đề tài tính toán thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

i LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay sự phát triển củ nền công nghiệp nước ta nói riêng và thế giới nói riêng, đã và đang dần đổi mới bước vào trời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa, nước ta đ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Người hướng dẫn: Ths Nguyễn Quang Dự

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Mã sinh viên: 1911504110216

Sinh viên thực hiện: Trần Nhật Long

Mã sinh viên: 1911504110224 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Thọ

Mã sinh viên: 1911504110241 Lớp: 19C2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Người hướng dẫn: Ths Nguyễn Quang Dự

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Mã sinh viên: 1911504110216

Sinh viên thực hiện: Trần Nhật Long

Mã sinh viên: 1911504110224 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Thọ

Mã sinh viên: 1911504110241 Lớp: 19C2

Đà Nẵng, tháng 1 năm 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Lương Hữu Hoành - MSV: 1911504110216 - Lớp: 19C2 Trần Nhật Long

Nguyễn Viết Thọ

- MSV: 1911504110224 - MSV: 1911504110241

- Lớp: 19C2 - Lớp: 19C2 2 Tên đề tài: Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

3 Người hướng dẫn: Nguyễn Quang Dự Học hàm/ học vị: Thạc Sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ) ……… ……… 2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)

……… ……… 3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

……… ……… 4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

……… ……… 5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

……… ………

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)

……… ………

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Lương Hữu Hoành - MSV: 1911504110216 - Lớp: 19C2 Trần Nhật Long

Nguyễn Viết Thọ

- MSV: 1911504110224 - MSV: 1911504110241

- Lớp: 19C2 - Lớp: 19C2

2 Tên đề tài: Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

3 Người phản biện: ……….………… Học hàm/ học vị: …………

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: 1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: ………

TT Các tiêu chí đánh giá Điểm

tối đa

Điểm đánh giá 1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải

quyết các nhiệm vụ đồ án được giao 8,0

1a - Tính cấp thiết, tính mới (nội dung chính của ĐATN có

những phần mới so với các ĐATN trước đây); - Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; giá trị ứng dụng thực

tiễn;

1,0

1b - Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức

cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu; - Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá; - Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc

quy trình đáp ứng yêu cầu đặt ra;

3,0

1c - Chất lượng sản phẩm ĐATN về nội dung báo cáo, bản vẽ,

1d - Có kỹ năng sử dụng phần mềm ứng dụng trong vấn đề

nghiên cứu (thể hiện qua kết quả tính toán bằng phần mềm);

- Có kỹ năng sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu (thể hiện qua các tài liệu tham khảo)

1,0

2 Kỹ năng trình bày báo cáo đồ án tốt nghiệp 2,0

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích; 1,0

3 Tổng điểm theo thang 10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

1 Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: ………

Đà Nẵng, ngày tháng năm 20…

Người phản biện

TÓM TẮT

Tên đề tài: Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành

Mã SV: 1911504110216 Lớp: 19C2 Sinh viên thực hiện: Trần Nhật Long

Mã SV: 1911504110224 Lớp: 19C2 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Thọ

Mã SV: 1911504110241 Lớp: 19C2 Tủ sấy que hàn là một thiết bị hiện đại trọng điểm và phổ biến hiện nay trong việc sấy và làm khô các chi tiết sản phẩm que hàn Thường được áp dụng trong các doanh nghiệp và nhà máy sản xuất, nhằm đáp ứng các sản phẩm que hàn có độ …

Vậy nên nhóm tác giả gồm ba thành viên và dược sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo bộ môn dựa theo các kiến thức tích lũy khi học ở trường học Đã đưa ra việc tính toán, thiết kế và chế tạo sản phẩm tủ sấy que hàn được thực hiện dựa trên nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm…

Cấu trúc đồ án gồm 4 chương:

Chương 1 Tổng quan về tủ sấy que hàn

- Khái niệm - Mục đích nghiên cứu - Phương pháp sấy bằng nhiệt điện trở - Cấu trúc và tính năng của tủ sấy que hàn - Lợi ích của việc sử dụng tủ sấy que hàn - Những kiến thức cơ bản về thiết bị sấy

Chương 2 Tính toán và thiết kế các chi tiết của tủ sấy que hàn

- Cấu trúc hệ thống sấy - Nhiệt điện trở

- Vật ẩm

- Tác nhân sấy và tải nhiệt - Tính toán và thiết kế thông số của tủ sấy - Que hàn

- Tính toán lượng ẩm bốc hơi của que hàn - Nguyên lý hoạt động của tủ sấy que hàn - Các chi tiết của tủ điện

- Thiết kế mạch điện của tủ sấy que hàn - Nguyên lý hoạt động của mạch điện tủ sấy que hàn

Chương 3 Thiết kế bản vẽ trên Solidworks và Autocad và chế tạo mô hình

- Thiết kế bản vẽ 3D - Thiết kế bản vẽ lắp

- Chế tạo mô hình Chương 4 Hướng dẫn sử dụng và nguyên tắc an toàn khi sử dụng tủ sấy que hàn

- Hướng dẫn sử dụng tủ sấy que hàn - Nguyên tắc an toàn khi sử dụng tủ sấy que hàn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Quang Dự

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành - MSV: 1911504110216 - Lớp: 19C2 Trần Nhật Long

Nguyễn Viết Thọ

- MSV: 1911504110224 - MSV: 1911504110241

- Lớp: 19C2 - Lớp: 19C2

1 Tên đề tài:

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

Khung ngoài: Sâu: 500mm, Rộng: 500mm, Cao: 500mm

Khung trong: Sâu: 460mm, Rộng: 460mm, Cao: 460mm

Kết cấu: Thép tấm chịu nhiệt

3 Nội dung chính của đồ án:

Lý thuyết: Tổng quan về tủ sấy que hàn Tính toán và thiết kế các thông số của tủ sấy quen hàn Thiết kế bản vẽ trên Solidworks và Autocad và chế tạo mô hình Hướng dẫn sử dụng và nguyên tắc an toàn khi sử dụng tủ sấy que hàn

Bản vẽ: Bảng vẽ 3D

Bảng vẽ lắp

4 Các sản phẩm dự kiến

Bảng thuyết minh tổng hợp về tính toán và thiết kế tủ sấy que hàn Sản phẩm tủ sấy que hàn

