Chứng minh được sự tiết kiệm nhiên liệu hơn của lò nung roller so vs lò tunnel sản xuất sứ vệ sinh cùng năng suất. Bên cạnh đó tính toán bài men phù hợp với phối liệu xương. Tài liệu bao gồm bản vẽ, file excel, file pdf cùng powerpoint. Hiện nay hầu hết các sản phẩm sứ vệ sinh được sản xuất bằng lò nung tunnel sửdụng xe goòng (Tunnel Wagon System, TWS) làm phương tiện vận chuyển sản phẩm nung. Bên cạnh những ưu điểm về chất lượng sản phẩm thì vẫn còn những hạn chế vềthời gian nung, tiêu tốn nhiệt lượng và độ linh hoạt khi lắp đặt và tháo dở sản phẩm trên xe goòng. Đã có những giải pháp được đề ra để giải quyết một phần vấn đề đó nhưng vẫn đảm bảo về chất lượng sản phẩm. Điển hình như công ty Sacmi (Italia đã sử dụngthiết kế hệ thống lò nung tunnel sử dụng các thanh lăn bằng vật liệu chịu lửa (Tunnel Roller System, TRS) để thực hiện quá trình nung sứ vệ sinh.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA – NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SỬ DỤNG HỆ THỐNG LÒ NUNG ROLLER (TRS) SẢN XUẤT SỨ VỆ SINH VỚI NĂNG SUẤT 250.000 SẢN PHẨM/NĂM GVHD : PGS.TS PHẠM CẨM NAM SVTH : PHAN VĂN PHI LONG LỚP : 18KTHH1 MSSV : 107180221 Đà Nẵng, 12/2022 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN DUYỆT TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sử dụng hệ thống lò nung roller (TRS) sản xuất sứ vệ sinh với suất 250.000 sản phẩm/năm” Sinh viên thực hiện: Phan Văn Phi Long Số thẻ SV: 107180221 Lớp: 18KTHH1 Trong đồ án thiết kế này, nhà máy sản xuất sứ vệ sinh đặt khu công nghiệp Đà Nẵng, khoảng cách từ mỏ nguyên liệu có trữ lượng lớn nằm giới hạn khoảng cách chấp nhận mặt vận chuyển, đáp ứng đủ lâu dài phù hợp với quy trình sản xuất sứ vệ sinh Hiện hầu hết sản phẩm sứ vệ sinh sản xuất lò nung tunnel sử dụng xe goòng (Tunnel Wagon System, TWS) làm phương tiện vận chuyển sản phẩm nung Bên cạnh ưu điểm chất lượng sản phẩm cịn hạn chế thời gian nung, tiêu tốn nhiệt lượng độ linh hoạt lắp đặt tháo dở sản phẩm xe gng Đã có giải pháp đề để giải phần vấn đề đảm bảo chất lượng sản phẩm Điển cơng ty Sacmi (Italia sử dụng thiết kế hệ thống lò nung tunnel sử dụng lăn vật liệu chịu lửa (Tunnel Roller System, TRS) để thực trình nung sứ vệ sinh Với đồ án này, em sử dụng công nghệ nung lần sử dụng hệ thống lò nung roller, sản phẩm nung nhiệt độ 1230°C ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Phan Văn Phi Long Mã số sinh viên: 107180221 Lớp : 18KTHH1 Ngành: Kỹ thuật hóa học Tên đề tài đồ án Thiết kế nhà máy sử dụng hệ thống lò nung roller (TRS) sản xuất sứ vệ sinh với suất 250.000 sản phẩm/năm Đề tài thuộc diện: Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Nguyên liệu: Chọn nguyên liệu phù hợp cho sản xuất sứ vệ sinh - Yêu cầu sử dụng hệ thống lị nung roller (TRS) cho q trình nung với nhiên liệu sử dụng khí hóa lỏng, nhiệt độ nung 1230oC Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Lời mở đầu - Tổng quan lý thuyết - Nguyên liệu lựa chọn nguyên liệu - Cơng nghệ sản xuất - Tính phối liệu cho xương men - Cân vật chất - Tính tốn chọn kết cấu lị - Cân nhiệt lị nung - Tính tốn sơ xây dựng chọn thiết bị - Tính chọn thiết bị phụ - Kết