Thiết kế hệ thống sấy tháp sấy cát thạch anh sử dụng tác nhân sấy không khí (calorifer hơi khí) với năng suất 5 tấn h sử dụng cyclone lọc bụi sau quá trình sấy

TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ẨM

Giới thiệu sơ lược về vật liệu sấy

Đá thạch anh là một loại khoáng sản được sử dụng phổ biến trong công nghiệp chế tạo đá quý và trang sức Thạch anh là một dạng của khoáng chất silica (SiO2) và thường có màu trắng hoặc trong suốt Cát thạch anh thường được sử dụng để làm các sản phẩm trang sức, đồ trang trí, và cũng có ứng dụng trong công nghiệp điện tử.

Ngoài ra, cát thạch anh cũng được sử dụng trong ngành sản xuất kính và trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau do tính chất cơ học và điện tử của nó Nó có khả năng dẫn điện và chịu nhiệt tốt, làm cho nó trở thành một vật liệu quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp.

1.1.1 Quy trình sản xuất cát thạch anh

Giải thích quy trình Hình 1.1:

Khai thác Đá thạch anh thường được khai thác từ các mỏ có chất lượng cao (Hình 1.1) Những nguồn khoáng này có thể được tìm thấy ở các mỏ mở hoặc mỏ dưới đất.

Làm sạch thêm Đập và nghiền

Rửa và phân loại Đóng gói và vận chuyển

Hình 1.1: Quy trình sản xuất cát thạch anh.

Hình 1.2: Đá thạch anh sau khi được khai thác.

Các phương pháp chiết tách có thể bao gồm khoan, nổ, hoặc đào, tùy thuộc vào độ sâu và vị trí của khoáng sản.

Sau khi khai thác, đá thạch anh được vận chuyển đến các nhà máy chế biến (Hình

1.3, 1.4) Phương tiện vận chuyển có thể bao gồm xe tải, tàu hoặc băng tải. Đập và Nghiền: Đá thạch anh sau khi được đập thành các mảnh nhỏ (Hình 1.5) sau đó sẽ được nghiền thành các cát (Hình 1.6) để làm cho nó phù hợp cho quá trình chế biến tiếp theo Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng máy nghiền, giúp phân loại thạch anh thành kích thước phù hợp.

Hình 1.3: Đá thạch anh được xúc lên xe vận chuyển.

Hình 1.4: Đá thạch anh được vận chuyển tới nơi xử lý.

Thạch anh sau khi nghiền gồm hỗn hợp nhiều loại có nhiều màu sắc khác nhau Để tạo độ tinh khiết, thạch anh sẽ được ngâm qua axit để loại bỏ các tạp chất và vết bẩn, sau dó rửa qua nước để loại bỏ hóa chất rồi phơi khô Sau khi phơi khô, cát được phân loại theo kích thước phù hợp (Hình 1.7, 1.8).

Trong một số trường hợp, có thể yêu cầu thêm các bước làm sạch để loại bỏ tạp chất trong thạch anh Điều này đặc biệt quan trọng đối với các ngành công nghiệp đòi hỏi thạch anh có độ tinh khiết cao.

Thạch anh sau xử lý thường được đưa vào thiết bị sấy (Hình 1.9) để loại bỏ hơi ẩm còn lại trước khi đóng gói và vận chuyển.

Hình 1.8: Đá thạch anh sau khi phân loại với kích thước 0.8 – 1 mm.

Hình 1.7: Đá thạch anh sau khi phân loại với kích thước 3 – 5 mm.

Hình 1.10: Cát thạch anh sau khi sấy được đóng gói và vận chuyển. Đóng gói và Vận chuyển

Sản phẩm cuối cùng được đóng gói vào bao hoặc container (Hình 1.10) để phân phối đến các ngành công nghiệp sử dụng thạch anh trong quá trình sản xuất của họ (Lọc nước, tấm màn hình điện tử, giả đá cao cấp….).

Sau khi nghiền thạch anh, độ ẩm của vật liệu sẽ rất thấp, tuy nhiên, sau khi ngâm qua axit và được rửa sạch thì độ ẩm trong vật liệu tăng lên Vì vậy cần phải sấy để đảm bảo được độ ẩm theo yêu cầu và chất lượng của vật liệu

Quá trình sấy cát thạch anh là một phần quan trọng trong việc chế biến cát thạch anh từ nguyên liệu thô thành sản phẩm cuối cùng Quá trình sấy thường được thực hiện bằng các thiết bị sấy công nghiệp như lò sấy, lò quay, hoặc các phương pháp sấy khác tùy thuộc vào quy mô sản xuất và yêu cầu cụ thể Trong quá trình này, cát thạch anh được đặt trong các thiết bị sấy và tiếp xúc với nhiệt độ cao để loại bỏ nước hoặc độ ẩm từ khoáng chất, tạo ra một sản phẩm cuối cùng có độ ổn định và chất lượng cao hơn.

1.1.3 Vì sao phải sấy cát thạch anh

Cát thạch anh là một loại vật liệu tự nhiên có nhiều ứng dụng trong đời sống, bao gồm lọc nước, xử lý nước thải, sản xuất kính, sơn, bê tông, Để cát thạch anh có thể

Hình 1.9: Thiết bị sấy kiểu tháp. phát huy tối đa hiệu quả trong các ứng dụng này, cần phải sấy khô cát thạch anh trước khi sử dụng.

Mục đích của việc sấy cát thạch anh để:

Loại bỏ độ ẩm: Cát thạch anh có đặc tính hút ẩm cao Nếu không được sấy khô, cát thạch anh sẽ hút ẩm từ môi trường xung quanh, làm giảm hiệu quả lọc nước và xử lý nước thải

Cát thạch anh sở hữu khả năng lọc bỏ tạp chất xuất sắc trong nước và nước thải Sau khi trải qua quá trình sấy khô, các hạt cát đạt kích thước đồng đều, tăng cường hiệu quả loại bỏ tạp chất đáng kể.

Tăng cường độ bền: Cát thạch anh có độ cứng cao, nhưng nếu không được sấy khô, cát thạch anh có thể bị nghiền nát hoặc vỡ vụn do tác động của môi trường xung quanh Sấy khô cát thạch anh giúp tăng cường độ bền của cát, giúp cát có thể sử dụng được lâu hơn

Loại bỏ các tạp chất khác: Cát thạch anh có thể chứa một số tạp chất khác như đất, bùn, Sấy khô cát thạch anh giúp loại bỏ các tạp chất này, giúp cát có chất lượng tốt hơn.

Phơi cát thạch anh giúp tăng cường độ an toàn vì nó loại bỏ các tạp chất có thể gây hại cho sức khỏe con người Bằng cách làm khô cát thạch anh, các tạp chất này sẽ bị loại bỏ, do đó làm cho cát trở nên an toàn hơn khi sử dụng.

Các thông số trạng thái của vật liệu ẩm

1.2.1 Độ ẩm tuyệt đối Độ ẩm tuyệt đối là tỷ lệ giữa lượng nước chứa trong cát và khối lượng cát khô tuyệt đối. w 0 =G w

Gw : Khối lượng nước chứa trong cát (kgw)

Gd : Khối lượng cát khô tuyệt đối (kgda)

Trong thực tế người ta hay dùng khái niệm này để nói về độ ẩm của cát Về lý thuyết giá trị độ ẩm tuyệt đối có thể nằm từ 0 đến + ∞ tùy thuộc vào lượng nước trong cát.

Trong quá trình sấy do nước bay hơi, khối lượng cát sẽ thay đổi từ G1đến G2, tương ứng độ ẩm tương đối trước lúc sấy W1 và sau khi sấy W2 Vì lượng cát khô trước lúc sấy và sau khi sấy đều giống nhau nên ta có mối quan hệ sau:

Trong thực tế, để sấy cát ta thường xác định được khối lượng cát ban đầu G1, độ ẩm ban đầu W1 và độ ẩm cuối quá trình W2 sấy cần đạt được, như vậy khối lượng cát cuối quá trình sấy sẽ là:

1.2.2 Độ ẩm tương đối Độ ẩm tương đối là tỷ lệ giữa lượng nước chứa trong cát và toàn bộ khối lượng cát w=G w

Gw : Khối lượng nước chứa trong cát (kgw)

G : Khối lượng của toàn bộ vật liệu ẩm (cát) (kg)

G = Gw + Gda Độ ẩm tương đối của vật liệu ẩm biến thiên từ 0 – 100%.

Trong quá trình sấy do nước bay hơi, khối lượng cát sẽ thay đổi từ G1đến G2, tương ứng độ ẩm tương đối trước lúc sấy W1 và sau khi sấy W2 Vì lượng cát khô trước lúc sấy và sau khi sấy đều giống nhau nên ta có mối quan hệ sau:

Trong quá trình sấy cát, khối lượng cát ban đầu G1 và độ ẩm ban đầu W1 thường đã được xác định Mục tiêu là đạt được độ ẩm cuối W2 sau khi sấy Do đó, khối lượng cát cuối cùng sau quá trình sấy có thể được tính bằng cách sử dụng các giá trị này.

Hình 1.11: Sơ đồ biểu thị độ ẩm cân bằng của vật liệu ẩm.

Quá trình làm khô của gỗ

Quá trình hút ẩ m của gỗ Quá trình làm khô của cát

Quá trình hút ẩm của cát 5

0.2 Mối quan hệ giữa độ ẩm tuyệt đối và tương đối w 0 = w

Nếu ta đặt hai mẫu cát trong một môi trường không khí có độ ẩm j nào đó Một mẩu có độ ẩm ban đầu khá lớn và mẩu kia có độ ẩm khá nhỏ, xấp xỉ 0% Người ta nhận thấy, độ ẩm của mẩu cát ướt có xu hướng giảm dần và độ ẩm của mẩu khô tăng dần. Độ ẩm của hai mẩu này có xu hướng tiệm cận dần đến một giá trị nào đó gọi là độ ẩm cân bằng wcb Thực tế cho thấy độ ẩm của hai mẫu cát rất khó đạt giá trị cân bằng mà thường chênh lệch nhau từ 1 ÷ 3% xung quanh giá trị đó

Như vậy khi đặt trong môi trường không khí thì mẩu cát ướt sẽ khô dần (độ ẩm giảm) sự thay đổi độ ẩm theo đường cong làm khô, quá trình này gọi là quá trình làm khô hay khử hấp thụ Ngược lại mẩu cát khô sẽ ẩm ướt dần (độ ẩm tăng) theo đường cong hút ẩm, quá trình này gọi là quá trình hút ẩm hay hấp thụ (Hình 1.11).

Là tỷ số giữa khối lượng hơi ẩm trên 1 kg cát khô của một khói hình hộp vô cùng bé có các kích thước (Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.x, Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.y, Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.z) khi các kích thước này dần tới không. ω=m v m da ,( kg kg da )

Là giới hạn của khối lượng ẩm chứa trong một hình hộp vô cùng nhỏ của vật liệu ẩm có các kích thước (Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.x, Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.y, Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.z), khi các kích thước này dần tới không. ρ v =m v

Mỗi loại vật liệu khác nhau thì liên kết ẩm của chúng khác nhau, các liên kết ẩm đó quyết định sấy dễ hay khó nhanh hay chậm Liên kết ẩm trong vật liệu ẩm càng mạnh thì thời gian sấy càng dài nhiệt độ sấy cao hơn, cát thạch anh khi gặp nước thì liên kết ẩm trong đó là ẩm bề mặt (ẩm tự do) đây là loại ẩm dễ tách dễ sấy chủ yếu là thoát ẩm ở bề mặt Ở đây không có ẩm liên kết tại vì nếu có ẩm liên kết thì không thể sấy tới ν=0.287(t+273.15)1+1.607ω 0 p

0.2% được vì ẩm liên kết rất khó bị phá vỡ trừ khi mang nó nung lên mới sấy hết được.

Khi 2 vật có tính chất ẩm khác nhau đặt ở gần nhau thì sẽ xảy ra lực hút ẩm, lực hút này được gọi là adherive focur các lớp phân tử nước sắp xếp theo từng lớp trên bề mặt vật liệu ẩm, lớp phân tử nào liên kết đầu tiên (lớp mono) thì có độ bền ẩm mạnh nhất rất khó tách, các lớp phân tử sau sẽ yếu dần Khi tách sẽ tách theo từ lớp ngoài dễ nhất đến vào trong.

Các đặc trưng nhiệt vật lý của vật liệu ẩm

Nhiệt dung riêng của vật liệu nói chung và vật liểu ẩm nói riêng được xác định bằng thực nghiệm trên cơ sở định nghĩa Có nhiều phương pháp xác định nhiệt dung riêng. Tuy nhiên, để xác định nhiệt dung riêng chúng ta phải xác định được nhiệt lượng mà một kg vật liệu nhận được hoặc mất đi để nhiệt độ nó tăng lên hoặc giảm đi một lượng Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.t Như vậy, để xác định nhiệt dung riêng chúng ta phải đo được nhiệt lượng q và độ chênh lệch nhiệt độ Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.t.

Nhiệt dung riêng của cát thạch anh có thể thay đổi một chút tùy thuộc vào kích thước hạt, độ tinh khiết và thành phần hóa học của cát Kích thước hạt càng nhỏ thì nhiệt dung riêng càng cao Độ tinh khiết càng cao thì nhiệt dung riêng càng cao Thành phần hóa học càng có nhiều tạp chất thì nhiệt dung riêng càng thấp

Như vậy thông số về nhiệt dung riêng của cát thạch anh C = 0.92 kJ/kgK (Theo tiêu chuẩn ASTM C33).

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ẩm nói chung phụ thuộc không những vào bản chất vật khô, độ ẩm của nó mà còn phụ thuộc rất lớn vào cấu trúc, đường kính của vật liệu ẩm Hơn nữa, như chúng ta đã biết trong quá trình sấy, hiện tượng dẫn ẩm từ trong lòng vật liệu ra bề mặt và thải vào môi trường cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình dẫn nhiệt mà đặc trưng của nó là hệ số dẫn nhiệt Tuy nhiên, hệ số dẫn nhiệt của cát thạch anh có thể thay đổi tùy thuộc vào kích thước hạt, độ tinh khiết và thành phần hóa học của cát

Kích thước hạt càng nhỏ thì hệ số dẫn nhiệt càng giảm do diện tích bề mặt hạt lớn hơn, cản trở sự truyền nhiệt qua các lớp vật liệu Độ tinh khiết càng cao thì hàm lượng tạp chất càng ít, dẫn đến ít trở ngại hơn đối với dòng chảy nhiệt, dẫn đến hệ số dẫn nhiệt thấp hơn Ngược lại, hàm lượng tạp chất càng cao thì càng nhiều trở ngại đối với dòng chảy nhiệt, khiến hệ số dẫn nhiệt tăng lên.

Hệ số dẫn nhiệt của cát thạch anh phụ thuộc vào kích thước hạt Các hạt cát có kích thước nhỏ hơn sẽ có hệ số dẫn nhiệt nhỏ hơn.

Hệ số dẫn nhiệt của cát thạch anh l = 0.8 W/mK (Theo tiêu chuẩn ASTM C33).

1.3.3 Hệ số khuếch tán nhiệt

Hệ số dẫn nhiệt độ a có thể xác định theo phương pháp Nếu biết hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng và mật độ của vật liệu thì hệ số dẫn nhiệt độ a được xác định theo công thức định nghĩa sau: a= λ

Trong đó a : Hệ số khuếch tán nhiệt (m 2 /s) l : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ẩm (W/mK)

C : Nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm (kJ/kgK) ρ : Mật độ của vật liệu (kg/m 3 ) ρ = 1400 kg/m 3 (Theo tiêu chuẩn ASTM C33)

Thay vào công thức, ta có hệ số khuếch tán nhiệt của cát thạch anh: a= l

TÍNH TOÁN NHIỆT LÝ THUYẾT THIẾT BỊ SẤY

Đồ thị h-ω của hệ thống sấyω của hệ thống sấy

Hình 2.1a: Đồ thị h-ω ở vùng sấy 1.

Hình 2.1b: Đồ thị h-ω ở vùng sấy 2.

Hình 2.1c: Sơ đồ khối hệ thống sấy hồi lưu.

