Kĩ thuật sấy đường

Trang 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN GIỚI THIỆU ĐẦU ĐỀ ĐỒ ÁN

Sấy là phương pháp thường dùng trong công nghiệp và đời sống Kết quả của quá trình sấy làm cho hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên Điều đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau Ví dụ: đối với các nông sản và thực phẩm nhằm tăng cường tính bền vững trong bảo quản, đối với các nhiên liệu ( than, củi) được nâng cao lượng nhiệt cháy, đối với gốm sứ làm tăng độ bền

cơ học, giảm chi phí vận chuyển…

Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái của pha lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trong quá trình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước nên người ta thường gọi là ẩm

Tùy theo quá trình cấp nhiệt cho ẩm mà người ta phân ra các phương pháp sấy khác nhau: cấp nhiệt bằng đối lưu gọi là sấy đối lưu, cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc, cấp nhiệt bằng bức xạ gọi là sấy bức xạ…

Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt, cục nhỏ Hệ thống sấy thùng quay cũng là hệ thống sấy đối lưu Trong đồ án này, em xin trình bày về qui trình công nghệ và thiết bị sấy thùng quay dùng để sấy đường với năng xuất đầu ra là 1200kg/h

GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU.

Nước ta là một nước nhiệt đới nên đường được sản xuất chủ yếu từ cây mía Đường được đem đi sấy là những tinh thể saccharose, có kích thước trung bình là 0,8 mm

Saccarose là một đường kép có công thức phân tử là C12H22O11, gồm 2 phân tử α - D - glucose và β - D - fructose liên kết với nhau bằng liên kết 1,2 –

glucoside

Do đó saccarose không còn tính khử, không tạo được osazone Nó bị

caramel hóa ở nhiệt độ nóng chảy từ 160 ÷ 180 oC Nhưng ở nhiệt độ lớn hơn

1050C thì đường sẽ bị caramel hóa một phần làm đường bị sẫm màu

Trong tự nhiên, saccarose có trong mía, củ cải đường, thốt nốt,…

Saccarose

Trang 2

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.1.SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:

2.2.HÌNH VẼ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:

2.3.THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Vật liệu:

Đường sau khi ly tâm sẽ được đưa đến gầu tải để vận chuyển lên cao rồi đưa vật liệu vào cơ cấu nhập liệu vào thùng sấy Tại thùng sấy, đường sẽ đi sâu vào thùng sấy, được xáo trộn bởi các cánh nâng khi thùng quay Đồng thời sẽ diễn

ra quá trình trao đổi ẩm với TNS Qúa trình cứ thế diễn ra từ khi đường bắt đầu vào thùng và ra khỏi thùng để đạt được độ ẩm theo yêu cầu kĩ thuật Ở cuối thùng sấy, đường sau khi được tách ẩm sẽ được tháo liệu ra ngoài, được vận chuyển bằng hệ

Đường sau sấy

Băng tảiThùng sấy

Cơ cấu nhập liệu

ĐườngGầu tải

CalorifeQuạt đẩy

Nước ngưng

XyclonQuạt hút

Bụi đườngHơi nước

Không khí

Trang 3

thống băng tải Nhiệt độ đầu ra của đường khá cao ( khoảng40 0C) nên phải được làm nguội Có 2 cách để thực hiện quá trình làm nguội đường:

Dùng luồng không khí lạnh, khô thổi cưỡng bức để làm nguội

Làm nguội tự nhiên bằng cách lợi dụng độ dài thích hợp của hệ thống băng tải

 Tác nhân sấy:

Không khí ở điều kiện bình thường (270C, 85%) được quạt đẩy đưa vào hệ thống qua ống dẫn khí vào calorife để tiến hành trao đổi nhiệt lên 920C, sau đó được dẫn vào thùng sấy Do có sự mất mát nhiệt trên đường ống dẫn nên khi TNS vào tới thùng quay nhiệt độ còn 900C Tại thùng sấy, TNS sẽ tiến hành quá trình truyền nhiệt và dẫn ẩm ra khỏi vật liệu sấy Nhiệt độ TNS giảm dần và khi ra khỏi thùng sấy chỉ còn 400C

