Центробежная распылительная сушилка

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовой проект

по дисциплине «Теплотехника и теплотехническое оборудование в технологии строительных материалов, изделий и конструкций»

по теме «Центробежная распылительная сушилка». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оглавление. 

1.Введение……………………………………………………….…..3

2. Исходные данные  для проектирования…………………………………....9

3.Определение  производительности сушилки…………………………….…9

4.Материальный  баланс……………………………………………………......10

5.Определение  основных размеров…………………………………………...10

6.Аэродинамическая схема ………………………..……………………….....11

7.Расчет и проектирование теплоизоляции ………………………………….11

8.Расчет теплового баланса установки……………………….……………………..12

9.Технико-экономические  показатели……………….. ……………………..14

10.Аннотация…………………………………………………………………..15

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Введение.

Для обезвоживания  суспензий для производства строительной керамики, используют  распылительные  сушилки (гост 18906-79), позволяющие сократить количество операций по  подготовке  пресс-порошка   с   10  до  3 по сравнению с сушильными барабанами.

 Основное  достоинство распылительных сушилок  — совмещение в одном агрегате  процессов сушки и грануляции  шликера, благодаря чему схема  приготовления порошка получается  предельно компактной. Взаимодействие распыленного шликера большой удельной поверхности с дымовыми газами высокой температуры обусловливает короткую продолжительность сушки, что дает возможность создавать сушилки высокой производительности. Велики и технологические достоинства этого способа: порошок, полученный способом распылительной сушки, обладает по сравнению с порошком, приготовленным по сушильно-помольной технологии, хорошими технологическими свойствами для компрессионного прессования изделий. Гранулы порошка имеют округлую форму, а сам порошок является практически монофракционным с минимальным содержанием пылевидной фракции, что облегчает эвакуацию из него воздуха при прессовании изделий. Кроме того, пофракционная влажность порошка распылительной сушки при нормальной работе сушилки колеблется в узких пределах— 1—2%, что исключает локальные усадки отдельных гранул порошка в спрессованных изделиях.

По   конструктивным особенностям   распыливающих   устройств   сушилки   разделяют  на три типа: с центробежным диском, струйно-распылительные (соплами) и  «фонтанные».

В сушилках первого  типа суспензия распыляется быстро вращающимся распылительным диском. Теплоноситель (горячий воздух подается в башни сверху или снизу, или обоими способами одновременно). Порошок собирается в нижней конусной части башни. В сушилках второго типа — суспензия распыляется в верхней части башни гидравлической форсункой, работающей под давлением. Теплоноситель проходит через сушилку сверху вниз в одном направлении с высушиваемым материалом. В сушилках третьего типа суспензия распыляется гидравлической форсункой в нижней части башни, образуя «фонтан». Теплоноситель подается сверху.

По направлению  движения теплоносителя и высушиваемого  материала сушилки бывают прямоточные  и противоточные. В противоточных  сушилках получают крупнее порошки чем в прямоточных, с меньшим содержанием пыли. Наиболее крупнозернистый порошок получают в фонтанных сушилках.

Размер зерен  и их содержание в порошке регулируется давлением и размером отверстий форсунок или насадок центробежных дисков. При распыливании суспензии центробежный диск диаметром 300 мм вращается со скоростью около 7000 об/мин, мелко распыляя суспензию в потоке горячего воздуха, поднимающегося в камеру снизу. Суспензия к диску подается самотеком. Распылительный диск изготовляют из нержавеющей стали со сменными форсунками из износоустойчивого материала (карбид вольфрама). Срок службы форсунок более 3000 ч. При использовании дисковых распылителей во избежание налипания массы на внутренние стенки сушильной камеры ее устраивают большего диаметра и меньшей высоты. При сопловых распылителях — наоборот. Теплоноситель в сушилку подают через спиралеобразный распределитель. Струи воздуха отклоняют частицы суспензии от стенок камеры (рис1)

 
 
 
 
 
 
 

Рис1.[6] 

Как показали исследования (В. Л. Бильдюкевич), при  распылении суспензии влажностью 45—50% с плотностью 1,55 г/см³ пневматической винтовой форсункой с соплами диаметром 7,5-12 мм при давлении 28 атм достигается наиболее равномерное распыление при наименьшем диаметре факела. Минимальный диаметр сушильной камеры, исключающий налипание массы на стенки и обеспечивающий сушку его до влажности 7— 8%, должен быть не менее 4м.

