ĐỒ án môn học THIẾT kế hệ THỐNG CUNG cấp NHIỆT THIẾT kế máy sấy TẦNG sôi DÙNG để sấy THÓC với NĂNG SUẤT 500KGMẺ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ NHIỆT-LẠNH - - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT THIẾT KẾ MÁY SẤY TẦNG SÔI DÙNG ĐỂ SẤY THÓC VỚI NĂNG SUẤT 500KG/MẺ SVTH LỚP TP.HCM, ngày 31 tháng 05 năm 2019 DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh STT Nguyễ Lê Th Trần N DANH SÁCH PHÂN CHIA NHIỆM VỤ STT THÀNH VIÊN Nguyễn Thanh Sang Lê Thị Phương Thảo Trần Ngọc Thuận Trang Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1Sơ lược thóc (lúa), tính chất ứng dụng 1.2Sơ lược q trình sấy sấy tầng sơi 1.3Sơ đồ quy trình cơng nghệ CHƯƠNG TÍNH TOÁN TỐC ĐỘ VÀ THỜI GIAN SẤY 2.1Cân vật chất 2.1.1Các ký hiệu sử dụng 2.1.2Các thơng số 2.2Tính tốn tốc độ sấy 2.2.1Xác định tốc độ ban đầu t 2.2.2Tốc độ làm việc tối ưu (vt 2.2.3Tốc độ tới hạn TN 2.3Xác định thời gian sấy phương pháp giải tích CHƯƠNG TÍNH TỐN NHIỆT QUÁ TRÌNH SẤY 3.1Cân lượng 3.2Nhiệt lượng gia nhiệt vật liệu sấy mẻ 3.3Nhiệt lượng hữu ích cần bốc kg ẩm mẻ 3.4Nhiệt lượng tổn thất tác nhân sấy mẻ 3.5Nhiệt tổn thất môi trường xung quanh mẻ 3.5.1Thiết kế buồng sấy 3.5.2Tính tốn tổn thất 3.6Cách xác định đường sấy thực tế CHƯƠNG TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ 4.1Bề dày thiết bị 4.1.1Lưới 4.1.2Buồng sấy 4.2Bộ phận nhập liệu Trang Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt 4.3 Bộ phận tháo liệu 4.4 Tính tốn Calorifer Khí-Khói 4.4.1Tính buồng đốt khói lị 4.4.2Tính Calorifer Câp Nhiêt 4.5 Cyclon phân ly bụi khô 4.6 Tính chọn quạt 4.6.1Trở lực 4.6.2Chọn quạt CHƯƠNG TÍNH TỐN HIỆU QUẢ KINH TẾ 5.1 Tính toán điện tiêu thụ mẻ 5.2 Tính tốn chi phí cho nhân cơng 5.3 Chi phí thu mua nguyên, nhiên liệu 5.4 Chi phí đầu tư ban đầu 5.5 Kết luận BẢNG DỰ TỐN THIẾT BỊ CỦA MÁY SẤY TẦNG SƠI BẢNG LƯƠNG CHO NHÂN CÔNG KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Trang Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Sơ lược thóc (lúa), tính chất ứng dụng Lúa lương thực 1/2 số dân giới Lúa loại ưu nóng ẩm, lúa thường trồng nhiều vùng có khí hậu ơn đới cận nhiệt đới Năng suất lúa nước cao nhất, nên lúa thường trồng châu thổ song lớn Nước ta có khí hậu hệ thống sơng ngòi phù hợp cho việc phát triển lúa Thành phần hóa học hạt lúa gồm chủ yếu tinh bột, protein, xenlulozo Ngoài hạt lúa cịn chứa số chất khác với hàm lượng so với thành phần kể như: đường, tro, chất béo, sinh tố Thành phần hóa học hạt lúa phụ thuộc vào nhiều yếu tố giống, đất đai trồng trọt, khí hậu chế độ chăm sóc Cùng chung điều kiện trồng trọt sinh trưởng Theo tài liệu [2], ta được: Bảng 1.1 Thành phần hóa học hạt lúa Thành phần hóa học Protein Tinh bột Xenlulozo Tro Đường Chất béo Đectrin H2 O Trang Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt Ở Việt Nam, lúa