Trong không khí ra khỏi thùng có lẫn bụi đường, hỗn hợp khí-bụi này được dẫn vào cyclon để lọc và thu bụi đường, không khí sạch được thải ra ngoài môi trường

Calorife được gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa ở áp suất 2 atm lấy từ lò hơi Nhiên liệu dùng để đốt lò hơi là dầu FO

Trang 4

PHẦN 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG

NĂNG LƯỢNG CÁC THÔNG SỐ:

Năng suất nhập liệu tính theo sản phẩm G2=1200 kg/h

Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy: u1=2%=0.02

Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy: u2=0.4%=0.004

Khối lượng riêng thể tích của đường :ρv=990+27u kg/m3

(CT2.84,tr100-[2])Nhiệt dung riêng của đường:Cđ= 996+1.6T (J/kg.K) ( tr 100-[2])

Đường kính tương đương hạt đường: d=0,8 mm

Chọn quá trình sấy xuôi chiều

Chọn cường độ sấy A=9 (kg/m3h) (Bảng 6.2,tr 179- [6])

CÔNG THỨC DÙNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY:

Áp suất hơi bão hòa:

42 4026 12

C t

P x

*

* 622

) 622 0 (

x

xP P

x P

.t x r C t C

I = k + o + h (kJ/kg) (CT VII.13-tr95-[11])Trong đó:

Ck = 1 kJ/kg.K - nhiệt dung riêng của không khí khô

Ch = 1.97 kJ/kg.K - nhiệt dung riêng của hơi nước

ro = 2493 kJ/kg - ẩn nhiệt hóa hơi của nước

t – nhiệt độ không khí (0C)

Trang 5

x – hàm ẩm (kg ẩm/kgkkk).

) 97 1 2493

x t

P M

RT v

R - hằng số khí: R =8314 J/kmol.độ

M - khối lượng không khí: M = 29 kg/kmol

P, Pb - áp suất khí trời và phân áp suất bão hòa của hơi nước trong không khí

P

o o

o 0 378

ρ

ρ (kg/m3) (CT VII.9-tr95-[2])Trong đó:

P, Pb lấy đơn vị là N/m2

To – nhiệt độ tiêu chuẩn: To = 273 K

ρo – khối lượng riêng không khí khô ở điều kiện chuẩn: ρo = 1,293 kg/m3

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI TÁC NHÂN SẤY TRONG QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT:

Thông số trạng thái của không khí ngoài trời (A):

Vậy tại điểm A, ta có:

to = 27oC; ϕ0=85%

Áp suất hơi bão hòa: Pb0 = 0,03548 bar

Hàm ẩm: x0 = 0,0188 kg ẩm/kgkkk

Enthalpy: I0 = 75.37 kJ/kg

Thể tích riêng của không khí ẩm: v0 = 0,879 m3/kgkk

Khối lượng riêng : ρ0 =1,202 kg/m3

Thông số trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy (B):

Không khí ngoài trời từ trạng thái (A) được đưa vào calorife nhờ quạt hút và được đốt nóng đẳng ẩm đến trạng thái B(x1, t1) (nghĩa là x1 = x0 = 0,0188

kgẩm/kgkk) để đưa vào thùng sấy

Rõ ràng, nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, được quy định bởi tính chất của vật liệu sấy và chế độ công nghệ và được chọn ở phần trên Do đường bị ngả màu khi nhiệt độ trên 1050C nên ta cần nhiệt độ tác nhân sấy dưới nhiệt độ này Chọn:

Tại điểm B: t1 = 90 oC; x1 = x0 = 0.0188 kg ẩm/kgkk

Khi đó áp dụng các công thức đã nêu ở phần III.1., các thông số khác của tác nhân sấy ở trạng thái B được xác định như sau:

Áp suất hơi bão hòa: P = 0.6908 bar

Trang 6

Độ ẩm tương đối: ϕ1 = 0.043 = 4.3 %.

