Туннельной сушилки

ГЛАВА 6. РАСЧЕТ туннельной сушилки

Описание конструкции и принцип работы

туннельной сушилки

Для сушки кирпича и керамических камней широко распространены противоточные туннельные сушилки с горизонтально-продольным направлением теплоносителя. Такие сушилки относятся к сушилкам непрерывного действия.

Конструкция противоточных туннельных сушилок

Каждый туннель противоточной сушилки (рис. 85) представляет собой камеру 1 длиной 30--36 м, высотой 1,4--1,7 м, шириной 1,15-- 1,40 м. В туннеле расположен узкоколейный рельсовый путь 2 для передвижения вагонеток с кирпичом-сырцом. На концах туннелей сделаны одно- или двухстворчатые двери 5. Двери делают также одностворчатыми, наклонными, механически открывающимися.

Туннельные противоточные сушилки просты по устройству и конструктивно различаются лишь схемами подвода и отвода теплоносителя, которые бывают нижними или верхними; либо подвод нижний, а отвод верхний, или наоборот; сосредоточенный из одного отверстия или распределенный через ряд отверстий.

Теплоноситель подводят и отводят через отверстия, расположенные в конце туннеля со стороны выгрузки кирпича-сырца, а отбирают его -- в противоположном конце туннеля со стороны загрузки вагонеток с кирпичом-сырцом.

На рис. 85 показана сушилка с сосредоточенным нижним подводом и отводом теплоносителя.

Горячий воздух поступает из подводящего приточного канала 3 при открытом положении заслонки 4 и отводится с противоположного конца при открытой заслонке 6 в вытяжной канал 7, ведущий к отсасывающему вентилятору. Поезд сушильных вагонеток периодически перемещается- в туннеле в направлении, противоположном направлению движения теплоносителя, поэтому сушилка называется противоточной.

Туннели объединяют в блоки по 10--20 туннелей. В каждом блоке установлены приточный и вытяжной вентиляторы. Вдоль фронта туннелей на их выгрузочных и загрузочных сторонах расположены приточные и вытяжные каналы. Их делают постоянного или переменного сечения.

Кроме основных каналов для подвода и отвода теплоносителя, противоточные туннельные сушилки иногда имеют каналы для подачи в определенную зону туннеля или в смесительную камеру рециркулируемого отработанного теплоносителя.

По схеме, показанной на рис. 1, туннельные камеры объединены в два блока 1 тл 2, каждый блок имеет вытяжной канал 3, вытяжной вентилятор 4, приточный канал 6, приточный вентилятор 7, смесительную камеру 8. При рециркуляции одни блоки камер объединены каналом 5, через который в них поступает отработанный теплоноситель.

Схема рециркуляции может быть иная. На рис. 87 показана схема рециркуляции в противоточной сушилке с переменным режимом сушки по длине туннеля с разделением зон усадки и досушки.

В наиболее ответственную зону сушки, где возможна усадка материала, подводят сверху рециркулирующий теплоноситель с высокой влажностью. Образуя смесь с основным теплоносителем, поступающим в эту зону, он создает условия для безопасной допускаемой скорости сушки.

В зависимости от чувствительности к сушке изделий и критической их влажности, т. е. конца усадки, зону с рециркулирующий теплоносителем увеличивают на Уз--Уг длины туннеля. Относительная влажность теплоносителя в самом начале зоны усадки поддерживается на уровне 85—90 %, а в конце зоны усадки -- 70—75 % при температуре на выходе до 30—45 °С.

В зоне досушки устанавливают режим, создающий высокую интенсивность сушки за счет повышения температуры теплоносителя на выходе в туннель до 110—140 °С.

При этом средние скорости агента сушки в живом сечении туннеля повышаются, особенно в зоне усадки, что требует увеличения мощности вентиляторов.

Туннельные сушилки загружают и выгружают путем заталкивания вагонеток со свежесформованным кирпичом-сырцом при передвижении всего поезда вагонеток и выталкивании вагонеток с высохшим кирпичом-сырцом с противоположного конца туннеля.

