Роговой М.И., Кондакова М.Н., Сагановский М.Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов
Подождите немного. Документ загружается.
построении
процесса,
сходимость
частей
баланса
счи
таем
удовлетворительной.
г)
Расчет
удельных
расходов
топлива
При
определении
удельного
расхода
топлива
учиты
ваем
к.
п.
д.
топки,
принимаемый
в
данном
случае
Чт=
=0,90.
При
этих
условиях
удельный
расход
теплоты
составит'
на
1
кг
испаренной
влаги
q
2750
qT
= - = - = 3060
кДж;
'1')1>
0,9
на
1
кг
шликера
3060·4900
qш
=
15
000
~
1000
кДж;
H~
1
кг
порошка
3060·4!)0О
qn
=
8920+
1080
=
1500
кДж;
на
1
кг
сухого
вещества
3060·4900
qc
= 8920 =
1680кДж.
УделЬ}IЫЙ
расход
натурального
топлива
-
природного
газа:
на
1
кг
испаренной
влаги
q'l!
3060
В
К
=
Qи
==
37 330 = 0,082
мВ:
на
1
т
шликера
_ 0,082·1000·4900 _
3,
В
иm
-
15000
-26,8м,
на
1
т
порошка
0,082·1000.4900
В
и
п
= 10000 = 40,2
м
3
,
на
1
т
сухого
вещества
0,082·1000·4900
з
В
и
с
= 8920 =
45
м
•
120
Удельный
расход
условного
топлива:
на
1
кг
испаренной
влаги
В
=
.!l:!..-
=
3060
=
О
102
кг'
у
с
QyC
29
300 ' ,
на
1
т
шликера
0,102·1000·4920
Ву
ш
= 15000 = 33,4
кг;
на
1
т
порошка
0,102·1000·4900
В
у
•
п
= 10000 = 50
кг;
на
1
т
абсолютно
сухого
вещества
0,102·1000·4920
Ву
с
= 8920 =
56
кг.
6.
Расчет
часовых
расходов
тепла,
топлива
и
теплоносителя
Часовой
расход
теплоносителя
по
массе
с
начальны
ми
параметрами
составляет
L
1
= ll!G
w
= 2,35·4900 = 11500
кгlч.
Объемный
часовой
расход
yO_~
опрмеляют
по
формуле
1 -
1'1
(VI.12)
где
'\'1 -
ПЛОТНОСТЬ
теплоносителя,
кг/м
3
,
1'1
=
J.Lco.
1'со,
+
J.LH.O
"н,о
+
fло,
1'0.
+
f.tN.
1'N,'
Подставляя
в
эту
формулу
числовые
значения
из
табл
VI
5,
получаем
1'1
= 0,059.1,997 + 0,121.0,805 +
0,081·1,43
+
+
0,739·1,25
= 1,254
кг/мВ.
Подставляя
числовые
значения
в
формулу
получаем:
11500
v?
=
--
= 9150
мВ!ч
1 1,254 .
(VI.12),
Объемный
часовой
расход
теплоносителя
=
1200°
С
составит
при
t
1
=
273
+
1200
Vtt = 9150
273
=49400м
8
Zч.
121
Часовой
расход
отработанного
теплоносителя
по
массе
L
2
=
1"tJ.G
w
= 3,35·4900 =
16
400кг/ч.
Удельную
массу
отработанного
теплоносителя
на
1
кг
испаренной
влаги
определяем
следующим
расчетом
удельный
объемный
расход
теплоносителя
с
началь
ными
его
параметрами
VO
=_l_
= 2,35 =
187м3'
1 1'1 1,254 ' ,
удельный
объемный
расход
отработанного
теплоно
сителя
1 1
VO
=
VO
+ - = 1 87 +
--
= 3
115
м
3
2 1
I'п
' 0,805 ' .
/
Тогда
удельная.
масса
отработанного
теплоносителя
составит
["
3,35
" = - =
--
= 1 075
кг
м
3
<2
О
3
115'
.
V
2
'
Определяем
часовой
(объемный)
расход
отработан
ного
теплоносителя
при
нормальных
условиях
и
t
2
=
=800
С:
L
2
16400
V = - =
--
= 15250
МS/Ч'
2 1'2 1,075 / ,
273
+ 80
V
2
t=15250
273 =
19750м3
j
ч.
Рассчитываем
часовой
расход
теплоты
в
рабочей
ка
мере
сушилки:
Qq
=
qtJ.G
w
= 2750·4900 = 13450
000
кДж/
ч.
Требуемая
тепловая
мощность
топок
Qq
13450000
Фтq=-=
=4170
кВт.
