2.4 Машини для висушування матеріалів

Розрахунок барабанної сушарки

Вихідні дані:

• продуктивність вихідного матеріалу G_п, кг/год;

• вологість матеріалу (на загальну масу), %;

• початкова, W_n;

• кінцева ,W_k;

• температура матеріалу, °С;

• початкова, t_n;

• кінцева, t_м

• температура повітря, °С;

• на вході в калорифер при φ=50 %, t₀;

• на виході з калорифера (вході в барабан);

• на виході з барабану , t₂;

• насипна щільність матеріалу, ρ_н, кг/м³ ;

• напруга барабана по вологості, А, кг/м³ ·год;

Барабанні сушарки застосовуються для сушіння сипучих зернистих матеріалів. Сушарка (рис. 2.21) являє собою порожній циліндричний сталевий барабан, на якому встановлюються бандажі і вінцева шестірня. Барабан встановлюється бандажами на опорні ролики під кутом 0,5-6°.

Завантажувальний кінець барабана за допомогою ущільнювальних пристроїв з'єднується з топкою або калорифером, з якого надходять топочні гази або нагріте повітря. Завдяки внутрішній насадці барабану матеріал багаторазово пересипається з певної висоти. Топочні гази, змішуючись у спеціальній камері з атмосферним повітрям, що має визначену температуру, надходять у барабан і, проходячи уздовж нього, висушують матеріал, що пересипається.

У процесі розрахунку необхідно визначити: продуктивність барабана по вологості; розміри сушильного барабана; число обертів барабана.

Продуктивність барабана по вологості. Кількість вологи, що випаровується за годину, кг:

(2.110)

Рис 2.21 Схема сушильної установки: 1 - барабан; 2- прийомний бункер; 3- циклон; 4- бункер; 5- калорифер; 6- вентилятор.

Кількість матеріалу, висушеного за годину, кг:

(2.111)

Розміри сушильного барабана: - об'єм барабана, м³

(2.112)

Відношення довжини барабана до діаметра повинне бути L/d=3,5-7. Звичайно приймають відношення L/d=5;

• діаметр барабана знаходять із співвідношення, м

(2.113)

• довжина барабана, м

(2.114)

Остаточні розміри барабана вибирають по додатку 3. Приймають розміри, рівні розрахованим або близькі до них з більшої сторони. Число обертів барабана в секунду

(2.115)

де а - коефіцієнт для підіймально-лопатевої насадки, α=1,2 ;

τ - час перебування матеріалу в барабані, с,

(2.116)

де ρ_н - середня насипна щільність матеріалу, кг/м³; В - коефіцієнт заповнення барабана, В = 0,15; G_ср - середня маса матеріалу, що проходить через барабан, кг/год.; tgα - тангенс кута нахилу барабана.

Барабани мають кут нахилу до обрію (по горизонталі) 0,5-6°.

2.5 Машини для змішування матеріалів

Теоретичні основи процесу

Змішування застосовують для усереднення матеріалу за вологістю і гранулометричним складом, створення сталої в об'ємі і часі температури хімічної реакції.

Мета змішування визначається процесом, для якого його призначено. Змішування можна виконувати механічним, пневматичним, мішаним (комбінованим) способами.

Механізми для змішування називають мішалками та змішувачами. Мішалки застосовують для змішування рідин, сипучих матеріалів, плас­тичних мас.

Класифікація мішалок. Для змішування рідин застосовують: лопатеві, пропелерні, турбінні, пневматичні, планетарні та інші мішалки.

Для змішування сипучих матеріалів застосовують: лопатеві змішувачі, z -подібні, гвинтові, барабанні мішалки.

Для змішування пластичних мас використовують гвинтові, дискові, черв'ячні, комбіновані змішувачі.

Оскільки всі механічні змішувачі мають робочі органи типу лопатей, а лопатеві мішалки застосовують для змішування рідин і сипучих матеріалів, то є сенс розглянути розрахунок лопатевої мішалки.

Пропелерні мішалки

Пропелерні мішалки застосовують для інтенсивного змішування малов'язких рідин.

Робочий орган мішалок — звичайний гребний гвинт з 2—4 лопатями, який створює горизонтальний і вертикальний потоки рідини. Кут нахилу до осі обертання змінний, унаслідок чого створюється вертикальний потік рідини.

Конструктивні розміри: діаметр пропелера дорівнює 0,25...0,33 діаметра посудини; обертова частота— 1,50... 10,0 с^-1 (для в'язких рідин) та 7...25 с^-1 (для малов'язких рідин).

Потужність пропелерної мішалки витрачається на подолання опору рідини, а також на подолання тертя пропелера у рідині, її визначають за формулою, кВт:

(2.117)

де D — діаметр кола, описаний крайньою точкою лопаті; п — складна функція, яка залежить від кратності змішування рідини, за хвилину, об'єму рідини, змішуваної за хвилину, і кроку гвинта:

(2.118)

де К — кратність змішування рідини за секунду; V — об'єм змішуваної рідини, м³; - кут підйому гвинтової лінії.