Расчет и подбор основных параметров пневмотранспортной установки сыпучего материала

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра технологий строительных материалов, изделий и конструкций

Курсовая работа

Расчет и подбор основных параметров пневмотранспортной установки сыпучего материала

Выполнил: ст. гр. 7СТ02

Саламатов А.С.

Проверил доцент, к.т.н.

Аюпов Д.А.

Казань, 2019



Введение

Силикатный кирпич представляет собой искусственный безобжиговый стеновой строительный материал, изготовленный прессованием из смеси кварцевого песка и извести с последующим твердением в автоклаве. В составе сырьевой смеси для получения силикатного кирпича содержание извести колеблется от 7 до 10% в пересчете на активную СаО. Для повышения прочности силикатного кирпича в качестве вяжущего компонента применяют тонкомолотые известково-кремнеземистые, известково-шлаковые, известково-зольные смеси.

Силикатный кирпич и камни применяют наряду с керамическим кирпичом для кладки каменных и армировано-каменных наружных и внутренних конструкций в надземной части зданий с нормальным и влажным режимом эксплуатации.

Вследствие более низкой стойкости к воде и к растворенным в ней веществам силикатный кирпич в отличие от керамического нельзя применять для кладки фундаментов и цоколей зданий ниже гидроизоляционного слоя. Не допускается использовать силикатный кирпич для стен зданий с мокрым режимом эксплуатации без специальных мер защиты стен от увлажнения.

Производство силикатного кирпича характеризуется высокими технико-экономическими показателями. Длительность производственного цикла для него в 5-10 раз меньше; кроме того, удельные капитальные вложения, расход топливно-энергетических ресурсов, затраты на получение единицы продукции в 1,5-2 раза ниже по сравнению с аналогичными показателями для керамического кирпича.



Реферат

технологический силикатный кирпич пневмотранспорт

В данной курсовой работе произведен расчет и проектирование пневмотранспорта при производстве силикатного кирпича. По справочным данным были найдены основные характеристики пневмотранспортной установки. Выбрана сушилка марки №7207 со следующими характеристиками: N=5КВт; Vв=11.46 м/с; Qв=0.515 кг/с; D=0.24м; Приведена технологическая схема производства силикатного кирпича с подробным описанием процессов происходящих на каждом из объектов. Описана теория теплообмена. Приведены тепловые и массообменные процессы.



1. Технология получения силикатного кирпича

1.1 Теоретическая часть

Силикатный кирпич широко распространен в строительстве для кладки столбов и стен в надземной части зданий, а также для их облицовки. Стены сложенные из силикатного кирпича смотрятся вполне достойно и не требуют дополнительной отделки. Особенно если купить цветной силикатный кирпич. Дом построенный с использованием такого кирпича и много лет спустя не утратит своей привлекательности. Однако силикатный кирпич категорически не рекомендуется применять в сырых местах из-за его низкой водостойкости, а также при кладке печей и печных труб, так как максимальная рабочая температура силикатного кирпича 550°C. Покупая кирпич необходимо также помнить, что средняя плотность силикатного кирпича должна быть более 1300 кг/мі. Использование пустотелых и поризованных разновидностей кирпича делает стены более «легкими», при той же прочности, что позволяет уменьшить давление стены на фундамент. Однако не следует забывать, что марка кирпича при этом должна быть такой же или выше, чем у полнотелого кирпича. Производимый промышленностью силикатный кирпич имеет стандартные типоразмеры:

одинарный, его размеры 250Ч120Ч65 мм

полуторный (модульный) - 250Ч120Ч88 мм

двойной силикатный камень - 250Ч120Ч138 мм

Вес одинарного кирпича не нормируется, но на практике не превышает 3,5-3,75 кг. Так как вес кирпича не должен превышать 4 кг, полуторный кирпич изготавливают пустотелым.

Водопоглощение силикатного кирпича - не менее 8% и не более 16% от веса сухого кирпича.

Морозостойкость силикатного кирпича - не менее 15 циклов.

Индекс морозостойкости силикатного кирпича «F» показывает, сколько циклов заморозки-разморозки выдерживает кирпич без разрушения.

Морозостойкость кирпича определяется в лаборатории в экстремальных условиях: при резких перепадах температур и при сильном увлажнении кирпича дождевальной установкой. При эксплуатации кирпича такие условия крайне маловероятны. И уж вовсе почти невероятны, если учесть, что в проекте строения предусматриваются дополнительные меры по гидро- и пароизоляции.