luận Các vẽ, đồ thị: Bao gồm vẽ thể khổ giấy A1 - Bản vẽ số 01: Tổng thể mặt nhà máy - Bản vẽ số 02: Mặt cơng nghệ - Bản vẽ số 03: Lị nung roller - Bản vẽ số 04: Mặt cắt lò nung roller - Bản vẽ số 05: Đường cong nung lò nung roller Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Cẩm Nam Ngày nhận đồ án: 29/08/2022 Ngày hoàn thành đồ án: 25/12/2022 Đà nẵng, ngày 25 tháng 12 năm 2022 Trưởng môn Người hướng dẫn TS Dương Thế Hy PGS.TS Phạm Cẩm Nam LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS Phạm Cẩm Nam – trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em thời gian thực hoàn thành đề tài Thêm vào đó, em xin kính gửi lịng biết ơn sâu sắc đến thầy khoa Hóa truyền lửa giảng dạy em suốt quãng đời sinh viên trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Em xin giữ lòng biết ơn tơn kính đến thầy suốt chặng đường sau Có lẽ kiến thức vơ tận mà tiếp nhận kiến thức thân em tồn hạn chế kinh nghiệm nên q trình thực đề tài khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong nhận thơng cảm góp ý q thầy nhằm giúp em nhận thiếu sót thân để khắc phục cố gắng hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án thực hiện, số liệu kết đồ án trung thực Tài liệu tham khảo đồ án trích dẫn đầy đủ quy định Mọi vi phạm quy chế nhà trường xin chịu trách nhiệm hồn tồn đồ án Đà Nẵng, ngày 25 tháng 12 năm 2022 Sinh viên thực Phan Văn Phi Long MỤC LỤC TÓM TẮT i LỜI CẢM ƠN ii CAM ĐOAN iii MỤC LỤC iv DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH v LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Sơ lược ngành gốm sứ 1.2 Khái quát sứ vệ sinh 1.3 Yêu cầu kĩ thuật sản phẩm sứ vệ sinh CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU 2.1 Nguyên liệu cho xương 2.1.1 Nguyên liệu dẻo 2.1.2 Nguyên liệu gầy 2.2 Nguyên liệu cho men CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 10 3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất sứ vệ sinh 10 3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 11 3.2.1 Giai đoạn chuẩn bị phối liệu 11 3.2.2 Giai đoạn tạo hình 11 3.2.3 Giai đoạn sấy 11 3.2.4 Giai đoạn nung 12 CHƯƠNG 4: TÍNH PHỐI LIỆU CHO XƯƠNG VÀ MEN 13 4.1 Tính phối liệu cho xương 13 4.1.1 Chọn nguyên liệu 13 4.1.2 Tính phối liệu xương 16 4.1.3 Nhiệt độ nung xương 20 4.1.4 Hệ số dãn nở nhiệt xương 20 4.2 Tính phối liệu cho men 21 4.2.1 Tính tốn phối liệu men 21 4.2.2 Nhiệt độ nóng chảy men 24 4.2.3 Hệ số dãn nở nhiệt men 25 CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 27 5.1 Mục đích 27 5.2 Các thông số ban đầu nhà máy 27 5.3 Cân vật chất cho xương 27 5.3.1 Cân vật chất theo công đoạn 27 5.4 Cân vật chất cho men 29 CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN VÀ CHỌN KẾT CẤU LÒ 30 6.1 Cơ sở chọn lò 30 6.2 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động lò nung 30 6.3 Thông số kĩ thuật 30 6.4 Tính tốn kích thước lò 31 6.5 Thiết lập đường cong nung 32 CHƯƠNG 7: CÂN BẰNG NHIỆT LÒ NUNG 35 7.1 Lựa chọn nhiên liệu 35 7.2 Tính tốn nhiên liệu 35 7.2.1 Tính nhiệt trị thấp nhiên liệu 35 7.2.2 Chọn hệ số tiêu hao khơng khí 36 7.2.3 Lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu 36 7.2.4 Tính lượng sản phẩm cháy thành phần sản phẩm cháy 37 7.2.5 Tính nhiệt độ cháy nhiên liệu 39 7.3 Cân nhiệt cho lò nung 41 7.3.1 Tính cân nhiệt cho zone sau nung làm lạnh nhanh 41 7.3.2 Tính cân nhiệt cho zone làm lạnh chậm làm lạnh cuối 48 7.3.3 Tính cân nhiệt cho zone sấy, đốt nóng, tiền nung, nung lưu nhiệt 51 7.4 So sánh lò nung tunnel lò nung roller 58 CHƯƠNG 8: TÍNH TỐN SƠ BỘ VỀ XÂY DỰNG VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH 60 8.1 Tính tốn sơ xây dựng 60 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM d: Đường kính ống dẫn (m) Từ hệ số ta tính hệ số ma sát cho đường ống chính: 0.15 λ31 = 0.11× ( 0.5 + 68 )0.25 = 0.0816 21821.54 Tương tự hệ số ma sát đoạn ống cịn lại tính bảng 9.17: Bảng 9.17 Hệ số ma sát đường ống Loại đường ống Đường ống (n31, d31, l31) Ký hiệu λ31 Kết 0.0816 Đường ống phụ (n32, d32, l32) λ32 0.0816 Đường ống nhánh (n33, d33, l33) λ33 0.0928 Đường ống phun (n34,d34,l34) λ34 0.1289 Từ giá trị tính tốn ta tính trở lực ma sát ứng với đường ống, kết tính trở lực tổng hợp bảng 9.18: Bảng 9.18 Trở lực ma sát đường ống Loại đường ống Đường ống (n31, d31, l31) Ký hiệu hms31 N/m2 0.099 Đường ống phụ (n32, d32, l32) hms32 0.394 Đường ống nhánh (n33, d33, l33) hms33 1.504 Đường ống phun (n34,d34,l34) hms34 46.056 Tổng hms3 48.052 9.1.3.2.3 Áp suất để khắc phục trở lực cục Trở lực cục xác định công thức sau: hcb = ξ × w2 ×ρ Trong đó: ξ: Hệ số trở lực cục w: Vận tốc dịng khí đường ống Các yếu tố gây trở lực cục bộ: - Một van tiêu chuẩn đặt đường ống chính: Với d12 = 400 mm ξ = 5.5 SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 82 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Trở lực ngoặc 900 từ ống phụ sang ống nhánh Với dạng ống trịn thì: ξ = 1.5 Trở lực phân nhánh từ ống sang ống phụ: Hệ số trở lực cục đường ống chính, ξch = 0.01 Trở lực phân nhánh từ ống phụ sang ống nhánh: Hệ số trở lực cục đường ống phụ, ξph = 0.35 Trở lực phân nhánh từ ống nhánh sang ống phun: Hệ số trở lực cục đường ống nhánh, ξnh = 0.027 Thay hệ số vào ta có trở lực cục sau: - Trở lực cục van: hcb31 = 5.5 × - 0.682 ×1.19 0.682 ×1.19 0.682 ×1.19 0.682 ×1.19 = 0.41 (N/m2) 0.472 ×1.19 = 0.06 (N/m2) Trở lực cục ngoặc 900 ống phun (có 16 ống, ống có ngoặc): hcb36 = 0.35×2×16× - = 0.10 (N/m2) Trở lực cục phân nhánh từ ống nhánh sang ống phun (có 16 vị trí phân nhánh): hcb35 = 0.027×16× - Trở lực cục ngoặc 900 ống (có ngoặc): hcb34 = 1.5×1× - = 0.002 (N/m2) Trở lực cục phân nhánh từ ống phụ sang ống nhánh (có vị trí phân nhánh): hcb33 = 0.35×4× - = 1.51 (N/m2) Trở lực cục phân nhánh từ ống sang ống phụ (có vị trí phân nhánh): hcb32 = 0.01 × - 1.662 ×1.19 = 18.28 (N/m2) Trở lực cục ngoặc 900 ống phụ (có ngoặc): hcb37 = 1.5×4× 0.682 ×1.19 = 1.64 (N/m2) Tổng trở lực cục : hcb3= hcb31 + hcb32 + hcb33 + hcb34 + hcb35 + hcb36 + hcb37 = 21.99 (N/m2) Vậy tổng trở lực đường ống : SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 83 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM hp3 = hms3 + hcb3 = 70.04 (N/m2) 9.1.3.3 Tính chọn quạt Ta chuyển điều kiện chuẩn để sử dụng đặc tuyến quạt, với công thức chuyển đổi áp suất tồn phần sau: H3 = hp3× 273+t 273 × 760 B × ρk ρ (N/m2) Trong đó: hp3: Trở lực đường ống, hp3 = 70.04 (N/m2 ) t: Nhiệt độ làm việc khí, t = 26 (0C) B: Áp suất chỗ đặt quạt, chọn B = 750 (mmHg) k: Khối lượng riêng khí điều kiện làm việc, k = 1.19 (kg/m3 ) : Khối lượng riêng khí điều kiện chuẩn, = 1.293 (kg/m3 ) → H3 = 85.204 (N/m2) = 8.689 (mmH2O) Ta có suất quạt V3 = 481.56 (m3/h) = 0.134 (m3/s) Dựa vào đồ thị đặc tuyến quạt ly tâm [15, tr488], ta chọn quạt Ц9-57 No6 Từ suy hiệu suất quạt lấy theo đặc tuyến ηq = 0.64 Công suất trục động tính theo cơng thức sau: N3 = V3 ×H3 ×g× 1000×ηq ×ηtr (kW) Trong đó: V3: Năng suất quạt, V3 = 0.134 (m3/s) H3: Áp suất toàn phần điều kiện chuẩn, H3 = 8.689 (mmH2O) g: Gia tốc trọng trường, 9.81 (m2/s) : Khối lượng riêng khí điều kiện làm việc, = 1.19 (kg/m3 ) ηq: Hiệu suất quạt lấy theo đặc tuyến, ηq = 0.64 ηtr: Hiệu suất truyền động, sử dụng truyền động bánh đai, ηtr = 0.95 → N3 = 0.022 (Kw) Để đảm bảo công suất cho động ổn định mở máy ta thêm hệ số dự trữ K = 1.5 [15, tr464] Vậy công suất động cơ: Nđc3 = 0.022 × 1.5 = 0.033 (Kw) SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 84 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 9.1.4 Quạt hút khí thải đầu lị 9.1.4.1 Lưu lượng cho quạt làm việc thông số khác Lưu lượng khí thải: Qkt = Vkt × B = 48.873 × 24.1 = 1177.452 (m3/h) Trong đó: Vkt (200oC) = Vα× 200+273 26+273 = 30.895× 200+273 26+273 = 48.873 (m3/m3) Lượng nước bốc từ nguyên liệu: - Lượng mộc vào: Gm = 529 (kg/h) Độ ẩm mộc vào: W = 1% Do lượng nước bốc từ nguyên liệu: Gn = 529 × 1% × 22.4 18 = 6.58 (m3/h) Như lưu lượng khí cho quạt làm việc là: Q4 = Qkt + Gn = 1177.452 + 6.58 = 1184.035 (m3/h) Kết cấu đường ống: - Khí thải vào ống hút sau đưa vào ống phụ vào ống Các thông số đường ống cho bảng 9.19 sau: Bảng 9.19 Thông số đường ống sử dụng hút khí thải đầu lị Loại đường ống Đường ống (n41, d41, l41) n (cái) d (m) 0.5 l (m) Đường ống phụ (n42, d42, l42) 0.4 Đường ống hút (n43, d43, l43) 0.2 Vậy vận tốc dịng khí tính theo cơng thức sau: W= 4Q1 3600×π×n×d2 Trong đó: w: Vận tốc dịng khí ống dẫn Q1: Lưu lượng khí cho quạt hút khí thải đầu lị d: Đường kính ống dẫn n: Số ống dẫn Như vận tốc dòng khí đường ống dẫn chính: SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 85 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM W41= 4×1184.035 3600×π×1×0.52 = 1.68 (m/s) Tương tự vận tốc dịng khí đường ống cịn lại tính bảng 9.20: Bảng 9.20 Vận tốc dịng khí đường ống Loại đường ống Đường ống (n41, d41, l41) Ký hiệu W41 m/s 1.68 Đường ống phụ (n42, d42, l42) W42 2.62 Đường ống hút (n43, d43, l43) W43 1.31 9.1.4.2 Xác định trở lực đường ống Để xác định trở lực đường ống ta cần phải tính đến: Áp suất động lực học, áp suất để khắc phục trở lực ma sát, áp suất để khắc phục trở lực cục 9.1.4.2.1 Áp suất động lực học hdl = ρ×W2 i Trong đó: hđl: Áp suất động lực học đường ống (N/m2) ρ: Khối lượng riêng khí nhiệt độ làm việc ρ= ρ0 ×T0 T = 1.293×273 200+273 = 0.746 (kg/m3) wi : Vận tốc dịng khí đường ống (m/s) Áp suất động lực học đường ống chính: hđl41 = 0.746×1.682 = 1.05 (N/m2) Tương tự áp suất động lực học đường ống lại tính bảng 9.21: Bảng 9.21 Áp suất động lực học đường ống Loại đường ống Đường ống (n41, d41, l41) Ký hiệu hđl41 N/m2 1.05 Đường ống phụ (n42, d42, l42) hđl42 2.56 Đường ống hút (n43, d43, l43) hđl43 0.63 Tổng hđl4 4.25 SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 86 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 9.1.4.2.2 Áp suất để khắc phục trở lực ma sát L ρ×w2 d hms =λ× × ×(1+ t0 273 ) Trong đó: hms: Áp suất khắc phục trở lực ma sát (N/m2 ) L: Chiều dài ống dẫn (m) d: Đường kính ống (m) λ: Hệ số ma sát ống w: Vận tốc dịng khí chuyển động đường ống (m/s) ρ: Khối lượng riêng khí nhiệt độ làm việc, ρ = 0.746 (kg/m3 ) Để xác định hệ số ma sát ta xác định chuẩn số Reynold, cơng thức tính hệ số Reynold theo cơng thức sau: w×d Re = 𝑣 Trong đó: v: Hệ số độ nhớt động học nhiệt độ làm việc Ở nhiệt độ làm việc 2000C ta có: v= 34.85×10-6 (m2 /s) Chuẩn số Reynold đường ống chính: Re41 = 1.68×0.5 34.85×10−6 = 24044.71 Tương tự chuẩn số Reynold đường ống cịn lại tính bảng 9.22: Bảng 9.22 Chuẩn số Reynold đường ống Loại đường ống Đường ống (n41, d41, l41) Ký hiệu Re41 Kết 24044.71 Chế độ chảy Chảy xoáy Đường ống phụ (n42, d42, l42) Re42 30005.89 Chảy xoáy Đường ống hút (n43, d43, l43) Re43 10411.23 Chảy xoáy Xác định hệ số ma sát đường ống cơng thức: Δ 𝜆= 0.11× ( + d 68 0.25 ) Re Trong đó: Δ: Độ nhám tuyệt đối ống, toàn độ ống thép Δ = 0.15 mm Re: Chuẩn số Re đường ống d: Đường kính ống dẫn (m) SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 87 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Từ hệ số ta tính hệ số ma sát cho đường ống chính: 0.15 λ41 = 0.11× ( 0.5 + 68 )0.25 = 0.0816 24044.71 Tương tự hệ số ma sát đoạn ống cịn lại tính bảng 9.23: Bảng 9.23 Hệ số ma sát đường ống Loại đường ống Đường ống (n41, d41, l41) Ký hiệu λ41 Kết 0.0816 Đường ống phụ (n42, d42, l42) λ42 0.0863 Đường ống hút (n43, d43, l43) λ43 0.1027 Từ giá trị tính tốn ta tính trở lực ma sát ứng với đường ống, kết tính trở lực tổng hợp bảng 9.24: Bảng 9.24 Trở lực ma sát đường ống Loại đường ống Đường ống (n41, d41, l41) Ký hiệu hms41 N/m2 1.19 Đường ống phụ (n42, d42, l42) hms42 7.64 Đường ống hút (n43, d43, l43) hms43 0.57 Tổng hms4 9.40 9.1.4.2.3 Áp suất để khắc phục trở lực cục Trở lực cục xác định công thức sau: hcb = ξ × w2 ×ρ Trong đó: ξ: Hệ số trở lực cục w: Vận tốc dịng khí đường ống Các yếu tố gây trở lực cục bộ: - Một van tiêu chuẩn đặt đường ống chính:ξ = 2.5 Trở lực ngoặc 900 từ ống sang ống phụ Với dạng ống trịn thì: ξ = 1.5 Trở lực hợp nhánh từ ống hút vào ống phụ Hệ số trở lực cục đường ống phụ, ξph = 0.035 Hệ số trở lực cục từ ống phụ vào ống Hệ số trở lực cục đường ống chính, ξch = 0.001 SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 88 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Thay hệ số vào ta có trở lực cục sau: - Trở lực cục van: hcb41 = 2.5 × - 1.682 ×0.746 Trở lực cục hợp nhánh từ ống hút vào ống phụ (có vị trí phân nhánh): hcb42 = 0.035 ×8× - = 0.18 (N/m2) 2.622 ×0.746 = 7.68 (N/m2) Trở lực cục ngoặc 900 ống (có ngoặc) hcb44 = 1.5× - 1.312×0.746 Trở lực cục ngoặc 900 ống phụ (có ngoặc): hcb43 = 1.5×2× - = 2.62 (N/m2) 1.682 ×0.746 = 1.57 (N/m2) Trở lực cục hợp nhánh từ ống phụ vào ống (có vị trí phân nhánh): hcb45 = 0.01 ×1× 1.682×0.746 = 0.01 (N/m2) Tổng trở lực cục : hcb4= hcb41 + hcb42 + hcb43 + hcb44 + hcb45 = 12.06 (N/m2) Vậy tổng trở lực đường ống : hp4 = hms4 + hcb4 = 21.46 (N/m2) 9.1.4.2.4 Áp suất để khắc phục trở lực lò a Trở lực zone sấy zone đốt nóng tiền nung: Kích thước zone sấy zone đốt nóng: - Chiều dài : L = 23.1 (m) Chiều rộng: B = 1.89 (m) Chiều cao : H = 1.7 (m) Diện tích kênh lị: S = B×H = 1.89×1.7 = 3.21 (m2) Nhiệt độ trung bình zone: ttb = 4630C Độ nhớt động học khí ttb = 4630C v = 71.76×10-6 (m2/s) Vận tốc khí kênh lị: Ws = 4V4 3600×π×n×d2 SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 89 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Với: d : Đường kính tương đương zone sấy, zone đốt nóng zone tiền nung d= 2×B×H B+H = 1.79 (m) 4×1184.03 → Ws = 3600×π×1×1.792 = 0.13 (m/s) Khối lượng riêng khí nhiệt độ làm việc zone sấy, đốt nóng tiền nung: Ở ttb = 4630C ρ = 0.480 (kg/m3) Áp suất động lực học: hđls = ρ×w2 L ρ×w2 d Trở lực ma sát: hmss =λ× × - = 0.0041 (N/m2) t0 ×(1+ 273 ) Trong lị vận tốc khí khơng lớn độ nhám tuyệt đối ε = 1mm nên chọn hệ số ma sát = 0.03 → hmss = 0.03× 23.1 0.480×0.132 1.79 × ×(1+ 463 273 ) = 0.0043 (N/m2) Tổng trở lực zone sấy, zone đốt nóng zone tiền nung: hs = hđls + hmss = 0.0084 (N/m2) b Trở lực zone nung Kích thước zone nung - Chiều dài : L = 16.8 (m) Chiều rộng: B = 1.89 (m) Chiều cao : H = 1.7 (m) Diện tích kênh lị: S = B×H = 1.89×1.7 = 3.21 (m2) Nhiệt độ trung bình zone nung: ttb = 11400C Độ nhớt động học khí ttb = 11400C v = 203.59×10-6 (m2/s) Vận tốc khí kênh lị: Ws = 4V4 3600×π×n×d2 Với: d : Đường kính tương đương zone nung d= → Wn = 2×B×H B+H = 1.79 (m) 4×1184.03 3600×π×1×1.792 SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 = 0.13 (m/s) 90 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Khối lượng riêng khí nhiệt độ làm việc zone nung Ở ttb = 11400C ρ = 0.250 (kg/m3) Áp suất động lực học: hđln = ρ×w2 L ρ×w2 d Trở lực ma sát: hmsn =λ× × - = 0.0021 (N/m2) ×(1+ t0 273 ) Trong lị vận tốc khí khơng lớn độ nhám tuyệt đối ε = 1mm nên chọn hệ số ma sát = 0.03 → hmsn = 0.03× 16.8 0.250×0.132 1.79 × ×(1+ 1140 273 ) = 0.0031 (N/m2) Tổng trở lực zone nung: hn = hđln + hmsn = 0.0052 (N/m2) Tổng trở lực lò: hlò = hs + hn = 0.0137 (N/m2) Vậy tổng trở lực mà quạt cần khắc phục: h4 = hp4 + hlò = 21.46 + 0.0137 = 21.47 (N/m2) 9.1.4.3 Tính chọn quạt Ta chuyển điều kiện chuẩn để sử dụng đặc tuyến quạt, với cơng thức chuyển đổi áp suất tồn phần sau: H4 = h × 273+t 273 × 760 B × ρk ρ (N/m2) Trong đó: h4: Trở lực quạt khắc phục, h4 = 21.47 (N/m2 ) t: Nhiệt độ làm việc khí, t = 2000C B: Áp suất chỗ đặt quạt, chọn B = 750 (mmHg) k: Khối lượng riêng khí điều kiện làm việc, k = 0.746 (kg/m3 ) : Khối lượng riêng khí điều kiện chuẩn, = 1.293 (kg/m3 ) → H4 = 21.72 (N/m2) = 2.21 (mmH2O) SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 91 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Ta có suất quạt V4 = 1184.03 (m3/h) = 0.33 (m3/s) Dựa vào đồ thị đặc tuyến quạt ly tâm [15, tr488], ta chọn quạt Ц9-57 No4 Từ suy hiệu suất quạt lấy theo đặc tuyến ηq = 0.62 Cơng suất trục động tính theo cơng thức sau: N4 = V4 ×H4 ×g× 1000×ηq ×ηtr (kW) Trong đó: V4: Năng suất quạt, V4 = 0.33 (m3/s) H4: Áp suất toàn phần điều kiện chuẩn, H4 = 2.21 (mmH2O) g: Gia tốc trọng trường, 9.81 (m2/s) : Khối lượng riêng khí điều kiện làm việc, = 0.746 (kg/m3 ) ηq: Hiệu suất quạt lấy theo đặc tuyến, ηq = 0.62 ηtr: Hiệu suất truyền động, sử dụng truyền động bánh đai, ηtr = 0.95 → N4 = 0.009 (kW) Để đảm bảo công suất cho động ổn định mở máy ta thêm hệ số dự trữ K = 1.5 [15, tr464] Vậy công suất động cơ: Nđc4 = 0.009 × 1.5 = 0.013 (kW) 9.2 Tính chọn ống khói 9.2.1 Lưu lượng khí thải Vkt = 1184.035 (m3/h) = 0.33 (m3/s) 9.2.2 Tính đường kính ống khói Chọn tốc độ khí thải chân ống khói: wc = (m/s) Chọn tốc độ khí thải miệng ống khói: wm = 3.6 (m/s) Vậy tốc độ khí trung bình ống khói: wtb = 2.8 (m/s) Đường kính ống khói: d = √ 4×Vkt π×wm =√ 4×0.33 π×3.6 = 0.4 (m) 9.2.3 Xác định tổng trở lực ống khói Ta xác định trở lực từ quạt hút đến chân ống khói Chọn chiều dài đường ống từ quạt hút khí thải đường kính ống: - Đường ống dài: ld = (m) Đường kính ống: dd = 0.5 (m) SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 92 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Tiết diện ngang ống : F = π×d2 d Tốc độ khí thải ống : wd = π×0.52 = Vkt F = 0.33 0.2 = 0.20 (m2) = 1.7 (m/s) Bên ngồi ống có bọc lớp cách nhiệt, cho quạt hút đến chân ống khói, nhiệt độ khí thải giảm 20C nhiệt độ trung bình khí thải đoạn ống giảm 10C Tốc độ khí đoạn ống điều kiện tiêu chuẩn: w0 = w d × 273 273+1 = 1.7× 273 273+1 = 1.67 (m/s) Tổn thất áp suất cục : hcb d = kd × w2 × ρk0 × (1 + α × t kd ) Trong đó: α: Hệ số dãn nở, α = 0.004 t kd : Nhiệt độ dịng khí điểm tỉnh toán, t kd = 4730K Kd: Hệ số tổn thất cục bộ, kd = 0.45 ρk0 : Khối lượng riêng khí thải 00C, ρk0 = spc = 1.269 (kg/m3) → hcb d = 1.38 (N/m ) Tổn thất áp suất ma sát: hms d = μd × ld dd × w2 × ρk0 × (1 + α × t kd ) Trong đó: d: Hệ số ma sát, ống kim loại chọn d = 0.04 ld: Chiều dài đoạn ống, ld = (m) Dd: Đường kính ống, dd = 0.5 (m) → hms d = 1.47 (N/m ) Tổng trở lực ống khói : ms htt = hcb d + hd = 2.85 (N/m ) Trong tính toán, ta phải dự trữ (20-40%) áp suất Chọn hệ số dự trữ 40% ta có áp suất tính tốn bằng: P = 1.4 × 2.85 = 3.99 (N/m2) SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 93 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 9.2.4 Tính chiều cao ống khói Chiều cao ống khói tính theo công thức [5.18, 16, tr 236]: k H= k 2 ρ ×(wm −wc ) Ttb ρ0 ×wm T2 P+ × T + ×T 2 0 k ×w2 T ρ T0 0 × tb × k T0 g ×(ρkk ×T −ρ0 ×T )− μd × T0 dtb kk tb Trong đó: ρk0 : Khối lượng riêng khí thải ĐKTC, ρk0 = 1.269 (kg/m3 ) Ρ0kk : Khối lượng riêng khơng khí ĐKTC, ρkk = 1.293 (kg/m ) Wc : Tốc độ khí chân ống khói, wc = (m/s) Wm: Tốc độ khí miệng ống khói, wm = 3.6 (m/s) W0: Tốc độ khí trung bình ống khói, w0 = 2.8 (m/s) Dtb: Đường kính trung bình ống khói, dtb = 0.5 (m) d: Hệ số ma sát ống kim loại, d = 0.04 T0: Nhiệt độ khơng khí điều kiện chuẩn, T0 = 273K Tkk: Nhiệt độ không khí xung quanh, Tkk = 26 + 273 = 299[K] T1 : Nhiệt độ chân ống khói, T1 = 471K T2 : Nhiệt độ miệng ống khói, T2 = T1 – Δt×H0 - Căn đồ thị 5.3 [19, tr 237] ta chọn chiều cao sơ ống khói, H0 = (m) Gọi a độ giảm nhiệt độ trung bình khí lị 1m chiều cao ống khói, với ống khói kim loại Δt = độ/m T2 = 471 – 3×8 = 449[K] Ttb : Nhiệt độ trung bình ống khói, Ttb = 461K Thay giá trị có vào cơng thức, ta có chiều cao ống khói : → H = 8.13 (m) H0 −H Sai số : Δ =| H0 8−8.13 |=| | = 1.6% < 10% nên chấp nhận SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 94 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM KẾT LUẬN Sau thời gian thực đồ án tốt nghiệp với đề tài : “Thiết kế nhà máy sản xuất sứ vệ sinh sử dụng lò nung roller (TRS) với suất 250,000 sản phẩm/ năm”, sở kết hợp lý thuyết thực tế, em thực vấn đề sau: Tính tốn phối liệu xương, men với nguồn ngun liệu gần nhà máy đảm bảo chất lượng sản phẩm Xây dựng sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất sứ vệ sinh Đã tính tốn lựa chọn hệ thống lị nung roller với thơng số : - Chiều dài 69.3 m Chiều rộng hữu ích 1.89 m Nhiệt độ nung 1230oC Thời gian nung 10 Đã tính tốn so sánh độ hiệu tiết kiệm nhiên liệu lò nung roller (TRS) lị nung tunnel (TWS) - - Tính tốn sơ q trình sản xuất sứ vệ sinh có suất sử dụng hai hệ thống lò TRS TWS lượng nhiên liệu tiêu hao TWS gấp 1.4 lần so với TRS Nguyên nhân gây chênh lệch do: Chênh lệch nhiệt lượng đỡ xe goòng q trình vào khỏi lị: 24.79% chiếm 86.7% Bchênh lệch Đã lựa chọn thiết bị phù hợp với dây chuyền suất nhà máy Gồm 05 vẽ A1: - Tổng thể mặt nhà máy Mặt công nghệ Lò nung roller với suất 250,000 sản phẩm/năm Mặt cắt lò nung roller Đường cong nhiệt lò nung Với kinh nghiệm thực tế cịn ít, nên việc thực đề tài mang tính lý thuyết phần nhiều, hi vọng đề tài hoàn thiện kết hợp với kinh nghiệm thực tế nhà máy, xí nghiệp gốm sứ SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 95 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://moit.gov.vn/tin-tuc/phat-trien-cong-nghiep/nganh-cong-nghiep-gom-suxay-dung-cua-viet-nam-con-nhieu-du-dia-khai-thac.html [2] https://danang.gov.vn/doanhnghiep/chitiet?id=39860&_c=149,150,151,152,153 [3] https://tibisea.com/articles/5838127 [4] https://moc.gov.vn/en/news/52209/tong-quan-ve-nganh-gom-su-xay-dung2017.aspx [5] TS Nguyễn Văn Dũng, Công nghệ sản xuất gốm sứ - NXB KH&KT Hà Nội 2009 [6] Tham khảo tài liệu công ty cổ phần sứ Cosani [7] https://www.frithue.com.vn/products/c2/frit-duc.html [8] https://sacmi.com/en-US/Ceramics/Sanitaryware/Firing [9] Hoàng Kim Cơ (chủ biên), Tính tốn kĩ thuật nhiệt luyện kim - NXB Giáo Dục [10] TS Nguyễn Văn Dũng, Tính tốn công nghệ gốm sứ - NXB KH&KT Hà Nội 2010 [11] https://www.engineeringtoolbox.com [12] Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất Tập Tập – NXB KH&KT Hà Nội 2006 [13] GV Phạm Thị Đoan Trinh, Bài soạn giảng Các trình thủy lực học – Bộ mơn CNHH-Dầu Khí, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng 2017 [14] Phan Chí Cơng, Thiết kế nhà máy sử dụng hệ thống lò nung tunnel sản xuất sứ vệ sinh với suất 250,000 sản phẩm/năm – Đồ án tốt nghiệp K2018 ĐHBK Đà Nẵng [15] https://garan.com.vn/products/quat-say-nong-bang-dien-tro-9kw-dang-vuong SVTH: PHAN VĂN PHI LONG – 18H1 96