Referatik - База платных работ - Технология - проект бумажной фабрики по производству типографкой бумаги №1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ (ФЕЛИАЛ)
САНКТ-ПЕТЕРБУРЖСКОЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКОЙ АКАДЕМИИ им. С.М. КИРОВА

Технология бумаги и картона
Курсовая работа

Сыктывкар 2007

Содержание

Введение 3
Технические требования на продукцию (ГОСТы) 4
Сюда вставить Госты на химикаты и волокнистые полуфабрикаты 7
Описание технологической схемы 8
Расчетная часть 12
Выбор и расчет химикатов и полуфабрикатов на одну тонну бумаги и заданную производительность 13
Расчет баланса воды и волокна 15
Расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования (БДМ) 23
Расчет теплового баланса 34
Заключение 44
Список литературы 45

Введение

Год от года бумажный рынок России продолжает развиваться: появляются новые сорта бумаги, меняются требования клиентов к поставляемым материалам, определяется мода на те или иные коллекции.
В Росси и зарубежном растет спрос на производство различных видов полиграфических бумаг. В каждой отрасли полиграфии (журнальной, рекламно-сувенирной, упаковочной, бланочной, книжной и т.д.) популярны те сорта, в которых наилучшим способом представлено соотношение «цена/качество».
Большим спросом пользуется типографская бумага, которая применяется для изготовления текстовой продукции, сложно иллюстрированной текстовой продукции, с содержанием штриховых и тоновых иллюстраций линиатурой растра до 48 лин/см, имеющие длительный срок службы.
В данной работе представлен проект бумажной фабрики по производству типографской бумаги №1 500 т/сутки.
Курсовое проект имеет огромное практическое значения для закрепления навыков расчета бумажных фабрик, более детального изучения технологического процесса производства бумаги и подбора производственного оборудования студентом.
Для выполнения проекта было тщательно изучена специальная техническая литература, проведены расчеты баланса воды и волокна, оборудования и теплового баланса.
Работа выполнена согласно рекомендациям преподавателя с использованием методической литературы, ГОСТов и технической литературы.

Технические требования на продукцию (ГОСТы)

Бумага для печати типографская регламентируется ГОСТом 9095-80.
Согласно этому госту Типографская бумага выпускается номерами: 1,2,3. Бумага номеров 1 и 2 должна выпускаться марок А и Б.
Согласно нашему заданию на бумагоделательной машине будет выпускаться бумага №1 марки А, поэтому дальнейшие параметры будем указывать только для этого сорта.

Таблица 4
Основные показатели

Наименование показателя Машинной гладкости Каландрирования Высоко каландрированная Метод испытания
Состав по волокну    ГОСТ 7500-85
• Целлюлоза сульфитная беленая хвойная ГОСТ 3914-74, не менее 80 80 80
• Целлюлоза сульфатная беленая лиственная ГОСТ 14940-75, не менее 20 20 20
Масса бумаги площадью 1 куб.м., г 60,0±2,5 60,0±2,5  ГОСТ 13199-67
70,0+2,0
-4,0 70,0+2,0
-4,0 70,0+2,0
-4,0
  80,0+2,0
-4,0
Плотность, г/куб.см. 0,80-0,85 0,80-0,90 0,90-1,00 ГОСТ 13199-67
Разрывная длина (в среднем по двум направлениям), м не менее    ГОСТ 13525.1-79
• Бумаги для рулонной печати 2300 2300 2500
• Бумаги для листовой печати 2100 2200 2300
Сопротивление излому в поперечном направлении, не менее 4 4 4 ГОСТ 13525.2-80
• На приборе с натяжением образца (4,90±0,10) Н 7 7
Степень проклейки, мм.    ГОСТ 8049-62
• не менее 0,25 0,25 0,25
• не более
Зольность, % 18-23 18-23 18-23 ГОСТ 7629-77
Гладкость 35-80 100-250  ГОСТ 12795-78
Сорность (число соринок площадью от 0,10 до 0,500 кв. мм на 1 кв.м), не более 85 85 150 ГОСТ 13525.4-68
• Соринки площадью свыше 0,50 кв.мм Не допускаются
Белизна, % не менее    ГОСТ 7690-76
• без оптически отбеливающего вещества 79 79 79
• с оптически отбеливающего вещества 84 84 83
Непрозрачность, % не менее при массе бумаги площадью 1 кв.м 60г. - - - ГОСТ 8874-80
Влажность, % 6,0±1,0 6,0±1,0 6,0±1,0 ГОСТ 13525.19-71
Бумага должна обладать хорошим восприятием печатной краски, иметь прочную поверхность и не должна пылить при печатании.
Просвет должен быть равномерным. Затемнения разнооттеночность бумаги в одной партии не допускается. Обрез кромок рулонной и листовой бумаги должен быть чистым и ровным. Намотка бумаги должна быть равномерной по всей ширине рулона. В листовой бумаге большая сторона листа должна совпадать с машинным направлением. В бумаге не допускаются: складки, морщины, залощенность, пятна, разрыв кромки, волнистость, дырчатость. В рулонной бумаги допускаются малозаметные морщины, залощенность пятна, которые не могут быть обнаружены в процессе перемотки. Число склеек в рулоне не должно превышать для бумаги машинной гладкости – двух, каландрированной и высококаландрированной – трех. Коны полотна бумаги в местах обрывов должны быть прочно склеены по всей ширине рулона без склеивания смежных слоев. Ширина места склейки должна быть не менее 10 мм, расстояние от кромки до места склейки с каждой стороны не должно превышать 10 мм. Место склейки должно быть отмечено.
Применение:
№1 марки А машинной гладкости (масса бумаги площадью 1 куб.м. 60, 70 г) Текстовая продукция или с содержанием штриховых иллюстраций , издания длительного срока службы.
№1 марки А каландрированная (масса бумаги площадью 1 куб.м. 60, 70, 80 г) Сложная текстовая продукция или с содержанием штриховых и тоновых иллюстраций линиатурой растра до 40 лин/см, издания длительного срока службы.
№1 марки А высококаландрированная (масса бумаги площадью 1 куб.м. 70 г) Сложно иллюстрационно-текстовая продукция, содержащая штриховые и тоновые иллюстрации линиатурой растра до 48 лин/см, издания длительного срока службы.