Hình 2.1c thể hiện sơ đồ khối hệ thống sấy tháp tận dụng nhiệt cát trong vùng làm mát Không khí từ bên ngoài được hút vào hệ thống và chia thành hai luồng Mỗi luồng đi qua một thiết bị calorifier ở đầu mỗi vùng sấy: luồng một đi vào vùng sấy 1

(Hình 2.1a) và luồng hai đi vào vùng sấy 2 (Hình 2.1b) Tại đây, mỗi luồng không khí trao đổi độ ẩm với vật liệu sấy, đó là cát, thông qua các thiết bị calorifier tương ứng. Nhiệt độ của không khí giảm sau quá trình trao đổi và sau đó nó được dẫn ra khỏi vùng sấy Không khí từ mỗi vùng sấy sau khi được sấy thì đem thải ra ngoài

Tại vùng làm mát không khí được hút vào trao đổi nhiệt với cát trong vùng làm mát để giảm nhiệt độ của cát trước khi vào vùng lưu trữ, không khí đi ra khỏi vùng làm mát thành không khí nóng sẽ hòa trộn với không khí ngoài trời tại vùng hòa trộn để nâng nhiệt độ không khí trước khi vào calorifier để giảm nhiệt lượng tiêu tốn để nâng nhiệt độ không khí lên.

Vật liệu cát được chuyển vào vùng lưu trữ trước khi được đưa vào từng vùng sấy tương ứng Tại đây, nó trao đổi nhiệt với không khí để đạt được nhiệt độ mong muốn (trao đổi ẩm là rất nhỏ có thể bỏ qua) Sau đó, vật liệu được đưa vào vùng làm mát để làm mát và sau đó thu thập lại ở phía dưới tháp.

2.1.1 Hệ thống sấy hồi nhiệt

Hệ thống sấy hồi nhiệt đem đến giải pháp hiệu quả cho nhu cầu sấy khô cát thạch anh Điểm nổi bật của hệ thống này nằm ở khả năng tận dụng nhiệt thải từ quá trình sấy để gia nhiệt không khí cấp Nhờ vậy, hệ thống giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể, qua đó giảm thiểu chi phí sản xuất.

Cát thạch anh là một loại khoáng sản được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất kính, gốm sứ, đúc kim loại, Việc sấy hồi nhiệt cho cát thạch anh giúp cải thiện chất lượng và tính đồng nhất của sản phẩm, đồng thời giảm nguy cơ hình thành cặn trong các quy trình sản xuất và nâng cao hiệu suất của quy trình.

Mục đích sử dụng của việc sấy hồi nhiệt (Hình 2.2.1) là:

Hình 2.2.1: Sơ đồ biểu thị độ ẩm cân bằng của vật liệu ẩm.

Tiết kiệm năng lượng: Sấy hồi nhiệt là một phương pháp sấy sử dụng nhiệt thải từ quá trình sấy để làm nóng không khí đầu vào Phương pháp này giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể so với các phương pháp sấy truyền thống.

Tăng hiệu quả sấy: Trong sấy hồi nhiệt, lượng hơi nước được tách ra khỏi luồng khí nóng sẽ được thu hồi và sử dụng lại, giúp tăng hiệu quả sấy Điều này là do hơi nước có thể được sử dụng để làm nóng luồng khí nóng, từ đó giảm thiểu lượng năng lượng cần thiết để làm nóng luồng khí nóng.

Giảm thiểu ô nhiễm môi trường: Trong sấy hồi nhiệt, hơi nước được tách ra khỏi luồng khí nóng sẽ được thu hồi và xử lý, giảm thiểu lượng khí thải ra môi trường Điều này là do hơi nước có thể được sử dụng để làm mát luồng khí nóng, từ đó giảm thiểu lượng khí thải ra môi trường.

Tháp sấy là cấu trúc hình hộp có chiều cao vượt trội so với chiều rộng và chiều dài Đặc điểm nổi bật là hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân được bố trí xen kẽ bên trong khối vật liệu sấy, khác hẳn các thiết bị sấy buồng hay hầm Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng thẩm thấu qua khối vật liệu, trao đổi nhiệt và nhận ẩm trước khi thoát ra ngoài qua các kênh thải Vật liệu sấy chuyển động từ trên xuống dưới theo nguyên lý tự chảy Nhiệt lượng mà vật liệu sấy tiếp nhận trong tháp sấy có hai nguồn: đối lưu giữa dòng tác nhân chuyển động ngược chiều và cắt ngang khối vật liệu, và dẫn nhiệt từ bề mặt các kênh dẫn và thải sang khối vật liệu nằm trên đó.

Để tăng hiệu suất máy sấy, ngoài phương pháp mở rộng dung lượng tháp sấy, người ta còn tăng tốc độ tác nhân chuyển động qua lớp hạt Tốc độ này thông thường từ 0,2 ÷ 0,5 m/s hoặc lớn hơn.

2.1.3 Chọn sơ bộ kết cấu

Hình 2.3: Bố trí kênh nạp khí nóng và khí thải ẩm máy sấy tháp.

Ta chọn tháp sấy gồm 2 vùng sấy và một vùng làm mát Bên trong tháp là các kênh gió nóng và kênh thải ẩm (gọi là kênh dẫn và kênh thải) được bố trí xem kẽ nhau Khoảng cách giữa các kênh khoảng 70 đến 90 mm để đảm bảo cho cát chuyển động dễ dàng từ trên xuống dưới tháp.

Hình 2.2: Thiết bị sấy kiểu tháp.

Phân tích chọn phương pháp sấy cát thạch anh

Sấy đối lưu là phương pháp sấy sử dụng luồng khí nóng lưu thông để loại bỏ độ ẩm từ vật liệu cần sấy, chúng được dùng làm tác nhân sấy nhưng với điều kiện không khí trong buồng sấy luôn phải nóng, chuyển động theo vòng tuần hoàn trong buồng sấy. Chúng sẽ tác động tới vật phẩm cần sấy và làm bốc hơi nước, độ ẩm còn dư trong vật phẩm sấy đó Chính luồng không khí nóng sẽ đưa lượng hơi ẩm này thoát ra ngoài là phương pháp sấy hiệu quả và tiết kiệm năng lượng, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm cả sấy cát. Ưu điểm:

 Hiệu quả sấy cao: Sấy được khối lượng cát thạch anh lớn trong thời gian ngắn.

 Chất lượng sản phẩm tốt: Cát thạch anh sau khi sấy khô giữ được độ tinh khiết và các đặc tính ban đầu.

 Vận hành đơn giản: Dễ dàng vận hành và điều khiển.

 An toàn và thân thiện với môi trường: Không tạo ra khí thải độc hại.

Song hành với ưu điểm viêc sử dụng phương pháp sấy đối lưu còn mang lại nhược điểm sau:

 Chi phí đầu tư ban đầu cao: Chi phí mua máy móc và thiết bị cao.

 Cần có kiến thức kỹ thuật: Cần có kiến thức kỹ thuật để vận hành và bảo trì máy móc.

Chia vùng sấy

Ở đây là chế độ sấy đối lưu Do yêu cầu sử dụng vật liệu sau sấy , nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép thấp ( khoảng 50 đến 60 0 C ) Vì vậy trong thiết bị sấy tháp ta tổ chức sấy phân vùng ( 2 vùng ) và sau cùng là một vùng làm mát ( như đã chọn kết cấu ở trên ) đến nhiệt độ gần bằng nhiệt độ môi trường để đưa vào kho bảo quản hay chế biến.

Lượng ẩm cần tách ra trong quá trình sấy là Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.ω = ω1 – ω2 = 5 – 0.2 = 4.8%

Tùy thuộc vào điều kiện không khí mà lượng ẩm của cát tại vùng làm mát tách ra nhiều hay ít Thực tế cát vẫn tách ẩm ra chứ không phải bằng 0 nhưng rất nhỏ nên có thể bỏ qua Giá thiết ẩm chỉ tách ở 2 vùng sấy 1 và 2

Ta chọn phần trăm lượng ẩm tách ra (Chọn theo kinh nghiệm) khỏi từng vùng sấy là:

Vùng sấy 1 : Lượng ẩm tách ra 50% Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.ω1 = 4.8 x 50% = 2.4 kg/kgkkk

Vùng sấy 2 : Lượng ẩm tách ra 50% Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.ω2 = 4.8 x 50% = 2.4 kg/kgkkk

Vùng làm mát : Lượng ẩm tách ra 0%.

Theo phần trăm độ ẩm tách ra như trên ta lấy độ ẩm trong các vùng sấy và vùng làm mát như sau:

Thông số vật lý của không khí ở các trạng thái

2.4.1 Thông số của không khí ngoài trời Điểm 0: Trạng thái không khí ngoài trời trước khi vào calorifier

Nhiệt độ không khí ngoài trời : t0 = 25°C Độ ẩm không khí ngoài trời : φ0 = 80% Áp suất khí quyển : p = 101.325 kPa (Theo Áp suất khí quyển )

Phân áp suất bão hòa của không khí: (Công thức 2.31, tr31, [TL1]) p sat 0 =exp( 12− 235.5+ 4026.42 t 0 ) (2.1) ¿exp( 12−235.5+4026.4225) = 0.032 ¯ ¿

Phân áp suất của hơi nước: pv = φp 0 sat= 0.8 x 0.032 = 0.026 bar (2.2) Độ chứa ẩm của không khí: (Công thức tr6, chương 2, [TL2]) ω 0 =0.6219 p v p−p v (2.3) ¿0.6219 0.026

Entanpy của không khí: (Công thức tr14, chương 2, [TL2]) h0 = 1.006t0 + ω0(2501 + 1.86t0) (2.4)

Thể tích riêng của không khí ẩm: (Phương trình trạng thái khí lý tưởng tr13, chương

Bảng 2.1: Bảng thông số trạng thái của không khí ngoài trời.

STT Diễn giải Kí hiệu Giá trị Đơn vị

4 Phân áp suất bão hòa của không khí p 0 sat 0.032 bar

5 Phân áp suất của hơi nước pv 0.026 bar

6 Độ chứa ẩm của không khí ω0 0.016 kg/kgda

7 Entanpy của không khí h0 65.91 kJ/kgK

8 Thể tích riêng của không khí ẩm ν0 0.866 m 3 /kgda

2.4.2 Thông số của không khí khi vào vùng sấy thứ nhất Điểm 1: Trạng thái không khí trước khi vào vùng sấy 1 (sau calorifier)

Nhiệt độ không khí vào vùng sấy 1 : t1 = 140°C Áp suất khí quyển : p = 101.325 kPa Độ chứa ẩm của không khí : ω1 = ω0 = 0.016 kg/kgda (đẳng dung ẩm) Phân áp suất bão hòa của không khí: (Công thức 2.31, tr31, [TL1]) p sat 1 =exp( 12 − 235.5 4026.42 +t 1 ) = exp ( 12− 235.5+1 40 4026.42 ) =3 587 ¯ ¿

Entanpy của không khí: (Công thức tr14, chương 2, [TL2]) h1 = 1.006t1 + ω1(2501 + 1.86t1)

= 1.006 x 140 + 0.016(2501 + 1.86 x 140) = 185.022 kJ/kgK Thể tích riêng của không khí ẩm: (Phương trình trạng thái khí lý tưởng tr13, chương

101.325 =1.2( m 3 kg da ) Độ ẩm của tác nhân sấy vào thiết bị sấy: (Rút từ công thức tính độ chứa ẩm) φ 1 = ω 1 p

Bảng 2.2: Bảng thông số trạng thái của không khí vào vùng sấy 1.

1 Nhiệt độ không khí vào vùng sấy 1 t1 140 °C

7 Độ ẩm của tác nhân sấy vào thiết bị sấy φ1 0.007 Điểm 1’: Trạng thái không khí ra khỏi vùng sấy 1

Nhiệt độ không khí ra khỏi vùng sấy 1 được chọn sao cho tổn thất nhiệt ra khỏi vùng sấy 1 là bé nhất và tránh hiện tượng đọng sương ( tránh độ ẩm là 100%), ta lấy nhiệt độ tại đầu vào vùng sấy 1 đẳng entanpy tại độ ẩm là 100% là 43°C, ta lấy nhiệt độ lúc ra là 43 + 7 = 50 °C.

Nhiệt độ không khí ra khỏi vùng sấy 1 : t1’ = 50°C (Chọn) Áp suất khí quyển : p = 101.325 kPa

Entanpy của không khí : h1’ = h1 = 185.022 kJ/kgK (đẳng entanpy) Phân áp suất bão hòa của không khí: (Công thức 2.31, tr31, [TL1]) p sat 1' =exp( 12− 235.5+t 4026.42 1 ' ) =exp ( 12− 235.5+ 4026.42 5 0 ) =0.122 ¯ ¿ Độ chứa ẩm của không khí ω 1 ' = h 1 ' −1.006t 1 '

) Độ ẩm của tác nhân sấy vào thiết bị sấy: (Rút từ công thức tính độ chứa ẩm) φ 1' ω 1 ' p

Bảng 2.3: Bảng thông số trạng thái của không khí ra khỏi vùng sấy 1.

1 Nhiệt độ không khí ra vùng sấy 1 t1' 50 °C

3 Phân áp suất bão hòa của không khí p 1' sat 0.122 bar

4 Entanpy của không khí h1' 185.022 kJ/kgK

5 Độ chứa ẩm của không khí ω1' 0.052 kg/kgda

6 Thể tích riêng của không khí ẩm ν1' 0.992 m 3 /kgda

7 Độ ẩm của tác nhân sấy vào thiết bị sấy φ1' 64%

2.4.3 Thông số của không khí khi vào vùng sấy thứ hai

Nhiệt độ tác nhân sấy trong hệ thống sấy tháp đối với cát thạch anh, đối với cát thạch anh màu để loại bỏ độ ẩm là khoảng (100 - 140) °C, ta chọn 140 °C. (https://s.net.vn/inAS) Điểm 2: Trạng thái không khí vào vùng sấy 2

Nhiệt độ không khí vào vùng sấy 2 : t2 = 140°C Áp suất khí quyển : p = 101.325 kPa Độ chứa ẩm của không khí : ω2 = ω0 = 0.016 kg/kgda (đẳng dung ẩm)Phân áp suất bão hòa của không khí: (Công thức 2.31, tr31, [TL1]) p sat 2 =exp( 12− 235.5+t 4026.42 2 ) =exp ( 12− 235.5 4026.42 +1 40 ) =3 587 ¯ ¿

Entanpy của không khí: (Công thức tr14, chương 2, [TL2]) h2 = 1.006t2 + ω2(2501 + 1.86t2) = 1.006 x 140 + 0.016(2501 + 1.86 x 140)

= 185.022 kJ/kgK Thể tích riêng của không khí ẩm: (Phương trình trạng thái khí lý tưởng tr13, chương

101.325 =1 2( m 3 kg da ) Độ ẩm của tác nhân sấy vào thiết bị sấy: Rút theo công thức w φ 2 ω 2 p

Bảng 2.4: Bảng thông số trạng thái của không khí vào vùng sấy 2

1 Nhiệt độ không khí vào vùng sấy 2 t2 140 °C

7 Độ ẩm của tác nhân sấy vào thiết bị sấy φ2 0.7% Điểm 2’: Trạng thái không khí ra khỏi vùng sấy 2

Nhiệt độ không khí ra khỏi vùng sấy 2 được chọn sao cho tổn thất nhiệt ra khỏi vùng sấy 2 là bé nhất và tránh hiện tượng đọng sương ( tránh độ ẩm là 100%), ta lấy nhiệt độ tại đầu vào vùng sấy 2 đẳng entanpy tại độ ẩm là 100% là 43 °C, ta chọn nhiệt độ lúc ra là 60 o C

Nhiệt độ không khí ra khỏi vùng sấy 2 : t2’ = 60°C Áp suất khí quyển : p = 101.325 kPa

Entanpy của không khí : h = h = 185.022 kJ/kgK

Phân áp suất bão hòa của không khí: (Công thức 2.31, tr31, [TL1]) p sat 2' =exp( 12− 235.5+ 4026.42 t 2 ' ) =exp ( 12− 235.5+ 4026.42 6 0 ) =0.19 7 ¯ ¿ Độ chứa ẩm của không khí: ω 2' = h 2 ' −1.006t 2 '

101.325 =1 016( m 3 kg da ) Độ ẩm của tác nhân sấy vào thiết bị sấy: Rút theo công thức w φ 2' ω 2' p

Bảng 2.5: Bảng thông số trạng thái của không khí ra vùng sấy 2

1 Nhiệt độ không khí ra vùng sấy 2 t2' 60 °C

5 Độ chứa ẩm của không khí ω2’ 0.05 kg/kgda

7 Độ ẩm của tác nhân sấy vào thiết bị sấy φ2' 36.7%

2.4.4 Thông số của không khí sau vùng làm mát

Có nhiệt độ không khí ngoài trời chọn là 25°C được quạt hút vào vùng làm mát để giảm nhiệt độ của cát đến nhiệt độ thích hợp, không khí đi qua vùng làm mát nhiệt độ của cát, giả thiết cho ở vùng làm mát là cân bằng ẩm.

