材料工业设计计算题

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1、1.已知：需烘干的湿物料量M（t/y），烘干前、后物料的含水量分别为wl、w2(%)，烘干热耗q(kJ/kg水分)，干煤低位热值Qd(kJ/kg干煤)，煤的生产损失率Pf(％)，烧成系统生产能力Qc(熟料t/y）。请推导水分蒸发量（W）以及烘干用干煤消耗定额Kf2(t/t熟料）的计算式。解：烘干前含水质量为Mwl（t/y），烘干后含水质量为（Mwl-W）（t/y）则：（Mwl-W）/(M-W）=w2解得：W=M（wl-w2）/(1-w2)（t/y）需烘干的湿物料量M（t/y），而烧成系统生产能力Qc(熟料t/y），

2、则生产1t熟料的水分蒸发量为W/Qc（t）有能量守恒得：W/Qc×q=Kf2×Qd×（1-Pf）解得：Kf2=Wq/（Qd（1-Pf）Qc）(t/t熟料）2.已知回转式烘干机的产量为G(t/h)，干物料含水率w2(%)、湿物料含水率w1(%)，回转式烘干机的单位容积蒸发强度A(kgH2O/m3·h）、长径比L/D=k求：水分蒸发量（W）、回转式烘干机的长度（L）和内径（D）解：烘干后含水量为Gw2(t/h)，烘干前含水量为（Gw2+W）（t/h)，烘干前物料质量为（G+W）（t/h)则：（Gw2+W）/（G+W）=

3、w1解得：W=G（w1-w2）/（1-w1）(t/h)由题目得：W=1/4πD2LA×1000并且L/D=k综上两式子得到：D=（W/（250πkA）1/3(m)L=（W/（250πA）1/3k2/3(m）3.设计规模：日产5000吨水泥熟料（熟料的50%用于制备水泥、50%用作商品熟料）水泥配比：熟料/矿渣/石膏＝80/15/5生料消耗定额：石灰石128kg/100kg熟料，粉砂岩20kg/100kg熟料，页岩3kg/100kg熟料，铁矿石3kg/100kg熟料主要工艺技术指标：参考《水泥工厂设计规范_GB502

4、95-2008》以及已投产同类生产线的技术水平，合理选取任务：1）设计全厂工艺流程，绘制工艺流程框图；2）生料粉磨系统、水泥磨系统、烧成系统的主机设备配置及工艺流程设计，绘制生料粉磨系统、水泥磨系统的工艺流程示意图。3）辊式磨的热工平衡计算包括哪些内容？如何进行计算？解：（1）工艺流程框图（2）生料粉磨系统日产5000t水泥熟料，根据题意得到，每日需要的生料为（128+20+3+3）/100×5000=7700t若每天生料磨工作24小时，则每小时研磨的生料为7700/24=320.83t，设生料磨利用率为0.83，

5、则实际上每小时需要磨的生料为320.83/0.83=386.54t，可选用Atos立磨，其生产能力390t/d>386.54t/d，满足生产要求。水泥磨系系统水泥磨要研磨水泥熟料和混合材等，其日磨量为5000×50%+5000×50%/0.8=5625t，设每天水泥磨工作24小时，则每小时研磨量为5625/24=234.38t，设水泥磨利用率为0.85，则实际上每小时需要研磨量为234.38/0.85=275.74t，可选两台史密斯半风扫磨，规格如下：两台的生产能力230t/d－320t/d，满足生产要求。烧成系统

6、熟料每小时产量为5000/24=208.33t，选定回转窑规格如下：该回转窑每天熟料产量5800t>000t，满足生产要求。（3）热量收入部分：1.废气或热烟气带入热量：式中,Q1—热风带入热量（kJ/h）；t1—入系统热风温度（℃）；c—入磨热风平均比热，0℃—450℃时取1.435；V0—入磨热风量（Nm3/h）。2.磨机产生的热量：式中，Q2—磨机产生的热量（kJ/h）；N—磨机配用电机的功率（kW）；η—减速机、电动机传动效率，取η=0.9；η1—动力传递到粉磨作用力时的有效系数，取η1=0.9；k—磨机中

7、能量转化为热量的系数，k=0.7；f—辊式磨相对球磨能量转化为热量的修正系数，f=0.6。3.系统漏风带入热量：式中，Q3—系统漏风带入的热量（kJ/h）；ξ—系统漏风系数，以小数表示，ξ=0.2；V0—入磨热风量（Nm3/h）；ta—环境温度（℃）；ca—环境温度下空气的平均比热，取ca=1.256。4.湿物料带入系统热量：式中，Q5—湿物料带入系统热量（kJ/h）G—磨机标定产量（kg/h）；cr—干烟煤的比热，取cr=1.61；ts'—入磨物料温度（℃）；w1、w2—入磨、出磨物料水分（%）。热量收入总和为：

8、Q收=Q1+Q2+Q3+Q4热量支出部分1.蒸发物料水分消耗热量：式中,G—磨机标定产量（kg/h）；w—水分蒸发量（kg/h）；1.883—水蒸汽的比热；2490—每千克水变成水蒸气所需的汽化热（kJ/kg）；t2、ts'—出磨气体温度、入磨物料温度（℃）；w1、w2—入磨、出磨物料水分（%）。物料带出热量：式中，G—磨机标定产量（kg/h）；cr—干烟煤