Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
|
Методы термического обезвоживания материалов и их сравнительный анализ.
Стр 1 из 113Следующая ⇒
Вопросы для проведения Государственного экзамена
МЕТОДЫ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ И ИХ СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ.
| Сушкой называется процесс обезвоживания материала, основанный на испарении влаги в окружающую среду при нагревании. При сушке удаляется только та влага, которая связана с материалом механическими или физико-химическими связями. Сушка – тепловой процесс обезвоживания твердых материалов путем испарения влаги и отвода образовавшихся паров. При этом в веществе происходит перенос тепла и диффузи- онное перемещение влаги. Производительность процесса сушки определяется интервалом времени, необходимым для понижения влагосодержания материала от начального значения Mн до конечного Mк. В химической промышленности наиболее распространена конвективная сушка, которая проводится в барабанных сушилках и сушилках с псевдосжиженом (кипящем) слое. Цель управлениясушки заключается в обеспечении высушивания поступающего влажного твердого материала до заданного влагосодержания при определенной производи- тельности установки по влажному материалу. Основным возмущениемпроцесса является изменение расхода, начальной влажности и дисперсного состава частиц твердого материала, а также изменение расхода и начальной температуры сушильного агента – теплоносителя. Основная регулируемая величинапроцесса – это остаточная влажность твердого ма- териала. Вследствие отсутствия надежных измерительных преобразователей остаточной влаж- ности твердого материала при автоматизации процесса в качестве регулируемых величин используют температуру или влажность сушильного агента 6. Машины для сушки и термообработки материалов Сушкой принято называть процесс удаления влаги из материала путем ее испарения, В технологии текстильного производства сушка занимает видное место, так как цикл обработки текстильных материалов требует их обезвоживания как на конечной, так и на промежуточных стадиях обработки. Под термообработкой понимают процессы, связанные с подводом теплоты к сухому материалу. В большинстве сушильных машин влажный материал контактирует с окружающим воздухом, который используется для уноса испарившейся влаги. Поэтому, в первую очередь необходимо рассмотреть свойства влажного воздуха. 6.6.1. Процесс сушки в барабанной сушилке В барабанной сушилке(рис. 112) влажный материал из бункера дозатором 2 подается в барабан 5, в который также поступает горячий воздух, нагреваемый в топке 3 за счет, на- пример охлаждения топливного газа. При вращении барабана частицы твердого материала перемещаются вдоль его оси. В том же направлении прямотоком по барабану проходит горячийвоздух, отдавая тепло частицам материала и испаряя находящуюся в них влагу. Высушенный материал ссыпается из барабана в бункер 6, а воздух через циклон отсасывается вентилято-ром 8. Продолжительность сушки в барабанных сушилках составляет несколько десятков минут, прохождение воздуха исчисляется секундами. Процесс сушки обычно регулируют по влажности теплоносителя на выходе из бараба- на. Регулятор влажности воздействует на клапан, установленный на линии подачитопливногогаза в топку Для полного сгорания топливного газа в топку подают первичный воздух, количество которого поддерживают постоянным, с помощью регулятора расхода. Требуемая температура воздуха на входе в барабан обеспечивается регулятором температуры, воздействующим на подачу вторичного воздуха в камеру смешения. Схема стабилизации барабанной сушилки обеспечивает высушивание влажного твер- дого материала до заданной остаточной влажности, только при небольших по величине изме- нениях входных величин процесса сушки. Вследствие большого запаздывания в объекте каче- ственное регулирование процесса возможно лишь с помощью многоконтурных систем, рис. 113. В рассматриваемом случае подачей топливного газа на установку управляет каскадная система регулирования температуры воздуха в барабане (стабилизирующий регулятор) с кор- рекцией по влажности воздуха на выходе их сушилки (корректирующий регулятор). При наличии надежного измерительного преобразователя остаточной влажности вы- сушиваемого материала возможно введение в данную систему еще одного контура с регуля- тором влажности твердого материала, выходной клапан которого в качестве задания направ- ляют на регулятор влажности сушильного агента. При отсутствии такого измерительного пре- образователя и в случае необходимости периодически корректируют задание регулятора влажности сушильного агента по данным лабораторного анализа. Для повышения чувствительности АСР температуры воздуха измерительный преобра- зователь (термопару) устанавливают в пределах