ĐỀ TÀI THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH LÁT CERAMICS NĂNG SUẤT 2.000.000 M2/NĂM

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH LÁT CERAMICS NĂNG SUẤT 2.000.000 M2/NĂMĐỀ TÀI THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH LÁT CERAMICS NĂNG SUẤT 2.000.000 M2/NĂMĐỀ TÀI THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH LÁT CERAMICS NĂNG SUẤT 2.000.000 M2/NĂMĐỀ TÀI THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH LÁT CERAMICS NĂNG SUẤT 2.000.000 M2/NĂM

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HĨA ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ NGÀNH KỸ THUẬT HĨA HỌC CHUYÊN NGÀNH SILICAT ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH LÁT CERAMICS NĂNG SUẤT 2.000.000 M2/NĂM GVHD : PGS.TS PHẠM CẨM NAM SVTH : TRẦN HUY HOÀNG LỚP : 18KTHH1 Đà Nẵng/ 2022 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM LỜI NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ SVTH: TRẦN HUY HỒNG GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 18KTHH1 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA : HĨA GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Họ tên sinh viên: TRẦN HUY HOÀNG Số thẻ sinh viên: 107180213 Lớp:18KTHH1 Khoa: HĨA Ngành: Kỹ thuật Hóa học Tên đề tài đồ án: Thiết kế nhà máy sản xuất gạch lát ceramics suất triệu m2/ năm Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Nguyên liệu, nhiên liệu: tự chọn - Lò nung: tự chọn - Công nghệ sản xuất: tự chọn Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Tổng quan sản phẩm - Nguyên liệu lựa chọn ngun liệu - Tính tốn phối liệu - Sơ đồ công nghệ thuyết minh sơ đồ công nghệ - Cân vật chất - Tính kết cấu lị nung - Tính tốn nhiên liệu cân nhiệt - Tính tốn chọn thiết bị phụ [nếu có yêu cầu] Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ): - Bản vẽ sơ đồ công nghệ - Đồ thị đường cong nung [A4 hay A3 đóng chung thuyết minh] - Bản vẽ lò nung mặt cắt Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 10/03/2022 Ngày hoàn thành đồ án: 10/06/2022 Đà Nẵng, ngày 21 tháng 06 năm 2022 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn MỤC LỤC SVTH: TRẦN HUY HOÀNG PGS.TS Phạm Cẩm Nam 18KTHH1 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN LỜI CAM KẾT BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI 1.Nhu cầu xã hội 2.Chiến lược quốc gia 3.Địa điểm đặt nhà máy 10 KÝ HIỆU VIẾT TẮT 11 DANH MỤC BẢNG 12 DANH MỤC HÌNH 14 CHƯƠNG I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 15 1.1.