Учреждение образования
«Белорусский государственный технологический университет»
УТВЕРЖДЕНА
Ректором БГТУ
профессором И.М. Жарским
«22» марта 2010 г.
Регистрационный № УД-268/баз.
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И АГРЕГАТЫ
ПРЕДПРИЯТИЙ КЕРАМИКИ И ОГНЕУПОРОВ
Учебная программа для специальности 1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий» специализаций 1-48 01 01 09 «Технология тонкой функциональной и строительной керамики» и 1-48 01 01 11 «Химическая технология огнеупорных материалов»УДК 666.3.04(073) ББК 35.41 я Т Рекомендована к утверждению:
Кафедрой технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»
(протокол № 12 от 05.03. 2010 г.);
Научно-методическим советом факультета учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»
(протокол № 4 от 18.03. 2010 г.) Составитель:
И.А. Левицкий, заведующий кафедрой технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», доктор технических наук, профессор Рецензенты:
В.И. Шамкалович, профессор кафедры лазерной техники и технологии УО «Белорусский национальный технический университет», кандидат технических наук;
С.В. Плышевский, доцент кафедры химической технологии вяжущих материалов УО «Белорусский государственный технологический университет», кандидат технических наук Научно-методическим советом по химическим технологиям учебнометодического объединения вузов Республики Беларусь по химикотехнологическому образованию (протокол № _ от 2010 г.)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Целью дисциплины является формирование у студентов инженерных знаний и навыков в области назначения, устройства, принципа действия, расчетов и проектирования тепловых установок и агрегатов, используемых в производстве керамических и огнеупорных изделий. В результате изучения данной дисциплины студенты должны овладеть теоретическими основами работы тепловых агрегатов, приобрести необходимые знания и умения по выбору типа агрегатов для проведения процессов сушки и обжига в производстве керамических и огнеупорных изделий различного назначения, особенностям режимов работы агрегатов с целью организации или совершенствования оптимальных технологических режимов производства, установлению путей снижения расхода топливно-энергетических ресурсов при работе агрегатов, проведению необходимых теплотехнических расчетов агрегатов.Основными задачами при изучении дисциплины являются:
– освоение способов сушки и обжига керамических материалов и полуфабриката изделий;
– изучение процессов, происходящих при сушке и обжиге сырья и полуфабриката продукции;
– изучение сушильных и печных агрегатов различных конструкций;
– проведение расчетов материальных и тепловых балансов процессов сушки и обжига, определение расходов топлива, выполнение аэродинамических расчетов агрегатов и расчет элементов их конструкции;
– ознакомление с мероприятиями по охране труда, противопожарной технике и охране окружающей среды при эксплуатации тепловых установок.
Дисциплина базируется на современных представлениях о природе физико-химических явлений процессов сушки и обжига на основе общеинженерных и специальных дисциплин: процессов и аппаратов химической технологии; химической технологии керамики и огнеупоров;
теплотехники химических производств, тепловых процессов в технологии силикатных материалов и др.
Объектом изучения дисциплины являются основные сушильные и печные агрегаты керамического и огнеупорного производства, применяемые для тепловой обработки сырья, полуфабриката и продукции с целью придания им требуемых физико-химических свойств; изучение аэродинамики движения теплоносителя, воздуха и газов в агрегатах; выполнение расчетов и составление тепловых балансов агрегатов сушки и обжига с целью определения расхода топлива.
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
– общие сведения о тепловых агрегатах, применяемых в керамическом и огнеупорном производствах, типах конструкций агрегатов и принципах их действия, оптимальных методах управления работой агрегатов;
– требования техники безопасности, противопожарной техники, мер по охране окружающей среды.
Студент должен уметь:
– правильно выбирать тип и оптимальные режимы тепловой обработки материалов и полуфабриката изделий;
– произвести подбор необходимых конструкционных материалов и элементов для сооружения тепловых агрегатов;
– рассчитать материальные балансы работы тепловых установок, определить их тепловой КПД, расход удельного топлива на проведение тепловых процессов;
– выполнить чертеж планов и разрезов теплового агрегата.
