Процессы и аппараты в технологии строительных материалов
Моделирование процессов на основе теории подобия. Определение процентного содержания фракций продукта первичного дробления. Гидромеханические процессы и разработка аппаратов в технологии строительных материалов. Техника безопасности и охрана природы.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.10.2013 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Курсовая работа
на тему
«Процессы и аппараты в технологии строительных материалов»
2011
Содержание
строительный дробление гидромеханический аппарат
1. Моделирование процессов на основе теории подобия
2. Механические процессы и аппараты. Проектирование аппаратов для ДСУ
2.1 Обоснование и выбор схемы дробления
2.2 Расчет и выбор аппаратов первой стадии дробления
2.3 Определение процентного содержания (выхода) фракций продукта первичного дробления
2.4 Обоснование и выбор промежуточного грохота
2.5 Расчет и выбор аппаратов второй стадии дробления
2.6 Определение процентного содержания (выхода) фракций продукта вторичного дробления и суммарного выхода фракций
2.7 Расчет и выбор товарного грохота
2.8 Расчёт бункера, лотка и затвора
2.9 Разработка технологической схемы ДСУ
3. Гидромеханические процессы и аппараты
3.1 Процессы гидроклассфикации и воздушной сепарации
3.2 Проектирование циклона
4. Разработка аппаратов в технологии строительных материалов
4.1 Устройство, принцип работы и схема аппарата
4.2 ТЭП и области применения аппарата
5. Техника безопасности и охрана окружающей среды при работе аппаратов
Список используемой литературы
1. Моделирование гидродинамических процессов на основе теории подобия
Для экспериментального изучения некоторого производственного процесса в лабораторных условиях изготовлена геометрическая модель производственного аппарата в масштабе 1:20. В производственном аппарате рабочим веществом является горячий воздух (t = 100оС) атмосферного давления, движущейся со скоростью 2,3 м/с. В лабораторной модели предполагается применить в качестве рабочего вещества воздух атмосферного давления при 23°С.
Требуется определить возможно ли при этих условиях получение полного гидродинамического подобия промышленного аппарата и модели, определить скорость воздуха в модели; подобрать модель с соблюдением полного гидродинамического подобия.
Для решения задачи используются критерии Рейнольдса и Фруда
;
Для соблюдения гидродинамического подобия при одинаковых граничных условиях необходимо равенство критериев в модели и в производственном аппарате
Выражения подобия примут вид:
(1)
(2)
где щ1 и щ2 - скорости в аппарате и модели;
l1 и l2 - масштаб размера аппарата и модели;
с1 и с2 - плотность рабочего вещества;
м1 и м2 - вязкость вещества.
Из таблицы берем значение плотности рабочего вещества (воздуха) св при 0°С
со=1,293 кг/м3. Делаем корректировку на температуру:
кг/м3
кг/м3
Находим вязкость воздуха по номограмме
Скорость воздуха в модели по критерию Рейнольдса Из (1)
м/с
Скорость воздуха в модели по критерию Фруда. Из (2)
м/с
Сравнивая значения скоростей по критерию Рейнольдса и Фруда видно, что при данных параметрах промышленный аппарат и модель не являются подобными.
Для того чтобы они были подобны, предпринимаем этапы моделирования, то есть, подбираем параметры, при которых будет проявляться подобие.
В первом этапе назначаем t2 = 0оС
кг/м3
кг/м3
Находим вязкость воздуха
Скорость воздуха в модели по критерию Рейнольдса
м/с
Первый этап не дал ожидаемого результата, перейдем ко второму этапу, изменяем температуру рабочей смеси (t2 = -20оС), берем другое вещество (хлор).
м2=0,0119сп
с2=3,47 кг/м3
По Рейнольдсу:
м/с
Второй этап также не дал результата, поэтому переходим к третьему этапу, изменяем температуру рабочей смеси (t2 = -30oC), берем вещество (хлор) и масштаб 1:4.
м2=0,0111сп
с2=3,61 кг/м3
По Рейнольдсу:
м/с
м/с.
Вывод: полученные результаты показывают, что соблюдение полного гидродинамического подобия, то есть одновременного подобия сил трения и сил тяжести в модели и в промышленном аппарате при заданных условиях невозможно, придется ограничиться приближенным моделированием, то есть ограничиться соблюдением только одного из условий подобия, в зависимости от того какое условие является более существенным. В настоящем случае большее значение имеет сила трения (критерий Рейнольдса). Принимаем следующие параметры модели:
1) Масштаб 1:4.
2) Рабочее вещество Cl2.
3) Температура t2=-30°С.
4) щ2=1,24м/с.
2. Механические процессы и аппараты. Проектирование аппаратов для ДСУ
2.1 Обоснование и выбор схемы дробления
Дробление камня на щебень в зависимости от конкретных условий может производиться в одной или последовательно в нескольких дробилках. В первом случае осуществляется одностадийное дробление, во втором - многостадийное.
Исходные данные:
Dmax=210 мм
dmax=20 мм
Пз=15м3/ч
Кн=1,15
Выбор схемы дробления определяется степенью измельчения.
где Dmax - максимальный размер загружаемого камня;
dmax - максимальный размер щебня.
