124679 (593008), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

K_α - поправка на угол конусности для α = 20°, равная 1.

V = 3∙1∙1∙13∙15∙0,1^0,5 = 185 м³/ч.(3.2.8)

Необходимое количество гидроциклонов на одну секцию составит:

N = V_секц/V = 0,17/185 1.(3.2.9)

Следовательно, принимаем к установке 1 гидроциклон, обеспечивающий граничную крупность слива, равную 180 мкм.

Принимаем предварительно к установке песковую насадку с диаметром отверстия, равным 48 мм. Граничная крупность слива для песковой насадки Δ = 48 мм составляет:

d_г = 1,5∙((D∙d_C∙T_П)/(Δ∙K_D∙P₀^0.5∙(δ_Т - 1)))^0,5,(3.2.10)

где δ_т - плотность твердого в пульпе, плотность слюды флогопит, равная 2,7 т/м³;

T_п - содержание твердого в питании гидроциклона, равное 50 %.

d_г = 1,5 ((50∙15∙50)/(4,8∙1,1∙0,1^0.5∙(2,7 - 1)))^0,5 = 172,4 мкм, (3.2.11)

что меньше 180 мкм.

Нагрузка по пескам Q_п выбранного гидроциклона составляет 208,7 т/ч. Удельная нагрузка тогда составит:

q = (Q_п∙4) / (N∙π∙Δ²),(3.2.12)

q = (208,7∙4) / (1∙3,14∙4,8²) = 0,00115 т/(м²∙ч).(3.2.13)

Удельная песковая нагрузка по твердому должна находиться в пределах 0.5 2.5 т/ч на 0,0001 м² площади песковой насадки.

Площадь насадки:

S_п = π∙R² = 3,14∙2,4∙2,4 = 0,001808 м².(3.2.14)

Тогда допустимая песковая нагрузка:

q_д = (0,5 2,2) S_п,(3.2.15)

q_д = 0,000904 0,00398 т/(м²∙ч).(3.2.16)

Так как q_{д min} < q < q_{д mах}, окончательно принимаем песковую насадку с Δ = 48 мм. [14]

3.3 Подбор насосов

Подача пульпы в гидроциклон осуществляется песковым насосами. Выбор насоса производится по заданной объемной производительности (м³/ч), содержанию твердого в пульпе и необходимому манометрическому напору.

Производительность насоса по воде определяется по формуле:

Vн₂о = V_п∙(1 + Т_п),(3.3.1)

где Vн₂о - объемная производительность насоса по воде, м³/ч;

V_п - объемная производительность насоса по пульпе, равная 0,196 м³/ч (3.2.2);

Т_П - содержание твердого в пульпе, равное 50%.

Vн₂о = 0,196∙(1 + 0,5) = 0,3 м³/ч.(3.3.2)

К установке принимаем песковой насос с наименьшей возможной производительность, но обеспечивающий достаточный напор для гидроциклона ГЦ 500К. В таблице 3.3.1 приведены технические характеристики насоса П-12.5/12.5. Такой же насос установлен для перекачки пульпы в центрифугу. [14]

Таблица 3.3.1 Технические характеристики П-12.5/12.5

3.4 Расчет центрифуги

Исходя из заданной производительности по твердому осадку D_т = 143 кг/ч, предварительно принимаем к установке универсальная центрифуга ОГШ-35.

Ее технические характеристики приведены в таблице 3.4.1.

Таблица 3.4.1 Технические характеристики ОГШ-35

Необходимая крупность разделения δ_к = 0,005 мм.

Для нахождения скорости осаждения частицы размером δ_к = 0,005 мм рассчитываем критерий Архимеда:

Ar = [δ_к³(ρ_т - ρ_ж) ρ_жg]/μ²,(3.4.1)

где ρ_т - плотность слюды, равная 2700 кг/м³;

ρ_ж - плотность воды, равная 1000 кг/м³;

μ - вязкость воды, равная 0,9∙10^-3 Па∙с.

Ar = [0,005³∙10^-9∙(2700 - 1000)∙1000∙9,81]/(0,9∙10^-3) = 2,32∙10^-6.(3.4.2)

Режим осаждения ламинарный Ar < 3,6, поэтому скорость осаждения рассчитана по формуле Стокса:

ω₀ = δ_к ² (ρ_т - ρ_ж)∙g/(18∙μ),(3.4.3)

ω₀ = 0,005 ² ∙10^-6∙(2700 - 1000)∙9,81/(18∙0,9∙10^-3) = 0,257∙10^-4 м/с. (3.4.4)

Средний диаметр потока жидкости в барабане:

D_ср = (D_в + D_б)/2,(3.4.5)

где D_в - внутренний диаметр барабана центрифуги, равный 350 мм;

D_б - диаметр слива жидкости, равный 260 мм.

D_ср = (350 + 260)/2 = 305 мм = 0,305 м.(3.4.6)

Фактор разделения, соответствующий среднему диаметру, определяется по зависимости:

Fr_ср = (ω²∙ D_ср)/(2g) = (2π²n² D_ср)/g, (3.4.7)

где n - частота вращения ротора центрифуги, равная 66 1/с.

Fr_ср = (2∙3,14²∙66²∙0,305)/9,81 = 2710.(3.4.8)

Производительность центрифуги по подаваемой суспензии рассчитываем по уравнению:

Vc = π∙D_ср∙ℓ∙ω₀∙Fr_ср∙ɳ_э,(3.4.9)

где ℓ - длина пути осаждения, равная 0,375 м; ɳ_э - коэффициент эффективности разделения, равный 0,2 для центрифуг непрерывного действия.

