Тепловой расчет битумохранилища

1. Определяем необходимый расход тепла для разогрева битума в цистернах (для выгрузки его в битумохранилище) (11.1):

,

(482296 кДж/час)

m_б – масса разогреваемого битума в одной цистерне, кг;

с_б – удельная теплоемкость битума, ккал/кг⁰С зависит от температуры битума, с_б= 0, 4ккал/кг⁰С при T = 80⁰С (табл. на с. 16 [12]);

T₁ и T₂ – соответственно начальная и конечная температуры битума. Зимой T₁=-10⁰C, весной и осенью T₁ =10⁰C. Значение T₂ принимаем равным 80⁰С;

τ _р – время разгрузки, τ _р =2 часа – по нормам МПС (министерства путей сообщения);

k_n =1, 2 – коэффициент, учитывающий потери тепла;

n_в – количество одновременно разгружаемых вагонов.

2. Разогрев битума в хранилище осуществляют в два этапа:

Ø Разогрев битума донными нагревателями на дне хранилища до температуры текучести битума 60⁰С. Так как дно имеет уклон, битум подтекает к приямку, в котором установлены змеевики;

Ø Разогрев битума в приямке до температуры 90⁰С. Нагретый битум насосом Д-171, установленным во II отсеке приямка перекачивается по трубопроводу в битумоплавильные котлы.

Ø Определяем количество тепла, необходимое для разогрева битума в хранилище до T₂ = 60⁰C (11.2)

Q₁ = ккал/час (11.2)

m – часовая потребность в битуме для производства а/б смесей, кг/час

m = т/час = 2700 кг/час (11.3)

Б – суммарная суточная потребность в битуме, кг (см. расчет потребности в битуме).

n_см – количество рабочих смен в сутках;

τ _см – продолжительность одной смены, час;

k_в – коэффициент использования рабочего времени в течении смены;

с_б= 0.35ккал/кг⁰С при t = 60⁰С (табл. на с. 16 [12]).

1) Определяем количество тепла, затрачиваемое на плавление битума:

Q₂ = ккал/час;

– удельная теплота плавления битума, = 30 ккал/кг.

2) Определяем потери тепла при разогреве битума в хранилище, которые происходят при передаче тепла от битума дну хранилища. А также при передаче тепла вышележащим слоям битума. Потери тепла с поверхности битума в воздух, а также через стенки хранилища не происходят, так как в хранилище разогревается до температуры плавления T₂ = 60⁰С только тонкий слой битума на дне, который быстро стекает в приямок. Определяем потери тепла при разогреве битума в хранилище (11.4):

Q₃= ккал/час (11.4)

= 0, 4 – коэффициент теплопередачи от битума дну;

F_дн =18х12=216м² – площадь дна хранилища, где 18м х12м – размеры хранилища по дну (см. «определение размеров битумохранилища»);

T₁ – температура дна хранилища, ⁰С;

T₂ – температура разогретого битума в хранилище, ⁰С;

_б–коэффициент теплопередачи в вышележащие слои битума,

(11.5)

где: h – толщина слоя битума в хранилище, м (задавались при определении размеров битумохранилища);

коэффициент теплопроводности битума, .

(11.6)

где: плотность битума, т/м³ (г/см³);

коэффициент равный 0, 025;

F_б – площадь поверхности битума, м², где 24м 18м – размеры битумохранилища поверху (одной секции).

3) Определяем полный расход тепла на разогрев битума в битумохранилище до температуры 60 ⁰С (11.7):

(33660 КДж/час) (11.7)

III.1. Определяем количество тепла, необходимое для разогрева битума в приямке до температуры T = 90 ⁰С (11.8)

(11.8)

с_б = 0, 4 при t = 90 ⁰С (табл. на с.16 [12])

3. Определяем потери тепла при разогреве битума в приямке, которые происходят с поверхности битума в воздух, а так же через дно и стенки приямка (11.9):

(11.9)

где: F_дн.пр. – площадь дна приямка, м². Принимаем приямок с размерами 3 4 м; И толщиной слоя битума в нём h_б = 0, 5 м. ;

F_ст. – площадь стен приямка, соприкасающихся с битумом, Р – периметр приямка, м;

а_ст = 6, 1 – коэффициент теплопередачи через стены приямка;

T₁ – температура дна, стен приямка и окружающего воздуха, ⁰С;

а_п – коэффициент теплопередачи от поверхности битума воздуху.