первой трети барабана, т. к. вначале аппарата температура теплоносителя изменяется более интенсивно, чем в его конце. При этом умень- шается также запаздывание объекта. Термопару монтируют непосредственно на поверхности барабана, а ее свободные концы подсоединяют к передающему преобразователю через специ- альное токосъемное устройство с подвижными контактами. При необходимости компенсации изменения нагрузки установки по расходу влажного материала можно предусмотреть допол- нительный контур регулирования по возмущению этой величины. Полнота сгорания топливного газа обеспечивается АСР соотношения расходов топлив- ного газа и первичного воздуха, управляющей подачей первичного воздуха в топку. При из- менении теплотворной способности топлива целесообразно корректировать это соотношение по содержанию кислорода в топочных газах. Рис. 113.Схема многоконтурного регулирования процесса сушки в барабанной сушилке. 1 – бункер влажного материала; 2 – дозатор; 3 – печка; 4 – смесительная камера; 5 – сушильная камера; 6 – бункер сухого материала; 7 – циклон; 8 – вентилятор. 6.6.2. Автоматизация сушилок с кипящим слоем. В сушилках с кипящим слоем (рис. 114) процесс сушки продолжается до нескольких минут. Сушильный агент (воздух) проходит через сушилку за доли секунды. Влажный мате- риал подается из бункера 1 шнековым питателем в сушилку 4, где он сжижается воздухом, на- греваемым в топке 2 за счёт сжигания топливного газа. Воздух отсасывается через циклон 5 воздуходувкой 6, а высушенный материал выводится из сушилки. Установлено, что в псевдосжиженом слое температура определяет остаточную влаж- ность частиц твердого материала во время их пребывания в аппарате и является основной ре- гулируемой величиной. Ее можно поддерживать, меняя расход высушиваемого материала, а также расход или температуру сушильного агента. Возможно применение любого из этих ва- риантов. Использование в качестве регулирующего воздействия расхода влажного материала требует установки дополнительного бункера для этого материала между предыдущей техно- логической установкой и сушилкой. При использовании же расхода или температуры воздуха следует иметь ввиду, что на изменение этих величин наложены ограничения по максимуму и минимуму. Температура в слое псевдосжиженого материала поддерживается регулятором, кото- рый управляет подачей влажного материала в сушилку. Рис. 114.Схема регулирования процесса сушки в аппарате с кипящим слоем высушиваемого материала: 1 – бункер влажного материала; 2 – печка; 3 – смесительная камера; 4 – аппарат с кипящим слоем; 5 – циклон; 6 – воздуходувка. Возрастание температуры в слое свидетельствует о понижении среднего значения оста- точной влажности частиц твердого материала. Реагируя на это, регулятор увеличивает ско- рость вращение шнека питателя, что приводит к увеличению подачи влажного материала и снижению температуры в слое. Поддержание постоянства температуры воздуха на входе в сушилку обеспечивается с помощью АСР, изменяющей подачу топливного газа в топку. Регулятор состояния устанавли- вает подачу первичного воздуха в топку в количестве, необходимом для полного сгорания то- пливного газа. Расход горячего воздуха, подаваемого в сушилку под распределительную ре- шетку и псевдосжижающего частицы высушенного материала, стабилизируется изменением подачи вторичного воздуха в смесительную камеру 3. Заданное разрежение в сушилке регулируется с помощью клапана, установленного на линии отработанного сушильного агента. Материальный баланс агента по твердому материалу соблюдается за счет поддержания постоянства уровня псевдосжиженого материала в сушилке с помощью регулятора, управ- ляющего отводом сухого материала. Уровень псевдосжиженого материала измеряется гидростатическим дифманометриче- ским уровнемером по перепаду давления в сушилке. Изменение расхода сухого материала из аппарата обеспечивается изменение проходно- го сечения задвижки и с пневматическим приводом, работающим от регулятора уровня. В сушилках с кипящим слоем целесообразно применять экстремальные схемы регули- рования. В качестве критерия оптимальности можно выбрать количество влаги W, удаляемой из твердого материала в единицу времени: (), н к W = F M − M где F – расход сухого материала; – начальная и конечная влажность материала. н к M, M Количество влаги рассчитывается с помощью вычислительного устройства, выходной сигнал которого направляется на экстремальный регулятор, изменяющий расход сушильного агента. При этом необходимо предусмотреть ограничения по минимальной влажности сухого материала, а также по минимальному и максимальному расходам сушильного агента. Границы изменения расходов сушильного агента определяют областью существования псев- досжиженного слоя частиц твердого материала__ |
Данная страница нарушает авторские права?