sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy kẽm oxit ZnO năng suất 8435 kg giờ.

NỘI DUNGThiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy kẽm oxit ZnO năng suất 8435 kg giờ.Các số liệu ban đầu: Độ ẩm đầu của vật liệu: 9,5 % Độ ẩm cuối của vật liệu: 1,1 % Nhiệt độ khói vào : 2600C . Nhiệt độ khói ra : 900C

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP NỘI Khoa Công nghệ Hóa CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Họ tên HS - SV : Nguyễn Thị Vân Anh Lớp : ĐHCNH4 Khoá: Khoa : Công nghệ Hoá Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thế Hữu NỘI DUNG Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy kẽm oxit ZnO suất 8435 kg/ Các số liệu ban đầu: - Độ ẩm đầu vật liệu: 9,5 % - Độ ẩm cuối vật liệu: 1,1 % - Nhiệt độ khói vào : 2600C - Nhiệt độ khói : 900C STT Tên vẽ Khổ giấy Số lượng Vẽ dây chuyền sản xuất A4 01 Vẽ máy sấy thùng quay A0 01 PHẦN THUYẾT MINH Ngày giao đề : 03/02/2015 Ngày hoàn thành : 04/06/2015 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nguyễn Thế Hữu GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa MỤC LỤC GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa LỜI NÓI ĐẦU Trong ngành công nghiệp công nghiệp hoá chất trọng phát triển Được ứng dụng nhiều ngành như:thực phẩm,vật liệu xây dựng, đồ gốm Sấy trình quan trọng khâu sản xuất đó.Sấy trình dùng nhiệt để làm bay ẩm khỏi vật liệu.Quá trình tiến hành bay tự nhiên nhờ lượng tự nhiên như:năng lượng mặt trời,gió nhiên phương pháp không chủ động điều chỉnh vận tốc, suất thấp.Bởi công nghiệp người ta chế tạo máy sấy tiến hành nhờ nguồn lượng người tạo ra.Sấy theo phương pháp cho ta suất lớn, yêu cầu chất lượng cao Dưới phần tính toán thiết kế máy sấy thùng quay để sấy ZnO Dựa kiến thức học với bảo tận tình thầy Nguyễn Thế Hữu em hoàn thành đồ án môn học mình.Tuy nhiên viết em không tránh khỏi thiếu sót.Em mong giúp đỡ thầy cô bạn để viết em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thế Hữu thầy cô khoa Công Nghệ Hoá bảo tận tình giúp đỡ em thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội ngày 04 tháng 06 năm 2015 Sinh viên thực NGUYỄN THỊ VÂN ANH GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆUCHUNG 1.1 Giới thiệu chung kỹ thuật sấy 1.1.1 Khái niệm sấy Sấy phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn dễ dàng Sấy làm giảm độ ẩm thực phẩm đến mức cần thiết vi khuẩn, nấm mốc nấm men bị ức chế không phát triển hoạt động được, giảm hoạt động enzyme, giảm kích thước trọng lượng sản phẩm Quá trình sấy trình làm khô vật thể, vật liệu, sản phẩm phương pháp bay nước Như vậy, trình sấy khô vật thể diễn biến sau: Vật thể gia nhiệt để đưa nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với phân áp suất nước bề mặt vật thể Vật thể cấp nhiệt để làm bay ẩm Tóm lại, trình sấy xảy trình trao đổi nhiệt trao đổi chất cụ thể tŕnh truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, trình truyền ẩm từ vật sấy bề mặt sấy, trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy môi trường Các trình truyền