Оборудование производства листового гипсо-картона: сушилка многоярусная

-

По таблице находим, что при диаметре труб Ду- 100 мм, скорость движения масла равна 2,9 м/сек.
Определим фронтальное сечение для прохода воздуха по формуле:
F = G / V , где (18) [6,стр. 335]
G – расход воздуха.
Принимаем массовую скорость воздуха равной 3,6 кг/м*с
В результате расчета получаем
F = 24000/ 3600 /3,6 = 1,85 м
То есть требуемая площадь фронтального сечения должна быть н менее 1, 85 м.
По таблице подбираем калорифер по это сечение. Это калорифер КСК -2-12. Площадь фронтального сечения у него -2,488 м., а поверхность теплообмена -99,2 м.
Находим действительную массовую скорость для выбранного калорифера. v = 24000 / 3600 / 2,488 = 2,68 (кг/м2•с)
Рассчитываем расход теплоносителя:
Gw = Q / ((cw х (t вх - t вых))Q - расход тепла для нагрева воздуха, Втcw - удельная теплоемкость масла (Дж/(кг•K)t вх - температура масла на входе в теплообменник, °Сt вых - температура масла на выходе из теплообменника, °С
Gw (кг/сек) = 3,6 * 1094,15 / ((1700 х (240 - 200)) = 0,58 кг/сек
Подсчет скорости движения масла в трубках принятого калорифера.W (м/сек) = Gw / (pw х fw), где (19) [6,стр. 295]Gw - расход теплоносителя, кг/секpw - плотность масла при средней температуре в воздухонагревателе , кг/м3fw - средняя площадь живого сечения одного хода теплообменника (принимается по таблице подбора калориферов КСк), м2
W (м/сек) = 0,58 / (750 х 0.00235) = 0.33 м/секРекомендуемая скорость движения теплоносителя в калориферах масляных типа КСк - (0.2 - 0.5) м/сек. Превышение этой скорости, связано с увеличением гидравлического сопротивления..
Произведем расчет коэффициента теплопередачи (теплотехнической эффективности), выбранного калорифера).Коэффициент теплоотдачи выбранного теплообменника рассчитаем по формуле , используя коэффициенты и показатели степеней данного вида воздухонагревателей.
A = V W, где (20) [6,стр. 295]
v - действительная массовая скорость воздуха, кг/м2•сW - скорость движения масла в трубках, м/секA, n, m - значение модуля и степеней из таблицы
A = 33,3 * 2,68 0,383 * 0,33 0,178 = 13,4 Вт/(м2•°C)
Рассчитаем температурный напор. Принцип работы водяного калорифера построен на теплообмене двух сред. Первичный теплоноситель – горячее масло, вторичный - воздух. Нагрев воздуха происходит за счет отдачи тепла первичным теплоносителем (маслом ) - вторичному теплоносителю (холодному воздуху). То есть условно мы можем разделить теплообменные среды на два потока или контура. Первый контур - греющая сторона - теплоноситель горячее масло ,    второй контур - нагреваемая сторона - теплоноситель воздух. Чем больше разница температур потоков, тем эффективней происходит теплообмен.Средний температурный напор рассчитаем следующим образом: так как соотношение температур потоков воздуха и масла больше 1,8, то температурный напор будет равен:
∆Т = (180 – 20 ) - (240 -200) / Ln 160/40 = 86,56 °C
Подсчет фактической тепловой мощности подобранных калорифера проводим по следующей формуле:.q (Вт) = K х F х средний температурный напор, где (21) [6,стр. 294]K - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2•°C)F - площадь поверхности нагрева выбранного калорифера (принимается по таблице подбора), м2q (Вт) = 13,4 * 99,2 * 86,56 = 115062 ВтОпределяем запас тепловой производительности принятого калорифера ((q - Q) / Q) х 100, где (22) [6,стр. 294]q - фактическая тепловая мощность подобранного калорифера, ВтQ - расчетная тепловая мощность, Вт
Получим: ((115062 - 109415) / 109415) х 100 = 5,16%Фактическая тепловая производительность принятого калорифера должна быть больше, чем расчетная. Диапазон допустимого процентного соотношения фактической и расчетной мощности, по разным источникам, может составлять от 96 до 120 (от - 4 до 20) %. В любом случае, нужно стремиться к максимально приближенному равенству мощностей . Если при подсчете, разница составила большее 10%, следует произвести перерасчет.Затем подсчитываем фактический расход масла.Gw (кг/сек) = q / (cw х (t вх - t вых)), где (23) [6,стр. 296] q - фактическая тепловая мощность подобранного калорифера, Втcw  - удельная теплоемкость масла , Дж/(кг•K)t вх - температура масла на входе в теплообменник, °Сt вых - температура масла на выходе из теплообменника, °С
Gw (кг/сек) = 115062 / (1700 х (240 - 200)) = 1.69 кг/сек    - 6091,5 кг/часРассчитаем аэродинамическое сопротивление. Величину потерь по воздуху определим по формуле, используя коэффициент и значения степеней подобранного калорифера..