Bảng vẽ 3D (A0) Bảng vẽ lắp tủ sấy que hàn (A0)

5 Ngày giao đồ án: … /… /2023 6 Ngày nộp đồ án: … /… /2024

i

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay sự phát triển củ nền công nghiệp nước ta nói riêng và thế giới nói riêng, đã và đang dần đổi mới bước vào trời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa, nước ta đang mở rộng việc xây dựng và phát triển các khu công nghiệp, nhà máy, các cơ sở sản xuất… Chính vì thế tủ sấy que hàn ngày càng được sử dụng và không ngừng phát triển nâng cấp về tính công nghệ để đẩy mạnh tiến độ sản xuất và góp phần to lớn trong việc xây dựng và phát triển nền kinh tế đất nước ta

Chính vì thế nhóm em được giao nhiệm vụ: “Tính toán và thiết kế tủ sấy que hàn” mục đích nhằm cho sinh viên tìm hiểu, nghiên cứu về các kết cấu và cách thức hoạt động của máy từ đó có thể tính toán và thiết bản vẽ, để đưa ra một quy trình thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn hoàn chỉnh

Sau thời gian 5 tháng làm đề tài tốt nghiệp bằng chính nổ lực của nhóm em và được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Ths Nguyễn Quang Dự và các thầy trong khoa Cơ Khí, trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng đến nay nhóm đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp này đúng với thời gian quy định

Vì lần đầu trong công tác thiết kế, kiến thức còn nhiều hạn hẹp, mặc dù đã được sự hướng dẫn của thầy Ths Nguyễn Quang Dự nhưng cũng không tránh khỏi những bở ngỡ, thiếu sót và gặp nhiều khó khăn Nên rất mong được sự giúp đỡ vả chỉ bảo của các thầy trong khoa

Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Cơ Khí, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật – Đại học Đà Nẵng với lòng biết ơn sâu sắc nhất trong thời gian học tập tại trường

ii

CAM ĐOAN

Em xin được cam đoan: Đề tài “Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn là sản phẩm nghiên cứu của nhóm em trong thời gian qua Mọi số liệu sử dụng phân tích trong báo cáo là do chúng em tự tìm hiểu, phân tích một cách khách quan, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và chưa được công bố dưới bất kỳ hình thức nào Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sự không trung thực trong thông tin sử dụng trong công trình nghiên cứu này

