|
отходящих газов от пыли, но и повторно использовать ранее выбросившуюся
пыль.
Из токсичных газов, выделяющихся при плавке металлов, сушке форм и
стержней, заливке форм металлом на первом месте стоит СО. Основной способ
уменьшения количества СО, поступающего в окружающее пространство, дожигание
его до оксида углерода (IV). Больше сложности возникает при обезвреживании
токсичных газов, отходящих от стержневых сушилок и установок, производящих
стержни с использованием холоднотвердеющих смесей, и в других процессах,
основанных на применении синтетических смол в составе формовочных и
стержневых смесей. В состав этих газов входят различные альдегиды,
ароматические углеводороды, спирты, оксид азота, серы, углерода и фосфора,
аммиак, цианиды и другие вещества.
Существующие способы обезвреживания газов основаны на химическом
связывании вредных веществ, их адсорбции и абсорбции и т.п. К одному из
наиболее перспективных в настоящее время способов относится католическое
окисление отходящих газов в контактных аппаратах на специальных
катализаторах при температуре 200-500 єС.
Составление технологической схемы очистки газовых
выбросов и сточных вод.
Очистка газовых выбросов от пыли литейных цехов может производится с
использованием аппаратов мокрой очистки (пенный газопроливатель и
барабанный вакуум-фильтр) и аппаратов сухой очистки (циклон).
Технологическая схема мокрой очистки включает в себя6 пенный
газопроливатель (1), насос для откачки суспензии (2), насос для подачи
осветленной воды (3), барабанный вакуум-фильтр (4), запорную арматуру (5) и
вентилятор для подачи загрязненного воздуха (6).
[pic]
Технологическая схема сухой очистки.
Она включает: циклон и вентилятор для подачи загрязненного газа.
[pic]
Расчет циклона.
Основным размером циклона любой конструкции является диаметр аппарата.
Для нахождения диаметра нам необходимо знать объем проходящего через циклон
газа и скорость прохождения газа через циклон.
Скорость газа на входе в циклон W1 по практическим данным составляет
от 14 до 18 м/с, а скорость газа в самом циклоне принимается в пределах
заданных соотношением:
[pic]
Примем скорость газа на входе в циклон 18 м/с, а скорость газа в
циклоне W2=0,35W1, тогда скорость газа в циклоне будет равна:
[pic]
Так как воздух поступает при t=43 єC, определим объем воздуха при этой
температуре, используя соотношение:
[pic] ; [pic] ; [pic]
[pic]
Диаметр циклона определим по формуле:
[pic]
[pic]
Примем ближайшую стандартную величину диаметра 1,6 м.
Минимальный диаметр частиц оседающих в циклоне определим по формуле
[pic]
где:
R1 - радиус циклона;
R2 - радиус выхлопной трубы циклона ;
R2=(0,5-0,6) R1; R2=0,5R1=0,5?1,6=0,8
? - вязкость газовой фазы;
n - число кругов движения частиц, принимается в пределах
от 2 до 3, примем n=3;
?ч - плотность газа в циклоне.
Определим вязкость газовой фазы для заданной температуры t=43єС.
[pic]
С=111
?0=17,72?10-6 Па?с
[pic]
[pic]
Гидравлическое сопротивление циклона определим по формуле:
[pic]
где:
[pic] - плотность газа при t=43 єС, будет определятся по
формуле
[pic] ; [pic]
[pic]
? - коэффициент сопротивления циклона, ?=105
[pic]
По результатам расчета выберем циклон ЦН-15, с сопротивлением 105 Па,
и эффективностью очистки, при минимальном диаметре частиц 9,6 мкм, 87%.
Расчет пенного газопромывателя.
Так как заданная концентрация пыли равна 12 г/м3, то мы рассматриваем
однополочный газопромыватель.
Самым важным технологическим параметром является скорость газа. При
высокой скорости наблюдается унос жидкой фазы (брызгоунос). Верхним
пределом скорости газового потока является 3 м/с. Сильный брызгоунос
наблюдается при скорости более 3,5 м/с. Нижний предел скорости газа, при
котором возникает слой пены на полке, лежит в пределах 0,8-1,2 м/с.
Таким образом оптимальное значение скорости газа выбирают в пределах
2,2-2,8 м/с.
Так как объем газа задан при нормальных условиях, пересчитаем его на
процесс, протекающий при 43 єС.
[pic]
[pic]
Определяем площадь поперечного сечения промывателя:
[pic];
где:
Wг - скорость газа в аппарате, принимаем Wг=2,3 м/с.
[pic]
В прямоугольном аппарате обеспечивается лучшее распределение воды,
поэтому примем прямоугольный аппарат размером 2·2,7 м с подачей воды через
центральный диффузор.
