2.2 Центробежный смеситель-гранулятор
Гранулирующая жидкость поступает по патрубку и растекается по поверхности ротора. Сыпучий компонент по патрубку попадает на слой жидкого компонента и под действием центробежных сил внедряется в него.
Готовая смесь, дойдя до конуса, под действием центробежных сил протекает через отверстия, диспергируется и захватывается потоком воздуха (газа), поступающего по патрубкам. Полученные гранулы оседают в конической части конуса, а воздух (газ) через сетку удаляется из аппарата.
Рис. 8. Центробежный смеситель-гранулятор
1 - корпус; 2 - ротор; 3 - усеченный конус; 4,5 - патрубки ввода компонента; 6 - накопитель готового продукта; 7 - сетка; 8 - экран; 9 - патрубки
Имеет корпус (1), ротор (2), с отбортованным перфорированным усеченным конусом (3), патрубки ввода компонентов (4) и (5), накопитель готового продукта (6), сетку* (7), защищенную экраном (8) для предотвращения ее забивания гранулами, патрубки (9) для ввода воздуха. Гранулирующая жидкость поступает по патрубку (4) и растекается по поверхности ротора (2). Сыпучий компонент по патрубку 5 попадает на слой жидкого компонента и под действием центробежных сил внедряется в него.
2.3 Высокоскоростной смеситель-гранулятор
Сделан в виде герметичной полированной емкости с закругленным дном. В емкости имеются две мешалки: одна -- в виде центрального скребка предназначена для сообщения обрабатываемому продукту регулируемого движения; другая --для разрушения частиц неправильной формы. В аппарате осуществляется смешивание и гранулирование. Смешивание в основном обеспечивается за счет энергичного принудительного кругового перемешивания частиц и сталкивания их друг с другом.
Рис. 9. Устройство высокоскоростного смесителя гранулятора.
1 - картер привада; 2 - гомогенизатор; 3 - вращающимся скребок; 4 - водяная рубашка; 5 - ось крышки; 6 - выпускные клапаны; 7 - крышка; 8 - система блокировки крышки; 9 - корпус; 10 - мешалка; 11- отгрузочный клапан; 12 - узел наклона резервуара; 13 - привод; 14 - центральный вал.
2.4 Сушка гранулята
Сушилки типа СП Поток воздуха, необходимый для псевдоожижения гранулированного или порошкообразного материала, создается вентилятором. Воздух, засасываемый из атмосферы или из рабочего помещения, нагревается в калорифере, очищается и попадает в сушильную камеру, где проходит через резервуар снизу вверх, псевдоожижая продукт. Резервуар снабжен перфорированным днищем, внутренняя поверхность которого покрыта мелкоячеистой сеткой из нержавеющей стали. В нем размещены специальные ворошители для обеспечения равномерности слоя. Рукавный фильтр предотвращает унос потоком воздуха высушиваемого продукта. Фильтр встряхивается после окончания сушки или в процессе ее.
Рис 10 Устройство сушилки типа СП.
1 - верхняя часть аппарата; 2 - электродвигатель; 3- калорифер; 4- фильтр; 5 - резервуар; 6 - рукавный фильтр; 7 - ворошители.
Поток воздуха, необходимый для псевдоожижения гранулированного или порошкообразного материала, создастся вентилятором, смонтированным в верхней части аппарата (1), который приводится в действие электродвигателем (2). Воздух, засасываемый из атмосферы или из рабочего помещения, нагревается в калорифере (3) до заданной температуры, очищается в фильтре (4) и попадает в сушильную камеру, где проходит через резервуар (5) снизу вверх, псевдоожижая продукт. Резервуар снабжен перфорированным днищем, внутренняя поверхность которого покрыта мелкоячеистой сеткой из нержавеющей стали. В нем размещены специальные ворошители (7) для обеспечения равномерности слоя, а также дополнительного перемешивания и разрушения комкующихся материалов. Размещенный над продуктовым резервуаром рукавный фильтр (6) предотвращает унос потоком воздуха высушиваемого продукта. Фильтр встряхивается после окончания сушки или в процессе ее. Это делается вручную или автоматически для отделения налипших частиц и их возврата в резервуар. Аппаратура для пуска, контроля и регулирования размещена на отдельном пульте. Температура осушающего воздуха, длительность сушки задаются механизму предварительно и поддерживаются автоматически в ходе всего процесса.
3. Технологическая часть
3.1 Технологическая схема
Рис. 11 Технологическая схема
1 - весовой дозатор; 2- пульпа; 3 - течка; 4 - холодильный барабан; 5 - виброгрохот; 6 - молотковая дробилка; 7 - вибротранспортер; 8 - элеватор; 9 - топка.