Sinh viên thực hiện

Lương Hữu Hoành Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

1.3 Phương pháp sấy bằng nhiệt điện trở 4

1.4 Cấu trúc và tính năng của tủ sấy que hàn 4

1.5 Lợi ích của việc sử dụng tủ sấy que hàn 4

1.6 Những kiến thức cơ bản về thiết bị sấy 5

1.6.1 Quá trình sấy 5

1.6.1.1 Định nghĩa 5

1.6.1.2 Phân biệt quá trình sấy với một số quá trình làm khô khác 5

1.6.2 Các phương pháp sấy 6

1.6.2.1 Phân loại phương pháp sấy theo cách cấp nhiệt 7

a Phương pháp sấy đối lưu 7

b Phương pháp sấy bức xạ 7

c Phương pháo sấy tiếp xúc 7

d Phương pháp sấy dùng điện trường cao tần 7

1.6.2.2 Phân loại theo chế độ thải ẩm 7

a Phương pháp sấy dưới áp suất khí quyển 7

b Phương pháp sấy chân không 7

1.6.2.3 Phân loại phương pháp sấy theo cách xử lý không khí 8

a.Phương pháp sấy dùng nhiệt 8

b.Phương pháp sấy dùng xử lý ẩm (hút ẩm) 9

c.Phương pháp kết hợp gia nhiệt và hút ẩm 9

iv

1.6.3 Các loại thiết bị sấy 10

1.6.3.1 Thiết bị sấy đối lưu 10

1.6.3.2 Thiết bị sấy bức xạ 11

1.6.3.3 Thiết bị sấy tiếp xúc 12

1.6.3.4 Thiết bị sấy điện trường cao tần 12

1.6.3.5 Thiết bị sấy thăng hoa 13

1.6.3.6 Thiết bị sấy thông thường 14

1.6.4 Cấu trúc hệ thống sấy 14

1.6.4.1 Các bộ phận cơ bản của hệ thống sấy 14

1.6.4.2 Các dạng cấu trúc hệ thống sấy 15

1.6.5 Nhiệt điện trở 16

1.6.5.1 Khái niệm 16

1.6.5.2 Đặc điểm 16

1.6.5.3 Các yêu cầu đối với vật liệu làm dây đốt 17

1.6.5.4 Vật liệu làm dây đốt 17

1.6.5.5 Cấu tạo dây đốt điện trở 19

1.6.6 Vật ẩm 21

1.6.6.1 Định nghĩa 21

1.6.6.2 Đặc trưng trạng thái ẩm của vật liệu 22

1.6.6.3 Các dạng liên kết ẩm trong vật liệu: 22

c.Vật keo xốp mao dẫn 26

1.6.7 Tác nhân sấy và tải nhiệt 27

1.6.7.1 Nhiệm vụ của tác nhân sấy 27

1.6.7.2 Các loại tác nhân sấy 28

1.6.7.3 Chọn chất tải nhiệt 28

Chương 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TỦ SẤY QUE HÀN 31

2.1 Tính toán và thiết kế thông số của tủ sấy 31

v

2.1.1 Kích thước và thiết kế 31

2.1.2 Kiểm nghiệm 31

2.1.2.1 Giới thiệu về phần mềm Solidworks Simulation 31

2.1.2.2 Kết quả kiểm nghiệm 32

2.1.3 Vật liệu 33

2.1.4 Hệ thống sấy 33

2.1.5 Hệ thống làm mát 34

2.1.6 Vật liệu cách nhiệt 36

2.1.7 Xác định tiết diện của tủ sấy 37

2.1.8 Tính toán hệ thống làm mát motor quạt 37

2.2 Que hàn 39

2.2.1 Đặc điểm cấu tạo của que hàn 39

2.2.2 Lớp thuốc bọc que hàn 39

2.3 Tính toán lượng ẩm bốc hơi của que hàn 40

2.3.1 Mục đích tính toán nhiệt 40

2.3.2 Xác định lượng ẩm bốc hơi 40

2.3.3 Xác định độ ẩm toàn phần 41

2.3.4 Xác định độ ẩm tuyệt đối 41

2.3.5 Độ chứa ẩm 41

2.3.6 Độ ẩm cân bằng 42

2.4 Nguyên lý hoạt động của tủ sấy que hàn 42

2.5 Các chi tiết trong tủ điện 43

2.5.1 Aptomat 43

2.5.2 Contactor 44

2.5.3 Bộ điều khiển nhiệt độ 45

2.6 Thiết kế mạch điện tủ sấy que hàn: 47

2.7 Nguyên lí hoạt động của mạch điện tủ sấy que hàn: 47

Chương 3: THIẾT KẾ BẢN VẼ TRÊN SOLIDWORKS VÀ AUTOCAD VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH 48

3.1 Thiết kế bản vẽ 3D: 48

3.2 Thiết kế bản vẽ lắp 49

3.3 Chế tạo mô hình: 50

vi

Chương 4: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ NGUYÊN TẮC AN TOÀN KHI

SỬ DỤNG TỦ SẤY QUE HÀN 52

4.1 Hướng dẫn sử dụng tủ sấy que hàn: 52

4.2 Nguyên tắc an toàn khi sử dụng tủ sấy que hàn 52

KẾT LUẬN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

BẢNG 1.1 Thông số và tính năng chính của tủ sấy que hàn 30kg Best Arc DYH-30 BẢNG 1.2 Thông số và tính năng chính của máy sấy nhiệt đối lưu 3D 30 khay BẢNG 1.3 Thông số và tính năng chính của máy sấy diệt khuẩn siêu cao tần dạng băng tải IM-48

BẢNG 1.4 Thông số và tính năng chính của máy sấy thăng hoa WHFD-400 BẢNG 2.1 Thông số và tính năng chính của Aptomat chống giật (RCBO) RKP 1P+N 10A 30mA LS

BẢNG 2.2 Thông số và tính năng chính của Contactor 3 pha loại CJX2-0910 3P 9A BẢNG 2.3 Thông số và tính năng chính Bộ điều khiển nhiệt độ FOX-1004

BẢNG 3.1 Tên gọi các chi tiết trong bảng vẽ lắp BẢNG 3.2 Thông số và tính năng chính của tủ sấy que hàn HÌNH 1.1 Tủ sấy que hàn 30kg Best Arc DYH-30

HÌNH 1.2 Máy sấy nhiệt đối lưu 3D 10 khay HÌNH 1.3 Thiết bị sấy bức xạ (Máy sấy hồng ngoại) HÌNH 1.4 Máy sấy diệt khuẩn siêu cao tần dạng băng tải IM-48 HÌNH 1.5 Máy sấy thăng hoa WHFD-400

HÌNH 1.6 Dây tiết diện tròn quấn kiểu lò xo HÌNH 1.7 Dây đốt bố trí kiểu zic zac

HÌNH 1.8 Cấu tạo dây đốt kín hình chữ U HÌNH 1.9 Đồ thị hấp thu đẳng nhiệt HÌNH 2.1 Bản vẽ thiết kế 3D của tủ sấy que hàn HÌNH 2.2 Kết quả lượng nhiệt của khung mô hình HÌNH 2.3 Điện trở công suất 1,5 kW

viii HÌNH 2.4 Motor quạt 220V/40W

HÌNH 2.5 Gạch cách nhiệt HÌNH 2.6 Bản vẽ thiết kế 3D của motor quạt HÌNH 2.7 Que hàn

HÌNH 2.8 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của tủ sấy que hàn HÌNH 2.9 Aptomat chống giật (RCBO) RKP 1P+N 10A 30mA LS HÌNH 2.10 Contactor 3 pha loại CJX2-0910 3P 9A

HÌNH 2.11 Bộ điều khiển nhiệt độ FOX-1004 HÌNH 2.12 Bản vẽ mạch điện tủ sấy que hàn HÌNH 3.1 Bản vẽ 3d tủ sấy que hàn

HÌNH 3.2 Bản vẽ lắp tủ sấy que hàn HÌNH 3.3 Chế tạo và lắp ráp tủ sấy HÌNH 3.4 Tủ sấy que hàn

ix

DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 1

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

MỞ ĐẦU

Đồ án "Tính toán,thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn" là một đồ án thích hợp nhằm tạo ra một giải pháp hiệu quả cho quá trình hàn que Trong đồ án này, chúng em sẽ tiến hành thiết kế một tủ sấy que hàn đáng tin cậy, có khả năng loại bỏ độ ẩm và duy trì môi trường không khí khô ráo để đảm bảo chất lượng và hiệu suất của quá trình hàn Tủ sấy que hàn là một thiết bị quan trọng trong quy trình hàn que, vì nó giúp loại bỏ độ ẩm và các chất gây ảnh hưởng tiêu cực khác trong que hàn Khi que hàn tiếp xúc với độ ẩm, nước có thể tạo ra các hạt bụi và khí độc khi nung chảy, gây ra các vấn đề như khuyết tật trong mối hàn, vết nứt hoặc giảm độ bền của mối hàn Do đó, tủ sấy que hàn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của quá trình hàn Trong đồ án này, chúng em sẽ tập trung vào việc thiết kế, tính toán và chế tạo tủ sấy que hàn theo các yêu cầu và thông số kỹ thuật cụ thể Các yếu tố quan trọng cần xem xét bao gồm nhiệt độ và độ ẩm trong tủ, quy mô của tủ, vật liệu cách nhiệt, an toàn và hiệu suất năng lượng Chúng em sẽ lựa chọn các linh kiện và vật liệu phù hợp để đảm bảo nhiệt độ và độ ẩm trong tủ ổn định và kiểm soát được Đồng thời, chúng em cũng sẽ thiết kế hệ thống điều khiển hiệu quả để đảm bảo quá trình sấy que hàn diễn ra một cách an toàn và hiệu quả

Ngoài ra, chúng em cũng sẽ xem xét các biện pháp tiết kiệm năng lượng để giảm tiêu thụ và chi phí vận hành của tủ sấy que hàn

Với sự kết hợp giữa kiến thức kỹ thuật, kỹ năng thiết kế và tính toán, chúng em hy vọng sẽ tạo ra một tủ sấy que hàn chất lượng cao, đáng tin cậy và hiệu quả Qua đó, đồ án này sẽ đóng góp vào việc nâng cao hiệu suất và chất lượng của quá trình hàn que

Nội dung của đồ án gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về tủ sấy que hàn Chương 2: Tính toán và thiết kế các chi tiết của tủ sấy que hàn Chương 3: Thiết kế bản vẽ trên Solidworks và Autocad và chế tạo mô hình Chương 4: Hướng dẫn sử và nguyên tắc an toàn khi sử dụng tủ sấy que hàn

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 2

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 3

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TỦ SẤY QUE HÀN

1.1 Khái niệm

Thiết bị "Tủ sấy que hàn áp dụng phương pháp sấy bằng nhiệt điện trở" nhằm cung cấp một giải pháp hiệu quả và tiên tiến cho việc sấy thực phẩm trong ngành công nghiệp Việc sấy que hàn là một bước quan trọng để đảm bảo chất lượng và độ bền của sản phẩm que hàn trong ngành cơ khí nói chung và các ngành khác nói riêng Dự án này nhằm cải thiện quá trình sấy que hàn, tăng năng suất và đảm bảo tính ổn định của quá trình này

Hình 1.1 : Tủ sấy que hàn 30kg Best Arc DYH-30

Bảng 1.1 Thông số và tính năng chính của tủ sấy que hàn 30kg Best Arc

DYH-30

Nhiệt độ sấy tối đa 500 oC +/-20 oC

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 4

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

1.2 Mục đích nghiên cứu

Mục đích của đồ án tốt nghiệp này là nghiên cứu và phát triển một tủ sấy que hàn hiệu quả và đáng tin cậy cho ứng dụng sấy que hàn Chúng ta sẽ tìm hiểu về các yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn về an toàn cần tuân thủ trong quá trình sấy Ngoài ra, chúng ta cũng sẽ tìm hiểu về các phương pháp và công nghệ mới nhất để cải thiện hiệu suất sấy, bảo vệ chất lượng que hàn và tối ưu hóa tiến trình sấy que hàn

1.3 Phương pháp sấy bằng nhiệt điện trở

Phương pháp sấy bằng nhiệt điện trở là một phương pháp sấy tiên tiến và hiệu quả Nó dựa trên việc áp dụng dòng điện qua các điện trở để tạo ra nhiệt, từ đó sấy khô các sản phẩm Công nghệ này cho phép chúng tôi tạo ra nhiệt độ cao và ổn định, giúp kiểm soát quá trình sấy một cách chính xác và linh hoạt Điều này đảm bảo rằng sản phẩm được sấy đều, không bị cháy hay bị hư hỏng do áp lực nhiệt không đồng đều

1.4 Cấu trúc và tính năng của tủ sấy que hàn

Tủ sấy que hàn được thiết kế với cấu trúc chắc chắn, sử dụng vật liệu chịu nhiệt và kháng hóa chất Nó bao gồm một hệ thống điều khiển thông minh để kiểm soát nhiệt độ và thời gian sấy Tủ còn có các thành phần như cảm biến nhiệt độ, quạt thông gió và hệ thống bảo vệ an toàn để đảm bảo quá trình sấy diễn ra một cách an toàn và hiệu quả

1.5 Lợi ích của việc sử dụng tủ sấy que hàn

Việc sử dụng tủ sấy que hàn sấy bằng phương pháp nhiệt điện trở mang lại nhiều lợi ích Đầu tiên, nó cải thiện chất lượng sản phẩm bằng cách đảm bảo sản phẩm sấy được sấy đồng nhất và không bị cháy hoặc bị hư hỏng Thứ hai, nó tăng năng suất bằng cách giảm thời gian sấy, từ đó giúp gia tăng sản xuất.Thứ ba, phương pháp nhiệt điện trở tiết kiệm năng lượng, vì nó cho phép kiểm soát chính xác lượng nhiệt được tạo ra và truyền vào sản phẩm Điều này giúp giảm lượng năng lượng tiêu thụ so với các phương pháp sấy truyền thống Cuối cùng,

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 5

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

việc sử dụng tủ sấy que hàn sấy bằng nhiệt điện trở cũng đóng góp vào bảo vệ môi trường, vì nó giảm thiểu khí thải và lượng chất thải sinh ra từ quá trình sấy

1.6 Những kiến thức cơ bản về thiết bị sấy 1.6.1 Quá trình sấy

1.6.1.1 Định nghĩa

Quá trình sấy là quá trình làm khô một vật thể bằng phương pháp bay hơi Đối tượng của quá trình sấy là các vật ẩm là những vật thể có chứa một lượng chất lỏng nhất định Chất lỏng chứa trong vật ẩm thường là nước Một số ít vật ẩm chứa chất lỏng khác là dung môi hữu cơ Ví dụ: sơn vecni…Qua định nghĩa ta thấy quá trình sấy yêu cầu các tác động cơ bản đến vật ẩm là:

- Cấp nhiệt cho vật ẩm làm cho ẩm trong vật hóa hơi - Lấy hơi ẩm ra khỏi vật và thải vào môi trường Ở đây quá trình hóa hơi của ẩm lỏng trong vật là bay hơi nên có thể xảy ra ở bất kỳ nhiệt độ nào

1.6.1.2 Phân biệt quá trình sấy với một số quá trình làm khô khác

Có một số quá trình có thể làm giảm ẩm trong vật thể nhưng không phải là quá trình sấy, đó là:

- Vắt ly tâm là quá trình làm giảm ẩm của vật liệu bằng phương pháp cơ học Phương pháp này chỉ có thể làm cho ẩm tự do thoát ra khỏi vật

- Cô đặc là phương pháp giảm ẩm của vật thể (dung dịch) bằng cách đun sôi Ví dụ cô đặc dung dịch đường, sữa…

