POLITECHNIKA KRAKOWSKA
KRAKÓW 05.2012r.
WYDZIAŁ INŻ YNIERII
I TECHNOLOGII CHEMICZNEJ
PROJEKT INSTALACJI DO
OTRZYMYWANIA SOLANKI
Marchań ska Karolina
1
Dane projektowe:
Młyn kulowy: W = 2[T/h] cm = 15[%mas]
Ds = 12[mm] ds = 0,075[mm]
Cyklon:
tp =20[oC]
dmin = 13[µm]
Mieszalnik:
cs = 10[%mas]
τ = 20[min]
Wirówka:
β =700
Pompa:
H =8[m]
I. MŁYN KULOWY
1. Stopień rozdrobnienia.
D
s =
s
s = 160
d s
2. Główne wymiary bębna.
k = ,
0 2
1
2000 ⋅ W 3,6
D =
D = 1
,
1 72
b
b
[ m]
3600 ⋅ Π ⋅ k
L = 2 ⋅ D
L =
b
b
b
[
343
,
2
m]
2
D
V = Π ⋅
b ⋅ L
V =
b
b
b
[
526
,
2
3
m ]
4
0,6
W = k ⋅ V ⋅ D
W =
556
,
0
b
b
3. Grubość ścianki bębna.
g = ,
0 01⋅ D
g = ,
0 012
b
b
b
[ m]
4. Elementy mielące - średnica kul.
1 D
D
d
b
b
=
⋅
+
d = ,
0 06
k
k
[ m]
2 24
18
5. Obroty bębna.
m
g =
8
,
9
1
2
s
1
g
obr
n =
⋅ 2 ⋅
n = ,
0 651
t
t
2 ⋅ Π
D
s
b
5
,
0 5 +
8
,
0 5
obr
n
=
⋅ n
n
= ,
0 456
rzecz
t
rzecz
2
s
6. Obliczono masę bębna.
a) masa elementów mielących
Ψ = ,
0 4
β = ,
0 65
b
kg
ρ = 7850
st
m 3
m = V ⋅ β ⋅ Ψ ⋅ ρ
m
3
= 1
,
5 56 ⋅10
k
b
b
st
k
[ kg]
b) masa nadawy
2
kg
ρ
= 2400
cz min
m 3
kg
ρ
= 2170
NaCl
m 3
c ⋅ ρ
+ 100 −
⋅ ρ
m
cz min
(
cm )
3
kg
NaCl
ρ =
ρ = ,
2 204 ⋅10
n
n
100
m 3
m = V ⋅ Ψ ⋅ 1 − β
⋅ ρ
= 767,401
n
b
(
b )
m
n
n
[ kg]
c) masa bębna
m = 1
,
1 ⋅ Π ⋅ D ⋅ L ⋅ g ⋅ ρ
m = 87 ,
2 483
b
b
b
b
st
b
[ kg]
d) całkowita masa młyna,795
M = m + m + m M
3
= ,
6 795 ⋅10
k
n
b
[ kg]
7. Podparcie bębna.
1
ω = 2 ⋅ Π ⋅ n
ω = 8
,
2 65
rzecz
s
D
R = ,
0 785 ⋅
b
R = ,
0 4
0
0
[
6 m]
2
P =
5
,
0 38 ⋅
ω
0
( m + m
2
,
1 202 104
k
n ) ⋅
⋅ R
P =
⋅
0
0
[ N]
Q = M ⋅ g
Q = ,
6 666 ⋅104 [ N ]
25
α = 2 ⋅ Π ⋅
α = ,
0 43 [
6 rad ]
360
P
= P ⋅ cos α
,
1 09 104
0 x
0
( )
P
=
⋅
0 x
[ N]
P
= P ⋅ sin α
,
5 082 103
0 y
0
( )
P
=
⋅
0 y
[ N]
W =
P 2 +
2
7,257 104
0
0 x
( Q + P 0 y )
W =
⋅
0
[ N]
P
γ = a
0 x
sin
γ =
1
,
0 5 [
1 rad ]
W 0
Π
θ = 2 ⋅
− γ
θ = ,
0 63 [
5 rad ]
8
P = W ⋅ cos θ
8
,
5 44 104
r
0
( )
P =
⋅
r
[ N]
D
D =
,
0 2
3
,
0 3
3
,
0 1
r
(
+
)⋅ b
D =
r
[ m]
2
D
obr
n = n
⋅
b
n = ,
1 72
r
rzecz
r
D
s
r
rad
ω = 2 ⋅ Π ⋅ n
ω = 10 8
, 1
r
r
r
s
a) warunek na ścinanie
3
7
N
k =
9
,
5 ⋅10
t
m 2
7
N
k = 5 ⋅10
d
m 2
P
A
r
=
A = ,
2 476 ⋅10−4
1
1
[ m 2]
4 ⋅ kt
A
d
= 4
1
⋅
d
= ,
0 018
= ,
0 025
cz
cz
[ m]
przyjmuję
dcz
[ m]
zn
Π
b) warunek na docisk
P
A
r
=
A =
8
,
5 44 ⋅10−4
2
2
[ m 2]
2 ⋅ kd
A
L
2
=
L
= ,
0 023
cz
cz
[ m]