При принимается одностадийная схема дробления, при - многостадийная схема дробления.
, следовательно принимаем многостадийное дробление.
Технологические процессы при двухстадийном дроблении.
Для первичного дробления принято применять щековые дробилки. При одностадийной схеме эффективно применять щековые дробилки со сложным качением щеки, а при многостадийном - с простым.
Для вторичного дробления целесообразно применять конусные или валковые дробилки.
2.2 Расчет и выбор аппаратов первой стадии дробления
При выборе щековой дробилки учитываются следующие параметры:
1) Максимальный размер загружаемого камня
Dmax=210мм;
2) Расчетная производительность
, где
кн - коэффициент неравномерности подачи материала.
м3/час
По этим значениям выбираем дробилку.
При м3/час и Dmax=210мм выбираем щековую дробилку СМ - 166А.
Технические характеристики дробилки:
- размер загрузочного отверстия b=900мм;
- ход щеки S=24 мм;
- число качаний щеки n=275 качаний/мин.
Производительность дробилки должна быть такой, чтобы степень измельчения была в интервале от 4 до 8. В этом случае обеспечивается эффективность использования аппарата и безопасность работы дробилки, по этому для выбранной модели дробилки необходимо убедиться, чтобы она обеспечивала расчетную производительность и при этом степень измельчения находилась в оптимальном интервале - от 4 до 8.
Для этой цели строят график П=f(i).
Расчеты для построения графика производится в таблице.
Таблица1. Расчет производительности дробилки.
|
Dmax, мм |
i |
dmax, мм |
S, мм |
b, мм |
б, град |
, мм |
, м3 |
n, кач/мин |
, м3/ч |
|
|
210 210 210 |
4 6 8 |
52,5 35 26,25 |
24 24 24 |
900 900 900 |
23 23 23 |
56,54 |
0.0033 0.0024 0.0019 |
275 |
27,22 19,8 15,67 |
где б - угол захвата щековой дробилки (б=19…23 ъ)
V - высота призмы материала выпадающего из дробления за 1 ход подвижной щеки;
h - высота призмы материала загружаемого за один оборот вала дробилки;
n - число качаний щеки в минуту;
м - коэффициент разрыхления материала; м=0,5
П - производительность дробилки.
Из графика видно, что при расчетной производительности Пр=17,25м3/ч и при принятой модели дробилки СМ-166А степень измельчения составит i=6,5. Она находится в интервале от 4 до 8, следовательно модель обеспечивает расчетную производительность при изменении допускаемых пределов.
График дает возможность определить размер отверстия дробилки по формуле
мм
Таким образом выбранная модель дробилки обеспечивает заданную производительность при степени дробления i=7,2 и материал с помощью грохотов должен быть отсеян с целью выделения крупных частиц более 20мм с тем чтобы их измельчать на второй стадии дробления.
2.3 Определение процентного содержания (выхода) фракций продукта первичного дробления
При дроблении камня образуются фракции различного гранулометрического состава, которые в соответствии с ГОСТом расформировываются по крупности: 0-5; 5-10; 10- 20; 20-40; 40-70.
Процентное содержание фракций зависит от ширины разгрузочного отверстия дробилки е=29,2,и устанавливается по графику, составленному по результатам ситового анализа.
Расчёты по определению выхода фракций сводим в таблицу 2:
Таблица 2. Определение выхода фракций после первичного дробления в щековой дробилке
|
Размеры фракций |
% общего объёма |
Расчётный коэффициент |
Расчётная производительность |
Выход фракций |
Примечание |
|
0-55-1010-20 |
81234 |
0.080.120.34 |
17,25 |
1,382,075,87 |
Готовая продукция щебня составляет 54% |
|
|
>20 |
46 |
0.46 |
7,94 |
46% на вторичное дробление |
||
|
Всего |
100 |
1 |
17,25 |
После первичного дробления готовой продукции (фракция 0-20)образуется 54%, следовательно, 46% поступает на вторичное дробление в конусную дробилку. В процессе дробления образуется лещадь (щебень продолговатой формы) размер которой может быть больше ширины разгрузочного отверстия дробилки. Принимаем максимальный размер лещади 40 мм.
Таким образом в результате первичного дробления готовая продукция составит 54% ,а максимальный размер камня для вторичного дробления составит 40 мм (Dmax=40 мм)
.
2.4 Обоснование и выбор промежуточного грохота
Промышленный грохот используется для отсева готовой продукции после первичного дробления, что позволяет снизить потребную производительность вторичного дробления и способствует улучшению технико-экономических показателей дробильно-сортировочной установки. Целесообразность включений в схему установки промышленного грохота оправдана, если готовой продукции после первичного дробления более 30 %, если готовой продукции менее 30 %, то весь объём продукции подаётся на вторичное дробление.
