АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ПОРЯДОК РАСЧЕТА

Читайте также:
  1. II. Порядок обращения за получением социального обслуживания
  2. II. Порядок подачи и рассмотрения ходатайств о предоставлении политического убежища иностранным гражданам и лицам без гражданства в Республике Казахстан
  3. II. Порядок подготовки, защиты и оценки квалификационной работы
  4. IV. Порядок назначения и выплаты государственных академических и именных стипендий
  5. IV. Порядок оказания услуг(выполнения работ)
  6. IV. Порядок представления на конкурс
  7. V. ОБЩИЙ ПОРЯДОК ПОСТАНОВКИ РЕКУПЕРАЦИИ.
  8. VIII. Порядок предоставления социальных услуг в форме социального обслуживания на дому
  9. X. Порядок предоставления социальных услуг в стационарной форме социального обслуживания
  10. XIII. Порядок предоставления социальных услуг в полустационарной форме социального обслуживания
  11. Адм-ый и досудебный порядок обжалования актов действия бездействия налогов органов
  12. Административно-территориальное устройство Омской области и порядок его изменения

1.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

1. Задаются параметрами окружающего воздуха: температурой t0 (°С) и влажностью φ0 (%). Эти параметры определяются с учетом места расположения объекта (табл. 1).

Задаются температурами воздуха на входе и выходе из сушилки (t1 и t2); а также температурами материала на входе и выходе из аппарата (tм1 и tм2 соответственно). Причем tм1 задается в соответствии с t0 (на 2–5°С выше), а tм2 – в соответствии с t2 (на 10 – 20° С ниже).

Задаются начальным и конечным влагосодержанием (ωн и ωк), размером частиц (δч), насыпной плотностью (ρн) и теплоемкостью (См) материала.

2. Производят построение теоретического процесса сушки на диаграмме Рамзина (рис.3) в следующем порядке:

– по диаграмме находим т.А (координаты t0, φ0), характеризующую параметры окружающего воздуха и определяем соответствующие значения влагосодержания - х0 (кг/кг) и теплосодержания или энтальпии - I0 (кДж/кг);

– далее из т.А проводим вертикаль до пересечения с линией температур t1 и получаем т.В (с координатами х0 и t1), характеризующую параметры воздуха на входе в сушилку; определяем теплосодержание воздуха на входе в аппарат - I1 (кДж/кг);

– из т.В параллельно линиям теплосодержания, т.е. по I1, проводим линию до пересечения с линией температур t2 и получаем т.С’, характеризующую параметры воздуха на выходе из теоретической сушилки; по ней определяем значения влагосодержания воздуха на выходе - х’2;

Соединив точки А, В и С’ получают ломанную АВС’, характеризующую процесс теоретической сушки.

3. Производят построение действительного процесса сушки на диаграмме Рамзина.

Для этого на диаграмме находят некоторую т.Д с координатами хi и Ii, которая будет лежать на линии действительного процесса сушки.

Построение ведут в следующей последовательности:

– Задаются произвольным значением влагосодержания хi в пределах от х0 до х2’.

– Определяют теплосодержание воздуха в этой точке по уравнению: Рис.3 Схема процесса сушки.

(1)

 

где ∆q – разность удельных расходов теплоты в действительной и

теоретической сушилках, Дж/кг.

Значения ∆q рассчитывают по формуле:

 

(2)

 

где qмат – удельная теплота, затрачиваемая на нагрев материала от

температуры tм1 до tм2, Дж/кг;

qпот – удельные потери теплоты, Дж/кг;

Свл – удельная теплоемкость воды (4,19 кДж/кг·К);

tм1 – температура материала на входе в сушилку, °С.

Удельная теплота qмат рассчитывается по формуле:

 

(3)

 

где G – производительность сушилки по сухому продукту, кг/с;

См – удельная теплоемкость сухого материала, Дж/кг·К;

tм2 – температура материала на выходе из сушки, °С;

W – количество влаги, удаляемой из материала в процессе сушки при

изменении влагосодержания материала от ωн до ωк, кг/с.

Значения W определяют по формуле:

 

(4)

 

Удельные потери qпот находят по формуле:

 

(5)

 

где qт – удельная теплота в теоретической сушилке, Дж/кг; равная:

 

(6)

 

где I0 и I1 – энтальпия воздуха на входе и выходе в теоретическом процессе

сушки, Дж/кг;

х0 и х’2 – влагосодержание окружающего воздуха на входе и выходе из

аппарата в теоретическом процессе сушки (кг/кг).

