đồ án thiết bị sấy thùng quay

Sấy làm giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết do đó vi khuẩn,nấm mốc và nấm men bị ức chế hoặc không phát triển và hoạt động được, giảmhoạt động các enzyme, giảm kích thước và trọng

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT HÓA HỌC

-TRẦN THỊ THÙY

ĐH Hóa 3-K8 MSV: 0841120216

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY THÙNG QUAY LÀM VIỆC XUÔI CHIỀU.

ĐỒ ÁN MÔN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ.

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GIẢNG VIÊN: Nguyễn Văn Hoàn.

Hà Nội-2016

LỜI CẢM ƠN

Được thầy Nguyễn Văn Hoàn giao cho nhiệm vụ tính toán thiết kế hệthống sấy thùng quay với phương thức sấy xuôi chiều, sản phẩm sấy là quặngpirit Mặc dù, bản thân em đã cố gắng rất nhiều song vẫn còn rất nhiều thiếu sót

vì đây là lần đầu tiên làm đồ án nên cũng chưa có kinh nghiệm Bên cạnh đó,trình độ tự nghiên cứu, khả năng tư duy còn bị giới hạn và kĩ năng tìm tài liệu,nên đồ án của em không thể tránh nhiều thiếu sót Qua lần làm đồ án này emkính mong quý thầy cô chỉ bảo để em có thể hoàn thiện tốt hơn đồ án cũng nhưbài tập lớn mà thầy cô giao cho em vào những lần sau Và tương lai là một kĩ sưhóa học thì những môn học đồ án quá trình thiết bị là rất quan trọng

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướngdẫn, các thầy cô giáo và bạn bè đã giúp em hoàn thiện đồ án đúng thời hạn

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Sinh viên

Trần Thị Thùy.

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 4

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 4

1.1.1 Khái niệm về sấy 4

1.1.2 Phương pháp sấy 4

1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy 6

1.1.4 Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống 8

1.2 GIỚI THIỆU VỀ MÁY SẤY THÙNG QUAY 10

1.3 GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU SẤY 12

1.3.1 Tính chất 12

1.3.2 Ứng dụng của FeS2 12

1.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ VÀ CẤU TẠO MÁY SẤY THÙNG QUAY 13

