- introducere
- 1 Datele pentru calcul
- 2 Calculul materialului
- 3 Calcul termic
- 4 Calcul constructiv
- 5 Calcularea elementelor structurale ale cuptorului pentru rezistență
- 5.1 Calcularea conexiunii la flanșă a carcasei
- 5.2 Calcularea plăcilor din carcasă
- 5.3 Calcularea căptușelii
- 5.4 Calcularea cadrului
- 5.5 Fundația cuptorului
- literatură
Sinterizarea tabletelor din UO2 reprezintă etapa principală în procesul de producție pentru prepararea tabletelor. În acest proces apar toate proprietățile fizico-chimice ale pulberii originale, precum și toate operațiile tehnologice anterioare. În plus, parametrii procesului de sinterizare, în principal mediul de gaz, temperatura și timpul de sinterizare, au o influență semnificativă asupra calității tabletelor.
Pentru îndepărtarea controlată a compușilor volatili pentru a preveni crăparea comprimatul înainte de sinterizare este încălzită ușor la 600 - 800 ° C timp de 10 ore, după care temperatura a fost ridicată la o temperatură de sinterizare predeterminată. Modul prestabilit este prevăzut cu bărci de avansare cu pastile în cuptoare tip tunel care funcționează în regim continuu și care are trei zone de temperatură: peleți pentru încălzire, sinterizare și răcire.
1 Datele pentru calcul
Datele inițiale sunt prezentate în tabelul 1.
Tabelul 1 - Date inițiale
1 Productivitate, kg / zi
4 Temperatura inițială a materialului, 0 ° C
Temperatura de sinterizare, 0С
6 Temperatura de uscare, 0С
7 Presiunea gazului în cuptor (H2), MPa
8 Densitatea materialului, g / cm3
9 Lungimea de funcționare a cuptorului, m
1) materialul este în cuptor timp de 24 de ore;
2) încălzitoarele cu molibden sunt conținute într-un vid;
3) răcirea se efectuează prin purjare cu un gaz inert.
2 Calculul materialului
Calculul materialului procesului de uscare va fi redus la compilarea unui bilanț material și determinarea costurilor de masă ale tuturor fluxurilor. Ecuația balanței materiale pentru umiditate are forma:
unde GH este debitul masic al materialului care urmează să fie uscat, kg / s;
GK - debitul masic al materialului uscat, kg / s;
W - cantitate de umiditate retentivă, kg / s;
WH - cantitatea de umiditate conținută în materialul care urmează să fie uscat, kg / s;
WK - cantitatea de umiditate conținută în materialul uscat kg / s;
Gc - debitul masic al materialului uscat, kg / s;
Din ecuația echilibrului material (1) definim cheltuielile de masă:
Pe baza rezultatelor calculului, compilam un tabel al balanței materiale.
Tabelul 2 - Bilanțul materialului
3 Calcul termic
Calculul termic este redus la compoziția balanței termice a procesului de uscare și a procesului de calcinare și pentru a determina cantitatea de căldură furnizată.
Ecuația pentru echilibrul termic al procesului de uscare este:
unde este cantitatea de căldură care intră în cuptor cu un material uscat, W;
- capacitatea de căldură a materialului, J / (kg K);
- temperatura inițială la intrarea în cuptor, 0 ° C;
- cantitatea de căldură care intră în cuptor cu umiditate, W;
- capacitatea de căldură a umezelii, J / (kgK);
Qnagr - căldură din încălzitoare, W;
- cantitatea de căldură scoasă din cuptor cu material uscat, W;
- temperatura finală a materialului la părăsirea zonei de uscare, 0 ° C;
- cantitatea de căldură scoasă din uscător cu umiditate, W;
10% - pierderea căldurii în mediul înconjurător, la deschiderea ușilor și prin căptușeală și zidărie, W;
- cantitatea de căldură furnizată cu căruțele, W;
- cantitatea de căldură scoasă din cărucioare, W.
Definiți componentele ecuației de echilibru termic:
Determinați cantitatea de căldură suplimentară furnizată uscătorului:
Rezultatele calculării echilibrului termic al procesului de uscare sunt prezentate în tabel
Tabelul 3 - Echilibrul termic
unde este cantitatea de căldură care intră în cuptor cu o uscare
- capacitatea de căldură a materialului, J / (kgK);
- temperatura inițială la intrarea în zona de sinterizare, 0 ° C;
Qnagr - căldură din încălzitoare, W;
- Cantitatea de căldură scoasă din cuptor cu calcinat
- temperatura finală a materialului la părăsirea cuptorului, 0 ° C;
10% - pierderea căldurii în mediul înconjurător, la deschiderea ușilor și prin căptușeală și zidărie, W;
- cantitatea de căldură furnizată cu căruțele, W;
- cantitatea de căldură scoasă din cărucioare, W;
Definiți componentele ecuației de echilibru termic:
Determinați cantitatea de căldură suplimentară furnizată uscătorului:
Rezultatele calculării echilibrului termic al procesului de uscare sunt prezentate în tabel
Tabelul 4 - Echilibrul termic
4 Calcul constructiv
În calculul de proiectare este necesar să se determine volumul de lucru al cuptorului.