ТJ'P
0,9
Определяем
часовой
расход
топлива
натурального
(природного
газа)
и
условного:
ФТ
ч,3
6·1()З
4170·36·103 15·106
Вв.ч
=
Qи
=
37
;30
= 37330 =
400
и
3
jч;
ф
м
'3,6.10
3
15·106
В
уоч
=
QyO
= 29300 = 512
кгjч.
122
7.
Расчет
топочных
устройств
Топки
проектируют
вертикальные
цилиндрические
встроенные.
Подобная
конструкция
топочных
устройств
при
газовом
отоплении
хорошо
себя
оправдала
в
рабо
те
всех
распылительных
сушилок
минского
типа,
пост
роенных
на
заводах
керамических
плиток.
По
наруж
ному
кольцу
сушильной
камеры,
на
равном
расстоянии
друг
от
друга,
распола~аются
шесть
топок,
т.
е.
количе
ство
топок
n
т
=6.
Требуемая
тепловая
мощность
одной
топки
составит
ф
4170
фт
= - = - =
695
кВт.
n
т
6
Резерв
принимаем
20%.
Расчетная
тепловая
мощность
одной
топки
составит
фтр
= 1,2.695 =
775
кВт.
Расчетное
тепловое
напряжение
топки
принимаем
110
справочным
данным
Rv=560
кВт/м
3
.
Расчетный
объем
топки
составляет
Фтр
775
V
=-=-=14м
3
тр
R
v
560 '
Проектируем
конструктивно
топку
цилиндрическую
вертикальную
высотой
Н
т
=6,25 м
и
внутренним
диа
метром
D
T
=0,6
м.
Конструктивный
объем
топки
составляет
1tD;
Н
т
3 14·0
6·0
6
V =
---
='
, , 6
25
= 1
76
м
3
т
К
4
4'"
что
определяет
дополнительный
запас
25%
к
расчетно
му
объему
и
дает
возможность
повысить
производитель
ность
сушилки
по
испаряемой
влаге
в
случае
увеличе
ния
влажности
шликера.
Расчетный
часовой
расход
газообразного
топлива
определяем
с
запасом
20
%,
что
составляет
В
Н
ч
= 1,2·400 =
480
м
3
jч.
Расчетный
расход
на
одну
горелку
составляет
480
6 = 80
м
3
jч.
Принимаем
к
установке
горелки
типа
ИГК-60-М.
123
8.
Подбор
циклонов
в
качестве
пылеосадительных
устройств
к
установке
принимаем
циклоны
НИОГаза
серии
UH-15.
Согласно
данным
каталога
[46],
максимальная
пропускная
спо
собность
циклона
наибольшего
типоразмера
диамет
ром
800
мм
составляет
V
ц
=6800
м
3
/ч
газов.
Расчетное
количество
циклонов
составляет
N = V
2t
= 19750 =
3.
ц
V
ц
6800
Принимаем
к
установке
четыре
циклона
диаметром
800
мм.
Расчетная
пропускная
способность
одного
цик
Jlона
составляет
19750 3
V
цр
=
-4-=4950
м
r
Ч
•
Размеры
входного
патрубка,
СОГJlасно
каталожному
эскизу,
dB
1
=0,48·0,208
м.
Площадь
сечения
входного
патрубка
F=O,1
м
2
•
Скорость
во
входном
патрубке
цик
лона
4950
ro
= 0,1.3600 = 13,7
м
с,
что
является
допустимым.
ПЛОlЦадь
поперечного
сечения
циклона
составляет
F -
3,14·0,8·0,8
-
052
2
ц-
4
-,
м.
Определяем
условную
скорость,
отнесенную
ко
все
му
сечению
циклона:
4950
о>ц
= 0,52.3600 = 2,65
м/с.
9.
Расчет
аэродинамических
сопротивлений
С
х
е
м
а а
э
р
о
Д
и н
а
м
и
ч
е с
к
о
г
о
т
р
а
к
т
а
(
сог
ласно
компоновочному
чертежу)
такова:
из
конусной
части
сушилки
отработанные
газы
проходят
закруглен
ное
колено
диаметром
1000
мм,
затем
следуют
по
пря
мой
участка
трубопровода
того
же
диаметра,
длиной
124
5,7
м,
после
чего
газовый
поток на
подходе
к
циклонам
проходит
еще
два
закругленных
колена
(неизменного
диаметра)
11
далее
он
разветвляется
на
четыре
отвода
к
входным
патрубкам
каждого
циклона
ИЗ
циклонов
очищенные
от
уносов
газы
поступают
в
сборник
и
симметричные
собирающие
тройники,
затем
проходят
два
закругленных
колена
и
через
конфузор
поступают
во
всасывающий
патрубок
вентилятора.