Nhiệt độ không khí ra vùng làm mát : t3 = 25°C (chọn) Độ ẩm của không khí : φ0 = 80% Áp suất khí quyển : p = 101.325 kPa

Phân áp suất bão hòa của không khí: (Công thức 2.31, tr31, [TL1]) p sat 3' =exp( 12− 235.5+t 4026.42 3 ' ) =exp ( 12− 235.5+ 4026.42 25 ) =0.032 ¯ ¿

Phân áp suất của hơi nước: pv = φp 3' sat = 0.8 x 0.032 = 0.026 bar Độ chứa ẩm của không khí: (Công thức tr6, chương 2, [TL2]) ω 3 ' =0.6219 p v p−p v

Entanpy của không khí: (Công thức tr14, chương 2, [TL2]) h3' = 1.006t3' + ω3'(2501 + 1.86t3') = 1.006 x 25 + 0.016(2501 + 1.86 x 25)

= 65.91 kJ/kgK Thể tích riêng của không khí ẩm: (Phương trình trạng thái khí lý tưởng tr13, chương

Bảng 2.6: Bảng thông số trạng thái của không khí ra khỏi vùng làm mát.

1 Nhiệt độ không khí ra vùng làm mát t3' 25 °C

5 Phân áp suất của hơi nước pv 0.026 bar

6 Độ chứa ẩm của không khí ω3' 0.016 kg/kgda

Tính cân bằng nhiệt

Thiết bị sấy tháp liên tục với sản lượng 5000kg khi cát đi qua 2 vùng sấy và vùng làm mát Khối lượng cát đi vào thiết bị là G23 (kg/h) với độ ẩm tương đối ω2, đi ra là G11 (kg/h) với độ ẩm tương đối ω1 Độ ẩm tương đối đầu vào của vùng làm mát là w3 = 0,2%.

Năng suất : G23 = 5000 kg/h Độ ẩm tương đối đầu ra của vùng sấy làm mát : w3’ = 0.2 %

Cường độ ẩm thoát ra từ vật liệu ẩm trong 1h của vùng làm mát:

Lượng vật liệu sấy vào vùng làm mát:

Lượng vật liệu sấy ra khỏi vùng sấy 2 : G22 = G13 = 5000 kg/h Độ ẩm tương đối đầu vào của vùng sấy 2 : w2 = w1’ =w3 + w2 = 2.6 % Độ ẩm tương đối đầu ra của vùng sấy 2 : w2’ = w3 = 0.2 %

Cường độ ẩm thoát ra từ vật liệu ẩm trong 1h của vùng 2:

Lượng vật liệu sấy vào vùng sấy 2:

G12 = G22 + W2 = 5000 + 123.203 = 5123.203 kg/h Độ ẩm tương đối đầu vào của vùng sấy 1 : w1 = 5 % Độ ẩm tương đối đầu ra của vùng sấy 1 : w1’ = 2.6 %

Lượng vật liệu sấy ra khỏi vùng 1 : G21 = G12 = 5123.203 kg/h Độ ẩm tương đối đầu ra của vùng sấy 1:

Lượng vật liệu sấy vào vùng sấy 1:

G11 = G21 + W1= 5123.203+129.428 = 5252.631 kg/h Lưu lượng tác nhân sấy cần thiết để bay hơi tất cả ẩm ở vùng 1:

Lưu lượng tác nhân sấy cần thiết để bay hơi tất cả ẩm ở vùng 2:

0.04 772−0.016=3 884kg da /h Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết ở vùng 1:

= 3601.224(185.022 - 65.91) = 428.9 kJ/h Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết ở vùng 2:

Qlt2 = Llt2(h2’ - h0) = 3884.079(185.022 – 65.91) = 462.6 kJ/h Nhiệt lượng tiêu hao nhiệt riêng cho quá trình sấy lý thuyết cho 1kg ẩm ở vùng 1: q ¿1 =Q ¿1

W 1 (2.12) ¿ 4 28948 129.428=3 314kJ/kg v Nhiệt lượng tiêu hao nhiệt riêng cho quá trình sấy lý thuyết cho 1kg ẩm ở vùng 2: q ¿2 =Q ¿2

Lưu lượng thể tích của TNS ở vùng 1:

= 3601.224 x 1.2 = 4321.46 m 3 /h Lưu lượng thể tích của TNS ở vùng 2:

Bảng 2.7: Bảng tính cân bằng nhiệt.

1 Độ ẩm tương đối đầu vào của vùng làm mát w3 0.2 %

2 Độ ẩm tương đối đầu ra của vùng làm mát w3' 0.2 %

4 Cường độ ẩm thoát ra từ vật liệu ẩm trong 1h của vùng làm mát W3

5 Lượng vật liệu sấy vào vùng làm mát G23 5000 kg/h

6 Độ ẩm tương đối đầu vào của vùng sấy 2 w2 2.6 %

7 Độ ẩm tương đối đầu ra của vùng sấy 2 w2' 0.2 %

8 Cường độ ẩm thoát ra từ vật liệu ẩm trong 1h của vùng 2 W2 123.2 kgv/h

9 Lượng vật liệu sấy vào vùng sấy 2 G22 5123.2 kg/h

10 Độ ẩm tương đối đầu vào của vùng sấy 1 w1 5 %

11 Độ ẩm tương đối đầu ra của vùng sấy 1 w1' 2.6 %

12 Cường độ ẩm thoát ra từ vật liệu ẩm trong 1h của vùng sấy 1 W1 129.428 kgv/h

13 Lượng vật liệu sấy ra khỏi vùng sấy 1 G21 5252.6 kg/h

14 Lưu lượng tác nhân sấy cần thiết để bay hơi 5246.406 kg ẩm ở vùng 1 Llt1 3601 kgda/h

15 Lưu lượng tác nhân sấy cần thiết để bay hơi 5120.24 kg ẩm ở vùng 2 Llt2 3884 kgda/h

18 Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết ở vùng 1 Qlt1 428.9 kJ/h

19 Nhiệt lượng tiêu hao để làm bay hơi 1 kg ẩm của vùng sấy 1 qlt1 3.314 kJ/kgv

11 Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết ở vùng 2 Qlt2 462.6 kJ/h

12 Nhiệt lượng tiêu hao để làm bay hơi 1 kg ẩm của vùng sấy 2 qlt2 3.755 kJ/kgv

*Cân bằng năng lượng cho vùng làm mát:

Nhiệt lượng mà không khí nhận được chính là nhiệt lượng vào cát

Entanpy của không khí trước khi vào vùng làm mát (h3 = h0: Entanpy không khí ngoài trời): h3 = 65.91 kJ/kg

Lưu lượng cát cấp vào vùng làm mát:

Nhiệt dung riêng của cát:

Nhiệt độ cát vào vùng làm mát bằng nhiệt độ ra khỏi vùng sấy 2 trừ cho (5-10) o C (Tr 235, [ TL1])

Nhiệt độ của cát vào vùng làm mát: tv3 = t2’ - 5 o C = 60 - 5 = 55 o C

Nhiệt độ của cát ra khỏi vùng làm mát (Nhiệt độ cát mong muốn thu được): tr3 = 45 o C

Nhiệt độ không khí ra khỏi vùng làm mát (Chọn phù hợp với nhiệt độ không khí và lưu lượng quạt): t3’ = 50 o C Độ chứa ẩm của không khí:

Entanpy của không khí ra khỏi vùng làm mát: h 3' =1.006t v 3 +ω 2 (2501+1.86t v 3 ) h 3' =1.006×55+0.016×(2501+1.86×55).804kJ/kg da

Lưu lượng không khí cấp vào vùng làm mát:

Dựa vào phương trình cân bằng năng lượng

(91.804−65.91) 76.47kJ/kg Bảng 2.8: Bảng thông số ở vùng làm mát.

1 Entanpy của không khí trước khi vào vùng h 65.91 kJ/kg làm mát

2 Lưu lượng cát cấp vào vùng làm mát Llt2 5000 kgda/h

3 Nhiệt dung riêng của cát C 0.92 kJ/kgK

4 Nhiệt độ của cát vào vùng làm mát tv3 55 °C

5 Nhiệt độ của cát ra khỏi vùng làm mát tr3 45 °C

6 Nhiệt độ không khí ra khỏi vùng làm mát t3' 50 °C

8 Entanpy của không khí ra khỏi vùng làm mát h3' 91.804

9 Lưu lượng không khí cấp vào vùng làm mát L3lt 1776.47 kJ/kg

Lưu ý: Tuy tận dụng được nhiệt độ của không khí sau khi được gia nhiệt nhưng thực tế không nên tận dụng về vùng hòa trộn để hòa trộn với không khí mới, vì không khí sau khi được gia nhiệt có mang theo một lượng ẩm từ cát và lượng ẩm của không khí bên ngoài, sau khi hòa trộn sẽ mang ẩm vào trong thiết bị lảm ảnh hưởng đến quá trình sấy của vật liệu Nếu trong điều kiện trời hanh nóng, độ ẩm thấp thì vẫn có thể hòa trộn, ngược lại, nếu trong điều kiện trời nhiều ẩm thì sẽ ảnh hướng khá nhiều đến quá trình sấy Tóm lại, ta không nên sử dụng không khí được gia nhiệt để hòa trộn với không khí mới

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN TỔN THẤT THIẾT KẾ TB SẤY

Phân tích, chọn thiết kế thiết bị sấy cát thạch anh

3.1.1 Phân tích chọn thiết bị sấy

Các thiết bị sấy cát thạch anh phổ biến hiện nay:

Thiết bị sấy cát bằng năng lượng mặt trời:

Hình 3.1: Sấy năng lượng mặt trời.

Năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng có nhiều tiềm năng rất lớn Năng lượng mặt trời không những là nguồn năng lượng sạch mà còn là nguồn năng lượng dồi dào và hoàn toàn miễn phí.

Phương pháp sấy cát bằng năng lượng mặt trời (Hình 3.1) là sử dụng ánh nắng mặt trời Đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện và tiết kiệm chi phí Tuy nhiên, phương pháp này cũng có một số nhược điểm như:

 Thời gian sấy lâu: Phụ thuộc vào thời tiết, có thể mất vài ngày hoặc thậm chí vài tuần để cát được sấy khô hoàn toàn.

 Chất lượng cát không đồng nhất: Cát ở những nơi tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời sẽ khô nhanh hơn cát ở những nơi khuất bóng.

 Tác động của môi trường: Cát có thể bị bẩn hoặc lẫn tạp chất do bụi bẩn, mưa gió.

Kết luận: Việc sử dụng phương pháp sấy bằng năng lượng mặt trời không phù hợp vì không đảm bảo được chất lượng cát về độ ẩm yêu cầu.

Thiết bị sấy cát bằng thùng quay:

Sấy thùng quay (Hình 3.2) là phương pháp sấy sử dụng thùng quay để sấy khô các nguyên liệu dạng hạt, bột, hoặc dạng khối nhỏ Đây là một phương pháp sấy cát hiệu quả và tiết kiệm năng lượng Phương pháp này sử dụng thùng quay để sấy khô cát bằng cách tiếp xúc với luồng khí nóng. Ưu điểm của sấy thùng quay:

 Hiệu quả cao: Hiệu quả sấy cao, năng suất cao.

 Chất lượng tốt: Chất lượng sản phẩm sấy tốt, giữ được nguyên vẹn màu sắc, hương vị.

 Hoạt động: Vận hành đơn giản, dễ dàng.

 Thân thiện: An toàn, thân thiện với môi trường.

Tuy nhiên, phương pháp này cũng có một số nhược điểm như sau:

 Kinh tế: Chi phí đầu tư ban đầu cao.

 Kỹ thuật: Cần có kiến thức kỹ thuật để vận hành và bảo trì.

Kết luận: Việc sử dụng phương pháp sấy thùng quay với VLS là cát Thạch anh có thể đảm được về hiệu quả, năng suất và chất lượng tuy nhiên việc sấy vật liệu ở đây là cát Thạch anh có độ cứng nên sẽ ảnh hưởng đến sự mai mòn của thùng quay nhờ sự ma sát của cát và thùng kim loại ảnh hưởng đến tuổi thọ của thùng quay nên việc sử dụng sấy thùng quay cho sấy cát không phù hợp.

Chọn thiết bị sấy: Hệ thống sấy tháp

Hệ thống sấy (HTS) tháp là hệ thống sấy chuyên dùng sấy các vật liệu dạng hạt. HTS tháp có năng suất lớn nên thường dùng để sấy bảo quản ở các kho hoặc những nơi sản xuất lớn, tập trung.

Cấu tạo HTS tháp gồm tháp sấy trong đó đặt ở các kênh dẫn và kênh thải, calorifier,quạt…Tháp sấy là một khối hình hộp hoặc 1 khối hình hộp chia nhỏ thành các khối con, vật liệu sấy (VLS) được gầu hoặc bang tải đổ vào trên đỉnh tháp và di chuyển từ trên xuống dưới Tác nhân sấy (TNS) từ các kênh dẫn xuyên qua lớp vật liệu sấy vào các kênh thải rồi thải ra môi trường Như vậy, TNS và VLS thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm cho nhau theo phương pháp đối lưu. Ưu điểm của HTS tháp cho việc sấy cát:

 Hiệu quả cao: Sấy tháp có thể sấy khô lượng lớn cát trong thời gian ngắn.

 Chất lượng tốt: Cát sau khi sấy khô bằng phương pháp sấy tháp có chất lượng tốt, giữ được độ tinh khiết và các đặc tính ban đầu.

 Tiết kiệm chi phí: Sấy tháp sử dụng ít nhiên liệu và nhân công, giúp tiết kiệm chi phí sản xuất.

 An toàn: Hệ thống sấy tháp được thiết kế an toàn, hạn chế nguy cơ cháy nổ.

 Dễ dàng vận hành: Hệ thống sấy tháp được điều khiển tự động, dễ dàng vận hành và bảo trì.

Tuy nhiên, HTS tháp còn có nhược điểm sau:

 Chi phí đầu tư ban đầu cao: Hệ thống sấy tháp có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với các phương pháp sấy cát truyền thống.

 Kích thước lớn: Hệ thống sấy tháp có kích thước lớn, cần diện tích lớn để lắp đặt.

 Có thể gây ô nhiễm tiếng ồn: Hệ thống sấy tháp có thể gây ô nhiễm tiếng ồn trong quá trình hoạt động.

Kết luận: Việc sử dụng HTS tháp phù hợp đảm vào về năng suất, chất lượng sản phẩm, độ sạch của cát nên việc sử dụng HTS tháp phù hợp với VLS là cát Thạch anh

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị sấy

Hình 3.4: Sơ đồ khối hệ thống sấy.

Mô hình Hình 3.4 cho thấy sơ đồ hệ thống sấy tháp hấp thụ nhiệt từ cát trong vùng làm mát Không khí bên ngoài được hút vào và chia thành 2 luồng Mỗi luồng đi qua thiết bị calorifier đặt ở đầu mỗi vùng sấy: luồng một vào vùng sấy 1, luồng hai vào vùng sấy 2 Tại đây, mỗi luồng không khí trao đổi độ ẩm với cát thông qua các calorifier tương ứng Nhiệt độ không khí giảm sau quá trình trao đổi và được dẫn ra khỏi vùng sấy.