d cz
8. Zapotrzebowanie mocy.
a) moc tracona na łożyskach
f = ,
0 05
P
N
r
= 8 ⋅
⋅ f ⋅ω
N
4
= 3
,
6 17 ⋅10
3
r
3
[ W ]
2
b) moc potrzebna na uniesienie zawartości młyna i nadanie mu energii kinetycznej D
h
b
= 1
,
1 3 ⋅
h = ,
0 66 [
2 m]
2
E
4
=
+
⋅ ⋅
= 8
,
3 46 ⋅10
p
( m
m
n
k )
g h
E p
(2 ⋅ Π ⋅ n
⋅ R 2
rzecz
0 )
E
4
=
+
⋅
= 1
,
5 39 ⋅10
k
( m
m
n
k )
Ek
2
z
0,24
= ,
2 23 ⋅ Ψ
z = ,
1 79
N
4
=
+
⋅
⋅
= 5
,
3 58 ⋅10
E
( E
E
p
k ) n
z
N
rzecz
E
[ W ]
c) całkowite zapotrzebowanie mocy
N = N + N
N
4
= 8
,
9 75 ⋅10
t
3
E
t
[ W ]
d) moc silnika do napędu młyna
,
0 6 + 8
,
0
η =
= ,
0 7
2
N
N
t
=
N = 14 ,
1 067
s
s
[ kW ]
η ⋅1000
9. Obliczono zapotrzebowanie powietrza do opróżnienia młyna.
kg
ρ
= 1
,
1 85
η
= 8
,
1 4 ⋅10−5
⋅
pow
pow
[ Pa s]
m 3
=
3
,
0 3 +
5
,
0
⋅
= ,
0 486
=
+
= 8
,
0 29
w
(
) D
D
b
Dw
[ m]
D
D
h
b
w
h
0
0
[ m]
2
2
2
a) prędkość opadania cząstki
4
- dla ruchu laminarnego
(
2
d ⋅10−3
ρ
g
m
s
) ⋅ ⋅
u =
n
u =
367
,
0
0
18
0
⋅η
s
pow
u ⋅ d ⋅10−3 ⋅ ρ
0
R =
s
pow
R = ,
1 774
e
e
η pow
Re jest wieksze od 0.4 ---> NIE SPELNIONO
- dla ruchu przejściowego
11
,14
,
1 6
g
m
u = ,
0 072 ⋅ ( d ⋅10−3
⋅ ρ ⋅
u =
0
s
)
3
,
0 75
n
0,4
0,6
0
ρ
⋅η
s
pow
pow
u ⋅ d ⋅10−3 ⋅ ρ
0
R =
s
pow
R = 8
,
1 12
e
e
η pow
- wydatek powietrza do pneumatycznego opróżniania młyna L
m
u =
b
u = ,
1 061
u
u
τ
s
0
Π ⋅ D 2
3
m
V =
b ⋅ 1
,
0 686
g
( − Ψ)⋅ u
V =
u
g
4
s
II. CYKLON
Dobrano cyklon CE-2x450
D = 450[mm]
A = 2130[mm]
B = 680[mm]
E = 540[mm]
F = 570[mm]
H = 4450[mm]
K = 1540[mm]
L = 560[mm]
Ł = 710[mm]
M = 1050[mm]
S = 600[mm]
X =285[mm]
Y = 970[mm]
III. MIESZALNIK
Do mieszalnika trafia materiał zatrzymany w cyklonie z określoną skutecznością: η = 9