Из
выхлопного
патрубка
газы
проходят
диффузор
и через
выхлопную
трубу
диаметром
1000
мм
выбрасываются
Б
атмосферу.
Подсчет
аэродинамических
сопротивлений.
Расче
TO~
определяем
лишь
местные
сопротивления
Сопро
тивления
трения
в
связи
с
относительной
малой
протя
женностью
газохолодного
тракта
учитываем
20%
-ной
надбавкой
к
сумме
MecTHplx
сопротивлений.
Давление
(отрицательное),
создаваемое
выхлопной
трубой,
в
рас
чет
не
вводим,
а
оставляем
его
запасным.
Все
размеры
\
для
подсчета
сечений
газоходного
тракта
принимаем
по
/чертежу,
а
коэффициенты
местных
сопротивлений
-
по
справочным
данным.
Расчет
ведем
по
элементам
сопро
тивления
газоходного
тракта.
1)
Вход
в
прием
ное отверстие
колена:
секундный
расход
отработанных
газов
У
21
19750
V
=-=
--=5
5м
3
с·
с
3600 3600
' ,
сечение
трубопровода
nD2
3,
Н·
1 ·1
F
=-
= = 0,785
м2;
4 4
скорость
газового
потока
У
С
5,5
00=-
---
=7мс'
F 0,785 '
плотнОсть
газов
1'2=
1,075
кг/м
З
;
коэффициент
местного
сопротивления
~1
=
1;
сопротивление
002
7·7
Zl=~1-2
'\'2 =
}--
1,075 = 2,7
мм
ВОД.
СТ.
(26,42
Па).
g
19,62
12$
2)
Три плавных
колена:
коэффициент
местного
сопротивления
~2=3
·0,2=6.
7·7
Z!
=
0,619,621
,075 =
1,6
ММ
ВОД.
СТ.
(15,7
Па).
3)
Разветвление
на
подходе
к
циклонам
~з=0,2.
7·7
Zз
=
0,2
--
1,075 =
0,5
ММ
ВОД.
СТ.
(4,9
Па).
19,62
4)
Сопротивление
циклонов.
По
справочным
данным
для циклонов
НИИОГаза
~4=
105:
2,65·2,65
Z,=
105
62
1,075=
40,5
ММ
ВОД.
СТ.
(397
Па).
19,
5)
Сопротивление
собирающего
тройника
~5=0,5:
7·7
Z5
=
0,5
19,621,075 = 1,35
ММ
ВОД.
СТ.
(13,2
Па).
6)
Два
плавных
колена
на
подходе
к
всасывающему
патрубку
вентилятора
~б=О,2·2=0,4:
7·7
Z6=0,419,621,075=1,1
ММ
ВОД.
СТ.
(10,8
Па).
7)
Конфузор
у
всасывающего
патрубка
вентилятора
~7=0,1
:
7·7
Z7
= 0,1
-9
6 1,075 =
0,3
ММ
ВОД.
СТ.
(2,94
Па).
1 , 2
8)
Диффузор
У
выхлопного
патрубка
вентилятора
~8=0,2:
7·7
Zs
=
0,2
19
621,075 =
0,6
ММ
ВОД.
СТ.
(5.88
Па).
,
Сумма
местных
сопротивлений
8
Zи
=.Ez =
2,7+
1,6+
0,5
+40,5
+
1,35+
1,1
+0,3+
1
+
0,6
= 48.65
ММ
ВОД.
СТ.
(476.84
Па).
Сопротивление
трения
-20%
местных
сопротив
лений:
ZTP
=
О,2Z
и
=
0,2·48,65
= 9,73
мм
ВОД.
СТ.
(95,4
Па).
126
Влияние
запыленности
воздуха
учитываем
надбавкой
по
формуле
[46]:
Zоб
=
(ZM
+
ZTp)
(1
+
К/А)
,
где
К -
опытный
коэффициент,
по
справочным
данным
[46]
для
молотой
глины
К
=2,2,
/А
-
концентрация
пыли
по
массе,
КГ/КГ.
Согласно
материальному
балансу
процесса
сушки
(см.
табл.
VI.3),
унос
дымовыми
газами
составляет
100
кг/ч.
Часовой
расход
отработанного
теплоносителя
состав
ляет
L
2
=16400
кг.
Тогда
100
IJ
=
--
=
О
0061
КГ/КГ'
r
16400'
,
Zоб
= (48,65 + 9,73)
(1
+ 2,2·0,0061) = 59
мм
вод.
ст.
(579
Па).
С
учетом
20%
запаса
на
неучтенные
потери
прини
маем
требуемое
давление
вентилятора:
Н
гр
=
1,2·59
=
71
мм
вод.
СТ.
(695
Па).