Định nghĩa gốm sứ 15 1.1.1.Gốm sứ gì? 1.1.2.Phân loại 1.1.3.Gạch lát ceramic gì? 1.1.4.Tính chất gạch lát ceramic 1.2.Nguyên liệu sản xuất 15 15 16 16 17 1.2.1.Nguyên liệu dẻo: cao lanh đất sét 17 1.2.2.Nguyên liệu đầy: tràng thạch thạch anh 18 1.2.2.1.Tràng thạch………………………………………………………………………………………18 1.2.2.2.Thạch anh……………………………………………………………………………………… 18 1.2.3.Phụ gia 19 CHƯƠNG II CHỌN NGUYÊN LIỆU & TÍNH PHỐI LIỆU SẢN XUẤT 20 2.1 Nguyên liệu sử dụng 20 2.2 Tính toán phối liệu xương 23 2.2.1 Chọn thành phần khống cho phối liệu xương 2.2.2 Tính thành phần khống T, F, Q loại nguyên liệu 2.2.3 Tính phối liệu xương CHƯƠNG III DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 23 24 27 29 3.1.Dây chuyền công nghệ 29 3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 31 CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO XƯƠNG 33 4.1 Mục đích 33 4.2 Các thông số ban đầu nhà máy 33 4.3 Lượng nguyên liệu thực tế để sản xuất xương 33 4.4 Cân vật chất cho loại nguyên liệu 35 CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN KẾT CẤU LỊ 37 5.1 Thơng số đầu vào 37 5.1.1 Kích thước gạch 37 SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 5.1.2 Thơng số vận hành 5.2 Tính kích thước lị nung 37 37 5.3 Chế độ nung 39 5.4 Kết cấu lò nung 40 CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN SỰ CHÁY NHIÊN LIỆU VÀ CÂN BẰNG NHIỆT CHO LỊ NUNG 42 6.1 Tính toán cháy nhiên liệu 42 6.1.1 Chọn nhiên liệu 6.1.2 Các thông số cần biết nhiên liệu 6.1.3 Chọn hệ số tiêu hao khơng khí  6.1.4 Lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu 6.1.5 Tính thành phần lượng sản phẩm cháy 6.1.6 Xác định nhiệt độ cháy lý thuyết nhiên liệu nhiệt độ thực tế lị 6.2 Tính tốn cân nhiệt cho lị nung 42 42 42 43 44 45 48 6.2.1 Nhiệt thu 6.2.1.1 Nhiệt nhiên liệu cháy tỏa 6.2.1.2 Nhiệt lý học nhiên liệu mang vào 6.2.1.3 Nhiệt lý học không khí mang vào 6.2.1.4 Nhiệt lý học gạch tráng men mang vào 6.3.2 Nhiệt chi 6.3.2.1 Nhiệt đốt nóng gạch tráng men từ nhiệt độ mơi trường đến nhiệt độ nung 6.3.2.2 Nhiệt bốc nước lý học 6.3.2.3 Nhiệt cần cho phản ứng hoá học nung sản phẩm 6.3.2.4 Nhiệt tổn thất đốt nóng CO2 đến nhiệt độ khí thải 6.3.2.5 Nhiệt đốt nóng nước liên kết hóa học lên nhiệt độ khí thải 6.3.2.6 Nhiệt tổn thất theo khí thải ngồi 6.3.2.7 Nhiệt sản phẩm mang 6.3.2.8 Nhiệt tổn thất môi trường xung quanh 6.3.2.9 Nhiệt tổn thất không thấy được: 6.3.3 Cân nhiệt cho lò nung CHƯƠNG 7: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 48 48 48 48 48 49 49 49 49 50 50 50 51 51 58 58 61 7.1 Tính chọn hệ thống quạt 61 7.1.1 Tính chọn quạt đẩy cung cấp khí cho q trình cháy 7.1.1.1 Tính suất quạt 7.1.1.2 Tính trở lực cần khắc phục 7.1.1.3 Tính chọn quạt 7.1.2 Tính tốn chọn quạt hút khí thải đầu lị 7.1.2.1 Tính suất quạt 7.1.2.2 Tính trở lực cần khắc phục 7.1.2.3 Tính chọn quạt 7.2 Tính tốn - thiết kế ống khói 61 61 61 65 65 66 66 67 68 7.2.1 Lưu lượng khí thải 7.2.2 Tính đường kính ống khói 7.2.3 Tính tổng trở lực ống khói 7.2.4 Tính chiều cao ống khói KẾT LUẬN 68 68 68 70 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 