Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa MỤC LỤC ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ 5 LỜI MỞ ĐẦU 6 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 7 1 1 Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy 7 1 1 1 Khái niệm về sấy 7 1 1[.]
Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa MỤC LỤC ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung kỹ thuật sấy 1.1.1 Khái niệm sấy 1.1.2 Phương pháp sấy 1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy 1.1.4 Vai trò sấy kỹ thuật đời sống 11 1.2 Giới thiệu máy sấy thùng quay 13 1.3 Giới thiệu vật liệu cát 15 1.3.1 Thành phần 15 1.3.2 Tính chất 15 1.3.3 Ứng dụng 15 1.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống sấy thùng quay 18 4.1.1 Sơ đồ công nghệ 18 4.1.2 Nguyên lí hoạt động máy sấy thùng quay 19 CHƯƠNG 20 TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU 20 2.1 Thông số ban đầu 20 2.1.1 Kiểu thiết bị sấy 20 2.1.2 Điều kiện môi trường 20 2.1.3 Vật liệu sấy cát với thông số 21 2.1.4 Tác nhân sấy 21 2.2 Tính tốn thông số nhiên liệu 21 2.2.1 Thành phần than 21 2.2.2 Nhiệt dung riêng than đá 22 2.2.3 Nhiệt trị than 23 2.2.4 Lượng không khí khơ lý thuyết để đốt cháy kg than 23 2.2.5 Entanpi nước hỗn hợp khói 23 2.2.6 Hệ số khơng khí thừa sau q trình hồ trộn 24 2.2.6.1 Nhiệt lượng vào buồng đốt đốt kg than 24 2.2.6.2 Nhiệt lượng khỏi buồng đốt buồng trộn 25 2.2.7 Trạng thái khói trước vào thùng sấy 29 2.2.7.1 Nhiệt độ khói 29 2.2.7.2 Hàm ẩm khói 29 2.2.7.3 Hàm nhiệt khói 30 2.2.7.4 Độ ẩm 30 CHƯƠNG 31 TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 31 3.1 Cân vật liệu 31 3.1.1 Lượng ẩm bay 31 GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội GVHD : Nguyễn Xuân Huy Khoa Cơng Nghệ Hóa 3.1.2 Lượng cát khỏi thùng sấy 31 3.2 Các thông số thùng sấy 31 3.2.1 Thể tích thùng sấy 31 3.2.2 Chiều dài ,đường kính bề dày thùng 32 3.2.2.1 Chiều dài thùng 32 3.2.2.2 Đường kính thùng 32 3.2.2.3 Chiều dày thân thùng 32 3.2.3 Thời gian lưu vật liệu thùng 33 3.2.4 Số vòng quay thùng 33 3.2.5 Công suất cần thiết để quay thùng 33 3.2.6 Các thông số thùng sấy 34 3.2.6.1 Cấu tạo thân thùng 34 3.2.6.2 Đường kính thùng 34 3.2.6.3 Chiều dài thùng 34 3.2.6.4 Loại cánh 35 3.2.6.5 Tốc độ quay 35 3.3 Quá trình sấy lý thuyết 35 3.3.1 Trạng thái khói khỏi thùng sấy 35 3.3.1.1 Nhiệt độ 35 3.3.1.2 Hàm nhiệt 35 3.3.1.3 Hàm ẩm 35 3.3.1.4 Độ ẩm 35 3.3.2 Cân nhiệt lượng trình sấy 36 3.4 Quá trình sấy thực tế 37 3.4.1 Nhiệt tổn thất môi trường 37 3.4.1.1 Xác định hệ số truyền nhiệt K 37 3.4.1.2 Diện tích xung quanh thùng sấy 44 3.4.1.3 Hiệu số nhiệt độ trung bình 44 3.4.2 Tổn thất cát mang khỏi thùng sấy 45 3.4.3 Xác định giá trị ∆ (Lượng nhiệt bổ sung thực tế) 45 3.4.4 Trạng thái khói khỏi thùng sấy 46 3.4.4.1 Nhiệt độ 46 3.4.4.2 Hàm ẩm 46 3.4.4.4 Hàm nhiệt 47 3.4.5 Lượng khói cần thiết để bốc kg ẩm 47 3.4.6 Lượng than cần thiết cho trình 47 3.4.7 Cân nhiệt lượng thiết bị sấy 48 3.4.8 Kiểm tra lượng nhiệt mát môi trường 48 3.4.9 Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy 49 CHƯƠNG 49 TÍNH TỐN CƠ KHÍ 49 4.1 Tính tốn hệ thống dẫn động 49 4.1.1 Tính tốn lựa chọn động 49 4.1.2 Tính tốn động học hệ thống dẫn động khí 50 4.1.2.1 Xác định tỷ số truyền hệ thống dẫn động 50 4.1.2.2 Phân tỷ số truyền hệ dẫn động 50 4.1.2.3 Số vòng quay bánh chủ động 51 4.1.2.4 Công suất trục bánh chủ động 51 4.1.2.5 Momen quay trục bánh chủ động 51 SVTH : Hồ Tất Linh Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa 4.2 Tính tốn truyền động bánh 52 4.2.1 Chọn vật liệu 52 4.2.2 Xác định ứng suất cho phép 52 4.2.2.1 Ứng suất tiếp xúc 52 4.2.2.2 Ứng suất uốn53 4.2.2.3 Ứng suất tải cho phép 54 4.2.3 Các thông số truyền 54 4.2.3.1 Khoảng cách trục 54 4.2.3.2 Các thơng số ăn khớp 55 4.2.3.3 Đường kính 56 4.2.3.4 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 57 4.2.3.5 Kiểm nghiệm độ bền uốn 59 Ứng suất uốn sinh chân : 59 4.2.3.6 Kiểm nghiệm tải 61 4.2.3.7 Các thông số kích thước truyền bánh trụ 62 4.3 Kiểm tra độ bền thân thùng 62 4.3.1 Trọng lượng vật liệu thùng 62 4.3.3 Trọng lượng bánh vòng 63 4.3.4 Trọng lượng cánh xới 64 4.3.5 Trọng lượng vành đai 64 4.3.6 Khoảng cách hai vành đai 65 4.3.7 Tải trọng đơn vị chiều dài thùng khơng kể bánh vịng 4.3.8 Momen uốn tải trọng gây 65 4.3.9 Momen uốn bánh vòng gây 65 4.3.10 Momen chống uốn 65 4.3.11 Ứng suất thân thùng 66 4.4 Tính tốn vành đai 66 4.4.1 Tải trọng vành đai 66 4.4.2 Phản lực lăn 66 4.4.3 Bề rộng vành đai 67 4.4.4 Bề dày vành đai 67 4.4.5 Momen uốn 67 4.4.6 Momen chống uốn 68 4.4.7 Các thông số vành đai 68 4.5 Tính tốn lăn đỡ 68 4.5.1 Đường kính lăn 69 4.5.2 Bề rộng lăn 69 4.5.3 Ứng suất tiếp xúc 69 4.5.4 Các thơng số lăn đỡ 70 4.6 Tính tốn lăn chặn 70 4.6.1 Lực lớn tác dụng lên lăn chặn 70 4.6.2 Xác định bán kính lăn chặn 70 4.6.3 Kiểm tra độ bền lăn chặn 71 4.6.4 Các thông số lăn chặn 71 CHƯƠNG 72 TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 72 5.1 Tính tốn buồng đốt 72 5.1.1 Diện tích bề mặt ghi lị 72 5.1.2 Thể tích buồng đốt 72 GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa 5.1.3 Chiều cao buồng đốt 73 5.1.4 Số ghi lò 73 5.1.5 Tỉ lệ mắt ghi: f/F 73 5.2 Tính tốn chọn quạt 73 5.2.1 Năng suất quạt 73 5.2.2 Công suất quạt 74 5.2.3 Chọn quạt 76 Bảng phụ lục : 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP NỘI GVHD : Nguyễn Xuân Huy CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc SVTH : Hồ Tất Linh Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ Họ tên HS - SV : Hồ Tất Linh Lớp : ĐH Hoá Khoá: Khoa : Cơng nghệ Hố Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Xn Huy - NỘI DUNG Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy manganđioxit MnO2 suất 1,8 tấn/ Các số liệu ban đầu: Độ ẩm đầu vật liệu: 20% Độ ẩm cuối vật liệu: 3% Nhiệt độ khói vào : 3500C Nhiệt độ khói : 600C STT Tên vẽ Khổ giấy Số lượng Vẽ dây chuyền sản xuất A4 01 Vẽ máy sấy thùng quay A0 01 PHẦN THUYẾT MINH Ngày giao đề : 12/3/2015 Ngày hoàn thành : GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nguyễn Xuân Huy LỜI MỞ ĐẦU GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa S q trình công nghệ sử dụng nhiều thực tế sản xuất Trong công nghiệp chế biến nông- hải sản, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng….Kỹ thuật sấy đóng vai trị quan trọng dây chuyền sản xuất Sản phẩm rau sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm Đồ án nội dung sấy tập lớn nằm chương trình mơn q trình thiết bị khoa cơng nghệ Hố trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội, giúp cho sinh viên có kĩ q trình tra cứu số liệu, tính tốn, đồng thời nắm vững cơng nghệ sấy nói riêng q trình cơng nghệ Hố Học nói chung Được thầy giáo Nguyễn Xn Huy giao nhiêm vụ: “tính tốn để thiết kế hệ thống sấy thùng quay để sấy manganđioxit với suất 1,8 tấn/ giờ” Dựa kiến thức học với hướng dẫn tận tình thầy em hồn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy Huy thầy cô khoa Cơng Nghệ Hố bảo, giúp đỡ tận tình em thời gian em hồn thành đồ án Do hạn chế tài liệu tham khảo kiến thức nên đồ án chắn khơng tránh khỏi sai sót, em mong nhận đóng góp, sữa chữa thầy Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện: Hồ Tất Linh Lớp : ĐH Hoá1 _K7 GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung kỹ thuật sấy 1.1.1 Khái niệm sấy Sấy phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn dễ dàng Sấy làm giảm độ ẩm thực phẩm đến mức cần thiết vi khuẩn, nấm mốc nấm men bị ức chế không phát triển hoạt động được, giảm hoạt động enzyme, giảm kích thước trọng lượng sản phẩm Q trình sấy q trình làm khơ vật thể, vật liệu, sản phẩm phương pháp bay nước Như vậy, q trình sấy khơ vật thể diễn biến sau: Vật thể gia nhiệt để đưa nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với phân áp suất nước bề mặt vật thể Vật thể cấp nhiệt để làm bay ẩm Tóm lại, q trình sấy xảy trình trao đổi nhiệt trao đổi chất cụ thể tŕnh truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, trình truyền ẩm từ vật sấy ngồi bề mặt sấy, q trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy ngồi mơi trường Các trình truyền nhiệt, truyền chất xảy đồng thời vật sấy, chúng có quan hệ qua lại lẫn 1.1.2 Phương pháp sấy Có nhiều cách phân loại : a Dựa vào tác nhân sấy: - Sấy khói lị GVHD : Nguyễn Xn Huy SVTH : Hồ Tất Linh Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa - Sấy khơng khí nóng - Sấy tia hồng ngoại : Là phương pháp sấy dùng lượng tia hồng ngoại để làm khơ vật liệu - Sấy dịng điện cao tần : Là phương pháp sấy dùng lượng điện trường để đốt nóng tồn chiều dày vật liệu b Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho trình sấy - Sấy đối lưu : Là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy - Sấy tiếp xúc : Là phương pháp sấy mà tác nhân sấy tiếp xúc gián tiếp với vật liệu sấy qua vách ngăn - Sấy thăng hoa : Là phương pháp sấy mơi trường có độ chân khơng cao, nhiệt độ thấp nên ẩm vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành trạng thái khí Trong cơng nghiệp hóa chất thực phẩm, cơng nghệ thiết bị sấy đôi lưu sử dụng phổ biến c Dựa vào phương pháp làm việc - Máy sấy liên tục - Máy sấy gián đoạn d Dựa vào áp suất làm việc - Sấy chân không - Sấy áp suất thường e Dựa vào cấu tạo thiết bị - Thiết bị sấy buồng - Thiết bị sấy hầm GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội - Thiết bị sấy tháp - Thiết bị sấy phun - Thiết bị sấy thùng quay Khoa Công Nghệ Hóa 1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy a Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí Trong điều kiện khác không đổi độ ẩm khơng khí, tốc độ gió…, việc nâng cao nhiệt độ làm tăng nhanh tốc độ làm khô lượng nước nguyên liệu giảm xuống nhiều Nhưng tăng nhiệt độ giới hạn cho phép nhiệt độ làm khô cao làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín gây nên tạo màng cứng lớp bề cản trở tới chuyển động nước từ lớp bên bề mặt Nhưng với nhiệt độ làm khô thấp, giới hạn cho phép q trình làm khơ chậm lại dẫn đến thối rữa, hủy hoại nguyên liệu Nhiệt độ sấy thích hợp xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ chức thịt nhân tố khác Khi sấy nhiệt độ khác nguyên liệu có biến đổi khác ví dụ: nhiệt độ sản phẩm tŕnh sấy cao 600 Ο C protein bị biến tính, 900 Ο C fructaza bắt đầu caramen hóa phản ứng tạo melanoidin tạo polyme cao phân tử chứa N khơng chứa N, có màu mùi thơm xảy mạnh mẽ Nếu nhiệt độ cao nguyên liệu bị cháy làm giá trị dinh dưỡng giá trị cảm quan sản phẩm Q trình làm khơ tiến triển, cân khuếch tán nội khuếch tán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn tốc độ khuếch tán nội chậm lại dẫn đến tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến q trình làm khơ b.Ảnh hưởng tốc độ chuyển động khơng khí GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Tốc độ chuyển động khơng khí có ảnh hưởng lớn đến q trình sấy, tốc độ gió q lớn q nhỏ khơng có lợi cho q trình sấy Vì tốc độ chuyển động khơng khí q lớn khó giữ nhiệt lượng nguyên liệu để cân tŕnh sấy, tốc độ nhỏ làm cho trình sấy chậm lại Vì vậy, cần phải có tốc độ gió thích hợp, giai đoạn đầu q trình làm khơ Hướng gió ảnh hưởng lớn đến tŕnh làm khô, hướng gió song song với bề mặt nguyên liệu tốc độ làm khơ nhanh Nếu hướng gió thổi tới ngun liệu với góc 45oC tốc độ làm khơ tương đối chậm, cịn thổi thẳng vng góc với ngun liệu tốc độ làm khơ chậm c Ảnh hưởng độ ẩm tương đối không khí Độ ẩm tương đối khơng khí nhân tố ảnh hưởng định đến trình làm khơ, độ ẩm khơng khí lớn q trình làm khô chậm lại Các nhà bác học Liên Xô nước khác chứng minh rằng: độ ẩm tương đối khơng khí lớn 65% q trình sấy chậm lại rõ rệt, cịn độ ẩm tương đối khơng khí khoảng 80% trở lên q trình làm khơ dừng lại bắt đầu xảy tượng ngược lại, tức nguyên liệu hút ẩm trở lại Để cân ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại tránh tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn tức vừa sấy vừa ủ Làm khơ điều tự nhiên khó đạt độ ẩm tương đối khơng khí 50% đến 60% nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó, phương pháp để làm giảm độ ẩm khơng khí tiến hành làm lạnh nước ngưng tụ lại Khi hạ thấp nhiệt độ khơng khí điểm sương nước ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối khơng khí hạ thấp Như để làm khơ khơng khí người ta áp dụng phương pháp làm lạnh GVHD : Nguyễn Xuân Huy 10 SVTH : Hồ Tất Linh