Разработка автоматического управления процесса сушки полидисперсных материалов во взвешенно-закрученном слое - Дипломная работа

Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов позволяет удешевить транспортировку, придать им необходимые свойства (например, уменьшить слеживаемость удобрений или улучшить растворимость красителей), а также уменьшить коррозию аппаратуры и трубопроводов при хранении или последующей обработке этих материалов. Влагу можно удалять из материалов механическими способами (отжимом, отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием). При этом предварительное удаление влаги обычно осуществляется более дешевыми механическими способами (например, фильтрованием), а окончательное - сушкой.Сушка - это процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала путем испарения содержащейся в нем жидкости за счет подведенного к материалу тепла. При сушке обычно удаляется из продукта жидкий компонент, которым в большинстве случаев является вода, однако часто приходится удалять и органические растворители. При сушке изменяется теплопроводность материала, снижается его объемный вес и повышается прочность. По своей физической сущности сушка является сложным диффузионным процессом, скорость которого определяется скоростью диффузии влаги из глубины высушиваемого материала в окружающую среду. Удаление влаги при сушке сводится к перемещению тепла и вещества (влаги) внутри материала и их переносу с поверхности материала в окружающую среду.Высушиваемый материал поступает в сушилку 3, где его влажность снижается от ?1 (начальная) до ?2 (конечная). В сушилке материал либо находится в неподвижном состоянии (на противнях, вагонетках), либо движется (на транспортерных лентах, сетках, при помощи гребков, пересыпается при вращении сушилки). Сушка производится за счет тепла, вырабатываемого в генераторе тепла 2, куда теплоноситель может подаваться вентилятором 1. Генератором тепла могут служить паровые или газовые калориферы, топки, работающие на твердом, жидком или газообразном топливе, инфракрасные излучатели и генераторы электрического тока. Выбор генератора тепла обычно определяется схемой и методом сушки, физическими свойствами высушиваемого материала и требуемым режимом сушки.Тогда часовая производительность сушилки будет G2 (в кг/ч): G2 = G/(ab) где G-годовая производительность по готовому продукту, кг ; a - число часов работы сушилки в сутки; b - число рабочих дней в году; величины a и b зависят от характера производства; обычно для непрерывнодействующих производств принимают a = 22ч. b = 330 сут, иногда принимают 7000-8000 рабочих часов в году. Если в процессе сушки происходят безвозвратные потери материала, часовую производительность рассчитывают с учетом этой поправки: G"2 = G2/k где k - коэффициент, учитывающий выход продукта; он должен составлять 0,95 - 0,99.Для испарения влаги и проведения совместно с сушкой других термических процессов к материалу необходимо подвести тепло. Если на основании опытных данных известен режим процесса, то из теплового баланса можно определить расход тепла на сушку и расход соответственно топлива, электроэнергии, пара. ?Q = Qисп Qm Qп Qг Qд Qt где Qисп , Qm - расход теплоты соответственно на испарение влаги и нагревание материала; Qп и Qг - потери теплоты соответственно в окружающую среду и с отходящими газами; Qд-расход теплоты на дегидратацию, разрушение энергии связи с материалом и другие эндотермические процессы; Qt - расход теплоты на нагревание дополнительно вводимых сред (пара, сжатого воздуха и транспортных средств. Для непрерывнодействующих сушилок рассчитывают часовой расход теплоты, для сушилок периодического действия - расход теплоты на один цикл сушки. До определения максимальной поверхности сушилки можно приближенно принять удельные потери теплоты в окружающую среду qп = 125 ? 420 КДЖ на 1 кг испаренной влаги в зависимости от влажности материала (меньшую величину принимают для высоковлажных материалов).В связи с ростом производства различных химических продуктов, повышением требований к их качеству, совершенствованием технологии производства появляется необходимость в разработке новых способов сушки, обеспечивающих высокое качество продукта, максимальную автоматизацию, механизацию и значительную интенсификацию процесса. Условная удельная интенсивность процесса (например, съем влаги с 1 м3 любого аппарата) зависит от концентрации материала, точнее - от активной поверхности тепло-и массообмена материала в единице объема, от максимально допустимых потенциалов переноса теплоты и массы и от гидродинамической (аэродинамической) обстановки. Например, при двух различных способах сушки удельная интенсивность испарения может быть одинаковой, если в первом случае поддерживается более высокая концентрация материала, а во втором - более высокие температуры газовой фазы. Для интенсификации процессов сушки и повышения экономической эффективности работы аппаратов могут быть выбраны следующие пути: использование более высоких начальных температур теплоносителя в условиях автоматизированных контроля и регулирования температуры.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Сущность процесса сушки

1.1 Принципиальная схема сушильной установки

1.2 Расчет сушильной установки

1.2.1 Материальный баланс сушильной установки

1.2.2 Тепловой баланс сушильной установки

1.3 Возможности интенсификации процесса сушки

1.4 Аппаратное обеспечение процесса сушки

1.4.1 Классификация сушилок

1.4.2 Основные типы сушилок

2.Автоматизация сушильных установок

2.1 Классификация способов автоматизации

2.2 Технологические основы регулирования сушилок с кипящим слоем

2.3 Регулирование процессов в сушилках с КС

2.4 Оптимизация процесса сушки

2.5 Определение момента окончания сушки по разности температур

2.6 Регулирование отдельных параметров

2.7 Средства контроля и регулирования

3. Разработка автоматического управления процесса сушки полидисперсных материалов во взвешенно-закрученном слое