LỜI MỞ ĐẦU SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Việt Nam đường hội nhập quốc tế, nên lượng gạch ốp lát nói riêng gốm sứ nói chung cho nhu cầu nước quốc tế ngày tăng Hiện nay, doanh nghiệp Việt Nam sản xuất loại sản phẩm gạch ốp lát chính, là: gạch Cotto, gạch Ceramic, gạch Granite Tổng sản lượng gạch ốp lát sản xuất năm 2020 khoảng 560 triệu m2; đó, gạch ceramic khoảng 420 triệu m2, granite 120 triệu m2 cotto 20 triệu m2 Mức tiêu thụ nội địa khoảng 465 triệu m2; đó, gạch ceramic 340 triệu m2, gạch granite 100 triệu m2 gạch cotto 25 triệu m2 Giá trị xuất gạch ốp lát đạt khoảng 180 triệu USD Với ưu trên, Việt Nam đứng đầu Đông Nam Á đứng thứ giới sản lượng gạch gốm ốp lát Tuy nhiên, tình hình tiêu thụ vật liệu xây dựng hồn thiện nói chung gạch ốp lát nói riêng tiếp tục chịu ảnh hưởng tiêu cực xu hướng giảm tốc tăng trưởng ngành xây dựng dân dụng Việt Nam kể từ năm 2015 Đồng thời, với việc thu nhập người tiêu dùng bị ảnh hưởng dịch Covid-19 năm 2021, nhu cầu gạch ốp lát sụt giảm dòng sản phẩm cao cấp ceramic tráng men, ceramic mài cạnh hay granite mài cạnh kích thước từ 60cm x 30cm trở lên Tuy nhiên, dòng sản phẩm trung cấp kích thước 40cm x 40cm 60cm x 60cm ghi nhận nhu cầu tăng Đây lý nhận đề tài “ Thiết kế nhà máy gạch lát Ceramic suất triệu m2/ năm” SVTH: TRẦN HUY HỒNG 18KTHH1 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM LỜI CẢM ƠN Sau thực đồ án, xin gửi lời cảm ơn tới thầy PGS.TS Phạm Cẩm Nam giúp đỡ tơi suốt q trình làm đồ án, để tơi hiểu rõ từ đầu tới cuối trình thiết kế tính tốn cấp phối cho nhà máy Qua giúp tơi nắm vững kiến thức chuyên ngành học Trong trình thực đồ án khơng tránh khỏi sai sót, mong thầy đóng góp ý kiến để đồ án tơi hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! SVTH: TRẦN HUY HỒNG 18KTHH1 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM LỜI CAM KẾT Tôi Trần Huy Hồng xin cam kết : Đồ án cơng nghệ trình nghiên cứu dựa sở số liệu thực tế thực theo hướng dẫn giảng viên hướng dẫn Mọi tham khảo sử dụng đồ án trích dẫn mục tài liệu tham khảo Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế nhà trường, xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Sinh viên thực Trần Huy Hồng SVTH: TRẦN HUY HỒNG 18KTHH1 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI Nhu cầu xã hội Thực tế rằng, không gian xung quanh ta trở nên độc đáo, đẹp mắt với phong cách thiết kế thể cá tính khác biệt sử dụng sản phẩm gạch ốp lát thiết bị vệ sinh đại Dù mẫu gạch đơn giản hay cầu kỳ, biết kết hợp hài hịa khơng gian bạn lên đầy tinh tế trang nhã Đây điều kiện thuận lợi hứa hẹn cho phát triển ngành vật liệu xây dựng, có sản phẩm gạch ốp lát Nhu cầu thị trường có xu hướng giảm hàng ngoại nhập, đặc biệt sản phẩm từ Trung Quốc Với hàng nhập từ nước ngồi giá gạch cao