Туннельные сушилки отличаются от камерных рядом преимуществ. Сушка в них идет при установившемся режиме, без регулирования; создаются более благоприятные условия для сушки -- свежесформованный кирпич-сырец попадает в среду влажного с небольшой температурой теплоносителя. По мере высыхания сырца и продвижения вагонеток к выгрузочному концу кирпич-сырец встречает теплоноситель с более высокой температурой и менее насыщенный влагой, что снижает неравномерность сушки. Сроки сушки в туннельных сушилках меньше.

Однако это достигается лишь при условии правильного подбора температуры, влажности, скорости и количества теплоносителя, а также наиболее рациональной укладки высушиваемых изделий на вагонетках.

В туннельных сушилках кирпич-сырец сушат за 12--50 ч при температуре теплоносителя 50--80° С, температуре отработанного теплоносителя 25--40° С и расходе теплоносителя на один туннель 3000--1000 л³/ч.

В противоточных сушилках причинами неравномерной сушки изделий по поперечному сечению туннелей являются следующие:

наличие в поперечном сечении туннелей не заполненных кирпичом-сырцом пространств -- подвагонеточного, пристеночного и подпотолочного;

неодинаковая температура теплоносителя по высоте туннеля -- обычно вверху более высокая температура, а внизу -- более низкая.

Между вагонетками получаются не заполненные кирпичом-сырцом пространства, которые являются причиной неравномерной сушки по длине вагонеток.

На верхних полках (рамках) кирпич-сырец высыхает быстрее, а на нижних медленнее. Кирпич-сырец, расположенный в конце вагонетки (по направлению движения теплоносителя), высыхает хуже, чем тот, который находится в начале вагонетки.

В середине поперечного сечения вагонетки кирпич-сырец высыхает медленнее и хуже, чем кирпич-сырец, расположенный по периметру.

Для выравнивания степени сушки на нижние полки часто устанавливают изделия с большими зазорами между ними, чем на верхних полках. Иногда в средней части поперечного сечения вагонетки делают большие зазоры между кирпичом-сырцом.

Однако эти меры все же не устраняют основного недостатка прямоточных сушилок с горизонтальным движением теплоносителя -- его расслоения. Для уменьшения расслаиваемости теплоносителя применяют сушку при больших объемах теплоносителя с пониженной температурой и более высокой влажностью.

Эксплуатация туннельных сушилок

Требования, предъявляемые при эксплуатации к туннельным сушилкам, во многом аналогичны требованиям по содержанию камерных сушилок.

При эксплуатации туннельных сушилок также необходимо следить за тем, чтобы стены, перекрытия, рельсовые пути, двери были исправны.

Загружать и выгружать вагонетки из туннелей следует возможно быстрее, соблюдая установленный график периодичности загрузки и выгрузки.

Во избежание поломки дверей на выгрузочной стороне необходимо до загрузки открыть дверь с противоположного конца или выкатить из туннеля вагонетку с высушенным кирпичом-сырцом. Чтобы устранить порчу дверей, надлежит открывать их полностью и закреплять в этом положении.

В каждом блоке туннелей, обслуживаемых одним вентилятором, на загрузочной стороне следует открывать одновременно не более одного туннеля.

В течение каждой смены 2--3 раза необходимо проверять температуру и скорость теплоносителя в центральном подводящем канале, температуру и скорость теплоносителя, поступающего в те или иные туннели, разрежение в туннелях и давление после нагнетающего вентилятора, а также влажность сырца после его выгрузки из сушилок.

Следует систематически проверять качество выгружаемого сырца из сушилки с тем, чтобы можно было своевременно устранять причины, вызывающие брак.