Không khí từ mỗi vùng sấy sau khi được sấy thì đem thải ra ngoài

Vùng làm mát sẽ hút không khí, đưa vào trao đổi nhiệt với cát giúp giảm nhiệt độ cát trước khi lưu trữ; không khí sau khi thoát ra sẽ hòa trộn với không khí ngoài trời tại vùng hòa trộn, nhằm nâng nhiệt độ không khí trước khi vào thiết bị gia nhiệt (calorifier) Quá trình này giúp giảm mức tiêu thụ nhiệt nhằm tăng nhiệt độ không khí.

Vật liệu cát được chuyển vào vùng lưu trữ trước khi được đưa vào từng vùng sấy tương ứng Tại đây, nó trao đổi nhiệt với không khí để đạt được nhiệt độ mong muốn(trao đổi ẩm là rất nhỏ có thể bỏ qua) Sau đó, vật liệu được đưa vào vùng làm mát để làm mát và sau đó thu thập lại ở phía dưới tháp.

Phân tích chọn tác nhân sấy và lựa chọn sơ bộ kết cấu tháp

3.3.1 Phân tích chọn tác nhân sấy

Tác nhân sấy là những chất dùng để đưa lượng ẩm tách ra từ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy …

Trong HTS (sấy đối lưu) tác nhân sấy có nhiều dạng: Không khí – khói – hơi Mỗi loại lại có những tính chất khác nhau phù hợp cho từng HTS và đặc biệt là vật liệu sấy. VLS của ta ở đây là cát Thạch Anh do đó ta chọn TNS đây là không khí khá phù hợp bởi vì:

Nếu sử dụng tác nhân sấy là khói thì sẽ ảnh hưởng đến chất lượng độ tinh khiết của cát nên việc sử dụng TNS là khói không phù hợp Không khí sẽ đảm bảo đến chất lượng của cát sau khi sấy đảm bảo được độ sạch cần thiết.

3.3.2 Chọn sơ bộ kết cấu tháp

Tháp sấy bao gồm hai vùng sấy và một vùng làm mát Dựa trên năng suất yêu cầu, thiết bị sấy DCP 12 được lựa chọn (Bảng 11.3, tr229, [TL1]) Thông số kỹ thuật của thiết bị như sau:

Thiết bị sấy tháp nên chọn vật liệu là thép trắng ferritic vì đây là loại thép có khả năng chống ăn mòn mòn, khả năng chịu nhiệt tốt, đặc biệt là thép trắng có từ tính có thể hút các chất do cát thạch anh mang vào, đảm bảo độ tinh khiết của cát thạch anh.

Chiều rộng của tháp (Chọn theo bảng 11.3, tr229, TL1) : L = 4 m

Chiều sâu của tháp (Chọn theo bảng 11.3, tr229, TL1) : B = 2 m

Chiều cao của tháp (Chọn theo bảng 11.3, tr229, TL1) : H = 12.6 m

Khoảng cách giữa các kênh theo chiều cao : Dc = 0.15 m

Khoảng cách giữa các kênh theo chiều rộng : Dr = 0.12 m

Chiều dày của tháp được làm thép trắng ferritic : d = 0.003 m

Hệ số dẫn nhiệt của tháp được bằng thép (Theo TL3) : λ = 14.4 W/mK

Chiều dày lớp cách nhiệt bông khoáng : db = 0.02 m

Hệ số dẫn nhiệt của lớp bông khoáng : λb = 0.045 W/mK

Hình 3.6 Sơ đồ khối của tháp sấy

Diện tích bao quanh tháp:

= 2(4 + 2) × 12.6 = 151.2 m 2 Theo kinh nghiệm, chiều cao của phần chứa vật liệu sấy từ 1 – 3m Chọn hc = 1.2 m

Diện tích của phần chứa liệu:

Fc = 2(L + B) × hc = 2(4 + 2) × 1.2 = 14.4 m 2 Theo kinh nghiệm, chiều cao phần đảo vật liệu sấy từ 0.15-0.2m Chọn hđ =0.2 m Diện tích phần đảo vật liệu sấy:

Fđ=2(L+B) × hđ=2 × (4 + 2) × 0.2 = 2.4 m 2 Diện tích bao quanh từ vùng sấy và vùng làm mát:

F = F t – F c – 2Fđ= 151.2 – 14.4 – 2 x 2.4 = 132 m 2 Theo kinh nghiệm ta chia chiều cao tháp theo các vùng với tỉ lệ 0.4/0.4/0.2 Do đó diện tích bao quanh cũng chia theo tỉ lệ đó Như vậy diện tích bao quanh các vùng tương ứng bằng:

Từ diện tích bao quanh của từng vùng, ta tìm ra được chiều cao của mỗi vùng

Chiều cao của vùng sấy 1: h 1 = F 1

Chiều cao của vùng sấy 2: h 2 = F 2

Chiều cao của vùng làm mát: h 3 = F 3

Thể tích phần chứa cát: (bởi vì cát thạch anh độ ẩm khá tháp nên khi được đổ vào phần chứa liệu thì cát sẽ chài ra, ít chất đống, nên thể tích cát chứa trong phần chứa liệu tương đương thể tích phần chứa liệu)

Hình 3.7 Kích thước sơ bộ của tháp sấy

Hình 3.7 thể hiện hình chiếu đứng, chiếu bằng và chiếu cạnh của thiết bị sấy tháp đối với vật liệu sấy là cát thạch anh

Kết cấu kênh dẫn kênh thải

3.4.1 Kết cấu bên trong của kênh dẫn kênh thải

Kết cấu bên trong của tháp là các kênh dẫn và kênh xả xen kẻ nhau và sắp xếp so le nhau như hình vẽ

Hình 3.8 Kết cấu chóp tháp

Hình 3.8 cho ta biết được kích thước sơ bộ cấu tạo của chóp tháp

Chiều cao phần đỉnh kênh dẫn, kênh thải a = 60 mm

Chiều cao phần thân kênh dẫn, kênh thải b = 80 mm

Chiều rộng kênh dẫn, kênh thải c = 100 mm

Hình 3.9 Cấu tạo chóp tháp

3.4.2 Cách lắp chóp vào tháp

Hình 3.10 Các phương pháp lắp đặt kênh dẫn tháp Đối với các loại tháp cao vừa phải, thân tháp được cấu tạo từ những khung thép chịu lực như (hình 3.10a) các chóp được gắn liền các tai vặn vào thân tháp lắp thứ tự từ dưới lên. Đối với các tháp cao thành bằng thép thì phương pháp lắp từ dưới lên không thuận lợi, lúc bảo dưỡng sửa chửa cần phải lắp như (hình 3.10b) Chóp được bể mép một đầu đầu còn lại hàn một bu lông mà đầu ren thò ra ngoài, đút chóp đầu có đinh qua lổ gió sang thành tháp bên kia rồi bắt chặt ốc lại. Đối với tháp thành làm bằng gạch thì cần tạo lổ gió khi xây như (hình 3.10c) Các lỗ này có hình dạng giống mặt cắt ngang của chóp nhưng rộng hơn một chút, các gờ dỡ được đặt trong các lỗ của tường bê tông để dở chóp.

Các chóp được dập từ nhưng là thép dày 2mm Với các hàng chóp thải khí ở phía trên, do khi thải có ẩm cao mà nhiệt độ thải ra thấp vì tiếp xúc với hạt ướt mới vào máy nên mặt trong các chóp thải dễ bị ngưng đọng nước gây ăn mòn chóp Cho nên chúng ta cần phải quét một lớp sơn chống ăn mòn bên trong với các chóp thải nằm bên trong vùng gia nhiệt bên trong sơ bộ.

Kích thước mỗi chóp và khoảng cách giữa chúng khác nhau tuỳ thuộc vào các loại tháp sấy cụ thể Khoảng không gian trong các chóp dùng để thổi và thải tác nhân sấy còn không gian xen giữa các chóp dùng để chứa hạt tự chảy.

Tính sơ bộ tháp sấy

Số kênh dẫn và kênh thải theo chiều rộng của tháp n= L

Hình 3.11 Kênh dẫn theo chiều rộng

Diện tích các kênh theo chiều rộng (Công thức tr247, [TL1])

Theo chiều cao của tháp, khoảng cách ngăn cách giữa vùng sấy và vùng chứa cát là 1.2 m Như vậy, số kênh có thể bố trí theo chiều cao của tháp là: m=H−hc−2hđ

0.15 s(hàng) Vùng sấy 1: 15 hàng kênh dẫn và 15 hàng kênh thải (30)

Vùng sấy 2: 15 hàng kênh dẫn và 15 hàng kênh thải (30)

Vùng làm mát: 7 hàng kênh dẫn và 8 hàng kênh thải (15)

Tổng diện tích mặt cắt gió đi kênh dẫn hoặc thải ở vùng sấy 1

Fv1 = 15Fh = 15 x 0.363 = 5.45 m 2 Tổng diện tích mặt cắt gió đi kênh dẫn hoặc thải ở vùng sấy 2

Fv2 = 15Fh = 15 x 0.363 = 5.45 m 2 Tổng diện tích mặt cắt gió đi kênh dẫn hoặc thải ở vùng làm mát

Bảng 3.5: Bảng tính sơ bộ kết cấu tháp sấy.

3 Chiều cao của tháp (trừ phễu) H 12.6 m

4 Diện tích bao quanh tháp Ft 151.2 m 2

5 Chiều cao phần chứa liệu hc 1.2 m

6 Diện tích phần chứa liệu Fc 14.4 m 2

7 Chiều cao phần đảo vật liệu sấy hđ 0.2 m

8 Diện tích phần đảo từ vật liệu sấy Fđ 2.4 m 2

9 Diện tích bao quanh từ vùng sấy và vùng làm mát F 132 m 2

10 Diện tích bao quanh vùng sấy 1 F1 52.8 m 2

11 Diện tích bao quanh vùng sấy 2 F2 52.8 m 2

12 Diện tích bao quanh vùng sấy làm mát F3 26.4 m 2

13 Chiều cao của vùng sấy 1 h1 4.4 m

14 Chiều cao của vùng sấy 2 h2 4.4 m

15 Chiều cao của vùng làm mát h3 2.2 m

16 Khoảng cách giữa các kênh theo chiều cao Dc 0.15 m

17 Khoảng cách giữa các kênh theo chiều rộng Dr 0.12 m

18 Số kênh dẫn và thải theo chiều ngang của tháp (đã làm tròn) n 33 kênh

19 Diện tích 22 kênh trên một tiết diện hàng ngang Fh 0.363 m 2

20 Số hàng kênh bố trí theo chiều cao tháp m 73 hàng

21 Diện tích kênh dẫn hoặc thải ở vùng sấy 1 Fv1 5.45 m 2

22 Diện tích kênh dẫn hoặc thải ở vùng sấy 2 Fv2 5.45 m 2

23 Diện tích kênh dẫn hoặc thải ở vùng làm mát Fv3 2.54 m 2

Lỗ chứa cát

Tại sau mỗi vùng sấy hoặc vùng làm mát ta thiết kế thêm lỗ chứa cát để tránh cát sau khi khi rơi xuống che kín kênh thải làm kênh thải bị mất 1 kênh làm không khí đi không đều, ta thiết kế để khi cát đi qua sẽ rơi xuống vùng đó đảm bảo kênh thải hoạt động bình thường.

Hình 3.12 Lỗ chứa cát trong tháp sấy

TÍNH NHIỆT THỰC TẾ THIẾT BỊ SẤY

Tính toán quá trình sấy thực tế

4.1.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi

Nhiệt dung riêng Cvi của cát ra khỏi hai vùng sấy (Công thức tr240, TL1):

Cvi = Cc + (Cn – Cc) ωi’ (4.1) Trong đó:

Cc : Nhiệt dung riêng của cát (kJ/kgK)

Cn : Nhiệt dung riêng của nước (kJ/kgK)

Do đó nếu nhiệt dung riêng của vật liệu khô Ck = 0.92 kJ/kg thì nhiệt dung của VLS ra khỏi hai vùng sấy tương ứng bằng:

Cv1 = Cc + (Cn – Cc) ω1’ = 0.92 + (4.18 – 0.92)0.026 ≈ 1.005 kJ/kgK

Cv2 = Cc + (Cn – Cc) ω2’ = 0.92 + (4.18 – 0.92)0.002 ≈ 0.927 kJ/kgK

Nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi hai vùng sấy (Công thức tr235, TL1): tvi = ti' - (5 ÷ 10) (4.2) tv1 = t1' - (5 ÷ 10) = 50 – 5 = 45 °C tv2 = t2' - (5 ÷ 10) = 60 – 5 = 55 °C Khi đó năng suất VLS ở hai vùng sấy bằng (Công thức tr240, TL1):

Qvi = GiCvi (tvi - tc) tc: Nhiệt độ của cát trước khi sấy dao động từ (20-50) o C (tc = 30 °C) (https://s.net.vn/VTzp)

Vì trong quá trình sấy, vật liệu sấy sau khi sấy từ vùng sấy 1 sẽ được chuyển qua vùng sấy 2 nên lượng nhiệt tiêu tốn ở vùng sấy 1 sẽ không ra ngoài mà chỉ chuyển vào vùng sấy 2 nên chỉ vùng sấy 2 mới có lượng nhiệt tổn thất nên Qv1 = 0

Công suất nhiệt do cát mang ra khỏi vùng sấy 2:

Qv2 = G2Cv2(tv2 – to) = 5000 x 0.927 x (55 – 45) = 139050 kJ/h = 38.63 kW

Tiêu hao nhiệt riêng vùng sấy 2: q v2 =Q v 2

Bảng 4.1 Bảng tính tổn thất nhiệt do VLS mang đi.

1 Nhiệt dung riêng của cát Cc 0.92 kJ/kgK

2 Nhiệt dung riêng của nước Cn 4.18 kJ/kgK

3 Nhiệt dung riêng của cát ra khỏi vùng sấy 1 Cv1 1.005 kJ/kgK

4 Nhiệt dung riêng của cát ra khỏi vùng sấy 2 Cv2 0.927 kJ/kgK

5 Nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi vùng sấy 1 tv1 45 °C

6 Nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi vùng sấy 2 tv2 55 °C

7 Nhiệt lượng do cát mang đi khỏi vùng sấy 1 Qv1 0 kJ/h

8 Nhiệt lượng do cát mang đi khỏi vùng sấy 2 Qv2 139050 kJ/h

9 Tiêu hao nhiệt riêng qv2 1128.62 kJ/kgẩm

Chúng ta quyết định tháp xây bằng thép không ghỉ AISI 409 có δ = 3 mm và hệ số dẫn nhiệt λ = 14.4 W/mK Nhiệt độ trung bình TNS trong các vùng sấy: ttb1 = 0.5(t1 + t1’) = 0.5(140 + 50) = 95 o C ttb2 = 0.5(t2 + t2’) = 0.5(140 + 60) = 100 o C

1 Bề dày của thép không gỉ δ 0.003 m

2 Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ λ 14.4 W/mK

3 Nhiệt độ trung bình của vùng sấy 1 ttb1 95 °C

4 Nhiệt độ trung bình của vùng sấy 2 ttb2 100 °C

5 Chiều dày lớp cách nhiệt bông khoáng δb 0.02 m

6 Hệ số dẫn nhiệt của lớp bông khoáng λb 0.045 W/mK

7 Chiều dày của lớp tôn mạ kẽm δt 0.0004 m

8 Hệ số dẫn nhiệt của lớp tôn mạ kẽm λt 47 W/mK

4.1.2 Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh

*Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh ở vùng sấy 1

Hình 4.1 Sơ đồ tính lặp

Hình 4.1 thể hiện các bước tính lặp để tìm ra được nhiệt độ vách tw1

Tốc độ TNS đi trong các vùng sấy tháp theo kinh nghiệm thường ( 0.2 ÷ 0.5 ) m/s Tốc độ tác nhân sấy trong vùng sấy 1 lý thuyết: ω n 1' =V ¿ 1

Ta chọn tốc độ TSN trong vùng sấy 1: ωn1 = 0.2 m/s

Hình 3.5 Phân bố nhiệt độ xung quanh môi trường

Hình 3.5 thể hiện sự phân bố nhiệt độ ra môi trường xung quanh Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức giữa TNS với bề mặt trong của tháp sấy (Công thức 7.46, tr144, [TL1]): α1 = 6.15 + 4.17ωn (4.5)

Ta chọn nhiệt độ vách tw2 = 44 °C

Hệ số trao đổi nhiệt phía ngoài tháp sấy: (Công thức 7.5, tr145, [TL1]) α2 = 1.715(tw2 - tf2) 0.333 (4.6)

= 1.715(44 – 25) 0.333 = 4.572 W/m 2 K Tổng nhiệt trở của lớp cách nhiệt

47 =0.445m 2 K/W Mật độ dòng nhiệt thỏa mãn các đẳng thức q1 = q2 = q3 (Công thức tr220, [TL1]) q 1 =α 1 ( t f 1−t w1 ) (4.8) q 2 =1

Theo công thức (4.9) ta có mật độ dòng nhiệt do đối lưu tự nhiên từ mặt ngoài của tường với không khí xung quanh q3 = α2(tw2 - tf2) = 4.572(44 – 25) = 86.87 W/m 2 Nhiệt độ bề mặt trong của tháp sấy vùng sấy 1 q 3 =q 2 ⇒q 3 =1

Mật độ dòng nhiệt truyền từ bên trong tháp đền vách tháp sấy: q1 = α1(tf1 - tw1) = 6.984(95 – 82.6) = 86.6 W/m 2 Mật độ dòng nhiệt qua vách sấy của tháp sấy: q 2 =1

Hệ số truyền nhiệt ở vùng 1: k= 1

Mật độ dòng nhiệt qua tường vùng sấy 1 q = k (tf1 - tf2) = 1.24(95 – 25) = 86.8 W/m 2 Dòng nhiệt toả ra môi trường xung quanh ở vùng sấy 1:

Tổn thất nhiệt từ bề mặt vật liệu sấy ra môi trường tính cho một kg ẩm của vùng sấy 1 q mt1 = Q

Bảng 4.3 Bảng tính tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh ở vùng sấy 1.