Программа составлена с учетом поэтапного изучения дисциплины на лекциях, практических занятиях и при выполнении курсового проекта.
На изучение дисциплины отводится 190 часов, из них 84 аудиторных, в т.ч. 50 часов лекций, 34 часа – практические занятия и 20 часов – курсовой проект.
Завершающим этапом изучения дисциплины является выполнение курсового проекта, цель которого – расчет и проектирование теплового агрегата для термообработки сырьевых материалов или полуфабрикатов изделий.
№ пп Наименование разделов, тем Лекции Лабораторные раздела Раздел 1. Сушильные установки Сушилки для сушки материалов Сушильно-помольные установки Сушилки для сушки полуфабрикатов изделий Раздел 2. Пламенные печные установки Печи для термической обработки Пламенные печи для термической обработки полуфабрикатов изделий Раздел 3. Электрические печи могательные устройства, используемые в сушильных и печных агрегатах. Контроль режима обжига сти работы сушильных и печных труда, противопожарной безопасности и охране окружающей среды
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Содержание курса, его связь с другими дисциплинами, значение в системе подготовки инженеров-химиков-технологов. Основные конструкции тепловых агрегатов и их классификация по назначению, устройству и принципу действия. История развития сушильных и печных агрегатов, роль отечественных и зарубежных ученых в их создании. Инновационные программы по совершенствованию работы агрегатов и снижению топливно-энергетических затрат.Раздел 1 Сушильные установки 1.1 Сушилки для сушки материалов Современные тенденции создания сушильных агрегатов для сушки материалов.
Источники тепла, применяемые в сушильных агрегатах.
Барабанные сушилки: назначение, принцип действия, устройство. Особенности применения прямоточных и противоточных сушилок. Насадки и их типы.
Трубы-сушилки с нисходящим и восходящими потоками. Преимущества и недостатки агрегатов.
Сушилки кипящего слоя: типы, особенности конструкций, принцип действия, преимущества.
Башенные распылительные сушилки. Классификация, принцип действия, применение. Преимущества и недостатки агрегатов. Башенные распылительные сушилки различных конструкций и типов распыления суспензии. БРС – атомизаторы, особенность их конструкции и принципа действия. Устройства для распыления шликера, очистки запыленного воздуха (обеспыливания).
Модернизация башенных распылительных сушилок.
Преимущества и недостатки агрегата.
1.2 Сушильно-помольные установки Установка с вентилируемой мельницей.
Пневматические сушильные установки. Особенность их конструкции.
Шахтные мельницы-сушилки. Достоинства и недостатки агрегата.
Аэробильные установки, особенность их устройства, принцип действия.
Аэрофонтанные установки, принцип действия и назначение. Преимущества установки.
1.3 Сушилки для сушки полуфабрикатов изделий Сушилки периодического действия. Особенности движения теплоносителя в указанных агрегатах.
Ленточные сушилки, особенности их применения, устройства и принцип действия.
Камерные сушилки. Рециркуляция теплоносителя. Эжекционные сушилки различных конструкций и история их создания. Особенности конструкции сушилок, применяемых в зарубежной практике. Преимущества и недостатки агрегатов.
Туннельные сушилки одно- и многократного насыщения. Эжекционные туннельные сушилки различных конструкций.
Конвейерные сушилки: их типы, особенности конструкций, устройства и назначение. Использование сушилок в производстве различных видов изделий. Особенность сушки керамических плиток. Выбор сушилок оптимальной конструкции и режимов сушки, особенности устройства радиационных сушилок.
Импульсная сушка, назначение, принцип действия. Особенности работы агрегата.
Интенсификация работы сушилок, снижение расхода теплоты для сушки материалов и полуфабриката.
Применение турбулизаторов, эжекторов, осевых вентиляторов. Повышение степени равномерности сушки. Тепловой баланс сушилок и коэффициент полезного действия.
Коэффициент неравномерности сушки и пути повышения его значений.