Использованная литература:

1. Кашкаев И.Я Шейнман Е.Ш. Производство глиняного кирпича. Изд. 2-е, испр. и доп. М., «Высш. школа», 1974. 288 с, с ил.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ АППАРАТА

Относительная влажность изделий до сушки, %.....5

То же, после сушки, %

Потери при прокалывании шихты

Потери от брака при сушке и обжиге, %.....5

Число рабочих дней в году 0

Продолжительность сушки, ч

Температура сырца, поступающего в сушилку,?С

Выходящего из сушилки,?С

Масса одного изделия (обожженного), кг…….3,8

Производительность печи, кг/год…………. 20000000

Начальная температура воздуха при входе в сушило,?С…120

То же, на выходе из сушила,?С ………30

Для определения часовой производительности сушила принимаем: количество рабочих дней в году - 350, брак при сушке и обжиге - 5%.

Часовая производительность по обжигаемым изделиям будет равна:

P= кг/ч.	(3.1)

Если потери при прокаливании а процессе обжига составляют 10%, то часовая производительность сушила по сухой массе составит:

кг/ч.	(3.2)

Поступает в сушило влажных изделий:

кг/ч.	(3.3)

Выходит из сушила высушенных изделий:

= 2812 кг/ч.	(3.4)

Часовое количество испаряемой влаги находим по формуле (3.5):

n= кг/ч.	(3.5)

По данным практики на каждую вагонетку вмещается в среднем 7152 кг по обожженной массе [5].

4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ АППАРАТА

Расход сухого воздуха для теоретического процесса сушки. Начальные параметры воздуха, поступающего в сушило, = 120. Влагосодержание находится по I-d-диаграмме. Для летних условий = 17, Схема расчёта по I-d-диаграмме приведена в Приложении 1. При повышении температуры воздуха в зоне охлаждения печи до = 120 его влагосодержание не изменяется, а теплосодержание повышается до кДж/кг суз. воз. [2].

Теоретический процесс сушки, изображённый линией ВС на рисунке 4.1, заканчивается при г/кг сух. воз. Точка С находится пересечением линии I_н=const с линией? t?_к=const, задаёмся. Расход сухого воздуха при теоретическом процессе сушки находим по формуле (4.1):

кг сух. воз./ч.	(4.1)

Потери теплосодержания воздуха в процессе сушки. Для расчёта действительного процесса сушки определяем расход тепла в сушиле на нагрев материала, транспортирующих устройств и потери тепла в окружающую среду.

Предварительно определим количество вагонеток в сушиле определяем по формуле (4.2):

N =,	(4.2)

где v - вместимость одной вагонетки, кг;

- срок сушки изделий, ч.

Принимаем количество вагонеток в туннеле 10 шт., тогда количество туннелей будет равно:

Т =.	(4.3)

Определяем длину туннеля:

L = nl =10 мм.	(4.4)

Конструктивно длину туннеля принимаем на 0,6 м больше, т.е L = 30600 мм.

Находим ширину туннеля:

B = b + 2 мм,	(4.5)

где b - ширина вагонетки, мм.

Находим высоту туннеля:

H = h + 100 = 2100 + 100 = 1665 мм,	(4.6)

где h -высота от головки рельсов до верха садки, мм.

Сверху сушило покрыто железобетонными плитами толщиной 70 мм и слоем шлаковой теплоизоляционной засыпки толщиной 150 мм.

Расход тепла на нагрев изделий в сушилке определяем по формуле (4. 7):

	(4.7)

где = 2812 кг/ч

+= 0,956 кДж/кг	(4.8)

Температура будет равна = 105 (принимаем на 15?С ниже начальной температуры сушильного агента при противоточном движении воздуха и вагонеток с изделиями).

Тогда расход тепла считаем по формуле (4.9):

кДж/ч.	(4.9)

Расход тепла на нагрев транспортирующих устройств определяем по формуле (4.10):

	(4.10)

Масса металлической части вагонетки равна

Масса деревянной части вагонетки равна.

Теплоёмкость стали кДж/кг

Теплоёмкость дерева стали кДж/кг

Начальная температура вагонетки 10?С, конечная температура 80?С.

В час в сушило поступает одна вагонетка.

