Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий

РАСЧЕТ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ

Производительность печи как теплового агрегата может быть опреде­лена по формуле

Q = — ^А— кг/час, (404)

где Q — производительность печи в кг/час;

Н — поверхность теплопередачи в печи в м2 k — средний коэффициент теплопередачи в ккал/м2часград;

At — средняя разность температур газового потока и обжигаемого материала в град.; q — удельный расход тепла в ккал на обжиг 1 кг клинкера.

Величина k — коэффициента теплопередачи принимается в среднем равной 30—32 ккал1м2час-град. Производительность современных конструк­ций вращающихся печей доходит до 1800 т/сутки при мокром способе производства и до 850—1000 т/сутки при сухом.

Эффективность работы вращающейся печи характеризуется удельным съемом с 1 м2 внутренней поверхности корпуса печи. Удельный съем (удель­ная производительность) в современных вращающихся печах колеблется в пределах от 16 до 50 кг! м2час.

Длина печи может быть определена по формуле

/ 1000Q

L~ nDcp(k + )q м’ <405)

где L — общая длина печи в м;

Q — производительность печи в т/час,

k — отношение поверхности теплообменных устройств к внутренней

поверхности футеровки. Для печей, оборудованных цепными заве­

сами и ячейковыми теплообменниками, k ж 1,1; q — удельный съем с 1 м2 поверхности корпуса (16—50 кг/м2час);

Dcp — средний внутренний диаметр корпуса печи, определяемый по фор­муле

DcP= 1.1 y^Q-

Общая длина печи может быть также подсчитана по формуле

*.= 11,5 -g-м. (406)

Производительность печи как транспортирующего устройства Е. И. Ходоров (Печи цементной промышленности, Промстройиздат, 1950 г.) рекомендует определять по формуле

Q = 60n-R2cp<pvy ті час, (407)

где R — средний внутренний радиус печи в м;

Ф — коэффициент заполнения сечения печи материалом; при угле наклона печи в 3,5% ф = 0,1; v — скорость движения материала в печи в м/мин; у — насыпной вес материала в тім3-,

JtDin, о =■- 100 ■ м! мин

здесь і —- уклон печи в %;

п — число оборотов печи в минуту;

D — диаметр печи в свету в м.

Мощность, потребная для вращения печи, расходуется на преодоление

трения качения бандажей по роликам, трения скольжения цапф опорных

роликов в подшипниках и, наконец, на подъем материала.

Суммарный момент будет равен

Мая = Мг + М, + М„ (408)

где Мг — момент трения качения бандажей по роликам;

Mx=^1±±v~^™m, (409)

где R1—радиус бандажа в м г — радиус ролика в м;

(д. — коэффициент трения качения (|х = 0,0005 м);

Gобщ — вес корпуса печи и материала в кг

г|з — угол между вертикальной осью корпуса и линией центров корпуса и ролика (фиг. 142, а).

Отношение диаметра опорных роликов к диаметру бандажа обычно при­нимается в пределах d

Di =-£-=0,25 4-0,27; г = 0,26^.

Угол гр обычно равен 30°. Таким образом,

Ю - кгм.

Момент трения скольже­ния цапф опорных роликов в подшипниках М2 равен

(410)

M.,=f •— Q кем,

г 1 cos г]; г ^ *

где Go6lu — вес вращающихся частей корпуса и материала; f — коэффициент тре­ния скольжения (f = 0,02ч-0,03); q — радиус цапфы.

Учитывая формулу (410) и подставляя значения / и cos чр, получим

^ = °-025o^l = 0'111-W кгм-

Момент, возникающий при подъеме материала, равен (фиг. 142, 6)

М3 = GMxu, (414)

хч — расстояние от вертикальной оси до центра тяжести поднятого материала;

G„ — вес материала, находящегося в печи.

Координата центра тяжести кругового сегмента определяется по формуле

s3

(415)

12 F.

s — хорда кругового сегмента в м; центральный угол, опирающийся на хорду кругового сегмента, обычно принимается для вращаю­щихся печей в пределах от 80 до 90е;

FM — площадь сегмента материала в м2.

Площадь сечения материала, продвигающегося в печи, изменяется, уменьшаясь к разгрузочному концу (потеря влаги, выгорание органических веществ, выделение СОа и т. д.). Это в равной мере относится и к объемному весу материала, находящегося в печи. А. И. Боганов на основании практи­ческих данных рекомендует принимать среднюю площадь сечения материала в печи, равной 0,1 всей площади сечения корпуса печи в свету.

Средний объемный вес материала принимается равным 1200 кг/м3.

Таким образом, получаем

где

S3

г4 ~~ 12-0,1 - F '

Величина s для центрального угла 85° равна 1,35/?ср. Таким образом,

1 35ЗД3

г. - — = 0,653./? (417)

ц 12-0,1-я R2rn р V '

LfJ

Согласно фиг. 142, б имеем

Хц = 1"цш sin р, (418)

где Р — угол, характеризующий перемещение центра тяжести (угол сполза­ния материала). Величина угла р принимается равной 45°.

Таким образом,

хц = 0,707 0,653Яср = 0,462Яср. (419)

Подставляя найденное значение хц в формулу (414), получим

Ms = 0,462 Rcp ■ GM. (420)

Вес материала, находящегося в печи, корпус которой имеет одинаковый диаметр по всей длине, будет равен

GM = FMyL = 0MR2ceLy = 377R2ceL кг, (421)

V — усредненный по длине печи объемный вес материала, равный 1200 кг/м3;

L — длина печи в м;

Rce — радиус корпуса печи в свету в м.

Для печи размером 4,5 X 170 ж при Rce zzz 2,05 м получаем

GM = 377 -2,052 -170 ж 270 000 кг.

Для печи переменного диаметра расчет проводится по участкам.

При подсчете веса корпуса, в связи с различными толщинами обечаек, расчет рекомендуется вести по участкам, пользуясь формулой

Sk = яГ)срЬ\1 «г. (422)

гДе вк — вес корпуса на пролете длиной I в кг;

Dcp — средний диаметр корпуса в м;

6 — толщина листа в м;

Yi — объемный вес металла, равный 7850 кг/м3;

I — длина пролета в м;

gK = 24 6№Dcp-bl кг. (423)

Вес корпуса печи размером 4,5 X 170 м, толщина обечаек которого колеблется от 30 до 60 мм, подсчитанный по формуле (422), составляет 792 000 кг.

Далее определяется нагрузка от колец жесткости. Всего на печи длиной 170 м установлено 29 колец; вес кольца 3,3 т. Общий вес колец 96 200 кг. Нагрузка от веса футеровки определяется по формуле

£ф = * {Rl - R%) 12 кг, (424)

где RK — внутренний радиус корпуса в м;

R0 — внутренний радиус футеровки в м (равен Rcp);

I — длина пролета в м;

Y2 — объемный вес футеровки в кг/м3.

Объемный вес футеровки кг/м3 принимается равным:

клинкеро-цементной........................................ 2200..... хромомагнезитовой ......... 2300

шамотного кирпича.......................................... 2100

талькового » 2200 жароупорного чугуна......................................... 7800

Для печи размером 4,5 X 170 м общий вес футеровки, подсчитанный по формуле (424) по участкам, составляет 920 ООО кг:

Вес цепной завесы.................................................................................................. . 103 980

» теплообменника.................................................................................................... 42 ООО

» бандажа с установочными приспособлениями... 30 500

Общий вес бандажей................................................................................................... 213 500

Вес зубчатого венцового колеса с крепежными деталями.................................................... 60 000

» фильтра-подогревателя принимаем равным............................................................... 50 000

Таким образом, общий вес печи составит

Собщ = GK + GM = 2 276 700 + 270 000 = 2 546 700 кг. (425)

Мощность электродвигателя определится по формуле

"■ + "■ + «• тт. (426)

где Ni — мощность, затрачиваемая на преодоление трения качения бандажей по роликам;

N2 — мощность, затрачиваемая на преодоление трения скольжения цапф опорных роликов в подшипниках;

Ns — мощности, расходуемая на подъем материала.

Пользуясь формулами (411), (413) и (420), находим

д/ Мхп 2,8G06«j-10 3-1,2 о о KRrrl.

1 975 975 — ’ ’

здесь п — число оборотов корпуса печи в минуту; п = 1,2 об/мин

N*= ~ш~ = 0,1 "SjT0" = 90)5 тт•

где q — радиус цапфы равен 0,26 ж,

= =314 я»;

Ихщ = 8,8 + ц9,3+ 314 = 452 квт.

Коэффициент полезного действия принят равным Т] = Г)3 = 0,973 = 0,913.

Завод Сибтяжмаш для печей размером 4,5 X 170 м принимает два электро­двигателя мощностью по 250 квт. В ГДР для аналогичных печей принят один электродвигатель мощностью 450 квт.

Американская фирма Аллис Чалмерс предлагает производить определе­ние мощности по эмпирической формуле

N = Nmp + Nnep, (427)

гДе Nmp — мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения;

Nnep — мощность, расходуемая на передвижение материала;

Nmp = k Go6uidD1nro,92- Ю-s ^ с > (428)

где Go6ll( — общая нагрузка на все опоры в фунтах; d — диаметр цапф осей в дюймах;

Di — диаметр бандажа в дюймах; п — число оборотов печи в минуту;

16 Сапожников

f ■— коэффициент трения при жидкой смазке; / = 0,015;

D2 — диаметр роликов в дюймах; k — коэффициент запаса; k = 1,2.

Принимая по аналогии с приведенным выше расчетом Go6ui=2 546 700 кг

(5600 000 фунтов), = 0,26, d = 0 52 м (20,5 дюймов), п = 1,2 обімин,

получим

Nmp = 95 л. с.; (429)

= k (Dcp sin Q)3nLk1 л. с.,

где k — коэффициент запаса; k = 1,2;

Dp — средний диаметр печи в свету в футах; sin 0 — принимается в зависимости от степени заполнения печи (см. приводимые ниже данные); при загрузке 0,1 sin 0 = 0,73; п — число оборотов печи в минуту;

L ■— длина корпуса печи в футах;

kx — коэффициент, зависящий от назначения печи. При обжиге

цементного клинкера по сухому или мокрому способу ki =

= 0,76 -10-3.

При Dcp = 4,1 м (13,45 фута), п = 1,2, L = 170 м (567 футов) и sin 0 = = 0,73 (при коэффициенте заполнения 0,1) получим

Nncp = 530 л. с.

N = Nmp + Nnep = 95 + 530 = 625 л. с. = 460 кет.

Значения sin 0 в зависимости от загрузки печи