Раздел 2 Пламенные печные установки 2.1 Печи для термической обработки сырья Классификация агрегатов по назначению, принципу действия и устройству. Особенности движения теплоносителя в агрегатах.
Вращающиеся печи, их назначение и принцип действия. Особенности устройства. Холодильники и их назначение. Пылеосадительные устройства.
Шахтные печи и их устройство, особенности эксплуатации. Шахтные печи системы Гросса.
Каскадные печи. Устройство, особенности работы и их применения.
Печи кипящего слоя. Назначение, устройство и принцип действия. Регулирование процессов обжига в агрегате.
Повышение степени равномерности дегидратации и обжига материалов.
2.2 Пламенные печи для термической обработки полуфабрикатов Печи периодического действия и их применение в условиях малотоннажного производства.
Однокамерные печи (горны), их типы, назначение, устройство, принцип действия и недостатки. Двухэтажные горны. Устройство топок, конструктивные и эксплуатационные особенности. Недостатки агрегатов.
Колокольные печи и их применение в зарубежном производстве.
Камерные печи. Печи с выкатным подом, назначение и особенности устройства.
Печи многокамерные, печи типа «зиг-заг», повышение эффективности их работы.
Кольцевые печи, особенность их устройства и принцип действия, преимущества и недостатки. Дымовые и жаровые борова и конусы. Особенности процессов сжигания топлива. Модернизация кольцевых печей, перевод печей на сжигание газообразного топлива. Печи со съемным сводом и их преимущество.
Составление материальных и тепловых балансов работы печей периодического действия, определение коэффициента полезного действия.
Пламенные печи непрерывного действия. Конструкции ограждающих элементов печей, топочные устройства. Фундаменты, газопроводы и клапаны, кладка печей, стальной каркас.
Туннельные пламенные печи, особенность их устройства, назначение.
Движение газов в туннельных печах. Использование тепла отходящего воздуха и дымовых газов. Рециркуляция теплоносителя. Садка изделий.
Печи-сушилки. Особенности применения, устройство и принцип действия. Преимущества и недостатки агрегатов.
Муфельные печи, их назначение. Особенности устройства: печи с дельтавидным, трубчатым, коробчатым и z-образным муфелем. Муфели из волнистых карбидокремниевых плит. Муфельные печи с роликовым и сетчатым конвейером. Особенности устройства и работы.
Щелевые печи, особенности применения. Устройство и принцип действия.
Конвейерные печи, особенности их устройства. Роликовые конвейерные печи открытого пламени для обжига плиток. Транспортирующие устройства печей и методика их подбора.
Многоканальные конвейерные печи. Классификация, назначение.
Роликовые конвейерные газовые и электрические печи, особенности их конструкции и эксплуатации. Преимущества и недостатки агрегатов. Особенность составления теплового баланса печей.
Печи специального назначения: с защитной средой (атмосферой), вакуумные и индукционные электропечи. Особенности применения, устройства и эксплуатации.
Печные агрегаты для бескапсельного обжига фарфора: конвейерная, автоматическая, скоростная, типа «Грюн».
Раздел 3 Электрические печи Назначение, особенности устройства и действия. Нагревательные элементы. Печи периодического и непрерывного действия. Одно-, двух- и многоканальные электрические печи. КПД печей.
Раздел 4 Приспособления и вспомогательные устройства, используемые в сушильных и печных агрегатах. Контроль режимов обжига Вагонетки, электропередаточные тележки, снижатели, толкатели, самотаски, их назначение, типы и особенности конструкций.
Контроль и регулирование работы печей и сушилок (непосредственное наблюдение, аппаратурный контроль температуры, давления и состава газа, расчетный контроль).
Раздел 5 Повышение эффективности работы сушильных и печных агрегатов Коэффициент полезного действия агрегатов, удельный расход условного топлива, производительность агрегатов. Рациональный режим сушки и обжига материалов, керамических и огнеупорных изделий.
Интенсификация работы сушильных и печных агрегатов. Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов.
