CC BY
6УДК 621.1.016 Технические науки
Соскин М. И., магистрант строительного факультета, Пермский национальный исследовательский политехнический университет Шулепова А. В., магистрант строительного факультета, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
ПРИМЕР ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СУШИЛЬНО-
ПОМОЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ГЛИНИСТОГО СЛАНЦА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КЛИНКЕРА ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
Аннотация: В статье рассмотрены основные понятия связанные с сушкой и приведен пример теплотехнического расчета сушильно-помольной установки для глинистого сланца при производстве клинкера портландцемента.
Ключевые слова: Сушка, теплотехнический расчет, сушильно-помольная установка.
Abstract: The article describes the basic concepts related to drying and is an example of the calculation of heating drying and grinding plant for shale in the production of cement clinker.
Keywords: Drying, Thermal calculation, drying and grinding plant.
Сушкой называют термический процесс удаления влаги из твердых материалов путем её испарения. Процесс сушки изделий и материалов сопровождается изменением объема, которое называют усадкой. В процессе сушки из материала или изделий удаляют влагу, физико-механически и физико-химически связанную с ним.
Любой влажный материал в процессе сушки рассматривают как систему, состоящую из сухого материала и воды. Под сухим материалом (только для процессов сушки) понимают абсолютно сухой материал вместе с химически связанной влагой. Таким образом, массу влажного материала представляют в виде: GBM=GCM+W, где GBM - масса влажного материала; GCM - масса сухого
материала; W - масса физико-химически и физико-механически связанной влаги [1].
Материал представляет собой многокомпонентную систему, состоящую из твердого скелета, влаги, воздуха и паров воды. Различают три состояния материала по отношению к окружающей среде: влажное, равновесное и гигроскопическое. Под влажным понимают такое, при котором парциальное давление водяных паров на поверхности материала выше, чем парциальное давление водяных паров в окружающей среде. При этих условиях материал отдает влагу. Воздух, окружающий материал, ассимилирует влагу материала и постепенно насыщается ею. Равновесное состояние наблюдается при равенстве парциальных давлений водяных паров на поверхности материала и в окружающей среде. В этом случае сушки материала не происходит.
Гигроскопическое состояние материала, при котором парциальное давление водяных паров на поверхности материала меньше, чем парциальное давление водяных паров в окружающей среде, нехарактерно и может быть получено только искусственно. В этом случае материал начинает сорбировать влагу из окружающей среды, постепенно переходя в равновесное состояние [2].
Исходные данные для расчета
Барабанная мельница Аэрофол 8,25x1,86; диаметр: D=8,25 м; длина: L=1,86 м; мощность=^2000 кВт, Производительность: G=160 т/ч, Кш =0,06, Км =0,15, производительность: 0=30,96 т/ч, Влажность глины: Начальная:
Л
W1=7%, конечная: W2=1%, Плотность сухого материала: р=2450 кг/м , допускается: 1газа < 400°С, берем ^ = ±35°С, ^ < 60°С, 1Ц = 15°С.
Материальный баланс тепловой установки
Компонент Вход Выход
% т/ч % т/ч
1. Глин. сланец 93 28,79 99 28,79
2. Физическая влага 7 2,17 1 0,31
I 30,96 29,1
N
Расчет расхода сушильного агента по транспортной способности
^воздуха 5,2
0мат • Рмат —
Рс.а. у
0,0001 • 2450
-•1,11 = 2,5 м/с
1,293
^воздуха - скорость ВОЗДуха (м/с) 0мат — размер зерна глины (м) Рмат — плотность глины (кг/м3) рса — плотность воздуха (кг/м3) и • D2
¿ЙГ = ^воз • • (1 — Кш — Км) • Рс.а. • 3600
Кш=6% степень заполнения мелющими телами по объему [3] Км=15-20% степень заполнения материалом мельниц [3] 3 14-32
¿ф.акт = 2,5 • --(1 — 0,06 — 0,15) • 1,293 • 3600 = 64950 кг
4
Тепловой баланс для определения максимально возможной температуры нагрева мельницы аккумулированное транспортным воздухом
^ ' Qрасхода ^ ' Qприхода Qвозд + Qисп.вл. + Qокр.ср Qкорп.м + Qшар + Qмат + Qуноса с.а + Qнеуч
Qвозд - количество теплоты аккумулированное воздухом (кДж) Qhotm - количество теплоты пошедшее на испарение влаги (кДж) Q^pxp - количество теплоты выделяющееся в окружающую среду (кДж) Qiropn.M - количество теплоты выделяющееся при работе корпуса мельницы (кДж)
- количество теплоты выделяемое работой шаров (кДж) QmT - количество теплоты выделяемое работой материала (кДж) QreyH - неучтенное количество теплоты (кДж)