– Из т.В проводят через точку Д линию до пересечения с линией температуры t2 на выходе из сушилки и получают т.С; при этом, ломанная АВС характеризует процесс действительной сушки.

– Для точки С, характеризующей параметры воздуха на выходе из действительной сушилки определяют значения тепло- и влагосодержания, при этом влагосодержание х2 определяем графически (см.рис.3), а теплосодержание I2 находят расчетным путем используя уравнение (1).

4. Определяют габаритные размеры сушилки - диаметр и длину барабана.

Для этого рассчитаем следующие параметры:

– Расход абсолютно сухого воздуха Gс (кг/с) на сушку:

 

(7)

 

где х2 – влагосодержание воздуха на выходе из действительной сушилки.

– Расход влажного воздуха на сушку по формуле:

 

, м3/с (8)

 

где: υуд – удельный объем влажного воздуха, м3/кг; можно принять по

справочным данным или рассчитать по формуле:

 

(9)

 

где Rв – газовая постоянная для воздуха, Rв=287 Дж/кг·К;

Т – температура воздуха,°К (принимаем равной t0);

П – общее давление паровоздушной смеси, Па;

φв – относительная влажность окружающего воздуха в долях;

Рнас –давление насыщенного водяного пара, Па.

Значения φв· Рнас = РП – парциальное давление водяного пара можно определить также по диаграмме Рамзина.

– Определяют внутренний диаметр сушильного барабана по формуле:

 

, м (10)

 

где β – коэффициент заполнения барабана в зависимости от типа

насадки; β = 0,1 – 0,25 (для лопастной насадки β = 0,12–0,14;

для распределительной β = 0,206; для секторной β = 0,276);

ωг – скорость газа на выходе из барабана, м/с (определяют в

зависимости от размера частиц и насыпной плотности материала,

см.табл. 2).

Наружный диаметр барабана находят с учетом двойной толщины футеровки и обечайки:

 

, м (11)

 

Для ориентировочных расчетов можно принять δ=0,01-0,02 м.

– Определяют длину аппарата по формуле:

, м (12)

где Vб – объем барабана, м3; рассчитываемый по формуле:

 

, м3 (13)

 

где Аυ – напряженность барабана по влаге, кг/м3·с (приводится в

справочной литературе, см. [ 3], или определяется в задании).

–Проверяют выполнение условия L/Dв = 3,5 – 7,0; принимают значениям L и Dн (округляют до ближайших больших значений) и выбирают стандартный аппарат (по табл. 3).

Если же условие не выполняется, то повторяют расчет длины и диаметра барабана, варьируя параметрами β и ωг.

 

1.2. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Механический расчет включает расчет барабана на прочность и прогиб, а также расчет бандажа на контактную прочность [3].

1. При расчете корпуса барабанной сушилки на прочность принимают, что на него действуют равномерно распределенные по длине силы тяжести корпуса с бандажом и зубчатым венцом G1 и находящегося внутри корпуса материала G2, а также крутящий момент Мкр, передаваемый зубчатым венцом. Кроме того, в подбандажной обечайке, если зазор между бандажом и корпусом недостаточен для свободного температурного расширения последнего, возникают напряжения из-за стесненности температурных деформаций и на бандажах начинают действовать распорные силы.

Для проведения механических расчетов определим вес барабанной сушилки по формуле:

 

(14)

 

где m – масса выбранной стандартной сушилки, кг;

Вес материала, находящегося в сушилке в данный момент времени рассчитаем по формуле:

 

(15)

 

где Dв – внутренний диаметр барабана, м;

L – длина барабана, м;

β – коэффициент заполнения барабана, (доли единицы);

ρн – насыпная плотность материала, кг/м3.

При работе аппарата результирующая сил зацепления в приводе частично компенсирует действие сил тяжести, поэтому с допущением в пользу запаса прочности усилиями в зацеплении венец – шестерня при расчете корпуса сушилки можно пренебречь.

Если температурные деформации корпуса не ограничены, то его рассчитывают как двухопорную балку под действием равномерно распределенной нагрузки q = (G1 + G2)/L.

Эпюры изгибающих моментов М, крутящих моментов Мкр, а также перерезывающих сил Q, возникающих в корпусе аппарата, приведены на рис. 4.

При проектировании барабанных сушилок задаются:

– толщиной стенки пролетной обечайки корпуса s1 = (0,007…0,1)·D1 (где D1 – наружный диаметр пролетной части корпуса аппарата), м;

– толщиной стенки подбандажной обечайки корпуса

s2 = (1,5…2,0)·s1, м;

– расстоянием между опорами l2 = 0,585·L, м;

– расстоянием между зубчатым венцом и правой опорой l3, м.