ГОСТы на химикаты и волокнистые полуфабрикаты

Описание технологической схемы

Перед отливом бумаги на сетке подготовленная бумажная масса с концентрацией 2,8% из машинного бассейна с помощью массного насоса подается в бак постоянного уровня (напорный переливной бачок). Напорный переливной бачок для массы устанавливают на площадке, на высоте 2,5-3 м от пола бумажного зала с таким расчетом, чтобы масса могла направляться в очистную аппаратуру или к смесительному насосу самотеком, также как и избыток массы, направляемый обратно в мешалку. Смесительные насосы обеспечивают подачу и возможность регулирования расхода и напора массы. Перед смесительным насосом в бумажную массу добавляют химикаты для проклейки и наполнители, подаваемые в процессе размола.
Далее масса разбавляется оборотной регистровой водой, до концентрации 0,8 % и смесительным насосом подается на установки вихревых очистителей. Масса в вихревых очистителях очищается под воздействием центробежных сил, возникающих в вихревом потоке жидкости. Очистители устанавливаются батареями, иногда по нескольку сот штук. Их задача удалить из массы не только сор, но и воздух, а также минеральные включения.
К большим затруднениям при отливе бумаги, особенно на высокоскоростных машинах, приводят пена и пузырьки воздуха, находящиеся в массе. Задача удаления воздуха из массы решается применением специальных установок для ее деаэрации, так называемых декулаторов, устанавливаемых после вихревых очистителей. При использовании декулатора количество воздуха в массе снижается почти до нуля, ликвидируется пена и сгустки в бумажной массе. От операции отлива массы зависит не только качество вырабатываемой бумаги, но и работа самой машины: сокращаются обрывы бумажного полотна на сетке и прессах. Процесс деаэрации контролируется автоматически.
После декулатора бумажная масса подается на напорные сортировки в целях удаления из массы узелков, пучков волокон, коры и костры.
Очищенная, разбавленная волокнистая суспензия подводится к напорному ящику закрытого типа с воздушной подушкой. Этот тип напорного ящика обеспечивает стабильность напора массы и отсутствие колебаний в широком диапазоне скоростей машины. Воздух, подаваемый в воздушное пространство, не смешивается с массой и потому не вызывает осложнений при обезвоживании и формировании бумаги. С помощью напорного ящика равномерным потоком концентрацией 0,4% волокнистая суспензия выпускается на движущуюся сетку, где происходит формование бумажного полотна и удаление из него воды.
Сетка, на которой бумажное полотно непрерывно обезвоживается до сухости 20%, вместе с тем выполняет на сеточном столе и функцию конвейера слоя бумажной массы, а затем сформированного полотна бумаги. Лучшее формирование бумаги происходит при некотором отставании скорости выхода массы от скорости сетки.
Равномерность распределения волокон в листе бумаги, механические свойства (прочность и удлинение) и внешний вид бумаги зависят в основном от условий формования, которое происходит на участке регистровой части.
Обезвоживание при формировании полотна бумаги не должно быть слишком интенсивным, иначе неизбежна значительная потеря мелкого волокна, легко проходящего сквозь сетку, пока на ней не отложится фильтрующий слой волокон.
Бумажное полотно проходит обезвоживающие элементы, включающие в себя грудной вал, формующую доску, гидропланки, отсасывающие ящики и двухкамерный гауч-вал. Большое значение для формования бумажного полотна имеет положение формующей доски относительно потока массы, выходящей из выпускной щели напорного ящика. Для улучшения формования бумажного полотна поток массы должен ложиться на кромку формующей доски, установленной сразу за грудным валом. Также большое значения имеет точность изготовления и установки гидропланок. Дальнейшее обезвоживание листа ведут принудительным способом, под вакуумом на отсасывающих ящиках и отсасывающем гауч-вале. Сухость бумажного полотна после ящиков достигает 10%, а после гауч-вала 20%.
Во время прессования бумажное полотно не только обезвоживается, но и уплотняется. При этом увеличиваются площадь контакта и силы сцепления между волокнами. Кроме того, изменяется ряд свойств бумаги: повышается объемная масса, снижается пористость, воздухопроницаемость, впитывающая способность, увеличивается механическая прочность на разрыв, излом и продавливание, повышается прозрачность и т.д.
Обезвоживание на прессовой части может быть увеличено равномерным повышением линейного давления между валами, применением сукон определенной плотности, соответствующих режиму прессования, необходимым числом и типом прессов.
Прессовая часть состоит из пересасывающего устройства (вала Пикап), прямого двухвального пресса, обратного пресса и Фабрик-пресса.
После прессовой части бумажное полотно с сухостью не менее 38% поступает в сушильную часть, где производится дальнейшее обезвоживание и завершается процесс бумагообразования.
Обогреваемые паром сушильные цилиндры расположены в два яруса, в шахматном порядке. Сушильная сетка приводится в движение механизмами автоматической правки и натяжения, а также сетковедущими валиками.
Сушильная сетка прижимает бумагу к греющей поверхности сушильного цилиндра с целью улучшения контакта и условий теплопередачи, а также для предотвращения при сушке коробления бумаги и образования на ее поверхности морщин. Кроме того, сушильная сетка служит своеобразным конвейером, облегчающим заправку и транспортировку бумаги в сушильной части машины. Главная часть воды, удаляемой из бумаги под сеткой во время прохождения бумагой поверхности цилиндра, переходит в сушильную сетку в виде пара, который конденсируется и частично остается в несконденсировавшемся состоянии, и только незначительная часть влаги переходит в сетку в жидкой фазе в результате капиллярного впитывания. Испарение влаги из сетки и выход из нее несконденсировавшихся паров происходит с обеих сторон сетки при ее движении на свободных участках между цилиндрами и при обратном ходе сетки. При этом сетка охлаждается.
При режиме сушки количество воды, испаряемой из сетки, равно количеству воды, поглащенной из бумаги. В этом процессе расходуется то количество тепла, которое было накоплено в сетке за счет конденсаций в ней водяных паров при сушке бумаги на цилиндрах. Выделяемый на цилиндрах пар поглащается воздухом и собирается под колпаком над сушильными цилиндрами. Влажный воздух отводится из под колпака вытяжным вентилятором через теплообменник. Сушка бумаги производится контактно-конвективным методом, который состоит из ряда повторяющихся циклов на нагретой поверхности сушильных цилиндров и свободных участках между цилиндрами. В процессе сушки волокна подвергаются усалке, т. е. уменьшаются в размерах; снижается гибкость, эластичность и прочность волокон. При сушке толщина бумаги уменьшается в 1,5-2 раза, усадка (ширина) полотна — от 1,5 до 12%. Этому способствуют силы поверхностного натяжения воды, которые при удалении воды сближают волокна, в результате чего происходит усадка бумаги. При сближении волокон между свободными гидроксильными группами устанавливаются водородные связи. В бумажном листе образуются межволоконные связи. При повышении сухости бумажного полотна увеличивается прочность межволоконных связей и одновременно повышается механическая прочность бумаги на разрыв и продавливание. С повышением сухости бумажного полотна сопротивление бумаги излому снижается, так как с удалением воды увеличивается ломкость волокон.
Перед последней группой сушильных цилиндров бумажное полотно проходит полусухой каландр для повышения степени уплотнения бумаги.
Бумага после сушки выходит несколько пересушенной, с содержанием влаги 4-6% и имеет сравнительно высокую температуру (70-90°). Сухая бумага отличается жесткостью и ломкостью, плохо проходит через каландровые валы, часто рвется. Поэтому охлаждение бумаги с помощью холодильного цилиндра для ее смягчения, очень важно при дальнейшем прохождении бумаги через машинный каландр.
Охлаждение бумаги предотвращает дальнейшее пересыхание бумаги, увлажняет ее до более мягкой и эластичной, а также предотвращает электризацию при трении о валы каландра при намотке. Бумагу охлаждают, омывая изнутри холодной водой. Благодаря конденсации водяных паров наружняя поверхность холодильного цилиндра отпотевает, и образующаяся влага передается бумаге, которая увлажняется при этом на 1-2%. Отвод воды из цилиндра производится с приводной стороны с помощью сифона, который имеет зазор со стенкой цилиндра. В нем находится слой воды, который равномерно охлаждает стенки цилиндра.
Пройдя холодильный цилиндр бумага подвергается машинной отделке путем пропуска ее через четырехвальный машинный каландр, чтобы выровнять поверхность бумаги и сообщить ей так называемый лоск. Для увлажнения применяется конденсат, который распыляется с помощью сжатого воздуха через форсунки. Количество подаваемой влаги регулируется по ширине полотна с помощью ротаметров, установленных на каждую форсунку. Благодаря использованию эластичных валов на машинном каландре бумага приобретает необходимые поверхностные свойства (лоск, гладкость), с сохранением пухлости. Для улучшения качества бумаги применяются более мягкие валы и линейные давления, при которых возможно эффективно обработать поверхность бумажного полотна.
Далее конструкционная группа БМ - это периферический накат с автоматической системой подачи тамбурных валов и автоматическим регулированием плотности намотки тамбурного вала. С его помощью обеспечивается равномерная, плотная намотка бумаги в рулоны. Равномерность намотки по ширине рулона зависит от качества бумаги. Плотность бумаги, намотанной в рулон, определяется по внешнему виду, сопротивлению при нажатии на него рукой.
Процесс выработки бумаги на БМ окончен. Дальнейшая отделка бумаги и разрезание ее на рулоны или на листы производится уже на отделочных станках в отделочном цехе.
При отливе бумаги в отходящих водах с сеточной и прессовой частей машины всегда содержится волокно, наполнители и проклеивающие вещества. Количество этих веществ в отходящих водах различно в зависимости от места образования вод, вида вырабатываемой бумаги (композиции, степени помола, содержания наполнителей), веса 1м2 бумаги, степени разбавления, номера применяемой сетки, рабочей скорости. Рациональное использование отходящих вод является одним из основных условий рентабельности бумажного производства.
Богатые волокном и наполнителями отходящие воды, используемые для целей разбавления массы на самой машине и при подготовке массы, называют оборотной водой. Избыточная оборотная вода направляется на массоулавливающие устройства. Менее ценные отходящие воды, содержащие меньше волокна и наполнителя, а также осветление воды с ловушек, сбрасываемые в сток, называют сточными водами.
Мокрый брак с гауч-вала и с прессов собирается в гауч-мешалке разбавленный до 4% и далее перекачивается в бассейн брака РПО. Сухой брак с сушильной части БДМ продольно-резательного станка, с упаковочной линии распускается на волокна гидроразбивателя и подается в бассейн брака РПО