1. Qвозд (рс.а. • ^мм Ia) • ^ф.а.
W - max температура мельницы (°С)
Ia - теплосодержание воздуха, взятого с улицы (кДж/кг сух. возд)
Овсзд = (1,293 • tMM + 30) • 64950 = 83786 • tMM + 1948500 кДж
2. Qисп.вл ВЛМ • i
i- теплосодержание водяного пара, при t=60°C; i = 2645 кДж/кг
R _ r wHa4 Влм = GM • ^00"
WM?34 - начальная влажность материала
7
Q исп.вл = 30960 • — • 2645 = 5732244 кДж 30 = 3 6 • k • F • (t - t )
Чскр.ср л 1 v mm "-цу
k=11 - коэффициент теплопередачи (Вт/м2 • °С) tMM - max температура мельницы (°С) t4 - температура в цехе (°С)
л
F - площадь мельницы (м )
2 • п • 02 2 • 3,14 • 8,252
F = п • 0 • h +---= 3,14 • 8,25 • 1,86 +---= 155 м2
44
0 - внутренний диаметр барабана (м) h - длина барабана (м)
Оскр.ср = 3,6 • 11 • 155 • (tMM - 15) = 6138 • tMM - 92070 кДж
4. 0ксрп.м смет • тм • (tMM ^сзд)
смет=0,48 - удельная теплоёмкость металла (кДж/кг • °С) mM=105000 - масса мельницы (кг) W - max температура мельницы (°С) ^озд - температура воздуха на выходе из мельницы (°С) 0ксрп.м = 0,48 • 105000 • (tMM - 60) = 50400 • tMM - 3024000 кДж
5. °шар смет • тшар • (tMM tвсзд)
смет=0,48 - удельная теплоёмкость металла (кДж/кг • °С)
тм=17000 - масса шаров (кг)
W - max температура мельницы (°С)
tвозд - температура воздуха на выходе из мельницы (°С)
Ошар = 0,48 • 17000 • (tMM - 60) = 8160 • tMM - 489600 кДж
6 Q = Gсух • с • ^кон - ^ач)
6. Чмат '-"мат ^гл ч"-м м )
GCуXг - производительность материала (кг)
сгл=0,92 - удельная теплоёмкость глинистого сланца (кДж/кг • °С)
tMон - температура выхода материала из мельницы (°С)
tMач - температура материала в цехе (°С)
амат = 30960 • 0,92 • (60 - 15) = 1281744 кДж
7- Qуносас.а. = ^с.а. • tмм = 64950 • tмм кДж
8. Qнеуч = 0Д£Q
89924 • tмм + 7772814 = 1,1•(123510•tмм - 2231856) 45937 ^мм = 10227856 1мм = 222,7 °С
Таким образом, максимально возможная температура нагрева мельницы Аэрофол аккумулированное транспортным воздухом составляет 222,7 °С.
Библиографический список
1. Перегудов В.В., Роговой М.И. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей. - М.: Стройиздат, 1983. - 416 с.
2. Никифорова Н.М. Теплотехника и теплотехническое оборудование предприятий промышленности строительных материалов и изделий. - М.: Стройиздат, 1985. - 271 с.
3. ГОСТ 12367-85 Мельницы трубные помольных агрегатов. Общие технические условия.