4.1.1 Sơ đồ công nghệ 13

4.1.2 Nguyên lí hoạt động của máy sấy thùng quay 13

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH ĐỐT THAN 16

2.1 CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 16

2.1.1 Kiểu thiết bị: 16

2.1.2 Tác nhân sấy: 16

2.1.3.Vật liệu sấy 16

2.1 4.Điều kiện môi trường 16

2.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA NHIÊN LIỆU 17

2.2.1 Thành phần của than 17

2.2.2 Nhiệt dung riêng của than đá 18

2.2.3 Nhiệt trị của than 19

2.2.5 Entanpi của nước trong hỗn hợp khói 20

2.2.6 Hệ số không khí thừa sau khi hòa trộn 20

2.2.7 Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy 26

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 27

3.1 CÂN BẰNG VẬT LIỆU 27

3.1.1 Lượng ẩm bay hơi 27

3.1.2 Lượng pirit sắt ra khỏi thùng sấy 28

3.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA THÙNG SẤY 28

3.2.1 Thể tích thùng sấy 28

3.2.2 Chiều dài ,đường kính và bề dày thùng 28

3.2.3 Chiều dày thân thùng 29

3.2.4 Thời gian lưu vật liệu trong thùng 29

3.2.5 Số vòng quay của thùng 30

3.2.6 Công suất cần thiết để quay thùng 30

3.2.7 Các thông số cơ bản của thùng sấy 31

3.3 QUÁ TRÌNH SẤY LÍ THUYẾT 32

3.3.1 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy 32

3.3.1.1 Nhiệt độ : 32

3.1.1.2 Lượng firit sắt ra khỏi thùng sấy 32

3.3.2 Cân bằng nhiệt lượng của quá trình sấy 32

3.4.QUÁ TRÌNH SẤY THỰC TẾ 33

3.4.1 Nhiệt tổn thất ra môi trường 33

3.4.2 Tổn thất do manganđioxit mang ra khỏi thùng sấy 41

3.4.3 Xác định giá trị ∆ (Lượng nhiệt bổ sung thực tế) 42

3.4.4 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy 42

3.4.5 Lượng khói cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm 43

3.4.6 Lượng than cần thiết cho quá trình 43

3.4.7 Cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị sấy 44

3.4.8 Kiểm tra lượng nhiệt mất mát ra môi trường 45

3.4.9 Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy 45

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 46

4.1.TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG 46

4.4.1 tính toán lựa chọn động cơ 46

4.1.2 Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí 47

4.1.3.Phân tỷ số truyền của hệ dẫn động 47

4.1.4 Số vòng quay của bánh răng chủ động 47

4.1.5 Công suất trên trục bánh răng chủ động 48

4.1.6 Momem quay trên trục của bánh răng chủ động 48

4.2 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 48

4.2.1 Chọn vật liệu 48

4.2.2 Xác định ứng suất cho phép 49

4.2.3 Các thông số cơ bản của bộ truyền 51

4.3 KIỂM TRA ĐỘ BỀN THÂN THÙNG 59

4.3.1 Trọng lượng của vật liệu trong thùng 59

4.3.2 Trọng lượng thùng rỗng 59

4.3.3 Trọng lượng bánh răng vòng 60

4.3.4 Trọng lượng cánh xới 61

4.3.5 Trọng lượng vành đai 61

4.3.6 Khoảng cách hai vành đai 61

4.3.7 Tải trọng trên một đơn vị chiều dài thùng không kể bánh răng vòng 62

4.3.8 Momen uốn do tải trọng này gây ra 62

4.3.9 Momen uốn do bánh răng vòng gây ra 62

4.3.10 Momen chống uốn 62

4.3.11 Ứng suất thân thùng 63

4.4 TÍNH TOÁN VÀNH ĐAI 63

4.4.1 Tải trọng trên một vành đai 63

4.4.2 Phản lực của con lăn 63

4.4.3 Bề rộng của vành đai 63

4.4.4 Bề dày của vành đai 64

4.4.6 Momen chống uốn 64

4.4.7 Các thông số của vành đai 65

4.5 TÍNH TOÁN CON LĂN ĐỠ 65

4.5.1 Đường kính của con lăn 65

4.5.2 Bề rộng của con lăn 65

4.5.3 Ứng suất tiếp xúc 66

4.5.4 Các thông số của con lăn đỡ 66

4.6 TÍNH TOÁN CON LĂN CHẶN 66

4.6.1 Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn 67

4.6.2 Xác định bán kính con lăn chặn 67

4.6.3 Kiểm tra độ bền của con lăn chặn 67

4.6.4 Các thông số của con lăn chặn 68

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 69

5.1 TÍNH TOÁN BUỒNG ĐỐT 69

5.1.1 Diện tích bề mặt ghi lò 69

5.1.2 Thể tích buồng đốt 69

5.1.3 Chiều cao của buồng đốt 70

5.1.4 Số ghi lò 70

5.1.5 Tỉ lệ mắt ghi: f/F 70

5.2 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN QUẠT 70

5.2.1 Năng suất quạt 70

5.2.2 Công suất của quạt 71

5.2.3 Chọn quạt 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

ĐẶT VẤN ĐỀ

Việt Nam là một trong các nước có nền nông nghiệp phát triển lâu dài.Hiện nay, tuy đất nước đang trong sự nghiệp CNH-HĐH Song nông nghiệp vẫnchiếm tỉ trọng lớn trong cơ cấu nền kinh tế Dù vậy, nhưng nó chưa đem lại hiệuquả cao Nguyên nhân chủ yếu là các khâu thu hoạch,bảo quản và chế biến nôngsản của nước ta chưa khoa học Làm giảm đáng kể chất lượng so với sản phẩmtươi Vì vậy, không đáp ứng được những thị trường khó tính như: Nhật Bản,Hàn Quốc, Mỹ, EU hay bị đánh bật ngay trên sân nhà Đây là bài toán chonhững nhà kĩ sư hóa học đáng lưu tâm