Расчетная часть

Таблица 5
Расчетные коэффициенты
Количество сухого брака % от волокна 3
Количество мокрого брака % от волокна 3
Количество промоев 2
Массовая доля волокна в массе и сухость бумаги по потоку %
- в машинном бассейне 2,8
- после смесительного насоса 0,8
- после регистровой части 3
- после отсасывающих ящиков 10
- после гауч-вала 20
- после прессовой части 38
- после сушильной части 94
- сухость бумаги на накате % 94
- влажность сухого брака % 20
Массовая доля волокна в отходящих водах %
- после очищенной аппаратуры 0,4
- регистровой воды 0,54
- от отсасывающих ящиков 0,28
- от гауч-вала 0,42
- от прессов 0,6
- от улавливающей аппаратуры 0,4
- влажность мокрого брака 65
Концентрация волокна в воде г/л
- от промывки сетки 0,3
- от промывки сукон 0,4

Выбор и расчет химикатов и полуфабрикатов на одну тонну бумаги и заданную производительность

Канифоль - С20Н30О2 используется для проклейки бумаги. Снижает впитывающую способность по отношению к воде и водным растворам, делает пригодным для письма чернилами.
Мел – СаСО3 является наполнителем. Предназначен для уменьшения толщины и увеличения объёмной массы, гладкости, пористости, увеличивает зольность, снижает прозрачность.
Глинозём АL2(SО4)3*18Н2О закрепляет клеящий осадок на волокнах, повышает удержание наполнителей на волокне. Способствует осаждению смоляного клея.
Сода Nа2СО3 используется для варки клея.

1. 3ольность = 20%
1-100%
Х-20%
Х=1*20:100=0,2т=200кг
в каждой тонне бумаги должно быть 200кг мела.

2. Удерживаемость = 55%
200-55%
Х-100%
Х=200:55*100=364кг.

3. С учётом влажности W=6,0%, сухость=94%
364-94,5%
Х-100%
Х=364:94*100=387,2кг (удельная норма мела).

4. Концентрация суспензии С=200г/л =200т/мз=0,2кг/л.

5. Расход меловой суспензии на 1тонну бумаги:
0,2-1
387-Х
Х=387*1:0,2=1935 л/т.

Химикаты для проклейки
Степень проклейки СП=0,25 мм
1-100%
Х-0,25
Х=1*0,25:100=0,0025=2,5кг/т (расход канифоли).

Расход канифольного клея: С=30г/л=0,03кг/л
0,03-1
2,5 - Х
Х=2,5*1:0,03=83,3л/т.

Расчёт расхода глинозёма и раствора глинозёма: Берём в 3 раза больше расхода канифоли. 2,5*3=7,5 кг/т (удельная норма). С=100г/л=0,1кг/л
Расход раствора глинозёма:
0,1-1
7,5-Х
Х=7,5:0,1=75 л/т

Расчёт соды для варки клея:
A=O*M2:P*M1*(100-30) кг., сода/100кг.,канифоли.
А=12*53:96*40*(100-30)=636/3840*70=11,6кг/т (на 100кг., канифоли).
Где
А - искомое кол-во щёлочи, % от веса канифоли;
О - число омыления канифоли, выраженное в %;
M1 - молекулярный вес щёлочи, для которой определено число омыления.
М2 - эквивалентный молекулярный вес щёлочи, расходуемой на варку;
С - содержание свободной смолы в клее, %
Р- содержание химически чистой щёлочи в техническом продукте, %
11,6 - 100
Х – 2,5
Х=11,6*2,5:100=0,29кг/т

На производительность 500 т/сут потребуется:
Мела- 387*500=193500 кг/сут
Канифоли- 2,5*500=1250 кг/сут
Глинозёма- 7,5*500=3750 кг/сут
Сода- 0,29*500=145кг/сут

Расчет баланса воды и волокна

Накат
С наката сходит с основным потоком: 940 кг волокна, с ним воды 60 кг и брака - волокна, с ним воды . Следовательно, на накат поступает
абсолютно сухой бумаги 940 + 28,2 = 968,2 кг
воды в ней 60 + 7,07 = 67,05 кг

Сушильная часть
На сушильную часть поступает бумага сухостью 38%. Следовательно,
Воды поступает 968,2 × ((100-38)/38) = 1579,7 кг
Испаряется воды 1579,7 – 67,05 = 1512,65 кг

Прессовая часть
Сукна 1 и 2 прессов промываются сукномойками, с расходом свежей воды 4,8 м3/т или 4800 л/тонну.
Количество мокрого брака составляет 3 %. Количество абсолютно сухого вещества в мокром браке 940×0,03=28,3 кг.
75 % образуется на гауч-вале. 28,3 × 0,75 =21,15 кг волокна и 21,15×80/20=84,6 кг воды.
25% на прессах: 28,3-21,15=7,05 кг волокна и 7,05×62/38=11,5 кг воды.
С прессовой части уходят промывные воды с содержанием волокна 4800×0,4/1000=1,92 кг и воды 4800 кг.
Обозначим количество волокна, поступившего в прессовую часть, через Х, тогда воды с ним приходит . Количество волокна, уходящего с оборотными водами через Y, тогда с ним воды уходит .

Пользуясь правилом баланса:

Решив систему уравнений, получим:
Волокна: Х = 991,47кг Y = 14,3 кг
Воды:

Гауч-мешалка

В гауч-мешалку поступит брак: от прессов 7,05 кг волокна, с ним воды 11,5 кг воды и от гауч-вала 21,15 волокна, 84,6 воды.
С отсечкой (2,5 см на сторону, что составит 1% от потока, отходящего с гауч-вала) волокна уходит
          с ним воды
Всего в гауч-мешалку поступило волокна 7,05 + 21,15 + 9,91 = 38,11 кг
Воды с ним 11,5 + 84,6 + 39,64 = 135,74 кг
С подсеточными спрысками в гауч-мешалку поступает воды 40 г/мин, что составляет   волокна или 40×60/13,043=184,007 литров.
Следовательно, в гауч-мешалку поступит
Воды 135,74 + 184,007 = 319,74 л
Массовая доля волокна в гауч-мешалке

Эта масса перекачивается в машинный бассейн, где массовая доля волокна составляет 2,8%. Следовательно, волокна в ней будет
Составим систему:

Решив систему уравнений, получим:
Волокна Х = 44,8 кг Y = 6,69 кг
Воды

Гауч-вал
Поступает:
• Вода на создание гидрозатвора – 2000 л/т. Волокна 0 и воды 2000 кг.
• Волокно с отсасывающих ящиков – Х, с ним волокна 90/10×Х
Сходит:
• Волокна с отсечки – 9,91 кг
• Волокна – 991,47кг и воды – 3965,88 кг
• Отходящие воды. Волокна У и воды 99,58/0,42×У
• Брак. Волокна 21,15 кг и воды 84,6 кг.
Составим уравнение баланса:

Решив систему уравнений, получим:
Волокна: Х = 1053,7 кг Y = 31,2 кг
Воды:

Отсасывающие ящики
На создание гидравлического затвора в отсасывающих ящиках расходуется осветленной воды 10 л/мин на 1 м ширины сетки .
Считаем, что из них 50% засасывается внутрь ящиков и уходит в оборотную воду, а 50% сбрасывается в сток. С ней придет волокна 0 и 128,63×0,5=64,32 кг воды.
Составим уравнение баланса:

Решив систему уравнений, получили:
Волокна Х = 1129,13 кг Y = 76,13 кг
Воды

Регистровая часть
В регистровой части на промывку сетки и грудного вала расходуется свежей воды 15,4 м3/т.
В воде от регистровой части концентрация волокна составляет 0,3 г/л. В этой воде содержится волокна: 15 400 × 0,3 = 4620 г = 4,62 кг.
Составим уравнение баланса:

Решив систему, получили:
волокна Х = 2864,79 кг Y = 1730,34 кг
воды

Очистная аппаратура
С очистной аппаратуры уходит 4 кг волокна на 1 тонну бумаги с концентрацией 0,4%. Значит, воды с ней уходит 99,6/0,4×4=996 кг
В регистровую часть уходит 2864,79 волокна и 355234,2 воды.
Тогда в очистное оборудование поступает 4+2864,79=2868,79 кг волокна и 996+355234,2=356230,2 кг воды.