gạo nguồn lương thực khơng thể thiếu đời sống người Lúa nguồn nguyên liệu để sản xuất tinh bột,sử dụng nhiều ngành công nghiệp thực phẩm Lúa dùng làm thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm Hiện nay, Việt Nam thứ hai giới lượng gạo xuất giới, tiếp tục đẩy mạnh việc xuất gạo sang nước giới Đây nguồn thu ngoại tệ đất nước 1.2 Sơ lược q trình sấy sấy tầng sơi Sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu phương pháp nhiệt Kết trình sấy hàm lượng chất khô vật liệu tăng lên Điều có ý nghĩa quan trọng nhiều mặt: nông sản thực phẩm nhằm tăng khả bảo quản: gốm sứ làm tăng độ bền học, than củi làm tăng khả đốt cháy… Các vật liệu sau sấy giảm khối lượng thể tích nên giảm giá thành vật chuyển Nguyên tắc trình sấy cung cấp lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha lỏng vật liệu thành Cơ chế trình diễn tả trình sau: Cấp nhiệt cho bề mặt vật liệu Dòng nhiệt dẫn từ bề mặt vào vật liệu Khi nhận lượng nhiệt, dòng ẩm di chuyển từ vật liệu bề mặt Dòng ẩm từ bề mặt vật liệu tách vào môi trường xung quanh Bốn trình thể truyền vận bên vật liệu trao đổi nhiệt ẩm bên ngồi bề mặt vật liệu mơi trường xung quanh Dựa vào phương phức cung cấp nhiệt cho vật liệu người ta chia thiết bị sấy ba nhóm chính: Sấy đối lưu Sấy xạ, chân khơng thăng hoa Theo kết cấu nhóm thiết bị sấy đối lưu gặp dạng thiết bị sau: TBS buồng TBS hầm TBS thùng quay TBS tháp TBS phun TBS tầng sơi TBS khí động Sấy tầng sơi phương thức sấy thuộc nhóm sấy đối lưu, thích hợp cho việc sấy hạt nơng sản Trang Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt Bộ phận TBS tầng sơi buồng sấy, phía buồng sấy đặt ghi lị Ghi buồng sấy thép có đục nhiều lỗ thích hợp lưới thép để tác nhân sấy qua hạt không lọt xuống Tác nhân sấy có nhiệt độ cao, độ ẩm thấp thổi từ lên để qua lớp vật liệu Với tốc độ đủ lớn, tác nhân sấy nâng hạt vật liệu lên làm cho lớp hạt xáo trộn Q trình sơi q trình trao đổi nhiệt ẩm mãnh liệt tác nhân sấy vật liệu sấy Các hạt vật liệu khô nên nhẹ nằm lớp tầng hạt sơi; độ cao hạt khơ đưa qua đường tháo liệu Sấy tầng sơi có ưu điểm nhược điểm sau: Ưu điểm: Năng suất sấy cao Vật liệu sấy khơ Có thể tiến hành sấy liên tục Hệ thống thiết bị sấy tương đối đơn giản Dễ điều chỉnh nhiệt độ vật liệu khỏi buồng sấy Có thể điều chỉnh thời gian sấy Nhược điểm: Trở lực lớp sôi lớn Tiêu hao nhiều điện để thổi khí tạo lớp sơi u cầu cỡ hạt nhỏ tương đối đồng 1.3 Sơ đồ quy trình cơng nghệ Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý máy sấy tầng sôi Trang Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt Để tìm kích thước Cyclone ta dựa vào bảng quan hệ lưu lượng thể tích tác nhân (m3/h) kích thước Cyclone cho dạng Bảng 4.1 [1] Trang 38 Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt Hình 4.3 Cấu tạo Cyclon phân ly bụi khơ Bảng 4.7 Bảng thơng số