nhiệt, truyền chất xảy đồng thời vật sấy, chúng có quan hệ qua lại lẫn 1.1.2 Phương pháp sấy Có nhiều cách phân loại : a.Dựa vào tác nhân sấy: - Sấy khói lò - Sấy không khí nóng - Sấy tia hồng ngoại : Là phương pháp sấy dùng lượng tia hồng ngoại để làm khô vật liệu - Sấy dòng điện cao tần : Là phương pháp sấy dùng lượng điện trường để đốt nóng toàn chiều dày vật liệu b Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho trình sấy - Sấy đối lưu : Là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa - Sấy tiếp xúc : Là phương pháp sấy mà tác nhân sấy tiếp xúc gián tiếp với vật liệu sấy qua vách ngăn - Sấy thăng hoa : Là phương pháp sấy môi trường có độ chân không cao, nhiệt độ thấp nên ẩm vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành trạng thái khí Trong công nghiệp hóa chất thực phẩm, công nghệ thiết bị sấy đôi lưu sử dụng phổ biến c Dựa vào phương pháp làm việc - Máy sấy liên tục - Máy sấy gián đoạn d Dựa vào áp suất làm việc - Sấy chân không - Sấy áp suất thường e 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 nhiệt độ không khí Trong điều kiện khác không đổi độ ẩm không khí, tốc độ gió…, việc nâng cao nhiệt độ làm tăng nhanh tốc độ làm khô lượng nước nguyên liệu giảm xuống nhiều Nhưng tăng nhiệt độ giới hạn cho phép nhiệt độ làm khô cao làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín gây nên tạo màng cứng lớp bề cản trở tới chuyển động nước từ lớp GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa bên bề mặt Nhưng với nhiệt độ làm khô thấp, giới hạn cho phép trình làm khô chậm lại dẫn đến thối rữa, hủy hoại nguyên liệu Nhiệt độ sấy thích hợp xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ chức thịt nhân tố khác Khi sấy nhiệt độ khác nguyên liệu có Ο biến đổi khác ví dụ: nhiệt độ sản phẩm tŕnh sấy cao 600 Ο protein bị biến tính, 900 C C thì fructaza bắt đầu caramen hóa phản ứng tạo melanoidin tạo polyme cao phân tử chứa N không chứa N, có màu mùi thơm xảy mạnh mẽ Nếu nhiệt độ cao nguyên liệu bị cháy làm giá trị dinh dưỡng giá trị cảm quan sản phẩm Quá trình làm khô tiến triển, cân khuếch tán nội khuếch tán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn tốc độ khuếch tán nội chậm lại dẫn đến tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến trình làm khô b.Ảnh hưởng tốc độ chuyển động không khí Tốc độ chuyển động không khí có ảnh hưởng lớn đến trình sấy, tốc độ gió lớn nhỏ lợi cho trình sấy Vì tốc độ chuyển động không khí lớn khó giữ nhiệt lượng nguyên liệu để cân tŕnh sấy, tốc độ nhỏ làm cho trình sấy chậm lại Vì vậy, cần phải có tốc độ gió thích hợp, giai đoạn đầu trình làm khô Hướng gió ảnh hưởng lớn đến tŕnh làm khô, hướng gió song song với bề mặt nguyên liệu tốc độ làm khô nhanh Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệu với góc 45oC tốc độ làm khô tương đối chậm, thổi thẳng vuông góc với nguyên liệu tốc độ làm khô chậm c Ảnh hưởng độ ẩm tương đối không khí Độ ẩm tương đối không khí nhân tố ảnh hưởng định đến trình làm khô, độ ẩm không khí lớn trình làm khô chậm lại Các nhà bác học Liên Xô nước