Автоматическое измерение температур в распылительной сушилке для сушки пресс-порошка

Размещено на http: //www. allbest. ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА И МЕХАНИЗАЦИИ

Кафедра «Автоматизация и Электроснабжение»

РАБОТА

по дисциплине

«Технологические процессы и оборудование инженерных систем»

Тема: «Автоматическое измерение температур в распылительной сушилке для сушки пресс-порошка»

Выполнил студент

Рубаник Дмитрий Сергеевич (ИИЭСМ 2-32)

Руководитель проекта Романова Светлана Сергеевна

Москва 2016

Содержание

1. Технология процесса

2. Местные измерения с помощью показывающего прибора

3. Дистанционное измерение с помощью термоэлектрического термометра и цифрового прибора

4. Схема компенсации температуры свободных концов и ее расчет

5. Расчет динамических характеристик датчика

6. Схема технологической сигнализации

1. Технология процесса

сушка распылительный порошок температура

Сушка - это процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала путем испарения содержащейся в нем жидкости за счет подведенного к материалу тепла. Целью сушки является улучшение качества материала (снижение его объемной массы, повышение прочности) и, в связи с этим, увеличение возможностей его использования. В химической промышленности, где технологические процессы протекают в основном в жидкой фазе, конечные продукты имеют вид либо паст, либо зерен, крошки, пыли. Это обусловливает выбор соответствующих методов сушки.

К основным преимуществам получения пресс-порошка в распылительной сушилке следует отнести стабильный гранулометрический состав и постоянную влажность готового материала, а также простоту конструкции сушилки и возможность автоматизации процесса сушки.

В распылительных сушилках, высушивая шликер, получают порошок материала. Для этого в сушильной камере шликер тем или иным способом диспергируют (распыляют) в виде капель, которые, перемещаясь в камере, омываются подаваемым в нее агентом сушки и высушиваются до определенной влажности вследствие разности парциальных давлений паров жидкости на поверхности капель и в агенте сушки. Поэтому достаточная степень диспергирования шликера является одним из важнейших факторов интенсивной работы распылительных сушилок, т. к. от нее зависит величина поверхности распыления шликера и, соответственно, скорость процессов тепло- и массообмена при сушке.

Перед другими способами сушки шликерных масс сушка их в диспергированном состоянии отличается значительной скоростью процесса благодаря большой поверхности взаимодействия распыленного материала с агентом сушки.

Краткое описание распылительной сушилки

ATM 36 - Распылительная башня

Технические характеристики:

- Общая установленная мощность 108 кВт

- Установленная тепловая мощность 3.000.000 Ккал/ч

- Температура воздуха на входе в башню °C 500-600

- Удельное тепловое потребление kcal/l H?O 700-800

- Температура полученного пресс - порошка °C 40-60

Рабочие параметры:

- Макс. мощность испарения 3.600 л/ч

Рис. 1 1--взрывные клапаны; 2--сушильная камера; 3--отверстия для подачи теплоносителя; 4--вибратор; 5 -- выгрузочный конус; 6 -- циклон-промывателъ; 7--отсасывающий вентилятор; 8--форсунка

Сушильная камера представляет собой сварную из 4-5 мм металлического листа башню, перекрытую металлической крышкой. Днище камеры выполнено в виде конусного бункера и приварено к корпусу. Снаружи боковая и верхняя поверхность корпуса изолирована минераловатыми плитами толщиной 200 мм, а днище - минераловатыми плитами толщиной 60-100 мм. покровным слоем теплоизоляции служит тонколистовой металл - алюминий либо оцинкованная сталь. Днище камеры заканчивается центральным отверстием для выпуска порошка. К отверстию крепится течка с лепестковым затвором, уменьшающим подсосы воздуха. В крышке сушильной камеры устроен взрывной клапан в виде мембраны из асбестового картона толщиной 10 мм. Для наблюдения за работой горелок и форсунок в стенах сушильной камеры имеются люки со смотровыми окнами и устройства для освещения рабочего пространства. Снаружи на конусном днище смонтирован один или несколько стандартных вибраторов с возмущающей силой не более 1000 Н. Вибраторы предназначены для кратковременного включения при «зависании» порошка на днище.

Для сжигания газа в стенах сушильной камеры, примерно в середине по высоте, равномерно по периметру установлены газовые горелки. В конусном днище установлен вытяжной зонт для удаления отработанных газов. Вытяжной патрубок зонта подключен к пылеулавливающему циклону, который, в свою очередь, соединен с отсасывающим вентилятором. Сечение зонта 1-2,5 м, что обеспечивает небольшой (не более 2-4%) вынос материала с отходящими газами. Сушилка оборудована системой контрольно-измерительных приборов, показывающих температуру и разрежение в верхней части сушильной камеры, в выгрузочном конусе, до и после циклонов. Контролируются также давление газа и давление суспензии в нагнетающем трубопроводе. Для распыления суспензии служат механические тангенциальные форсунки, работающие при давлении 10-12 атм. Диаметр сопел форсунок 2,1 или 1,5 мм.

Форсунки с соплами небольшого диаметра быстрее засоряются. Поэтому большое внимание уделяется очистке суспензии. При совместном помоле пластичных и отощающих материалов суспензию при сливе из мельницы пропускают через вибрационное сито с 400 отв/см² и при перекачке в расходный бассейн через сито с 900 отв/см². Соблюдение правил приготовления суспензии и исправность системы ее очистки практически исключают засорение сопел.

Конструктивно распылительная сушилка включает в себя сушильную камеру с днищем и системы: подачи и распыления суспензии, теплообеспечения, отбора и очистки отработанных газов, КИП и автоматики, а также конструкционно-строительные элементы.