Раздел 6 Сооружение и ремонт печных агрегатов Подготовка печей к пуску. Остановка печей. Виды ремонтов печных агрегатов.
Современные тенденции в сооружении печей. Печестроительные материалы.
Раздел 7 Мероприятия по охране труда, противопожарной безопасности и охране окружающей среды при работе печей и сушилок Правила безопасной эксплуатации тепловых агрегатов, противопожарные мероприятия. Экологическая безопасность при работе агрегатов.
ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Методика выбора теплового агрегата и основных параметров сушки и обжига (кривая сушки, обжига), исходные данные для расчетов.Расчет тепловых агрегатов. Определение конструкции, зон, участков и схемы работы агрегата. Выбор типов садки изделий, подвергаемых термообработке.
2. Расчет конструктивных элементов футеровки тепловых агрегатов.
Использование персональных ЭВМ для расчета конструктивных элементов печей.
3. Составление материального баланса процессов сушки и обжига.
4. Расчет туннельной пламенной печи. Определение размеров туннеля.
5. Теплотехнический расчет туннельной печи. Составление и анализ теплового баланса туннельной печи.
6. Расчет конвейерной роликовой печи: определение длины агрегата, зон термообработки. Расчет и подбор ограждающих конструкций.
Теплотехнический расчет отдельных участков печи. Составление теплового баланса зон и сводного баланса печи.
7. Выбор аэродинамической схемы работы агрегатов. Аэродинамический расчет тепловых установок. Расчет дымовой трубы.
8. Теплотехнический расчет башенной распылительной сушилки.
9. Теплотехнический расчет туннельных сушилок.
10. Теплотехнический расчет роликовой сушилки.
11. Теплотехнический расчет вращающихся печей.
12. Расчет электрических одно-, двух- и многоканальных печей.
13. Обучение навыкам чтения строительных чертежей тепловых агрегатов и сооружений.
14. Расчет выбросов вредных веществ от печных и сушильных агрегатов.
ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ЗАДАНИЙ НА КУРСОВОЕ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
1. Башенная распылительная сушилка для получения пресс-порошка.2. Туннельная сушилка.
3. Барабанная сушилка.
4. Конвейерная сушилка.
5. Шахтная печь.
6. Вращающаяся печь.
7. Пламенная туннельная печь.
8. Пламенная роликовая печь.
9. Двухъярусная пламенная роликовая печь.
10. Электрическая одноканальная печь.
11. Электрическая двухканальная печь.
12. Электрическая многоканальная печь.
13. Муфельная туннельная печь.
14. Муфельная конвейерная печь.
15. Пламенная конвейерная печь.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Левицкий, И.А. Расчет тепловых процессов, установок и агрегатов керамического производства / И.А. Левицкий. – Минск: БГТУ, 2003. – 163 с.2. Тепловые процессы в технологии силикатных материалов / И.А. Булавин [и др.]. – М.: Стройиздат, 1982. – 249 с.
3. Тепловые процессы в технологии силикатов / А.В. Ралко [и др.]. – Киев: Вища школа, 1986. – 232 с.
4. Плышевский, С.В. Тепловые процессы в технологии силикатных материалов / С.В. Плышевский, М.И. Кузьменков. – Минск: БГТУ, 2006. – 332 с.
1. Белопольский, С.М. Сушка керамических суспензий в распылительных сушилках / С.М. Белопольский. – М.: Стройиздат, 1972. – 128 с.
2. Строительная керамика. Справочник / Под ред. Е.Л. Рохвагера. – М.:Стройиздат, 3. Булавин, И.А. Теплотехника в производстве фарфора и фаянса / И.А. Булавин. – М.: Легкая индустрия, 1972. – 437 с.
4. Левченко, П.В Расчеты печей и сушилок силикатной промышленности / П.В.
Левченко. – М.: Высшая школа, 1986. – 367 с.
5. Тихи, О. Обжиг керамики / О. Тихи; перевод с чешского В.П. Поддубного; под ред. Л.В.Соколовой. – М.: Стройиздат, 1988. – 344 с.