khác chứng minh rằng: độ ẩm tương đối không khí lớn 65% trình sấy chậm lại rõ rệt, độ ẩm tương đối không khí khoảng GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa 80% trở lên trình làm khô dừng lại bắt đầu xảy tượng ngược lại, tức nguyên liệu hút ẩm trở lại Để cân ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại tránh tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn tức vừa sấy vừa ủ Làm khô điều tự nhiên khó đạt độ ẩm tương đối không khí 50% đến 60% nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó, phương pháp để làm giảm độ ẩm không khí tiến hành làm lạnh nước ngưng tụ lại Khi hạ thấp nhiệt độ không khí điểm sương nước ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối không khí hạ thấp Như để làm khô không khí người ta áp dụng phương pháp làm lạnh d Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu Kích thước nguyên liệu ảnh hưởng đến trình sấy Nguyên liệu bé, mỏng tốc độ sấy nhanh, nguyên liệu có kích thước bé mỏng làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ Trong điều kiện giống chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí quyển) tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyên liệu δ e.Ảnh hưởng trình ủ ẩm Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích làm cho tốc độ khuếch tán nội khuếch tán ngoại phù hợp để làm tăng nhanh trình làm khô Trong làm khô tŕnh ủ ẩm người ta gọi làm khô gián đoạn f Ảnh hưởng thân nguyên liệu Tùy vào thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học nguyên liệu như: nước, lipit, chất khoáng, protein, Vitamin, kết cấu tổ chức thịt hay lỏng lẻo 1.1.4 Vai trò sấy kỹ thuật đời sống Sấy qúa trình tách nước (ẩm) khỏi vật liệu phương pháp nhiệt Ngày xưa người ta biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên đơn giản phơi nắng Tuy nhiên, GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa phơi nắng bị hạn chế lớn cần diện tích sân phơi rộng phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi mùa mưa Vì vậy, ngành công nghiệp người ta thường phải tiến hành trình sấy nhân tạo - Kết qúa trình sấy hàm lượng chất khô vật liệu tăng lên Điều có ý nghĩa quan trọng nhiều phương diện khác Ví dụ: + Đối với nông sản thực phẩm tăng cường tính bền vững bảo quản + Đối với nhiên liệu ( củi, than) nâng cao nhiệt lượng cháy, gốm sứ làm tăng độ bền học… + Và tất vật liệu sau sấy giảm giá thành vận chuyển - Do ý nghĩa nêu mà đối tượng trình sấy thật đa dạng, bao gồm nguyên liệu, bán thành phẩm thành phẩm giai đoạn khác qúa trình sản xuất chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh tế khác Nói cách khác, kỹ thuật sấy ứng dụng rộng rãi nghành công nghiệp nông nghiệp - Nguyên tắc trình sấy cung cấp lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha lỏng vật liệu thành Hầu hết vật liệu trình sản xuất chứa pha lỏng nước người ta thường gọi ẩm Như thực tế xem sấy qúa trình tách ẩm phương pháp nhiệt - Việc cung cấp lượng cho vật liệu qúa trình sấy tiến hành theo phương pháp truyền nhiệt biết Ví dụ : + Cấp nhiệt đối lưu gọi sấy đối lưu + Cấp