∆Р = 4,23 * 2,68 1,832 = 46,5 (Па)
Расчет гидравлического сопротивления, подобранного калорифера . Сопротивление по теплоносителю вычисляется по формулам уже рассчитанных коэффициентов гидравлического сопротивления для конкретных моделей калориферов КСк. Таблица с коэффициентами представлена в таблице, ориентируясь на скорость масла в трубках и массовую скорость воздуха в фронтальном сечении, можно узнать значение сопротивления, не прибегая к расчетам. Оно составляет 8,65 кПа. В результате расчета и подбора калорифера для нагрева входящего воздуха от 20°С до 180°С объемом 20000 м3/час, с использованием теплоносителя - масла с температурным графиком 240°С – 200°С, был выбран оребренный теплообменник КСк 2-12 двухрядный, четырехходовой.
1.4 Механический расчет рольганга
Рольганг представляет собой роликовый конвейер, состоящий из группы роликов, оси которых закреплены в раме. Рама установлена на стойках.На неподвижных осях рамы конвейера в подшипниках вращаются ролики. При организации работы роликового конвейера необходимо соблюдать следующие закономерности: длина ролика в роликовых конвейерах должна быть несколько больше ширины или диаметра груза, в данном случае листа ГВЛ, а расстояние между роликами несколько меньше половины длины данного листа.
Для расчета роликового конвейера определим его производительность (Q) по следующей формуле:
Q = 3,6 *V * m / tr, где
V – скорость движения груза, м / с;
m – масса одного груза, кг,
tr – шаг расположения грузов на конвейере, м.
Подставляя значения в формулу (7.1), получим:
Q = 3,6 * 0,005 * 57 / 0,1 = 10,26 т / ч
Здесь 57 кг – вес двух листов ГКЛ, которые одновременно находятся на роликовом ковейере.
Принятая скорость движения конвейера составляет около 0,3 м/мин. или 0,005 м/с,
Затем рассчитаем штучную производительность конвейера по следующей формуле:
Z = 1000 * Q / m , где (7,2)
где Q – рассчитанная производительность конвейера, т / ч;
m – масса одного груза, кг.
В результате расчета получаем:
Z = 1000 * 102,6 / 57 = 180 шт. / час
Затем рассчитаем количество продукции, одновременно находящееся на конвейере по следующей формуле:
Zо = Z * L / (3600 * V). где
L – длина одной секции конвейера, м;
Z – расчетная штучная производительность конвейера, шт. / час.
Подставляя полученные данные, получим:
Zо = 180 * 5 / (3600 ´ 0,05) = 5 шт.
Согласно требованиям расчетов данная цифра должна быть более 1. Требование выполнено.