Để cái thiện vấn đề đó có rất nhiều các phương pháp được đưa ra.Trong đó, có sấy là một phương pháp đơn giản và mang lại hiệu quả cao

Sấy là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi nguyên liệu và sản phẩm.trong nghành công nghiệp và thực phẩm , sấy là công đoạn quan trọng sau thuhoạch

Trong phạm vi đồ án này em xin trình về “Thiết kế hệ thống sấy

thùng quay làm việc liên tục, với vật liệu đầu là quặng Pirit”.

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG.

1.1.1 Khái niệm về sấy

Sấy là một phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễdàng Sấy làm giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết do đó vi khuẩn,nấm mốc và nấm men bị ức chế hoặc không phát triển và hoạt động được, giảmhoạt động các enzyme, giảm kích thước và trọng lượng của sản phẩm

Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩmbằng phương pháp bay hơi nước Như vậy, quá trình sấy khô một vật thể diễnbiến như sau:

Vật thể được gia nhiệt để đưa nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng vớiphân áp suất của hơi nước trên bề mặt vật thể Vật thể được cấp nhiệt để làmbay hơi ẩm

Tóm lại, trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổichất cụ thể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền

ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy rangoài môi trường Các quá trình truyền nhiệt, truyền chất trên xảy ra đồng thờitrên vật sấy, chúng có quan hệ qua lại lẫn nhau

1.1.2 Phương pháp sấy

Có nhiều cách phân loại :

a.Dựa vào tác nhân sấy:

- Sấy bằng khói lò

- Sấy bằng không khí nóng

- Sấy bằng tia hồng ngoại : Là phương pháp sấy dùng năng lượng của tiahồng ngoại để làm khô vật liệu

- Sấy bằng dòng điện cao tần : Là phương pháp sấy dùng năng lượng điệntrường để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của vật liệu.

- Sấy tiếp xúc : Là phương pháp sấy mà tác nhân sấy tiếp xúc gián tiếp vớivật liệu sấy qua một vách ngăn

- Sấy thăng hoa : Là phương pháp sấy trong môi trường có độ chân khôngrất cao, nhiệt độ rất thấp nên ẩm trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạngthái rắn thành trạng thái khí

Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, công nghệ và thiết bị sấy đốilưu được sử dụng phổ biến hơn cả

b Dựa vào phương pháp làm việc

- Máy sấy liên tục

- Máy sấy gián đoạn

c Dựa vào áp suất làm việc

- Sấy chân không

- Sấy áp suất thường

d Dựa vào cấu tạo thiết bị

- Thiết bị sấy buồng

- Thiết bị sấy hầm

- Thiết bị sấy tháp

- Thiết bị sấy phun

- Thiết bị sấy thùng quay

1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy

a Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí

Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độgió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nướctrong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạncho phép vì nhiệt độ an toàn cho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởnglớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạomàng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong

ra bề mặt ngoài Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phépthì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu.Nhiệt độ sấy thích hợp được xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kếtcấu tổ chức của thịt quả và đối với các nhân tố khác Khi sấy ở những nhiệt độkhác nhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩmtrong quá tŕnh sấy cao hơn 600 Ο C thì protein bị biến tính, nếu trên 900 Ο Cthì fructaza bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin tạo polyme caophân tử chứa N và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ra mạnh mẽ Nếunhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh dưỡng

và mất giá trị cảm quan của sản phẩm

Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếchtán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội thìchậm lại dẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làm khô

b.Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí

Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy,tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Vì tốc độchuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cânbằng quá tŕnh sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại Vì vậy,cần phải có một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làmkhô

Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá tŕnh làm khô, khi hướng giósong song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh Nếu hướng gióthổi tới nguyên liệu với góc 45oC thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổithẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm.

c Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí

Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết địnhđến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậmlại Các nhà bác học Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ ẩmtương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ

ẩm tương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừnglại và bắt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại

Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránhhiện tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạntức là vừa sấy vừa ủ

Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của khôngkhí 50% đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó, mộttrong những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến hànhlàm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại Khi hạ thấp nhiệt độ của không khí dướiđiểm sương hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khícũng được hạ thấp Như vậy để làm khô không khí người ta áp dụng phươngpháp làm lạnh

d Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy Nguyên liệucàng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kíchthước quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ

Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khíquyển) thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với chiềudày nguyên liệu δ.

e.Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm

Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội vàkhuếch tán ngoại phù hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô Trong khilàm khô quá tŕnh ủ ẩm người ta gọi là làm khô gián đoạn

f Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu

Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phùhợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit, chấtkhoáng, protein, Vitamin, kết cấu tổ chức thịt quả chắc hay lỏng lẻo

1.1.4 Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống

Sấy là quá trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.Ngày xưa, người ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản làphơi nắng Tuy nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn là cần diện tích sân phơi rộng vàphụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi trong mùa mưa Vì vậy, trong các ngànhcông nghiệp người ta thường phải tiến hành quá trình sấy nhân tạo

- Kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệutăng lên Điều đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau

- Do các ý nghĩa đã nêu trên mà đối tượng của quá trình sấy thật đadạng, bao gồm nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm trong các giai đoạnkhác nhau của qúa trình sản xuất và chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh tế khácnhau Nói cách khác, kỹ thuật sấy được ứng dụng rộng rãi trong các nghànhcông nghiệp và nông nghiệp.

- Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biếnđổi trạng thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trongquá trình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm Nhưvậy, trong thực tế có thể xem sấy là qúa trình tách ẩm bằng phương pháp nhiệt

- Việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong qúa trình sấy được tiếnhành theo các phương pháp truyền nhiệt đã biết

Ví dụ :

+ 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

+ Ngoài ra, còn có các phương pháp sấy đặc biệt như sấy bằngdòng điện cao tần, sấy thăng hoa, sấy chân không…

- Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trongqui trình công nghệ sản xuất của nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấy khô

- Để chất lượng sản phẩm ngày càng được nâng cao, công nghệ sấycũng được cải tiến và phát triển như trong nghành hải sản, rau quả và nhiều loạithực phẩm khác Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu…saukhi thu hoạch cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ bị giảm chất lượngthậm chí bị hỏng dẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch

Do nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bịsấy để sấy các loại sản phẩm khác nhau.Ngoài ra đôi khi cùng một loại sản

phù hợp Đối với từng loại sản phẩm đã được biết trước, nhằm đạt được các yêucầu của sản phẩm sấy với chi phí nhiên liệu và đầu tư thiết bị ban đầu thấpnhất.

1.2 GIỚI THIỆU VỀ MÁY SẤY THÙNG QUAY

Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng đểsấy vật liệu hạt, cục nhỏ như: cát, than đá, các loại quặng, đường, muối, và cácloại hóa chất như : NaHCO , BaCl …ngũ cốc, mì chính Hệ thống dùng nhiênliệu đốt có thể là dầu hoặc than cấp nhiệt cho buồng đốt

Cấu tạo của máy sấy thùng quay gồm 3 phần chính:

- Buồng đốt

- Thùng quay để trao đổi nhiệt liên tục với vật liệu sấy

- Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò

Cấu tạo chính của máy sấy thùng quay là thùng sấy Thùng sấy là một ốnghình trụ tròn bằng vật liệu thép, trong đó có lắp các cánh xáo trộn để phân vùnghoặc không Tùy theo đường kính của ống thép mà chiều dày của thành ống cóthể từ 10 - 14 mm Ống thép này được đặt nghiêng 1 - 6 trên 2 ổ trục quay, đểtránh tình trạng ống bị trôi khi quay ở 2 ổ trục có bệ đỡ bằng con lăn chống trôi.Đầu cao của ống có buồng đốt cấp nhiệt và bên trên có ống dẫn vật liệu vào.Đầu thấp của ống có buồng cuối lò, bên dưới có ống dẫn vật liệu ra khỏi thùngsấy sang gầu tải đưa lên silo chứa Bên trong buồng cuối lò có gắn quạt hút, ốngkhói và xyclon lắng bụi tạo thành hệ thống thông gió bên trong máy sấy