При очистке газов от пыли, при температуре газа менее 100 єС, расчет
количества воды приводим по уравнению материального баланса. Расход воды в
промывателе складывается из расхода воды, идущего в утечку и расхода воды
идущего на слив с решетки.
Количество воды протекающей через решетку, определяется заданным
составом суспензии Т:Ж выбирается в пределах 5,5-9,5 : 1.
При Т:Ж < 1 : 5 может происходить забивание решетки пылью; Т:Ж > 1 :
10 нерационально из-за больших объемов растворов и суспензии.
Количество уловленной в аппарате пыли рассчитывается по формуле:
[pic]
где:
Свх - концентрация пыли на входе в аппарат;
Свых - концентрация пыли на выходе.
Так как степень очистки аппарата 99,5%, то:
[pic]
[pic]
Примем Т:Ж = 1 : 8 = [pic]
Количество воды, необходимой для образования суспензии определяется по
формуле:
[pic]
где:
С - концентрация пыли в суспензии;
К - коэффициент распределения между утечкой и сливной
водой, выраженной отношением пыли, попадающей в утечку, к общему количеству
пыли.
[pic]
Количество воды приходящейся на 1м2 решеток, определяется по
уравнению:
[pic]
[pic]
Вследствие трудности определения параметров решетки, по заданной
утечке, и учитывая испарение воды, после ее протекания через решетку,
принимаем коэффициент запаса К3=1,5.
[pic]
[pic] или [pic]
Количество сливной воды определяется по формуле:
[pic]
где:
b - ширина решетки перед сливом, м;
I - интенсивность потока воды на сливе (0,8-2,2 м3/м·ч),
примем i=1м3/м·час.
[pic]
Так как вода сливается на обе стороны, то:
[pic]
Общее количество воды:
[pic]
Учитывая простоту изготовления выберем проливатель с решеткой с
круглыми отверстиями. Рекомендуемая скорость газа в отверстиях 8-13 м/с.
Полагаем, что количество очищенного газа не увеличивается, примем [pic].
Тогда отношение площади свободного сечения решетки к площади сечения
аппарата:
[pic]
где:
Z - коэффициент, учитывающий, что 5% сечения решетки
занимают, опоры, переливные стенки и др.
[pic]
По таблице выбираем газопромыватель: тип аппарата ~ 40, как
обеспечивающего очистку заданного количества газа, с расходом воды 12 м3/с,
площадью сечения решетки 5,6 м2, высота аппарата – 5750 мм.
Для обеспечения работы аппарата при колебаниях нагрузки примем высоту
порога hп=25 мм.
Габаритная высота газопромывателя складывается из следующих
параметров:
- надрешоточная высота h1=1 м;
- подрешоточная высота h2=1 м;
- высота бункера hб=2 м.
Общая высота аппарата без учета штуцеров: h1 + h2 + hб = 1+1+2 = 4 м.
Определим диаметр штуцера для подвода газа по формуле:
[pic]
где:
W1 - скорость газа на входе в аппарат, примем W1=15 м/с.
[pic]
Принимаем диаметр выходного штуцера также d2 = 1 м.
Діаметр штуцера для подвода воды определяем по формуле:
[pic]
где:
Wв - скорость воды на входе, примем Wв = 2 м/с
[pic]
Принимаем диаметры штуцеров для ввода вывода суспензии одинаковыми и
равными 40 мм.
Расчет вентилятора.
В основе выбора насоса и вентилятора для заданных условий работы лежат
экономические требования. Они заключаются в том, чтобы насос или вентилятор
и их приводные двигатели работали при наибольшем КПД и при этом были
дешевыми. Общий метод решения задачи выборов насосов и вентиляторов для
заданных условий работы состоит в следующем: для того, чтобы определить
давление, которое должен развивать насос или вентилятор необходимо провести
расчет потерь давления в трубопроводе по формуле:
[pic]
где:
? - коэффициент гидравлического трения;
l - длина участка трубопровода;
S? - сумма местных сопротивлений;
? - плотность вещества, проходящего по трубопроводу;
? - скорость;
g - ускорение свободного падения;
h - высота.
Для того, чтобы найти ?, сначала необходимо вычислить число
Рейнольдса, по формуле:
[pic]
где:
? - вязкость среды, ?0 газа = 17,72·10-6 Па·с
Вязкость газа при 43 єС равна = 19,85·10-6 Па·с
[pic] - поток турбулентности;
[pic]
[pic]
По таблице выбираем центробежный вентилятор ЦН-70 ~ 10А с КПД 65%,
мощностью 20 кВт.
Расчет и подбор насосов.
а) насос для откачки суспензии;
Чтобы определить давление, которое должен создавать насос разделим
участок на отдельные участки с одинаковым расходом суспензии и определим
потери сопротивления на каждом участке. Тогда общее давление на каждом
будет равно:
[pic]
1) [pic] ; [pic] поток турбулентний
[pic]
[pic]
2) [pic] поток турбулентний
[pic]
[pic]
3) [pic] поток турбулентний
[pic]
[pic]
[pic]
По таблице выбираем насос марки 1Ѕ К-6 2900
б) насос для подачи осветленной воды
1) [pic] ; [pic] поток турбулентний
[pic]
[pic]
2) [pic] поток турбулентний
[pic]
[pic]
[pic]
По таблице выбираем насос марки 1Ѕ К-6 2900.
Примем такой же насос для подачки воды из трубопроводы из
трубопровода.
Расчет барабанного вакуум-фильтра.
Пересчитаем константу К, которая учитывает изменения вакуума.
[pic] ; [pic]
[pic] ; [pic]
Определяем удельную производительность зоны фильтрования приняв время
фильтрования ?=32 с.
Основное уравнение фильтрования:
[pic]
где:
V - удельная производительность;
К - константа фильтрования, учитываются сопротивление
осадка;
С - константа фильтрования, учитывающая сопротивление
фильтрующей перегородки.
[pic]
Решая квадратною уравнение получим:
[pic]
а за 1 секунду Vуд составит:
[pic]
Пересчитаем заданную производительность по суспензии на
производительность по фильтрату.
При влажности осадка в 34% соотношение влажного и сухого осадка:
[pic]
где:
Woc - влажность осадка в долях единицы.
[pic]
Расход суспензии:
[pic] ; [pic]
Определим массовую долю твердой фазы в суспензии:
[pic]
[pic]
[pic]
Масса влажного осадка:
[pic] ; [pic]
Масса фильтрата
[pic]
[pic]
При плотности фильтра ?=1000 кг/м3
[pic] или [pic]
Необходимая поверхность в зоне фильтрования составит:
[pic] ; [pic]
Так как в обычных вакуум-фильтрах поверхность зоны фильтрования
составляет 30-35% от общей поверхности, то общая поверхность фильтра
будет равна:
[pic]
По таблице принимаем фильтр диаметром D=1,6 м, длиной L=2м и площадью
фильтрования F=10 м.
Уточнение выбранной схемы основного очистного оборудования с коротким
описанием работы.
Данные расчетов показали, что для очистки пылегазовых выбросов от
литейных цехов, удобнее взять пенный газопромыватель, у которого степень
очистки выше чем у циклона. Для заданного объема газа 38000 м3/час
достаточно взять один аппарат, т.к. и один аппарат может обеспечить очистку
заданного количества газа. Нам также нужен насос для подачи и вентилятор
для подачи загрязненного воздуха.
Описание уточненной схемы
Загрязненный аз подается в подрешеточное пространство вентилятором.
Насосом вода из водопровода подается на решетку газопромывателя.
Образующийся шлам попадает в бункер и через штуцера для отвода суспензии по
трубопроводу подается на барабанный вакуум-фильтр. Осветленная вода
возвращается в процесс газоочистки насосом, а шлам идет на утилизацию.
Утилизация и рекуперация отходов.
Утилизация формовочных песков.
В настоящее время применяют смеси, поэтому не существует
универсального способа регенерации.
Регенерация смеси в отличии от регенерации песка представляет собой
технологический процесс подготовки отработанной смеси в целях повторного ее
использования.
Регенерация песка представляет собой технологический процесс
извлечения зерновой основы песка из отработанной смеси.
Регенерация песка делится на несколько групп:
1. Механическая;
2. Термическая;
3. Гидравлическая;
4. Естественная;
5. Комбинированная;
Технологический цикл состоит из нескольких этапов:
1. Подготовка обработанной смеси.
2. Отделение пленки связывающего от поверхности зерен песка.
3. Сепарация – представляет собой удаление пылевидных фракций из
зерновых основ песка.
Основной операцией при подготовке отработанной формовочной смеси
является ее дробление и отделение металла.
Смесь начинает дробиться при выбивке отливок. Далее она помещается в
дробильные установки, пройдя которые просеивается. Попутно с этим из смеси
удаляется металл. В качестве оборудования применяются выбивные решетки,
вальцовые дробилки и другие виды дробилок. Удаление металла осуществляется
с помощью магнитных сепараторов.
Просеивание осуществляется на грохотах. При гидрорегенерации дробление
осуществляется струей воды.
Второй этап является главным и определяет название метода регенерации.
Механическая регенерация возможна в том случае, когда силы адгезии меньше
чем пленка связывающего материала, при этом пленка связывающего должна быть
достаточно хрупкой.
Силами адгезии определяется степень склеивания между предметами. В том
случае, если пленка является эластичной. Отделение пленки связывающего
может осуществляться несколькими способами:
1. Механическое перетирание;
2. Механический удар;
3. Пневмоудар.
Термическая регенерация. Ее сущность состоит в нагреве отработанной
смеси до 650-1000 єС, в выдержке при этой температуре в окислительной
атмосфере и охлаждении песка.
Для термической регенерации используются печи различных конструкций:
1. Барабанные печи;
2. Шахтные печи;
3. печи кипящего слоя.
Гидрогенерация. При этом процессе отработанная смесь после
предварительной подготовки поступает на отливку пленки связывающего.
Отливку песчаной пульпы осуществляют различными способами:
1. В проточной воде;
2. В гидроциклонах;
3. В оттирочных машинах, в которых песчано-водная смесь интенсивно
перемешивается.
После отливки осуществляется сепарация и высушивание. Перед
высушиванием производится обезвоживание.
Естественная регенерация – выдерживание песка в естественных условиях.
Отработанная смесь после извлечения из нее металла складывается на открытых
площадках и выдерживается в атмосферных условиях несколько лет.
Продолжительность выдерживания зависит от вида используемого
связующего. Регенерация осуществляется благодаря колебаниям температуры.
Изменение tє приводит к отделению пленки связывающего вследствии разности
коэффициентов термического расширения. Отдельная пленка вымывается
складками. Многие органические связующие разлагаются биологически.
полученный песок может использоваться в литейном производстве, в
строительстве.
Материальный баланс сырья и материалов, используемых в литейном
производстве.
|Приход |Расход |
|газ на очистку 38000 м3/ч при н.у. |очищенный газ 38000 м3/ч при н.у. |
|пыль в газе 433,2 кг/ч |пыль в газе 2,166 кг/ч |
| |шлам 653,08 кг/ч |
| |пыль 431,034 кг/ч |
| |вода 222,06 кг/ч |
|Вода: |Вода: |
|осветленная 7427,9 кг/ч |осветленная 7427,9 кг/ч |
|светлая 222,06 кг/ч | |
|газ 38000 м3/ч |газ 38000 м3/ч |
|пыль 433,2 кг/ч |пыль 433,2 кг/ч |
|вода 7649,96 |вода 7649,96 |
Вывод.
По результатам расчетов, проведенных в данной курсовой работе, для
очистки пылегазовых выбросов от пыли литейных цехов была выбрана мокрая
схема очистки с использованием пенного газопромывателя и барабанного вакуум-
фильтра. Для откачки суспензии необходимо взять насос марки 1ЅК-62900,
такой же насос возьмем и для подачи осветленной воды.
Для подачи загрязненного воздуха выбран центробежный вентилятор ЦН-70
10А.
Сточные воды образующиеся в литейных цехах, сбрасываются в систему
городской канализации.
Список литературы.
1. Аксенов П.И. Оборудование литейных цехов – Москва:
Машиностроение, 1977 - 510 с.
2. Воздвиженский В.М., Грачев В.А., Спасский В.В. Литейные сплавы
и технология их плавки в машиностроении – Москва:
Машиностроение, 1984 - 431 с.
3. Дорошенко С.П. Комовник Т.Ч., Макаревич А.П. Литейное
производство: Введение в специальность – Киев: Вища школа, 1987
-182 с.
4. Ладыжский Б.Н., Орешкин В.Д., Сухарчук Ю.С. Литейное
производство – Москва: Машиностроение, 1953 – 207 с.
5. Литейное производство: Учебник для вузов. Под редакцией
Михайлова А.М. – Москва.: Машиностроение, 1987 – 255 с.
-----------------------
Приготовление формовочных смесей
Подготовка исходных формовочных материалов
Внепечная обработка расплава
Выплавка сплава и его перегрев
Подготовка исходных шихтовых материалов
Контроль отливки
Повторная очистка поверхности
Термообработка
Отделение литников, прибылей, очистка поверхности, удаление стержней
Выбивка отливок из формы
Затвердевание сплава, охлаждение в форме
Заливка формы
Сборка формы
Сушка (отверждение полуформ и стержней)
Изготовление полуформ и стержней
Чертеж детали
Разработка чертежа отливки
Разработка чертежей модели и стержневых ящиков
-----------------------
4
АФ982096.000.ПЗ
Арк.
Вим.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Страницы: 1, 2
|