Enthalpy: I1 = 140.2 kJ/kg

Thể tích riêng của không khí ẩm: v1 = 2.45 m3/kgkk

Khối lượng riêng : ρ1 = 0.784 kg/m3

Thông số trạng thái của tác nhân sấy ra khỏi thùng sấy (C):

Không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình sấy

Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi thùng sấy t2 tùy chọn sao cho tổn thất nhiệt

do tác nhân sấy mang đi là bé nhất nhưng phải tránh hiện tượng đọng sương (nghĩa là tránh trạng thái C nằm trên đường bão hòa) Đồng thời, hàm ẩm của tác nhân sấy tại C phải nhỏ hơn độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy tại điểm đó để vật liệu sấy không hút ẩm trở lại

Với quá trình sấy lý thuyết ta có: I2 = I1 = 140.2 kJ/kgkk;  = 100 %

⇒ tđs = 37 0C ⇒ chọn t2 = 40 oC

Khi đó áp dụng các công thức đã nêu, các thông số khác của tác nhân sấy ở trạng thái C được xác định như sau:

Áp suất hơi bão hòa: Pb2 = 0.073 bar

Hàm ẩm: x2 = 0.03896 kg ẩm/kgkk

Độ ẩm tương đối: ϕ2 = 0.8179 =82%

Thể tích riêng của không khí ẩm: v2 = 0.94535 m3/kgkk

Khối lượng riêng : ρ1 = 1.1386 kg/m3

Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết tóm tắt ở Bảng 1.

Bảng1: Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết:

Đại lượng Trạng thái không

khí ban đầu (A)

Trạng thái không khí vào thiết bị sấy (B)

Trạng thái không khí

ra khỏi thiết bị sấy (C)

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT:

Phương trình cân bằng vật chất:

Trang 7

W u G u

G

W G

1

2 1

Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ:

)02,01(

)004,002,0(1200

1 1

2 1

Lượng vật liệu khô tuyệt đối:

2 1195 )

004 , 0 1 (

* 1200 )

19 1200 2

Lượng tác nhân khô cần thiết:

73 971 0188 , 0 03896 , 0

59 19 1

W

Lượng tác nhân tiêu hao riêng:

603 49 0188 , 0 03896 , 0

1 1

1 2

L

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN SẤY TRONG QUÁ TRÌNH THỰC TẾ:

Cân bằng năng lượng chung cho quá trình sấy:

Vì quá trình sấy không có bổ sung nhiệt lượng và thiết bị sấy thùng quay không có thiết bị chuyển tải ⇒ Qbs = Qvc = 0 Như vậy:

Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy gồm:

Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong caloriphe: L(I1 – I0)

Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: [(G1 - W)Cv1 + WCa].tv1

Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy gồm:

Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi: L(I2 – I0)

Nhiệt lượng tổn thất qua cơ cấu bao che: Qbc

Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: G2.Cv2.tV2

Ca - nhiệt dung riêng của ẩm (nước): Ca = Cn = 4180 J/kg.K

Ck - nhiệt dung riêng của vật liệu khô: Cvk = 996 + 1,26T (J/kg độ)

kg J T

Trang 8

19

5 13394

Trong đó:

rv1 - ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong vật liệu sấy ở nhiệt độ vào :

rv1 = 2428.99 kJ/kg (cĩ nội suy) (BảngI.212-tr254-[10])

⇒ Qhi= 19.59*(2428.99 + 1,97.(40-27)) = 48085.614 kJ/h

⇒ Qbc = 0,040 Qhi = 0,040 * 48085.614 = 1923.42 kJ/h

18 98 59 19

42 1923

Với quá trình sấy lý thuyết: ∆ = 0

Với quá trình sấy thực tế: ∆ ≠ 0 và được tính như sau:

Trang 9

* 97 , 1 2493 ( 89 657

40

* 1 0188 , 0 ) 89 657 ( 2 140 )

(

*

2

2 1

−

= +

t C x I

x

h o

k

kgẩm/kgkk (CT VII.26-tr105-[11]) Aùp dụng các công thức tương ứng đã nêu, các thông số khác của tác nhân sấy ở đầu ra của thùng sấy trong quá trình sấy thực (C’) được xác định như sau:Enthalpy: ' 98 894