Поэтому реальная долговечность строения будет, конечно, гораздо выше цифры, указанной в марке кирпича по морозостойкости.

Таким образом, морозостойкость рядового силикатного кирпича, используемого в средней полосе России, должна быть:

для силикатного кирпича в кладке внутренних стен и перегородок F15-25

для лицевого кирпича - F35-50.

Одним из преимуществ силикатного кирпича по сравнению с кирпичом из керамики является высокие звукоизоляционные характеристики. Хорошие звукоизоляционные свойства силикатного кирпича наиболее важны при возведении межквартирных или межкомнатных стен.

Теплопроводность силикатного кирпича - 0,38-0,70 Вт/(мЧград). Более низкая теплопроводность силикатного кирпича позволяет строить из него более тонкие стены, чем из керамического кирпича.

Цвет обыкновенного силикатного кирпича светло-серый, почти белый. Однако, при добавлении в рецептуру устойчивых к щелочи пигментов, производители получают кирпич практически любого цвета. Следует также отметить, что силикатный кирпич не подвержен образованию высолов. Силикатный кирпич, как и другие виды кирпича, бывает трех разновидностей: полнотелый, пустотелый и поризованный.



1.2 Характеристика исходного сырья

В Таблице 1 представлены основные характеристики исходного сырья.

Таблица 1. Характеристика исходного сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов.

Наименова-ние	ГОСТ, ТУ	Показатели, обязательные для проверки перед использованием в производстве	Токсичность	Показатели пожароопасности
Известняк	ГОСТ 9179-77	Коэффициент вариации содержания активных CaO и MgO не должен быть более 3%; содержание непогасившихся зерен для кальциевой извести не должно быть более 5%, для магнезиальной и доломитовой - более 8%; содержание активных CaO и MgO для гидратной извести должно быть не менее 70%, а влажность - не более 4%	Нетоксичный	Непожароопасный
Песок	ГОСТ 24297-88	Песок должен содержать не менее 50% кварца; зерна песка должны быть остроугольной формы с шероховатой поверхностью и разной крупности; содержание пылевидных, илистых и глинистых частиц размером менее 0,05 мм должно составлять не более 20%	Нетоксичный	Непожароопасный
Красители	ГОСТ 379-95	Краски, применяемые для производства цветного кирпича, должны обладать стойкостью в щелочной среде и при температуре 170…190оС в среде влажного пара; должны быть устойчивы к действию солнечного света и атмосферных факторов	Нетоксичные	Непожароопасные



1.3 Технологический процесс

1) Теория

Технологический процесс производства силикатного кирпича включает добычу и подачу песка, дробление и помол извести, смешивание песка с молотой известью и гашение полученной смеси, прессование кирпича и запарку его в автоклавах. В зависимости от способа гашения извести различают силосный и барабанный способы производства силикатного кирпича. При более распространенном силосном способе перемешанная увлажненная смесь извести с песком подается в металлические или железобетонные бункеры-силосы, где выдерживаются 1-4 ч в зависимости от качества и скорости гашения извести. При барабанном способе силикатная смесь для гашения поступает во вращающиеся барабаны.

Приготовленную сырьевую смесь влажностью 6-7% прессуют при удельном давлении, достигающем 37 МПа. После прессования прочность кирпича-сырца должна быть не ниже 0,3 МПа. Завершающей операцией производства кирпича является автоклавная обработка. Длительность полного цикла автоклавной обработки составляет 8-12 ч.

Выпускают одинарный и модульный силикатный кирпич, а также силикатные камни.

Одинарный кирпич изготовляют полно- и пустотелым размером 250х120х65 мм. Размеры модульного кирпича 250х120х88, силикатного камня 250х120х138 мм. Их изготовляют только пустотелыми, масса модульного кирпича в сухом состоянии должна быть не более 4,3 кг.

По теплотехническим свойствам и средней плотности в сухом состоянии силикатный кирпич и силикатные камни подразделяют на 3 группы:

- эффективные, позволяющие уменьшать толщину ограждающих конструкций по сравнению с толщиной стен, выложенных из полнотелого кирпича; к этой группе относят кирпич плотностью не более 1400 кг/м3, камни плотностью не более 1450 кг/м3 и теплопроводностью до 0,46 Вт/(мК);

- условно-эффективные, улучшающие теплотехнические свойства ограждающих конструкций без снижения их толщины; к этой группе относят кирпич плотностью 1401-1650 кг/м3, камни плотностью 1451-1650 кг/м3 и теплопроводностью до 0,58 Вт/(м К);

- обыкновенный силикатный кирпич плотностью свыше 1650 кг/м3.