Bên trong thùng sấy người ta lắp các cánh để xáo trộn vật liệu làm quátrình trao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn Các đệm ngăn trongthùng vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theo tiết diện thùng vừa làm tăng

bề mặt tiếp xúc Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệusấy và độ ẩm của nó Các loại đệm ngăn được dùng phổ biến trong máy sấythùng quay gồm :

- Đệm ngăn loại mái chèo nâng và loại phối hợp dùng khi sấy những vậtliệu cục to, ẩm, có xu hướng đóng vón lại, loại này có hệ số chứa đầy vật liệukhông quá 10 - 20 %.

- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng không thông với nhau

- Đệm ngăn phân phối hình chữ thập và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiếtdiện của thùng, được dùng để sấy vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng quay vậtliệu được đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc pha lớn

- Đệm ngăn kiểu phân khu để sấy các hạt đã đập nhỏ, bụi loại này chophép hệ số chứa đầy từ 15 - 25 %

Nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 200C thì dùng khói lò nhưng không dùng chonhiệt độ lớn hơn 800C

 Ưu điểm của hệ thống sấy thùng quay:

- Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệusấy và tác nhân sấy Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100 kg ẩm bay hơi/mh

- Thiết bị gọn, có thể cơ khí hóa và tự động hóa toàn bộ khâu sấy

 Nhược điểm của hệ thống sấy thùng quay:

- Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn Do đó trongnhiều trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm

- Không sấy được các vật liệu dễ vỡ

1.3 GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU SẤY.

1.3.1 Tính chất

a Tính chất vật lí

Quặng FeS2 ( quặng pirrit ) là khoáng vật

có màu ánh kim, có cấu trúc lập phương

sẽ bị phân hủy thành các oxit thấp hơn.

Trong tự nhiên quặng pirit thường lẫn quặng Macaisit Không tan trongnước,có tính chất thuận từ

Tỷ trọng riêng: 4,95–5,1

b Tính chất hóa học

Là chất oxi hóa (số oxh S là -2 ), tham gia vào các phản ứng :

 H2SO4, HNO3 đặc, nóng tạo ra muối Fe (3+) và giải phóng khí SO2

 Phản ứng phản ứng oxi hóa hoàn toàn

1.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ VÀ CẤU TẠO MÁY SẤY THÙNG QUAY.

4.1.1 Sơ đồ công nghệ

15

8

1 2

3

4

5 6

9

10 11

12

14

7 13

4.Bánh răng 5.Phễu hứng sản phẩm 6.Quạ thút

chặn10.Môtơ quạt chuyển

động

13.Phểu tiếpliệu 14.Van điều chỉnh 12.Băng tải

4.1.2 Nguyên lí hoạt động của máy sấy thùng quay

Máy sấy thùng quay gồm một thùng hình trụ đặt nghiêng với mặt phẳngnằm ngang 1÷6 o Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ

Bánh đai được đặt trên bốn con lăn đỡ , khoảng cách giữa 2 con lăncùng một bệ đỡ có thể thay đổi để điều chỉnh góc nghiêng của thùng, nghĩa làđiều chỉnh thời gian lưu vật liệu trong thùng Thùng quay được là nhờ có bánhrăng Bánh răng ăn khớp với bánh răng dẫn động nhận truyền động của động cơqua bộ giảm tốc.

Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa vàđược chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn Các đệm ngăn vừa có tácdụng phân bố đều theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếpxúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kíchthước của vật liệu sấy,tính chất và độ ẩm của nó Vận tốc của khói lò hay khôngkhí nóng đi trong máy sấy khoảng 2÷3 m/s, thùng quay 3÷8 vòng/phút Vậtliệu khô ở cuối máy sấy được tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm rồi nhờ băng tảixích vận chuyển vào kho

Khói lò hay không khí thải được quạt hút vào hệ thống tách bụi,… đểtách những hạt bụi bị cuốn theo khí thải Các hạt bụi thô được tách ra, hồi lưutrở lại băng tải xích Khí sạch thải ra ngoài

Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được lớn hơn3m/s bởi nếu tốc độ lờn hơn 3m/s thí vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng

Các đệm ngăn trong thùng vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theotiết diện thùng, vừa đảo trộn vật liệu làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy

và tác nhân sấy Cấu tạo của các đệm ngăn( cánh đảo trộn) phụ thuộc vào kíchthước vật liệu và độ ẩm của nó Các loại đêm ngăn được dùng phổ biền trongmáy sấy thùng quay gồm:

a b c

Sơ đồ cấu tạo cánh trong thiết bị sấy thùng quay:

Cánh nâng

Cánh nâng chia khoang

Cánh phân bố đều( cánh phân phối chữ thập)

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH ĐỐT THAN

2.1 CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU.

2.1.1 Kiểu thiết bị:

Thiết bị sấy thùng quay,phương thức sấy xuôi chiều

2.1.2 Tác nhân sấy: Khói lò.

- Nhiệt độ khói vào lò : 5500C

- Nhiệt độ ra khỏi thùng sấy : 1500C

2.1.3.Vật liệu sấy: là quặng firit,có các thông số :

Độ ẩm của VL trước khi sấy : W1 =10%

- Độ ẩm của VL sau khi sấy : W2 =2%

- Lượng VL vào máy sấy : 9650 kg/giờ

2.1 4.Điều kiện môi trường

- Trạng thái không khí ngoài trời nơi đặt thiệt bị sấy :

- Pbh : Áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp không khí ẩm

đã bão hòa hơi nước , mmHg

- Pbh = exp

4026,62 12

- Hàm nhiệt của không khí :

Io = to + ( 2493 + 1,97.to ).xo ( kJ/kg kkk )( CT 7.5 – 273 – QTTBT4 )

→ Io = 25 + ( 2493 + 1,97.25 ).0,017 = 68,218 ( kJ/kg kkk )

Vậy trạng thái của không khí trước khi vào lò đốt

2.2.2 Nhiệt dung riêng của than đá

Công thức tính nhiệt dung riêng :

2.2.3 Nhiệt trị của than

Nhiệt trị cao của than :

= 3576 (kJ/kg)

2.2.6 Hệ số không khí thừa sau khi hòa trộn

Do nhiệt độ khói lò sau buồng đốì rất lớn so với yêu cầu , vì thế trong thiết

bị sấy thùng quay dùng khói lò là TNS người ta phải tổ chức hòa trộn với không khí ngoài là trời để cho hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp Vì vậy ,trong hệ thống sấy thùng quay người ta xem hệ số không khí thừa tỉ số giữa không khí khô cần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vào buồng hòa trộn với lượng không khí khô lí thuyết cần cho quá trình cháy

Để tính hệ số không khí thừa khô khí ở buồng đốt và trộn người ta sử dụng phương pháp cân bằng nhiệt lò đốt than

2.2.6.1 Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than

Qv = Q1 + Q2 + Q3 ( kJ)Trong đó :

Q1 : Nhiệt lượng than mang vào ( tính cho 1kg than )

Q2 : Nhiệt lượng do không khí mang vào

Q3 : Nhiệt do đốt 1 kg than

a Nhiệt lượng do than mang vào :

Q1 = Cn.tnTrong đó :

Cn : Nhiệt dung của than ; Cn = 945,125.10−3 ( kJ/kgoC )

tn : Nhiệt độ của than ( nhiệt độ môi trường ); tn = 25oC

→ Q1 = 25.945,125.10 − 3 = 23,628 ( kJ )

b Nhiệt lượng do không khí mang vào :

η : Hiệu suất buồng đốt η = 0,8

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 26877,467( kJ/kg ) Q3 = 26877,467.0,8 = 21501,974

Tổng nhiệt lượng vào buồng đốt là :

Q5 : Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt.