2 =

Aùp suất hơi bão hòa: 0.073bar

Độ ẩm tương đối: ' 0 , 736 73 6 %

, 0 03485 , 0

59 19

1

' 2

1 1

1

' 2

19

47 63523 '

614 48085

Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế được tóm tắt trong

Bảng2: Trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế:

Đại lượng Trạng thái không

khí ban đầu (A)

Trạng thái không khí vào thiết bị sấy (B)

Trạng thái không khí ra khỏi thiết

bị sấy (C’)

Trang 10

I (kJ/kgkk) 74.87 140.2 98.894

TÍNH THỜI GIAN SẤY:

Tính thời gian sấy

ph ph

h W

W A

W W

)]

4 , 0 2 ( 200 [ 9

) 4 , 0 2 (

18 , 0 990 2 )]

( 200 [

) (

2

2 1

PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH:

Thiết bị sấy đường sử dụng cánh nâng (Bảng 6.2 tr179-[6])Chọn hệ số chứa đầy β=0.18 (Bảng 6.1 tr177-[6])Chọn tốc độ quay của thùng: n=1 vòng/ph

Chọn góc nghiêng của thùng α =50

Thể tích thùng sấy tính theo lý thuyết:

3 1767 2 9

59 19

m A

W

V T = = ≈ (CT 6.42- tr178-[6]) Thời gian lưu của vật liệu trong thùng:

α

τ

tg D n

L k m T

T

.

. 1

k m

tg D n

T

ατ

=

Mà

1 1 3 2

4

.

4

.

k m

tg n D L

D

T

ατπ

=

Trang 11

⇒ đường kính thùng m

tg tg

n

k m V

5

* 1

* 20

*

6 , 0

* 5 , 0

* 1767 2

* 4

.

4

3 3

1

=

πα

T

78.0

*14,3

1767.2

*44

2

=πChọn DT =0.8m; LT = 4.6m

Khi đó, thể tích thực của thùng sấy:

31 2 6 4 4

8 0 4

tg D n

L k m

T

5

* 8 0

* 1

56 4

* 6 , 0

* 5 , 0

.

. 1

% 100

* 20

5 19 20 1

ε

Thời gian lưu vật liệu trong thùng sấy bằng thời gian sấy

=> Các thông số chọn trên là hợp lý

Tính tốc độ tác nhân sấy

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy sau calorife:

) / ( 8 1769 56

1220

* 45

' 1

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy sau thùng sấy:

) / ( 38 1186 56

1220

* 972 0 '

38 1186 8

1769 2

1

_

h m V

V

Tiết diện tự do của thùng sấy:

) ( 412 , 0 4

8 0 ) 18 , 0 1 ( 4

) 18 , 0 1 ( )

0

09 1478

_

s m h

m F

V

Chọn tốc độ tác nhân sấy trong thùng : 1m/s

CHIỀU CAO LỚP VẬT LIỆU TRONG THÙNG:

Trang 12

Tỷ lệ chứa đầy vật liệu trong thùng:

8 0

* 4

2 2

2 sin 180

2

2 sin 180

2

2 2

Khối lượng khối vật liệu trong thùng:

Mnl= G1τ1 = 1219,95*19.5/60=396.48kg

TÍNH BỀ DÀY THÙNG:

Nhiệt độ tính toán chọn 900C

Do áp suất dư bé hơn 5.104 N/m2 nên ta tính thùng theo trường hợp thân chịu áp suất trong P= 0.1 N/m2

Chọn vật liệu làm thùng là thép OX18H10T

Trang 13

Bảng3: Các tính chất của vật liệu chế tạo thùng:

1 Ứng suất tiêu chuẩn [σ]* N/mm2 Hình 1–2/p22-[8] 140

cách nhiệt)

0,95

4 Ứng suất cho phép [σ] N/mm2 [σ] = η[σ]*

Ứng suất của vật liệu: [σ]=η [σ]* =140*0,95 = 133 N/mm2

Kiểm tra điều kiện : 0 , 95 1263 5

1 , 0

133 ]

mm p

D S

h

95 , 0 133 2

1 , 0

* 800 ].