Основным недостатком сушилок с верхней подачей суспензии является значительная разница во влажности крупных и мелких гранул, в результате чего крупные частицы прилипают к конусному днищу и препятствуют равномерному выходу порошка из сушилки.

Наряду с распылительными сушилками на газообразном топливе используют сушилки на жидком топливе, преимущественно на мазуте. Отличительной особенностью таких сушилок является использование выносной топки, установленной на нулевой отметке, и соединительного трубопровода между топкой и потолком сушилки.

Сжигание газа внутри сушильной камеры исключает потери тепла топочными устройствами и газоходами, обеспечивает предельно высокую начальную температуру теплоносителя, позволяет вести процесс с минимальным расходом воздуха и как следствие обеспечивает минимально возможные удельные расходы тепла - до 3,18 МДж и электроэнергии - до 0,004 кВт*ч на 1 кг испаряемой влаги.

Распыление суспензии группой форсунок создает высокую концентрацию материала в объеме факела, позволяет уменьшить размеры сушильной камеры и в связи с этим обеспечивает высокий удельный влагосъем - более 25 кг/(м³*ч). В связи с небольшим расходом теплоносителя унос высушенного продукта не превышает 2-4%. Требуемое низкое давление суспензии позволяет применять износостойкие мембранные насосы.

2. Местные измерения с помощью показывающего прибора

Пирометр -- прибор для бесконтактного измерения температуры тел. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света.

Рис. 2

Инфракрасный термометр МЕГЕОН 16900 используется для бесконтактного температурного измерения в диапазоне от -50°C до +900°C. Это один из самых распространенных рабочих диапазонов в промышленной сфере деятельности. В качестве измерительного датчика используется инфракрасное излучение с волновой длиной от 8 мкм до 14 мкм.

Разрешение по оптике для этой модели термометра составляет 12:1. Это значение оптического разрешения позволяет с 12-ти метров снять показания с объекта диаметром 1 метр. Если устройство приблизить к объекту измерений, то диаметр пятна измерений пропорционально снизится.

При положительных температурах погрешность не превышает 1,5°C. При отрицательных температурах погрешность чуть выше и составляет 3°C. Разрешение устройства равно 0,1°C. Время реакции составляет 500 мс.

Характеристики МЕГЕОН 16900:

3. Дистанционные измерения с помощью термоэлектрического термометра и цифрового прибора

Для дистанционных измерений можно использовать термопару, скомбинировав ее с автоматическим потенциометром.

Предложенная схема измерения позволяет обеспечить достаточную удаленность от контролируемого объекта, вести регистрацию измерений параметра, реализовать аварийную сигнализацию при отклонении показателей от допустимой нормы.

Минусом такой схемы является необходимость использования схемы компенсации температуры свободных концов термопары в приборе.

Термоэлектрический термометр. ТНН-0199-01К-ТЗ

Термопара типа N(THH) - нихросил-нисиловая термопара.

Пределы допускаемых отклонений термо-ЭДС от НСХ датчиков с ЧЭ по МЭК 60584-1 (ГОСТ Р 8.585-2001) в температурном эквиваленте °С:

- в диапазоне от минус 40 до плюс 375 °С: ±1,5;

- в диапазоне свыше плюс 375 до плюс 1250 °С: ±0,004t

(t - значение измеряемой температуры,°С)

Рис. 3

Материал головки --алюминиевый сплав. Материал защитной арматуры - сталь 10Х23Н18 (Т1), сплав ХН45Ю (ТЗ). Защитная арматура с приваренным штуцером. В качестве чувствительного элемента применен импортный термопарный кабель 1-го класса. Рабочий спай изолирован.

Рабочий диапазон измеряемых температур:от -40 до 1250°С

ТЭДС при 600 - 20,613 мВ

Подбор автоматического потенциометра:

Выбираем прибор КСП4

Технические характеристики:

Основная погрешность по показаниям - 0,5%

Количество каналов измерения - 1

Быстродействие - 10 с

Класс точности - 0,25

Рабочая температура - 5

Схема автоматического потенциометра с термопарой и аварийной сигнализацией

Рис. 4

4. Схема компенсации температуры свободных концов и ее расчет

Данная схема представляет собой простейший неуравновешенный мост. Значение ЭДС в диагонали питания - 1 В. Сопротивление в одном из плеч моста - медное. Оно изменяет свое значение в зависимости от температуры. Таблица значений:

Рис. 5

Значение сопротивления остальных плеч предстоит вычислить:

Расчет добавочных погрешностей:

Суммарная погрешность

5. Статические и динамические характеристики датчиков

Статическая характеристика термоэлектрического термометра - зависимость термо-ЭДС E_т от температуры измеряемой среды.

Рис. 6

Расчет динамических характеристик датчика.

Статический коэффициент К:

Динамическая характеристика - изменение термоЭДС E_т во времени t при скачкообразном изменении температуры измеряемой среды.

Рис. 7

где C - теплоемкость материала чехла; 0,492 [ккал/кг*град];

M - масса погруженной части, M = сv, кг; с=8000кг/м³;

;

F - поверхность погруженной части датчика, м²;

б - коэффициент теплообмена среды, б = 20[ккал/м²*ч*град] для газовой среды.

Дифференциальное уравнение датчика:

6. Схема аварийной сигнализации

Схема аварийной сигнализации представляет собой схему, состоящую из источника питания, сопротивления, аварийной лампы и показывающей стрелки прибора, исполняющей роль ключа. Она замыкает одну или другую ветвь цепи, при отклонении контролируемого параметра на 10%.

Схема:

Рис. 8

Мощность источника питания - 12 В

Ток в цепи - 2 А

Сопротивление в цепи - 6 Ом

Сигнальная лампа Lusy B производства компании Nice

Проблесковая сигнальная лампа 12 В

Рис. 9

Размещено на Аllbеst.ru