kích thước Cyclon lọc bụi kiểu khô V(m3/h) 90 - 450 240 - 1050 370 - 1800 675 - 3380 810 - 4050 1440 - 7200 2250 - 11250 3240 - 16200 4400 - 22000 5750 - 28700 7290 - 36450 9000 - 45000 14100 - 70500 Lưu lượng khơng khí qua Cyclone: Trang 39 Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt Dựa vào lưu lượng khơng khí tra Bảng 4.1, ta Cyclone có kích thước sau: D=2m a = 0,5 m h1 = 0,67 m h3 = 1,6 m 4.6 Tính chọn quạt Các trở lực mà quạt phải khắc phục: Tổng trở lực ma sát ∑ Tổng trở lực cục bộ2 g Trở lực qua Calorife Δp ∑ ρ×ω2×ξ ΔP ΔP Trở lực qua Cyclon Trở lực qua Buồng sấy ms c x Trở lực đầu hút đầu đẩy quạt 4.6.1 Trở lực: Lưu lượng quạt theo tính toán: Qq = 2,23 m3/s ΔP=ΔP + ΔP +ΔP Tổng cột áp cần khắc phục: t cb a) Trở lực qua lớp vật liệu ghi: Khổi lượng lớp vật liệu ghi, G = 590 kg Khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ t = 600C, Khổi lượng riêng hạt vật liệu: Diện tích ghi: Sgh = m2 N/m2 ρ =1 ,06 k kg/m3 1200 kg/m3 Pa  Ta tính được: b) Trở lực cục qua co, ghi Cyclon: Vận tốc dịng khí: ms Vkk = 1,62 m/s Hệ số trở lực qua co: Hệ số trở lực qua ghi: Hệ số trở lực qua Cyclon: ξ =100 S  Ta tính được: Trang 40 Khoa Cơng nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt c) Trở lực cục qua calorife: V ΔPcb=ξ×ρkk × Vận tốc khơng khí ống dẫn từ quạt đến Cyclon: v = 3,12 m/s, tiết diện ống dẫn là: m2 Chọn tiết diện ống hình chữ nhật, có a = 500 mm, b = 860 mm Đường kính tương đương ống dẫn: dtd=1,3× −0 ,23 (s) ' ξ=(6 +9 m )× d −0 ,26 ×Re Sức cản thủy lực chùm ống: Trong đó: m’=20: Số dãy ống xếp theo phương chuyển động khơng khí Khoảng cách hai trục ống kế tiếp: s = d2 +t1 = 0,054 + 0,085 = 0,139m Re = 15259,14  Ta tính được: Pa d) Trở lực ma sát từ quạt đến calorife: ΔP = ms λ×l×2×dρ×ω Chọn ống nối từ quạt đến calorife có chiều dài: l = 1m Re= Chuẩn số Với dòng chảy rối,hệ số ma sát xác định theo phương trình Colbrook : √ ε: [ ( ε 6,81 λ =−2×lg 3,7× dtd + Re = độ nhám vật liệu làm ống, chọn ε 0,5 10 Trang 41 −4 ) 0,9 ] Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt  Ta tính được: Pa e) Trở lực ma sát từ calorife đến buồn sấy: Chiều dài ống từ calorife đến buồng sấy l = 1,5m, đường kính tương đương ttd = 710,16 mm dtd ×v Re= υ Với dịng chảy rối, hệ số ma sát xác định theo phương trình Colbrook : [ ( ε 6,81 =−2×lg + td 3,7× d Re √ λ ε: = độ nhám vật liệu làm ống, chọn ε 0,5 10  Ta tính được: ) 0,9 ] −4 Pa  Cột áp toàn phần quạt: P = 1135,55+488,36+47,91+0,0712+0,3215 = 1672,2127 Pa    Lưu lượng quạt: Công suất quạt lý thuyết: Công suất động quạt:Nđc = 1,1.Nlt = 1,1.7,47 = 8,217 kW 4.6.2 Chọn quạt Từ sở tổng cột áp mà quạt phải khắc phụ lưu lượng khí Q, ta dựa vào đồ thị đặc tuyến quạt Tham khảo tài liệu [5] để chọn quạt Chọn Quạt theo phần mềm Fan by Fantech: Model - 16ALDW Trang 42 Khoa Cơng nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt Hình 4.4 Bảng tra quạt theo Catalogue quạt Fantech Trang 43 Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt CHƯƠNG TÍNH TỐN HIỆU QUẢ KINH TẾ 5.1 Tính toán điện tiêu thụ mẻ Nhiệt lượng cần thiết thực tế tiêu hao cho trình sấy thực: Q tt = 133,43 kW Động nhập liệu công suất: Qnl = 3,94 kW Công suất động quạt: Qfan = 11kW  Tổng điện tiêu thụ mẻ: P = Q∑.t = 94,96 kWh Hình 5.1 Bảng giá điện theo EVN năm 2019 a) Giờ bình thường (1.536 đồng/kWh) Gồm ngày từ thứ Hai đến thứ Bảy: Từ 04 00 đến 30 (05 30 phút); Từ 11 30 đến 17 00 (05 30 phút); Từ 20 00 đến 22 00 (02 giờ) Từ 04 00 đến 22 00 (18 giờ) b) Giờ cao điểm (2.759 đồng/kWh) Gồm ngày từ thứ Hai đến thứ Bảy: Từ 09 30 đến 11 30 (02 giờ); Từ 17 00 đến 20 00 (03 giờ) Trang 44 Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt Ngày Chủ nhật: cao điểm c) Giờ thấp điểm (970 đồng/kWh) Tất ngày tuần: từ 22 00 đến 04 00 sáng ngày hôm sau (06 giờ)  Tổng tiền điện tiêu thụ cho ngày làm việc bình thường (chưa tính tăng ca): Từ thứ đến thứ bảy Sáng: 8h00 - 9h30: đồng 9h30 - 11h30: đồng Trưa-Chiều: 12h30 - 17h00: đồng  Tổng cộng 13 mẻ ngày  Tiền điện cho mẻ: T = đồng/ mẻ  Trung bình tiền điện để sấy tạo 1kg lúa: đồng/1 kg 5.2 Tính tốn chi phí cho nhân cơng - Tống số nhân công cần cho máy sấy bao gồm: công nhân - Lương cho công nhân: 6.500.000 đồng /tháng  Tổng tiền chi cho nhân công: 13.000.000 đồng /tháng / máy  Trung bình chi phí nhân công để sấy tạo 1kg lúa: đồng/ 1kg 5.3 Chi phí thu mua nguyên, nhiên liệu - Mục đích: Thu mua lúa sau sấy khơ để làm lúa thương phẩm - Theo báo Cần Thơ Online (Vụ lúa Đông xuân 2018-2019) [6] Tại Đồng sông Cửu Long, lúa tươi IR50404 nhiều doanh nghiệp, tiểu thương thu mua ruộng nông dân mức 4.300 - 4.500 đồng/kg - Gía bán trấu thị trường: 500 đồng/1kg  Cần 30kg trấu/mẻ ≈ 15.000 đồng 5.4 Chi phí đầu tư ban đầu - Đối với máy sấy tầng sơi suất 500kg/ mẻ có chi phí lắp đặt, thi cơng theo tính tốn 60.000.000 đồng/máy Trang 45 Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt - Chi phí nhà xưởng phụ tùng lắp đặt: Diện tích đất trung bình cho máy sấy tầng sơi theo tính tốn Chương (m) x 2,5 (m) = 15m2 Gía đất xây dựng nhà máy Bạc Liêu theo văn UBND Tỉnh Bạc Liêu năm 2018 2.500.000/m  Chi phí đất trung bình cho máy sấy là: VNĐ/máy - Chi phí bảo trì, sửa chữa trung bình máy sấy tầng sơi: 40.000.000 đồng/2 lần/ năm 5.5 Kết luận - Tổng chi phí sau sấy mẻ lúa tươi: đồng - Giá lúa khô bán ra: 6.000 đồng/kg cạnh tranh thị trường giá trung bình đầu năm 2018 ĐBSCL giống IR50404 (khô) 6.100-6.400 đồng/kg [Theo Tin tức Báo nông nghiệp - 15/03/2019]  Tiền lãi thu lại là: đồng/ mẻ - Một ngày thu lãi: 109.000x13 = 1.417.000 đồng/ngày/máy sau trừ cho nhân cơng chi phí khác - Trong tháng thu tiền lãi 42.510.000 đồng/máy  Nếu tính thời gian hồn vốn cho máy cần: tháng Trang 46 Khoa Cơng nghệ Nhiệt-lạnh BẢNG DỰ TOÁN THIẾT BỊ CỦA MÁ STT TÊN THIẾT BỊ Quạt ly tâm Fantech 16ALDW Nối mềm có bảo ơn Ống gió nối tăng Ống gió Co ống gió (90o) Co ống gió (90o) Calorifer Buồng đốt Tole chế tạo Cyclon 10 Thép CT3 11 Ti đỡ 12 Thép chữ U 13 Bộ băng truyền cao su 14 Cách nhiệt PE Trang 47 Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh BẢNG LƯƠNG CHO NHÂN CƠNG CƠNG VIỆC - Thi cơng đường ống - Lắp đặt thiết bị phụ - Khoan cắt lắp giá đỡ - Chế tạo, lắp đặt buồng sấy - Chế tạo, lắp đặt Cyclon - Kiểm tra chạy thử khắc phục cố - Vận chuyển lúa vào lúa thành phẩm - Kiểm tra hoạt động máy - Bảo trì bảo dưỡng máy Trang 48 Khoa Cơng nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt KẾT LUẬN Theo đề tài ban đầu nhóm chọn cho mơn Thiết kế Hệ thống Cung cấp nhiệt Thiết kế máy sấy tầng sơi có suất tạo 500kg lúa thành phẩm/mẻ Trong q trình tính tốn chọn thiết bị nhóm đưa thơng số để lắp đặt hồn chỉnh máy sấy tầng sôi yêu cầu ban đầu:  Vị trí nhóm chọn lựa tỉnh Bạc Liêu, xem vựa lúa ĐB Sông Cửu Long  Trạng thái ban đầu khơng khí: (Đã trình bày Chương 2) t0 = 300C φ0 = 70%   Chọn nhiệt độ vào buồng sấy khơng khí: t1 = 600C Vật liệu trước vào thiết bị sấy: (Đã trình bày Chương 3) = 300C = t0 ω1= 27%  Yêu cầu vật liệu sau thiết bị sấy: (Đã trình bày Chương 3) = 330C ω2=14% Tốc độ làm việc tối ưu vt = 2,63 m/s  Tổng thời gian sấy:   Có thể thấy để sấy lúa từ độ ẩm 27% xuống độ ẩm 14% máy sấy tầng sôi nhóm thiết kế với suất 500kg/mẻ 0,64 tiếng ≈ 38 phút để thu thành phẩm  Tổng chi phí sau sấy mẻ lúa tươi:  Tiền lãi thu lại là: đồng/ mẻ  Nếu tính thời gian hồn vốn cho máy cần: tháng Trang 49 Khoa Công nghệ Nhiệt-lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] : Bùi Trung Thành – Giáo trình Lý thuyết, Tính tốn Thiết kế HTS [2] : Trần Văn Phú, Lê Nguyên Dương – Kỹ thuật sấy nông sản – NXB KHKT [3] : Trần Văn Phú – Tính tốn thiết kế Hệ thống sấy – NXB KHKT [4] : Hoàng Đình Tín – Truyền nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt – NXB KHKT [5] : Bùi Trung Thanh – Bơm-Quạt-Máy nén – NXB KHKT [6] : https://vietnambiz.vn/gia-lua-tang-nong-dan-phan-khoi-20190306121941626.htm Trang 50 ... Đồ án Cung cấp nhiệt 1- Quạt 4- Thiết bị sấy 2- Calorife 5- Bộ phận nhập liệu 3- Lưới phân phối khí 6- Cửa liệu 7- Cyclon Yêu cầu toán thiết kế: Thiết kế hệ thống sấy tầng sơi để sấy thóc với suất. .. nóng vật liệu sấy: Xác định thông số nhiệt độ theo quan hệ : Trang 13 Khoa Công nghệ Nhiệt- lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt Với tk nhiệt độ TNS tính theo nhiệt độ trung bình buồng sấy: Với : nhiệt độ vật... 2- 1) Trang 17 Khoa Công nghệ Nhiệt- lạnh Đồ án Cung cấp nhiệt Giá trị nhiệt lượng tiêu hao chung cho máy sấy mà ta cần phải cung cấp giá trị Nhiệt lượng Caloriphe cung cấp Qc: Q = Qc Vậy ta có: