Совершенствование конструкции аппарата для сушки пряжи в парковках с целью снижения энергетических затрат

Сушка пряжи в бобинах в настоящее время проводится на сушильных установках типа СКД. Параметры этих аппаратов, использующих фильтрацию горячего воздуха через текстильный материал, при имеющейся неравномерной плотности намотки и некачественном формировании столбов паковок не удовлетворяют заказчика.

Основным интенсифицирующим фактором конвективного сушильного процесса наряду с температурой является массовый расход сушильного агента, проходящего через слой материала. Его величина зависит от полного гидравлического сопротивления циркуляционного контура сушильной установки.

Очевидно, что нагнетатель установки имеющий минимальные потери давления в контуре разовьет наибольшую возможную производительность. Это приведет к сокращению срока сушки с соответствующим дополнительным уменьшениям всех энергетических затрат. Поэтому одной задачей работы была разработка аэродинамического совершенствования контура сушильной установки СКД — 6.

Другой задачей работы является определение оптимального варианта использования насыщенного водяного пара в целях интенсификации процесса в сушильных установках СКД.

За последний период времени повысились требования к сушильному оборудованию в части повышения качества и сокращения длительности сушки.

В связи с этим мы предлагаем заменить конструкцию охладителя кожухот-рубного — конвективного на контактный. К недостаткам существующего относится его сравнительно высокая стоимость изготовления, большие габаритные размеры, быстрая засоряемость межтрубного пространства, высокое гидравлическое сопротивление. Экономическая целесообразность контактного теплообменника очевидна из-за низкой стоимости, небольших габаритов, возможности очистки газов, простоты в изготовлении, надежности в работе, малого гидравлического сопротивления. Теплопроизводительность контактного теплообменника выше, вследствие более высокого коэффициента теплопередачи. Кроме того появляется возможность регулирования параметров охлаждаемого воздуха, а следовательно регулирование процесса сушки. Увеличение эффективности массообмена достигается при повышении скорости газа и плотности орошения.

Поэтому задачей данной работы является разработка конструкции и исследование процессов протекающих в контактном теплообменнике. При этом осуществляются теоретические расчеты, экспериментальные исследования на лабораторном стенде, разрабатывается конструкция охладителя и форсунки, позволяющие интесифицировать процесс охлаждения. Кроме того, в работе исследуются некоторые закономерности взаимосвязанного тепломассообмена и разрабатывается критериальное уравнение интенсивности тепломассообмена в для данного теплообменника. Намечены возможные методы экономии тепловой энергии и воды.

Общие выводы.

1 .В результате проведенных исследований, по патентной и научно-технической литературе, выявлены технико-экономические показатели перспективного образца для сушки пряжи в паковках под давлением. Основными тенденциями развития технологии и оборудования для сушки текстильных материалов является повышение экономичности процессов сушки. Решение поставленной задачи идет по следующим направлениям:

— интенсификация процессов сушки и экономия энергии за счет использования прогрессивных способов подвода осушающей среды;

— создание простых, надежных, дешевых и компактных конструкций и снижение расходов на эксплуатацию;

— повышение экономичности и эффективности осушки среды за счет применения новых способов, стимулирующих скорость и степень осушки;

— снижение аэродинамических нагрузок по контуру аппарата.

2.На основании производственных испытаний сушильной установки СКД можно сделать следующие выводы:

— установленная мощность воздуходувки ТВ-125−5,5 является недостаточной вследствие высокого гидравлического сопротивления циркуляционного контура аппарата;

— сокращение времени процесса сушки на установке СКД-6 требует проведения ряда мероприятий, направленных на увеличение массового фильтрационного расхода воздуха, проходящего непосредственно через паковки, в частности путем уменьшения гидравлического сопротивления более рациональным конструированием проточной части и мер по повышению равномерности высушивания паковок на стержнях носителя бобин.

3. Проведенные исследования различных вариантов парового обезвоживания влажной пряжи позволяют сделать следующие выводы:

— паровой отжим в начале сушки позволяет обеспечить высокую равномерность распределения влажности пряжи по высоте стержня бобинодержа-теля. Сокращение времени процесса в результате применения пара составит не менее 60 минут, что обуславливает его высокую экономичность;

— высокие теплообменные свойства насыщенного водяного пара позволяют при пропуске его через влажные паковки, с расходом 10−12 кг/час на бобину, в течение 5 минут снизить влагосодержание материала от любого исходного значения до равновесного парового в 60−80%.

4.По результатам проведенных исследований, направленных на создание охладителя влажного воздуха в сушильных аппаратах, можно сделать следующие выводы:

— экспериментальные исследования на лабораторной установке показали высокую эффективность контактного теплообмена между теплоносителями;

— определяющими факторами интенсификации процессов тепломассообмена в охладителе является высокая относительная скорость влажного воздуха, развитая поверхность контакта, снижение уноса мелкодисперсных капель;

— применение контактного охладителя с форсунками новой конструкции позволяет снизить энергоемкость сушильного аппарата, улучшить компановку циркуляционного контура машины и повысить качество сушки материала за счет более интенсивного охлаждения, осушения и очищения влажного воздуха;

— в результате экспериментальных исследований и обработки опытных данных было выведено критериальное уравнение К = 8,5 Яе 032 Вт/0'18, которое может применяться для теплотехнических расчетов подобных конструкций;

— проведенный теплотехнический расчет контактного охладителя с исходными данными для аппарата СКД-6 показал существенное увеличение значения теплового потока между теплоносителями по сравнению с действующим в СКД-6 поверхностным охладителем;

— разработанная конструкция охладителя контактного типа с изменением схемы циркуляционного контура позволит снизить приблизительно на 10% площадь, занимаемую аппаратом;

— тепловая производительность контактного охладителя может быть дополнительно повышена за счет изменения направления факелов распыла форсунки по направлению движения газа, а также закручивания воздушного потока в охладителе, что увеличит его время пребывания б нем.

5. Анализ результатов аэродинамических расчетов циркуляционного контура сушильной установки позволил сделать следующие выводы:

— сушильная установка СКД-6 имеет неудачную с аэродинамической точки зрения конструкцию.

— новая конструкция охладителя совместно с сепаратором показала уменьшение гидравлического сопротивления в 6,5 раз по сравнению с существующей конструкцией охладителя в аппарате СКД-6;

— сопротивление установки СКД-6 в 1,5 раза превышает сопротивление установки с контактным охладителем. При этом степень совершенства конструкции СКД-6 на 18% ниже.

6.Цена контактного теплообменника-охладителя с сепаратором рассчитана ориентировочно, с учетом небольших габаритов, простоты в изготовлении и составляет 20−25% от цены теплообменника, применяемого в сушильном аппарате СКД-6.

7. Полный технико-экономический эффект получается за счет увеличения производительности аппарата с контактным теплообменником, при сокращении удельных расходов пара, воды, электроэнергии, низкой цены в целом за цикл сушки.