so với gạch nước phải tốn thêm chi phí nhập khẩu, giá thành vận chuyển Trong đó, hàng sản xuất nước có lợi khơng phải chịu phí nhập khẩu, chất lượng cạnh tranh nên giá bán thấp nhiều Người tiêu dùng quan tâm sử dụng sản phẩm gạch ốp lát nước, thay lựa chọn sản phẩm nhập ngoại Về sản xuất gốm sứ dân dụng, mỹ nghệ gốm kỹ thuật quy mô công nghiệp, có cơng ty gạch ốp lát Đồng Tâm, CMC, Hoàng Gia-Royal Group, Thạch Bàn, Prime, Bạch Mã…ngoài nhiều nhà máy khác nước Chiến lược quốc gia Căn vào định 11119/QĐ-BCT 2014 việc “Quy hoạch phát triển ngành gốm sứ- thuỷ tinh công nghiệp Việt Nam” ● Giai đoạn 2011-2015: phấn đấu tăng trưởng giá trị sản xuất công nghiệp bình quân đạt 13%-14%/năm Sản phẩm gốm sứ gia dụng ngành đạt 445-470 triệu sản phẩm (tương đương 160.000 sản phẩm), đáp ứng 40% nhu cầu tiêu dùng nước xuất phấn đấu đạt 23 triệu USD Sản phẩm gốm sứ mỹ nghệ đạt khoảng 630.000 sản phẩm, tỷ lệ xuất đạt 90%-95% sản lượng đạt giá trị xuất khoảng 405 triệu USD Sản phẩm sứ cách điện (điện áp 22KV-35KV) phấn đấu đạt 21.000-22.000 sản phẩm, đáp ứng 90% nhu cầu nước ● Giai đoạn 2016-2020: phấn đấu tăng trưởng giá trị cơng nghiệp bình qn đạt 17,2%/năm Sản phẩm gốm gia dụng phấn đấu đạt khoảng 228.000 sản phẩm, đáp SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 10 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Bảng 6.13 Cân nhiệt cho lò nung % Nhiệt chi Kcal/h Nhiệt thu Kcal/h Nguyên liệu cháy tỏa 2420541.332 98.33 Đốt nóng gạch mộc đến nhiệt độ nung 1445955.91 59.260 Nhiệt lý học nhiên liệu mang vào 1327.583796 0.054 Bốc nước lý học đến nhiệt độ khí thải 28599.796 1.172 Nhiệt lý học gạch mộc mang vào 18159.32773 0.738 Nhiệt tạo phản ứng hoá học nung 230440.546 9.444 Nhiệt lý học khơng khí mang vào 21388.960 0.869 Nhiệt đốt nóng CO2 đến nhiệt độ khí thải 1.059 0.000 1226.35614 0.050 Nhiệt đốt nóng liên kết nước hóa học lên SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 62 % ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Tổng nhiệt 2461417.204 thu GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 100 nhiệt độ đến nhiệt độ khí thải Tổn thất theo khí thải 206645.566 8.469 Tổn thất sản phẩm mang 46109.709 1.890 Nhiệt tổn thất môi trường xung quanh 409980.513 16.802 Tổn thất nhiệt khơng tính 71068.7838 2.913 Tổng nhiệt chi 2440028.24 100 Tính lượng nhiên liệu cần cho m2 sản phẩm từ lượng nhiên liệu tiêu tốn riêng : Có lượng nhiên liệu tiêu tốn riêng B = 91.826 [(kg/h] Năng suất thiết kế Gn = 2000000/(24*335) = 248.756 [m2/h] Lượng nhiên liệu tiêu tốn tính cho 1m2 sản phẩm : b= = 0.37 [kg/m2] Với r = 890 kg/m3 khối lượng riêng nhiên liệu LPG b= = 0.415 (l/m2) Vậy cần 0.415 lít nhiên liệu LPG cho 1m2 sản phẩm SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 63 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM CHƯƠNG 7: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 7.1 Tính chọn hệ thống quạt Đối với lị roller việc tính tốn thiết kế quạt có ý nghĩa quan trọng, việc thiết kế định đến chế độ nhiệt lò gián tiếp định đến chất lượng sản phẩm Tham khảo thực tế nhà máy ta có cách bố trí quạt sau: - Quạt hút khí thải đầu lị - Quạt đẩy cung cấp khí cho q trình cháy zơn nung - Quạt đẩy khí cho zơn làm lạnh nhanh - Quạt hút khí làm lạnh nhanh - Quạt đẩy khí cho zơn làm nguội cuối - Quạt hút khí zôn làm nguội cuối Do thời lượng đồ án, cho phép chọn thiết kế quạt hệ thống quạt Trong đồ án tơi tính tốn chọn quạt sau: - Quạt đẩy cung cấp khí cho q trình cháy zơn nung - Quạt hút khí thải đầu lị 7.1.1 Tính chọn quạt đẩy cung cấp khí cho trình cháy Để chọn quạt có số hiệu cần phải xác định thông số theo bảng 7.1 sau: Bảng 7.1 Thông số quạt đẩy   Năng suất quạt Tổng trở lực phải khắc phục SVTH: TRẦN HUY HỒNG Kí hiệu Thứ ngun Qd (m3/h) ∑ Pd (N/m2) 18KTHH1 64 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 7.1.1.1 Tính suất quạt Lưu lượng khơng khí nóng đẩy vào: - B : lượng nhiên liệu tiêu tốn B = 91.826 [kg/h] - Lα : Lượng khơng khí ẩm thực tế Lα = 31.69 [m3/kg] → V1 = 91.826 × 31.69 = 2910.149 [m3/h] → Qd = V 2910.149 = =0.808 [m3/s] 3600 3600 7.1.1.2 Tính trở lực cần khắc phục Tổng trở lực cần khắc phục bao gồm: Trong đó: - ∑Pd: Tổng trở lực phải khắc phục (N/m2) - Pd1: Trở lực zôn nung (N/m2) - Pd2: Tổng trở lực hệ thống đường ống (N/m2) ❖ Tính trở lực zơn nung - Vận tốc khí zơn nung : ω = V/Ftd Trong đó: V : Lưu lượng khí vào lị V = V1 = 2910.149 [m3/h] Ftd: Tiết diện tương đương lị: Ftd = Btd×Htd Btd = 2.6 m Htd = 1.2 m Suy ra: ω = 932.74 [m/h] = 0.259 [m/s] - Nhiệt độ khí trung bình theo chiều dài zơn nung: t1 =(t1n+tmt)/2 = (26 + 1141.5)/2 = 583.75 °C - Trở lực zôn nung bao gồm: Trong đó: hmsd1 trở lực ma sát zôn nung hcbd1 trở lực cục zôn nung ❖ Tính trở lực ma sát zơn nung Trở lực ma sát tính theo cơng thức: Trong đó: λd1: Hệ số ma sát theo kênh gạch chịu lửa λd1= 0.05 ρ0: Khối lượng riêng hỗn hợp khí đktc ρ0 = 1.293 [Kg/m3] ωo : Tốc độ dịng khí đktc ωo = 0.259 m/s Ld1 : Chiều dài zôn nung Ld1 = 6.3 m SVTH: TRẦN HUY HỒNG 18KTHH1 65 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM T : Nhiệt độ hỗn hợp khí T = 856.75 K T0 : Nhiệt độ hỗn hợp khí đktc T0 = 273 K dd1 : Đường kính zơn, ta chọn = 2.6 m ⇨ hmsd1 = 0.017 (N/m2) ❖ Tính trở lực cục zơn nung: Trở lực cục tính theo cơng thức: Trong đó: ξcbd1 : hệ số trở lc cbd1 = (0.3ữ0.5)ìLd1 Chn cbd1 = 0.4ìLd1 = 2.52 m ωo : Tốc độ dịng khí đktc ωo = 0.259 [m/s] ρ0: Khối lượng riêng hỗn hợp khí đktc ρ0 = 1.293 [Kg/m3] β : Hệ số nở nhiệt khí β =1/273 t1 : nhiệt độ trung bình theo chiều dài zơn t1 = 583.75oC ⇨ hcbd1 = 0.343 (N/m2) Vậy trở lực zôn nung: Pd1 = hcbd1 + hmsd1 = 0.343+ 0.017 = 0.36 [N/m2] ❖ Tính tổng trở lực hệ thống đường ống: Chọn kết cấu đường ống làm ống thép có: Độ nhám tuyệt đối: ε = 0.15 λ: Hệ số ma sát ống dẫn kim loại, λ = 0.02 ρ0 = 1.293 (Kg/m3) Nhiệt độ khí ống, t = 26 (oC) Theo phần tính kết cấu lị, ta có cách bố trí số béc đốt hệ thống đường ống : Bảng 7.2 - Kết cấu đường ống quạt cấp khơng khí ST T Tên đường ống Số ống n Đường kính d [m] Chiều dài l [m] Ghi Ống 0.5 Nhận gió trực tiếp từ quạt Ống phụ 0.2 15 Nằm vòm lò Ống Phụ 0.35 17 Nằm đáy lò Ống nhánh 1 0.5 Nối ống với ống phụ Ống nhánh 0.5 Nối ống nhánh với ống phụ SVTH: TRẦN HUY HỒNG 18KTHH1 66 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Ống số 50 0.05 0.8 Cấp gió cho bét đốt lăn Ống số 70 0.05 0.8 Cấp gió cho bét đốt lăn Vận tốc dịng khí tính theo cơng thức: Áp dụng cơng thức ta có bảng 7.3 sau: Bảng 7.3 Vận tốc khí hệ thống đường ống, quạt cấp khơng khí Tốc độ dịng ωi [m/s] Tên đường ống Tên đường ống Tốc độ dịngωi [m/s] Ống 4.119 Ống nhánh 4.119 Ống phụ 8.851 Ống số 8.238 Ống Phụ 8.406 Ống số 5.884 Ống nhánh 4.119 Tổng trở lực cho quạt cung cấp khơng khí q trình cháy tính: Pd2 = hmsi + hcbi Trong đó:Pd2: Tổng trở lực đường ống hmsi: Trở lực ma sát đường ống hcbi: Trở lực cục đường ống Bảng 7.4 Trở lực hệ thống đường ống cung cấp khơng khí cho q trình cháy Tên đường STT ωi Ldi Ti T0 ξcbi ti hmsi hcbi ống Ống 4.119 299 273 0.15 26 7.208 1.802 Ống phụ 8.581 15 299 273 0.15 26 195.53 7.822 Ống Phụ 8.406 17 299 273 0.15 26 121.51 7.506 SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 67 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Ống nhánh 4.119 299 273 0.15 26 4.806 1.802 Ống nhánh 4.119 299 273 0.15 26 6.007 1.802 Ống số 8.238 0.8 299 273 0.15 26 38.444 7.208 Ống số 5.884 0.8 299 273 0.15 26 19.614 3.678 393.13 31.619 TỔNG Suy tổng trở lực cho quạt cung cấp khơng khí q trình cháy: Pd2 = 424.756 [N/m2] Tổng trở lực cần khắc phục bao gồm: ΣPd = Pd1+Pd2 = 425.115 [N/m2] V1 = 2910.149 [m3/h] 7.1.1.3 Tính chọn quạt Theo đặc tuyến quạt ly tâm, ta chọn quạt II7-40 N06 ta có: Hiệu suất quạt theo đặc tuyến: ηq = 0.565 Thiết kế quạt nối trực tiếp với trục động nên hiệu suất truyền động: ηtd = 0.95 [10] Trong đó: Qd : Năng suất quạt, Qd = 0.808 (m3/s) ∑Pd: Tổng trở lực quạt, ΣPd = 425.115 (N/m2) g: Gia tốc trọng trường, g = 9.81 (m/s2) ρ0 = 1.293 (Kg/m3) ⇨ N = 8.114 kW Để đảm bảo công suất động điện ổn định, cần thêm hệ số dự trữ, chọn hệ số dự trữ: K = 1.1 Vậy công suất động cơ: Nđc = N*K =8.114*1.1=8.926 kW 7.1.2 Tính tốn chọn quạt hút khí thải đầu lị Để chọn quạt có số hiệu cần phải xác định thông số sau: Bảng 7.5 Thông số quạt hút SVTH: TRẦN HUY HỒNG 18KTHH1 68 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Kí hiệu Đơn vị Qh (m3/h) ∑ Ph (N/m2) Năng suất quạt Tổng trở