Реферат ключевые слова - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Владимир Михайлович алпатов (ивя ран) языковая политика в россии... 1 43.62kb.
Аннотация Ключевые слова 1 301.27kb.
Реферат. Отчет с, 0 ч., рис , табл 1, источников 29, прил Ключевые... 1 33.08kb.
Отчет 22 с., 4 ч., 9 рис., 1 табл., 11 источников, 0 прил. Ключевые... 1 36.59kb.
Куєвда Андрій Олегович (Національний гірничий університет) Система... 1 66.68kb.
Антон Луньов Донецький національний університет (науковий напрям... 1 73.2kb.
Антон Соболев Факторы коллективного действия: случай массовых протестов... 8 776.02kb.
«типология лагерных изданий в СССР 1920-1930-х гг.» Н. рук. 1 21.36kb.
Гражданская культура подход к изучению политической культуры (II) 1 272.04kb.
Сша-кнр: соперничество в юго-восточной азии обостряется я. В. 1 260.16kb.
Трансцендентальная аргументация Канта как формальная онтология1 Ключевые... 1 201.6kb.
Современное состояние населения хищных птиц северо-запада фировского... 1 51.25kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Реферат ключевые слова - страница №1/1



РЕФЕРАТ
Ключевые слова: аэродинамическая сушилка, влажность, измельчение, диспергирование, древесные отходы, скоп, строительные материалы, топливо, металоемкость, габариты, производительность
Объект исследования - древесные отходы и скоп дерево­обрабатывающих и целлюлозно-бумажных предприятий.

Цель работы - разработка, расчет конструктивных и техно­логических параметров, изготовление лабораторной аэродинами­ческой сушилки для древесных отходов и скопа.

Сушилка позволяет при использовании окружающего воздуха без подогрева достаточно эффективно сушить и одновременно диспергировать скоп очистных сооружений ЦБП (от влажности около 80 % до 50-55 %) и отходы окорки древесины (от влажности 70-75 % до влажности 30 %). Это позволяет решить вопрос эф­фективной подготовки древесных отходов и скопа к использованию в производстве строительных материалов, а также вопрос эффек­тивного использования отходов окорки в качестве топлива.

Разработанное устройство выгодно отличается от широко используемых в настоящее время барабанных сушилок и сушилок с "кипящим" слоем низкой металлоемкостью, малыми габаритами, высокой производительностью.

Содержание

Введение ………………………………………………………………………………… 4

1. Краткий аналитический обзор …………………………………..................................6

1.1. Основные понятия процесса измельчения …………….................................6

1.2. Зависимость работа разрушения от размеров исходного

материала и конечного продукта …………………………………………...8

1.3. Способы дробления и классификации дробильных машин ………………11

1.4. Об интенсификации процессов сушки кусковых и

мелко­зернистых материалов …………………………………………….....13

1.5. К использованию древесных отходов и скопа очистных сооружений …..14

2. Расчет, конструирование, эксперимент …………………………………………....17

2.1. Методика работы ………………………………………………………….…17

2.2. Технологическая схема и принцип действия аэродинамического

устройства для роспуска и сушки коры и скопа …………………………..17

2.3. Расчет конструктивных и технологических параметров

сушильной установки ………………………………………………………..19

2.4. Расчет конструктивных и технологических параметров дробилки ……...20

2.5. Эксперимент по сушке древесных отходов (отходов окорки)

и скопа очистных сооружений на лабораторной

аэродинамической сушилке ………………………………………………….21

Заключение ………………………………………………………………………………23

Литература ……………………………………………………………………………….23




ВВЕДЕНИЕ

Бережное и экономное расходование сырья и материалов, энергоресурсов, устранение их потерь, использование отходов произ­водства с целью защиты окружающей среди и удовлетворения нужд народного хозяйства - важнейшие задачи страны в период перехода к рыночной экономике. К ним следует отнести и задачу научно-обоснованного, рационального использования лесных богатств.

Одним из путей решения задачи комплексного использования древесного сырья является утилизация древесных отходов.

Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности, лесозаготовок и деревообработки являются источником большого количества твердых древесных отходов: коры (отходов окорки древесины), опилок, реек, горбылей, сучьев, веток, пней и т.д. На предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности образуются также органо-минеральные отхо­ды - скоп очистных сооружений.

Древесные отходы лесозаготовок, лесопиления и деревообра­ботки составляют порядка 100 млн. м3 в год, из которых использу­ется лишь около 50 % [1].

Общее количество коры, получаемой при окорке древесины на предприятиях, с учетом потери коры в процессе лесозаготовок и сплава древесины, составляет в среднем 8-10 % от объема окоренной древесины [2].