Người ta có thể dùng phương pháp sấy phun để sấy dung dịch đường thành bột đường, sấy dung dịch sữa thành sữa bột… Trong sấy phun người ta phun dung dịch thành hạt vô cùng nhỏ Các hạt nhỏ tiếp xúc với không khí nóng và ẩm bay hơi vào không khí Chất rắn trong dung dịch còn lại ta thu được dưới dạng bột

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 6

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

1.6.2 Các phương pháp sấy

Như đã trình bày ở trên, để sấy khô một vật ẩm cần hai tác động cơ bản: một là gia nhiệt cho vật làm cho ẩm trong vật hóa hơi (cụ thể là bay hơi ở bất kỳ nhiệt độ nào), hai là làm cho ẩm thoát ra khỏi vật và thải vào môi trường

Để cấp nhiệt cho vật có thể dùng phương pháp sau: dẫn nhiệt (cho vật ẩm tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ cao hơn), trao đổi nhiệt đối lưu (cho vật ẩm tiếp xúc với chất lỏng hay khí có nhiệt độ cao hơn), trao đổi nhiệt bức xạ (dùng các nguồn bức xạ cấp nhiệt cho vật), dùng điện trường cao tần để nung nóng vật

Để lấy ẩm ra khỏi vật và thải vào môi trường có thể dùng nhiều biện pháp như: dùng môi chất sấy, dùng máy hút chân không, khi sấy ở nhiệt độ cao hơn 100 độ C hơi ẩm thoát ra có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển sẽ tự thoát vào môi trường

Khi dùng môi chất sấy làm nhiệm vụ thải ẩm, do môi chất sấy tiếp xúc với vật ẩm, ẩm sẽ thoát ra do 3 lực tác động: do chênh lệch nồng độ ẩm trên bề mặt vật và môi chất sấy, do chênh lệch nhiệt độ giữa ẩm thoát ra và môi chất sấy sinh ra lực khuếch tán nhiệt, do chênh lệch phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật ẩm và trong môi chất sấy

Khi dùng bơm chân không làm nhiệm vụ thải ẩm, hơi ẩm được bơm chân không hút đi và thải vào môi trường

Có thể sử dụng thiết bị ngưng tụ hơi (hay ngưng kết) làm cho ẩm ngưng thành lỏng (hoặc rắn và thải vào môi trường bằng cách xả (ứng dụng vào trong sấy thăng hoa)) Thường dùng kết hợp máy hút chân không với thiết bị ngưng tụ hay ngưng kết ẩm để thải ẩm

Cách phân loại phương pháp sấy đúng đắn và khoa học nhất là căn cứ vào các điểm cơ bản đã phân tích ở trên

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 7

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

1.6.2.1 Phân loại phương pháp sấy theo cách cấp nhiệt a Phương pháp sấy đối lưu

Trong phương pháp này việc cấp nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu (tự nhiên hay cưỡng bức) Trường hợp này môi chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt

b Phương pháp sấy bức xạ

Trong phương pháp sấy này việc gia nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng trao đổi nhiệt bức xạ Người ta dùng đèn hồng ngoại hay các bề mặt rắn có nhiệt độ cao hơn để bức xạ nhiệt tới vật ẩm Trường hợp này môi chất sấy không làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật ẩm

c Phương pháo sấy tiếp xúc

Trong phương pháp sấy này việc cấp nhiệt cho vật liệu sấy thực hiện bằng dẫn nhiệt do vật sấy tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ cao hơn

d Phương pháp sấy dùng điện trường cao tần

Trong phương pháp này người ta để vật ẩm trong điện trường tần số cao Vật ẩm sẽ được nóng lên Trường hợp này môi chất sấy không làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật

1.6.2.2 Phân loại theo chế độ thải ẩm a Phương pháp sấy dưới áp suất khí quyển

Trong phương pháp này áp suất trong buồng sấy bằng áp suất khí quyển Việc thoát ẩm do môi chất sấy đảm nhiệm hoặc sấy ở nhiệt độ cao hơn 100 độ C, ẩm tự thoát vào môi trường

b Phương pháp sấy chân không

Trong phương pháp này áp suất trong buồng sấy nhỏ hơn áp suất khí quyển vì vậy không thể dùng môi chất sấy để thải ẩm Việc thải ẩm dùng máy hút chân không hoặc kết hợp với thiết bị ngưng tụ hay ngưng kết ẩm Trường hợp này chỉ dùng máy hút chân không thì máy hút chân không đảm nhiệm hút toàn bộ hơi ẩm thoát ra từ vật để thải vào môi trường Trong trường hợp dùng

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 8

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

kết hợp máy hút chân không có nhiệm vụ tạo chân không ban đầu (lúc khởi động máy) và hút khí không ngưng khi thiết bị làm việc, còn thiết bị ngưng tụ hay ngưng kết ẩm làm nhiệm vụ thải ẩm có nghĩa là toàn bộ ẩm thoát ra hay ngưng kết thành tuyết và được thải ra ngoài dưới dạng lỏng

Khi sấy chân không ở trạng thái dưới điểm ba thể của nước (p = 4,58 mmHg; t = 0,0098°C) ẩm trong vật ở thể rắn và ở vùng thăng hoa của chế độ nhiệt nên việc hóa hơi ẩm là quá trình thăng hoa Ẩm thoát ra sẽ ngưng thành băng tuyết trong thiết bị ngưng kết ẩm và thải ra ngoài bằng cách xả băng Trường hợp này gọi là phương pháp sấy thăng hoa

1.6.2.3 Phân loại phương pháp sấy theo cách xử lý không khí

Khi dùng không khí làm môi chất sấy cần xử lý không khí trước khi đưa vào buồng sấy Có hai hướng xử lý không khí là gia nhiệt và khử ẩm (hoặc tăng ẩm) có nghĩa là xử lý nhiệt ẩm Căn cứ vào cách xử lý không khí ta có các phương pháp sấy sau

a Phương pháp sấy dùng nhiệt

Trong phương pháp sấy này người ta phải gia nhiệt không khí rồi đưa vào buồng sấy hoặc gia nhiệt không khí ngay trong buồng sấy Phương pháp sấy đối lưu là một phương pháp sấy dùng xử lý nhiệt Khi gia nhiệt cho không khí, nhiệt độ không khí tăng lên, độ ẩm tương đối giảm còn độ chứa hơi không đổi Khi không khí tiếp xúc với vật sẽ truyền nhiệt cho vật để ẩm bốc hơi, đồng thời do không khí có độ ẩm tương đối thấp nên chênh lệch phân áp suất hơi ở bề mặt vật và không khí sẽ đủ lớn làm cho ẩm thoát ra dễ dàng Chênh lệch nhiệt độ giữa không khí và vật càng lớn tốc độ bốc hơi ẩm càng lớn, thời gian sấy càng nhỏ, vật khô càng nhanh Tuy nhiên còn phụ thuộc vào quá trình truyền ẩm bên tròn vật sấy

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 9

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

b Phương pháp sấy dùng xử lý ẩm (hút ẩm)

Trong phương pháp này người ta xử lý không khí bằng cách hút ẩm Không khí được hút ẩm, độ chứa hơi giảm làm cho độ ẩm tương đối giảm (nhiệt độ có thể không đối) dẫn đến nhiệt độ nhiệt kế ướt giảm tức là tăng độ chênh Δt = t𝑘- t0 Trị số Δt tăng sẽ tăng cường truyền nhiệt từ không khí tới vật làm cho ẩm bốc hơi thoát vào không khí dưới tác động của chênh lệch phân áp suất hơi nước ở bề mặt vật và không khí Phương pháp này có nhược điểm là chỉ sấy được ẩm tự do, việc sấy ẩm liên kết rất khó khăn Mặt khác do nhiệt độ không khí không cao, thời gian sấy dài nên vật sấy dễ hỏng do vi khuẩn Vì vậy phương pháp này chỉ dùng để sấy một số vật liệu sấy không bị ôi thiu, mốc ở nhiệt độ môi trường

Để khử ẩm của không khí có thể dùng 2 cách

c Phương pháp kết hợp gia nhiệt và hút ẩm

- Dùng chất hút ẩm rắn: Không khí được thổi qua lớp chất hút ẩm rắn để giảm độ chứa hơi Sau đó qua calorife để gia nhiệt rồi đưa vào buồng sấy Dùng phương pháp này không khí vào buồng sấy có nhiệt độ cao và độ ẩm tương đối thấp nên khi tiếp xúc với vật sấy sẽ tăng đáng kể tốc độ bốc hơi ẩm giảm thời gian sấy Tuy vậy phương pháp này không thích hợp với vật liệu không cho phép nứt, cong vênh và vật liệu dày

- Dùng bơm nhiệt để hút ẩm và gia nhiệt:

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 10

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

Dùng bơm nhiệt trong phương pháp này rất thích hợp Không khí được đưa qua giàn lạnh, hơi nước trong không khí sẽ ngưng tụ và thoát ra ngoài làm cho độ chứa hơi giảm Sau đó không khí qua giàn nóng của bơm nhiệt để gia nhiệt đẳng dung ẩm làm cho nhiệt độ tăng lên, độ ẩm tương đối giảm Dùng phương pháp này ta có thể duy trì nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí thích hợp Tuy nhiên dùng phương pháp này nhiệt độ môi chất sấy thấp thường gần nhiệt độ môi trường, vì vậy chỉ thích hợp với một số vật liệu, không sấy được các vật liệu dễ bị vi khuẩn, làm hỏng ở nhiệt độ môi trường: ôi, thiu, mốc,…

1.6.3 Các loại thiết bị sấy 1.6.3.1 Thiết bị sấy đối lưu

Thiết bị này sử dụng phương pháp sấy đối lưu Đây là phương pháp sấy thông dụng nhất Thiết bị sấy đối lưu bao gồm: thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm, thiết bị sấy khí động, thiết bị sấy phun, thiết bị sấy tháp,

Hình 1.2 Máy sấy nhiệt đối lưu 3D 10 khay

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 11

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

Bảng 1.2 Thông số và tính năng chính của máy sấy nhiệt đối lưu 3D 30 khay

Phần mềm điều khiển Artcam, JDJaint, Aspire…

Trên hình 1.2 là máy nhiệt đối lưu 3D 10 khay Máy do Việt Nam gia công và chế tạo, vật liệu gia công có thể là thép không gỉ SUS 304 Thông số và tính năng của máy cho ở bảng 1.2

1.6.3.2 Thiết bị sấy bức xạ

Thiết bị này thường sử dụng phương pháp sấy bức xạ Thiết bị sấy này dùng thích hợp với một số loại sản phẩm như: giấy, vải, sản phẩm chế biến thực

phẩm, dụng cụ y tế,

Hình 1.3 Thiết bị sấy bức xạ (Máy sấy hồng ngoại)

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 12

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

1.6.3.3 Thiết bị sấy tiếp xúc

Thiết bị này sử dụng phương pháp sấy tiếp xúc, gồm 2 kiểu : a Thiết bị sấy tiếp xúc với bề mặt nóng kiểu tang quay hay lô quay b Thiết bị sấy tiếp xúc trong chất lỏng

1.6.3.4 Thiết bị sấy điện trường cao tần

Thiết bị sấy này dùng phương pháp sấy bằng điện trường cao tần

Hình 1.4 Máy sấy diệt khuẩn siêu cao tần dạng băng tải IM-48

Bảng 1.3 Thông số và tính năng chính của máy sấy diệt khuẩn siêu cao tần dạng

băng tải IM-48

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 13

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

Trên hình 1.5 là máy sấy thăng hoa WHFD-400 Máy do Việt Nam gia công và chế tạo, vật liệu gia công có thể là thép không gỉ 304 Thông số và tính năng của máy cho ở bảng 1.3

1.6.3.5 Thiết bị sấy thăng hoa

Thiết bị này sử dụng phương pháp hơi ấm là thăng hoa Việc thải ẩm dùng máy hút chân không kết hợp bình ngưng kết ấm

Hình 1.5 Máy sấy thăng hoa WHFD-400

Bảng 1.4 Thông số và tính năng chính của máy sấy thăng hoa WHFD-400

Tốc độ xuống nhiệt 20÷(-20) trong 60 phút Phương thức truyền nhiệt Dầu Silicone

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 14

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

Trên hình 1.5 là máy sấy thăng hoa WHFD-400 Máy do Việt Nam gia công và chế tạo, vật liệu gia công có thể là thép không gỉ 304 Thông số và tính năng của máy cho ở bảng 1.4

1.6.3.6 Thiết bị sấy thông thường

Thiết bị này sử dụng cách thải ẩm bằng máy hút chân không Do buồng sấy có chân không nên không thể dùng cấp nhiệt bằng đối lưu, việc cấp nhiệt cho vật ẩm bằng bức xạ hay dẫn nhiệt

1.6.4 Cấu trúc hệ thống sấy 1.6.4.1 Các bộ phận cơ bản của hệ thống sấy Hệ thống sấy bao gồm các bộ phận cơ bản sau:

a Buồng sấy

Buồng sấy là không gian thực hiện quá trình sấy khô vật liệu Đây là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống sấy Tùy theo phương pháp sấy, loại thiết bị sấy mà buồng sấy có dạng khác nhau Ví dụ thiết bị sấy buồng, bộ phận buồng sấy có thể nhỏ như một cái tủ, có thể lớn như một căn phòng Trong thiết bị sấy hầm, buồng sấy là một buồng có chiều dài lớn như một căn phòng Trong thiết bị sấy hầm, buồng sấy là một buồng có chiều dài lớn như một đường hầm Trong thiết bị sấy phun, buồng sấy là một buồng hình trụ đứng hay nằm ngang Trong thiết bị sấy khí động, buồng sấy là một ống hình trụ để đứng, có chiều cao lớn Và sản phẩm của nhóm chúng em đang tính toán và chế tạo thuộc thiết bị sấy buồng

b Bộ phận cung cấp nhiệt

Tùy theo hệ thống sấy khác nhau, bộ phận cung cấp nhiệt cũng khác nhau Ví dụ, trong thiết bị sấy bức xạ, bộ phận cấp nhiệt khá đơn giản, có thể là các đèn hồng ngoại, các ống dây điện trở, hay các tấm bức xạ gia nhiệt bằng chất lỏng hay khí đốt

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 15

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

Thiết bị sấy đối lưu dùng môi chất sấy là không khí, chất tải nhiệt là hơi nước thì bộ phận cấp nhiệt là calorife khí – hơi Nếu chất tải nhiệt là khói thì bộ phận cấp nhiệt là calorife khí – khói

c Bộ phận thông gió và tải ẩm

Bộ phận này có nhiệm vụ tải ẩm từ vật sấy vào môi trường Khi sấy bức xạ việc thông gió còn có nhiệm vụ bảo vệ vật sấy khỏi quá nhiệt

Các thiết bị sấy dưới áp suất khí quyển đều dùng môi chất đối lưu (tự nhiên hay cưỡng bức) để tải ẩm Trong các thiết bị này đều cần tạo điều kiện thông gió tốt trên bề mặt vật liệu để ẩm thoát ra từ vật được môi chất mang đi dễ dàng Khi thông gió cưỡng bức bộ phận này gồm: các quạt gió, các đường ống dẫn gió cấp vào buồng sấy, đường hồi (nếu có), ống thoát khí…

Các thiết bị sấy chân không, việc thải ẩm dùng bơm chân không hoặc kết hợp với các bình ngưng ẩm (sấy thăng hoa)

d Bộ phận cấp vật liệu và lấy sản phẩm

Bộ phận này cũng khác nhau tùy thuộc vào loại thiết bị sấy Trong thiết bị sấy buồng và hầm vật liệu sấy để trên các khay đặt thành tầng trên các xe gòng, các xe được đẩy vào buồng sấy và sản phẩm lấy ra từ các xe gòng Việc đẩy xe vào và lấy ra có thể bằng thủ công hay cơ khí Trong thiết bị sấy hầm dùng băng tải, vật liệu được đưa vào và lấy ra khỏi hầm bằng băng tải Trong thiết bị sấy phun, vật liệu đưa vào bằng bơm qua vòi phun Sản phẩm được lấy ra dưới dạng bột bằng các tay gạt và vít tải

e Hệ thống đo lường, điều khiển

Hệ thống này có nhiệm vụ đo nhiệt độ, độ ẩm tương đối của môi chất sấy tại các vị trí cần thiết 𝑡1, 𝜑1, 𝑡2, 𝜑2…Tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm môi chất vào thiết bị nhằm duy trì chế độ sấy theo đúng yêu cầu

1.6.4.2 Các dạng cấu trúc hệ thống sấy a Hệ thống sấy công suất nhỏ

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 16

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

Hệ thống này thường có cấu trúc dạng tủ, đa số là các kiểu sấy đối lưu cưỡng bức, một số kiểu sấy bức xạ, sấy bằng điện trường tần số cao Các thiết bị sấy loại này thường được chế tạo hàng loạt có điều khiển tự động nhiệt độ môi chất sấy Vật liệu sấy thường đặt trên các khay đưa vào buồng sấy bằng thủ công và đặt trên các giá đỡ trong buồng Loại thiết bị này có thể sấy nhiều loại sản phẩm khác nhau

b Hệ thống sấy công suất lớn

Hệ số này có cấu trúc rất đa dạng tùy thuộc vào phương pháp sấy, kiểu thiết bị sấy Trong hệ thống này cần bố trí hợp lí giữa buồng sấy với các bộ phận khác như: bộ phận cấp nhiệt, cấp hơi nước, cấp khói, bộ phận cấp vật liệu và lấy sản phẩm… Trong dây chuyền công nghệ sản xuất sản phẩm, hệ thống sấy được bố trí trong một phân xưởng sơ chế nguyên liệu hay thành phẩm

1.6.5 Nhiệt điện trở 1.6.5.1 Khái niệm

Nhiệt điện trở là thiết bị trực tiếp tạo ra nhiệt khi được cấp điện vào 2 đầu của thanh nhiệt Bản chất của điện trở chính là cản trở dòng điện, tuy nhiên vật liệu sử dụng vẫn là một dạng kim loại có trị số điện trở nhất định, khi có dòng điện chạy qua sẽ sinh nhiệt