Q6 : Nhiệt mất mát ra môi trường

a Nhiệt do xỉ mang ra :

Q4 = Gxỉ.Cxỉ.TxỉTrong đó :

Gxỉ : Khối lượng xỉ tạo thành khi đốt 1 kg than Gxỉ = Alv = 8,633.10−2( kg/kg than )

Cxỉ : Nhiệt dung riêng của xỉ; Cxỉ = 0,75 kJ/kgoC ( Bảng I.144 – 162 _ STT1 ) Txỉ : Nhiệt độ của xỉ, chọn Txỉ = 2100C

Q4 = 8,633.10 −2.0,75.210 = 13,597 (kJ)

b Nhiệt lượng do khói mang ra :

Q5 = Gk Ck Tk

Trong đó :

Gkhí : Khối lượng của chất khí trong lò

Ckhí : Nhiệt dung riêng của khói lò

Tk : Nhiệt độ của khói , Tk = 5500C

Nhiệt dung riêng các khí ở nhiệt độ 5500 C

c, Nhiệt lượng mất mát

Q6 = Qmm = 5%Qvào

→ Tổng nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt và buồng trộn :

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 26877,467( kJ/kg )

η bd : Hiệu suất buồng đốt ở đây chúng ta chọn η bd = 0,8.

Ct : Nhiệt dung riêng của than; Ct = 945,125.10-3

to : Nhiệt độ không khí; to = 25ºC

t1 : Nhiệt độ của khói ra khỏi buồng trộn; t1 = 500°C

Ck: Nhiệt dung riêng của khói; Ck = 1,004 kJ/kgºC

Lo : Lượng không khí lý thuyết để đốt 1kg than; Lo = 8,827 kg/kg

xo : Hàm ẩm của không khí; xo = 0,017 kg/kg kkk

iao : Entapin của nước trong không khí

iao = 2493 + 1,97.25 = 2542,25 kJ/kg

ia1 : Entapin của nước trong khói;

Giữa lí thuyết và thực tế sấp xỉ nhau nên : Chọn α = 4,119

2.2.7 Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy

2.2.7.1 Nhiệt độ của khói : t 1 = 550ºC

2.2.7.2 Hàm ẩm của khói

x =

a k

G

L (kg/kg kkk )

- Khối lượng khói khô sau buồng hòa trộn :

Lk = .Lo+1 – ( Alv + 9Hlv + W ) = 4,119.8,827 + 1-( 8,633 + 9 3,623 + 3 ).10-2

G

L =

0,974 36,916 = 0,026 (kg/kg kkk )

2.2.7.3 Hàm nhiệt của khói

I1 = t1 + ( 2493 + 1,97.t1 ).x1

= 550 + ( 2493 + 1,97.550).0,026 = 642,989 ( kJ/kg kkk )

2.2.7.4 Độ ẩm

1 1

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

3.1 CÂN BẰNG VẬT LIỆU

3.1.1 Lượng ẩm bay hơi

W = G1 \f(W1-W2,100-W2 , ( kg/h)

Trong đó :

G1 : lượng manganđioxit vào thùng sấy; G1 = 9650 ( kg/h )

W1: Độ ẩm đầu của vật liệu; W1 = 10%

W2: Độ ẩm cuối của vật liệu; W2 = 2%

W : Lượng ẩm bay hơi; W =787,755 ( kg/h )

A : Cường độ bay hơi ẩm của FeS2 chọn A = 40 kg ẩm/m 3. h;

D = 3,5÷ 7 Chọn

t t

L

D = 5

→ Lt =3

√4.25 19,964 π =8,56 ;chọn Lt = 9 (m )Suy ra chiều dài thùng là : Dt = 95=1,8 (m)

3.2.3 Chiều dày thân thùng

t t

m k L n

n : Số vòng quay của thùng; n = 0,577 ( vg/ph )

 : Khối lượng riêng xốp trung bình của cát;  = 3300 ( kg/m3 )

Dt,Lt : Đường kính và chiều dài của thùng: Dt = 1,8 và Lt = 9 ( m )

a : Hệ số; chọn a = 0,063( Bảng VII.3 – 123 – STT2 )

 N = 0,13.10-2.1,83.9.0,063.0,577.3300= 8,185 ( kW )

Công suất động cơ điện

Nđc = 1,25.N = 1,25.8,185 = 10,232 ( kW)

3.2.7 Các thông số cơ bản của thùng sấy

3.2.7.1 Cấu tạo thân thùng

Thân thùng cấu tạo từ ba lớp :

- Lớp bảo vệ : làm từ vật liệu là thép CT3, có chiều dày δ1 = 0,002 ( m )

- Lớp cách nhiệt : làm từ vật liệu là bê tông xốp, có chiều dày δ2 = 0,06 ( m )

- Lớp thân thùng : làm từ vật liệu là thép CT3, có chiều dày δ3 = 0,014 ( m )

Vậy các thông số cơ bản của thùng sấy

Loại cánh : Loại chia khoang có cánh nâng

Thể tích : Vt = 19,694 m

Chiều dài : Lt = 9 m

Đường kính trong : Dt = 1,8 m

Đường kính ngoài : Dn = 1,952 m

Tốc độ quay : 0,577 vg/ph

3.3 QUÁ TRÌNH SẤY LÍ THUYẾT.

3.3.1 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy

= 0,168 ( kg/kg kkk )

3.3.1.4 Độ ẩm :

2 2

Vậy trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy là :

t2 = 100oC x2 = 0,168 ( kg/kg kkk )

φ2 = 21,6 % I2 = 644,77 ( kJ/kg kkk )

3.3.2 Cân bằng nhiệt lượng của quá trình sấy

qo = lo.( I2 – Io ) = lo.( I1 – Io ) ( 7.38 – 290 – QTTBT4 )

Trong đó :

qo : Nhiệt lượng tiêu hao riêng

lo : Lượng khói cần để bốc hơi 1 kg ẩm

lo = x 1

2 −x0=

1 0,168−0,017=6,623( kg/kg ẩm )Tổng lượng khói cần thiết :

F : Tổng diện tích bao quanh thùng sấy ( m2 )

W : Lượng ẩm bay hơi ( kg/h )

∆ttb : Hiệu số nhiệt độ trung bình ( oC )

α1 : Hệ số cấp nhiệt đối lưu giữa khói và thành thùng ( W/m2.oC )

α2 : Hệ số cấp nhiệt đối lưu giữa thành thùng và môi trường ( W/m2.oC )

δ : Chiều dày của các lớp thành thùng ( m )

- Lưu lượng thể tích của khói vào thùng:

Tiết diện tự do của thùng :

Tiết diện tự do của thùng :

wtb : Vận tốc trung bình của khói đi trong thùng; wtb = 1,024 ( m/s ).

Dt : Đường kính trong của thùng; Dt = 1,8 ( m )

υ : Độ nhớt động của khói phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình củakhói( m2/s )

- Nhiệt độ trung bình của khói :

Dt : Đường kính trong của thùng sấy; Dt = 1,8 ( m ).

∆t : Hiệu số nhiệt độ của khói và thành bên trong thùng

Giả thiết nhiệt độ trung bình thành bên trong thùng là 125oC

→ ∆t = 325 – 125 = 200oC

T : Nhiệt độ tuyệt đối của khói; T = 200 + 273 = 473oK

υ : Độ nhớt động học của khói ( m2/s ) Nhiệt độ trung bình của lớp ngăncách :