Produsele din cuptor sunt situate pe cărucioare. Capacitatea fiecărui cărucior este de 70 kg UO2. Perioada de utilizare a produsului în cuptor este de 1 zi. Presupunem că ar putea exista 10 cărucioare în cuptor. Lungimea fiecărui cărucior l = 300 mm, lățimea 200 mm, capacitatea de transport 70 kg. Distanța dintre cărucioare este de 700 mm.
luând în considerare alocația pentru măcinare:
Densitatea tabletei terminate este de 10,5 g / cm3. În consecință, greutatea tabletei
Lungimea zonei de lucru este L = 10 m, lățimea b = 0,7 m, înălțimea h = 1 m.
Volumul zonei de lucru este:
Lungimea totală a cuptorului:
unde l1, 12 sunt lungimile cutiilor de incarcare si descarcare.
5 Calcularea elementelor structurale ale cuptorului pentru rezistență
5.1 Calcularea conexiunii la flanșă a carcasei
Carcasa este realizată din oțel cu o grosime de 6,35 mm. Carcasa este testată pentru etanșeitate înainte de zidărie, în timpul asamblării finale și înainte de încălzire. Cilindrii de răcire cu apă îmbinate sunt atașați la racordurile flanșei pentru a proteja garniturile. Designul garniturii asigură etanșeitatea pe întreaga gamă de temperaturi de funcționare.
1 Presupunem o temperatură de proiectare de 20 ° C.
2 Tensiunea admisă pentru materialul bolțului.
3 Grosimea bucșei flanșei
pentru sudarea cap la cap
4 Diametrul cercului bolțului
unde u este decalajul normativ dintre piuliță și manșon (u = 4 - 6).
5 Diametrul exterior al flanșei
unde a este un aditiv constructiv pentru plasarea piulițelor de-a lungul diametrului flanșei
6 Diametrul exterior al garniturii
unde e este parametrul normativ, în funcție de tipul garniturii.
e = 37 - pentru garniturile plate și diametrul șuruburilor db = 27mm.
7 Diametrul mediu al garniturii
unde b este lățimea garniturii.
Alegem o garnitură nemetalică plană pentru aceasta b = 25mm.
8 Număr de șuruburi
tm = (4,2-5) * db = (4,2-5) * 27 = 113,4 - 135.
Acceptați tsh = 125mm.
Acceptăm nb = 70pcs.
9 Înălțimea flanșei
- este adoptată conform figurii 1.39 [5, c95]. = 2,5;
- înălțimea sudurii la capătul bucșei flanșei
i - panta bucșei I = 1/3;
-Grosimea la baza bucșei este sudată la capătul flanșei.
Acceptați hph = 60mm.
10 Încărcarea bolțurilor necesară pentru a asigura etanșeitatea
unde este aria secțiunii transversale a șurubului.
11 Condiția de rezistență a bolțurilor
12 Condiția de rezistență a garniturii
13 Starea etanșeității racordului la flanșă, determinată de unghiul de rotație al flanșei
5.2 Calcularea plăcilor de coajă
Calculul se efectuează pentru cazul unei plăci dreptunghiulare, încărcată pe întreaga suprafață cu o presiune p = 0,12 MPa, încorporată de-a lungul conturului. Gasim stresurile si deformarile conform formulelor:
unde sunt coeficienții dependenți de raportul b / a;
a, b - lungimea laturilor plăcii, m. a = b = 2 m.
Aproximativ valorile maxime ale deviațiilor (în centru) și tensiunilor (în mijlocul laturii mai lungi) pot fi determinate prin următoarele formule:
k este un coeficient în funcție de raportul a / b
5.3 Calcularea căptușelii
Calcularea rezistenței căptușelii cu întindere longitudinală în funcție de capacitatea de încărcare la o temperatură de până la 50 ° C se bazează pe următoarea inegalitate
Aici R este rezistența de proiectare a căptușelii la compresiune, R = 3,9 conform tabelului 3.7 [3, p100];
F este aria secțiunii elementului de căptușeală;
- coeficientul de îndoire longitudinală, luând în considerare o scădere a capacității portante.
Calcularea elementelor de căptușeală pentru rezistență în cazul tensiunilor axiale se efectuează pe baza inegalității
unde N este forța de tracțiune;
Rp este rezistența de proiectare a căptușelii, cu o soluție de gradul 5-100 ar trebui să fie luate 0.16 MPa.
Calcularea elementelor de căptușeală pe felie se face pornind de la inegalitate
unde Q este forța transversală calculată;
Rcp - rezistența la proiectare a căptușelii de felie 0.16 MPa;
f este coeficientul de frecare de-a lungul cusăturii căptușelii 0,7;
- presiunea medie la compresiune;
Calcularea elementelor de căptușeală pentru îndoire transversală ar trebui făcută pornind de la inegalitate
unde Q este forța transversală calculată;
Rra - rezistența de proiectare a zidăriei la principalele solicitări de tracțiune la încovoiere [3, tabelul 3.10];
b este lățimea secțiunii;
z este brațul perechii interne de forțe, z = (2/3) h.
