 22,4 м³/кмоль.

?_т==0,671 кг/м³

Количество тепла, выделяющееся при сжигании 1 кг топлива:

Q = Q_v/?_т Q = 13397/0,671 = 1996 кДж/кг (3)

Масса сухого газа, подаваемого в сушильный барабан, в расчете на 1 кг сжигаемого топлива определяется общим коэффициентом избытка воздуха ?, необходимого для сжигания топлива и разбавления топочных газов до температуры смеси t_см = 320 °С. Значение а находят из уравнений материального и теплового балансов.

Уравнение материального баланса:

1+L₀=L_с.г + ?С_mH_n (4)

где L_с.г -- масса сухих газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива;

С_mН_n -- массовая доля компонентов, при сгорании которых образуется вода, кг/кг.

Уравнение теплового баланса:

Q_?+c_тt_т+? L₀I₀ = [L_с.г+L₀(?-1)]i_с.г+[?L₀x₀+? С_mH_n]i_п (5)

где ? -- общий коэффициент полезного действия, учитывающий эффективность работы топки (полноту сгорания топлива и т. д.) и потери тепла топкой в окружающую среду, принимаемый равным 0,95; с_т -- теплоемкость газообразного топлива при температуре t = 20 °С, равная 1,34 кДж/(кг-К); I₀ -- энтальпия свежего воздуха, кДж/кг; i_с.г -- энтальпия сухих газов, кДж/кг; i_с.г = c_с.гt_с.г; c_с.г t_с.г -- соответственно теплоемкость и температура сухих газов: с_с.г = 1,05 кДж/(кг-К), t_с.г = 320°С; х₀-- влагосодержание свежего воздуха, кг/кг сухого воздуха, при температуре t₀ = 18°С и относительной влажности ?₀= 72 % ; iп -- энтальпия водяных паров, кДж/кг; i_п = r_о + с_пt_п; r₀ -- теплота испарения воды при температуре 0°С, равная 2500 кДж/кг; с_п -- средняя теплоемкость водяных паров, равная 1,97 кДж/(кг- К); t_п -- температура водяных паров; t_п = t_с.г= t_см = 318°С.

Решая совместно уравнения (4) и (5), получим:

?=()/ L₀(i_с.г +i_п х₀ -I₀) (6)

Пересчитаем содержание компонентов топлива, при сгорании которых образуется вода, из объемных долей в массовые:

СН₄==0,915

С₆Н₆==0,0241

Н₂==0,0063

Количество влаги, выделяющейся при сгорании 1 кг топлива, равно:

=++=2,13 кг/кг

Коэффициент избытка воздуха находим по уравнению (6):

?==83,97

Общая удельная масса сухих газов, получаемая при сжигании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры смеси 318 °С, равна:

С_с.г = 1+?L₀- (7)

С_с.г = 1 +83,97·6,81 -- 2,13= 570,7057 кг/кг

Удельная масса водяных паров в газовой смеси при сжигании 1 кг топлива:

G_п=+?x₀L₀ (8)

G_п = 2,13+83,97·0,0092·6,81=7,39 кг/кг

Влагосодержание газов на входе в сушилку (x₁ = x_см) равно:

x₁ = G_п/G_с.г. откуда x₁ = 7,39/570,7057 = 0,0129 кг/кг

Энтальпия газов на входе в сушилку:

I₁= (9)

I₁==340 кДж/кг

Поскольку коэффициент избытка воздуха, а велик, физические свойства газовой смеси, используй в качестве сушильного агента, практически не отличаются от физических свойств воздуха. Это дает возможность использовать в расчетах диаграмму состояния влажного воздуха i -х.