Только на предприятиях ЦБП образуется в год около 5 млн. т отходов окорки в расчете на 60 %-ную влажность [3]. Большая часть отходов окорки в настоящее время вывозится в отвал. Так, только на Камском ЦБК образуется в год около 100 тыс. т отходов окорки, около половины которой вывозится в отвал. В результате их нако­пилось в отвале около 5 млн. т.

Ежегодно на предприятиях ЦБП образуется около 0,5 млн. т осадков - скопа из первичных отстойников, активного ила и шлам-лигнина. Из этого количества менее 10 % осадков подвергается обезвоживанию на вакуум-фильтрах, остальное количество направляется в накопители, в связи с чем ежегодно занимаются дополнительные площади для складирования осадков, создаются антисанитарные условия и при этом на строительство дополнительных накопителей расходуется около 10-12 млн. руб. [4].

Таким образом, неутилизируемые отходы обычно вывозятся в отвалы. При длительном хранении коры и скопа в отвалах происходит её частичное разложение с выделением различных органических соеди­нений, которые в большинстве своем являются токсичными.

Часть продуктов разложения коры, растворяясь в воде, проса­чивается в грунтовые воды, а затем поступает в открытые водоемы и загрязняет их. Отходы окорки в отвалах служат также очагом повышенной пожарной опасности. Кроме того, на вывозку отходов рас­ходуются значительные денежные средства.

Помимо ежегодно сбрасываемых в отходы древесной коры, опилок и мелкой щепы на предприятиях целлюлозно-бумажного производства и лесопиления имеются ранее образованные отвалы неиспользованных отходов.

Утилизация древесных отходов в системе комплексного исполь­зования древесного сырья является наиболее слабым звеном.

К настоящему времени определились следующие направления использования древесных отходов: производство удобрений и строительных материалов, использование в качестве топлива, выработка дубильных экстрактов и различных видов химических продуктов. Однако трудно назвать направление, которое бы полностью решало проблему утилизации древесных отходов.

Исполнителем предлагается использование всех видов неутилизируемых в настоящее время твердых древесных отходов и скопа очистных сооружений целлюлозно-бумажных предприятий для получения строительных материалов и удобрений для сельского хозяйства.

Основная идея работы заключается в использовании оригиналь­ных методов измельчения и сушки органических и минеральных про­мышленных отходов и получения из них конструкционных материалов под действием давления и температуры.

Ожидаемые практические результаты разработки - создание высокоинтенсивных технологий:

- получения ЛУДП (лигноуглеводных древесных пластиков) из отхо­дов окорки и рубки древесины (коры и опилок) без добавления связующих;

- получения конструкционного строительного бруса из коры, опилок с введением магнезиальных связующих;

- получения теплоизоляционных плит из макулатуры, в т.ч. из битумированных мешков;

- получения витаминной муки и комбикормов для сельского хо­зяйства.

Экологический эффект - использование неутилизируемых в настоящее время отходов и снижение загрязнения ими окружающей среды.


  1. Краткий аналитический обзор

1.1. Основные понятия процесса измельчения

Измельчением называют процесс уменьшения размеров кусков (зе­рен) материала путем разрушения их под действием внешних сил, преодолевающих внутренние силы сцепления, которые связывают между собой частицы твердого вещества [5].

В химической технологии используются материалы с различной степенью измельчения, начиная от крупного, когда размер кусков достигает 1 м, и кончая коллоидным, когда размер частиц достигает долей микрона. В зависимости от крупности исходного сырья и тре­бований к конечному продукту измельчение материала производят в один прием ( в одном измельчителе) или в несколько приемов ( в измельчителях, установленных последовательно). Характер исходного сырья и требуемая степень измельчения определяют число ступеней измельчения и типы применяемого оборудования.

Все твердые вещества можно грубо подразделить на две группы: хрупкие и пластичные. При разрушении хрупких материалов энергия расходуется на упругую деформацию, выделение тепла и, в значитель­ной степени, на преодоление сил сцепления в самом материале. При измельчении же пластичных материалов большую часть энергии погло­щает пластическая деформация материала.

Изучение физических явлений, происходящих при разрушении ма­териалов, затруднено из-за большого количества различных факторов [6], действие которых определяется сложными зависимостями, прак­тически не поддающимися теоретическому расчету. Влияние различ­ных факторов так многообразно и варианты так многочисленны, что правильно поставленный эксперимент всегда будет необходимым.

Для возникновения и развития излома в материале необходимо выполнение определенных силовых и энергетических условий. Сущность силового условия состоит в том, что по фронту излома должны быть преодолены молекулярные силы сцепления. Энергети­ческое условие требует, чтобы при развитии трещины подводимая и потребляемая энергии были равны друг другу.