Calcularea stabilității căptușelii. Căptușeală furnale, realizate din cărămizi și autosustinere pereți și coloane cu secțiune transversală dreptunghiulară și o înălțime considerabilă, verifică raportul admisibilă înălțimea pereților la grosimea lor:
unde H este înălțimea căptușelii,
h este grosimea peretelui.
Acest raport nu trebuie să depășească 25.
[6, c.113] pentru a accepta înălțimea peretelui 1000 mm și o temperatură a cuptorului de 1200 C, stratul interior este realizat din zidărie firebrick din clasa A de 300 mm grosime; arcul cu span este fabricat din același material cu o grosime de 200 mm.
5.4 Calcularea cadrului
Forța de spațiere a arcului trebuie să fie percepută de cadru. Forța aproximativă a expansiunii orizontale a arcului poate fi determinată din formula
unde K este coeficientul dependenței forței R de temperatura, este de 3,5 la o temperatură mai mare de 1200 ° C,
P este forța gravitației arcului,
- colțul central al arcului, deg.
Selectarea profilului grinzilor de călcâi. Momentul de rezistență al celui de-al cincilea fascicul este calculat prin formula
unde este stresul permis de tracțiune,
l este distanța dintre grinzile cadrului.
Luăm profilul grinzilor de călcâi sub formă de pătrat cu unghi egal cu dimensiunile de 90x90x8 mm.
Determinarea secțiunii transversale a cuplajului transversal superior. Secțiunea transversală a legăturilor superioare și inferioare se calculează prin formule:
Alegerea profilului rackului lateral. Momentul de rezistență al unui suport lateral este calculat prin formula:
Până la momentul rezistenței găsite, profilul profilului lateral este selectat:
Profilul suportului lateral este un dreptunghi de lățime egală, cu dimensiunile de 125x125x10 mm.
5.5 Fundația cuptorului
Încărcarea statică, compusă dintr-o masă de piese metalice și căptușeală, percepe fundamentul cuptorului. Fundația este realizată din piatră de carieră, beton sau beton armat. Principalul avantaj al betonului, în comparație cu alte materiale (cu excepția puterii): posibilitatea de a face baza oricărei forme complexe, care permite înălțime de construcție mică (fără o adâncitură semnificativă în sol) pentru a primi zona de presiune mare pe talpa de fundație. Grosimea fundației trebuie să fie astfel încât presiunea din cuptor să fie transferată în întreg subsolul și să nu existe forțe de îndoire și forfecare prea mari în fundație.
Caracteristicile construcției fundațiilor cuptoarelor:
1) părțile cuptorului și alte structuri nu pot fi susținute pe aceeași masă de fundație, deoarece poate apărea o altă proeminență a fundației și vor apărea fisuri și distorsiuni ale structurii;
2) Dacă structura cuptorului este situată sub nivelul apei subterane, fundația este construită astfel încât să se împiedice accesul la apă pentru căptușeală. Acest lucru se realizează prin instalarea în jurul zidurilor de argilă de până la 300 mm grosime; impermeabilizarea fundației; coborarea artificială a nivelului apei subterane de către dispozitivul de drenaj; construcția unui cașon sudat din oțel moale;
3) fundația subsolului trebuie amplasată sub adâncimea de îngheț a terenului (de obicei la 1,8 m față de nivelul solului); în magazinele încălzite sau fierbinți, aprofundarea fundației este nesemnificativă;
4) pentru a preveni încălzirea puternică a fundației de la căptușeală, canalele de aer sunt aranjate între ele.
De obicei, presiunea cuptorului la sol nu depășește 100 kPa, astfel încât construcția fundațiilor nu prezintă mari dificultăți. Dimensiunile fundației subsolului sunt determinate de sarcină și de presiunea admisă pe teren. Sarcina admisă pe fundație se calculează după formula:
unde R este forța finală a căptușelii de cărămidă sub presiune, Pa;
F - suprafața totală de bază, m2;
F1 - zona încărcată a subsolului.
1 Pavlov KF Romankov PG Noskov A.A. Exemple și sarcini pe parcursul proceselor și dispozitivelor tehnologiei chimice. - L. Chemistry, 1976. - 552p.
2 Planovsky A.N. Ramm V.M. Kagan S.Z. Procese și aparate de tehnologie chimică. - L. Chemistry, 1968. - 848 p.
3 Islamov M.Sh. Proiectare de focuri de artificii pentru scopuri speciale. - L. Energoizdat.1982. -168 s., Ill.
4 Islamul M.Sh. Cuptoarele industriei chimice - M. Chemistry, 1969-176 p., Ill.
5 Calculul și proiectarea mașinilor și aparatelor de producție chimică. MF Mikhalev. L. Mashinostroenie, 1984. - 301 p., Ill.
6 Dolotov G.P. Kondakov E.A. Proiectarea și calcularea cuptoarelor din fabrică și uscate. M. Machine Building, 1973, 272 p.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: