Расчёт и проектирование туннельной сушилки для кирпичного завода (стр. 1 из 3)
Технический Университет Молдовы
Кафедра « Технологии строительных
материалов и изделий»
Курсовой проект по предмету «Тепловые установки в технологии строительных материалов»
На тему «Расчёт и проектирование туннельной сушилки для кирпичного завода»
Выполнил: ст.гр. IMAC-082
Игнатенко Е.
Проверила: Приску Т.
Кишинёв 2011
1.ВВЕДЕНИЕ
Кирпич и керамические камни, изготовленные пластическим прессованием, содержат влагу, которая должна быть удалена, чтобы придать им механическую прочность и подготовить к обжигу.
Сушкой называется процесс удаления влаги из материалов путем ее испарения. Сушку кирпича производят только конвективным методом, т. е. методом, при котором влага испаряется вследствие теплового обмена между изделием и теплоносителем. В качестве теплоносителя используют нагретый воздух или дымовые газы, получаемые от сжигания топлива. Эти теплоносители являются одновременно и влаго- поглотителями, так как передают сырцу тепло и поглощают его влагу. Процесс сушки характеризуется следующими основными факторами: скоростью перемещения влаги внутри материала, скоростью влагоотдачи с поверхности материала в окружающую среду и усадочными напряжениями, обусловленными неравномерным распределением влажности внутри материала. Процесс испарения и удаления влаги с поверхности изделия называют внешней диффузией. Скорость внешней диффузии зависит от параметров теплоносителя—температуры и влажности, а также от скорости его движения относительно высушиваемого изделия.
Способность теплоносителя поглощать то или иное количество влаги зависит от его относительной влажности, т. е. количества содержащейся в нем влаги. Чем меньше относительная влажность теплоносителя, тем большее количество влаги в виде водяного пара может он поглотить.
В результате испарения влаги с поверхности изделия влага из глубинных слоев перемещается на его поверхность. Этот процесс называют внутренней диффузией.
Если в результате быстрого испарения влаги с поверхности сырца разница в количестве ее на поверхности и внутри будет превышать допускаемый предел, то сырец будет растрескиваться. Этот предел называют критическим перепадом влагосодержания, или критическим градиентом влажности.
Условия сушки кирпича должны быть такими, при которых образующийся в ней перепад влажности не превышал бы критического значения. Скорость внутренней диффузии зависит от влагопровод- ности сырца и возникающего перепада влагосодержания или градиента влажности. Внутренняя диффузия протекает медленнее внешней.
Наилучшие условия сушки создаются при одинаковой скорости внешней и внутренней диффузий.
Сушка может происходить только при условии подвода тепла, необходимого для испарения влаги, и при наличии разницы давлений паров воды на поверхности испарения и паров воды теплоносителя. Чем больше эта разница, тем быстрее скорость испарения.
Теплоноситель поглощает влагу из кирпича до тех пор, пока парциальные давления его паров и паров на поверхности испарения не сравняются.
Насыщенность теплоносителя не должна превышать определенного предела. Добавление к насыщенному теплоносителю некоторого количества пара вызывает конденсацию его на поверхности изделия в виде капель воды. Чем выше температура воздуха, тем большее количество паров воды он может впитать до насыщения.
В практике степень насыщения воздуха характеризуют его относительной влажностью, т. е. отношением количества водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха, к количеству пара, которое насыщает воздух при данной температуре. Чем выше температура и ниже относительная влажность воздуха, тем быстрее протекает процесс сушки изделия и тем меньшее количество воздуха необходимо для удаления влаги из изделия.
Скоростью сушки называется количество воды, которое удаляется с единицы поверхности изделия в единицу времени. Скорость сушки можно регулировать температурой, относительной влажностью и скоростью движения теплоносителя.
2.ОБЩИЕ ДАННЫЕ И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА
Процесс сушки делится на три периода: нагрева изделий, постоянной скорости сушки и замедленной скорости сушки.
В период нагрева тепло, подводимое к материалу теплоносителем, расходуется на подогрев изделия от начальной температуры до температуры теплоносителя. Влажность изделий за этот период уменьшается незначительно.
В первый период сушки удаление влаги происходит с постоянной интенсивностью:
где W — количество испарений влаги, кг; F — поверхность испарения, м[1]; т — время испарения, ч.
В этот период температура изделия постоянна и равна температуре мокрого термометра.