Смесительный насос
На смесительный насос поступает масса из рабочего бассейна. Массовая доля волокна в ней С = 2,8%. Масса разбавляется регистровой оборотной водой с концентрацией 0,54 %.
Уравнение баланса воды и волокна имеет вид:

Решив систему, получили:
Волокна Х = 1151,78 кг Y = 1717 кг
воды

Сборник избыточной воды
В сборник регистровой воды поступают воды от:
волокна воды
От гауч-вала 31,2 7397,4
От отсасывающих ящиков 76,13 27113,16
Регистровая вода 1730,34 318703
Она расходится на:
Смесительный насос 1717 316245,96
Гауч-мешалку 6,69 1232,2
Итого избыток регистровой воды составляет 113,98 35735,4
В сборник ловушек поступает вод с содержанием волокна 113,98 кг и воды 35735,4 кг.
Эта вода направляется на улавливание волокна и наполнителя на флотационную ловушку. Коэффициент улавливания 99%.
В машинный бассейн подается скоп 113,98×0,99=112,8 кг, концентрацией 3%. Значит с ним волокна 97/3×112,8=3647,2 кг.

Машинный бассейн
В машинный бассейн поступает из гауч-мешалки мокрый брак:
волокна 44,8 кг
воды 1555,2 кг

Сухой брак с наката
волокна 28,2 кг
воды 978,943 кг
Скоп
волокна 112,8 кг
воды 3647,2 кг
Следовательно, из машинного бассейна должно поступать волокна 1150,982 кг и воды 39955,038 кг





Таблица 7
Баланс воды и волокна
приход волокна воды
промывка сукон свежей водой в прессах 0 4800
поступление воды на создание гидрозатвора в гауч вал 0 2000
на создание гидрозатвора в отсасыв. ящиках 0 128,63
вода на промывку сетки и грудного вала 0 15400
регистровая оборот вода 1717 316245,96
поступает волокна в смесительный насос 1151,78 39983,22
Всего 2868,78 378557,8

расход волокна воды
с наката сходит бум полотно 940 60
брак с наката 28,25 7,05
испарение воды с сушильной части 0 1512,65
уход промывной воды от промывки сукон 1,92 4800
оборотной воды 14,3 2374,7
брак с прессовой части 7,05 11,5
отсечки 9,91 39,64
брак 21,15 84,6
отходящие воды с гауч-вала 31,2 7397,4
ушло 0 44,475
отходящие воды 76,13 27113,16
после промывки сетки и грудного вала 4,62 15400
регистровая вода 1730,34 318703
уход с очистных 4 996
Всего 2868,87 378544,2

Расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования (БДМ)

Принимаем следующую композицию бумаги:
• Целлюлоза сульфитная беленая хвойная ГОСТ 3914-74 80%
• Целлюлоза сульфатная беленая лиственная ГОСТ 14940-75 20%

Часовая производительность машины на накате определяется следующим образом:

23 – число фактической работы машины.
Рабочая расчетная скорость машины:
×К2×К3
где Q – часовая производительность машины, кг/ч;
Вн – ширина полотна бумаги на накате, м;
Vср – рабочая расчетная скорость машины, м/мин;
q – масса бумаги, г/м2;
К2 – коэффициент использования рабочего хода машины (0,98);
К3 – коэффициент выхода нетто товарной продукции из брутто всей машинной продукции (0,96);
0,06 – коэффициент для перевода граммов в килограммы и минуты в час.
Рабочая расчетная скорость машины:

На БДМ производится отлив и формование бумажного полотна, прессование, сушка и отделка бумаги.
БДМ состоит: из сеточной, прессовой, сушильной, отделочной частей и привода.
Сеточная часть состоит:
1. Напорный ящик. Равномерный и непрерывный выпуск массы на сетку по всей ширине осуществляется напорным устройством закрытого типа с воздушной подушкой, т.к. принятая бумагоделательная машина работает на большой скорости. Этот тип напорного ящика обеспечивает стабильность напора массы и отсутствие колебаний в широком диапазоне скоростей машины.
2. Сеточный стол представляет собой горизонтальную плоскость, образованную сеткой, натянутой между грудным валом и отсасывающим гауч-валом. Под верхней ветвью сетки, по направлению ее хода последовательно от грудного до гауч-вала расположены: ящик формующий, гидропланки, ящики отсасывающие, стол консольный. Оборотная – нижняя ветвь сетки поддерживается сетко-ведущими, сетко-правительными и сетко-натяжными валами.
Основные элементы сеточного стола:
Сетка – основной элемент сеточного стола, на ней происходит формирование бумажного полотна. Сетка приводится в движение от гауч-вала, а при помощи сетки приводятся в движение остальные подвижные части сеточного стола. На сеточный стол устанавливаем бесшовную синтетическую сетку. Данный выбор обусловлен тем, что срок службы у нее довольно длительный, а вес меньше по сравнению с металлической сеткой. Также следует отметить, что при использовании данной сетки снижается маркировка бумаги (за счет отсутствия шва) и улучшается качество бумаги.
Грудной вал служит для поддержания сетки в начале сеточного стола. При работе машины поверхность грудного вала непрерывно промывается водой из спрыска и очищается шабером от приставших волокон.
Одним из средств для замедления обезвоживания в начале сеточного стола служит установка между грудным валом и первым регистровым валиком формующий ящик шириной 500 мм. Это устройство одновременно предотвращает провисание сетки на указанном участке сеточного стола.
На участке между формующим ящиком и первым отсасывающим ящиком устанавливаются гидропланки. Применяя гидропланки в регистровой части бумажной машины можно получить бумагу с более равномерными показателями массы 1 кв. м. и влажности. Уменьшается и облачность просвета. Применение регистровых планок способствует устранению полос на полотне бумаги. Обезвоживание происходит за счет свободного стекания воды и отсасывающего действия на гидропланках.
Ближе к концу сеточного стола удаление воды затрудняется и свободное стекание ее из бумажной массы прекращается, поэтому обезвоживание производиться при помощи создания принудительного вакуума на отсасывающих ящиках и гауч-вале.
В отсасывающих ящиках создается вакуум для более интенсивного обезвоживания. Отсасывающие ящики устанавливаются вплотную друг к другу, благодаря чему создается непрерывная зона отсасывания и более эффективное обезвоживание бумажного полотна.
Сеточный стол заканчивается двухкамерным отсасывающим гауч-валом обезвоживание бумажного полотна, на котором происходит за счет создаваемого вакуума.
За счет постепенно возрастающего вакуума на сеточном столе происходит формирование, отлив и обезвоживание бумажного полотна.
Чтобы предупредить растекание массы, на краях сетки устанавливаем ограничительные линейки – металлические пластинки длиной 3 м и шириной 150 мм. На краях линеек, соприкасающихся с сеткой, находятся гибкие резиновые кромки. Линейки можно регулировать по высоте и ширине сетки.
Под гауч-валом устанавливаем гауч-мешалку, представляющую собой оборудованную размешивающим устройством емкость, в которую непрерывно поступают отсекаемые кромки бумажного полотна. Туда же поступает весь так называемый мокрый брак – срыва мокрой бумаги из прессовой части машины, вся масса с сетки при обрыве бумажного полотна, а при его заправке – все полотно, кроме заправляемой узкой ленты. Все содержимое гауч-мешалки используется в композиции бумаги в качестве оборотного брака.
Сеткоповоротный вал. Сетковедущие валики - поддерживающие нижнюю (оборотную) ветвь сетки
Прессовая часть служит для дальнейшего механического обезвоживания полотна бумаги после сеточного стола. Во время прессования бумажное полотно не только обезвоживается, но и уплотняется. Прессовая часть состоит из пересасывающего устройств (вала типа «Пикап») и пересасывающего сукна, прямого пресса, обратного пресса и Фабрик-пресса. Бумажное полотно прессуется при постепенно возрастающем давлении от первой зоны прессования к третьей. Сухость полотна после прессовой части 38%.
Сушильная часть предназначена для сушки бумажного полотна от 38-94%. Состоит из вращающихся сушильных цилиндров обогреваемых изнутри паром, механизмов правки и натяжения сушильных сеток. Сушильные сетки работают при большом натяжении, создавая хороший контакт между бумажным полотном и сушильной поверхностью цилиндров. Сушильная часть разбивается на две группы (одна нижняя, другая верхняя) и объединяются в приводную секцию: каждая секция имеет самостоятельный привод. Влажный воздух отводится из под колпака вытяжным вентилятором через теплообменник. Сушка бумаги производится контактно-конвективным методом, который состоит из ряда повторяющихся циклов на нагретой поверхности сушильных цилиндров и свободных участках между цилиндрами.
Перед последней группой сушильных цилиндров устанавливает полусухой каландр. Его используем для повышения степени уплотнения бумаги.
В конце сушильной части устанавливаем холодильный цилиндр для предотвращения пересушивания бумажного полотна. Он имеет такую же конструкцию что и сушильный только вместо пара подается холодная вода. Бумажное полотно при прохождении через охладительный цилиндр бумажное полотно становиться более пластичным, приобретает большую растяжимость, легче без обрывов проходит между валами машинного каландра, лучше выглаживается.
Машинный каландр. Предназначен для повышения лоска, гладкости, объемной массы и придания равномерной толщины по ширине полотна. Так же при этом снижается пылимость, что значительно улучшает качественные печатные свойства бумаги. Устанавливает четырехвальный каландр.
Накат. В конце БДМ устанавливаем периферический накат. Он предназначен для обеспечения равномерной, плотной намотки бумаги в рулоны. Равномерность намотки, как по радиусу, так и по ширине рулона зависит от качества бумаги. При выработке бумаги неодинаковой толщины намотка по ширине рулона будет неравномерной. При этом в тех местах, где бумага толще, рулон будет намотан более туго, и наоборот.