2) Описание процесса.

Песок и известь доставляются автотранспортом на открытые склады хранения (1),(3). Известь по транспортным лентам (2) подается в волковую дробилку (4), после по элеватору (19) подается на хранение во временный бункер (5), затем в шаровую мельницу (6) для более мелкого помола, далее материал проходит через сепаратор (7), делясь на фракции, и элеватором подается в бункер с дозатором (8). В это время песок со склада (3) с помощью транспортной ленты (2) доставляется в грохот (9) для разделения фракций. Далее очищенный песок попадает во временный бункер (8). Далее происходит смешение извести и песка, и дальнейшее гашение извести водой в гасильном барабане (12). После чего готовая смесь попадает в бункер с дозатором (8) и с помощью транспортной ленты (2) и элеватора (19) доставляется в мешалку бегунковую (14). После подготовки смесь попадает в пресс револьверного типа (15), где происходит предание формы будущему кирпичу. Далее кирпич сырец с помощью вагонетки (16) попадает в автоклав (17),для придания ему прочности. После 12 часовой обработки готовый кирпич отправляется на склад готовой продукции(18).



2. Расчет оборудования

2.1 Пневмотранспорт

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана методика определения параметров пневмотранспортных установок. Методика включает определение следующих параметров:

1) Длину транспортного трубопровода определяют по формуле:

?Lпр = ?Lг+?Lв+?Lн+?Lэк

Где ?Lг, ?Lв, ?Lн - суммарные длины горизонтальных, вертикальных и наклонных участков транспортного трубопровода, м; ?Lэк - эквивалентная длина, заменяющая местные сопротивления тройники, переключатели, колена) , м.

? Lпр = 742+22+5.6=769.6

2)Скорость движения воздуха на участке с давлением, близким к атмосферному, т.е. на конце транспортного трубопровода при нагнетательном способе и в начале (у насадки) - при всасывающем способе транспортирования сыпучего материала определяется по формуле:

Vк = } Кк

Где } = 1,2 - коэффициент, учитывающий изменение скорости воздуха в зависимости от плотности материала и приведенной длины транспортного трубопровода; - плотность частиц материала, т/м3; Кк - коэффициент, учитывающий крупность частиц транспортируемого материала; - приведенная длина транспортного трубопровода, м.



Vк=1.2*1*скр(769.6*2.6)=53.68 м3/с

3) Скорость движения воздуха в начале транспортного трубопровода при нагнетательном способе и в конце транспортного трубопровода при всасывающем способе транспортирования сыпучих материалов определяются по формуле:

Vн = 3,3* n ,

Где - коэффициент трения скольжения сыпучего материала о стенки транспортного трубопровода; - диаметр эквивалентного шара частиц транспортируемого материала, м; - истинная плотность транспортируемого материала кг/м3; - коэффициент аэродинамического сопротивления транспортируемого материала; n - коэффициент, показывающий, во сколько раз минимальная скорость сыпучего материала больше скорости веяния, которая является исходной при расчете сопротивлений движению материала в горизонтальном трубопроводе.

Vн=3.3*1.25скр(0.47*0,1*2600/0.49)=65.14 м3/с

4) Расход воздуха для перемещения сыпучих материалов и диаметр транспортного трубопровода, определяются исходя из скорости движения воздуха по формуле:

Vв=Vк-Vн

Где Vв - расчетная скорость движения воздуха, транспортирующего сыпучий материал, м; Vк, Vн - скорости движения воздуха в начале и конце транспортируемого трубопровода, м.

Vв=53.68-65.14=11.46 м3/с

5)Расход воздуха для транспортирования сыпучих материалов зависит от выбранной массовой концентрации аэросмеси и массов подачи пневмотранспортной установки и определяется по формуле:

Qв=Qм/()

Где - коэффициент массовой концентрации аэросмеси; =1,2 кг/м3 - плотность воздухари нормальном атмосферном давлении и температуре 15С; Qм - массовая подача (производительность) пневмотранспортной установки, кг/с; Qв - расход воздуха, кг/с.

Qв=16,67/(1,2*27)=0.515 кг/с

6)Внутренний диаметр транспортного трубопровода определяется по формуле:

.