В период постоянной скорости сушки влага, поступающая из внутренних слоев изделий, испаряется с их поверхности. Скорость сушки в этот период остается постоянной до тех пор, пока влажность на поверхности изделий начнет уменьшаться. Этот период сушки характеризуется примерно постоянным уменьшением массы изделия в единицу времени, т. е. количества влаги, испаряемой с единицы поверхности высушиваемого изделия.
В период замедленной скорости сушки постепенно уменьшается влажность изделия до минимального остаточного количества. После этого сушка изделий прекращается. Этот период характеризуется непрерывным снижением скорости сушки и сопровождается снижением
величины усадки изделий, которая чаще всего прекращается до окончания этого периода.
Влажность, которую имеет масса изделия в момент прекращения усадки, называется критической влажностью.
Конец третьего периода характеризуется равновесной влажностью, т. е. влажностью, при которой изделие прекращает уменьшаться в массе и скорость сушки равна нулю.
Равновесная влажность высушиваемого материала зависит от относительной влажности и температуры теплоносителя. Чем меньше относительная влажность теплоносителя и выше его температура, тем меньше равновесная влажность высушиваемого изделия.
Для уменьшения возможности образования трещин в заводской практике обычно стремятся увеличить скорость продвижения влаги от внутренних слоев изделия к наружным настолько, чтобы эта скорость соответствовала скорости испарения с поверхности изделия. При этих условиях влажность сырца по всей толщине выравнивается и воздействие напряжений уменьшается или устраняется.
СУШКА В ТУННЕЛЬНЫХ СУШИЛКАХ
Для сушки кирпича и керамических камней широко распространены противоточные туннельные сушилки с горизонтально -продольным направлением теплоносителя. Такие сушилки относятся к сушилкам непрерывного действия.
Конструкция противоточных туннельных сушилок
Каждый туннель противоточной представляет собой камеру 1 длиной 30—36 м, высотой 1,4—1,7 м, шириной 1,15— 1,40 м. В туннеле расположен узкоколейный рельсовый путь 2 для передвижения вагонеток с кирпичом-сырцом. На концах туннелей сделаны одно- или двухстворчатые двери 5. Двери делают также одностворчатыми, наклонными, механически открывающимися.
Туннельные противоточные сушилки просты по устройству и конструктивно различаются лишь схемами подвода и отвода теплоносителя, которые бывают нижними или верхними; либо подвод нижний, а отвод верхний, или наоборот; сосредоточенный из одного отверстия или распределенный через ряд отверстий.
Теплоноситель подводят и отводят через отверстия, расположенные в конце туннеля со стороны выгрузки кирпича-сырца, а отбирают его — в противоположном конце туннеля со стороны загрузки вагонеток с кирпичом-сырцом.
На рис. 1 показана сушилка с сосредоточенным нижним подводом и отводом теплоносителя.
Горячий воздух поступает из подводящего приточного канала 3 при открытом положении заслонки 4 и отводится с противоположного конца при открытой заслонке 6 в вытяжной канал 7, ведущий к отсасывающему вентилятору. Поезд сушильных вагонеток периодически перемещается в туннеле в направлении, противоположном направлению движения теплоносителя, поэтому сушилка называется противоточной.
Туннели объединяют в блоки по 10—20 туннелей. В каждом блоке установлены приточный и вытяжной вентиляторы Вдоль фронта туннелей на их выгрузочных и загрузочных сторонах расположены приточные и вытяжные каналы. Их делают постоянного или переменного сечения.
Кроме основных каналов для подвода и отвода теплоносителя противоточные туннельные сушилки иногда имеют каналы для подачи в определенную зону туннеля или в смесительную камеру рециркулируемого отработанного теплоносителя.
Туннельные сушилки загружают и выгружают путем заталкивания вагонеток со свежесформованным кирпичом-сырцом при передвижении всего поезда вагонеток и выталкивании вагонеток с высохшим кирпичом-сырцом с противоположного конца туннеля.
Особенности сушки в туннельных сушилках
Туннельные сушилки отличаются от камерных рядом преимуществ. Сушка в них идет при установившемся режиме, без регулирования; создаются более благоприятные условия для сушки — свежесформованный кирпич-сырец попадает в среду влажного с небольшой температурой теплоносителя. По мере высыхания сырца и продвижения вагонеток к выгрузочному концу кирпич-сырец встречает теплоноситель с более высокой температурой и менее насыщенный влагой, что снижает неравномерность сушки. Сроки сушки в туннельных сушилках меньше.