В настоящее время в химической промышленности производства известна технологическая схема, включающая в себя следующие операции: грануляцию, сушку, охлаждение, рассев готового продукта на грохотах и дробление крупных фракций на дробилках и мельницах.
На Рис. 11 представлена схема грануляции, сушки и рассева сложных гранулированных веществ с применением аппарата БГС.
Ретур с весового дозатора(1) по течке поступает в аппарат БГС (3), захватывается внутренней лопастной насадкой и осыпается, создавая сложную завесу. Пульпа насосом через форсунки (2) напыляется на завесу, обволакивая и укрупняя частицы ретура. Топочные газы из топки(9) поступают в БГС, где осуществляется сушка продукта. Далее сухой продукт поступает в холодильный барабан (4).
Охлажденный продукт рассеивается на виброгрохоте (5), откуда крупная фракция направляется в молотковую дробилку (6), а мелкая фракция и готовый продукт поступают на вибротранспортер (7). Готовый продукт отсеивается и транспортируется на склад, а мелкая фракция подается элеватором (8) на весовой дозатор (1) и далее возвращается в гранулятор в виде ретура.
3.2 Материальный баланс барабанного гранулятора-сушилки
Исходные данные:
Производительность по сухому материалу (G2) - 22.2т/ч
Начальная влажность (щн) - 7%
Конечная влажность (щк) -1,5%
Рис. 2.2Схема материальных потоков
Рис. 12 Барабанная сушилка гранулятор
1 - барабан; 2 - бандаж; 3 - опорные ролики; 4 - передача; 5 - опорно- упорные ролики; 6 - питатель; 7 лопасти; 8 - вентилятор; 9 - циклон; 10 - разгрузочная камера; 11 - загрузочное устройство
3.3 Расчет расхода влаги, удаляемой в процессе сушки
Производительность установки по влажному материалу:
Учитывая потери на пыль, которые составляют 1,35% от готового продукта,
то G2=22499,7 кг/ч=6,25 кг/с
где - производительность по сухому материалу, кг/с
и - конечная и начальная влажность высушиваемого материала, %.:
Из уравнения материального баланса сушилки
определим расход влаги W, удаляемой в процессе сушки:
3.4 Тепловой баланс барабанного гранулятора-сушилки
В качестве топлива используется природный сухой газ следующего состава (% об): СH4 - 92; C2H6 - 0,5; H2 - 5; CO - 1; N2 - 1,5.
Теоретическое количество сухого воздуха , затрачиваемого на сжигание 1 кг топлива:
где: составы горючих газов выражены в объемных долях. Подставив соответствующие значения, получим:
Для определения теплоты сгорания топлива воспользуемся таблицей характеристики горения простых газов
Количество тепла Qv, выделяющееся при сжигании 1 м3 газа, равно:
Плотность газообразного топлива сТ:
где: - мольная масса топлива, кмоль/кг;
- температура топлива, равная 20 ;
- мольный объем, равный 22.4 .
Количество тепла, выделяющееся при сжигании 1 кг топлива:
Масса сухого воздуха подаваемого в сушильный барабан, в расчете на 1 кг сжигаемого топлива определяется общим коэффициентом избытка воздуха б, необходимого для сжигания топлива и разбавления топочных газов до температуры смеси . Значения б находят из уравнений материального и теплового балансов.
Уравнение материального баланса:
где: - масса сухих газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива;
СmHn - массовая доля компонентов, при сгорании которых образуется вода, кг/кг.
Уравнение теплового баланса:
где: -общий КПД, учитывающий эффективность работы топки и потери тепла в окружающую среду, принимаемый равным 0.95;
-теплоемкость газообразного топлива при температуре 20, равная 1.34 кДж/(кг*к);
= 41,9 - энтальпия свежего воздуха, кДж/кг;
- энтальпия сухих газов, кДж/кг;;
,-соответственно теплоемкость и температура сухих газов: =1.05 кДж/(кг*к), =350;
-влагосодержание свежего воздуха, кг/кг сухого воздуха, при температуре и относительной влажности ;
- энтальпия водяных паров, кДж/кг; ;
- теплота испарения воды при температуре 0 , равная 2500 кДж/кг;
- средняя теплоемкость водяных паров, равная 1.97 кДж/(кг*к);
- температура водяных паров;
Решая совместно уравнения теплового и материального баланса, получим:
Пересчитаем содержание компонентов топлива, при сгорании которых образуется вода, из объемных долей в массовые:
Количество влаги, выделяющейся при сгорании 1 кг топлива, равно:
Коэффициент избытка воздуха находится:
Общая удельная масса сухих газов, получаемая при сжигании 1 кг топлива и разбавления топочных газов воздухом до температуры смеси 350оС, равна:
Удельная масса водяных паров в газовой смеси при сжигании 1 кг топлива:
Влагосодержание газов на входе в сушилку () на 1 кг сухого воздуха равно:
откуда
Энтальпия газов на входе в сушилку:
Поскольку коэффициент избытка воздуха велик, физические свойства газовой смеси, используемой в качестве сушильного агента, практически не отличаются от физических свойств воздуха. Это дает возможность использовать в расчетах диаграмму состояния влажного воздуха .
Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:
где: ? - разность между удельным приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере;
с - теплоемкость влаги во влажном материале при температуре, кДж/(кг•к);
- удельный дополнительный подвод тепла в сушилку, кДж/кг влаги; при работе сушилки по нормальному сушильному варианту ;
-удельный расход тепла в сушилке с транспортными средствами, кДж/кг влаги; в рассматриваемом случае ;
- удельный расход тепла в барабане с высушиваемым материалом, кДж/кг влаги:
где -теплоемкость высушенного материала, равна 0,8 ;
-температура высушенного материала на выходе из сушилки.
При испарении поверхностной влаги принимается приблизительно равной температуре мокрого термометра при соответствующих параметрах сушильного агента ,
-удельные потери тепла в окружающую среду на 1 кг испаренной влаги, кДж/кг влаги.
Согласно справочной литературе, ориентировочно можно принять
=65 кДж/кг
влаги;
Для построения рабочей линии сушки на диаграмме необходимо знать координаты ( и ) минимум двух точек. Координаты одной точки известны: и . Для нахождения координат второй точки зададимся произвольным значением и определим соответствующее значение. Пусть кг влаги/кг сухого воздуха. Тогда:
сух. воздуха
Через две точки на диаграмме с координатами х1, I1 и , проводим линию сушки до пересечения с заданным конечным параметром . В точке пересечения линии сушки с изотермой t2 находим параметры отработанного сушильного агента кг/кг, кДж/кг.
Расход сухого газа:
Определим удельный расход теплоты на нагрев материала:
влаги;
Определим удельный расход сухих газов на 1 кг испаренной влаги:
влаги
Удельный расход теплоты на 1 кг испаренной влаги:
влаги
Полные расходы сухих газов и тепла:
Расход топлива, сжигаемого в топке составляет:
Тепловой баланс составляется из статей прихода и расхода теплоты.
Приход теплоты.
1. Физическая теплота топлива:
2. Теплота, вносимая топливом при его сжигании:
3. Теплота, вносимая атмосферным воздухом, подаваемым, на горение топлива:
4. Теплота, вносимая атмосферным воздухом, подаваемым на смешение с дымовыми газами:
5. Теплота, вносимая с реакционной смесью:
Расход теплоты.
1. Теплота с отходящими газами:
2. Теплота, с высушенным материалом:
3. Потери теплоты в топке:
4. Теплота, унесённая с водяным паром:
3.5 Определение основных параметров аппарата
Среднее влагосодержание газов в сушилке:
Средняя разность температур газа в сушилке:
Средняя температура газа в сушилке:
Средний удельный объем влажного газа, приходящегося на 1 кг сухого газа
Средний удельный вес газа:
Средний объем газов, проходящих через сушилку:
Количество сухих газов, проходящих через сушилку в течение 1 часа:
Удельный объем влажного газа, приходящегося на 1 кг сухого на выходе из сушилки:
Средний объем газа, выходящего из сушилки:
Принимаем: - скорость газа на выходе из сушилки (согласно опытным данным)
- коэффициент заполнение барабана материалом
Диаметр барабана:
Определим скорость движения частиц по барабану. Скорость агента:
где h-средняя высота падения, м (h=2 м, т.к. диаметр аппарата равен 4 м);
-конечная скорость падения частиц, м/сек;
-длина отлета частиц, м;
Расчет ведем на два диаметра частиц:
(16)
Для d1=0,5 мм:
Определяем :
х = 1,47 м
Для
Определяем :
х = 0,415 м
Угол наклона барабана
Перемещение частиц в зависимости от угла наклона за 1 падение:
Тогда общее перемещение частиц за 1 падение будет:
при d1 = 0,5 мм
при
Определим время прохождения частиц по барабану.
Выбран барабан следующей характеристики: диаметр - 4 м, длина - 16 м, число оборотов n = 3 об/мин.