V_c = 3,14∙0,305∙0,375∙0,257∙10^-4∙2710∙0,2 =(3.4.10)

= 0,005 м³/с = 18 м³/ч.

Плотность суспензии была определена по формуле:

ρ_с = (ρ_т∙ρ_ж)/(ρ_т - (ρ_т - ρ_ж)∙x_m),(3.4.11)

где x_m - массовая концентрация твердой фазы, равная 50%.

ρ_с = (2700∙1000)/(2700 - (2700 - 1000)∙0,5) = 1495 кг/м³. (3.4.12)

Производительность центрифуги по твердому осадку при V_c = 18 м³/ч была определена по формуле:

G_т = V_c∙ρ_с∙x_m,(3.4.13)

G_т = 18∙1495∙0,5 = 13131 кг/ч.(3.4.14)

Полученное значение производительности по осадку

G_т = 13131 кг/ч > G_тmax = 500 кг/ч.(3.4.15)

В этом случае рабочую производительность по осадку принимаем:

G_тр = 0,5∙G_тmax = 0,5∙500 = 250 кг/ч. (3.4.16)

Тогда максимальная производительность по суспензии:

V_c = G_тр/(ρ_с∙x_m),(3.4.17)

V_c = 250/(1495∙0,5) = 0,343 м³/ч.(3.4.18)

Требуемое количество центрифуг:

z = V_тр/V_c, (3.4.19)

где V_тр - требуемая производительность по суспензии, равная 0,196 м³/ч (3.2.2).

z = 0,196/0,343 = 0,6. (3.4.20)

Таким образом, для установки принимаем одну центрифугу ОГШ-35. [13]

3.5 Расчет сушилки с кипящим слоем

3.5.1 Материальный и тепловой баланс процесса горения

В сушильной установке с кипящим слоем подогрев сушильного агента осуществляется за счет сжигания газообразного топлива с высоким избытком воздуха в топке. При этом требуемая температура сушильного агента обеспечивается за счет дополнительного смешения продуктов сгорания и воздуха перед сушильной камерой.

Целью расчета является определение состава сушильного агента (смеси продуктов сгорания и воздуха), влагосодержания и энтальпии. Исходными данными являются элементарный состав топлива и температура газов перед сушилкой. Основой для расчета являются уравнения материального и теплового баланса процесса горения, учитывающие изменения теплоемкости газов в зависимости от температуры.

Требуемые для расчета параметры воздуха - энтальпия h₀ и влагосодержание x₀ определяем по h-x диаграмме влажного воздуха: h₀ = 38 кДж/кг; x₀ = 9∙10^-3кг/кг.

Сжигание газообразного топлива

В качестве теплоносителя используем топочный газ, образующийся при горении газообразного топлива. В таблице 3.5.1.1.1 представлен состав используемого природного газа.

Таблица 3.5.1.1.1 Состав топлива

Теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 м³ газа:

V⁰ = 0,0476 [yH₂/2 + yCO/2 + yH₂S + (3.5.1.1.1)

+ ∑(m+n/4)yC_mH_n - yO₂],

где y_i - объемное содержание данного компонента, %.

Так как используемый газ не содержит в себе H₂, O₂ и H₂S, то в соответствии с уравнением (1) имеем:

V⁰ = 0,0476 [(1+4/4)98,7 + (2+6/4)0,35 + (3.5.1.1.2)

+ (3+8/4)0,12 + (4+10/4)0,06] = 9,5 м³/м³.

Находим объем дымовых газов. Теоретический объем азота:

V⁰N₂ = 0,79V⁰ + 0,01yN₂,(3.5.1.1.3)

V⁰N₂ = 0,79∙9,5 + 0,01∙0,67 = 7,5 м³/м³. (3.5.1.1.4)

Объем трехатомных газов:

VRO₂ = 0,01∙(yCO₂ + yCO + yH₂S +∑myC_mH_n), (3.5.1.1.5)

VRO₂ = 0,01[(1∙98,7 + 2∙0,35 + 3∙0,12 +(3.5.1.1.6)

+ 4∙0,06 + 0,1)] = 1,0 м³/м³.

Теоретический объем водяных паров:

V⁰H₂O = 0,01(yH₂S+∑(n/2)yC_mH_n) + 1,61V⁰∙x₀, (3.5.1.1.7)

где V⁰ - теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 м³ газа, равное 9,5 м³/м³,

x₀ - влагосодержание воздуха, равное 9∙10^-3 кг/кг.

V⁰H₂O = 0,01(2∙98,7 + 3∙0,35 + 4∙0,12 + 5∙0,06) +(3.5.1.1.8)

+ 1,61∙9,5∙9∙10^-3 = 2,13 м³/м³.

Низшая теплота сгорания газового топлива определяется на 1м³ газа при нормальных условиях через теплоты сгорания составляющих его компонентов:

Q^c_н = 358,2∙yCH₄ + 637,5∙yC₂H₅ + 912,5∙yC₃H₈ + (3.5.1.1.9)

+ 711,7∙yC₄H₁₀ + 126,4∙yCO,

Q^c_н = 358,2∙98,7 + 637,5∙0,35 + 912,5 ∙0,12 +(3.5.1.1.10)

+ 711,7∙0,06 + 126,4∙0,1 = 35742,31 кДж/м³.

Характеристики

Список файлов ВКР