2. Определение параметров отработанных газов, расхода сушильного агента и расхода тепла на сушку

Из уравнения материального баланса сушилки определим расход влаги W, удаляемый из высушиваемого материала:

W=G_к (10)

W=5,25=0,754 кг/с

Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:

?=с?₁+q_доп - (q_т+q_м+q_п) (11)

где ? -- разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере;

с -- теплоемкость влаги во влажном материале при температуре ?₁ кДж/(кг•К);

q_доп -- удельный дополнительный подвод тепла в сушилку; кДж/кг влаги; при работе сушилки по нормальному сушильному варианту q_доп = 0;

q_т -- удельный расход тепла в сушилке с транспортными средствами, кДж/кг влаги; в рассматриваемом случае q_т = 0;

q_м -- удельный расход тепла в сушильном барабане с высушиваемым материалом, кДж/кг влаги; q_м=G_kc_м(?₂-?₁)/W;

с_м -- теплоемкость высушенного материала, равна 0,8 кДж/(кг•К);

?₂ -- температура высушенного материала на выходе из сушилки, °С. При испарении поверхностной влаги принимается приблизительно равной температуре мокрого термометра t_м при соответствующих параметрах сушильного агента. Принимая в первом приближении процесс сушки адиабатическим, находи по i -- х, диаграмме по начальным параметрам сушильного агента: ?₂ = 57 °С;

q_п -- удельные потери тепла в окружающую среду, кДж/кг; влаги.

Подставив соответствующие значения, получим:

?=4,19•19 - - 22,6= - 159,8 кДж/кг влаги

Запишем уравнение рабочей линии сушки:

? = (i -- I₁)/(x --x₁), или I = I₁- ? (х -- x₁) (12)

Для построения рабочей линии сушки на диаграмме I -- х необходимо знать координаты (х и I) минимум двух точек. Координаты одной точки известны: х₁ = 0,0129, I₁ = 340. Для нахождения координат второй точки зададимся произвольным значением x и определим соответствующее значение I.

Пусть х = 0,1 кг влаги/кг сухого воздуха.

Тогда I = 340 - 159,8 (0,1 - 0,0129) = 327 кДж/кг сухого воздуха.

Рис. 1.

Через две точки на диаграмме I - х (рис. 1) координатами х₁, I₁ и х, I проводим линию сушки на пересечения с заданным конечным параметром 110 °С. В точке пересечения линии сушки с изотермой t₂ находим параметры отработанного сушильного агента: х₂ = 0,079 кг/кг, I₂ = 325 кДж/кг.

Расход сухого газа L_с.г равен:

L_с.г =W/(x₂-x₁) (13)

L_с.г = 0,754/(0,079 -- 0,0129) = 11,4 кг/с

Расход сухого воздуха L:

L =W/(x₂-x₀) (14)

L = 0,754/(0,079 -- 0,0092) = 10,8 кг/с

Расход тепла на сушку Q_с:

Q_с =L_с.г (I₁-I₀) (15)

Q_с = 11,4(340 - 41,9) = 3824 кДж/с или 3824 кВт

Расход топлива на сушку:

G_т = Q_с / Q = 3824/19966 = 0,1915 кг/с

3. Определение основных размеров сушильного барабана

Основные размеры барабана выбирают по нормативам каталогам-справочникам в соответствии с объемом сушильного пространства. Объем сушильного пространства V складывается из объема необходимого для прогрева влажного материала Ии температуры, при которой начинается интенсивное испарение влаги (до температуры мокрого термометра сушильного агента), и объема V_с, требуемого проведения процесса испарения влаги, т.е. V = V_с - V_п. Объем сушильного пространства барабана может быть вычислен по модифицированному уравнению массопередачи:

V_с = W/(К_v?x'_ср) (16)

Где ?x'_ср -- средняя движущая сила массопередачи, кг влаги/м³; объемный коэффициент массопередачи, 1/с.

При сушке кристаллических материалов происходит удаление поверхностной влаги, т. е. процесс протекает в первом периоде сушки, когда скорость процесса определяется только внешним диффузионным сопротивлением. При параллельном движении материала и сушильного агента температура влажного материала равна температуре мокрого термометра. В этом случае коэффициент массопередачи численно равен коэффициенту массоотдачи К_? = ?_?.