T Diễn giải Kí hiệu Giá trị Đơn vị

1 Tốc độ tác nhân sấy trong vùng sấy 1 1 0.2 m/s

2 Nhiệt độ của môi trường nóng (TNS) tf1 95 °C

3 Nhiệt độ không khí ngoài trời tf2 25 °C

4 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức giữa TNS với bề mặt trong của tháp sấy α1 6.984 W/m 2 K

5 Chọn nhiệt độ bề mặt ngoài của tháp sấy vùng sấy 1 tw2 44 °C

6 Hệ số trao đổi nhiệt phía ngoài tháp sấy α2 4.572 W/m 2 K

7 Tổng nhiệt trở của lớp cách nhiệt R 0.445 m 2 K/W

8 Mật độ dòng nhiệt qua vách của tháp sấy q2 86.81 W/m 2

Mật độ dòng nhiệt do đối lưu tự nhiên từ mặt ngoài của tường với không khí xung quanh q3 86.87 W/m 2

10 Nhiệt độ bề mặt trong của tháp sấy vùng sấy 1 tw1 82.6 °C

13 Mật độ dòng nhiệt qua tường vùng sấy 1 q1 86.8 W/m 2

15 Tổn thất nhiệt ra môi trường tính cho một kg ẩm của vùng sấy 1 qmt1 127.57 kJ/kgẩm

*Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quang ở vùng sấy 2

Tốc độ TNS đi trong kênh của tháp sấy theo kinh nghiệm thường ( 0.2 ÷ 0.5 ) m/s Tốc độ tác nhân sấy trong vùng sấy 2 lý thuyết: ω n 2' =V ¿ 2

Ta chọn tốc độ TSN trong vùng sấy 2: ωn2 = 0.31 m/s

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức giữa TNS với bề mặt trong của tháp sấy (Công thức 7.46, tr144, [TL1]): α1 = 6.15 + 4.17ωn = 6.15 + 4.17 x 0.31 = 7.443 W/m 2 K

Ta chọn nhiệt độ vách tw2 = 45 °C

Hệ số trao đổi nhiệt phía ngoài tháp sấy: α2 = 1.715(tw2 - tf2) 0.333 = 1.715(45 – 25) 0.333 = 4.651 W/m 2 KMật độ dòng nhiệt thỏa mãn các đẳng thức q1 = q2 = q3 (Công thức tr220, [TL1]) q 1 =α 1 ( t f 1−t w1 ) q 1=α 1 ( t f 1−t w1 ) q 2 =1

R( t w 1−t w 2 ) q 2=λ δ( t w1−t w 2 ) q 3 =α 2 ( t f 2−t w 2 ) q 3=α 2 ( t f 2−t w 2 ) Theo công thức (4.9) ta có mật độ dòng nhiệt do đối lưu tự nhiên từ mặt ngoài của tường với không khí xung quanh q3 = α2(tw2 – tf2) = 4.651(45 – 25) = 93.02 W/m 2 Nhiệt độ bề mặt trong của tháp sấy vùng sấy 2: q 3 =q 2 ⇒q 3 =1

Mật độ dòng nhiệt truyền từ bên trong tháp đến vách tháp sấy: q1 = α1(tf1 – tw1) = 7.443(100 - 87.5) = 93.04 W/m 2 Mật độ dòng nhiệt qua vách của tháp sấy: q 2 =1

Hệ số truyền nhiệt ở vùng 2: k= 1

Mật độ dòng nhiệt qua tường vùng sấy 2 q = k (tf1 – tf2) = 1.259(100 – 25) = 94.42 W/m 2 Dòng nhiệt toả ra môi trường xung quanh ở vùng sấy 2:

Q = F2α2(tw2 - to) = 52.8 x 4.651 x (45 -25) = 4911.4 W = 4.9 kW Tổn thất nhiệt từ bề mặt vật liệu sấy ra môi trường tính cho một kg ẩm của vùng sấy 2 q mt2 = Q

Bảng 4.2 Bảng tính tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh ở vùng sấy 2.

ST Diễn giải Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Tốc độ TNS trong vùng sấy 2 2 0.31 m/s

1 Nhiệt độ của môi trường nóng (TNS) tf1 100 °C

2 Nhiệt độ không khí ngoài trời tf2 25 °C

3 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức giữa TNS với bề mặt trong của tháp sấy α1 7.443 W/m 2 K

4 Chọn nhiệt độ bề mặt ngoài của tháp sấy vùng sấy 2 tw2 45 °C

5 Hệ số trao đổi nhiệt phía ngoài tháp sấy α2 4.651 W/m 2 K 6

Mật độ dòng nhiệt do đối lưu tự nhiên từ mặt ngoài của tường với không khí xung quanh q3 93.02 W/m 2

9 Mật độ dòng nhiệt truyền từ bên trong tháp đến vách tháp sấy q1 93.04 W/m 2

10 Mật độ dòng nhiệt qua vách của tháp sấy q2 93.11 W/m 2

12 Mật độ dòng nhiệt qua tường vùng sấy 2 q 94.425 W/m 2

Hình 4.2 Sơ đồ tính tổn thất Δ

Hình 4.2 thể hiện phương pháp tìm ra tổng tổn thất Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.

*Tính tổn thất tại vùng sấy 1

Ta có được nhiệt dung riêng của nước : Ca = 4.1868 kJ/kgK

Ta chọn nhiệt độ môi trường : t0 = 25 °C

Nhiệt lượng do cát mang đi khỏi vùng sấy 1 (Công thức tr24, TL1): q v1 =Q v1

Tổn thất vùng sấy 1 (Công thức tr242, TL1) Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.1 = Cat0 – (qv1 + qmt1) (4.12)

Bảng 4.3 Bảng tính tổn thất tại vùng sấy 1.

1 Nhiệt dung riêng của nước Ca 4.1868 kJ/kgK

2 Nhiệt độ của môi trường t0 25 °C

3 Nhiệt lượng do cát mang đi khỏi vùng sấy 1 qv1 0 kJ/kgẩm

5 Tổn thất vùng sấy 1 Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.1 -22.9 kJ/kgẩm

*Tính tổn thất tại vùng sấy 2

Ta có được nhiệt dung riêng của nước : Ca = 4.1868 kJ/kgK

Ta chọn nhiệt độ môi trường : t0 = 25 o C

Nhiệt lượng do cát mang đi khỏi vùng sấy 2 (Công thức tr24, [TL1]): q v2 =Q v 2

Tổn thất vùng sấy 2 (Công thức tr242, [TL1]): Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.2 = Cat0 – (qv2 + qmt2) = 4.1868 x 25 – (1128.625+ 143.5) = –1167.46 kJ/ kgẩm

Bảng 4.4 Bảng tính tổn thất tại vùng sấy 2

1 Nhiệt dung riêng của nước Ca 4.1868 kJ/kgK

2 Nhiệt độ của môi trường t0 25 °C

3 Nhiệt lượng do cát mang đi khỏi vùng sấy 2 qv2 1128.625 kJ/kgẩm

5 Tổn thất vùng sấy 2 Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.2 -1167.46 kJ/kgẩm

4.1.4 Xác định các thông số tác nhân sấy sau quá trình sấy thực tế

Nhiệt dung riêng của TNS trước vùng sấy (Công thức tr 242, [TL1])

Cdx2 = 1.004 + 1.842 x 0.016 = 1.033 (kg/kgda) Enthalpy của quá trình sấy thực tế hi = 2500 + 1.842 x ti' (4.14) hI = 2500 + 1.842 x 50 = 2592.1 (kJ/kgK) hII = 2500 + 1.842 x 60 = 2610.52 (kJ/kgK) Độ chứa ẩm của TNS ra vùng sấy thực tế (Công thức tr 242, [TL1]) ω i' =ω i +Cρ dxi (t i -t i ' ) h i -∆ i (4.15) ω I ' =0.016+1.033×(140-50)

26 10.52−(−116 7.46)=0.03787kg/kg da 4.1.5 Tính nhiệt quá trình sấy thực tế Áp suất nước bão hòa tương ứng với nhiệt độ TNS ra khỏi vùng sấy (Công thức tr

31, TL1) p bI =exp( 12− 235.5+t 4026.42 i ) (4.16) p bI ' =exp( 12−235.5+4026.4250) =0.122 ¯ ¿ p bII ' =exp( 12−235.54026.42+60) =0.197 ¯ ¿ Độ ẩm tương đối của TNS ra khỏi vùng sấy thực (Công thức tr241, TL 1)

750×0.03819 0.197×(0.621+0.03787)(.98 % Lưu lượng tác nhân sấy thực tế cần thiết để bay hơi toàn bộ ẩm ở vùng (Công thức tr241, TL1)

*Tính cân bằng nhiệt vùng sấy 1

Nhiệt lượng tiêu hao vùng sấy 1 (Công thức tr 244, TL1): q 1 =l I (h 1 −h 0 )= L I

Nhiệt lượng có ích là lượng nhiệt giúp làm nóng vật sấy, được tính bằng công thức q11 = hI – Cat0 Trong khi đó, tổn thất nhiệt là lượng nhiệt bị thất thoát ra khỏi vùng sấy, được tính bằng công thức q21 = lICρdx1(t1' - t0).

Tổng nhiệt lượng các tổn thất và nhiệt lượng có ích q1’ (Công thức tr 244, TL1): q1' = q11 + q21 + qv1 + qmt1 = 2486.5 + 726.2 + 0 + 127.5 = 3340.3 kJ/kgẩm (4.22) Sai số tương đối (Công thức tr 244, TL1): ε 1 =| q 1−q 1' | q 1 =|3349.6−3340.3|

Bảng 4.5 Cân bằng nhiệt vùng sấy 1

1 Nhiệt lượng tiêu hao vùng sấy 1 q1 3349.61 kJ/kgẩm

2 Nhiệt lượng có ích q11 2486.53 kJ/kgẩm

3 Tổn thất nhiệt do TNS mang ra khỏi vùng sấy 1 q21 726.24 kJ/kgẩm

4 Tổng lượng nhiệt các tổn thất và nhiệt lượng có ích q1' q1' 3340.34 kJ/kgẩm

*Tính cân bằng nhiệt vùng sấy 2

Nhiệt lượng tiêu hao vùng sấy 2 (Công thức tr 244, TL1): q 2 =l 2 (h 2 −h 0 )= L 2

Nhiệt lượng có ích (Công thức tr 244, TL1): q12 = hII – Cat0 = 2610.5 – 4.1868 x 25 = 2505.8 kJ/kgẩm

Tổn thất nhiệt do TNS mang ra khỏi vùng sấy 2 (Công thức tr 244, TL1): q 22 =l II Cρ dx2 ( t 2 ' −t 0 ) = 5633.4 123.2 × 1.033(60−25)53.2(kJ/kg ẩm )

Tổng nhiệt lượng các tổn thất và nhiệt lượng có ích q2’ (Công thức tr 244, TL1): q2' = q12 + q22 + qv2 + qmt2 = 2505.9 + 1653.2 + 1128.6 + 143.51= 5353.5 (kJ/kgẩm)Sai số tương đối (Công thức tr 244, TL1): ε 1 =| q 2−q 2' | q 2 =|5446.3−5431.2|

Bảng 4.6 Cân bằng nhiệt vùng sấy 2

1 Nhiệt lượng tiêu hao vùng sấy 2 q2 5446.36 kJ/kgẩm

2 Nhiệt lượng có ích q12 2505.85 kJ/kgẩm

3 Tổn thất nhiệt do TNS mang ra khỏi vùng sấy 2 q22 1653.18 kJ/kgẩm

4 Tổng lượng nhiệt các tổn thất và nhiệt lượng có ích q2' q2' 5431.16 kJ/kgẩm

*Tính cân bằng nhiệt vùng làm mát

Nhiệt dung riêng trung bình (Công thức tr 245, TL1):

Cv3 = Caωtb + (1 - ωtb) Ck (4.23)

Nhiệt lượng VLS nhả ra cho không khí trong buồng làm mát (Công thức tr 246, TL1):

Q3 = G3Cv3(tv3 - tr3) = 5000 x 0.927(55 - 45) = 46326.7 kJ/h Nhiệt dung riêng của không khí sau vùng làm mát (Công thức tr 242, TL1):

Nhiệt độ không khí vào vùng làm mát (Từ chương 2) : t0 = 25 o C

Nhiệt độ không khí ra vùng làm mát (Từ chương 2) : t3’ = 50 o C

Nhiệt độ cát vào vùng làm mát (Từ chương 2) : tv3 = 55 o C

Nhiệt độ cát ra vùng làm mát (Từ chương 2) : tr3 = 45 o C

Lượng không khí cần thiết cho vùng làm mát (Phương trình CBN tại vùng làm mát):

Thể tích riêng của không khí đầu vào vùng làm mát: (PL5, tr349, TL1) ν13 = 0.885 m 3 /kgkk (t0 = 25 °C, φ0 = 80%) Thể tích riêng của không khí đầu ra vùng làm mát: (PL5, tr349, TL1) ν23 = 1.02 m 3 /kgkk (t3' = 48 °C, φ3' = 80%)

Thể tích trung bình của không khí ở vùng làm mát (Công thức tr 246, TL1):

Thể tích lý thuyết trung bình của không khí ở vùng làm mát:

Bảng 4.7 Tính cân bằng nhiệt vùng làm mát

1 Nhiệt dung riêng trung bình Cv3 0.927 kJ/kgẩm

2 Nhiệt lượng VLS nhả ra cho không khí trong buồng làm mát Q3 46326.7 kJ/h

3 Nhiệt dung riêng của không khí sau vùng làm mát Cpk 1.033 kJ/kgda

4 Nhiệt độ không khí vào vùng làm mát t0 25 °C

5 Nhiệt độ không khí ra vùng làm mát t3' 50 °C

6 Nhiệt độ cát vào vùng làm mát tv3 55 °C

7 Nhiệt độ cát ra vùng làm mát tr3 45 °C

8 Lượng không khí cần thiết cho vùng làm mát L3 1793.87 kgkk/h

9 Thể tích của không khí đầu vào vùng làm mát v13 0.885 m 3 /kgkk

10 Thể tích của không khí đầu ra vùng làm mát v23 1.0204 m 3 /kgkk

11 Thể tích trung bình của không khí ở vùng làm mát V3 1709.02 m 3 /h

12 Thể tích lý thuyết trung bình của không khí ở vùng làm mát V3lt 1692.446 m 3 /h

*Tính kiểm tra tốc độ TNS

Thể tích của không khí đầu vào vùng sấy 1 (PL5, tr349, TL1): ν11 = 1.2 (m 3 /kgkk) (t11 = 140 °C, φ11 = 0.7%) Thể tích của không khí đầu ra vùng sấy 1 (PL5, tr349, TL1): ν21 = 1.0128 (m 3 /kgkk) (t21 = 50 °C, φ21 = 64%) Thể tích của không khí đầu vào vùng sấy 2 (PL5, tr349, TL1): ν12 = 1.2(m 3 /kgkk) (t12 = 140 °C, φ12 = 0.7%) Thể tích của không khí đầu ra vùng sấy 2 (PL5, tr349, TL1): ν22 = 1.03675 (m 3 /kgkk) (t22 = 60 °C, φ22 = 36.7%) Thể tích trung bình của không khí ở vùng sấy 1 (Công thức tr 246, TL1):