nhiệt dẫn nhiệt gọi sấy tiếp xúc + Cấp nhiệt xạ gọi sấy xạ + Ngoài ra, có phương pháp sấy đặc biệt sấy dòng điện cao tần, sấy thăng hoa, sấy chân không… GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa - Tóm lại, để bảo quản loại sản phẩm thời gian dài, qui trình công nghệ sản xuất nhiều sản phẩm có công đoạn sấy khô - Để chất lượng sản phẩm ngày nâng cao, công nghệ sấy cải tiến phát triển nghành hải sản, rau nhiều loại thực phẩm khác Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt lúa, ngô, đậu…sau thu hoạch cần sấy khô kịp thời, không sản phẩm bị giảm chất lượng chí bị hỏng dẫn đến tình trạng mùa sau thu hoạch Do nhu cầu sấy ngày đa dạng, có nhiều phương pháp thiết bị sấy để sấy loại sản phẩm khác nhau.Ngoài loại sản phẩm yêu cầu qui mô sấy khác đòi hỏi thiết bị sấy phù hợp Đối với loại sản phẩm biết trước, nhằm đạt yêu cầu sản phẩm sấy với chi phí nhiên liệu đầu tư thiết bị ban đầu thấp 1.2 Giới thiệu máy sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ như: cát, than đá, loại quặng, đường, muối, loại hóa chất : NaHCO , BaCl …ngũ cốc, mì Hệ thống dùng nhiên liệu đốt dầu than cấp nhiệt cho buồng đốt Cấu tạo máy sấy thùng quay gồm 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 máy sấy thùng quay thùng sấy Thùng sấy ống hình trụ tròn vật liệu thép, có lắp cánh xáo trộn để phân vùng không Tùy theo đường kính ống thép mà chiều dày thành ống từ 10 - 14 mm Ống thép đặt nghiêng - ổ trục quay, để tránh tình trạng ống bị trôi quay ổ trục có bệ đỡ lăn chống trôi Đầu cao ống có buồng đốt cấp nhiệt bên có ống dẫn vật liệu vào Đầu thấp ống có buồng cuối lò, bên có ống dẫn vật liệu khỏi thùng sấy sang gầu tải đưa lên silo chứa Bên buồng cuối lò có gắn quạt hút, ống khói xyclon lắng bụi tạo thành hệ thống thông gió bên máy sấy GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Bên thùng sấy người ta lắp cánh để xáo trộn vật liệu làm trình trao đổi nhiệt vật liệu sấy tác nhân sấy tốt Các đệm ngăn thùng vừa có tác dụng phân phối vật liệu theo tiết diện thùng vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc Cấu tạo đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy độ ẩm Các loại đệm ngăn dùng phổ biến máy sấy thùng quay gồm : - Đệm ngăn loại mái chèo nâng loại phối hợp dùng sấy vật liệu cục to, ẩm, có xu hướng đóng vón lại, loại có hệ số chứa đầy vật liệu không 10 - 20 % - Đệm ngăn hình quạt có khoảng không thông với - Đệm ngăn phân phối hình chữ thập kiểu vạt áo xếp toàn tiết diện thùng, dùng để sấy vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, thùng quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc pha lớn - Đệm ngăn kiểu phân khu để sấy hạt đập nhỏ, bụi loại cho phép hệ số chứa đầy từ 15 - 25 % Nếu nhiệt độ sấy lớn 200C dùng khói lò không dùng cho nhiệt độ lớn 800C  Ưu điểm hệ thống sấy thùng quay: - Quá trình sấy đặn mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt vật liệu sấy tác nhân sấy Cường độ sấy lớn, đạt 100 kg ẩm bay hơi/ mh - Thiết bị gọn, khí hóa tự động hóa toàn khâu sấy  Nhược điểm hệ thống sấy thùng