Для барабанной сушилки коэффициент массоотдачи ?_? вычисляем по эмпирическому уравнению:

?=1,6•10^-2 (17)

где ?_ср -- средняя плотность сушильного агента, кг/м³; с -- теплоемкость сушильного агента при средней температуре в барабане, равная 1 кДж/(кг-К); Р -- степень заполнения барабана высушиваемым материалом, %; Р₀ -- давление, при котором осуществляется сушка, Па; р -- среднее парциальное давление водяных паров в сушильном барабане, Па.

Уравнение справедливо для значений: ?р_ср = 0,6 - 1,8 кг/(м²•с), n = 1,5 - 5,0 об/мин, ? = 10 - 25 %.

Рабочая скорость сушильного агента в барабане зависит от дисперсности и плотности высушиваемого материала. Для выбора рабочих скоростей (?, м/с) при сушке монодисперсных материалов можно руководствоваться данными, приведенными в табл. 2.

Таблица 2. К выбору рабочей скорости газов в сушильном барабане ?

Размер частиц, мм	Значение ?, м/с, при рм, кг/м3
	350	1000	1400	1800	2200
0,3-2	0,5-1	2-5	3-7,5	4-8	5-10
Более 2	1-3	3-5	4-8	6-10	7-12

Для полидисперсных материалов с частицами размером от 0,2 до 5 мм и насыпной плотностью ?_м = 800 - 1200 кг/м3 обычно принимают скорость газов в интервале 2 - 5 м/с. В данном случае размер частиц высушиваемого материала от 1 до 2 мм, насыпная плотность 1200 кг/м³. Принимаем скорость газов в барабане ? = 2,4 м/с. Плотность сушильного агента при средней температуре в барабане t_ср = (310 + 110)/2 = 210 °С практически соответствует плотности воздуха при этой температуре:

?_ср===0,74

При этом ??_ср = 2,4•0,74 = 1,78 кг/(м²•с), что не нарушает справедливости уравнения.

Частота вращения барабана обычно не превышает 5 - 8 об/мин; принимаем п = 5 об/мин.

Рис. 2. Типы перевалочных устройств, применяемых в барабанных сушилках, и степень заполнения барабана ?: 1 - подъемно-лопастные, ? = 12 %; 2 -- подъемно-лопастные, ?= 14 %; 3 -- распределительные, ? = 20,6 %; 4 -- распределительные с закрытыми ячейками, ? = 27,5 %.

Степень заполнения барабана высушиваемым материалом ? для разных конструкций перевалочных устройств различна. Наиболее распространенные перевалочные устройства показаны на рис. 2. Для рассматриваемой конструкции сушильного барабана ? = 12 %.

Процесс сушки осуществляется при атмосферном давлении, т. е. при Р₀ = 105 Па. Парциальное давление водяных паров в сушильном барабане определим как среднеарифметическую величину между парциальными давлениями на входе газа в сушилку и на выходе из нее.

Парциальное давление водяных паров в газе определим по уравнению;

р= (18)

Тогда на входе в сушилку:

р₁==2311

на выходе из сушилки:

р₂==11474

Откуда

р = (р₁ + р₂)/2 = (2311 + 11474)/2 = 6893 Па

Таким образом, объемный коэффициент массоотдачи равен:

?_v=1,62•10-2=0,468

Движущую силу массопередачи ?x'_ср определим по уравнению;

?x'_ср == (19)

где ?x'_б = х₁* -- х'₁ -- движущая сила в начале процесса сушки, кг/м³;

?х'_м = х₂* -- х'₂ -- движущая сила в конце процесса сушки, кг/м³;

х₁* -- х₂* -- равновесное содержание влаги на входе в сушилку и на выходе из нее, кг/м³.

Средняя движущая сила ?Рср, выраженная через единицы давления (Па), равна:

?Р_ср= (20)

Для случая прямоточного движения сушильного агента и высушиваемого материала имеем:

?Р_б = Р₁* -- Р₁ -- движущая сила в начале процесса сушки, Па;

?Р_м = Р₂* -- Р₂ -- движущая сила в конце процесса сушки, Па

Р₁*, Р₂* -- давление насыщенных паров над влажным материалом в начале и в конце процесса сушки, Па.