[ 2

Hệ số bổ sung kích thước: C = Ca + Cb + Cc + Co (CT1.10/p27,[8])

Bảng4: Các hệ số bổ sung kích thước cho bề dày thùng:

Giá trị (mm)

Trang 14

Kiểm tra các điều kiện:

0065 , 0 800

0 5

(CT 5.10/p131,[8])Áp suất lớn nhất cho phép trong thân thiết bị:

56956 1 )

0 5 ( 800

) 0 5 ( 95 , 0 133 2 ) (

) (

].

[ 2 ]

− +

−

=

a T

a h

C S D

C S

N/mm2 =1,569.106 N/m2

(CT 5.11/p131,[8])

⇒ thỏa điều kiện [p] > p = 0,1.106 N/m2

TÍNH TRỞ LỰC QUA THÙNG SẤY:

Trong hệ thống sấy thùng quay, tác nhân sấy không những đi qua lớp hạt nằm trên cánh và trên mặt thùng sấy mà còn đi qua dòng hạt rơi từ đỉnh thùng và các cánh từ trên xuống Do đó, trở lực của tác nhân sấy trong thùng sấy có những đặc thù riêng và được tính theo các công thức kinh nghiệm

Bảng 5:Các thông số của tác nhân sấy trong thùng sấy:

Chuẩn số Reynolds:

3 37 10

03 , 2

947 , 0 0008 , 0 1

µ

ρ

(CT V.36/p13,[11])Khối lượng riêng dẫn xuất của khối hạt chuyển động trong thùng sấy:

) / ( 2

75 , 0

) (

25 ,

m kg V

G G

× +

×

) / ( 42 31 31

2 2 75 , 0

18 0 ) 1200 95

1219 ( 25 ,

C v

L a

hạt 2

.

100 3

37

490 85 , 5 Re

100 Re

490 85

,

=

Trang 15

C - hệ số đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt

ρ

ρ ρ

0342 , 0 968 0

968 0 1 1

0008 , 0 81 , 9 2

0342 , 0 947 , 0 1 6 4 36 35

m N O

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CÁNH ĐẢO:

Sử dụng cánh nâng làm bằng thép không gỉ 0X18H10T có các thông số đặc trưng như sau: (Bảng 6.1/P167,[6]):

Hệ số chứa đầy: β = 18%

Góc gấp của cánh: ∆ϕ = 140o

Hình : Ký hiệu các kích thước cánh đảo.

Theo các kí hiệu kích thước trên hình của cánh đảo trộn, ta có:

078 0

m b

=

Trang 16

Chọn :

o c = 340 mm

o Số cánh trên một mặt cắt : 12 cánh

Với chiều dài thùng sấy LT = 4.6 m ta lắp 13 đoạn cánh dọc theo chiều dài thùng Oû đầu nhập liệu của thùng lắp cánh xoắn để dẫn vật liệu vào thùng với chiều dài :

TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CHO THÙNG SẤY :

Để giúp máy sấy không bị mất mát nhiệt lớn và để đảm bảo nhiệt độ bên ngoài máy sấy không quá cao, có thể cho phép công nhân làm việc bên cạnh được

ta nên bọc lớp cách nhiệt cho máy sấy

Tính hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành trong của thùng α1:

Bảng 6 : Các thông số của tác nhân sấy trong thùng sấy:

Chuẩn số Reynolds:

39801 10

01 , 2

8 0 1

k

T

k D v

Vì Re > 104⇒ dòng tác nhân chảy rối trong thùng sấy Quá trình truyền nhiệt trong thùng xem như là quá trình truyền nhiệt trong ống có dòng chảy xoáy rối, có thể bỏ qua sự truyền nhiệt do đối lưu tự nhiên.Vậy quá trình truyền nhiệt giữa tác nhân sấy và thành thiết bị là truyền nhiệt do đối lưu cưỡng bức, dòng chảy trong ống có < 50

D L

Trang 17

Chuẩn số Nusselt:

Với: Re = 39801 và = 5 7

D L

⇒ Nu = 0,018*1,252*(39801)0,8 = 107.84 (Bảng V.2/p15-[11])Hệ số cấp nhiệt α1:

8 3 8

0

0283 , 0

* 84 , 107

T

k D

Bảng7: Các thông số của không khí bên ngoài thùng sấy:

Để nhiệt độ thành ngoài của thùng (phía tiếp xúc với không khí) không còn quá nóng, an toàn cho người làm việc, chọn nhiệt độ thành ngoài của thùng tw4 =

40oC

Do hệ số dẫn nhiệt của thép lớn nên có thể xem như nhiệt độ không đổi khi truyền qua bề dày thân thùng và lớp bảo vệ, ta có sơ đồ truyền nhiệt như Hình 3

tot

tw1

2 : bề dày lớp cách nhiệt

δ3 : bề dày lớp bảo vệ

Trang 18

Hình 3: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng.

Chọn các bề dày của thùng theo Bảng8.

Bảng8: Các bề dày thùng và vật liệu:

STT Đại lượng hiệu Ký chọn (m) Giá trị Vật liệu

Hệ số dẫn nhiệt

2 0,003 Bông thủy tinh 0,04 PV.1/P266,[3]Bảng

1 Bề dày lớp bảo vệ 3 0,001 CT3 50 XII.7/P313,[11]Bảng Đường kính ngoài của thùng sấy:

Dng = DT + 2.( 1 + 2 + 3) = 0,8 + 2.(0,005 + 0,003 + 0,001) = 0.818 m

Chuẩn số Grashof:

) 273 (

) (

.

0

2 0

0 4 3 2

νν

β

(CT V.39/p13,[11])

8 2

5

3

10

* 43 9 ) 27 273 (

* ) 10 5710 , 1 (

) 27 40 (

* 818 0

* 81 , 9

= +

7 , 2 818

0

02649 , 0

* 36 , 82 0

Tính hệ số truyền nhiệt của thùng K:

Hệ số truyền nhiệt K đối với tường hình ống có chiều dày không dày lắm so với đường kính, khi bỏ qua nhiệt trở của lớp cáu:

41 , 1 7 , 2

1 50

001 , 0 04 , 0

003 , 0 3 , 16

005 , 0 8 3 1

1 1

1

2

3 1 1

= + +

+ +

= + +

Trang 19

Đường kính trung bình của máy sấy:

809 , 0 2

818 0 8 0

Bề mặt truyền nhiệt gồm diện tích xung quanh thùng và diện tích hai mặt đầu của thùng:

7 12 4

809 , 0 2

6 4 809 , 0 4

2

2 2

=

×

× +

×

= +

T tb

D L

t2đ, 2c - nhiệt độ môi trường xung quanh : t2đ = t2c = to = 27 oC

Hiệu số nhiệt độ của 2 dòng lưu chất ở đầu vào và ra của thùng sấy:

∆tđ = t1đ – t2đ = 90 – 27 = 63 oC

∆tc = t1c – t2c = 40 – 27 = 13 oC

Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài:

68,3113

63ln

1363

t t

C

Tính lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh:

Ta xem quá trình truyền nhiệt từ bên trong thùng sấy qua lớp cách nhiệt, đến môi trường bên ngoài là ổn định Lượng nhiệt được truyền chính là lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh Qxq Và lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh khi bốc hơi 1 kg ẩm qxq chính bằng lượng nhiệt tổn thất qua cơ cấu bao che

qbc

Theo phương trình truyền nhiệt:

25 103 1000

59 , 19

3600 68 , 31 72 , 12 41 , 1

So sánh với lượng nhiệt tổn thất qua cơ cấu bao che giả thiết ban đầu

% 9 4 25

103

18 98 25

q

q q

ε

=> Bề dày lớp cách nhiệt chọn thỏa

THIẾT KẾ BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG CHO THÙNG:

Xác định công suất động cơ dùng quay thùng:

Công suất cần thiết để quay thùng:

Nthùng = 0,0013.DT3.LT.α.n.ρv (kW) (CT VII.54/p123,[11])Với:

D - đường kính trong của thùng: D = 0.8 m

Trang 20

LT - chiều dài thùng: LT = 4.6 m.