Марка грохота выбирается по следующим характеристикам:
1) расчётная производительность
Пг=Пр=17,25м/ч
2) площадь сита
F=Пр/(qk1k2k3m)=17,25/(430,931,0450,50,5)=1,65м2
где Пр - расчётная производительность грохота;
q - удельная поверхность сита в зависимости от размера отверстия;
k1 - коэффициент, учитывающий процентное содержание в исходном материале поступающей на поверхность мелкой фракции;
k2 - коэффициент, учитывающий процентное содержание в мелкой фракции зёрен крупностью до половинного размера отверстия сита;
k3 - коэффициент, учитывающий угол наклона сита к горизонту при установке сит в раму грохота;
m _ коэффициент, учитывающий неравномерное питание , форму зёрен и тип грохота (для горизонтального - 0.65 , для наклонного - 0.5).
Эти коэффициенты находим по справочнику Сапожникова (с 100).
q _ зависит от сита, для 20мм q=43;
Учитывая полезную площадь 1,27 м2 и производительность 17,25 м/ч принимаем грохот:
Марка грохота С-785
Размеры полезной площади сит , мм 1750*1500
Полезная площадь сита, 1,53 м
Производительность 20-30 м3/ч
Максимальна допустимая крупность зерен, мм 100
Потребляемая мощность 4,5 кВт
Угол наклона в градусах до 25
Масса, кгс 3639
2.5 Расчет и выбор аппаратов второй стадии дробления
Выбор дробилки для второй стадии дробления производится аналогично, как и для первой:
1) Максимальный размер загружаемого камня(по размеру лещади):
Dmax=40мм;
2) Расчетная производительность
Пр=7,94 м3/ч
Определяем размер разгрузочного отверстия дробилки по графику
dmax=20 мм; e =10 мм, что исключает получение лещади размером более 40 мм.
По этим значениям выбираем дробилку.
При 7,94 м3/час и Dmax=40мм выбираем конусную дробилку СМ-561.
Технические характеристики дробилки:
_ ширина загрузочного отверстия 10-25 мм
_ максимальный размер загружаемого камня 75 мм
_ производительность до 30 т/ч
_ мощность электродвигателя 31,7 кВт
_ число оборотов дробящего конуса в минуту 350
_ масса 3,6 тс.
2.6 Определение процентного содержания (выхода) фракций продукта вторичного дробления и суммарного выхода фракций
Процентное содержание фракций зависит от ширины разгрузочного отверстия, принятой дробилки е = 10 мм. Расчёты по определению выхода фракций сводим в таблицу 3.
Таблица 3: Определение выхода фракций после вторичного дробления в валковой дробилке.
|
Размер фракции |
% общего объёма |
Расчётный коэффициент |
Расчётная производительность |
Выходфракции,м3/ч |
Примечание |
|
|
0-5 |
35 |
0,35 |
7,94 |
2,78 |
Готоваяпродукция |
|
|
5-10 |
50 |
0,50 |
3,97 |
|||
|
10-20 |
15 |
0,15 |
1,19 |
|||
|
Всего: |
100 |
1 |
7,94 |
Таблица 4: Суммарный выход фракций первичного и вторичного дробления.
|
Стадия дробления |
Выход фракции м3/ч |
Готовая продукция |
||||
|
0-5 |
5-10 |
10-20 |
% содерж. |
/ч |
||
|
I |
1,38 |
2,07 |
5,87 |
54 |
9,31 |
|
|
II |
2,78 |
3,97 |
1,19 |
46 |
7,94 |
|
|
Всего, м/ч |
4,16 |
6,04 |
7,06 |
17,25 |
||
|
Всего, % |
24,1 |
35,0 |
40,9 |
100 |
2.7 Расчёт и выбор товарного грохота
Расчёт и выбор товарного грохота производится аналогично промежуточному, при этом количество потребных сит на одно меньше количества сортируемых фракций. Поскольку интенсивность грохочения зависит от размера отверстий сита расчёт потребной площади сита производится для всех сит индивидуально, а при выборе модели грохота учитывается максимальная площадь сита .
Выбираем комбинированную схему рассева.
Рис. 2.7.1 - Схема классификации.
Выбираем комбинированную схему рассева, так как в данном случае большое содержание средней фракции, которая сразу отсеивается, следовательно, при этой схеме рассева сита будут с минимальным износом, а также наименее загружены:
Рис. 2.7.2 - Схема гранулометрического состава материала.
Расчёт площади сита с ячейкой 10 мм:
=3,33 м2,
где Пр=17,25 м3 /ч - расчетная производительность;
q = 23 м3 /ч (т.к. сито с отверстиями 10мм);
k1=0,99 (т.к. содержание зёрен нижнего класса в исходном материале составляет > х=59,1%);
k2=0,91 (т.к. содержание в нижнем классе зёрен размером менее половинного размера сита составляет > х=40,8%);
k3=0,5 (т.к. угол наклона сита к горизонту = 10є);
m = 0.5 (т.к. сито наклонное).
Расчёт площади сита с ячейкой 5 мм:
F5==4,05 м2,
где Пр=10,19 м3 /ч;
q = 12 (т.к. сито с отверстиями 5мм);
k1=0,84 (т.к. содержание зёрен нижнего класса в исходном материале составляет > х=40,8%);
k2=0,998 (т.к. содержание в нижнем классе зёрен размером менее половинного размера сита составляет > х=49,8%);
k3=0,5 (т.к. угол наклона сита к горизонту = 10є);
m = 0.5 (т.к. сито наклонное).