Значения Р₁* и Р₂* определяются по температуре мокрого термометра сушильного агента в начале t_м1 и в конце t_м2 процесса сушки. По диаграмме I - х найдем: t_м1= 57 °С, t_м2 = 56 °С; при этом Р₁* = 17302 Па, Р₂* = 16500 Па.

Тогда:

?Р_ср==9142Па

Выразим движущую силу в кг/м³ по уравнению;

?x'ср ==0,0415

Объем сушильного барабана, необходимый для проведения процесса испарения влаги, без учета объема аппарата, требуемого на прогрев влажного материала, находим по уравнению (6):

V_с = 0,754/0,468•0,0415 = 37,7 м³

Объем сушилки, необходимый для прогрева влажного материала, находят по модифицированному уравнению теплопередачи:

V_п = Q_п/K_v?t_cp (21)

где Q_п -- расход тепла на прогрев материала до температуры t_м1 кВт; К_v - объемный коэффициент теплопередачи, кВт/(м³•К); ?t_ср -- средняя разность температур, град.

Расход тепла Q_н равен:

Q_п = 5,25•0,8 (57 - 18) +0,754•4,19(57 - 18) = 287 кВт

Объемный коэффициент теплопередачи определяют по эмпирическому уравнению:

К_v= 16•1,78^0,9 5^0,7•12^0,54 =336 Вт/(м³•К) = 0,336 кВт/(м³•К)

Для вычисления ?t_ср необходимо найти температуру сушильного агента t_х, до которой он охладится, отдавая тепло на нагрев высушиваемого материала до t_м1. Эту температуру можно определить из уравнения теплового баланса:

Q_п=L_с.г(1+x₁)с_г(t₁-t_x) (22)

287 = 13,2 (1 + 0,0129) 1,05 (300 - t_х)

Откуда t_x = 294 °С.

Средняя разность температур ?t_cр равна:

?t_cр = (23)

?t_cр ==268°С

Подставляем полученные значения в уравнение:

Vп = 287/0,336•268 = 3,2 м³

Общий объем сушильного барабана равен:

V=63,3+3,1=66,4

Далее по справочным данным находим основные характеристики барабанной сушилки -- длину и диаметр. В табл. 3 приведены основные характеристики барабанных сушилок, выпускаемых заводами «Уралхиммаш» и «Прогресс».

Таблица. 3. Основные характеристики барабанных сушилок заводов «Уралхиммаш» и «Прогресс»

Показатели	Номер по заводской спецификации
	7450	7119	6843	6720	7207	7208
Внутренний диаметр барабана, м	1,5	1,8	2,2	2,2	2,8	2,8
Длина барабана, м	8	12	12	14	12	14
Толщина стенок наружного цилиндра, мм	10	12	14	14	14	14
Объем сушильного пространства м3	14,1	30,5	45,6	53,2	74,0	86,2
Число ячеек, шт.	25	28	28	28	51	51
Частота вращения барабана, об/мин	5	5	5	5	5	5
Общая масса, т	13,6	24,7	42	45,7	65	70
Потребляемая мощность двигателя, кВт	5,9	10,3	12,5	14,7	20,6	25,8

По таблице выбираем барабанную сушилку 6720 со следующими характеристиками: объем V= 53,2 м³, диаметр d = 2,2 м, длина l = 14 м.

Определим действительную скорость газов на барабане w_д:

w_д = v_г/0, 785d²

Объемный расход влажного сушильного агента выходе из барабана v_г, м³/с равен:

v_г=L_с.гv₀() (24)

где x_ср -- среднее содержание влаги в сушильном агенте, кг/кг влажного воздуха.

v_г=13,2•22,4()=16,34

Тогда:

w_д = 16,34/0,785•2,2² = 4,3 м³/с

Действительная скорость газов (w = 4,3 м/с = w_д = 4,3 м/с)

Далее определим среднее время пребывания материала в сушилке:

?= (25)

Количество находящегося в сушилке материала G_м (кг) равно:

G_м = V??_м; (26)

G_м = 53,2•0,12•1200 = 7660,8 кг

Отсюда

?==1360,7

Зная время пребывания, рассчитаем угол наклона барабана:

?'=() (27)

?'=()=2,8°

Далее необходимо проверить допустимую скорость газов, исходя из условия, что частицы высушиваемого материала наименьшего диаметра не должны уноситься потоком сушильного агента из барабана. Скорость уноса, равную скорости свободного витания w_св, определяют по уравнению:

w_св=() (28)

где (?_ср и ?_ср -- вязкость и плотность сушильного агента при средней температуре; d, -- наименьший диаметр частиц материала, м; А_r=d³?_ч?_срg/?²cp -- критерий Архимеда; ?_ч -- плотность частиц высушиваемого материала, равная для песка 1500 кг/м³.