Напускное устройство
Необходимый напор массы в напорном устройстве рассчитываем по формуле:
,
где V – скорость бумажного полотна (средняя расчетная скорость машины), м/мин;
Км – коэффициент отставания скорости массы от скорости сетки (Км=0,97);
Кс – коэффициент отставания скорости сетки от бумаги на накате (Кс=0,85÷0,95);
µ – коэффициент истечения массы (µ=0,9÷0,95);
g – коэффициент ускорения силы тяжести, м/с2.
Расчет величины напора массы позволяет выбирать тип напорного ящика:

При высоте напора более 1,5 м необходимо установить ящик закрытого типа. Следовательно, на машине устанавливаем напорный ящик закрытого типа с воздушной подушкой. В этом ящике равномерное распределение массы по ширине ящика достигается последовательным пропуском массы через несколько вращающихся перфорированных распределительных валиков. Для поддержания на постоянном уровне столба массы избыток её поступает в переливную трубу, куда одновременно отводится пена, находящаяся на поверхности массы. Таким образом, при постоянном уровне массы в ящике необходимый напор поддерживается регулированием давления воздуха, подаваемого компрес¬сором в верхнюю часть напорного ящика.

Сеточный стол
Ширину сетки БДМ рассчитываем по формуле:

В0 – обрезная ширина бумаги, м;
С – ширина кромок бумаги, обрезанных на продольно-резательном станке (С = 25), мм;
а – ширина отсечки на сетке (а =25÷50 мм), мм;
d – ширина устройства для ограничения разлива массы по ширине сетки (d = 5÷10 мм), мм;
е – ширина свободных кромок сетки (l = 20÷50 мм), мм;
Е – усадка бумаги в сушильной части машины (Е = 1,5), %;

Принимаем к установке сетку стандартной ширины 6950 мм.
Длину сеточного стола (расстояние между осями грудного и нижнего гауч-вала) определяем по формуле:

V – скорость машины, м/мин;
q – масса бумаги, кг/м2;
Sc – удельный съем бумаги, кг/м2∙ч;

Длина сетки на БДМ в 2,25 – 2,5 раза больше длины сеточного стола
Lc = 2,3×43,15 =99,245 м
Для данной БМ применяем одинарную сетку № 26 полусаржевого плетения со шлифованной поверхностью. Срок их службы больше, чем у обычных сеток; коэффициент трения у них о крышки отсасывающих ящиков меньше. Они меньше оставляют на бумаге маркировки, чем у обычной сетки. Поэтому бумагу легче оторвать от сетки при заправке в прессовую часть.

Грудной вал и гауч-вал
Диаметр грудного вала:
Dг.в = 0,08×Bc + 0,275 = 0,08 ×6,95 + 0,275 = 0,831 м;
Длина грудного вала должна быть больше ширины сетки на 80÷100 мм
lг.в = Bc + 0,1 =6,95 + 0,1 = 7,05 м
Грудной вал устанавливаем в начале сеточного стола. Стальная труба, из которой изготовлен вал, облицована резиновым покрытием. Грудной вал приводится во вращение сеткой. Поверхность вала непрерывно промывается водой из спрыска и очищается от приставших волокон шабером. Шабер, для уменьшения износа вала делают из пластмассового лезвия.
Диаметр гауч-вала на 200мм больше, чем диаметр грудного вала
Dгауч=. Dг.в + 0,200=0,831+0,200=1,031 м

Число отсасывающих ящиков определяем по следующей формуле:

Sc – съем бумаги с 1 м2 с поверхности отсасывающего ящика, кг/(м2ч);
Lящ – длина ящика, мм;
bящ – ширина отсасывающего ящика (принимаем bящ = 500 мм), мм.
L= Вс + (500÷600)
L= 6300 + 550 = 6850 мм
шт.
L отс. ящ=11*0,5=5,5м
К особенностям обезвоживания на отсасывающих ящиках относятся: малая продолжительность обезвоживания, импульсный характер обезвоживания (вакуум воздействует на бумажное полотно лишь при прохождении над отверстиями ящиков);обезвоживание не только за счет вакуума, но частично и за счет кинетической энергии воздушного потока.
Длина регистровой части:
Lрегистр=Lст. - Rг.в. - Rгр.в. - Lотс.ящ = 43,15-0,416-0,516-5,5 = 33,718 м
Для подержания сетки между грудным валом и отсасывающими ящиками устанавливаем гидропланки. При установке гидропланок обезвоживание несколько замедляется и происходит двумя путями: удаление воды передней кромкой как шабером, снимающим слой воды с нижней поверхности сетки; удаление воды непосредственно из волокнистого слоя за счёт разрежения 120мм рт.ст. возникающего в зазоре между сеткой и поверхностью гидропланки. Величина разрежения и скорость обезвоживания зависят от угла наклона (1-4) поверхности планки к сетке. С увеличением угла наклона обезвоживающая способность повышается. Ввиду меньшего вакуума, возникающего при выходе сетки из зоны контакта гидропланки, увеличивается удержание мелкого волокна, наполнителя, уменьшается разносторонность и повышаются физико-механические свойства бумаги. Для создания легкого импульса, заменяющего тряску и улучшающего формование бумажного полотна, переднюю кромку гидропланки слегка закругляют.
Гидропланка имеет зону контакта с сеткой 8-19мм и зону обезвоживания, расположенную под углом 1-4 к сетке. Ширина планок 5-120мм, расстояние между ними от 150до 500мм. Рабочая поверхность гидропланок покрывается полиуретаном или карбидом вольфрама
Количество ящиков с гидропланками:

Устанавливаем 25 гидропланок
После отсасывающих ящиков бумажное полотно поступает на отсасывающий гауч-вал, где обезвоживается до сухости 20% и уплотняется. В следствии этого бумажное полотно становится настолько прочным, что его можно передать для дальнейшего обезвоживания на мокрые прессы. Применяем двухкамерный отсасывающий гауч-вал, состоящий из прижимного вала, вакуум-камеры и спрыска. При увеличении мощности потребляемой вакуум-насосами внутри гауч-вала устанавливают несколько узких камер, что позволяет вести обезвоживание с нарастающим вакуумом по ходу бумажного полотна. В процессе работы двухкамерного гауч-вала необходимо иметь постоянный вакуум и открытые отверстия цилиндра вала. Отверстия цилиндра от забивающихся волокон и проклеивающих веществ промывают во время работы с помощью стационарного спрыска высокого давления, установленного под валом в корыте.
Одинарная сетка полусаржевого плетения из синтетического волокна меньше изнашивается, но имеет свойство вытягиваться. Сетка, обогнув нижний вал гауч-пресса, возвращается к грудному валу. При обратном движении сетка, направляемая несколькими сетковедущими валиками, промывается водой при помощи спрысков и снова подходит к регистровой части сеточного стола.
На БМ применяем автоматическую передачу полотна с сетки на прессовую часть с помощью пересасывающего устройства (вала типа «Пикап»). Автоматическая передача полотна бумаги с сетки на прессовую часть машины позволяет ликвидировать обрывы полотна на этом участке, повысить прочность бумаги на 20% вследствие уменьшения растяжения бумажного полотна
Прессовая часть
На прессовой части машины происходит обезвоживание бумажного полотна и как следствие – изменение ряда свойств бумаги
Прессовая часть состоит прямого пресса, обратного пресса и Фабрик-пресса.
Бумажное полотно прессуется при постепенно возрастающем давлении от первой зоны прессования к третьей:
I. 15 - 20 кгс/см
II. 20-40 кгс/см
III. 35-60 кгс/см
В прямом прессе сеточная сторона бумаги соприкасается с поверхностью прессового сукна, а более гладкая верхняя сторона бумаги – с гладкой поверхностью верхнего прессового вала. Гранитные валы расположены сверху, а отсасывающий обрезиненный снизу.
Для придания одинаковой гладкости верхней и сеточной сторон бумажного полотна устанавливаем обратный пресс, в котором менее гладкая сеточная сторона бумаги соприкасается с гладким валом, а верхняя сторона – с прессовым сукном. Гранитные валы расположены снизу, а отсасывающий обрезиненный сверху.
Диаметр прессовых валов составляет 750 мм.
Фабрик-пресс устроен таким образом, что внутри сукна помешена сетка из синтетических волокон, которая воспринимает отжимаемую в прессе воду. Таким образом, отпадает необходимость в наличии отсасывающего вала и в создании вакуума. Для удаления влаги из сетки пользуются отсасывающим ящиком установленным снаружи сетки.
Сухость полотна после прессовой части 38%.
Вакуум-камеру устанавливают под зоной прессования. Камера должна быть смещена навстречу движению бумаги так, чтобы на другую сторону, за центр вала, камера выступала только на 5 мм.
Вакуум-камера соединена с мощным вакуум-насосом такого же типа, как и у отсасывающего гауч-вала, но несколько меньшей производительности. Вакуум-насос должен обеспечить разрежение в камере вала 300-500 мм рт.ст., в зависимости от вида вырабатываемой бумаги.
Бумажное полотно проходит вместе с бесконечным сукном между прессовыми валами БМ. Прессовые сукна служат для улучшения условий прессования сырого бумажного листа. Они, впитывая и пропуская через себя воду, выделяющуюся при отжиме, предотвращают раздавливание бумаги, а также транспортируют её через прессовую часть машины. Применяемые иглопробивные сукна имеют хорошую впитывающую способность, которая достигается благодаря вертикальной ориентации волокон, создающей меньше сопротивления потокам, направленным перпендикулярно плоскости сукна. С их применением удаётся избежать некоторых дефектов бумаги, вызванных отделением от сукна шерсти на поверхности бумаги. Сукно приводится в движение от прессовых валов и вращает при своём движении все сукноведущие валики.
В процессе работы поры прессовых сукон забиваются волокном, клеем и наполнителем. В результате водопропускная способность сукна значительно ухудшается и снижается сухость бумаги. Для улучшения работы иглопробивных сукон на машине устанавливается вальцовая сукномойка
Она состоит из двух валов наподобие прессовых, но меньше диаметра: верхнего, чугунного с бронзовой рубашкой и нижнего, облицованного мягкой резиной.
Назначение сукномоечных валов заключается в том, чтобы отжать воду из мокрого сукна , подвергаемого промывке двумя спрысками, установленными с обеих сторон сукна перед поступлением его в валы. Перед входом сукна в валы первого пресса под сукном устанавливается небольшой отсасывающий ящик для устранения воздушного пузыря между сукном и бумагой.

Количество влаги, удаляемой с прессовой части бумагоделательной машины. Принимаем сухость бумаги после сеточной части (Сс) 20%, а сухость бумаги после последнего пресса (Сн) 38%, тогда влажность бумаги после сеточной части будет 100 – Сс (%), а влажность бумаги после последнего пресса 100 – Сн (%).
На 1 кг абсолютно сухой бумаги перед ее прессованием приходится кг влаги, а после прессования кг или на 1 кг абсолютно сухой бумаги удаляется влаги:
Х = – = = = 2,4 кг
Расчет производительности вакуум-насосов. Производительность вакуумного насоса равна:

К – удельная производительность, дм3/мин;
В – ширина машины, м;
V – скорость машины, м/мин.

Удельная производительность К, дм3/мин
Отсасывающие ящики 18
Гауч-вал:
1-я камера 30
2-я камера 50
Пересасывающий и передаточный вал 30
I отсасывающего пресса 30
II отсасывающего пресса 50
Вальцевая отсасывающая сукномойка 3

1). Вакуумный насос отсасывающих ящиков:

К установке принимаем 3 насоса типа УНВ-05;

2). Вакуумный насос 1-й камеры гауч-вала:

К установке принимаем 4 насоса типа УНВ-05;
Qн = 60 м3/мин, N=100 кВт

3). Вакуумный насос 2-й камеры гауч-вала:

К установке принимаем 6 насосов типа УНВ-05;

4). Вакуумный насос пересасывающего устройства:

К установке принимаем 4 насосов типа УНВ-05;
Qн = 60 м3/мин, N=100 кВт

5). Вакуумный насос I отсасывающего пресса:

К установке принимаем 4 насосов типа УНВ-05;
Qн = 60 м3/мин, N=100 кВт

6). Вакуумный насос II отсасывающего пресса:

К установке принимаем 6 насосов типа УНВ-05;
Qн = 60 м3/мин, N=100 кВт

7). Вакуумный насос подвижных сукномоек:

к1 – расход воздуха на одну подвижную головку сукномойки, к1=3 м3/мин;
Н – число сукномоек, Н = 4;
n – число подвижных головок к сукномойке, n = 4.

К установке принимаем насос УНВ-05.

Сушильная часть
Сушильная часть состоит из вращающихся обогреваемых изнутри паром сушильных цилиндров, расположенных в два яруса в шахматном порядке, сетковедущих валиков, механизмов автоматической правки и натяжения сушильных сеток.
Сушильная часть разбивается на две группы (одна нижняя, другая верхняя) и объединяются в приводную секцию: каждая секция имеет самостоятельный привод. Сушильные цилиндры отливают из высококачественного чугуна. На БМ применяем сушильные цилиндры диаметром 1500мм с толщиной стенок 25мм. Для улучшения прилегания бумаги и повышения коэффициента теплоотдачи наружную поверхность сушильных цилиндров шлифуют и полируют. Чтобы придать стенкам одинаковую толщину, внутреннюю поверхность цилиндра протачивают.
Количество бумагосушильных цилиндров определяем по формуле:

Ск – конечная сухость бумаги (после сушки), %;
Сн – начальная сухость бумаги (до сушки), %;
q2 – удельный съем с полезной сушильной поверхности (q2 = 17÷18), кг/м2∙ч;
α – коэффициент обхвата сушильных цилиндров бумагой (α = 0,6÷0,67);
Q – часовая выработка бумаги, кг/ч;
d – диаметр бумагосушильных цилиндров, м;
Вс – ширина сетки, м.
Подставив в формулу цифры, мы получим:
шт.
Принимаем число цилиндров nб.с.= 84 шт.
Число сукносушильных цилиндров определяем следующим образом:
nc.c. = f × nб.с. = 0,22 × 84 =18,4 шт.
Принимаем число сукносушильных цилиндров равным 19 шт.