Тогда:

049 кДж/ч.	(4.11)

Потери тепла в окружающую среду туннельной сушилки для производства огнеупорных изделий через стены, потолок, пол и двери определяем по формуле (4.11):

	(4.12)

где K - коэффициент теплопередачи, определяем по формуле (4.12):

K=	(4.13)

Средняя температура сушильного агента:

	(4.14)

Коэффициент теплоотдачи внутри сушила от движущегося сушильного агента к стенкам камеры равен Вт/

Коэффициент теплопроводности кирпичной стенки сушилки равен Вт/град.

Коэффициент теплоотдачи от стенки в окружающую среду будет равен Вт/

Коэффициент теплопередачи составляет:

K= Вт/мград.	(4.15)

Теплоотдающая поверхность стенок равна:

F = 2	(4.16)

Потери тепла через стены равны:

= 3,6.	(4.17)

Находим поверхность потолка из железобетонных плит:

.	(4.18)

Коэффициент теплопроводности железобетона =1,55 Вт/град; теплоизоляционной засыпки =1,55 Вт/град, а Вт/град.

Коэффициент теплопередачи считаем по формуле (4.19):

К = Вт/мград.	(4.19)

Потери тепла через потолок:

кДж/ч.	(4.20)

Потери тепла через под сушила принимаем 10 Вт/, тогда:

кДж/ч.	(4.21)

Определяем потери тепла через дверку со стороны подачи теплоносителя: поверхность двери, выполненной из дерева толщиной 50 мм (вт/мм по формуле (4.21):

.	(4.22)

Коэффициент теплопередачи рассчитываем по формуле (4.23):

К= Вт/	(4.23)

тогда:

кДж/ч.	(4.24)

Потери тепла через дверку со стороны выдачи вагонеток равны:

кДж/ч.	(4.25)

Суммарные потери тепла в окружающую среду составят:

+9892+1730 = 62300 кДж/ч.	(4.26)

Общие потери тепла в сушиле:

кДж/ч.	(4.27)

Потери теплосодержания воздуха в сушиле находим по формуле (4.28):

= 128 кДж/кг сух. воз.	(4.28)

Действительный расход воздуха на сушку мы определяем с помощью I-d-диаграммы. Для этого по I-d-диаграмме от точки С вниз откладываем величину кДж/кг сух. воз. Действительный процесс сушки изображается линией ВЕ (см. рисунок 4.1). Конечные параметры сушильного агента = 30; ш/кг сух. воз. Парциальное давление водяных паров = 3470 Н/.

Действительный расход воздуха на сушку равен:

= кг сух. воз./ч	(4.29)

Или

кг/кг вл.	(4.30)

Количество воздуха подаваемого в сушило при = 17?С и объём равный V = 0,85 /кг сух. воз. составит:

/ч.	(4.31)

При температуре 120?С действительный расход воздуха равен:

/ч.	(4.32)

Количество отобранного воздуха, удаляемого из сушилки при = 30?С, находим по формуле (4.33):

	(4.33)

где - кг/ч; (4.34)

- плотность отобранного воздуха равная 1,2 кг/

Тогда:

/ч.	(4.35)

Расход тепла на сушку находим по формуле (4.36):

Q = 10000(14040) 4,2 996262 кДж/ч.	(4.36)

Удельный расход на сушку равен:

= кДж/кг вл.	(4.37)

Приход тепла

Потребное количество тепла, которое необходимо внести с воздухом, отбираемый из зоны охлаждения печи, учитывая нагрев его от 17 до 120, равен по расчёту 996262 кДж/ч, удельный расход равен 11194 кДж/кг вл. Тепловой баланс сушила показан в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Тепловой баланс сушила

Наименование статьи	Количество тепла
	кдж/ч	кдж/кг вл.	%
1 Нагрев материала,			25,6
2 Нагрев транспортирующих устройств,			0,8
3 Потери в окружающую среду,			6,2
4 Испарение и нагрев влаги материала,			21,3
5 Тепло, уходящее с отработанным воздухом,			44,7
6 Невязка баланса	+12408	+266	1,2
Всего:			100,0

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