Средняя плотность сушильного агента ?_ср равна:

?_ср = [М_св (Рo - P) + МвР]

?_ср = [29 (10⁵ -- 9584) + 18 9584] =0,71 кг/м³

A_r==1,5•10⁴

Скорость уноса w_св :

w_св=()=6,3 м/с

Рабочая скорость сушильного агента в сушилке w_д = 4,3 м/с меньше, чем скорость уноса частиц наименьшего размера w_св = 6.3 м/с, поэтому расчет основных размеров сушильного барабана заканчиваем.

4. Прочностной расчет барабанов

Механические расчеты вращающихся барабанов включают определение толщины стенки барабана, обеспечивающей прочность и жесткость конструкции, расчет на прочность бандажей, а также опорных и упорных роликов.

В результате технологического и конструкционного расчета выбрана барабанная сушилка со следующими нормализованными параметрами D=2,2; L=14; n=5об/мин=0,0833об/с; масса 45700 кг, что соответствует весу G=0,45MH. Средняя насыпная плотность ?_н=1500 кг/м₃ и коэффициентом заполнения ?=0,12 %.

Толщина стенки барабана предварительно определяется по нормалям или в зависимости от диаметра барабана D по эмпирической формуле:

?=(0.07-0.01)D

?=(0,07-0,01)/2,2=0,132

и затем проверяется на прочность по допускаемому напряжению на изгиб как балка кольцевого сечения. В простейшей расчетной схеме барабан можно представить как балку длиной L, свободно лежащую на двух опорах и нагруженную равномерно распределенной нагрузкой q от веса барабана и загружаемого материала G_м, т. е. q = (G + G_м)/L.

G_м=0,785D²L?_?нg=0,785•2,22•14•0,121500•9,81=0,09MH

При расстоянии между опорами l₀ = 0,585L=8,19 в наиболее опасном сечении балки посередине между опорами обеспечивается минимальный изгибающий момент:

М=-

М=-=0,159MH•м

Барабану передается также крутящий момент от привода, необходимый главным образом для поднятия центра тяжести материала на определенную высоту. Крутящий момент можно определить из уравнения:

М_кр = (N/2?n)10^-3

М_кр=(14,7/0,523124)10-3=0,028МН•м

где N мощность привода, кВт; n частота вращения барабана, об/с.

Условие прочности барабана имеет вид:

?_и=М_р/W??_и.д=2,52

Расчетный (приведенный) момент М_р (в МН•м) определяют по формуле

М_р=0,35М + 0,65

М_р=0,35•0,125+0,65v0,1252+0,0242=0,126

Момент сопротивления кольцевого сечения барабана W= 0,785D²? м³

W=0,785•2,22•0,132=0,5

Допускаемое напряжение ?_и.д рекомендуется принимать (с учетом возможных температурных напряжений, неточностей монтажа и т. п.) Для барабанов без футеровки (сушилки, кристаллизаторы) в пределах 5 - 10 МН/м², для барабанов с футеровкой (печи) - до 20 МН/м².