Изменение абсолютного  влагосодержания наиболее крупных  капель суспензии (0,724 мм) при  подаче её снизу обратно пропорционально    диаметру капли, а при подаче суспензии сверху — обратно пропорционально диаметру капли в третьей степени.

  Пневматический  способ распыливания суспензии  самый дорогой, с удельной затратой  электроэнергии в 2,5—3 раза  большей, чем при распиливании  диском. Его преимущество в более узком регулируемом факеле распыливания по сравнению с распыливанием диском. Всего в рабочей камере сушилки при распыливании суспензии осаждается 98—99,5% высушенного порошка и лишь 2—0,5% частиц, размером менее 60 мк, уносится и улавливается в пылеуловителях. Температура теплоносителя, подаваемого в камеру, 800—1000° С.

Температура порошка  на выходе из сушилки 50—60° С; влажность 6,5—8,5%.

Экономичность работы распылительных сушилок зависит  главным образом от содержания сухого вещества в водной суспензии. Зависимость количества испаренной воды от содержания сухого вещества в суспензии приведена на (рис2). 
 

 

                                                                                                                                                                                                                                                                                                             
 
 
 

Рис.2 [6] 

Расход воздуха  на сушку зависит от его температуры  и относительной влажности на выходе из сушилки. Зависимость удельного расхода воздуха в кг на  1  кг испаренной воды от температуры воздуха, подаваемого в сушилку, и удельный    расход   тепла   приведены на рис.3.

  
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.3. [6] 
 

В порошке, полученном в сушилке, почти отсутствуют пылеватые частицы, а количество частиц больше 1 мм незначительно(рис.4).  Основная     масса     порошка (80%) представлена фракцией      зерен      размером 0,2-0,5.

 
 
 
 
 
 
 

Рис.4.[6] 
 

Вязкость и  плотность суспензии оказывают большое влияние на величину среднего диаметра частиц порошка. Изменение же температуры сушки, состава газовой среды, аэродинамического режима сушильной камеры и других параметров, оказывает меньшее влияние на гранулометрический состав, чем вязкость и плотность суспензии, характеристика форсунки и давление распыления.

Распределение частиц по диаметру в основном стабильно. В составе порошка почти нет  частиц с диаметром в два раза большим или меньшим среднего диаметра всех зерен. Гранулометрический состав, форма частиц, отсутствие пылеватой фракции обеспечивают высокую сыпучесть (51,6 г! сек), в широком диапазоне влажности.

  С повышением  влажности суспензии, а также  в зависимости от скорости  сушки, размеры впадин на сферической  поверхности частицы порошка увеличиваются. Частицы становятся более рыхлыми и объемная масса порошка снижается до 0,95—1,1 т/м³. Вследствие этого увеличивается упругое сопротивление при прессовании и пористость отформованной плитки. После обжига такие плитки склонны к растрескиванию глазурного слоя.

  Снижение  влажности суспензии примерно  с 66 до 42% достигается вводом бентонита и электролитов—жидкого стекла (0,2%) и соды (0,18—0,2%). Такая суспензия обладает хорошей подвижностью и распыляющей способностью. При влажности суспензии более 60% применять распылительные сушилки экономически нецелесообразно

При верхней подаче суспензии влажность наиболее крупных частиц в три раза превышает среднюю влажность порошка. При нижней подаче суспензии (навстречу потоку теплоносителя) более 85% частиц имеют влажность, отклоняющуюся на ±0,1% от средней. Неравномерность влажности зерен затрудняет прессование плиток, вызывает деформацию и растрескивание плиток при сушке и обжиге. Поэтому максимальный размер гранул не должен превышать 350—400 мк, а порошок перед прессованием должен выдерживаться в бункере. Качество готовых плиток лучше, если влажность порошков из распылительных сушилок на 1,5—2% ниже по сравнению с влажностью пресс-порошков, полученных фильтрпрессным способом или в сушильном барабане.