α - hệ số phụ thuộc vào dạng cánh

Với cánh nâng, hệ số chứa đầy β = 0,18:

α = 0,059 (Bảng VII.5/p123,[11])

n - tốc độ quay của thùng: n = 1 vòng/ph

ρv - khối lượng riêng thể tích của vật liệu: ρ = 990 kg/m3

⇒ Nthùng = 0,0013.0,83.4,6.0,059.1.990 = 0.18 kW

Để quay được thùng thì công suất làm việc của động cơ phải lớn hơn công suất cần thiết để quay thùng một lượng nhất định để có thể thắng lực ma sát giữa thùng với đệm (chỗ cơ cấu bích kín ở đầu thùng), hay do hiệu suất của các bộ truyền không đạt 100%,…Ngồi ra, cơng suất động cơ cịn dùng để thắng lực ma sát nghỉ ban đầu hay mơmen mở máy nên sẽ chọn dư nhiều so với cơng suất quay thùng Theo Bảng 2P-tr32-[5], chọn động cơ kiểu A02-41-8 là động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch, có các số liệu kỹ thuật sau:

Công suất động cơ: Nđc = 2,2 kW

Vận tốc quay: nđc =720 vòng/ph

Hiệu suất: η đc = 81 %

Công suất làm viêc của động cơ:

Nlv = Nđc.ηđc = 2,2*0,81=1,782 kW

⇒ Nlv > N thỏa điều kiện để quay thùng

Phân phối tỷ số truyền động cho hệ thống truyền động:

Tỷ số truyền chung của toàn bộ hệ thống:

720 1

720 thung

Chọn tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng ngoài hộp giảm tốc: i23 = 6

Tỉ số truyền của hộp giảm tốc: 120

6

720 23

Chọn hộp giảm tốc kiểu trục vít-bánh răng

Chọn tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hộp giảm tốc:

Đối với hộp giảm tốc trục vít-bánh răng thường lấy tỉ số truyền giữa hai bánh răng trụ ib.rg = (0,03 – 0,06) ih

Chọn ib.rg = i12 = 0,03ih = 0,03.120 = 4

Tỉ số truyền động từ động cơ sang trục vít:

30 4

tv

Vận tốc quay:

Trang 21

j j

i 1,

1 - j j

n n

N N

18 , 0

dc

N N

Theo bảng 2.1/tr27-[5], ta chọn hiệu suất các bộ truyền như sau:

Bộ truyền bánh răng trụ hở: ηho = 0 , 93

Bộ truyền bánh răng trụ kín trong hộp giảm tốc: ηkin = 0 , 96

96 , 0 93 , 0

81 , 0

=

ho kin

dc tv

ηη

Ta có bảng kết quả tính toán sau:

Bảng9: Sơ đồ truyền động

Trục

Bánh răng nhỏ dùng chỉ số “1”, bánh răng lớn dùng chỉ số “2”

Chọn vật liệu làm bánh răng:

Chọn nhóm bánh răng có độ rắn HB ≤ 350, được cắt gọt chính xác sau nhiệt luyện (do độ rắn tương đối thấp), không đòi hỏi phải qua các nguyên công tu sửa đắt tiền như mài, mài nghiền … Bánh răng có khả năng chạy mòn tốt

Để tránh dính bề mặt làm việc của răng, lấy độ rắn của bánh răng nhỏ lớn hơn bánh răng lớn 30–50HB Bánh răng nhỏ có chu kỳ làm việc lớn hơn bánh răng lớn nên chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ tốt hơn

Bảng 10: Các thông số cơ tính của các vật liệu dùng chế tạo các bánh răng:

Nhãn hiệu thép Giới hạn bền kéo

[σ] bk

Độ rắn HB

Đường kính phôi

Bánh răng

lớn

Thép 35 thường hóa

Bánh răng

Trang 22

Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép:

Ưùng suất tiếp xúc cho phép:[ ] [ ] '