D== 0.24 м

7) Определение значения комплексного коэффициента b , учитывающего физико-механические свойства транспортируемого материала, производится по формуле:

Где Кс - коэффициент аэродинамического сопротивления; d - средний диаметр частиц транспортируемого материала, м; , - плотность воздуха и транспортируемого материала, кг/м3.

B=3*0.49*1.2/(4*1*2600)=0,17

8) Значение обратной величины тангенса в квадрате угла подъема траектории движения материальной частицы определяются по формуле:

Где С - коэффициент пропорциональности, который равен отношению абсолютной скорости перемещения материала к скорости воздуха, которым перемещается материал; Vв - скорость движения воздуха, м/с; t - время перемещения материала, с.

1/tg=0.95^2*11.46^2*1/((11.46-ln(0.17*11.46+1)/0.17)^2-1=118.53/26.01-1=3.56

9) Количество частиц материала, транспортируемых за 1 с, определяется по формуле:

n1=16.67/(3.14*0.001^3*2600/6)=16.67/0.0000014=1,2*10^7

10) Значение второго комплексного коэффициента В, учитывающего физико-механические свойства и количество частиц транспортируемого материала, производится по формуле:

B=b*n1=0.17*1.2*10^7=0.204*10^7

11) Мощность, затрачиваемая на перемещение материала по трубопроводу, определяется по формуле:

,



т.к. выражение , то выражение примет вид:

)

N=60000*11.46^2/(2*3600)*(1+3.56)=4990.61 Вт = 5КВт

2.2 Пылезащитные устройства

Пылеосадительные устройства предназначены для выделения из воздуха( газов) пыли. Из существующих типов пылеосадителей наибольшее применение получили центробежные пылеосадители - циклоны, обеспечивающие очистку воздуха (газов) от пыли в пределах 70-90%.

Циклоны малого диаметра имеют высокий коэффициент очистки по сравнению с циклонами больших диаметров. Чтобы обеспечить высокий коэффициент очистки и одновременно высокую производительность, циклоны малого диаметра собирают в группу (батареи) по несколько элементов в каждой (Рис 2).

Рис. 2

Все элементы имеют общий выпускной коллектор. Диаметр каждого циклона (элемента) равен 150-250 мм. Циклоны этого типа получили название батарейных (или мультициклонов).

Исходя из данных предоставленных в таблице (2), пылезащитной установкой будет являться батарейный циклон, подобранный с учетом требуемых характеристик по таблице (3)

Таблица 2

Показатели	Номер варианта
	15	16	17	18	19	20	21	22
Производительность по запыленному газу V, м3/ч	5000	4500	2100	4000	2000	3500	3800	3100
Температура газа, °С	10	25	30	18	25	30	100	130
Концентрация взвешенных частиц в запыленном газе х1, кг/м3	1,2* 10-6	10* 10-6	--	--	5x 10-6	8x 10-6	--	--
Предельно допустимая концентрация, х2, кг/м3	0,5Ч 10-6	0,5Ч 10-6	--	--	0,3Ч 10-6	0,1Ч 10-6	--	--
Входная скорость Vвх, м/с	25	15	--	--	20	18	--	--
Допускаемая скорость хдоп, м/с	--	--	15	20	--	--	20	24
Выходная скорость, м/с	4	6	--	--	8	7	--	--
Скорость в живом сечении, м/с	--	--	10	12	--	--	15	12
КПД установки, %	75	80	92	95	85	82	94	97
Коэффициент сопротивления циклона ?	64	80	--	--	250	150	160	--
Перепад давления, отнесенный к с газа, ?p/с	--	--	500	750	--	--	850	650
Диаметр одного элемента, мм	--	--	50	100	--	--	200	250
Толщина выхлопной трубы, мм	--	--	10	8	--	--	12	10
Тип пылеулавливающего устройства	циклон	батарейный циклон	циклон	батарейный циклон

Таблица 3

Тип секции	Число элементов в ряду	Общее число элементов в секции	Примечание
Пять рядов в глубину (ПС-5)
Пс-5-25 ПС-5-30 ПС-5-35 ПС-5-40 ПС-5-45	5 6 7 8 9	25 30	Для элементов диаметром 100 мм.
		35 40 45	Для элементов всех типов

Таким образом для пылезащиты требуется установить батарейный циклон тип - ПС-5.