Распыление  центробежными дисками

Центробежное  распыление получило широкое распространение  в сушке распылением в силу своих особенностей, выгодно отличающих этот метод распыла от других.

Раствор по специальному питательному устройству подается сверху на быстровращающийся диск и получает вращательное движение. Под действием центробежных сил раствор и виде пленки перемещается с непрерывно возрастающей скоростью к периферии диска и сбрасывается в виде неустойчивых струек, распадающихся на капли. Если же производительность по раствору увеличивать, то из струек образуется сплошная пленка, которая распадается с образованием мелких капель.

Величина капель и однородность распыла зависят от окружной скорости диска и толщины пленки раствора; последняя определяется производительностью. При окружных скоростях диска меньше 50 m/cеk получается резко выраженный неоднородный распыл. С увеличением скорости вращения неоднородность распыла уменьшается и скорости свыше 6O м/сек можно считать имеющими промышленное значение. Кроме того, дисперсность зависит от конструкции распылительного диска. По данным, полученным при центробежном распылении красителей, независимо от конструкции диска рекомендуется вести распыление при больших окружных скоростях (от 130 м(/сек и выше). Это позволяет получить более тонкую и однородную дисперсность высушенного материала; сократить размеры сушильной камеры, так как диаметр факела распыла и необходимая высота для сушки вследствие более тонкой дисперсности распыляемого материала уменьшаются и, кроме того, создаются более благоприятные условия для улучшения распределения распыленною продукта и теплоносителя; увеличить производительность сушилки, не меняя ее габаритов.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Существует большое  количество конструкций центробежных дисков .  Для распыления вязких растворов, грубых суспензий или подвижных паст применяют сплошные диски в виде тарелки, так как скорость раствора, слетающего с диска, вследствие скольжения меньше, чем при распылении другими типами дисков. В ряде случаен для уменьшения скольжения на поверхности диска делают канавки круглого или прямоугольного сечения или выполняют диски с лопатками. Для того чтобы получить большую производительность при малом диаметре факела распыла, необходимо применять многоярусные диски. На таких конструкциях при малых диаметрах дисков легко получить высокие скорости вращения. Для получения однородного распыла при дисковом распылении необходимо вращать  диск с постоянной скоростью без колебаний и вибраций. Подача раствора должна быть постоянной, а поверхность диска достаточно гладкой.

 

Преимущества  и недостатки распыления с помощью центробежных дисков: Распыление с помощью центробежных дисков имеет большие преимущества по сравнению с другими способами распыления. На диске можно распылять растворы с высокой вязкостью, включая грубодисперсные суспензии и пасты.

Диски не имеют  малых   отверстий   для   прохода   раствора, поэтому они  не засоряются и работают надежно, давая  равномерный распыл. При распылении на одном и том же диске можно  изменять производительность по раствору в пределах ±25%  без существенного изменения дисперсности и факела распыла. На одном диске можно получить большую   производительность (до 15000 кГ/ч), Расход электроэнергии в несколько раз меньше, чем при пневматическом распылении и немного-выше по сравнению   с   механическим   распылением.   При   дисковом   распыле сушильная установка легко автоматизируется.

К числу недостатков  этого метода распыления следует  отнести  большую стоимость распыливающего механизма, необходимость тщательного ухода, в частности, за смазкой и состоянием самого диска, иначе при пуске вследствие дебалансировки произойдет порча продукта, а в некоторых случаях - сушильной камеры. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Исходные  данные для проектирования.

W^ш =50% начальная влажность шликера

W^п =7% конечная влажность материала, после сушки.