Расчёт площади сита с ячейкой 20 мм:
F20==0,49 м2,
где Пр=7,06 м3 /ч;
q = 43 (т.к. сито с отверстиями 20мм);
k1=1,25 (т.к. содержание зёрен нижнего класса в исходном материале составляет > х=97,6%);
k2=1,07 (т.к. содержание в нижнем классе зёрен размером менее половинного размера сита составляет > х=57,8%);
k3=0,5 (т.к. угол наклона сита к горизонту = 10є);
m = 0.5 (т.к. сито наклонное).
Принимаем площадь сит грохота F = Fmax= 4,05 м2.
Учитывая полезную площадь сита, число сит, угол наклона и общую производительность принимаем грохот марки С-740 со следующими характеристиками:
Размеры полезной площади сит, мм…………………..12503000
Полезная площадь сита, м2 ……………………………………3,75
Производительность, м3 /ч……………………………………до 20
Возможное число сит……………………………………………..2
Потребляемая мощность, кВт…………………………………..7,5
Угол наклона, град……………………………………………..5-30
Максимально допустимая крупность зёрен, мм……………...100
2.8 Расчёт бункера, лотка и затвора
РАСЧЁТ БУНКЕРА
Необходимо определить основные параметры пирамидально-призматического бункера, предназначенного для хранения Q=15т сортированного щебня крупностью до 20 мм, размер бункера в плане bb= 1,81,8 м, с=1900 кг/м3, Геометрические параметры бункера приведены на рис. 2.8.1.
Рис. 2.8.1 -Схема пирамидально-призматического бункера.
Найдём размеры разгрузочного отверстия бункера:
а=k ·(dmax+80)·tgсє,
где k - поправочный коэффициент, для сухого материала k=2,6;
dmax - максимальный размер загружаемого материала, dmax=20 мм;
сє - угол естественного откоса материала в покое, с=45°.
а=2,6·(20+80) ·1=260 мм.
Принимаем размеры разгрузочного аа=300300мм. В течение часа через отверстие бункера может быть выгружено:
V1=3600·F·v =3600а2 ·v,
где F - площадь выгружаемого отверстия сечением;
v - скорость движения материала в м/с. Принимается в зависимости от степени увлажненности материала, от 0,5 м/с, если материал влажный, до 2 м/с, если сухой. V принимаем 1,5 м/с.
V1=3600·0,32·1,5=486 м3/ч.
Объём материала в бункере:
V=Q/ с ,
где Q - масса материала, кг;
с - плотность щебня, с=1800 кг/м3
V=15·103/1900=7,89 м3
Время, необходимое на разгрузку бункера:
;
58,4 с.
Определение основных размеров бункера. Углы наклонов стенок бункера к горизонту:
б= с°+10°,
б=45°+10°=55°.
Находим высоту пирамидальной части бункера:
;
=1,07 м.
Находим высоту призматической части бункера из формулы её объёма:
;
;
=2,01м.
Тогда полная высота бункера составит:
H=h1+h2;
H=1,07+2,01=3,08м.
Проверка угла наклона ребра бункера к горизонту.
Диагонали оснований пирамидальной части бункера к горизонту:
D= b=1,8=2,546 м.
d=а==0,424 м.
Угол наклона ребер бункера:
=arctq arctq ?45,5є.
При угле гравия по стали 40% получим:
1+50 =40є+5є=45є,
т.е. материал во внутренних углах бункера оставаться не будет.
РАСЧЁТ ЛОТКА
Геометрические параметры лотка приведены на рисунке 2.
Рис. 2.8.2 - Схема составного лотка
Необходимо определить основные размеры спускного лотка, подающего гравий на вторичное дробление. Средняя насыпная плотность , пропускная способность лотка т/ч, высота спуска , начальная скорость , конечная допустимая скорость .
Для предварительного расчёта выбираем одинарный открытый спускной лоток.
Угол наклона определим по формуле:
где - угол трения материала,
Определим конечную скорость:
,
где - ускорение свободного падения,
µ - коэффициент трения материала о сталь, µ=0,58;
б - угол наклона лотка, град;
Так как конечная скорость , то заменяем односекционный спускной лоток на составной спускной (рис. 2.8.2,б).
Длина составного спускного лотка при и
Высота 1 начального участка спуска:
Высота конечного участка спуска:
;
;
Угол наклона конечного тормозящего участка:
;
Конечная скорость на тормозящем участке, для которого начальная скорость (принимается по V), и :
;
Скорость на тормозящем участке , что не превышает допустимую конечную скорость .
Принимаем ширину желоба b=200 мм, высоту бортов желоба с=100 мм. Площадь поперечного сечения желоба:
м2.
РАСЧЁТ ЗАТВОРА
Требуется рассчитать секторный затвор, перекрывающий бункер гравия. Радиус затвора RЗ=0,45 м, длина рукоятки LР=0,7 м, размер разгрузочного отверстия бункера аа=300300 мм.
Рис. 2.8.3 - Схема секторного затвора.
Площадь поперечного сечения выпускного отверстия:
F=a2=0,32=0,09 м2.
Периметр выпускного отверстия:
S=4a =4·0,3=1,2 м.