При определенном междуатомном расстоянии силы отталкивания и притяжения между атомами уравновешиваются [6]. Для изменения этого расстояния требуется работа деформации, производимая или путем отдаления атомов друг от друга при растягивающем усилии, или же путем их сдавливания при сжимающем усилии.

В пластичных материалах под напряжением атомы вдоль одной поверхности плоскости сдвига или скольжения одновременно меняют партнеров, с которыми они соединены на противоположной плоскости скольжения. Это приводит к пластической деформации под напряже­нием. Пластичные материалы под напряжением имеют низкий предел упругости, они разрушаются постепенно. В хрупких материалах, напротив, перед разрушением совершенно не наблюдается пластическое скольжение или проявляется в незначительной степени, они разрушаются внезапно.

На промышленном оборудовании почти никогда не происходит дробление путем непосредственного растяжения. Почти во всех случаях требуется большое усилие сжатия для того, чтобы в каком-либо месте возникло напряжение растяжения, достаточное для образования начальной трещины и последующего разрыва. В связи с этим сдвиг рассматривается как особый случай непрямого растяжения. Большое количество энергии деформации сжатия, которое требуется для получения растягивающего напряжения, достаточного для разрушения, является в большой степени причиной механической неэффективности дробления. После разрушения избыток затраченной энергии освобождается в виде тепла. Экспериментально установлено, что средний предел прочности на сжатие горных пород в 33,5 раза выше средней прочности на разрыв.

Процесс измельчения характеризуют степенью измельчения т.е. отношением размеров кусков или зерен исходного материала перед измельчением к размеру кусков или зерен полученного продук­та [5]. Таким образом, степень измельчения показывает, во сколько раз уменьшился размер кусков материала при дроблении. Чаще всего степень измельчения определяют как отношение размеров максималь­ных по крупности кусков материала до и после измельчения:



i = dн / dк , (1.1)

где dн - диаметр максимального куска материала до измельчения, мм;



dк - диаметр максимального куска материала после измельче­ния, мм.

Куски исходного материала и получаемого продукта не имеют правильной (симметричной) формы. Поэтому на практике размеры кус­ков (dн и dк ) определяют размером отверстий сит, через ко­торые просеивают сыпучий материал. Тогда степень измельчения вы­числяется как отношение диаметров предельных отверстий сит для просеивания исходного материала и конечного продукта. Если фрак­ционный анализ материала до и после измельчения не проводился, то степень измельчения вычисляется приближенно по формуле:



i = 0,85 B / S, (1.2)

где В - ширина загрузочного отверстия дробилки, мм;



S - ширина разгрузочной щели, мм.

Величину 0,85 В называют эффективной шириной загрузочного отвер­стия. Принято, что размер максимального куска материала, поступающего в дробилку, на 15 % меньше ширины загрузочного отверстия, а размер максимального куска в дробленом продукте равен ширине разгрузочной щели.


1.2. Зависимость работа разрушения от размеров исходного материала и конечного продукта

Первую теорию измельчения, названную «поверхностной», предложил в 1867 году Риттингер [6,7,8], который считал, что работа, затраченная при дроблении, пропорциональна вновь образованной поверхности измельченного материала.

При степени измельчения, равной i, вновь образованная поверхность:

Si = KRD2 (i – 1) , (1.3)

где КR - коэффициент пропорциональности Риттингера [9];



D - размер частиц исходного материала.

При степени дробления, равной i1 , вновь образованная поверхность:



Si1 = KRD2 (i1 – 1) . (1.4)

Отношение затраченных работ Ai и Ai1 на дробление:



Ai /Ai1 = (i – 1)/(i1 – 1). (1.5)
При больших степенях дробления единицей можно пренебречь, тогда:

Ai /Ai1 = i /i1, (1.6)

т.е. расход энергии на дробление данного материала пропорционален степени дробления. В общем виде закон Риттингера можно выразить уравнением [7]:



A = KR S Q, (1.7)

где А - работа дробления;



KR - коэффициент пропорциональности;

S - вновь образованная поверхность;

Q - производительность.

Кик предложил теорию, по которой произведенная работа прямо пропорциональна отношению объемов индивидуальных частиц исходного материала и продукта и, таким образом, зависит не только от размеров частиц исходного материала [6]. Он основывал свое утверж­дение на том факте, что работа равняется силе, умноженной на расстояние, в то время как Риттингер не учитывал фактора дефор­мации.

Киком использована теория упругости материалов, по которой работы упругости деформации тел с объемами V1 и V2 равны [7]:

A1 = σ2V1 / 2E = σ2M1 / 2Eρ, (1.8)

A2 = σ2V2 / 2E = σ2M2 / 2, (1.9)

где σ - предел упругости;



Е - модуль упругости;

М1 и М2 - масса материала;

ρ - плотность материала.

