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

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Họ và tên HS - SV : Nguyễn Thị Vân Anh

Lớp : ĐHCNH4 Khoá: 7

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 ZnOnăng 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

PHẦN THUYẾT MINH

Ngày giao đề : 03/02/2015 Ngày hoàn thành : 04/06/2015

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nguyễn Thế Hữu

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Trong các ngành công nghiệp hiện nay thì công nghiệp hoá chất đang được chú trọng và phát triển Được ứng dụng nhiều trong các ngành như:thực phẩm,vật liệu xây dựng, đồ gốm Sấy là một quá trình rất quan trọng trong các khâu sản xuất đó.Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi ẩm ra khỏi vật liệu.Quá trình này có thể tiến hành bay hơi tự nhiên nhờ năng lượng tự nhiên như:năng lượng mặt trời,gió tuy nhiên phương pháp này không chủ động điều chỉnh được vận tốc, năng suất thấp.Bởi vậy trong công nghiệp người ta chế tạo ra máy sấy được tiến hành nhờ các nguồn năng lượng do con người tạo ra.Sấy theo phương pháp này sẽ cho ta năng suất lớn, yêu cầu chất lượng cao

Dưới đây là phần tính toán thiết kế máy sấy thùng quay để sấy ZnO Dựa trên những kiến thức đã học cùng với sự chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Thế Hữu

em đã hoàn thành đồ án môn học của mình.Tuy nhiên bài viết của em không tránh khỏi những thiếu sót.Em rất mong sự giúp đỡ của thầy cô và các bạn để bài viết của

em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thế Hữu cùng các thầy cô trong khoa Công Nghệ Hoá đã chỉ bảo tận tình giúp đỡ em trong thời gian qua.

Em xin chân thành cảm ơn

Hà Nội ngày 04 tháng 06 năm 2015

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THỊ VÂN ANH

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆUCHUNG1.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy

1.1.1 Khái niệm về sấy

Sấy là một phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ dàng 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, giảm hoạt động các enzyme, giảm kích thước và trọng lượngcủa sản phẩm

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

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

Tóm lại, trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụ thể là quá tŕnh truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bềmặt sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy ra ngoài môi trường Các quá trình truyền nhiệt, truyền chất trên xảy ra đồng thời trên 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:

b Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy

- Sấy đối lưu : Là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp giữa vật liệu sấy với tácnhân sấy

- Sấy tiếp xúc : Là phương pháp sấy mà tác nhân sấy tiếp xúc gián tiếp với vật liệusấy qua một vách ngăn.

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

Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, công nghệ và thiết bị sấy đôi lưu được

sử dụng phổ biến hơn cả

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 của nhiệt độ không khí

Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió…, việcnâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nước trong nguyên liệugiảm xuống càng nhiều Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạn cho phép vì nhiệt độ làmkhô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín

và gây nên sự tạo màng 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 sấythích hợp được xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ chức của thịtquả và đối với các nhân tố khác Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thì nguyên liệu cónhững biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩm trong quá tŕnh sấy cao hơn 600 C

Ο thìprotein bị biến tính, nếu trên 900 C

Ο thì fructaza bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ramelanoidin tạo polyme cao phân tử chứa N và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ramạnh mẽ Nếu nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinhdưỡng và mất giá trị cảm quan của sản phẩm

Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếch tán ngoại

bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội thì chậm lại dẫn đếnhiện 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 gióquá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Vì tốc độ chuyển động củakhông khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng 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 thíchhợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô

Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá tŕnh làm khô, khi hướng gió song songvới bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệuvới góc 45oC thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổi thẳng vuông góc với nguyênliệu 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 định đến quátrình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm lại Các nhà báchọc Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ ẩm tương đối của không khí lớnhơn 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 dừng lại 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 tránh hiện tượngtạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn tức là vừa sấy vừa ủ

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

d Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

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

Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí quyển) thìtốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với chiều dày 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 và khuếch tánngoại phù hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô Trong khi làm 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 phù hợp, cần phảixét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit, chất khoáng, 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 qúa trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt Ngày xưangười ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản là phơi nắng Tuy nhiên,

phơi nắng bị hạn chế lớn là cần diện tích sân phơi rộng và phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệtbất lợi trong mùa mưa Vì vậy, trong các ngành công nghiệp người ta thường phải tiếnhành quá trình sấy nhân tạo.

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

- Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạngthái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trong quá trình sản xuấtđều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm Như vậy trong thực tế có thểxem sấy là qúa trình tách ẩm bằng phương pháp nhiệt

- Việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong qúa trình sấy được tiến hànhtheo 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 bằng dòng điệncao tần, sấy thăng hoa, sấy chân không…

- Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trong qui trìnhcông 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 sấy cũng đượccải tiến và phát triển như trong nghành hải sản, rau quả và nhiều loại thực phẩm khác Cácsản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu…sau khi thu hoạch cần sấy khô kịpthời, nếu không sản phẩm sẽ bị giảm chất lượng thậm chí bị hỏng dẫn đến tình trạng mấtmùa sau thu hoạch

Do nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bị sấy đểsấy các loại sản phẩm khác nhau.Ngoài ra đôi khi cùng một loại sản phẩm nhưng nếu yêucầu về qui mô sấy khác nhau thì cũng đòi hỏi thiết bị sấy phù hợp Đối với từng loại sảnphẩm đã được biết trước, nhằm đạt được các yêu cầu của sản phẩm sấy với chi phí nhiênliệu và đầu tư thiết bị ban đầu thấp nhất

1.2 Giới thiệu về máy sấy thùng quay

Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm

việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ như:

cát, than đá, các loại quặng, đường, muối, và các loại hóa

chất như : NaHCO , BaCl …ngũ cốc, mì chính Hệ thống

dùng nhiên liệu đốt có thể là dầu hoặc than cấp nhiệt cho

buồng đốt

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

- 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 ống hình trụtròn bằng vật liệu thép, trong đó có lắp các cánh xáo trộn để phân vùng hoặc không Tùytheo đường kính của ống thép mà chiều dày của thành ống có thể từ 10 - 14 mm Ốngthép này được đặt nghiêng 1 - 6 trên 2 ổ trục quay, để tránh 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 vàbên trên có ống dẫn vật liệu vào Đầu thấp của ống có buồng cuối lò, bên dưới có ống dẫnvật liệu ra khỏi thùng sấy sang gầu tải đưa lên silo chứa Bên trong buồng cuối lò có gắnquạt hút, ống khói 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 quá trình traođổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn Các đệm ngăn trong thùng vừa có tácdụng phân phối đều vật liệu theo tiết diện thùng vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc Cấu tạocủa đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy và độ ẩm của nó Các loại đệmngăn được dùng phổ biến trong máy sấy thùng quay gồm :

- Đệm ngăn loại mái chèo nâng và loại phối hợp dùng khi sấy những vật liệu cục

to, ẩm, có xu hướng đóng vón lại, loại này có hệ số chứa đầy vật liệu không 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 tiết diện củathùng, được dùng để sấy vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng quay vật liệu được đảotrộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc pha lớn

- Đệm ngăn kiểu phân khu để sấy các hạt đã đập nhỏ, bụi loại này cho phép hệ sốchứa đầy từ 15 - 25 %

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

 Ưu điểm của hệ thống sấy thùng quay:

- Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tácnhân 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 trong nhiều trườnghợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm

- Không sấy được các vật liệu dễ vỡ

1.3 Giới thiệu về vật liệu sấy kẽm oxit

1.3.1 Tính chất

a Tính chất vật lý :

• Ở điều kiện thường kẽm oxit có dạng bột

trắng mịn, khi nung trên 300C , nó chuyển sang màu

vàng (sau khi làm lạnh thì trở lại màu trắng)

• Hấp thụ tia cực tím và ánh sáng cóbước sóng

nhỏ hơn 366 nm

• Khi đưa vào mạng tinh thể một lượng nhỏ

kim loại hóa trị I hoặc hóa trị III thì nó trở thành chất

bán dẫn

b Tính chất hóa học

- Được điều chế bằng cách nung nóng muối cacbonat , nitrat kẽm:

Zn(NO3)2 ZnO + NO2 + O2

- Là ôxít lưỡng tính

ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O

ZnO + 2 NaOH Na2ZnO2 + H2O

- Bị khử bởi H2 và C để tạo thành kim loại: ZnO + H2 Zn + H2O

to

1850, S.Wetherill (New Jersey) hoàn thành một lò nung Trong đó có một lưới lọc được phủ bởi một hỗn hợp quặng kẽm và than Khi đốt than, kẽm bị oxy hóa thành ZnO ở cửa

ra của lò Những lò nung này càng ngày càng được cải tiến nhưng bây giờ người ta khôngcòn dùng nữa Trong suốt nửa sau thế kỷ 19 người ta dùng ZnO trong sản xuất cao su để giảm bớt thời gian cần thiết trong quá trình lưu hóa cao su Năm 1906, các nhà hóa học điều chế ra chất xúc tác hữu cơ đầu tiên cho phản ứng lưu hóa cao su Phát hiện này góp phần làm tăng thêm tầm quan trọng của kẽm oxit, vì nó là một trong những hóa chất để điều chế chất xúc tác này

Kẽm oxit có nhiều ứng dụng Quan trọng nhất là trong công nghiệp sản xuất cao

su Khoảng một nửa lượng ZnO trên thế giới được dùng để làm chất hoạt hóa trong quá trình lưu hóa cao su tự nhiên và nhân tạo Kẽm oxit làm tăng độ đàn hồi và sức chịu nhiệt của cao su Lượng kẽm trong cao su từ 2 – 5%

Trong hội họa, mặc dù ZnO có một màu trắng đẹp nhưng nó không còn giữ vai trò chủ đạo nữa Người ta dùng nó để làm chất bảo quản giấy, gỗ

Trong công nghiệp chế biến dược phẩm và mỹ phẩm: do ZnO hấp thụ tia cực tím

và có tính kháng khuẩn nên nó là một trong những nguyên liệu để làm kem chống nắng, làm chất chống khuẩn trong các thuốc dạng mỡ Người ta dùng ZnO phản ứng với

eugenol để làm chất giả xương răng

Trong lĩnh vực sản xuất thủy tinh, men, đồ gốm : kẽm oxit có khả năng làm giảm

sự giãn nở vì nhiệt, hạ nhiệt độ nóng chảy, tăng độ bền hóa học cho sản phẩm Nó được dùng để tạo độ bóng hoặc độ mờ

Ngoài ra, kẽm oxit là nguyên liệu để sản xuất các chất các muối stearat, photphat, cromat, bromat, dithiophotphat Nó là nguồn cung cấp kẽm trong thức ăn động vật và công nghiệp xi mạ Người ta còn dùng nó để xử lý sự cố rò rỉ khí sunfuro Kẽm oxit, kết hợp với các oxit khác, là chất xúc tác trong các phản ứng hữu cơ.

1.4 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy thùng quay

4.1.1 Sơ đồ công nghệ

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 phẳng nằmngang 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 lăn cùng một bệ

đỡ có thể thay đổi để điều chỉnh góc nghiêng của thùng, nghĩa là điều chỉnh thời gian lưuvật liệu trong thùng Thùng quay được là nhờ có bánh răng Bánh răng ăn khớp với bánhrăng dẫn động nhận truyền động của động cơ qua bộ giảm tốc

Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa và đượcchuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn Các đệm ngăn vừa có tác dụng phân bốđều theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy

và tác nhân sấy Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy,tính chất

và độ ẩm của nó Vận tốc của khói lò hay không khí nóng đi trong máy sấy khoảng 2÷3

Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được lớn hơn 3m/s bởinếu 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 theo tiết diệnthùng, 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 kích thước vật liệu và độ ẩm của

nó Các loại đêm ngăn được dùng phổ biền trong máy sấy thùng quay gồm:

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

a) Cánh nâng

b) Cánh nâng chia khoang

c) Cánh phân bố đều( cánh phân phối chữ thập)

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ LỰA TRỌN NHIÊN LIỆU2.1 Các thông số ban đầu

2.2.1.Kiểu thiết bị:

Thiết bị sấy thùng quay,phương thức sấy xuôi chiều

2.1.2.Điều kiện môi trường :

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

+Nhiệt độ môi trường : to =25oC

+Độ ẩm tương đối của không khí: ϕo = 85%

-Hàm ẩm của không khí :

xo = 0,621

−

( kg ẩm/kg kkk )( CT 7.3 – 273 – QTTBT4 )

Io = to + ( 2493 + 1,97.to ).xo ( kJ/kg kkk )

( CT 7.5 – 273 – QTTBT4 ) → Io = 25 + ( 2493 + 1,97.25 ).0,017

2.2.3 Vật liệu sấy là ZnO với các thông số:

- Độ ẩm của VL trước khi sấy : W1 = 9,5%

- Độ ẩm của VL sau khi sấy : W2 = 1,1%

- Lượng VL vào máy sấy : 8435 kg/h

2.2.4 Tác nhân sấy

Khói lò:

- Nhiệt độ khói vào thùng sấy : 260oC

- Nhiệt độ khói ra thùng sấy : 90oC

2.2 Tính toán các thông số của nhiên liệu

2.2.1 Thành phần của than

Nhiên liệu của than đá bao gồm các thành phần sau:

Trong đó:

W: thành phần ẩm

A : thành phần tro

x : hàm lượng chất bốc Chuyển các thành phần trạng thái sang trạng thái làm việc

+Độ tro của nhiên liệu ở chế độ làm việc được xác định :

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 :

= 26716,947 ( kJ/kg )

2.2.4 Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg than

Để cung cấp cho các phản ứng cháy, thành phần của oxi trong không khí là 21%.Các phản ứng cháy:

Cn: Nhiệt dung riêng của hơi nước Cn=1,97( kJ/kg

0

C) vậy ih = 2493+1,97.260 = 3005,2 ( kJ/kg)

2.2.6 Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn

Do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, vì thế trong thiết bị sấythùng quay dùng khói lò làm TNS người ta phải tổ chức hoà trộn với không khí ngoài trời

để cho một hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp Vì vậy, trong hệ thống sấy thùng quay người taxem hệ số không khí thừa là tỷ số giữa không khí khô cần cung cấp thực tế cho buồng đốtcộng với lượng không khí khô đưa vào buồng hoà trộn với lượng không khí khô lý thuyếtcần cho quá trình cháy

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

2.2.6.1 Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy bằng khói :

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 = 948,25.10-3 ( kJ/kgoC )

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

Q2 = 9,76.65,676.α = 596,141α ( kJ )c.Nhiệt lượng do đốt 1 kg than :

Q3 = Qc.ηTrong đó :

η : Hiệu suất buồng đốt η = 0,9

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 27611,812 kJ/kg

Q4 : Nhiêt do xỉ mang ra

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 = 7,634.10-2 ( 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 = 1500C

Q4 = 7,634.10-2.0,75.150=8,588 (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 = 2600C

N CO CO SO

G 2. 2 + 2 2 + 2 2 + 02 2 + 2 2

).Tk (kJ) Thành phần khối lượng các khí khi đốt 1 kg nhiên liệu

N CO CO SO

G 2. 2 + 2 2+ 2 2 + 02 2 + 2 2

).Tk ( kJ )Q5 =2480,14α + 332,845 ( kJ )

c Nhiệt lượng mất mát :

Q6 = Qmm = 5%Qvào

Q6 = 0,05.( 24874,304 + 596,141α ) = 1243,715+ 29,8071α ( kJ )

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

Qr = Q4 + Q5 + Q6

Qr = 1585,148+ 2509,947α ( kJ ) Cân bằng nhiệt lượng lò đốt

Qv = Qr

=>24874,304 + 596,141α = 1585,148+ 2509,947α =>α = 12,155

Giá trị α tính theo lý thuyết :

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 27611,812 ( kJ/kg )

t1 : Nhiệt độ của khói ra khỏi buồng trộn; t1 = 260°C

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

Lo : Lượng không khí lý thuyết để đốt 1kg than; Lo = 9,077 kg/kg

xo : Hàm ẩm của không khí; xo = 0,016 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; ia1 = 2493+1,97.260=3005,2 kJ/kg

α = 10,71

Giữa lý thuyết và thực tế, ta thấy hệ số α xấp xỉ nhau nên :

Chọn α = 10,71

2.2.7 Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy

2.2.7.1 Nhiệt độ của khói :

t 1 = 270ºC

2.2.7.2 Hàm ẩm của khói

x =

a k

G L

= 1,912( kg/kg than ).

Vậy hàm ẩm của khói :

x =

a k

G L

=

x = 0,0196 (kg/kg kkk )

2.2.7.3 Hàm nhiệt của khói

I1 = t1 + ( 2493 + 1,97.t1 ).x1 = 260+ ( 2493 + 1,97.260 ).0,0196

= 318,902 ( kJ/kg kkk )

2.2.7.4 Độ ẩm

1 1

Nhiệt độ : t1 = 260 ºC.

Độ ẩm : φ1 = 0,0634 %

Hàm ầm : x1 = 0,0196( kg/kg kkk )

Hàm nhiệt : I1 = 318,902 ( kJ/kg kkk )

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH3.1 Cân bằng vật liệu

3.1.1 Lượng ẩm bay hơi

W = G1 , ( kg/h)Trong đó :

G1 : lượng manganđioxit vào thùng sấy; G1 = 8435 ( kg/h )

W1: Độ ẩm đầu của vật liệu; W1 = 9,5%

W2: Độ ẩm cuối của vật liệu; W2 = 1,1%

W : Lượng ẩm bay hơi; W = 716,42 ( kg/h )

A : Cường độ bay hơi ẩm của MnO2 chọn A = 90 kg ẩm/m .

3h;

3.2.2 Chiều dài ,đường kính và bề dày thùng

L D

3.2.2.3 Chiều dày thân thùng

200 [

) (

120

2 1

2 1

W W A

W W

- m : Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh trong thùng, lựa chọn cánh phân phốim=1

- k : hệ số phụ thuộc vào phương thức sấy ( phương thức sấy xuôi chiều) và tíchchất của vật liệu k=0,6

ρ : Khối lượng riêng xốp trung bình của cát; ρ = 1800 ( kg/m3 )

Dt,Lt : Đường kính và chiều dài của thùng: Dt = 1,2 và Lt = 6 ( m )

3.2.6 Các thông số cơ bản của thùng sấy

3.2.6.1 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 = 0,012 ( m )

3.3 Quá trình sấy lý thuyết

3.3.1 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy

2

318,902 90

2493 1,97 2493 1,97.90

t x

3.3.1.4 Độ ẩm :

2 2

qo : Nhiệt lượng tiêu hao riêng

lo : Lượng khói cần để bốc hơi 1 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 )

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 )

α1’ : Hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành thiết bị do đối lưu cưỡng bức

α1’’ : Hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành thiết bị do đối lưu tự nhiên

wtb : Vận tốc trung bình của khói đi trong thùng; wtb = 3,825 ( m/s ).

Dt : Đường kính trong của thùng; Dt = 1,2 ( m )

υ

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

- Nhiệt độ trung bình của khói :

260 90

1752

a.2 Xác định α1 ’’

Chuẩn số Gr :