Гидравлический радиус выпускного отверстия:
R=F/S=0,09/1,2=0,075 м.
Угол естественного откоса песка в покое с1=45°.
; =0,176.
Коэффициент трения о материал затвора м=1. Давление материала, действующее на горизонтальный затвор:
; =8097 Па.
Нормативная нагрузка на затвор:
P=p·a2; P=8097·0,32=728,73 Н.
Принимаем вес затвора G=100 Н, диаметр оси d=0,015 м. Находим усилие, затрачиваемое на открывание затвора:
;
=582,35 Н.
2.8 Разработка технологической схемы ДСУ
Схема составляется на основании расчётов и выбора модели дробильных и сортировочных машин.
Технологическая схема является основой для проектирования дробильно-сортировочной установки, расчёта и выбора вспомогательного оборудования и транспортных средств.
Рисунок 2.8.1. - Технологическая схема ДСУ
3. Гидромеханические процессы и аппараты
3.1 Процессы гидроклассификации и воздушной сепарации
Разделение материалов в газовых средах называют воздушной сепарацией, а в жидких - гидравлической классификацией.
В промышленности строительных материалов воздушная сепарация широко применяется при помоле цемента, гипса, извести и сухой глины.
Воздушную сепарацию применяют для сухих порошкообразных материалов крупностью не менее 12 мм, когда использование вибрационных грохотов нерационально из-за малой производительности и быстрого износа тонких сит.
Крупность материала, подвергаемого гидравлической классификации, в основном, не превышает 5 мм.
Применение в качестве несущего агента горячего воздуха или дымовых газов позволяет совместить процессы помола и сушки в одном агрегате. Воздушная сепарация позволяет повысить производительность помольного агрегата на 25 - 50% за счет своевременного удаления готового продукта и снизить удельные затраты энергии на 10 - 20, причем тем больше, чем выше тонкость помола.
Преимущественное распространение в промышленности строительных материалов получили проходные и циркуляционные сепараторы.
В проходном сепараторе (рис. 3.1.1. а) воздух с исходным материалом по патрубку (1) поступает в полость между корпусами (2 и 3). За счет внезапного расширения канала скорость воздуха падает и крупные частицы, выпадая из взвесенесущего потока, через патрубок (7) отводятся на домол. Поток по направляющим лопаткам (4) поступает во внутренний корпус (3), где закручивается.
Регулирую угол поворота лопаток, меняют направление и скорость потока, изменяя тем самым границы разделения частиц. Мелкие частицы, выпадая из потока, отводятся по патрубку (6), а воздух со взвешенной пылью направляется по патрубку (5) и в пылеосадительные устройства.
Рис.3.1.1. Принципиальная схема проходного (а) и циркулярного (б) сепаратора: а) 1 - входной патрубок; 2 - внешний корпус; 3 - внутренний корпус; 4 - направляющие лопатки; 5 - выходной патрубок; 6,7 - разгрузочные патрубки мелкой и крупной фракции соответственно; б) 1 - входной патрубок; 2 - вал; 3 - вентилятор; 4 - крыльчатка; 5 - диск; 6 - внутренний корпус; 7 - жалюзи; 8 - внешний корпус; 9 и 10 - выгрузочные патрубки крупной и мелкой фракции соответственно; 11 - воронка
В циркуляционных сепараторах (рис. 3.1.1. б) пылевоздушная смесь образуется непосредственно в самом аппарате. По патрубку (1) классифицируемый материал попадает на вращающийся диск (5), расположенный на валу (2). Крупные частицы под действием силы тяжести падают вниз или же под действием центробежных сил сбрасываются на внутренний корпус (6). В обоих случаях они через воронку (11) попадают в выгрузочный патрубок (9). Вращающиеся вместе с диском (5) вентилятор(3) и крыльчатка (4) засасывают воздух из нижней зоны, который, поднимаясь вверх, подхватывает более мелкие частицы и поступает в пространство между внутренним (6) и внешним (8) корпусами, двигаясь по спирали вниз. Центробежная сила отбрасывает мелкие частицы к стенкам, где они, теряя скорость, выпадают из потока и стекают в патрубок (10). Через жалюзи (7) воздух снова поступает во внутренний корпус, где процесс повторяется. Граница разделения регулируется изменением угла установки жалюзей и радиуса расположения лопастей крыльчатки.
Циркуляционные сепараторы по сравнению с проходными более компактны и экономичны, так как в одном аппарате объединены вентилятор и осадительные устройства.
При помощи измельчения материалов для выделения частиц необходимой тонкости помола применяются гидравлические классификаторы, которые обычно работают в замкнутом цикле с размольными машинами. По принципу действия различают горизонтальные и вертикальные гидравлические классификаторы, центробежные и механические (реечные, спиральные, драговые) классификаторы.
Существуют гидравлические классификаторы вертикального типа, в которых пульпа подаётся на встречу восходящему потоку воды; перпендикулярно восходящему потоку и в одном с ним направлении.
Необходимо отметить, что наиболее рациональной является работа классификатора с восходящим потоком воды. В этом случае прямоточное движение струй воды способствует снижению турбулентности и вихреобразования.
Гидроклассификатор с восходящим потоком воды и пульпы снизу вверх.
Схема гидроклассификатора (рис.3.1.2.) с восходящим потоком воды, разработанная НИИЖелезобетоном. Этот гидроклассификатор предназначен для разделения песка на две фракции. Если количество фракций требуется увеличить, устанавливается последовательно несколько классификаторов. Гидроклассификатор состоит из бака- дозатора 1, сечения выпускного отверстия которого можно регулировать при посредстве конуса 2, трубы 3 для слива избытка гидросмеси. Пульпа поступает из бака-дозатора в диффузор 4, предназначенный для гашения кинетической энергии исходной гидросмеси. В нижней части диффузора установлен распределитель гидросмеси 5, направляющий пульпу на поплавок 6, который обеспечивает плавный переход нисходящего потока гидросмеси в восходящий. Далее пульпа поступает в приёмно-разделительную камеру 7. Двигаясь вверх кольцевому пространству камеры 7, пульпа приобретает скорость, при которой мелкая фракция выносится из классификатора и отводится по сливной трубе 8, а крупная осаждается. Навстречу осаждающим зёрнам крупной фракции поступает чистая вода, подаваемая по кольцевому трубопроводу 9. Скорость восходящего потока воды рассчитывается на классификацию материала по принятому граничному зерну.
В приёмно-разделительной камере установлены рёбра-успокоители 10, назначение которых - предупреждать возникновение турбулентных потоков в зоне разделения песка. Фракционированный песок после классификатора необходимо обезвоживать, причем обезвоживанию мелкой фракции должна предшествовать операция сгущения, т. е. удаление из мелкой фракции шлама и избытка воды.
Рисунок 3.1.2 - Принципиальная схема вертикального классификатора
3.2 Проектирование циклона
Циклон представляет собой цилиндр, оканчивающийся в нижней части конусом. Запыленный воздух (газы) подается в циклон верхней его части по касательной и окружности. Воздух в циклоне движется сверху вниз по спирали вращаясь при этом. За счет возникающих центробежных сил частицы пыли отбрасываются к стенкам цилиндра, а затем осаждаются на них и сползая вниз в коническую часть выводятся из циклона, очищенный воздух выводится из трубы.
Рисунок 3.2.1 - Схема циклона
Требуется рассчитать циклон для уравнивания частиц сухого материала из воздуха выходящего из сушилки по следующим данным.
|
G - массовый расход запыленного воздуха, м3/ч |
5500 |
|
|
t - температура воздуха, єС |
68 |
|
|
тип циклона |
ЦН-11 |
|
|
с - плотность частиц материала, кг/м3 |
1720 |
|
|
d - наименьший диаметр улавливаемых частиц, мкм |
40 |
|
|
о - коэффициент сопротивления циклона |
245 |
1. Определяем условную скорость воздуха в цилиндрической части выхлопа vус, принимая отношение потери давления по циклону к плотности воздуха , по формуле:
=>==1,81 м/с;
2. Определяем диаметр циклона:
=>;
=>== 1,037м;
3. Определяем минимально необходимое время пребывания частиц в циклоне:
=2759,5 c;
где l - длина пути проходимого газовым потоком в циклоне; м;
- скорость осаждения частиц;
=2,3610-3м/с;
где - плотность воздуха при данных условиях:
1,033 кг/м3;
- окружная скорость воздуха в циклоне принимается от 12…14м/с;
м - вязкость среды при заданных условиях м=0,018кг·с/м2 .
Определяем гидравлическое сопротивление:
=42,26 кПа.
Определяем конструктивные размеры циклона ЦН-11:
Внутренний диаметр выхлопной трубы D1, мм…….…………… 612
Внутренний диаметр выхлопного отверстия, мм ………………...310
Ширина входного патрубка b, мм………………………………….210
Длина входного патрубка l, мм……………………………….........620
Угол наклона крышки , град……………………………….……..11
Высота входного патрубка h, мм…………………………………. .498
Высота выхлопной трубы H', мм…………………………………..1618
Высота цилиндрической части Hц, мм……………………………..2157
Высота конуса Hk, мм………………………………...……………….2074
Высота внешней части выхлопной трубы H'', мм………………….311
Общая высота циклона H, мм……………………………………….4542
4. Разработка аппаратов в технологии строительных материалов
4.1 Устройство, принцип работы и схема аппарата
Аэробильные мельницы служат для одновременного помола и сушки угля, гипса, глины, мела, асбеста и других материалов в потоке горячих газов.
Мельница аэробильная представляет собой целый комплекс оборудования на котором производится измельчение, сушка, отделение высушенного материала от отработанного теплоносителя, классификация измельченного и высушенного материала на фракции.
Рис. 4.1.1 Аэробильная мельница: 1 -- штурвал, 2 -- трубопровод, 3 -- сепаратор, 4 -- тарельчатый питатель, 5 -- труба, 6, 12 -- рукава, 7 -- диск, 8 -- било, 9 --рама, 10 --эксгаустер, 11 -- вал
Тонина измельчения материала регулируется скоростью потока теплоносителя. В зависимости от увеличения или уменьшения скорости воздушного потока изменяется и величина увлекаемых им частиц. На мельницах аэробильных измельчение продуктов ведется до частиц размером не более 200 мкм.
В аэробильных мельницах (рис. 4.1.1) материал сушится и одновременно размалывается в замкнутом цикле с воздушным сепаратором.
Материал подается в размольную камеру с помощью тарельчатого питателя 4 по двум рукавам 6 и 12, в которые одновременно поступают горячие газы температурой 400° С. Таким образом, материал сушится до поступления в размольную камеру. Ротор мельницы состоит из двух дисков 7 с вклепанными между ними билодержателями, к которым прикреплены била 8 (молотки-лопатки).
Размол происходит в результате удара и трения между билами и материалом. Воздушным потоком, создаваемым ротором мельницы, а также эксгаустером 10 измельченный материал подается по трубопроводу 2 в воздушно-проходной сепаратор 3, в котором крупные частицы оседают и по течке направляются в мельницу для измельчения. Высушенные частицы необходимой тонкости отсасываются по трубе 5 и направляются для улавливания в циклоны или пылеосадительные устройства.
Роторы мельницы и эксгаустера крепятся на одном валу 11. Все оборудование смонтировано на общей раме 9.
В аэробильных мельницах материал сушится во взвешенном состоянии, т. е. при наибольшей поверхности влагоотдачи. Крупность помола регулируется поворотом лопаток сепаратора с помощью штурвала 1.
4.2 ТЭП и области применения аппарата
Расход тепла на один килограм испаренной влаги, ккал……3500 - 4500
Диаметры роторов, мм..………………………………………..600 - 1000
Производительность, т/ч…………………………………………..2 - 20
Мощность приводов комплекса, кВт…………………………….40 - 100
Высота мельниц, м………………………………………………….5 - 6
Максимальный размер частиц, мкм…………………………………200
Областью применения аэробильных мельниц являются небольшие установки, работающие на мягких каменных углях.
5. Техника безопасности и охрана окружающей среды при работе аппаратов
На рабочем месте должны быть предусмотрены меры защиты от возможного воздействия опасных и вредных факторов производства. Уровни этих факторов не должны превышать предельных значений, оговоренных правовыми, техническими и санитарно-техническими нормами. Эти нормативные документы обязывают к созданию на рабочем месте условий труда, при которых влияние опасных и вредных факторов на работающих либо устранено совсем, либо находится в допустимых пределах.
Помещение должно соответствовать ряду требований, оговоренных соответствующими нормативными документами. К ним относятся:
а) "Санитарно-технические нормы и правила", утверждённые Минздравом. Например, санитарно-технические нормы и правила допустимых уровней звука.
б) "Строительные нормы и правила", утверждённые Госстроем.
в) "Санитарные нормы проектирования промышленных зданий", утверждённые Минздравом.
г) "Правила установки электроустановок ".
д) "Противопожарные нормы проектирования промышленных предприятий".
При анализе технологического процесса следует предусмотреть влияние всех возможных опасных и вредных факторов, и в случае необходимости предусмотреть мероприятия по ограничению воздействия этих факторов, согласно перечисленным выше и другим нормативам.
С точки зрения влияния опасных и вредных факторов при работе можно выделить следующие:
-недостаточная освещённость рабочего места;
-неблагоприятные метеорологические условия;
-воздействие шума;
-воздействие электрического тока вследствие неисправности аппаратуры;
-нерациональное расположение оборудования и неправильная организация рабочего места
Охрану труда следует осуществлять в полном соответствии с «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях цементной промышленности».
Поступающие на предприятия рабочие должны допускаться к работе только после обучения их безопасным приемам работы и инструктажа по технике безопасности. Ежеквартально необходимо проводить дополнительный инструктаж и ежегодно повторное обучение по технике безопасности непосредственно на рабочем месте.
На действующих предприятиях необходимо оградить движущиеся части всех механизмов и двигателей, а также электроустановки, приямки, люки, площадки и т. п. Должны быть заземлены электродвигатели и электрическая аппаратура.
Обслуживание дробилок, мельниц, печей, силосов, транспортирующий и погрузочно-разгрузочных механизмов должно осуществляться в соответствии с правилами безопасной работы у каждой установки.
Шум, возникающий при работе многих механизмов на цементных заводах, характеризуется зачастую высокой интенсивностью, превышающей допустимую норму (90 дБ). Особенно неблагоприятны в этом отношении условия работы персонала в помещениях молотковых дробилок, сырьевых и цементных мельниц, компрессоров, где уровень звукового давления достигает 95--105 дБ, а иногда и более. К числу мероприятий по снижению шума у рабочих мест относят применение демпфирующих прокладок между внутренней стенкой мельничных барабанов и бронефутеровочными плитами, замену в сырьевых шаровых мельницах стальных плит резиновыми. При этом звуковое давление снижается на 5--12 дБ. Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими кожухами, облицовка источников шума звукопоглощающими материалами также дает хороший эффект (снижение на 10--12 дБ).
Проектирование защиты окружающей среды от шумовых воздействий включает следующее: выявление источников шума, выбор расчетных точек и определение в них
предполагаемых уровней шума, определение требований по снижению звукового давления, выбор и разработка необходимых мероприятий по снижению шума до требуемых уровней в соответствии со СНиП П-12-77.
Очистка газов от парообразных и газообразных примесей. Газы в промышленности обычно загрязнены вредными примесями, поэтому очистка широко применяется на заводах и предприятиях для технологических и санитарных (экологических) целей.
Наиболее надежным и самым экономичным способом охраны биосферы от вредных газовых выбросов является переход к безотходному производству, или к безотходным технологиям. Термин «безотходная технология» впервые предложен академиком Н.Н. Семеновым. Под ним подразумевается создание оптимальных технологических систем с замкнутыми материальными и энергетическими потоками. Такое производство не должно иметь сточных вод, вредных выбросов в атмосферу и твердых отходов и не должно потреблять воду из природных водоемов.
Конечно же, понятие «безотходное производство» имеет несколько условный характер; это идеальная модель производства, так как в реальных условиях нельзя полностью ликвидировать отходы и избавиться от влияния производства на окружающую среду. Точнее следует называть такие системы малоотходными, дающими минимальные выбросы, при которых ущерб природным экосистемам будет минимален.
В настоящее время определилось несколько основных направлений охраны биосферы, которые в конечном счете ведут к созданию безотходных технологий:
1) разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов и систем, работающих по замкнутому циклу, позволяющих исключить образование основного количества отходов;
2) создание бессточных технологических систем и водооборотных циклов на базе наиболее эффективных методов очистки сточных вод;
3) переработка отходов производства и потребления в качестве вторичного сырья;
4) создание территориально-промышленных комплексов с замкнутой структурой материльных потоков сырья и отходов внутри комплекса.
Список используемой литературы
1. Сапожников М.Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. - М.: Высшая школа, 1985;
2. Пантюхов О.Е. Строительные машины и основы автоматизации. - Гомель: БИИЖТ, 1991;
3. Яшина Т.В. Механические процессы и аппараты. Ч.1. Дробление и помол: Метод. указания к практическим занятиям и лабораторным работам по курсу «Процессы и аппараты в технологии строительных материалов». - Гомель: БелГУТ, 1995;
4. Яшина Т.В., Санников А.Н. Процессы и аппараты в технологии строительных изделий. Учебно-методическое пособие. -Гомель: БелГУТ, 2010;
5. Еремин М.Н. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов. - М. Стройиздат, 1979.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Разработка дробильных аппаратов в технологии строительных материалов. Обоснование и выбор схемы дробления. Расчет аппаратов для дробильно-сортировочной установки, выбор товарного грохота. Технологическая схема ДСУ. Гидродинамические процессы и аппараты.
курсовая работа [1017,0 K], добавлен 21.12.2016Основные процессы в технологии строительных материалов. Понятие и разновидности сырья, особенности его применения в технологии изготовления различной продукции. Типичные переделы, предопределяющие процессы структурообразования у материалов и изделий.
реферат [717,4 K], добавлен 09.12.2010Характеристика бетонов на основе естественных компонентов и техногенных отходов. Технологии изготовления строительных материалов на основе золошлаковых отходов и пластифицирующих добавок. Разработка рецептуры тяжелых бетонов с использованием отходов.
дипломная работа [831,1 K], добавлен 08.04.2013Химические и физические методы снижения пожарной опасности строительных материалов. Свойства строительных материалов на основе непредельных олигоэфиров. Получение материалов и стеклопластиков. Огнезащита материалов на основе непредельных олигоэфиров.
презентация [1,4 M], добавлен 12.03.2017Описание современных архитектурно-строительных систем и материалов, разработанных в Республике Беларусь. Анализ теплоизоляционных материалов. Обзор мягких, мастичных кровель, полимерных мембран. Перспективные разработки в области строительных материалов.
реферат [23,3 K], добавлен 27.03.2012Характеристика материалов, применяемых в строительстве и ремонте, пожароопасность строительных материалов. Вредны химические и физические факторы воздействующие на человека. Воздействие строительных материалов на человека. Химический состав материалов.
контрольная работа [30,0 K], добавлен 19.10.2010Основные технологические процессы производства портландцемента, его виды и показатели качества. Физико-технические свойства строительных материалов. Основные направления решения экологических проблем в стройиндустрии. Параметры пригодности материалов.
контрольная работа [80,3 K], добавлен 10.05.2009При изготовлении большинства строительных материалов основная часть затрат падает на сырье и топливо. Экономия топлива достигается интенсификацией тепловых процессов и совершенствованием тепловых агрегатов, снижением влажности сырьевых материалов.
реферат [17,1 K], добавлен 06.07.2007Кризис экономического положения промышленности строительных материалов в России. Значение и эффективность реорганизации производства на предприятиях промышленности строительных материалов. Общая характеристика и структура строительного комплекса Украины.
реферат [22,1 K], добавлен 02.06.2010Основные свойства строительных смесей и материалов. Понятие структуры и текстуры строения материала. Акустические свойства строительных материалов: звукопоглощение и звукоизоляция. Оценка строительно-эксплуатационных свойств акустических материалов.
контрольная работа [27,7 K], добавлен 29.06.2011