Thể tích trung bình của không khí ở vùng sấy 2 (Công thức tr 246, TL1):

Tốc độ TNS trong quá trình sấy thực vùng 1:

Tốc độ TNS trong quá trình sấy thực vùng 2:

Tốc độ TNS đi qua kênh trong vùng làm mát:

Sai số sấy thực vùng 1: ε 1 =ω t 1 −ω n1 ω t1 =0.205−0.2

0.205 =2.44 % Sai số sấy thực vùng 2: ε 2 =ω t 2 −ω n2 ω t2 =0.321−0.31

Bảng 4.8 Tính sai số tốc độ tác nhân sấy

1 Thể tích của không khí đầu vào vùng sấy 1 v11 1.2 m 3 /kgkk

2 Thể tích của không khí đầu ra vùng sấy 1 v21 1.01 m 3 /kgkk

3 Thể tích của không khí đầu vào vùng sấy 2 v12 1.2 m 3 /kgkk

4 Thể tích của không khí đầu ra vùng sấy 2 v22 1.03 m 3 /kgkk

5 Thể tích trung bình của không khí ở vùng sấy 1 V1 4026.9 m 3 /h

6 Thể tích trung bình của không khí ở vùng sấy 2 V2 6300.2 m 3 /h

7 Tốc độ TNS trong quá trình sấy thực vùng 1 ωt1 0.205 m/s

8 Tốc độ TNS trong quá trình sấy thực vùng 2 ωt2 0.321 m/s

9 Tốc độ TNS điqua kênh trong vùng làm mát ωlm 0.187 m/s

CÁC THIẾT BỊ PHỤ CỦA THÁP SẤY

Các thiết bị vận chuyển vật liệu

5.1.1 Thiết bị vận chuyển gàu tải

Gàu tải được sử dụng để vận chuyển các vật dạng cục, dạng hạt và dạng bụi như than gỗ, than bùn, sỏi, đá dăm, cát, xi măng, đất, hóa chất, hạt, bột, tro, xỉ… Gàu tải được sử dụng ở các nhà máy, công trường, nhà máy điện, kho ngũ cốc, máy xay, cảng…

Phân loại: Theo chiều vận chuyển vật, các gàu tải được chia làm gàu tải thẳng đứng và gàu tải nghiêng Loại gàu tải nghiêng thì phức tạp hơn nhiều về kết cấu và được sử dụng ít hơn.

Theo kiểu bộ phận kéo, các gàu tải được chia thành: gàu tải băng, gàu tải một xích,gàu tải hai xích và ít hơn là gàu tải cáp Trong hai kiểu gàu tải đầu thì các gàu được bắt cứng vào bộ phận kéo cả ở phần lưng lẫn ở các thành bên Gàu tải băng được dùng để vận chuyển các vật thể dạng bột, dạng hạt và dạng cục nhỏ, khô Chúng dễ dàng được xúc vào gàu và đổ ra khỏi gàu Các loại gàu tải này làm việc êm và cho phép tốc độ chuyển động đáng kể của băng trong giới hạn từ 0.8 ÷ 3.5 m/s nhưng chúng có giới hạn về độ bền của băng: năng suất 80 m 3 /h và chiều cao nâng tới 50m

Gàu tải xích cho năng suất cao hơn đến 300 m 3 /h và được sử dụng để vận chuyển các vật thể dạng cục to, ẩm, khó xúc cũng như làm việc ở chế độ nặng Tốc độ chuyển động của gàu tải xích được lấy trong khoảng 0.4 ÷ 1.2 m/s Đối với vật liệu dạng cục cũng như các vật liệu dạng hạt, dạng cục nhỏ không mài mòn và ít mài mòn thì tốc độ được lấy đến 1.6 m/s Gàu tải một xích làm việc với các gàu có chiều rộng 160 ÷ 250 mm, gàu tải hai xích thì làm việc với các gàu rộng hơn

Tùy thuộc vào sự bố trí các gàu ở trên băng hoặc ở trên các xích mà gàu tải có thể có gàu đặt cách nhau (khoảng cách giữa các gàu) và có gàu tiếp hợp (bố trí sát nhau từng cái một) Sự bố trí gàu phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu cần vận chuyển và xác định trước phương pháp chất tải và tháo tải Khi bố trí gàu tiếp hợp thì ống chất tải được bố trí cao và sự chất tải được tiến hành trực tiếp bằng sự truyền vào gàu Phương pháp này được dùng cho các vật dạng cục lớn và mài mòn, với tốc độ chuyển động 1 m/s

Máy vận chuyển kiểu gàu tải dùng vận chuyển vật liệu theo phương thẳng đứng, các vật liệu này khi xúc không gây lực cản lớn.

Dựa vào số liệu thực tế, ta chọn gàu tải có công suất là 5.5 kW

Hình 5.1 Thiết bị vận chuyển bằng gàu tải 5.1.2 Thiết bị vận chuyển băng tải

Các băng tải thường được sử dụng để vận chuyển các loại vật liệu đơn chiếc và vật liệu rời theo phương ngang và phương nghiêng Băng tải có chiều dài vận chuyển lớn, năng suất cao, kết cấu đơn giản, nhỏ, làm việc tin cậy và sử dụng thuận tiện Băng tải phù hợp với các dạng chu tuyến vận chuyển, giá thành công trình không lớn do kết cấu các phần nâng băng theo đường vận chuyển đơn giản và nhẹ và vẫn đảm bảo an toàn, năng lượng tiêu tốn không cao, số người phục vụ khi thiết bị hoạt động không nhiều và điều khiển dễ dàng.

Dựa vào số liệu thực tế, ta chọn hai băng tải, mỗi băng tải có công suất là 15 kW

Hình 5.2 Thiết bị vận chuyển bằng băng tải

Tính chọn thiết bị phụ

Calorifier là một loại thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt được dùng để gia nhiệt không khí một cách gián tiếp để sấy Nhiệm vụ chính của calorifier là tăng nhiệt độ của không khí từ mức ban đầu t0 lên mức mong muốn t1, cung cấp nhiệt lượng cho vật liệu sấy và đồng thời làm giảm độ ẩm tương đối để cải thiện khả năng hấp thụ ẩm của vật liệu

Trong ứng dụng gia nhiệt không khí, phổ biến có hai loại Calorifer là Calorifer hơi khói và Calorifer hơi nước Trong đó, Calorifer hơi nước là thiết bị trao đổi nhiệt dạng vách ngăn, hơi nước bão hòa ngưng tụ trên bề mặt ống, còn không khí tuần hoàn bên ngoài Hệ số trao đổi nhiệt của hơi nước ngưng tụ lớn hơn rất nhiều so với hệ số trao đổi nhiệt qua dòng chảy giữa không khí và bề mặt ống.

Có 2 kiểu ống sử dụng trong calorifier: Ống hàn và ống đúc, tuy ống hàn có giá thành thấp hơn nhưng trong calorifier khí hơi, nhiệt độ hơi cao ta sử dụng kiểu ống đúc bởi vì ống đúc có độ bền cao hơn.

Thông số chọn : Áp suất hơi bão hòa : p = 8 bar

Chiều dài phần nằm ngang của ống : l = 1.5 m Đường kính ngoài của ống thép (DN40) : d2 = 48.26 mm Độ dày của ống thép (SCH40) : δt = 3.68 mm Đường kính trong của ống thép : d1 = 40.9 mm

Hệ số dẫn nhiệt của ống thép : λt = 45 W/mK

Hệ số dẫn nhiệt của cánh nhôm : λc = 205 W/mK

Chiều dày cánh : δc = 0.4 mm Đường kính ngoài (đỉnh cánh) : dc = 70 mm

Khoảng cách giữa hai cánh : t = 2.5 mm

Tốc độ không khí vào thiết bị : ω = 2 m/s

Hình 5.4 Các kích thước của ống thép cánh nhôm

Bảng 5.1: Thông số tính chọn Calorifier

1 Áp suất của hơi bão hòa p 8 bar

3 Chiều dài phần nằm ngang của ống l 1.5 m

4 Đường kính ngoài của ống thép (DN40) d2 48.26 mm

5 Độ dày của ống thép (SCH40) δt 3.68 mm

6 Đường kính trong của ống thép d1 40.9 mm

7 Hệ số dẫn nhiệt của ống thép λt 45 W/mK

8 Hệ số dẫn nhiệt của cánh nhôm λc 205 W/mK

10 Đường kính ngoài (đỉnh cánh) dc 70 mm

11 Khoảng cách giữa hai cánh t 2.5 mm

13 Tốc độ không khí vào thiết bị ω 2 m/s

* Tính Calorifier cho vùng sấy

Hình 5.5 Đồ thị biến đổi nhiệt độ của hơi và không khí

Nhiệt độ không khí vào cắt ngang chùm ống sole: t’kk = 25 o C

Nhiêt độ không khí ra: t”kk = 140 o C Độ chênh nhiệt độ trung bình: Δt=∆ t 1 −∆t 2 ln∆ t 1

Số cánh trên 1 mặt ống: n c = l t+δ c (5.2)

25 °C Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.t1 Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.t2 ¿ 1.5 (2.5+0.4)×10 −3 Q7cánh

Chiều cao cánh (Theo CT (2-123), tr104, TL5): h c =d c −d 2

Diện tích phần không làm cánh:

= πd 48.26 x 10 -3 x 2.5 x 10 -3 x 517= 0.196 m 2 Diện tích các cánh trên 1 ống (Theo CT (2-127), tr105, TL5):

Kích thước định tính (Theo CT (2-126), tr105, TL5): d E F o d 2 +F c √ 2 F n c c

Tốc độ tại khe hẹp (Theo CT (2-129), tr105, TL5): ω max = ω

Nhiệt độ trung bình của không khí: t m =t kk '

Khối lượng riêng của không khí r = 0.993 kg/m 3

Hệ số dẫn nhiệt của không khí l=0.031 W/mK Độ nhớt của không khí u=2.13×10 −5 m 2 /s

Tiêu chuẩn Reynold của không khí:

❑ (5.9) ¿4.1×0.045 2.13×10 −5 45.736 Tiêu chuẩn Nusselt của không khí (Theo Ống xếp so le, CT (2-125), tr104, TL5):

Hệ số toả nhiệt của cánh: a c =Nu f d E (5.11) ¿58.077×0.031 0.045 @.01W/m 2 K

Diện tích toàn bộ mặt ống có cánh:

F = Fo + Fc = 2.09 + 0.196 = 1.728 m 2 Hiệu suất cánh (Theo CT (2-122), tr105, TL5): η c =th(βhh ') βh h' (5.12)

Với: βh=√ λ 2 c α δ c c = √ 205 2× × 0.4 40.01 ×10 −3 = 31.24 h ' =h ( 1 +0.35 ln ( d d c 2 ) ) 87 ( 1+0.35 ln ( 48.26 70 ) ) 285 mm η c =th(31.239×12.285×10 −3 )

Hệ số toả nhiệt tương đương toàn bộ bề mặt ngoài của vách có cánh (Theo CT (2- 118), tr101, TL5): α 2 =α c F c

Hệ số làm cánh (Theo CT (2-136), tr107, TL5): ε c =1+n c ( d c

Nhiệt độ vách ống : tw = 165.5 o C

Nhiệt độ trung bình của nước : tm = 168.25 o C Độ chênh nhiệt độ giữa vách và nước: Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.t = ts - tw (5.15)

= 171 – 165.5 = 5.5 o C Khối lượng riêng của hơi nước: 1 = 899.23 kg/m 3

Hệ số dẫn nhiệt của hơi nước:  = 0.68 W/mK Độ nhớt động học của nước: υ = 1.8 x 10 -7 m 2 /s

Nhiệt ẩn hoá hơi (Tra tại P = 8 bar, tr222, TL4): r = 2047.3 kJ/kg

Hệ số toả nhiệt khi ngưng (Theo CT (7-59), tr169, TL4): α 1 =0, 72 4 √ g ρ ν 1 1 l Δt r λ 1 3 (5.16) ¿0, 72 4 √ 9.8× 899.23 1.8 × 10 ×2047 −7 × 1.5× ×10 5.5 −3 × 0.68 3 V58.3 W / m 2 K

Mật độ dòng nhiệt do hơi ngưng được: qα1 = α1(ts - tw) (5.18)

Mật độ dòng nhiệt của thiết bị: qk = kΔx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.t (5.20)

= 402.84 x 74.21 = 31230.54 W/m 2 Sai số: ε=| q k −q q k α 1 | × 100 % (5.21) ¿| 31230.5431230.54−31120.68 | × 100 %=0.35 % Lưu lượng không khí khô cần cấp cho vùng sấy 1: G = 2.576 kg/s

Nhiệt dung riêng của không khí: Cp = 1.009 kJ/kg

Công suất của thiết bị:

= 2.576 x 1.009 x 1000 x (140-25) = 298906.16 W Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:

Số ống trong mỗi hàng: m = 10 Hàng

Hệ số trở kháng (Theo CT (2-139), tr109, TL5):  = 0.909

Trở kháng của dòng chất khí chuyển động:

2 57.9N/m 2 Bảng 5.2 Tính thiết kế Calorifier

1 Nhiệt độ không khí vào cắt ngang chùm ống so le t'kk 25 °C

2 Nhiệt độ không khí ra t''kk 140 °C

3 Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.t1 146 °C

4 Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.t2 31 °C

5 Độ chênh nhiệt độ trung bình Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.t 74.21 °C

6 Số cánh trên một ống nc 517 cánh

7 Chiều cao cánh hc 10.87 mm

8 Diện tích phần không làm cánh Fo 0.196 m 2

9 Diện tích các cánh trên một ống Fc 2.09 m 2

10 Kích thước định tính dE 0.045 m

11 Tốc độ tại khe hẹp ωmax 4.1 m/s

12 Nhiệt độ trung bình của không khí tm 82.5 °C

13 Khối lượng riêng của không khí ρ 0.993 kg/m 3

14 Hệ số dẫn nhiệt của không khí λ 0.031 W/mK

15 Độ nhớt của không khí ν 2.13x10 -5 m 2 /s

16 Tiêu chuẩn Re của không khí Ref 8645.736

17 Tiêu chuẩn Nu của không khí Nuf 58.077

18 Hệ số tỏa nhiệt của cánh αc 40.01 W/m 2 K

19 Diện tích toàn bộ mặt ống có cánh F 2.286 m 2

23 Hệ số tỏa nhiệt tương đương toàn bộ bề mặt ngoài của vách có cánh α2 38.2 W/m 2 K

25 Nhiệt độ vách ống tw 165.5 °C

26 Nhiệt độ trung bình của nước tm 168.25 °C

27 Độ chênh nhiệt độ giữa vách và nước Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.t 5.5 °C

28 Khối lượng riêng của hơi nước ρ1 899.23 kg/m 3

29 Hệ số dẫn nhiệt của hơi nước λ1 0.68 W/mK

30 Độ nhớt động học của nước υ1 1.8x10 -7 m 2 /s

31 Nhiệt ẩn hóa hơi r 2047.3 kJ/kg

32 Hệ số tỏa nhiệt khi ngưng α1 5658.306 W/m 2 K

33 Mật độ dòng nhiệt do hơi ngưng được qα1 31120.68 W/m 2

34 Hệ số truyền nhiệt kF1 420.84 W/m 2 K

35 Mật độ dòng nhiệt của thiết bị qk 31230.54 W/m 2

37 Lưu lượng không khí khô cần cấp cho vùng sấy 1 và vùng sấy 2 G 2.576 kgda/s

38 Nhiệt dung riêng của không khí Cp 1.009 kJ/kgK

39 Công suất của thiết bị Q 298906.16 W

40 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt F 9.57 m 2

42 Số ống trong mỗi hang m 10 Ống

45 Trở lực của dòng không khí qua chùm ống của thiết bị Calorifer Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.pc 37.9 N/m 2