lực phải khắc phục 7.1.2.1 Tính suất quạt Lưu lượng khí thải hút ra: V2 = B*Lα + Gw Trong đó: B lượng nhiên liệu tiêu tốn giờ, B= 91.826 [kg/h] Lα lượng khơng khí ẩm thực tế, Lα = 31.962 [m3/kg] Gw: Lượng ẩm bốc từ phối liệu Gw=(1%Gm*22.4)/18=(1%*4121.01*22.4)/18 =51.284 (m3/h) ⇨ V2 = 2961.432 [m3/h] Qh = V2 2961.432 =¿ = =¿0.823 [m3/s] 3600 3600 7.1.2.2 Tính trở lực cần khắc phục Chọn kết cấu đường ống làm ống thép có: Độ nhám tuyệt đối: ε = 0.15 λ: Hệ số ma sát ống dẫn kim loại, λ = 0.02 ρ0 = 1.293 (Kg/m3) Nhiệt độ khí ống, t =150 (oC) Bảng 7.6 Kết cấu đường ống quạt hút khí thải đầu lị Số ống Đường kính Chiều dài, STT Tên đường ống d [m] l [m] n Đường ống hút 0.35 Đường ống phụ 0.65 3 Đường ống chuyển tiếp 0.65 Đường ống 0.65 2.5 Vận tốc dịng khí tính theo cơng thức: Áp dụng cơng thức ta có bảng sau: SVTH: TRẦN HUY HỒNG 18KTHH1 69 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Bảng 7.7 Vận tốc khí hệ thống đường ống quạt hút khí thải đầu lị Loại đường ống ωi Thứ nguyên Đường ống hút 1.07 [m/s] Đường ống phụ 1.24 [m/s] Đường ống chuyển tiếp 2.48 [m/s] Đường ống 2.48 [m/s] Tổng trở lực cho quạt cung cấp khơng khí q trình cháy tính: ∑Ph = hmsi+ hcbi Trong đó: Ph1: Tổng trở lực đường ống hmsi: Trở lực ma sát đường ống l ρ t ×ω h ms =λ × d 2 ω ρt h cb =ξ hcbi: Trở lực cục đường ống Bảng 7.8 Kết tính trở lực hệ thống đường ống hút khí thải đầu lị ωi Ldi Ti T0 ξcbi ti hmsi hcbi Đường ống hút 1.069 423 273 0.15 150 0.042 0.111 Đường ống phụ 1.240 423 273 0.15 150 0.170 0.149 Đường ống chuyển tiếp 2.480 423 273 0.15 150 0.455 0.597 2.480 2.5 423 273 0.15 150 0.568 0.597 1.235 1.453 Đường ống Tổng Suy tổng trở lực cho quạt hút khí thải đầu lị ∑Ph = 2.689 [N/m2] V2 = 2961.432 [m3/h] 7.1.2.3 Tính chọn quạt Theo đặc tuyến quạt ly tâm ta chọn quạt II7-40 N06, ta có: SVTH: TRẦN HUY HỒNG 18KTHH1 70 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Hiệu suất quạt theo đặc tuyến, ηq = 0.565 Thiết kế quạt nối trực tiếp với trục động nên hiệu suất truyền động, ηtd = 0.95 Trong đó:Qh: Năng suất quạt, Qh = 0.823 [m3/s] ∑Ph: Tổng trở lực quạt, Ph = 2.689 [N/m2] g: Gia tốc trọng trường, g = 9.81 [m/s2] ρ0 = 1.293 [Kg/m3] ⇨ N = 0.052 [kW] Để đảm bảo công suất động điện ổn định, cần chọn hệ số dự trữ k =1.1 Vậy công suất động cơ: Nđc = N*k = 0.052*1.1 = 0.057 [kW] 7.2 Tính tốn - thiết kế ống khói Ống khói thiết bị làm gạch, bêtơng thép cuộn nhằm mục đích: - Tạo nhằm khắc phục phần hay tồn tổn thất áp suất lị - Thải khói lị đảm bảo vệ sinh mơi trường an tồn phịng hỏa 7.2.1 Lưu lượng khí thải Vkt =V2 = 2961.432 [m3/h] = 0.823 [m3/s] 7.2.2 Tính đường kính ống khói Chọn ống khói hình trụ, làm kim loại Để xác định đường kính miệng ống khói Dm ta phải chọn vận tốc khí miệng W0m W0m = (4 ÷ 5) Chọn W0m = [m/s] Theo cơng thức trang 31 - Lị