Рассчитывают напряжения в опасных сечениях.

Максимальные изгибающие моменты (Н·м), действующие в середине пролетной обечайки и в левой подбандажной обечайке соответственно равны:

(16)

 

(17)

 

Изгибающий момент, Н·м, действующий в месте стыка пролетной и подбандажной обечаек равен:

– при L > 4·l1:

(18)

 

– при L < 4·l1:

(19)

 

где b – ширина подбандажной обечайки, м.

Рис. 4 Схема к расчету корпуса барабана.

Крутящий момент Мкр, Н·м, действующий на левую от венца (большей длины) часть корпуса аппарата:

 

(20)

 

где N – мощность электродвигателя, Вт;

η – КПД привода (для зубчатой передачи η = 0,97);

nб – частота вращения барабана, мин-1.

Максимальная перерезывающая сила (Н), действующая в подбандажной обечайке, равна:

 

(21)

 

Перерезывающая сила (Н), в месте стыка пролетной и подбандажной части равна:

(22)

 

Расчетные напряжения в соответствующих частях корпуса определим по формулам:

– в пролетной части обечайки

 

(23)

 

– в подбандажной части

 

(24)

 

– в месте стыка пролетной и подбандажной частей обечайки

 

(25)

 

где Wx1 и Wx2 – моменты сопротивлений поперечных сечений пролетной и

подбандажной обечаек, м3, соответственно равны:

 

(26)

(27)

 

Ix1 и Ix2 – моменты инерции площади поперечных сечений пролетной и

подбандажной частей обечайки, м4, соответственно равны:

 

(28)

 

(29)

 

где: D2 – наружный диаметр подбандажной обечайки, м;

φ – коэффициент прочности сварного шва;

с – прибавка на коррозию, мм.

 

Условия прочности корпуса имеют вид:

 

σ1 ≤ [σ]к; σ2 ≤ [σ]к; σ3 ≤ [σ]к (30)

 

где [σ]к – допускаемое напряжение для материала корпуса при расчетной

температуре, МН/м2.

Допускаемое напряжение [σ]к рекомендуется принимать (с учетом возможных температурных напряжений, неточностей монтажа) для барабанов без футеровки (сушилки, кристаллизаторы) в пределах 5–10 МН/м2, для барабанов с футеровкой (печи) – до 20 МН/м2 [3].

Если расчетные значения напряжений больше допускаемых, то принимают большие значения s1 и s2, и повторяют расчет.

2. После проверки на прочность барабан проверяют на прогиб. Для нормальной работы допускается прогиб f не более 1/3 мм на 1 метр длины, т.е. f ≤ 0,0003·l2.

Прогиб от равномерно распределенной нагрузки определяют по формуле:

(31)

где Е1 – модуль упругости материала барабана, Н/м2;

I – осевой момент инерции кольцевого сечения барабана (в м4)

рассчитывается по формуле:

(32)

3. Расчет бандажа на контактную прочность. Предварительно по нормалям выбирают ширину и диаметр бандажей и опорных роликов, а затем выполняют проверку их на прочность. Ширину бандажей можно также приближенно определить по формуле:

 

(33)

 

где: qк = (1,0–2,4) МН/м2 – допускаемая по опыту эксплуатации нагрузка,

приходящаяся на единицу длины площадки касания ролика и

бандажа;

R – реакция опорного ролика, МН.

Величину R определяют по формуле:

 

(34)

 

где α – угол наклона барабана (2–4°);

φ – угол между опорными роликами (φ=60°);

z – число бандажей.

Ширина опорного ролика bор должна быть больше ширины бандажа на 30 мм. Диаметр опорных роликов принимают в 3–4 раза меньше наружного диаметра бандажа. Условие контактной прочности на смятие в месте соприкосновения ролика и бандажа записывается в виде:

 

(35)

 

где Dб – наружный диаметр бандажа, м;

d – наружный диаметр опорного ролика, м;

Е2 – модуль упругости материала бандажа (обычно изготавливается из

стали 40), МН/м2;

Е3 – модуль упругости материала опорного ролика (обычно

изготавливается из Сч18, Сч21), МН/м2;

[σ]с –– допускаемое напряжение для материала бандажа на смятие при

расчетной температуре, МН/м2.

Допускаемое напряжение материала бандажа на смятие для стального литья 300–500 МН/м2.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.021 сек.)