Отношение этих работ:



A1 / A2 = V1 /V2 = M1 / M2 (1.10)

т.е. расход энергии на дробление данного материала пропорционален его объему или массе.

Результирующая работа разрушения тела в форме куба [10]:

, (1.11)

где σсж - напряжение сжатия куба; Е - полная энергия куба;



δн - начальный размер куска; i - степень измельчения.

В.И. Акунов [12] для определения величины работы, необхо­димой для тонкого измельчения, предложил уравнение следующего вида:



(1.12)

где К - энергия, расходуемая на деформацию рабочих органов измельчителя и продуктов их износа;



m - число циклов деформации частиц измельчаемого материала;

- затраты энергии на упругую деформацию измельчаемого материала;

RR - коэффициент, зависящий от механизма измельчения;

α - специальный безразмерный множитель, характеризующий процесс образования поверхности и равный:



, где n >0

S - вновь образованная поверхность;



V0 - начальный объем тела.

Анализ современной теории измельчения [11] приводит к сле­дующим выводам:

1. Ни одна из предложенных формул для определения работы, затраченной на дробление, не дает полного совпадения с опытом. Данными формулами можно пользоваться лишь при качественном исследовании процессов дробления;

2. Механическое разрушение или измельчение материала является сложным физическим процессом преобразования механической энергии в поверхностную энергию;

3. Процессу измельчения присущ некоторый минимум потерь энергии, органически связанный с самим процессом и являющийся необходимым условием его осуществления.

1.3. Способы дробления и классификации дробильных машин

Для измельчения твердых материалов создано много типов измельчителей различных размеров, однако поиски более совершен­ных машин продолжается по следующим причинам [8]:

- громоздкости современных измельчителей и низкого коэффициента их полезного действия;

- возрастающей потребности в тонкоизмельченных материалах (размеры частиц до нескольких микрон или даже долей микрона);

- появления новых синтетических материалов с особыми физико-механичес-кими свойствами, нуждающихся в измельчении;

- повышения требований к чистоте продуктов измельчения;

- стремления уменьшить расход энергии и металла на единицу измельченного материала.

При выборе способа разрушения материала учитывают его физико-механические свойства, исходную крупность кусков и требуемые технологией конечные размеры готового продукта [7].

Измельчение производят раздавливанием, раскалыванием, исти­ранием и ударом [5] или комбинированием этих способов.

Раздавливание происходит под действием внешней силы, от ко­торой кусок материала сжимается и при достижении предела прочнос­ти сжатию разрушается. Примером раздавливания может служить разрушение куска материала в щековой, валковой и конусных дробил­ках [7].

Раскалывание материала происходит под действием сосредото­ченной нагрузки, передаваемой клинообразными элементами дробиль­ной машины. Примерами служат: щековая дробилка, имеющая ребрис­тую поверхность броневых плит, зубчатая валковая дробилка; диско-зубчатая дробилка и т.д.

Удар считается быстропротекающим процессом раздавливания под действием динамической нагрузки. Разрушение ударом происходит в молотковых и роторных дробилках, дезинтеграторах, барабанных грохотах-дробилках и т.д. [12,13,14].

Истирание применяется для получения порошкообразного про­дукта путем воздействия сжимающих, растягивающих и срезающих сил. Истирание происходит в дисковых измельчителях, различных типах мельниц.

Обычно в условиях непрерывного процесса вследствие случайного характера формы кусков в рабочем пространстве дробильной машины измельчение происходит под действием всех или только неко­торых способов механического воздействия [5], но главную роль играет тот способ, для осуществления которого сконструирована машина.

В зависимости от физико-механических свойств материала обычно выбирают следующие способы измельчения:

1 - твердый и хрупкий материал - раздавливание, удар;

2 - твердый и вязкий материал - раздавливание;

3 - хрупкий средней твердости материал - удар, раскалывание и истирание;

4 - вязкий средней твердости материал - истирание или исти­рание и удар.

Так как древесина является хрупким материалом средней твер­дости, наиболее применим для нее третий способ измельчения.

При выборе метода измельчения необходимо учитывать такие свойства материала, как склонность к комкованию, влажность и т.д. Каждая машина, в зависимости от устройства, может обеспе­чивать ограниченную степень измельчения, которая колеблется от i = 3-6 для щековых дробилок до i = 100 для мельниц.

В зависимости от начального и конечного размера наибольших кусков условно различают следующие виды измельчения:


Дробление dн , мм dк, мм

крупное 1500-150 250-40

среднее 250-40 40-6

мелкое 25-3 6-1


Размол dн , мм dк, мм

тонкий 10 - 1 1-0,075

сверхтонкий 12- 0,1 0,075 – 0,0001

Крупное и среднее дробление производят, как правило, сухим способом; мелкое дробление и размол - сухим и мокрым способами. При мокром измельчении уменьшается пылеобразование и частицы получаемого продукта имеют более равномерную крупность.

Все измельчающие машины можно классифицировать по степени измельчения и характеру измельчающих усилий. На практике часто используется классификация измельчителей только по крупности получаемых частиц, т.е. по необходимой конечной крупности частиц определяется степень измельчения и затем из группы выбирается наиболее подходящая для данного случая измельчающая машина. Согласно этой классификации все машины для измельчения подраз­деляются на три группы:

1 - для крупного дробления;

2 - для среднего и мелкого дробления;

3 - для тонкого и сверхтонкого измельчения.

Недостатком такой классификации является отсутствие указания на способ измельчения, лежащий в основе работы измельчения.

1.4. Об интенсификации процессов сушки кусковых и мелко­зернистых материалов

Суша кусковых и мелкозернистых материалов чаще всего про­водится конвективная с использованием в качестве сушильного агента нагретого воздуха или топочных газов.

По характеру передачи тепла материалу и способу его переме­щения через сушилку последние можно разделить на конвективные сушилки с пневмомеханическим перемещением материала и конвек­тивные сушилки с пневматическим перемещением материала. Сушилки второго типа работают по принципу сушки измельченного материала во взвешенном состоянии. Интенсивность испарения влаги при конвективной сушке определяется, главным образом, скоростью и температурой воздуха. В наиболее часто применяемых в настоящее время аппаратах для сушки древесных опилок, стружек и т.п. - вращающихся сушильных барабанах - скорости воздуха низкие, как правило до 20 м/с. Следствием этого является высокая продолжи­тельность сушки.

Одним из путей интенсификации теплообмена является повы­шение скорости воздуха. При этом способе интенсификации сушки следует учитывать, что коэффициент теплообмена αк пропорцио­нален скорости воздуха в степени n= ¾, а мощность, потреб­ляемая электродвигателем вентилятора NВ , увеличивается пропорционально кубу скорости


αк = К1 ω3/4 (1.13)

NВ = К2 ω3 (1.14)

откуда


NВ = К αк4 (1.15)

где К1 , К2 и К - коэффициенты пропорциональности [15].

С учетом изложенного при конвективной сушке аффективной считают скорость воздуха 30-40 м/с [15].

Следует учитывать, что на коэффициент конвективного теп­лообмена, кроме скорости и физических свойств газового потока, существенно влияют форма и размеры высушиваемого материала, структура его поверхности, влажность материала, степень турбу­лентности и условия набегания потока на твердое тело и другие факторы, влияние которых часто весьма трудно определить.


1.5. К использованию древесных отходов и скопа очистных сооружений

Измельченные древесные отходы используют для получения различных строительных материалов. Ведущее место в использовании измельченных древесных отходов занимают производства древесно­волокнистых, древесностружечных плит. Непрерывно растет произ­водство таких строительных материалов из измельченной древесины, как цементно-стружечные плиты, арболит и др.

Несколько десятков лет назад измельченную древесину стали применять для производства таких видов строительных материалов, как песчано-опилочный бетон, стеклодробленочный строительный материал и ксилолит. В последние годы появились новые направления использования измельченных древесных отходов, такие как произ­водство прессованного строительного бруса, прессованных строительных деталей и изделий деревообработки, деталей мебели, ЛУДП (лигноуглеводного древесного пластика) и др. [16]. Работы по переработке различных промышленных отходов проводятся весьма интенсивно. Однако слабым звеном в решении этой проблемы является получение прессматериала (массоподготовка). Дальнейший процесс получения строительных материалов - прессование - может быть осуществлен с использованием оборудования, серийно выпускаемого в нашей стране.

Наиболее эффективным и перспективным следует считать сухой способ производства плит, более компактный, чем мокрый способ, и не связанный с образованием сточных вод.

Производство конструкционного бруса из отходов основано на использовании также сухих древесных опилок, стружки с введением магнезиальных вяжущих.

Существующее оборудование для получения прессматериала не позволяет эффективно измельчать влажный материал и производить его сушку.

В первую очередь это относится к использованию отходов окорки древесины и скопа очистных сооружений - многотоннажных отходов целлюлозно-бумажных предприятий. В настоящее время имеется много разработок по использованию этих видов отходов для получения строительных материалов: ЛУДП, конструкционного бруса, облицовочной плитки. Однако реализация их в промышленных масштабах находится пока на стадии внедрения. Для более эффек­тивного внедрения в промышленность таких разработок требуется совершенствование оборудования массоподготовительного отдела.