quay: - Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi vỡ vụn Do nhiều trường hợp làm giảm chất lượng sản phẩm - Không sấy vật liệu dễ vỡ 1.3 Giới thiệu vật liệu sấy kẽm oxit 1.3.1 Tính chất a Tính chất vật lý : GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 10 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 ( m/s2 ) → Gbr = π ( 12 – 0,9552 ).0,1665.7850.9,81 = 1128,008 ( N ) 4.3.4.Trọng lượng cánh xới Chọn Gcx = 4000 ( N ) 4.3.5 Trọng lượng vành đai G vd = π ( Dv2 – Dn2 ).bv.ρ.g ( N) Trong : Dv : Đường kính vành đai; Dv = ( 1,1 ÷ 1,2 ).Dn = ( 1,1 ÷ 1,2 ).1,328 = ( 1,4608 ÷ 1,5936 ) ( m ) Chọn Dv = 1,5 ( m ) bv : Bề rộng vành đai; Chọn bv = 0,2 ( m ).(Nếu Dv = 1,2 ÷2m) ρ : Khối lượng riêng thép CT3; ρ = 7850 ( kg/m3 ) g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 ( m/s2 ) → Gvd = π ( 1,52 – 1,3282 ).0,2.7850.9,81 = 5880,932 ( N ) Vậy, trọng lượng toàn thùng : G = Gvl + Gt + Gbr + 2.Gvd + Gcx = 18756,066 + 42608,2363 + 1128,008+ 2.5880,932 +4000 = 78254,1743( N ) 4.3.6 Khoảng cách hai vành đai Ld = 0,586.Lt ( m ) ( 84 – TTTKMHCT1 ) Trong : GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 63 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Lt : Chiều dài thùng; Lt = ( m ) → Ld = 0,586.6 = 3,516 ( m )= 351,6 (cm) 4.3.7 Tải trọng đơn vị chiều dài thùng không kể bánh vòng q= G − Gbr Lt →q= ( N/cm ) ( 90 – TTTKMHCT1 ) 78254,1743 − 1128, 008 = 128,54 600 ( N/cm ) 4.3.8 Momen uốn tải trọng gây M1 = q.L2 d ( N.cm ) ( 90 – TTTKMHCT1 ) → M1 = 128,54.351, 62 = 1986305, 483 ( N.cm ) 4.3.9 Momen uốn bánh vòng gây M2 = Gbr Ld 1128, 008.351, = = 99151,9032 4 ( N.cm ) Tổng momen uốn : M = M1 + M2 = 1986305,483 + 99151,9032 = 2085457,386 ( N.cm ) 4.3.10 Momen chống uốn W= π Dt2 S ( 90 – TTTKMHCT1 ) Trong : Dt : Đường kính thùng; Dt = 120 ( cm ) S : Bề dày thùng sấy; S = 1,6( cm ) GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 64 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội →W = π 1202.1, = 18086, 4 Khoa Công nghệ Hóa ( cm3 ) 4.3.11 Ứng suất thân thùng σ= M 2085457,386 = = 115,3053 W 18086, ( N/cm2 ) < [σ]CT3 = 4000 ( N/cm2 ) Vậy, thùng đảm bảo điều kiện bền có bề dày 1,6 cm 4.4 Tính toán vành đai 4.4.1 Tải trọng vành đai Q' = G cosα Với : G: Trọng lượng toàn thùng , G = 78254,1743 (N) α : Góc nghiêng thùng , α = 3o → Q' = 78254,1743 cos = 39073, 4648( N ) 4.4.2 Phản lực lăn Q' T= 2.cosϕ ( N ) ( 84 – TTTKMHCT1 ) Trong : φ : Góc tạo lăn thùng; Chọn φ = 30o →T = 39073, 4648 = 22559, 075 2.cos 30 GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu ( N ) 65 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa 4.4.3 Bề rộng vành đai Bề rộng vành đai phụ thuộc vào đại lượng tải trọng riêng cho phép 1cm chiều dài tiếp xúc vành đai bề mặt lăn Bề rộng vành đai phải thỏa mãn điều kiện : B≥ T Po ( 10.20 – 84 – TTTKMHCT1 ) Trong : Po : Tải trọng riêng cho phép, vận tốc quay thùng 4,281 ( vg/ph ) P o = 2400 ( N/cm ).(chọn thùng quay chậm) →B≥ 22559, 075 = 9,3996 2400 ( cm ) Chọn B = cm 4.4.4 Bề dày vành đai Theo 85 – TTTKMHCT1 ta có : h : B = : → h = ( cm ) 4.4.5 Momen uốn Mu = 2.TRA ( 10.21 – 84 – TTTKMHCT1 ) Trong : T : Tải trọng vành đai; T = 22559,075 ( N ) R : Bán kính vành đai; R = 150 = 75 ( cm ) A : Hệ số phụ thuộc vào tính chất tải trọng phương pháp lắp vành đai với thân thùng; Theo 85 – TTTKMHCT1 ta có với vành đai lắp cứng với thân thùng A = 0,07 → Mu = 2.22559,075.75.0,07 = 236870,2875 ( N.cm ) GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 66 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa 4.4.6 Momen chống uốn W= Mu [σ ] ( cm3 ) ( 91 – TTTKMHCT1 ) Trong : [σ] : Ứng suất cho phép vật liệu làm thùng; Chọn vật liệu làm thùng thép đúc với [σ] = 15600 ( N/cm2 ) W= W= 236870, 2875 = 15,184 15600 ( cm3 ) Kiểm tra lại bề dày vành đai : Ta có : h≥ 6.W n 6.15,184 = = 3,18 B ( cm ) Vậy vành đai đủ bền 4.4.7 Các thông số vành đai - Đường kính vành đai : Đường kính : Dt = 1,38 ( m ) Bề dày vành đai : h = 0,09 ( m ) -Bề rộng vành đai : B = 0,09 ( m ) -Vật liệu làm vành đai : Thép đúc 4.5 Tính toán lăn đỡ Con lăn đỡ tiếp nhận tất trọng lượng thùng quay vật liệu thùng Các gối đỡ lăn phải lắp đặt cho lăn di chuyển theo phương thẳng góc với trục thùng xoay xung quanh tâm thùng để thay đổi góc nghiêng thùng GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 67 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa 4.5.1 Đường kính lăn dc = dc = Dd ÷ Dd (cm ) ( 86 – TTTKMHCT1 ) 138 138 ÷ = 35 ÷ 46 ( cm ); Chọn dc = 40 ( cm ) 4.5.2 Bề rộng lăn b = B + 1,8 = + 1,8 = 10,8 ( cm ) 4.5.3 Ứng suất tiếp xúc σ max = 0, 418 P.E R+r R.r ( N/cm2) ( 10.27 – 86 – TTTKMHCT1 ) Trong : P : Lực tác dụng đơn vị chiều dài tiếp xúc; P= T B ( N/cm ) ( 86 – TTTKMHCT1 ) →P= 22559, 075 = 2506,564 ( N/cm ) E : Hệ số mô men đàn hồi vật liệu Theo 92 – TTTKMHCT1 ta có E = 1,75.107 R : Bán kính vành đai; R = 75 ( cm ) r : Bán kính lăn đỡ; r = → σ max = 0, 418 2506,564.1, 75.107 GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 40 = 20 ( cm ) 75 + 20 = 22031,8455 75.20 68 ( N/cm2 ) SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Ta thấy σmax < [σ]CT5 = 60000 (N/cm2) Vậy, độ bền đảm bảo 4.5.4.Các thông số lăn đỡ Đường kính lăn đỡ : dc = 0,4 ( m ) Bề rộng lăn đỡ : b = 0,108 ( m ) Vật liệu làm lăn đỡ : thép CT5 4.6 Tính toán lăn chặn Thùng đặt nghiêng so với mặt phẳng ngang góc α có xu hướng tụt xuống tác dụng trọng lực Vì cần có lăn chặn để ngăn cho thùng không tụt xuống Con lăn chặn hình cầu hình nón Trong trường hợp lựa chọn lăn chặn hình nón 4.6.1.Lực lớn tác dụng lên lăn chặn Umax = G.( sinα + f ) ( N ) ( 10.31 – 86 – TTTKMHCT1 ) Trong : G : Trọng lượng toàn phần thùng; G = 78254,1743 ( N ) α : Góc nghiêng thùng; α = 3o f : Hệ số ma sát vành đai lăn chặn; f = 0,1 → Umax = 78254,1743.