,
0 5
c
1000
kg
W = η ⋅ W ⋅
W =
5
,
0 28
m
c
m
3600
s
10. Wydatki masowe.
5
100 − c
kg
w
= W ⋅
m
w
= ,
0 449
NaCl
m
NaCl
100
s
c
kg
w
= W ⋅ m
w
= ,
0 079
cz min
m
cz min
100
s
100 − c
kg
w
= w
⋅
s
w
= ,
4 037
wody
NaCl
wody
c
s
s
11. Wydatki objętościowe.
w
m 3
V
=
NaCl
V
= ,
2 067 ⋅
−4
10
NaCl
NaCl
ρ NaCl
s
w
3
min
5
m
V
=
cz
V
= ,
3 299 ⋅
−
10
cz min
cz min
ρ cz min
s
kg
ρ
= 998
wody
3
m
w
3
wody
3
m
V
=
V
= ,
4 046 ⋅
−
10
wody
wody
ρ wody
s
m 3
V = V
+ V
+ V
V = ,
4 285 ⋅
−3
10
c
NaCl
cz min
wody
c
s
12. Gęstość roztworu.
kg
ρ
= 111
sol
1
3
m
w
+ w
3
NaCl
wody
m
V
=
V
= ,
4 038 ⋅
−3
10
sol
sol
ρ sol
s
w
+ w
+ w
NaCl
cz min
wody
kg
ρ =
ρ = 1
,
1 21⋅
3
10
z
( V + V
z
m
sol
cz min )
3
13. Lepkość roztworu.
3
η
= ,
1 265 ⋅10−
⋅
NaCl
[ Pa s]
Vcz min
−3
Φ =
Φ = 1
,
8 03 ⋅10
V
+ V
sol
cz min
2
−3
η = η
⋅ 1 + 5
,
2 ⋅ Φ + 10 5
, ⋅ Φ + ,
0 00273 ⋅ exp 1 ,
6 6 ⋅ Φ
η = ,
1 295 ⋅10
z
NaCl
(
(
))
z
[ Pas]
6
14. Wymiary mieszalnika i dobór mieszadła. (BN-64/2221-09) V = V ⋅τ ⋅ 60
V = 1
,
5 4
m
c
m
[2 3
m ]
1
3
V
D = 4
m
⋅
D = 8
,
1 7
m
m
[
1 m]
Π
H = D
H = 8
,
1 7
c
m
c
[
1 m]
H
= 3
,
1 ⋅ H
H
= ,
2 43
m
c
m
[
2 m]
V
=
=
=
nom
[3
,
6
3
m ]
D
200
w
[
0 mm]
H
,
2 2
w
[
9 m]
Turbinka z 6 − cioma plaskimi lopatkami D
H
h
B
w = 3
w = ,
2 7 − 9
,
3
= ,
0 75 − 3
,
1
= 1
,
0 7
Liczba ż eber : 4
d
d
d
d
m
m
m
m
m
w = 3
m
s
1
d
=
⋅ D
d
= ,
0 6
=
m
w
m
[
6 m]
d mPN
[
8
,
0
m]
3
w
n
m
=
n = 1
,
1 9 [
4 obr / s]
m
m
Π ⋅ dm
15. Obliczono moc mieszania.
n ⋅ d 2 ⋅ ρ
m
m
z
Re =
Re =
5
,
4 01⋅105
m
m
η z
Mi = 7
Mi ⋅ ρ ⋅ n 3 ⋅ d 5
N
z
m
m
=
N
= 3
,
4 75
m
m
[ kW ]
1000
16. Obliczono średnice wału mieszadła.
a) warunek na skręcanie
N
k = 7 5
, ⋅107
s
m 2
1000 ⋅ N
M
m
=
M = 583 3
, 23
s
s
[ Nm]
2 ⋅ Π ⋅ nm
1
16 ⋅ M 3
d
s
=
d
= ,
0 034
wms
wms
[ m]
Π ⋅ k
s
b) warunek na dopuszczalny kąt skręcania 32 ⋅ Ms ⋅ l ⋅180
d = 4
= ,
0 06 [
4 m]
,
0 25
2
⋅ Π ⋅ G
c) dobór średnicy wału dPN= 70[mm]
7
IV. WENTYLATOR
Lrg = 25[m] zakładana długość rurocią gu gazowego w = (15 ÷ 20) [m/s]zakładana maksymalna prę dkość w rurocią gu gazowym przyjmuję W = 20 [m/s]
17. Obliczono średnice rur w rurociągu:
D - ś rednica rurocią gu gazowego r
4 ⋅ V
D =
r
π ⋅ w
D = ,
0 20 [
9 m]
r
D
= ,
0 25 [
0 m]
rPN
18. Obliczono prędkość rzeczywistą:
4 ⋅ V
W =
rz
2
π ⋅ DrPN
W = 13 9
, 7 [
7 m / s]
rz
19. Obliczono∆p na odcinkach rur: 20o C
2
L
ρ
⋅ W
pow
rz
r
∆ p = λ ⋅
⋅
r
D
2
rPN
gdzie długość rurocią gu Lr = 31 [m]
20o C
D
⋅ ρ
⋅ W
R =
rPN
pow
rz
e
20o C
η pow
5
4000<Re<2 107
R = ,
5 238 ⋅10
e
3
,
0 124
λ =
4 R
e
λ = ,
0 014
Lr = 31 [m]
20o C
2
L
ρ
⋅ W
∆ p
pow
rz
r
= λ ⋅
⋅
r
D
2
rPN
∆ p = 16 ,
6 02 [
9 Pa]
r
20. Obliczono∆p na kolankach:
l = 5
k
ξ = ,
0 7
k
8
20o C
2
ρ
⋅ W
∆ p
pow
rz
= ξ ⋅
⋅ l
k
k
2
k
∆ p = 405 1
, 4 [
3 Pa]
k
21. Obliczono∆p na zaworach:
l = 1
k
ξ = 4
z
20o C
2
ρ
⋅ W
∆ p = z
pow
rz
ξ ⋅
⋅ l
k
2
z
∆ p = 46 ,
3 02 [
1 Pa]
k
22. Obliczono∆p dla młyna:
ξ
= ,
0 42
mp
20o C
2
ρ
⋅ W
∆ p
pow
rz
= ξ
⋅
m
mp
2
∆ p = 97,23 [
4 Pa]
m
23. spadek ciśnienia na cyklonie ξ = 0,42
c
20o C
2
ρ
⋅ W
∆ p
pow
rz
= ξ ⋅
c
c
2
∆ p = 4 ,
8 61 [
7 Pa]
c
24. Obliczono całkowity opór i spadek ciśnienia w rurociągu:
2
L
ρ
⋅ν
p
∆ = (λ
+ Σξ ) pow
+ p
∆
D
2
c
r
p
∆ = 5
,
2 31⋅103[ Pa]
25. Dobrano wentylator:
Wentylator promieniowy jednostronny WWOax 31,5 – katalog firmy KONWEKTOR
N = 5,5[kW]
n = 2880[obr/min]
∆ p
= 2810[Pa]
max
V. POMPA
Lrg = 10[m] zakładana długość rurocią gu gazowego w = (1 ÷ 2) [m/s] zakładana maksymalna prę dkość w rurocią gu gazowym przyję to W = 2 [m/s]
9
26. Obliczono średnice rurociągu dla solanki.
4 ⋅ V
D
c
=
r
π ⋅ W
s
D =
0
,
0 5 [
2 m]
r
D
= 0,06[m]
rPN
27. Obliczono prędkość rzeczywistą wstawiając wartości obliczone 4 ⋅ V
W
c
=
rz− sol
2
π ⋅ D
rPN
W = 5
,
1 1 [
6 m / s]
rz
28. Obliczono ∆p na odcinkach prostych rur: ρ = 112 [
1 kg /
3
m ]
z
η = ,
1 295 ⋅10−3[ Pa ⋅ s]
z
2
L
z
ρ ⋅ W
r
rz sol
∆ p
−
= λ ⋅
⋅
r
D
2
rPN
2
D
⋅ ρ ⋅ W
R =
rPN
z
rz− sol
e
η z
4
R = 7 8
, 72 ⋅10
e
7
4000 < R < 2 ⋅10
e
3
,
0 164
λ =
4 R
e
λ = ,
0 019
2
L
ρ ⋅ W
∆ p
r
z
rz− sol
= λ ⋅
⋅
r
D
2
rPN
∆ p = 405 [
5 Pa]
r
29. Obliczono ∆p na kolankach i trójniku: Lk= 4 liczba kolanek
Lr = 1 liczba trójników
ζ k= 0,7 współczynnik oporu miejscowego ζ r= 0,55
2
ρ ⋅ W
∆ p
z
rz − sol
= ξ ⋅
⋅ l
k
k
2
k
∆ p = 180 [
3 Pa]
k
2
ρ ⋅ W
∆ p
z
rz − sol
= ξ ⋅
tr
r
2
∆ p = 70 ,
8 41 [
9 Pa]
tr
30. Obliczono ∆p na zaworach: Lz = 1 liczba zaworów
ζ z= 3,9współczynnik oporu miejscowego 10
2
ρ ⋅ W
∆ p
z
rz − sol
= ξ ⋅
⋅ l
z
k
2
z
∆ p = ,
1 005 ⋅104[ Pa]
z
31. Obliczono całkowity opór, spadek ciśnienia oraz wysokości na jaką musi być
wypompowana solanka w rurociągu: Σξ = 2 ⋅ ξ + ξ + ξ = ,
9 2
k
r
z
L
ρ ⋅ W
2
∆ p
r
z
rz − sol
= (λ
+ Σξ )
+ H ⋅ ρ ⋅ g
c
D
z
2
rPN
2
L
ρ ⋅ W
ρ
H = (
r
λ
+ Σξ ) z
rz− sol
z
+
⋅ H
c
D
2 ⋅ g ⋅1000
1000
rPN
H = 10 [
6
, m]
c
32. Dobrano pompę:
Q = V ⋅ 3600
c
Q = 1 ,
5 [
4
3
m / h]
Pompa 65PJM180
N=1,1kW
n = 1400 obr/min
11