, где вязкость по Энглеру.

F_п – площадь поверхности битума в приямке,

1) Определяем полный расход тепла на разогрев битума в приямке до температуры 90⁰С (11.10):

Q_пр =Q₄ + Q₅ =32400 +3900 =36300 ккал/час, (8684 КДж/час) (11.10):

IV. Определяем суммарный расход тепла, необходимый для одновременного разогрева битума в цистернах, хранилище и приямке (11.11):

Q = Q_ц + Q_хр +Q_пр = 2016000+140700+36300 =2193000ккал/час (11.11):

V. Определяем необходимый расход пара для подвода этого тепла (11.11):

П = Q/q =2193000/662, 3 = 3311, 2 кг/час (11.12):

где: q – удельная энтальпия пара, определяемая по справочнику зависимости от температуры (давления) пара, q = 662, 3 ккал/кг;

VII. По известному часовому расходу пара П =3311, 2 кг/час выбираем пять парообразователей ДС-20 (Д-564) с общей производительностью 3750 кг пара в час.

VIII. Таблица 11.1

IX. Технические характеристики парообразователя ДС-20

Параметры парообразователя	Рабочее давление, МПа	Площадь поверхности нагрева котла, м	Производительность П, кг/час	Объём пара с 1м поверхности нагрева, кг/час
ДС-20 (Д – 564)	1, 0	12, 5…14, 0		50…75

X. 1). Определяем необходимую площадь поверхности нагревательных элементов, расположенных в днище битумохранилища для разогрева битума до температуры T₂ =60⁰C (11.13):

F_хр = (11.13)

где: k – коэффициент теплопередачи через стенки стальных труб,

k=40 , при t 100⁰C.

T_н – температура насыщенного пара при его рабочем давлении
(T_н= 169, 6⁰С при Р = 1 МПа,

Т_к – температура конденсата, Т_к = 119, 6⁰С при р = 0, 2 МПа.

2). В качестве нагревательных элементов используются стальные трубы. Принимаем их диаметр d_н =0, 2 м (с. 19 [12]) и определяем их длину (11.14):

м; d_н – наружный диаметр труб, м (11.14)

1). Определяем площадь поверхности труб, необходимую для разогрева битума в приямке до температуры t_з =90⁰С (11.15):

XI. F_пр = (11.15)

2). Принимаем металлические трубы в приямке с наружным диаметром
d_н = 0, 2 м и определяем их длину:

. Определяем требуемую производительность битумоплавильных установок:

П = т/час;

где: m – часовая потребность в битуме для производства, а/б смесей, т/час
(см. п. II. 1);

k – коэффициент, учитывающий затраты времени на подогрев битума
в битумохранилище в начале смены, а также неравномерность потребления битума.

По известной часовой производительности П = 4.86т/час выбираем одну битумоплавильную установку Д-649 производительностью 10т битума в час, так как с точки зрения потребления энергоресурсов она экономичней, чем две установки Д-506 (табл. 9 [12]).

Таблица 11.2

Технические характеристики битумоплавильной установки Д-649

Определяем часовую потребность в смеси щебня и песка для производства асфальтобетонных смесей (11.16):

т/час (11.16)

Щ и П – суммарная суточная потребность соответственно в щебне и песке, т/сутки.

k – коэффициент, учитывающий неравномерность потребления щебня и песка;

n_см – количество рабочих смен в сутках;

Т_см – продолжительность одной смены, час;

k_в – коэффициент использования рабочего времени в течении смены.

По часовой производительности m = 48, 4 т/час выбираем сушильный барабан со следующими характеристиками (см. табл. 12.3).

Таблица 11.3

Технические характеристики сушильного барабана

Производительность, т/час	Объём, м	Диаметр, мм	Длина, мм	Мощность, кВт
	9, 30			14, 0