silicat tập ta có: = 0.46 m Vì ống làm kim loại, có dạng hình trụ nên: Dm = Dn = 0.46 m Vậy chọn Dtb = 0.46 m => Vận tốc khí chân ống khói: 7.2.3 Tính tổng trở lực ống khói = [m/s] Ta có tổng trở lực cho ống khói: Trong đó: hms: Trở lực ma sát [N/m2] hcb: Trở lực cục [N/m2] hhh: Trở lực hình học [N/m2] Tính trở lực ma sát: SVTH: TRẦN HUY HỒNG 18KTHH1 71 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Chọn ống dẫn khí có thơng số sau: Chiều dài: (m) Kích thước: 0.8 (m) Vận tốc khí ống: = 1.637[m/s] Khối lượng riêng hỗn hợp khí thải điều kiện tiêu chuẩn: Bảng 7.9 Tỉ lệ thể tích khối lượng riêng khí có hỗn hợp khí thải [%] ρ0 VCO2 = 10.878 1.98 VH2O = 13.820 VO2 = 1.694 1.43 VN2 = 73.608 1.25 Vα 100.000 ⇨ ρ0 = 1.298 [Kg/m3 Trong đó:λ: Hệ số ma sát ống kim loại, λ = 0.02 ρ0 : khối lượng riêng hỗn hợp khí đktc, ρ0 = 1.298 [Kg/m3] W0 = 1.637 [m/s] L: chiều dài ống, L = m d: đường kính ống, d = 0.8 m T: Nhiệt độ khí thải, T = 423 K T0: Nhiệt độ khí đktc, T0 = 273 K => hms = 0.135[N/m2] Tính trở lực cục Tham khảo ta thiết kế có ngoặt 90o, nên trở lực tính sau: SVTH: TRẦN HUY HỒNG 18KTHH1 72 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Trong đó: Theo số liệu trang 338 - TL: Tính tốn q trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm - tập ta có: ξcb: Hệ số trở lực cục bộ, ξcb = 0.2 ρ0 = 1.298 [Kg/m3] W0 = 1.637 [m/s] T: Nhiệt độ khí thải, T = 423 K T0: Nhiệt độ khí đktc, T0 = 273 K Suy ra: hcb = 0.539 [N/m2] Tính trở lực hình học: Theo cơng thức 2.28b; trang 43 - TL: Tính tốn kỹ thuật lị cơng nghiệp - tập ta có, tổn thất hình học khí chuyển động từ lên tính sau: Trong đó:g: gia tốc trọng trường, g = 9.81[m/s2] h: chiều cao ống dẫn, h = m ρ0 = 1.298 [Kg/m3] => hhh = 25.465 [N/m2] Tổng trở lực: ∑P3 = 26.139[N/m2] 7.2.4 Tính chiều cao ống khói Trong đó: ∑P3: Tổng trở lực đường chuyển động, ∑P3= 26.139 [N/m2] ρok: khối lượng riêng khói đktc, ρ0 = 1.298 [Kg/m3] ρokk: khối lượng riêng khơng khí đktc, ρokk = 1.288 [Kg/m3] Wom: Tốc độ khí miệng ống khói, Wom = [m/s] Won: Tốc độ khí chân ống khói, Won = [m/s] Wok: Tốc độ khí ống khói, Wok = 1.637 [m/s] g: gia tốc trọng trường, g = 9.81 [m/s2] λ: Hệ số ma sát ống kim loại, λ = 0.02 d: Đường kính ống khói, d = 0.46 m T0: Nhiệt độ khí đktc, T0 = 273 K SVTH: TRẦN HUY HỒNG 18KTHH1 73 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Tkk: Nhiệt độ Trung bình khí ngồi mơi trường, Tkk = 299 K Chọn nhiệt độ khí thải chân ống khói Tnền = 150 oC = 423 K Vì ta chọn ống kim loại nên theo chiều cao cột 1m nhiệt độ giảm 2÷3oC Chọn mức giảm nhiệt độ: Δt = (oC/1m chiều cao) Nhiệt độ đỉnh ống khói: Tđỉnh =Tnền - H×ΔT H: chiều cao ống khói Ta chọn: H = 21 m 🡺Suy ra: Tđỉnh = 381K Tk = (tnền + tđỉnh)/2 = (423+381)/2 = 402 K => Chiều cao ống khói: H =20.83 m Sai số: ε = 0.806% (