Одним из способов утилизации отходов оборки является использование их в качестве топлива. Однако, экономически целе­сообразно сжигать отходы окорки влажностью не более 55 % [17]. Установлено, что кора на большинстве отечественных предприятий сжигается при влажности 67 % и более, что объясняется недоста­точной эффективностью работы короотжимных прессов [18]. При сжигании такой коры для подсушки её перед сжиганием на предпри­ятиях практикуется использование мазута.

Предлагаемая исполнителем сушилка, производящая сушку коры с одновременным диспергированием её, может решить проблему повышения эффективности сжигания отходов окорки в существующих на предприятиях ЦБП котельных установках.

Одной из особенностей переработки скопа очистных сооружении ЦБП является его плохая обезвоживаемость, в то же время в нем находится значительное количество мелкого волокна, которое может являться связующим. В этой связи важное значение имеет создание технологии, обеспечивающей эффективную сушку и диспергирование скопа.

Осадок, удаляемый из первичных отстойников очистных соору­жений концентрацией 1-3 %, обычно сгущается до 5 - 10 % сухости на сгустителях различной конструкции или до 18 - 20 % на вакуум-фильтрах. Скоп с исходной влажностью 80- 82 % непригоден в таком состоянии для получения строительных материалов. В настоящее время не существует эффективного оборудования для сушки и диспергирования скопа. Нами предлагается сушильное устройство, позволяющее производить одновременно обе операции: сушку и диспергирование скопа. Полученный продукт может исполь­зоваться в композиции строительных материалов (блоков, кирпичей, плит, перегородок и т.д.).


2. РАСЧЕТ, КОНСТРУИРОВАНИЕ, ЭКСПЕРИМЕНТ

2.1. Методика работы

Инерционные свойства целлюлозных волокон исследовались на аэродинамическом стенде в Санкт-Петербургском технологическом институте ЦБП. Экспериментально полученный коэффициент аэроди­намического сопротивления позволил произвести расчет конструк­тивных параметров аэродинамического устройства для диспергиро­вания товарной целлюлозной папки.

Расчетный коэффициент аэродинамического сопротивления цел­люлозных волокон имеет незначительное расхождение с эксперимен­тальным.

Аналогично производился расчет коэффициента сопротивления древесных частиц (см. разд. 2.3).

Разрушение древесных материалов производилось в аппарате центробежного типа с вращающимся ротором. Диаметр рабочей камеры аппарата - 0,19 м, окружная скорость изменялась от 30 м/с до 90 м/с. Исследования доказали, что эффективное разру­шение древесных частиц (сколов, опилок, стружки) до состояния муки происходит при скорости выше 50 м/с.

Сушка скопа очистных сооружений ЦБП и древесных отходов исследовалась в аэродинамической сушилке. Сушка осуществлялась окружающим воздухом без подогрева. Скорость обтекания высушива­емых частиц воздухом изменялась от 10 до 70 м/с.

Расход воздуха, проходящего через слой высушиваемых частиц, регулировался шибером, установленным на участке воздуховода между сушилкой и вентилятором (см. разд. 2.2, рис.2.1.).
2.2 Технологическая схема и принцип действия аэродинамического устройства для роспуска и сушки коры и скопа.

Предлагаемая установка для роспуска и сушки коры имеет цилиндрический корпус, внутри которого вращается ротор с лопатка­ми, на которых имеются ножи. Боковая стенка аппарата имеет пат­рубок для ввода исходного материала и отверстия для поступления теплого воздуха на сушку материала. На внутренней поверхности боковой стенки аппарата имеются статорные лопатки для подачи материала в зону вращения ножей. Вынос готового продукта осу­ществляется через патрубок, расположенный в центре торцевой стенки аппарата, внутри патрубка закреплены лопатки для эффек­тивного отбора готового продукта.

Технологическая схема аэродинамического устройства для роспуска и сушки коры и скопа приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1
Кора с относительной влажностью 68-70 % и размерами частиц до 30 х 250 мм подается транспортером к всасывающему патрубку 1 сушилки (рис. 2.1). Вращающийся в аппарате поток воздуха подхватывает исходный материал, который подвергается ударному воздейст­вию ножей ротора. В патрубок 2 всасывается подогретый воздух, проходит через вращающуюся аэровзвесь коры, подавая одновременно её в зону вращения ножей. Происходит измельчение материала до частиц размером примерно 5 х 5 мм и сушка его до относительной влажности 52-55 %. Подсушенная кора под действием вакуума, соз­даваемого вентилятором 3, подается в циклон 4, где происходит отделение воздуха 5 от готового продукта 6.