6. Литовский, Е.Я. Теплофизические свойства огнеупоров: Справочник / Е.Я. Литовский, Н.А. Пучкелевич. – М.: Металлургия, 1982. – 152 с.
7. Роговой, М.И. Теплотехническое оборудование керамических заводов / М.И. Роговой. – М.: Стройиздат, 1983. – 368 с.
8. Цибин, И.П. Пуск, наладка и теплотехнические испытания печей и сушил огнеупорной промышленности / И.П. Цибин, М.З. Шварцман, В.В. Стрекотин. – М.: Металлургия, 1978. – 256 с.
9. Новая технология керамических плиток / Под ред. В.И. Добужинского – М.:
Стройиздат, – 1977. – 228 с.
10. Вагин, А.А. Топливо, огнеупоры и металлургические печи / А.А. Вагин, В.А.
Кривандин. – М.: Металлургия, 1978. – 431 с.
11. Теплотехнические расчеты металлургических печей / Под ред. А.С. Телегина – М.: Металлургия, 1982. – 357 с.
12. Искусственные пористые заполнители и легкие бетоны на их основе. Справ. пособие / С.Г. Васильков [и др.]; под ред. Ю.П. Горлова – М.: Стройиздат, 1987. – 13. Свенчанский, А.Д. Электрические промышленные печи / А.Д. Свенчанский. – 2-е изд. – М.: Энергия, 1975. – 382 с.
14. Павлов, В.Ф. Физико-химические основы обжига изделий. Строительная керамика / В.Ф. Павлов. – М.: Стройиздат, 1977. – 240 с.
15. Перегудов, В.В. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей / В.В. Перегудов, М.И. Роговой. – М.: Стройиздат, 1983. – 416 с.
РЕЦЕНЗИЯ
«Теплотехнические установки и агрегаты предприятий Рецензируемая программа содержит пояснительную записку, содержание дисциплины, примерную тематику практических занятий и заданий на курсовое проектирование, а также рекомендуемую литературу по изучаемому курсу.В программе дисциплины автор достаточно полно и подробно рассматривает конструкцию сушильных и печных агрегатов для обеспечения термической обработки материалов и полуфабрикатов керамических и огнеупорных изделий. Предусмотрено также изучение принципов действия основных агрегатов, их преимуществ и недостатков, аэродинамических устройств для подачи теплоносителя и отбора дымовых газов, а также приспособлений и вспомогательных устройств, используемых при работе сушильных и печных агрегатов, мероприятия по повышению эффективности их работы, вопросы техники безопасности и охраны окружающей среды.
Тематика практических занятий обеспечивает закрепление теоретического курса и направлена на конструктивные, материальные и тепловые расчеты, агрегатов для проведения процессов сушки и обжига, определение расхода топлива, проведение аэродинамических расчетов систем отбора дымовых газов и подачи теплоносителя, применяемых в тепловых и сушильных агрегатах.
Тематика курсовых проектов включает наиболее важные и конструктивно сложные тепловые агрегаты керамического и огнеупорного производства.
Автором приводится достаточный перечень основной и дополнительной литературы.
Имеющиеся замечания по включенным в программу вопросам из курсов технологии керамики и огнеупоров и тепловых процессов в технологии силикатных материалов, некоторые стилистические замечания автором устранены в процессе редактирования программы.
На основании изложенного программа по дисциплине «Теплотехнические установки и агрегаты предприятий керамики и огнеупоров» рекомендуется к опубликованию в качестве базовой.
Доцент кафедры химической технологии вяжущих материалов УО «БГТУ», к.т.н. С.В. Плышевский
РЕЦЕНЗИЯ
на базовую программу по дисциплине «Теплотехнические установки и агрегаты предприятий керамики и огнеупоров»Предлагаемая базовая программа включает пояснительную записку, примерный тематический план, содержание дисциплины, примерную тематику практических занятий и заданий на курсовое проектирование, а также рекомендуемую литературу.
«