3. Теория процесса

Пневматическая транспортировка основывается на том, что воздух, при определенных условиях, способен перемещать тяжелые материалы. В природе воздух может переносить различные вещества, такие как песок, снег, листья, семена растений. Пневмотранспорт заставляет воздух двигаться, создавая разницу давлений между началом и концом трубы. Из основ физики известно, что высота всасывания, например воды, теоретически составляет около 10 метров, но для гранулированных веществ высота подъема во всасывающем режиме близка к бесконечности - из условий того, что воздух при необходимой скорости потока способен переносить вещества. Первое пневматическое конвейерное оборудование использовалось для выгрузки зерна из суден еще в 18 веке. Позже этот новый метод непрерывного транспорта пополнился небольшими и малыми установками и распространился на новые навалочные грузы. Весь пневмотранспорт можно разделить на оборудование с низким, средним или высоким рабочим давлением. Воздуходувки промышленных установок обеспечивают рабочее положительное давление около 0,5-1 бар, что создает вакуум 0,3-0,5 бар. Используются три варианта систем: только всасывающие, только нагнетающие и комбинированные. Рис. 3 показывает всасывающую установку.



Рис. 3

Воздуходувка (7) на конце трубы создает вакуум, вследствие чего возникает поток воздуха в трубе. Подобно пылесосу, груз подбирается всасывающим соплом (1) и переносится по трубам (2,3) в циклон-отделитель (4). Здесь груз отделяется от воздуха. Груз выводится из системы шлюзовым затвором (5). Воздух выбрасывается из воздуходувки (7) в атмосферу или в фильтр для отчистки. Это оборудование позволяет забирать груз из нескольких мест и доставлять его в одну точку. Типичными примерами всасывающего оборудования являются стационарные, мобильные, передвижные или плавучие пневматические судоразгрузочные машины, используемые для зерна и подсолнечника, перевозимого крупными океанскими судами и перегружаемого на малые суда, баржи, вагоны и автомобили. Рис. 4 показывает нагнетающую установку.

Рис. 4

Здесь воздух забирается непосредственно из атмосферы и сжимается воздуходувкой (1). Переваливаемый груз вводится в систему с помощью шлюзового затвора (2), который позволяет грузу войти в воздушный поток в трубе (3). На конце трубы воздух и груз отделяются в нагнетательном циклоне (5). Груз падает вниз, а воздух выбрасывается сверху циклона. Нагнетающие системы рекомендуется использовать, когда груз принимается в одной точке и транспортируется в несколько мест назначения (опционально, при использовании шиберной заслонки). Благодаря более высокому давлению и перекачиваемой массе воздуха, данный тип оборудования имеет большую производительность, чем всасывающие установки. На практике возможно объединить эти два типа оборудования в одной установке, что также объединяет их преимущества (рис. 5).

Рис. 5

Первая секция транспортирующей линии использует всасывающий режим для того, чтобы ввести груз в трубу, а вторая секция использует режим нагнетания - для достижения большей производительности на больших расстояниях. Диаметр труб может изменяться от 10 мм (в перерабатывающей промышленности) до 800 мм (для перевалки большого количества груза, например зерна из судна). Производительность оборудования может составлять от нескольких килограмм в час и до 1000 тонн в час. Расстояние транспортировки - от 10 до 1000 метров, скорость потока воздуха изменяется в зависимости от типа груза, но обычно находится в пределах 10-30 м/с.



Литература

1. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию / Под ред. Ю.М. Дытнерского - Л.: Химия, 1983.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков A.A. Примеры и задачи по курсу процессов химической технологии: Учебное пособие. -10-е издание. - Л.: Химия, 1987.

3. Сапожников М.Я., Дроздов H.С. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов. - М.: Стройиздат, 1970.

4. Евстифеев В.Н. Трубопроводный транспорт пластичных и сыпучих материалов в строительстве. - М.: Стройиздат, 1989.

5. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971.

6. Штокман Е.А. Очистка воздуха от пыли на предприятиях пищевой промышленности. М.: Агропромиздат, 1989.

7. Пневмотранспортное оборудование. Справочник / под ред. Калинушкина М.П. - Л.: Машиностроение, 1986.

8. Воробьев A.A., Матвеева А.И., Носков Т.С. и др. Пневмотранспортные установки. Справочник. - Л.: Машиностроение, 1969.

9. Вахнин М.П., Анищенко Л.Л. Производство силикатного кирпича. - М.: Высшая школа, 1989.

10. Справочник по производству и применению арболита / Под ред. Наназашвили И.Х. - М.: Стройиздат, 1987.

Размещено на Allbest.ru