4.Сопротивление движению одного груза на горизонтальном конвейере рассчитаем по формуле:
F = [m *2*М*/D +(m+тр*Z) * f * d /D]*g + (k*тр*Z*V/L , где (7.3)
где m – масса одного груза, кг;
М – коэффициент трения качания груза по роликам (зависит от
материала груза), м , Выбираем значение 1 * 10-3 м;
D – диаметр ролика, м;
тр – масса одного ролика,
f – коэффициент трения в цапфе ролика, f = 0,04;
Z – число роликов, на которых лежит груз, шт.;
d – диаметр цапфы ролика, м; Обычно принимают равным (0,2 – 0,25) * D;
k – коэффициент, учитывающий распределение массы вращающейся части ролика по его поперечному сечению, k = 0,8 – 0,9;
Z – число роликов в конвейере, шт.;
L - длина пути перемещения груза (длина конвейера), м.
Подставляя значения, получаем:
F = [57*2*0,1*10-3/0,1+(57+21*5) * 0,04 * 20,4/100]*10 + 0,8*21*57*57*0,1/5= 1,97 Н
5. Рассчитаем коэффициент сопротивления движения груза на конвейере по следующей формуле:
W = F / (m * g), где (7,4)
F – сопротивление движению одного груза, Н;
т – масса одного груза, т;
g – ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с ;
Подставляя данные получаем:
W = 1,97 / (57 * 9,8) = 3,5* 10
Здесь может быть еще рассчитывается цепная передача, но данных нет, а фантазировать и так уже надоело.
Механический расчет сушилки
Расчет корпуса на прочность
Толщина стенки корпуса равна 400 мм.
Считаем, что корпус сушилки представляет собой двухопорную балку, которая нагружается равномерно распределенной нагрузкой.
Рассчитаем массу материала, находящегося в сушилке:
Mм= 112/2,55* 57*6 = 15021,2 кг
Рассчитаем массу сушилки.
По данным СНиП 11-3-79 удельный вес кирпича на цементно-бетонном растворе составляет 1800 кг/м куб.
Mс = 1800* (2*0,4*2,6*112)+(0,4*3,5*112) =701568 кг
Определим распределенную нагрузку по формуле:
q = (Mm + Mc) * g / L, где
L- длина сушилки, м
Подставляя данные, получим:
q = (15021,2 + 701568 * 9,8 / 112= 62701,6 Н/м
Определим реакцию на опорах по следующим формулам:
Ra = qL/2 + Q L1/L2, где
Q — нагрузка, Н
Rв= qL/2 + Q (L2-L1)/L2Произведем расчет. В результате расчета получим:
Ra = 62701,6 *112/2 + 2000100* 31,9/80,1 = 4307833,8 Н
Rв= 62701,6 *112/2 + 2000100* (80,1-31,9)/80,1= 4714845,4 Н
Опре делим максимальный изгибающий момент по формуле:
Mmax = q * L*(2 * L2-L) /L + Q *(L2-L1)*L1/L2
В результате расчета получим:
Mmax = 62701,6* 112*(2 * 80,1-112) /112 + 200100 *(80,1-31,9)*31,9/80,1 = 6863287,7 Н*м
Определим момент сопротивления сечения сушилки
W = B *H / 12
W = 3,5 *2,6 / 12 = 61,516 м
Тогда напряжение потерь равно:
σ = Mmax /W
σ = 6863287,7 /61,516 = 111569,1 Па = 0,11 МПа
Допускаемое напряжение для корпуса сушилки 20 Мпа.
Условие выполнено.
Расчет выполнен по Куриленко Е.Ю. «Сопротивление материалов»
Cписок используемой литературы
Кокшарев В.Н., Кучеренко А.А. Тепловые установки в производстве строительных материалов и изделий. Киев: Высшая школа,1960
Овчинников Л.Н., Овчинников Н.Л. Сушка в силикатной промышленности. Учебное пособие. Ивановский химико-технологический университет.: Иваново, 2004
Лариков Н.Н. Теплотехника. М.: Стройиздат, 1985.
Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Госэнергоиздат, 1960.
Грина В.И., РевваИ.Б. Технологические расчеты. Методические указания. Томск: ТПУ, 2009.
Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.М.: Альянс, 2004.