1.6.5.2 Đặc điểm

Hầu hết các kim loại đều dẫn điện, tuy nhiên mức độ dẫn điện sẽ khác nhau do tính chất cản trở dòng điện của kim loại là khác nhau Kim loại dẫn điện tốt như nhôm, đồng, thiếc, vàng, các kim loại khác dẫn điện kém hơn, những vật liệu không dẫn điện tức là cản trở hoàn toàn dòng điện đi qua Nhiệt điện trở là vật liệu có điện trở suất nhất định, có mức sinh nhiệt cao, có khả năng chịu nhiệt cao và có khả năng chống cháy vật liệu tốt, thông thường hiện nay người ta sử dụng hợp kim 20% crom và 80% niken Với mỗi loại điện trở khác nhau sẽ có mức điện trở suất khác nhau, khi đó tổng điện trở của một hay nhiều đoạn điện

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 17

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

trở sẽ được tính theo công thức R = ᴩ.L/S Trong đó : R là tổng trở của đoạn, ᴩ là điện trở suất, L là chiều dài, S là tiết diện dây điện trở

1.6.5.3 Các yêu cầu đối với vật liệu làm dây đốt

Trong lò sấy điện trở, dây đốt là phần tử chính biến đổi điện năng thành nhiệt năng thông qua hiệu ứng Joule Dây đốt cần phải được làm từ các vật liệu thoả mãn các yêu cầu sau:

- Khả năng chịu nhiệt tốt: không bị ôxi hoá trong môi trường không khí ở nhiệt độ cao

- Bền nhiệt cao, bền cơ học tốt, dây điện trở không được biến dạng, chúng có thể tự bền vững dưới tác dụng của bản thân dây điện trở

- Điện trở suất lớn: tạo cho dây điện trở có cấu trúc nhẹ khi cùng đáp ứng một công suất theo yêu cầu, dễ dàng bố trí trong lò

- Hệ số nhiệt điện trở nhỏ (, ): nghĩa là nhiệt độ càng cao thì điện rở càng lớn - Kích thước hình học phải ổn định: ít thay đổi hình dáng ở nhiệt độ làm việc - Các tính chất điện phải cố định

- Dễ gia công: kéo dây, dễ hàn, đối với vật liệu phi kim loại cần ép khuôn được

1.6.5.4 Vật liệu làm dây đốt

Để thoả mãn được các yêu cầu trên, trong thực tế rất khó có vật liệu đáp ứng được Nhưng người ta đã chọn một số vật liệu đáp ứng được tốt các yêu cầu chính để chế tạo dây điện trở Các vật liệu đó là của hợp kim Niken và Crôm, thường gọi là “Micrôm” Hợp kim của Crôm và nhôm cacbonrun [Sie] Trong những lò nhiệt độ thấp, chế độ làm việc ngắn thì có thể dùng thép xây dựng làm điện trở

a Vật liệu hợp kim

- Hợp kim microm:

Hợp kim micrôm có độ bền nhiệt tốt vì có lớp màng ôxit crôm (Cr2O3), bảo vệ rất chặt, chịu sự thay đổi nhiệt độ tốt nên có thể làm việc trong các lò có chế độ làm việc gián đoạn Hợp kim micrôm có cơ tính tốt ở nhiệt độ thường

Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ sấy que hàn

Sinh viên thực hiện: Lương Hữu Hoành Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Dự 18

Trần Nhật Long Nguyễn Viết Thọ

cũng như nhiệt độ cao, dẻo, dễ gia công, dễ hàn, điện trở suất lớn, hệ số nhiệt điện trở nhỏ, không có hiện tượng già hoá 6 Micrôm là vật liệu đắt tiền, nên người ta có khuynh hướng tìm các vật liệu khác thay thế

- Hợp kim sắt – crom – nhôm:

Hợp kim này chịu được nhiệt độ cao, thoả mãn yêu cầu các tính chất điện, nhưng có nhược điểm là giòn, khó gia công, kém bền cơ học ở nhiệt độ cao Vì thế cần thiết chú ý tránh các tác động tải trọng của chính dây điện trở Một nhược điểm nữa là hợp kim sắtcrôm- nhôm ở nhiệt độ cao dễ bị các ôxit sắt, ôxit SiO2 tác động hoá học, phá hoại lớp màng bảo vệ của các ôxít Al2O3 và Cr2 O3 Vì vậy, tường lò, nơi tiếp xúc với hợp kim này phải là vật liệu chứa nhiều Alumin (Al2O3 70%; Fe2O3 1%)

b Vật liệu phi kim loại - Vật liệu cacbonrun [SiC]:

Trong số các vật liệu phi kim loại được sử dụng làm dây đốt, là vật liệu cacbonrun Các thanh cacbonrun chỉ khác nhau về cấu trúc cũng như phương pháp chế tạo Cacbonrun chịu được nhiệt độ 1350 14500C nên có thể đảm bảo lò đạt tới nhiệt độ 135014000C Điện trở suất của cacbonrun lớn hơn nhiều so với kim loại, chúng đạt tới 800  1900 Ω 𝑚𝑚2 /m Vì vậy, các thanh cacbonrun thường có tiết diện lớn Các thanh cacbonrun giòn, tăng nhiệt độ khi nung, nên phải sấy và nâng nhiệt độ từ từ Điện trở của cacbonrun giảm khi nhiệt độ tăng Khi làm việc, thanh nung cacbonrun bị già hoá (điện trở tăng lên khi tăng thời gian sử dụng) Sau 6080 giờ làm việc đầu tiên, điện trở tăng 20%, sau đó tăng chậm hơn Vì điện trở tăng dần do bị già hoá, vậy muốn đảm bảo công suất cần phải tăng điện áp cấp vào lò (P=U2 /R) Lò làm việc với thanh nung cacbonrun thường có máy biến áp nhiều nấc để điều chỉnh điện áp thứ cấp Thời gian làm việc của thanh nung cacbonrun là 10002000h khi nhiệt độ lò là 14000C Nếu nhiệt độ lò cao hơn 14000C thì thời gian làm việc giảm xuống Nếu nhiệt độ lò là 120013000C thì thời gian làm việc tăng 23 lần so với 14000C Do các