( sin3 + 0,1 ) = 11920,9245 ( N ) 4.6.2.Xác định bán kính lăn chặn Bố trí trục lăn chặn vuông góc với trục thùng quay Khi đó, góc đỉnh nón tính theo công thức : tg β = r R ( 19.29 – 87 – TTTKMHCT1 ) Trong : GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 69 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa r : Bán kính lăn chặn β : Góc đỉnh nón; Chọn β = 10o R : Bán kính vành đai; R = 75 ( cm ) → r = tan10.75 = 13,22 ( cm ); Chọn r = 14 ( cm ) 4.6.3.Kiểm tra độ bền lăn chặn σ max = 0,148 P.E R ( N/cm2 ) ( 10.33 – 88 – TTTKMHCT1 ) Trong : P : Lực tác dụng lên đơn vị chiều dài tiếp xúc; P= U max l ( N ) ( 88 – TTTKMHCT1 ) Với l chiều dài tiếp xúc; chọn l = 50 ( cm ) P= 11920,9245 = 238, 418 50 → σ max = 0, 418 ( N/cm ) 238, 418.1, 75.107 = 3117, 699 75 ( N/m2 ) Ta thấy σmax< [σ]CT5 = 60000 ( N/cm2 ) Vậy, độ bền đảm bảo 4.6.4.Các thông số lăn chặn Loại lăn : Con lăn chặn hình nón Cách bố trí : Bố trí trục lăn vuông góc với trục thùng quay Bán kính lăn chặn : r = 14 ( cm ) Góc đỉnh nón : β = 10o GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 70 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 5.1.Tính toán buồng đốt 5.1.1.Diện tích bề mặt ghi lò F= 0, 28.B.Qt r ( m2 ) ( 3-2 – 105 – Lò công nghiệp ) Trong : B : Lượng than cần đốt 1h; B =272,78 ( kg ) Qt : Nhiệt trị thấp than; Qt = 26716,947 ( kJ/kg ) r : Cường độ nhiệt ghi; ta có : r = (349÷1744).103 (w/m2) (Theo bảng 3-3 – 105 – Lò công nghiệp) Ta chọn r = 350.103 ( W/m2 ) →F = 0, 28.272, 78.26716, 947 = 5,8303 350.103 ( m2 ) 5.1.2.Thể tích buồng đốt V= Qt B q ( m3 ) ( 3-3 – 105 – Lò công nghiệp ) Trong : q : Mật độ nhiệt thể tích buồng đốt, than đá sấy q = (290÷348).103 chọn : q = 330.103 ( W/m3 ) ( Theo bảng 3-4 – 106 – Lò công nghiệp) →V = 26716,947.272, 78 = 22, 084 330.103 GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu ( m3 ) 71 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa 5.1.3 Chiều cao buồng đốt H= V F →H = ( m ) ( 3-4 – 106 – Lò công nghiệp ) 22, 084 = 3, 79 5,8303 ( m ) 5.1.4 Số ghi lò Chọn loại ghi lò có kích thước ( 340×45 ) mm F 5,8303 = = 381, 07 0,34.0, 045 0,34.0, 045 Vậy, số ghi : n = Chọn số ghi 381 5.1.5 Tỉ lệ mắt ghi: f/F Căn vào loại than , cỡ hạt than mà chọn tỉ lệ mắt ghi, diện tích mặt ghi lò cho phù hợp Với loại than ta chọn tỉ lệ f/F =25÷30% 5.2 Tính toán chọn quạt 5.2.1 Năng suất quạt V = L.v( 17.34 – 333 – TTTKHTS ) Trong : L : Lượng khói cần thiết cho thùng; L = 11783,17467 ( kg/h ) v : Thể tích không khí ẩm kg khói Theo Bảng I255 -318 STT1 nhiệt độ trung bình khói thùng 175oC độ ẩm khói vào thùng 0,0196% ta có ρ =0,788( Kg/m3 ) Vậy v = 1,269 ( m3/kg ) → V = 11783,17462.1,269 = 14952,849 ( m3/h ) GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 72 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa 5.2.2 Công suất quạt N= V H 3600.102.η ( kW ) (Bơm – Máy nén – Quạt) Trong : V : Năng suất quạt; V = 14952,849( m3/h ) η : Hiệu suất thủy lực; η = ( 0,4÷0,6) Chọn η = 0,6 H : Tổng trở lực cần khắc phục ( mmHg ); H = ∑ ∆Pi = ∆P + ∆P2 + ∆P3 ( mmHg ) • Tính ∆P1 :  B  ∆P = m  ÷  150.F  m : Hệ số phụ thuộc vào hàm lượng tro loại ghi lò; chọn m = 40 B : Lượng than cần đốt 1h; B = 272,78 ( kg/h ) F : Diện tích ghi lò; F = 5,8303 ( m2 )  272, 78  → ∆P = 40  ÷ = 3,89  150.5,8303  • ( mmHg ) Tính ∆P2 : ∆P2 trở lực lớp than trở lực ghi lò; chọn ∆P2 = 120 ( mmHg ) • Tính ∆P3 :  λ.l  