Средняя температура в группах на поверхности сушильных цилиндров:
группа цилиндры Температура сушильных цилиндров
I 1-8 60
II 8-16 90
III 16-38 105
IV 38-60 110
V 60-83 100
охладительный 84 90

Изменение температуры сушильных цилиндров показано на рисунке 1

Рис. 1 Изменение температуры сушильных цилиндров в процессе сушки

Устанавливаем 84 сушильных цилиндра следующих размеров: диаметром 1500 мм с толщиной стенок 25 мм и длиной 6,95+0,1=7,05 м. Число сукносушильных цилиндров равно 11.

Потребляемая мощность привода бумагоделательной машины.

Потребляемую мощность привода БДМ рассчитываем по формуле:
N = K × Bc × V
К – удельный показатель расхода мощности, кВт/(м/мин•м);
Вс – ширина сетки, м;
V – скорость машины, м/мин.
N = 0,68 × 6,95×1019 = 4816 кВт

Расчет теплового баланса

Расход тепла и пара на сушку бумаги
Расчет расхода тепла на сушку бумаги ведем на 1 т вырабатываемой продукции. Общий расход тепла на сушку складывается из полезного расхода тепла Qпол и тепловых потерь в окружающее пространство Qпот.
Qобщ = Qпол + Qпот , кДж/ч
Полезный расход тепла на сушку бумаги определяем по формуле:
Qпол = Q1 + Q2 + Q3 = GC(tк – tн) + WнCв(tк – tн) + W(i – Cв•tс), кДж/ч
Q1 – количество тепла для нагрева абсолютно сухого волокна, находящегося в воздушносухой бумаге, кДж/ч;
Q2 – количество тепла для нагрева воды в мокром полотне, поступающем на сушку, кДж/ч;
Q3 – количество тепла необходимое для испарения воды из воздушносухой бумаги, кДж/ч;
G – масса абсолютно сухой бумаги, кг/ч;
C – теплоемкость абсолютно сухой бумаги, кДж/(кг•град) для бумаги С = 1,22 ÷1,30 кДж/(кг•град);
tн , tк – температура бумаги перед и после сушильной части;
Wн – масса воды в мокром полотне бумаги, поступающей на сушку, кг/ч;
Cв – теплоемкость воды (для воды Св = 4,19), кДж/(кг•град);
tс – средняя температура сушки (практически можно принять tк ≈ tс );
W – количесво воды, испаряемой из бумаги, кг/ч;
i – теплосодержание пара, удаляемого из бумаги, при средней температуре сушки, кДж/кг.
Абсолютно сухого вещества: 21739 × 0,93 = 20217 кг
Поступает на сушку влаги с бумагой:

Уходит влаги с воздушносухой бумагой:

Испаряется воды при сушке:
W = 32986 – 1522 = 31374 кг/ч
Полезный расход тепла на сушку составит:
Qпол = 20217×1,23×(90–50) + 32986×4,19×(90–50) + 31374×(2628,43 + 4,19×90) = 89487780 кДж/ч или 89487780/21739 = 4116 кДж/кг

Тепловые потери Qпот определяем по формуле
Qпот = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 + q7 + q8 + q9 + q10
q1, q2 – потери тепла свободными участками бумажного полотна и сушильных сукон;
q3, q4 – потери полотна днищами бумагосушильных и сукносушильных цилиндров;
q5, q6 – потери тепла открытой боковой поверхностью бумагосушильных и сукносушильных цилиндров;
q7 – потери тепла боковой поверхностью бумагосушильных цилиндров, покрытых бумагой и сукном;
q8 – потери тепла боковой поверхностью бумагосушильных цилиндров, покрытых бумагой, но не покрытых сукном;
q9 – потери тепла боковой поверхностью бумагосушильных цилиндров, покрытых сукном, но не покрытых бумагой;
q10 – потери тепла боковой поверхностью сукносушильных цилиндров, покрытых сукном.
1). Потери тепла свободными участками бумажного полотна определяем следующим образом:
q1 = Fб × α × (tб – tв), кДж/ч

Fб – поверхность свободных участков бумажного полотна с двух сторон, м2;
α – коэффициент теплоотдачи бумаги воздуху, Вт/м2·0С;
tб – средняя температура полотна бумаги на свободных участках, равная средней температуре сушки, 0С;
tв – температура окружающего воздуха, 0С.
Площадь свободных участков бумаги равна:
Fб = 2 × L × b × n,
L – длина свободного участка бумаги между цилиндрами ( составляет 1,1 – 1,2 м для сушильного цилиндра диаметром 1,5м);
b – ширина бумажного полотна ( условно принимаем равной необрезной ширине бумаги на накате);
n – количество свободных участков (принимается равным количеству сушильных цилиндров).
Коэффициент теплоотдачи α определяем по следующей эмпирической формуле:
α = 5,58 + 3,95 × V , Вт/(м2·град)
V – скорость машины, м/с ( 1019 : 60 = 16,98 м/с).
α = 5,58 + 3,95 × 16,98 = 72,66 Вт/(м2·град)
q1 = 2 × 1,2 × 603 × 84 × 72,66 × (90 – 70) = 1845680 Вт
или 1845680 × 3,6 = 6644449 кДж/ч.

2). Потери тепла свободными участками сушильных сукон
q2 = Fс × α × (tс – tв), кДж/ч
Общая площадь сушильных сукон Fобщ:
Fобщ = Lc × B = d × n × K × B, м2
Lc – суммарная длина сукон, м;
В – ширина сукон, м;
d – диаметр сушильных цилиндров, м;
n – общее количество бумагосушильных и сукносушильных цилиндров;

K – опытный коэффициент (К = 6).
Fобщ = Lc × B = 1,5 × 103 × 6 × 6,3 = 927 × 603 = 5840 м2
Площадь свободных участков сушильных сукон с двух сторон Fc определяем по формуле:
Fc = 2 × B × [Lc – (π × d × nб × βб + π × d × nc × βc)], м2
nб – количество бумагосушильных цилиндров;
βб – средний коэффициент обхвата бумагосушильных цилиндров сукном;
nc – количество сукносушильных цилиндров;
βc – средний коэффициент обхвата сукносушильных цилиндров сукном.
Fc = 2 × 603 × [927 – (3,14×1,5×84×0,63 + 3,14×1,5×19×0,75)] = 7693,56 м2
Коэффициент теплоотдачи определяем по эмпирической формуле для шероховатой поверхности:
α = 6,16 + 4,187 × V = 6,16 + 4,187 × 16,98 = 77,26 Вт/(м2·град)
q2 = 7693,53 × 77,26 × (99 – 70) = 11888089 Вт = 42797120 кДж/ч

3). Потери тепла днищами бумагосушильных цилиндров
q3 = 2F×K[(tп1 – tв)n1 + (tп2 – tв)n2 + (tп3 – tв)n3], кДж/ч
F – торцевая поверхность одного цилиндра, м2;
K – коэффициент теплопередачи пара воздуху через торцевую стенку цилиндра, Вт/(м2·град);
n1, n2, n3 – число сушильных цилиндров по группам (сушильная часть условно разбита на три сушильных группы);
tп1, tп2, tп3 – температура пара в сушильных группах.
число сушильных цилиндров по группам, шт температура пара в сушильных группах, 0С
19 98
27 123
38 110

Коэффициент теплопередачи вычисляем по формуле:

α1 – коэффициент теплоотдачи от пара стенке сушильного цилиндра (принимаем α1=5815), Вт/(м2·град);
δ – толщина торцевой крышки цилиндра, м;

λ – коэффициент теплопроводности материала стенки (принимаем λ=62,8), Вт/(м·град);
α2 – коэффициент теплоотдачи от торцевой стенки цилиндра воздуху
Значение коэффициента α2 определяем по эмпирической формуле
α2 = 5,58 + 3,95×V,
V – средняя окружная скорость воздуха по поверхности днищ, которую принимаем приблизительно равной половине максимальной, т.е.

Тогда α2 = 5,58 + 3,95×8,49 = 39,122 Вт/(м2·град),
Определяем коэффициент теплопередачи

4). Потери тепла днищами сукносушильных цилиндров
Давление пара в сукносушителях принимаем максимальным, т.е. 2,16×103 Па. Этому давлению соответствует температура 1230С
q4 = 2F×K[(tп – tв)nc = 2×1,766×38×(123 – 70)×19 =
= 135156 Вт = 486560 кДж/ч

5). Потери тепла открытой боковой поверхностью бумагосушильных цилиндров
q5 = Kπd[(1 – βc)b + (1 – β0)×(B – b) + (Bц – B)]×
×[(tп1 – tв)n1 + (tп2 – tв)n2 +(tп3 – tв)n3],
β0 – коэффициент обхвата бумагосушильных цилиндров сукном;
b – средняя ширина бумажного полотна (условно принимаем равной необрезной ширине бумаги на накате);

Вц – ширина цилиндра, м;
В – ширина сукна (принимаем В = Вц);
tв – температура окружающего воздуха.
Коэффициент теплопередачи определяем по формуле:

q5 = 38,27×3,14×1,5×[(1 – 0,63)×6,3 + (1 – 0,6)×(6,95 – 6,3)]×
×[(98 – 70)×19 + (123 – 70)×27 +(110 – 70)×28] =
1626658 Вт = 5855968 кДж/ч

6). Потери тепла открытой боковой поверхностью сукносушильных цилиндров
q6 = Kπd[(1 – βc)В + (Bц – B)] × nc × (tп – tв) =
= 28,16×3,14×1,5×((1– 0,75)×6,3+(6,95-6,3))×19×(123 – 70) = 297176 Вт = 1069834 кДж/ч

7). Потери тепла боковой поверхностью сукносушильных цилиндров, покрытой бумагой и сукном
q7 = Kπdbβ0×[(tп1 – tв)n1 + (tп2 – tв)n2 +(tп3 – tв)n3], кДж/ч

δ1 – толщина бумаги, м;
δ2 – толщина сукна, м;
λ1 – коэффициент теплопроводности бумаги (для бумаги λ1=0,0465), Вт/(м·град);
λ2 – коэффициент теплопроводности сукна (принимаем λ2=0,058), Вт/(м·град);

q7 = 7,985×3,14×1,5×6,3×0,6×[(98 – 70)×19 + (123 – 70)×27 +(110 – 70)×38] =
= 494845 Вт = 1781442 кДж/ч

8). Потери тепла боковой поверхностью сушильных цилиндров, покрытой бумагой, но не покрытой сукном
q8 = Kπdb(βб – β0)×[(tп1 – tв)n1 + (tп2 – tв)n2 +(tп3 – tв)n3]

α2 = 5,58 + 3,95×V = 5,58 + 3,95×16,98 = 72,66

q8 = 13,41×3,14×1,5×6,95×(0,63 – 0,6)×[(98 – 70)×19 + (123 – 70)×27 +
+ (110 – 70)×38] = 45868 Вт = 165125 кДж/ч

9). Потери тепла боковой поверхностью бумагосушильных цилиндров, покрытой сукном, но не покрытой бумагой
q9 = Kπd(В – b)βс×[(tп1 – tв)n1 + (tп2 – tв)n2 +(tп3 – tв)n3]

q9 = 15,38×3,14×1,5×(6,95 – 6,3)×0,75×[(98 – 70)×19 + (123 – 70)×27 +
+ (110 – 70)×38] = 67052 Вт = 241388 кДж/ч

10). Потери тепла боковой поверхностью сукносушильных цилиндров, покрытой сукном
q10 = KπdβсВ(tп – tв)nс = 15,38×3,14×1,5×0,75×6,395×(123 – 70)×19 =
= 380236 Вт = 1368848 кДж/ч
Общие потери тепла при сушке бумаги составят:
Qпот = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 + q7 + q8 + q9 + q10 =
= 3 918 349 + 25 444 669 + 359 654 + 150 955 + 1 595 379 + 450 456 +
+ 660 632 + 53 831 + 91 129 + 680 962 =
= 33 406 016 кДж/ч или 33 406 016/20 833 = 1 604 кДж/кг
Для наглядности полученные данные сведем в таблицу 3

Таблица 3
Тепловые потери при сушке бумаги на бумагоделательной машине

№ п/п Источники потери тепла Потери тепла
КДж/ч %
q1 Свободные участки бумажного полотна 6 644 449 10,70
q2 Свободные участки сушильных сукон 42 797 120 68,92
q3 Днища бумагосушильных цилиндров 1 682 908 2,71
q4 Днища сукносушильных цилиндров 486 560 0,78
q5 Открытая боковая поверхность бумагосушильных цилиндров 5 855 968 9,43
q6 Открытая боковая поверхность сукносушильных цилиндров 1 069 834 1,72
q7 Боковая поверхность бумагосушильных цилиндров, покрытая бумагой и сукном 1 781 442 2,87
q8 Боковая поверхность бумагосушильных цилиндров, покрытая бумагой 165 125 0,27
q9 Боковая поверхность бумагосушильных цилиндров, покрытая сукном 241 388 0,39
q10 Боковая поверхность сукносушильных цилиндров, покрытая сукном 1 368 848 2,20
Всего 62 093 642 100,00

Общий расход тепла на сушку бумаги определяем следующим образом
Qобщ = Qпол + Qпот =89487780 + 62093642 =
= 151581422 кДж/ч или 151581422/21739 = 6973 кДж/кг

Термический коэффициент полезного действия сушильной части машины равен

При давлении свежего пара 2,45 × 105 Па (теплосодержание i=2720,6 кДж/кг) удельный расход пара на 1 кг бумаги составит

Удельный расход пара на 1 кг испаряемой влаги равен

Принимаем потери в паропроводе 5%, тогда фактический расход пара на 1 кг бумаги составит:
D = 6973×1,05 = 7321,63 кДж/кг или 2,81 кг/кг
6158 кДж = 1,47 Гкал

Заключение

В представленной работе произведен расчет бумажной фабрики по производству типографской бумаги производительность 500 тонн в сутки.
В результате расчетов основного и вспомогательного оборудования получили следующие технические характеристики бумагоделательной машины:

1.  Обрезная ширина бумаги 6,300 м
2.  Скорость машины 1019 м/мин
3.  Часовая производительность машины 21739 кг/ч
4.  Размер сетки №26
- длина 100м
- ширина 6,950 м
5.  Диаметр грудного вала 831мм
6.  Диаметр гауч-вала 1031мм
7.  Число гидропланок 25 шт
8.  Число отсасывающих ящиков 11 шт
9.  Вакуумный насос отсасывающих ящиков
Qн = 60 м3/мин, N = 10 кВт 3 шт
10.  Вакуумный насос 1-й и 2-й камер гауч-вала
Qн = 60 м3/мин, N=100 кВт 10 шт
11.  Вакуумный насос пересасывающего устройства
Qн = 60 м3/мин, N=100 кВт 4 шт
12.  Вакуумный насос I и II отсасывающих прессов
Qн = 60 м3/мин, N=100 кВт 10 шт
13.  Вакуумный насос подвижных сукномоек
Qн = 60 м3/мин, N=100 кВт 1 шт
14.  Сушильные цилиндры
- количество 84 шт
- диаметр 1500 мм
15.  Число сукносушильных цилиндров 19 шт
16.  Четырехвальный машинный каландр
17.  Периферический накат
18.  Мощность привода 4816 кВт

В курсовой работе произведен так же расчет химикатов на производство бумаги, баланс воды и волокна, тепловой баланс.

Список литературы

1. Алексеева А.Н., Веселова А.А. Планирование производственной программы, эффективности производства на целлюлозно-бумажном предприятии.: Л. – 1990.
2. Жудро С.Г. Технология проектирования целлюлозно-бумажных предприятий: М.: Высш. шк., 1970.
3. Иванов С.Н. Иванов С.Н. Технология бумаги. – М.: Лесная промышленность, 1970. –695 с.
4. Фляте Д.М. Технология бумаги. – М.: Лесн. пром, 1988. – 478 с.
5. Шитов Ф.А. Технология бумаги и картона: Учебник для сред. Проф.-техн. училищ – 3-е изд., перераб. М.: Высш. шк., 1983 – 296 с.

проект бумажной фабрики по производству типографкой бумаги №1 - Технология - Скачать