5.3 Tính chọn cyclone cho vùng sấy

* Tính chọn cyclone cho vùng sấy 1 và 2

Lưu lượng không khí ra khỏi vùng sấy 1 và 2:

Nhiệt độ không khí đầu ra khỏi vùng sấy 1 và 2: t=t 1 ' +t 2 '

2 U℃ Đường kính quy ước (Chọn cyclone đơn bằng thép có cánh hướng dòng kiểu chân vịt α = 30 °C, Bảng 2.4, tr45, TL6): Dqu = 400 mm

Lưu lượng cực đại đi qua cyclone đơn: Vmax = 302 m 3 /h

Số ống mỗi dãy: m = 6 ống

6 =5 Lưu lượng qua mỗi cyclone đơn (Theo 258 ÷ 302 m 3 /h, bảng 2.4, tr45, TL6):

6×5 12.827m 3 /h Kích thước mỗi tiết diện ngang hình vuông của cyclone chùm (Theo bảng 2.5, tr46, TL6): K = 1140 mm

Vận tốc vào của dòng khí trên tiết diện ống của dãy cyclone đơn đầu tiên (Chọn theo từ 10 ÷ 14 m/s, tr47, TL6): ωvao = 10 m/s

Chiều cao của cyclone chùm (Theo CT (2.27), tr47, TL6):

10×3600[ ( 180 × 10 −3 −0.083 ) 6+0.06 ] =0.41 m Áp suất dư trong cyclone chùm: p = 5 mmHg

Khối lượng riêng của dòng khí ở nhiệt độ 55 o C (tr49, TL6): ρ t =0.464 P

Vận tốc quy ước của dòng khí khi đi qua n cyclone (Theo CT(2.25), tr40, TL6): ω D = 4V k nπ D 2 (5.34) ¿ 4×9384.802 3600×6×5×(500×10 −3 ) 2 =0.69m/s Vận tốc quy ước: w = 0.69 m/s

Hệ số lực cản cục bộ (Theo tr48, TL6): z = 65

Tổn thất áp suất trong cyclone chùm (Theo CT (2.28), tr48, TL6): Δ p=ξ ρ

2 0.69 2 71Pa=0.12mmHg Bảng 5.3 Tính chọn cyclone cho vùng sấy 1 và 2

1 Lưu lượng khí ra khỏi vùng sấy 1 và 2 Vk 9385 m 3 /h

2 Nhiệt độ không khí đầu ra khỏi vùng sấy

3 Đường kính quy ước Dqư 400 mm

4 Lưu lượng cực đại qua cyclone đơn Vmax 302 m 3 /h

5 Số lượng cyclone đơn n 31 cái

6 Số ống trong mỗi dãy m 6

8 Lưu lượng qua mỗi cyclone đơn V 312.827 m 3 /h

9 Kích thước mỗi tiết diện ngang hình vuông của cyclone chum K 1140 mm

10 Vận tốc vào của dòng khí trên tiết diện ống của dãy cyclone đơn đầu tiên ωvao 10 m/s

13 Chiều cao của cyclone chùm I 0.41 m

14 Áp suất dư trong cyclone chum p 5 mmHg

15 Khối lượng riêng của dòng khí ở nhiệt độ t = 55 °C ρt 1.08 kg/m 3

16 Vận tốc quy ước của dòng khí khi đi qua n cyclone ω 0.69 m/s

17 Vận tốc quy ước (làm tròn) ω 0.69 m/s

18 Hệ số lực cản cục bộ ξ 65

19 Tổn thất áp suất trong cyclone chùm Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.p 16.71 Pa

* Tính chọn cyclone cho vùng làm mát

Để thu hồi cát bay theo không khí và xử lý bụi trước khi thải ra môi trường, hệ thống sấy thường sử dụng thiết bị cyclone Hoạt động của cyclone dựa trên nguyên lý ly tâm, tận dụng lực ly tâm để tách cát và bụi ra khỏi luồng khí Thiết bị này giúp thu hồi đáng kể lượng cát bay trong quá trình sấy và góp phần làm sạch không khí trước khi đưa ra ngoài, giảm thiểu phát thải bụi và bảo vệ môi trường.

Hình 5.4 Các kích thước cơ bản của cyclone

Dựa theo phương pháp tính của Divigoup (Tính toán thiết kế xyclon lọc bụi (divigroup.com.vn)) Đường kính thân trụ chính cyclone: D = 0.45 m Đường kính ống thoát khỏi ra khỏi cyclone: d = 0.59D =0.59 x 0.45 = 0.27 m Đường kính đầu côn nhỏ của phễu: d1 = 0.35D = 0.35 x 0.45 = 0.16 m

Chiều cao miệng vào cửa khói: a = 0.66D =0.66 x 0.45 = 0.3 m

Chiều cao ống thoát khói tới bích: Hb = 0.3D = 0.3 x 0.45 = 0.14 m

Chiều cao thân trụ chính: Htrụ = 2.26D = 2.26 x 0.45 = 1.02 m

Chiều dài cổ áp đầu côn nhỏ của phễu: Hm = 0.1D = 0.1 x 0.45 = 0.05 m

Chiều dài của ống bên trong: Hống trong = 1.74D =1.74 x 0.45 = 0.78 m

Nhiệt độ không khí đầu ra khỏi vùng làm mát: t = 50 °C Áp suất dư trong cyclone chùm: p = 4 mmHg

Khối lượng riêng của dòng khí ở nhiệt độ t = 50 °C: ρ t =0.464 P

Lưu lượng khí ra khỏi vùng làm mát:

= 1793.87 x 1.0204 = 1830 m 3 /h Vận tốc quy ước của dòng khí đi qua cyclone: ω D = 4V k nπ D 2 ¿ 4×1830.465 3600×4×(0.45) 2 =3.2m/s

0.06.8 5 Tổn thất áp suất trong cyclone đơn:

218.85×1.08×3.2 2 4.23Pa=0.77mmHg Bảng 5.4 Tính chọn cyclone cho vùng làm mát

1 Đường kính thân trụ chính cyclone D 0.45 m

2 Đường kính ổng thoát khỏi ra khỏi d 0.27 m cylone

3 Đường kính đầu côn nhỏ của phễu d1 0.16 m

4 Chiều cao miệng vào của khói a 0.3 m

5 Chiều cao ống thoát khói tới bích Hb 0.14 m

6 Chiều cao thân trụ chính Htrụ 1.02 m

8 Chiều dài cổ áo đầu côn nhỏ của phễu Hm 0.05 m

9 Chiều dài của ống bên trong Hống trong 0.78 m

13 Nhiệt độ không khí đầu ra khỏi vùng làm mát t 50 °C

14 Áp suất dư trong xyclon chùm p 4 mmHg

15 Khối lượng riêng của dòng khí ở nhiệt độ t = 50 °C ρt 1.08 kg/m 3

16 Lưu lượng khí ra khỏi vùng làm mát Vk 1830.465 m 3 /h

17 Vận tốc quy ước của dòng khí khi đi qua xyclon ω 3.2 m/s

22 Tổn thất áp suất trong xyclon đơn Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.px2 104.23 Pa

Tính chọn quạt cho vùng sấy

Khi thiết kế một hệ thống sấy, ngoài việc tính toán quá trình sấy, chọn nguyên tắc và thiết kế không gian sấy đúng, tính toán nhiệt đúng thì việc tính toán và chọn quạt không kém phần quan trọng Quạt là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống sấy xét về thiết kế và cấu tạo Nếu quạt chỉ cho 2/3 lượng gió so với yêu cầu thì thời gian sấy tăng gần gấp rưỡi, như thế làm giảm năng suất sấy, tăng chi phí chất đốt, giảm chất lượng sấy vì độ ẩm cuối không đồng đều.

Hình 5.5 Các trở lực của quạt 5.4.1 Tính trở lực từ quạt tới Calorifier

Chọn ống dẫn có đường kính d = 0.5 m, chiều dài L = 1 m

Với rkk = 1.1547 kg/m 3 khối lượng riêng của không khí ở 25 °C

Lưu lượng không khí vào:

Hệ số nhớt động học của không khí ở 25 °C (Tra bảng không khí khô): ¿1 55×10 −5 m 2 /s (5.29)

Hệ số ma sát (Từ công thức Brazuyca) ¿0.316

Trở lực từ quạt tới Calorifier (Theo tr37, TL7):

Bảng 5.1 Tính trở lực từ quạt tới Calorifier

1 Đường kính ống từ quạt đến calorifier D 0.5 m

2 Chiều dài ống từ quạt đến calorifier L 1 m

3 Khối lượng riêng của không khí ρkk 1.15 kg/m 3

4 Lưu lượng không khí vào VtbTNS 10327.25 m 3 /h

5 Vận tốc của không khí ωk 14.54 m/s

6 Hệ số nhớt động học của không khí ở

9 Trở lực đường ống từ quạt đến calorifier Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P1 2.97 N/m 2

* Tính trở lực của không khí đi từ calorifier đến vùng sấy 1

Ta có chiều dài đường ống : D = 0.5 m

Ta chọn đường kính ống : L= 4 m

Khối lượng riêng của không khí ở 140 °C : rkk= 0.833 kg/m 3 Độ nhớt của không khí ở 140 °C (Tra bảng không khí khô)

Trở lực của không khí đi từ ống dẫn từ calorifier đến vùng sấy 1:

Bảng 5.2 Tính trở lực từ không khí đi từ Calorifier đến vùng sấy 1

10 Đường kính ống dẫn từ calorifier đến vùng sấy 1 D 0.5 m

11 Chiều dài ống dẫn từ calo đến vùng sấy L 4 m

12 Khối lượng của không khí ở 140 °C rkk 0.83 kg/m 3

14 Tốc độ của không khí đi qua calorifier wkk 14.61 m/s

17 Trở lực của không khí đi trong ống dẫn từ calorifier đến vùng sấy 1 Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P3 10.39 N/m 2

* Tính trở lực qua kênh cấp và thải ở vùng 1:

Diện tích của một kênh:

Chu vi của một kênh:

P=2(b+c)+2√ a 2 + c 2 =2( 90+ 100 )+2 √ 70 2 +100 2 = 244.13 mm Đường kính tương đương của một kênh:

Ta có chiều dài kênh : L= 2 m

Tổng số kênh trong buồng sấy : N= 630 kênh

Khối lượng riêng của không khí ở 140 °C : rkk= 0.8334 kg/m 3 Độ nhớt của không khí ở 140 °C (Tra bảng không khí khô) : υ = 2.78 x 10 -5

Vận tốc gió đi trong kênh (Theo chương 4)

Trở lực từ qua ống dẫn:

Bảng 5.5 Tính trở lực qua kênh cấp và thải ở vùng sấy 1

18 Tổng số kênh dẫn hoặc kênh thải trong buồng sấy 1 N 630 kênh

20 Khối lượng riêng của không khí ở 140 oC rkk 0.833 kg/m 3

21 Độ nhớt của không khí ở 140 o C  2.78 x 10 -5 m 2 /s

22 Đường kính trung bình của kênh D 0.08 m

23 Vận tốc gió đi trong kênh vk 0.315 m/s

26 Trở lực của không khí trong kênh cấp và thải của vùng sấy 1 Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P41 39.18 N/m 2

* Tính trở lực qua kênh cấp và thải ở vùng 2:

Chu vi của một kênh:

P = 244.13 mm = 0.24413 m Đường kính tương đương của một kênh:

Ta chọn đường kính ống L= 1 m

Ta có chiều dài kênh : L= 2 m

Tổng số kênh trong buồng sấy : N= 630 kênh

Khối lượng riêng của không khí ở 140 °C : rkk= 0.8334 kg/m 3 Độ nhớt của không khí ở 140 °C (Tra bảng không khí khô) : υ = 2.78 x 10 -5

Vận tốc gió đi trong kênh: v k =0.762¿

Trở lực từ qua ống dẫn:

Bảng 5.8 Tính trở lực qua kênh cấp và thải ở vùng sấy 2

27 Tổng số kênh dẫn hoặc kênh thải trong buồng sấy 2 N 630 kênh

29 Khối lượng riêng của không khí ở 140 oC kk 0.833 kg/m 3

30 Độ nhớt của không khí ở 140 o C  2.78E-05 m 2 /s

35 Trở lực của không khí trong kênh cấp và thải của vùng sấy 2 Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P42 183.8 N/m 2

* Tính trở lực qua lớp hạt ở vùng sấy 1

Hệ số ma sát (Tương ứng với đường kính cát): f* = 0.57 Gia tốc trọng trường: g = 9.81 m/s Chiều cao lớp cát (Từ chương 3)

H = 0.15 m Vận tốc chất không khí trong kênh (Từ chương 4)

U = 0.205 m/s Đường kính trung bình hạt cát (Dựa vào tính kích thước trung bình) x = 1.2672mm Độ rỗng của hạt cát ( Chọn theo kinh nghiệm ):

Pp = 1.2 kg/m 3 Mật độ thể tích cát ( Dựa vào công thức tính độ rỗng cát ):

Pf = Pp(1-) = 1.2x(1-0.41) = 0.708 kg/m 3 Độ nhớt động của không khí ở 140 o C (Tra bảng không khí khô): ¿2.37×10 −5 Pa s

Hệ số hình cầu ( Dựa vào hình dạng của cát):

 = 0.9Tổn thất áp suất qua vùng sấy 1

H 0U¿ ¿ ¿ Rút P ta có công thức theo Ergun Equation and Packed Bed (youtube.com):

Bảng 5.9 Bảng kết quả tính trở lực qua lớp hạt qua vùng sấy 1

39 Chiều cao của lớp cát H 0.15 m

40 Vận tốc chất không khí trong kênh U 0.205 m/s

43 Mật độ cát Pp 1.2 kg/m3

44 Mật độ thể tích của cát Pf 0.708 kg/m3

45 Độ nhớt động học của không khí ở 140 oC μ 2.37x10 -5 Pa.s

47 Tổn thất áp suất qua vùng 1 Ph1 440.66 Pa

* Tính trở lực của hạt ở vùng sấy 2:

Hệ số ma sát (Tương ứng với đường kính của cát): f* = 0.57Gia tốc trọng trường: g = 9.81 m/s Chiều cao lớp cát:

H = 0.15 m Vận tốc chất không khí trong kênh:

U = 0.321 m/s Đường kính trung bình hạt cát: x = 1.2672mm Độ rỗng của hạt cát ( Chọn theo kinh nghiệm ):

Pp = 1.2 kg/m 3 Mật độ thể tích cát:

Pf = Pp(1-) = 1.2x(1-0.41) = 0.708 kg/m 3 Độ nhớt động của không khí ở 140 o C (Tra bảng không khí khô): u=2.37×10 −5 Pa s

Hệ số hình cầu (Chọn theo hình dạng của cát):

 = 0.9 Tổn thất áp suất qua vùng 2

H 0U¿ ¿ ¿ Rút P ta có công thức:

Bảng 5.10 Bảng kết quả tính trở lực qua lớp hạt ở vùng sấy 2

56 Độ nhớt động học của không khí μ 0.000023

58 Tổn thất áp suất qua vùng 1 Ph2 741.95 Pa

* Tính trở lực kênh dẫn và kênh thải ở vùng làm mát

Ta chọn chiều dài kênh L = 1 m

Tổng số kênh dẫn hoặc kênh thải ở vùng làm mát (16 kênh theo chiều rộng, 4 kênh dẫn và 4 kênh thải trong vùng làm mát) :

N = 273 kênh Khối lượng riêng của không khí ở 25 oC: rkk= 1.154 kg/m 3 Độ nhớt không khí ở 25 oC (Tra bảng không khí khô, PL6, TL1): ν=1.55×10 − 5

F = 0.0125 m 2 Chu vi của một kênh:

P= 0.24413 m Đường kính tương đương của một kênh:

Vận tốc gió đi trong kênh (Đã tính theo Chương 4): v k =0.843¿

Trở lực của không khí trong kênh dẫn và thải của vùng làm mát:

Bảng 5.11 Tính trở lực qua kênh cấp và thải ở vùng làm mát

59 Tổng số kênh dẫn hoặc kênh thải ở vùng làm mát N 273 kênh

61 Khối lượng riêng của không khí ở 25 oC rkk 1.154 kg/m3

62 Độ nhớt của không khí ở 25 oC μ 1.55x10 -5 m2/s

67 Trở lực của không khí trong kênh cấp và thải của vùng làm mát Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P43 52.48 N/m2

* Tính trở lực của lớp hạt qua vùng làm mát:

Hệ số ma sát: f* = 0.57 Gia tốc trọng trường: g = 9.81 m/s

H = 0.15 m Vận tốc chất không khí trong kênh:

U = 0.187 m/s Đường kính trung bình hạt cát: x = 1.2672mm Độ rỗng của hạt cát:

Pp = 1.2 kg/m 3 Mật độ thể tích cát:

Pf = Pp(1-) = 1.2x(1-0.41) = 0.708 kg/m 3 Độ nhớt động của không khí ở 140 oC(Tra bảng không khí khô): μ=1.83×10 −5 Pa s

Tổn thất áp suất qua vùng 1

H 0U¿ ¿ ¿ Rút P ta có công thức:

Bảng 5.12 Tính trở lực qua lớp hạt ở vùng làm mát

76 Độ nhớt động học của không khí ở

78 Tổn thất áp suất qua vùng làm mát Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.Ph3 318.605 Pa

* Tính trở lực của không khí đi từ sau kênh thải đến cyclone vùng sấy:

Ta có chiều dài đường ống D = 0.4 m

Ta chọn đường kính ống L= 3 m

Khối lượng riêng của không khí ở 50 oC: rkk= 1.008 kg/m 3 Độ nhớt không khí ở 50 oC (Tra bảng không khí khô): ¿1.8×10 −5 (m 2 /s)

Vận tốc không khí: v k =4× V tbTNS

Trở lực của không khí đi trong ống dẫn từ sau kênh thải đến cyclone vùng sấy:

Bảng 5.13 Tính trở lực từ không khí đi từ sau kênh thải đến cyclone vùng sấy

ST Diễn giải Kí hiệu Giá trị Đơn vị

79 Đường kính ống dẫn từ calo dến vùng sấy D 0.4 m

80 Chiều dài ống dẫn từ calo đến vùng sấy L 3 m

81 Khối lượng của không khí ở 50°C ρkk 1.008 kg/m 3

83 Tốc độ của không khí ωkk 11.41 m/s

Trở lực của không khí đi trong ống dẫn từ sau kênh thải dến Cyclone vùng sấy Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P51 6.91 N/m 2

* Trở lực của không khí đi từ cyclone đến quạt hút vùng sấy:

Ta có đường kính ống dẫn từ cyclone đến quạt hút: D = 0.4 m

Ta chọn chiều dài ống dẫn từ cyclone đến quạt hút: L= 2 m

Khối lượng riêng của không khí ở 50 ºC: rkk= 1.008 kg/m 3 Độ nhớt không khí ở 50 ºC (Tra bảng không khí khô): ¿1.8×10 −5 ¿

Trở lực của không khí đi trong ống dẫn từ cyclone đến quạt hút vùng sấy:

Bảng 5.14 Trở lực của không khí đi từ Cyclone đến quạt hút vùng sấy

87 Đường kính ống dẫn từ Cyclone đến quạt hút D 0.4 m

88 Chiều dài ống dẫn từ Cyclone đến quạt hút L 2 m

89 Khối lượng của không khí ở 50 °C ρkk 1.008 kg/m 3

94 Trở lực của không khí đi trong ống dẫn từ cyclone đến quạt hút vùng sấy Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P52 15.5 N/m 2

* Trở lực của không khí đi từ sau kênh thải đến cyclone vùng làm mát:

Ta có đường kính ống D = 0.3 m

Ta chọn chiều dài ống L= 2 m

Khối lượng riêng của không khí ở 50 ºC: rkk= 1.035 kg/m 3 Độ nhớt không khí ở 50 ºC (Tra bảng không khí khô): ¿1.58×10 −5 ¿

Trở lực của không khí đi trong ống dẫn từ sau kênh thải dến Cyclone vùng làm mát:

Bảng 5.15 Trở lực của không khí đi từ sau kênh thải đến Cyclone vùng làm mát

95 Đường kính ống dẫn từ calo đến vùng làm mát D 0.3 m

96 Chiều dài ống dẫn từ calo đến vùng làm mát L 2 m

97 Khối lượng của không khí ở 27.62 °C ρkk 1.035 kg/m 3

102 Trở lực của không khí đi trong ống dẫn từ sau kênh thải dến Cyclone vùng làm mát Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P61 0.76 N/m 2

* Trở lực của không khí đi từ cyclone đến quạt hút vùng làm mát:

Ta có đường kính ống : D = 0.3 m

Ta chọn chiều dài ống : L= 1 m

Khối lượng riêng của không khí ở 50 ºC

: rkk= 1.035 kg/m 3 Độ nhớt không khí ở 50 ºC (Tra bảng không khí khô): ν=1.58×10 −5 m 3 /h

Trở lực của không khí đi trong ống dẫn từ sau kênh thải đến Cyclone vùng làm mát:

Bảng 5.16 Trở lực của không khí đi từ Cyclone đến quạt hút vùng làm mát

103 Đường kính ống dẫn từ calo đến vùng làm mát D 0.3 m

104 Chiều dài ống dẫn từ calo đến vùng làm mát L 1 m

105 Khối lượng của không khí ở 27.62 °C ρkk 1.035 kg/m 3

Trở lực của không khí đi trong ống dẫn từ sau kênh thải dến Cyclone vùng làm mát Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P62 0.38 N/m 2

* Các trở lực cục bộ

Của quạt hút của vùng sấy (6 trở lực đột mở, 3 trở lực đột thu, 5 trở lực ngoặc dòng):

114 Nhiệt độ trung bình của không khí ttb 100 °C

115 Khối lượng riêng của dòng không khí r 1.0765

116 Tốc độ lớn nhất của dòng khí v 0.435

118 Tổng tổn thất cục bộ Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P72 0.258 N/m2

Của quạt hút của vùng làm mát (2 trở lực đột mở, 2 trở lực đột thu, 2 trở lực ngoặc dòng):

122 Nhiệt độ trung bình của không khí ttb 37.5 °C

123 Khối lượng riêng của dòng không khí r 1.135

124 Tốc độ lớn nhất của dòng khí v 0.258

126 Tổng tổn thất cục bộ Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P73 0.039 N/m2

Tổng trở lực: Trở lực cục bộ và tổn thất lấy 5%

*Chọn quạt vùng làm sấy:

Nhiệt độ trung bình của không khí trước khi vào quạ hút vùng sấy: t=(t 1 '

2 U℃ Áp suất đặt tại quạt (Áp suất tại điều kiện tiêu chuẩn):

B = 760 mmHg Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn: = 1.293 kg/m 3

Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện làm việc: k=1.06 kg/m 3

Trở lực quạt hút vùng sấy: Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P = Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P1 + Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.Pc + Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P3 + Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P41 +Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P42 + Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.Ph1 + Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.Ph2 + Δx, Δy, Δz) khi các kích thước này dần tới không.P71 (5.39)

= 1000.95 N/m 2 Áp suất toàn phần vùng sấy:

760× 1.06 1.2938.6(N/m 2 ) Dựa vào cột áp và lưu lượng ta chọn được quạt theo catalog của quạt ly tâm cánh Đức truyền động trực tiếp SCD – D4,5:

Theo https://bizweb.dktcdn.net/100/291/312/files/scd-d-9dc3b264-823f-4cbf-b4df- bce87fdf9d70.pdf?v11008677160

Hình 5.6 Thông số kỹ thuật và kích thước của quạt vùng sấy

Hình 5.7: Bản vẽ kỹ thuật của quạt hút vùng sấy

*Chọn quạt vùng làm mát:

Nhiệt độ không khí trung bình trước khi đi vào quạt hút khu vực làm mát là 50 độ C Trở lực qua khu vực làm mát được tính theo các công thức: P'' → 0 khi các kích thước tiến dần về 0; P43 → 0 khi các kích thước tiến dần về 0; Ph3 → 0 khi các kích thước tiến dần về 0; P61 → 0 khi các kích thước tiến dần về 0; P62 → 0 khi các kích thước tiến dần về 0; P73 → 0 khi các kích thước tiến dần về 0; Px2.

= 104.23 + 52.48 + 318.6 + 0.766 + 0.383 + 0.039 = 476.51 N/m 2 Áp suất toàn phần vùng làm mát:

760× 1.06 1.293C0.64(N/m 2 ) Dựa vào cột áp và lưu lượng ta chọn được quạt theo catalog của quạt ly tâm cánh bản truyền động trực tiếp SCD – D3,8:

Theo https://bizweb.dktcdn.net/100/291/312/files/scd-b.pdf?v11008573023

Hình 5.8 Thông số kỹ thuật và kích thước của quạt vùng làm mát

Hình 5.9: Bản vẽ kỹ thuật của quạt hút vùng làm mát

MẠCH ĐIỆN HỆ THỐNG THÁP SẤY

Thiết kế mạch điều khiển khiển lò hơi nhằm để điều khiển hơi cấp từ lò hơi để gia nhiệt cho không khí thông qua calorifer và khống chế tự động, mạch cấp nước cho bể lò hơi vì nước ngưng chảy về bể nước cấp chậm, giải phóng nước ngưng trong hộ chậm, làm giảm quá trình truyền nhiệt vì vậy cần bố trí bơm về bể nước cấp và mạch điều khiển băng tải và gàu tải.

Cấp điện cho mạch điều khiển

Khi cấp điện dòng điện cấp vào cuộn hút IRT, CTĐ IRT trở thành thường đóng, cuộn hút IRS có điện, CTĐ IRS trở thành thường đóng cấp điện cho mạch phía sau Khi pha

Khi mất điện ở một trong ba pha cấp, mạch điều khiển sau sẽ mất điện Cụ thể: - Mất điện pha S: Cuộn hút IRS mất điện, công tắc dòng IRS trở thành thường hở, mạch điều khiển sau mất điện - Mất điện pha T: Cuộn hút IRT mất điện, công tắc dòng IRS trở lại trạng thái thường hở, cuộn hút IRS mất điện, công tắc dòng IRS trở lại trạng thái thường hở, mạch điều khiển sau mất điện Nếu mất điện bất kỳ pha nào, động cơ phải dừng lại vì động cơ ba pha không thể hoạt động thiếu một pha.

Bật công tắc Ks1 về phía bơm làm việc, và KFD, KFS về phía Auto Đóng công tắc KB cấp điện cho mạch điều khiển

THA có điện , cuộn hút IR có điện, CTĐ IR trở thành thường đóng cuộn hút FD và

FS có điện, quạt thổi và quạt hút chạy, thực hiện chế độ đốt than củi Khi lò hơi dư tải, áp suất trong lò hơi tăng đến giá trị cài đặt thì role áp suất sẽ tác động làm CTĐ Pr1 trở thành thường hở cuộn hút FD mất điện, quạt thổi dừng, CTĐ Pr2 trở thành thường đóng, cuộn hút GT có điện, tác động biến tần, giảm tải quạt hút.

Khi mực nước trong lò hơi xuống mức thấp cài đặt, thì TL sẽ có điện , bơm chạy và khi nước trong lò lên đến mức cao cài đặt thì TL mất điện , bơm dừng Nếu vì 1 lý do nào đó mà nước trong lò vẫn tiếp tục cạn, xuống đến mức thấp sự cố, TLA có điện đèn sáng, chuông reo, công tắc KB1 để ngắt chuông khi sửa chữa Đồng thời THA mất điện cuộn hút IR mất điện

Khi CTĐ IR trở về trạng thái hở, cuộn hút FD và FS của quạt thổi và quạt hút sẽ mất điện, dẫn đến quạt dừng hoạt động (dừng đốt) Tuy nhiên, nếu bật công tắc cưỡng bức bơm trong tình huống này, bơm vẫn không hoạt động do không có điện cung cấp Khi đóng công tắc KP2, mạch điều khiển sẽ được cấp điện Đồng thời, đóng công tắc KA để cấp điện cho hệ thống làm mềm nước Nếu mực nước trong bể cấp xuống mức thấp cài đặt, tiếp điểm TL sẽ được cấp điện, khiến bơm làm mềm nước hoạt động Ngược lại, khi nước trong bể đạt mức cao cài đặt, TL sẽ mất điện và bơm làm mềm nước sẽ dừng hoạt động.

Nếu vì 1 lý do nào đó mà nước trong bể nước cấp vẫn tiếp tục cạn thì khi xuống mức thấp sự cố, TLA sẽ có điện , đèn sáng chuông reo, công tắc KB2 để ngắt chuông khi sửa chữa.

Bật công tắc KS3 về phía bơm làm việc

Bật công tắc KP3 cấp điện cho mạch điều khiển Khi nước trong bể nước ngưng lên đến mức cao cài đặt thì TH có điện, bơm chạy Khi nước trong bình cạn xuống đến mức thấp cài đặt, TH mất điện, bơm dừng.

Bật công tắc KGT cấp điện cho mạch điều khiển.

Cuộn hút BT1, BT2 có điện, băng tải chạy Cuộn hút GT có điện, gầu tải chạy

Bật công tắc KS cấp điện cho mạch điều khiển

Bật công tắc KF về phía chiều quạt chạy Đóng công tắc KSV cuộn hút SV có điện cấp hơi cho hầm sấy và khi nhiệt độ hầm sấy đạt yêu cầu thì role nhiệt độ sẽ tác động làm cho CTĐ T trở thành thường hở, cuộn hút SV mất điện, đóng van điện từ ngưng cấp hơi cho hầm sấy

Khi cần đảo chiều quạt thì bật công tắc KF về phía ngược lại, khi cần ngừng quạt thì ta bật công tắc KF về phía OFF.

Hình 6.1 Sơ đồ mạch điện cho hệ thống tháp sấy

6.2 Sơ đồ mạng nhiệt cấp hơi cho calorifer

Hình 6.2 Sơ đồ mạch nhiệt cấp hơi cho Calorifer Chú thích

1 Bơm cặn 6 Quạt điều khiển biến tần bằng tay

3 Van điều khiển hơi cấp cho calorifer, sử dụng biến tần tuyến tính 8 Bẫy hơi

4 Van chặn 9 Van một chiều

Quạt ở vùng làm mát luôn chạy ở 100%, quạt ở vùng sấy sẽ có điều chỉnh biến tần bằng tay Nếu cát khô thì sẽ điều chỉnh quạt biến tần bằng tay để giảm công suất quạt, trường hợp cát bị ướt, sẽ tăng công suất của quạt.

Van điện từ cấp hơi cho calorifer dựa trên tín hiệu nhiệt độ khí đầu ra Khi nhiệt độ đạt yêu cầu, tín hiệu tác động lên biến tần khiến van đóng dần, giảm lưu lượng hơi cấp cho calorifer Ngược lại, nếu nhiệt độ đầu ra vẫn chưa phù hợp, tín hiệu sẽ mở dần van, tăng lưu lượng hơi cung cấp cho calorifer.

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống sấy tháp sấy cát thạch anh sử dụng tác nhân sấy không khí (calorifer hơi khí) với năng suất 5 tấn h sử dụng cyclone lọc bụi sau quá trình sấy
Người hướng dẫn	TS. Ngô Phi Mạnh

Định dạng
Số trang	104
Dung lượng	9,16 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
2/ Ngô Phi Mạnh, Kỹ thuật sấy (Hand out), https://drive.google.com/drive/folders/1recrUSB2TY5hjK3_OP061RjfQ5pZVN2x3/ AI (Gemini, ChatGPT)	Link
1/ Trần Văn Phú, Tính toán thiết kế hệ thống sấy. Nhà xuất bản Giáo dục. 2002	Khác
4/ Phạm Lê Dần, Đặng Quốc Phú, Bài tập cơ sở kỹ thuật nhiệt. 2006	Khác
5/ Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Hà Mạnh Thư, Thiết bị trao đổi nhiệt. 2001	Khác
6/ Phạm Duy Vũ, Huỳnh Ngọc Hùng, Nguyễn Quốc Huy, Kỹ thuật xử lý khí phát thải.Nhà xuất bản xây dựng. 2020	Khác
7/ Nhóm sinh viên, Sách thiết kế hệ thống sấy lúa bằng tháp sấy. 2020	Khác