v ρ ∆P3 =  + ξ + 1÷  d  2.g ( mmHg ) Với : GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 73 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa ρ : Khối lượng riêng không khí; ρ = 1,2 ( kg/m3 ) l : Chiều dài đường ống dẫn khói từ quạt đến buồng đốt; l = 1,5 ( m ) v : Vận tốc khí ống; v = 15 ( m/s ) ξ : Hệ số trở lực van đường ống; ξ = 0,32 λ : Hệ số ma sát phụ thuộc vào chuẩn số Re; Chuẩn số Re : Re = v.d ρ µ Tính đường kính ống : d= V 14952,849 = = 0,3527 3600.0, 785.v 3600.0, 785.15 ( m ) Theo bảng I.255 – 318 – STT1 ta có độ nhớt khói 175oC : μ = 25,1.10-6 → Re = →λ = ( Ns/m2 ) 15.0,3527.1, = 252932, 2709 25,1.10−6 ( 1,81.lg Re− 1, 64 ) = ( 1,81.lg 252932, 2709 − 1, 64 )  0, 015.1,5  152.1, → ∆P3 =  + 0,32 + ÷ = 19, 043  0,3527  2.9,81 = 0, 015 ( mmHg ) → H = 3,89 + 120 + 19,043= 142,933( mmHg ) →N= 14952,849 142,933 = 9, 701 3600.102.0, ( kW ) GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 74 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa 5.2.3 Chọn quạt Chọn vận tốc khói thùng ( m/s ) Với tổn thất áp suất 142,933( mmHg ) suất quạt 14952,849( m3/h ) o theo hình 15- TKHTTBS ta chọn quạt số hiệu quạt ly tâm II - - 70 - N ; GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 75 η = 0,6 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa BẢNG PHỤ LỤC STT Tên chi tiết Ký hiệu Đơn vị Chiều dài thùng Đường kính Lt Dt m m Thể tích thùng Bề dày thùng Góc nghiêng thùng Vòng quay thùng Khoảng cách trục Đường kính đỉnh m3 m độ vg/ph mm mm Đường kính đáy Vt δ φ nt aw da1 da2 df1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 mm Kích thước 1.2 7.96 0.012 4.2 565.62 150 1000 105 955 Chiều rộng vành Đường kính vành đai Bề rộng vành đai Khoảng cách hai vành đai Chọn bề rộng vành đai Góc nghiêng thùng Phản lực lăn Tải trọng vành đai Bề dày vành đai Bề rộng lăn đỡ Đường kính lăn đỡ Bánh kính vành đai Bán kính lăn đỡ Chọn chiều dài tiếp xúc df2 bw Dv bv Ld B α T Q’ h b dc R r l mm m m m cm độ N N cm cm cm cm cm cm 166.5 1.5 0.2 3.516 22559.08 39073.46 10.8 40 100 30 50 Diện tích ghi lò Công suất quạt Đường kính ống F N d m2 KW m 5.8303 9.701 0.3527 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Tính toán trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm tâp1,2 GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 76 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa 2.Quá trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm tập 3,4 3.Tính toán thiết kế hệ thống sấy; Tác giả Trần Văn Phú; NXB Giáo Dục 4.Kỹ thuật sấy; Tác giả Hoàng Văn Chước; NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội 5.Sổ tay trình thiết bị tập 1,2; Tác giả Nguyễn Bin; NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội 6.Tính toán hệ thống dẫn động khí tập 1; Tác giả Trịnh Chất – Lê Văn Uyển; NXB Giáo Dục 7.Bơm – Máy nén – Quạt; TS Lê Xuân Hòa – ThS Nguyễn Thị Bích Ngọc Trường ĐHSPKT TP HCM 8.Lò công nghiệp 9.Cơ sở thiết kế máy hóa chất; Tác giả Hồ Lê Viên; NXB Đại học Bách Khoa Hà Nội GVHD: TS Nguyễn Thế Hữu 77 SVTH : Nguyễn Thị Vân Anh