2.3. Расчет конструктивных и технологических параметров сушильной установки
Для расчета конструктивных размеров и технологических характеристик сушилки и измельчителя использовалась методика, разработанная в Санкт-Петербургском технологическом институте ЦБП Дробосюком В.М.

Расчет сушилки основан на различии инерционных и аэродинамических характеристик влажного и сухого материала. Принцип действия аппарата заключается в том, что сушка материала произ­водится при высокоинтенсивном массовоздухообмене. Относительная скорость обтекания частицы сушащим агентом может достигать 50-80 м/с. Сепарация готового продукта из зоны сушки осу­ществляется за счет более высокой парусности высушенных частиц материала по сравнению с исходным влажным материалом.

Конструктивные размеры сушилки определяются из уравнения сил (аэродинамического сопротивления и инерционной), действую­щих на частицы в аппарате:

(2.1)

где - аэродинамическая сила сопротивления частиц воздушному потоку;



m - масса воздушно-сухой частицы, кг;

ω - угловая скорость движения частица, рад/с;

R - ра­диус, по которому движутся частицы, м.

Сила аэродинамического сопротивления имеет знак (-), т.к. противодействует инерционной силе. Обозначив , уравнение (2.1) можно записать в следующем виде:



, (2.2)

где К - аэродинамический коэффициент сопротивления древесной частицы, 1/м.

Частица находится в состоянии равновесия, т.е. радиальная составляющая её скорости равна нулю при условии .

Следовательно



КVo2 = ω2R . (2.3)

Из уравнения (2.3) определяем радиус, на котором частица находится в состоянии равновесия:



. (2.4)

Сила инерции воздушно-сухой частицы значительно отличается от силы инерции влажной частицы. При заданной скорости воз­душного потока через слой частиц 50 м/с, частоте вращения ротора сушилки 18 об/с найдем радиус, на котором частица находится в состоянии равновесия. Число Рейнольдса для древесной частицы диаметром 5·10-4 м Rе = 2000.

Коэффициент аэродинамического сопротивления частицы равен:

Радиус, на котором частица находится в состоянии равнове­сия: R = 0,2 м.

Для частицы влажностью 50 % коэффициент аэродинамического сопротивления К = 6 1/м. Радиус, на котором частица находится в состоянии равновесия R = 0,14 м.

Из этого следует, что определенный радиус сушилки требует строго определенной угловой скорости вращения для предотвращения выноса невысушенных частиц в центр аппарата. Таким образом, радиус аппарата должен иметь значение 0,14м<R<0,20м в случае, когда скорость обтекания частиц воздухом составляет 50м/с, частота вращения ротора 18 об/с.

На основе расчетов была создана лабораторная модель сушилки, имеющая рабочую камеру диаметром 0,4 м высотой 0,08 м.
2.4. Расчет конструктивных и технологических параметров дробилки
Расчет измельчителя производился на основании исследова­ний по определению работы разрушения древесных материалов. Рас­четные данные и экспериментальные исследования показали, что для эффективного разрушений древесных частиц необходима отно­сительная скорость соударения диспергирующих элементов с дислергируемыми материалами не менее 50 м/с. На основании полученных данных был разработан центробежный аппарат, в котором на измельчаемый матерная воздействует вращающийся ротор, функ­цию статора выполняет воздушная среда. При вращении ротора в аппарате создается высокотурбулентный поток, в котором частицы имеют высокую вероятность соударения с диспергирующими элемен­тами. Для турбулизации потока в аппарате предусмотрены специальные аэродинамические элементы.

Исходя из полученных расчетных данных было установлено, что лабораторный аппарат должен иметь следующие конструктивные и технологические параметры: диаметр 0,5 м; высота 0,3 м; частота вращения ротора 75 об/с.


2.5. Эксперимент по сушке древесных отходов (отходов окорки) и скопа очистных сооружений на лабораторной аэродинамической сушилке
Исследования проводились на лабораторной установке, изготовленной по эскизам, разработанным в соответствии с приведенны­ми в разд. 2.3 расчетами. Для экспериментов использовались от­ходы окорки и скоп очистных сооружений Камского ЦБК.

Сушка скопа проводилась от влажности около 80 % до влаж­ности 55 %.


Таблица 2.1

Изменение производительности аппарата в зависимости от влажности готового продукта (высушенного скопа) при исходной влажности 80 %



Влажность высушенного скопа, %

Производительность аппарата, кг/час

72

80

65

70

61

50

55

30

Таблица 2.2

Изменение производительности аппарата в зависимости от конечной влажности древесных отходов (отходов окорки) при начальной влажности 75 %



Влажность высушенных отходов

окорки, %



Производительность аппарата, кг/час

50

120

46

105

40

85

35

60

31

40

Таблица 2.3

Изменение производительности аппарата в зависимости от изменения начальной влажности исходного материала (отходов окорки) при конечной

влажности 30 %



Начальнаявлажность отходов

окорки, %



Производительность аппарата, кг/час

77

40

75

45

72

5

70

70

68

85

65

100

62

105

60

115

55

130

50

140

Повышение производительности аппарата происходит за счет повышения скорости сушащего агента, что приводит к выносу из аппарата частиц с более высокой влажностью.

Сушка производилась окружающим воздухом без его подогрева, в связи с чем конечная сухость продукта невысокая.

Полученные данные позволяют сделать вывод о достаточно высокой интенсивности процесса сушки в предлагаемой аэродинамической сушилке.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В период с 01.01.92 по 30.12.92 была изготовлена аэродинамическая сушилка для древесных отходов и скопа ЦБП, разработан­ная на основании исследований, проведенных на кафедре ТЦБП Пермского политехнического института и в проблемной лаборатории Санкт-Петербургского технологического института ЦБП.

Сушилка позволяет при использовании окружающего воздуха без подогрева достаточно эффективно сушить и одновременно диспергировать скоп очистных сооружений ЦБП (от влажности около 80 % до 50-55 %) и отходы окорки древесины (от влажности 70-75% до влажности ~30 %). Это позволяет решить вопрос эффективной подготовки древесных отходов и скопа к использованию в произ­водстве строительных материалов, а также вопрос эффективного использования отходов окорки в качестве топлива.

Разработанное устройство выгодно отличается от широко используемых в настоящее время барабанных сушилок и сушилок с "кипящим" слоем низкой металлоемкостью, малыми габаритами, высокой производительностью.

Выполнен расчет конструктивных и технологических парамет­ров дробилки для измельчения древесных отходов с целью исполь­зования их в производстве строительных материалов.


Литература

1. Михайлов ГЛ., Седов Н.А. Пути улучшения использования коричного древесного сырья. - М.: Лесная промышленность, 1988, - 224 с.

2. Головков С.И. и др. Энергетическое использование древесных отходов. - М.: Лесная промышленность, 1987. - 224 с.

3. Медведев Н.А. Комплексное использование древесины - важнейшее направление повышения эффективности производства. Центральное правление НТО лесной промышленности и лесного хозяйства. М., 1079, с.360

4. Максимов В.Ф. и др. Очистка и рекуперация промышленных выбросов. - М.: Лесная промышленность, 1981, - 640 с.

5. Щупляк И.А. Измельчение твердых материалов в химичес­кой промышленности. – Л.: Химия, 1972, 52 с.

6. Труды европейского совещания по измельчению.- М.: Стройиздат, 1985, 140с.

7. Головков Ю.П. Дробление твердого топлива на тепловых электростанциях. – М.: Энергоатомиздат, 1985, 140 с.

8. Сиденко П.М. Измельчение в химической промышленности. – М.: Химия, 1977, 367 с.

9. Дроздов Н.Е., Тальперин М.И. Механическое оборудование предприятий нерудной промышленности. – М.: Высшая школа, 1975, 350 с.

10. Островский Г.М., Исаков В.П. Измельчение твердых ма­териалов. – Л.: Изд-во ЛТИ им. Ленсовета, 1977,38 с.

11. Демидов А.Р., Чирков С.Е. Способы измельчения и методы оценки их эффективности. – М.: Наука, 1969, 52 с.

12. Лебедев А.Н. Подготовка и размол топлива на электростанциях. – М.: Энергия, 1969, 519 с.

13. Ромадин B.П. Пылеприготовление. – M.- Л.: Госэнергоиздат, 1953, 518 с.

14. Лебедев А.Н. Пылеприготовление на электростанциях. -М. – Л.: Госэнергоиздат, 1949, 352 с.

15. Жучков П.А. Тепловые процессы в целлюлозно-бумажном производстве. - М.: Лесная промышленност, 1978, 408 с.

16. Коробов В.В., Рушнов H.П. Переработка низкокачествен­ного древесного сырья (проблемы безотходной технологии).- М.: Экология, 1991, 288 с.

17. Гелес И. С., Коржицкая З.А., Агеев М.И. Некоторые направления использования коры и отходов окорки. Обзорная информация «Целлюлоза, бумага и картон». - М.: ВНИПИЭИ леспром, 1981, 54 с.



18. Мардер М.В. Эффективность работы короотжимных прессов. М.: Бумажная промышленность, I980, № 3, с. 17-20.







Собаки — умные и добрые животные, но собрание их коллектива почему-то называется стаей. Андрей Кнышев
ещё >>