После проверки на прочность барабан проверяют на прогиб. Для нормальной работы допускается прогиб f не более 1/3 мм на 1 м длины, т. е. f<0,0003l0:f<0,002457м прогиб от равномерно распределенной нагрузки определяют по формуле

f=5ql⁴₀/384EI

f==0,0229•104м

где Е модуль упругости материала барабана, МН/м²; I -- oсeвой момент инерции кольцевого сечения барабана (в м⁴), который находят по формуле

I=? = (D-?)3 ?=(2,2-0,132)³0,132=0.459м⁴

Бандажи служат для передачи давления отвеса барабана и загруженного в него материала на опорные ролики. Бандажи представляют собой кольца прямоугольного или коробчатого сечения. Для барабанов большого диаметра (D> 1 м) чаще всего применяют свободное крепление бандажей, которые надеваются на чугунные или стальные башмаки. Башмаки повернуты упорными головками разные стороны для предупреждения аксиального смещения бандажа. Предварительно по нормалям выбирают ширину и диаметр бандажей и опорных роликов, а затем выполняют проверку их на прочность. Ширину бандажей можно также приближенно определить по формуле

b_? = R/q_к=0,14/1=0,14

где qк = (1,0--2,4) МН/м -- допускаемая по опыту эксплуатации нагрузка, приходящаяся на единицу длины площадки касания ролика и бандажа;

R -- реакция опорного ролика, МН.

Величину R определяем по формуле

R===0,14

где ?-- угол наклона барабана (2° - 4°); ? -- угол между опорными роликами (? = 60°); z -- число бандажей.



Рис. 3 Схема для расчета бандажа и опорных роликов: 1 -- барабан; 2 -- бандаж; 3 -- башмак; 4 -- опорный ролик.

Ширина опорного ролика b_o.р должна быть больше ширины бандажа на 30 мм. Диаметр опорных роликов принимают в 3 -- 4 раза меньше наружного диаметра бандажа. Условие контактной прочности на месте соприкосновения ролика и бандажа записывается в виде

?_с=0,0418v? ?c.д

где Е -- модуль упругости материала ролика и бандажа, МН/м²;?_с.д -- допускаемое напряжение материала ролика и бандажа на смятие (для стального литья ?_с.д = 300 - 500 МН/м², для чугуна ?_{с д} = 350 МН/м²);

r? и ro.p наружный радиус соответственно бандажа и опорного ролика, м.

Ширину упорных роликов b_у воспринимающих осевую силу

Т = (G + Gм) sin ?

также выбирают из условия прочности на смятие. Для конического ролика, находящегося в контакте с плоским бандажом, это условие имеет вид:

?_с=0,0418v? ?_c.д

где ? -- угол конусности упорного ролика (обычно ? = 17°).

После проверки контактной прочности роликов и бандажа выполняют проверку прочности бандажа на изгиб. Рассматривая участок бандажа между двумя башмаками как кривой брус, можно записать условие прочности бандажа на изгиб в виде

?_и=М_б/W_б? ?_и.д

где М_б -- максимальный изгибающий момент в месте контакта опорного ролика и бандажа, МН.м; W_б -- момент сопротивления сечения бандажа, м³.

Изгибающий момент можно определить по формуле

Мб = Rl/4

где l = ?D_б/m -- расстояние между соседними башмаками, м; m -- общее число башмаков.

Момент сопротивления бандажа прямоугольного сечения определяют по формуле

W_б = b_бh_б²/6

где b_б и h_б -- соответственно ширина и высота бандажа, м.

газ влага барабан сушилка

Библиографический список

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л., Химия, 1981. 560 с.

2. Сушильные аппараты и установки. Каталог НИИХИММАШ, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. 3-е изд. М. 1975. 64 с.

3. Аппараты с вращающимися барабанами общего назначения. Основные параметры и размеры. ГОСТ 11875--79.

4. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., Химия, 1973. 754 с.

5. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. М., Химия, 1970. 429с.

6. Лебедев П.Д., Щукин А.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. М., Энергия, 1970. 408 с.

7. Плановский А.Н., Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности. М., Химия, 1979. 287 с.

8. Канторович 3.Б. Машины химической промышленности (т. 1). Машгиз, 1957. 568 с.

9. Исламов М.Ш. Печи химической промышленности. Л. Химия, 1975. 432 с.

10. Ужов В.Н. Борьба с пылью в промышленности. М., Рос-химиздат, 1962. 185 с.

11. Лебедев П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок. М., Госэнергоиздат, 1963. 319 с.

Размещено на Allbest.ru