10.
Выбор
вентилятора
Часовое
объемное
количество
отработанного
теПJIО
носителя
составляет
V
2t
= 19750
м
3
/ч.
Требуемую
пода
чу
отсасывающего
вентилятора
принимаем
с
25%
-ным
запасом,
что
составляет
V
Tp
= 1,25·
19
750 = 24700
или
округленно
25
ООО~МЗ/Ч.
Требуемое
давление
составляет
Н
тр
=71
мм
вод.
СТ.
(69,6
Па).
Расчетное
давление
вентилятора
определя
ем
по
формуле
где
Н
_
Н
273
+ t
2
760
'\'в
Р
-
ТР
293
БУг'
(
2
-
температура
транспортируемых
газов
(в
нашем
случае
t
2
=80
ОС),
Б-
барометрическое
давление
(для
Московской
обл.
Б=
=745
мм
рт
ст,
или
7300
Па);
I'в-
плотность
стандартного
воздуха,
равная
1,2.
Уг-
плотность
транспортируемых
газов
(в
нашем
случае
'Уг=1075
кг/м!).
Подставляя
числовые
значения,
получаем;
Н
_ 273 + 80 J
760.
r 1 ,2 _
Р
-
71
293
745
1,075 - 97
мм
вод,
СТ,
(950
Па).
127
Принимаем
к
установке
вентилятор
среднего
давле
ния
типа
Ц9-55
(ЦВ-55)
N2
12.
Согласно
графическои
характеристике
этого
вентилятора,
его
динамическое
давление
при
V=25000
м3fч
составляет
Н
д
=7
мм
вод.
ст.
(68,7
Па).
Полное
давление
составляет
Н
ОOJl
= Н
р
+ Н
д
=
97
+ 7 =
104
мм
вод.
ст.
(1020
Па),
По
графической
характеристике
находим:
частота
вращения
11!=450
об/мин
и
коэффициент
полезного
дей
ствия
'I1B=0,5.
ДЛЯ
условий
транспортирования
запыленного
возду
ха
мощность
электродвигателя
на
валу
определяем
по
формуле
N=
1,2V
Tp
H
p
3600.
102
'\]в
1)0 '
где
fJп
-
коэффициент
полезного
действия
привода.
Для
клиноременных
передач
'I1п=0,95;
N
1,2·25000·104
= =
18
кВт.
3600·102.0,5·0,95
Установленная
мощность
электродвигателя
состав
ляет
N
y
=
NКз
= 18·1,2"""
22
кВт.
где
Кв
-
коэффициент
запаса,
равный
1,2.
r.тJ
а
в а
УН
ПРИМЕРЫ
РАСЧЕТОВ
ПЕЧЕй
§
1.
РАСЧЕТ
ВРАЩАЮЩЕИСЯ
ПЕЧИ
ДЛЯ
ОБЖИГА
ЦЕМЕНТНОГО
КЛИНКЕРА
1.
Исходные
даНltые
Часовая
производительность
печи
О
м
=75
т/ч
Влажность
шлама
W
C
=36%.
Температура
отходящих
из
печи
газов
t
o
г=2000
С.
Температура
клинкера
выходящего
из
печи
t~л
=
1200°
С;
»
»»
холодильника
t~л
=
100°
С.
Потери
при
прокаливании
сырья
п. п.
п.
С
=36%,
в
том
числе:
CO~
сырья
35%
и
Н
2
О
сырья
1
%.
Температура
шлама
t
ш
=
15°
С.
Химический
состав
шлама
(%):
S10~
= 14,8;
A120~
-3,2;
F20~
-2,7;
CaO
C
-42,25,
MgOC-О,75;
SO~=
=0,3.
Топливо
-
природный
газ
Елшанского
месторож
дения.
Объемный
состав
сухого
газа
(%):
СН
4
-93,2;
~Нб-О,7;
СзНв-О,б;
С
4
Н
10
-О,б;
N
2
-4,9.
Теплота
сгорания
сухого
газа
Q~
= 35200
кДж/м
3
•
Плотность
сухого
газа
Рс
г=0,765
кг/м
З
•
Температура
газа
t
r
=
11
о
С
Химический
состав
клинкера
(%)
:
Si0
2
-
22,9;
АI
2
О
з
-5,7;
Fе20з-4,15;
CaO-65,45;
MgO-l,3;
SОз-
0
,5.
Коэффициент
избытка
воздуха
ап=
1,1.
Температура
воздуха:
избыточного
t
B
изб=
150°
С;
вторичного
t
B
вт=4000
С;
окружающего
'
в
=
15°
С.
Коэффициент
избытка
воздуха перед
дымососом
<Х
д
=1,8.
/
9-266
129