quá trình và thiết bị công nghệ sinh học - Chương 3

quá trình và thiết bị công nghệ sinh học

Chương THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN Có nhiều loại thiết bị vận chuyển áp dụng xí nghiệp thuộc công nghiệp sinh học Chủ yếu sử dụng cấu vận chuyển tác động liên tục để vận chuyển vật cơng đoạn q trình cơng nghệ xí nghiệp tổ chức theo dây chuyền Dưới việc phân loại đặc tính nguyên vật liệu vận chuyển đặc tính thiết bị 3.1 PHÂN LOẠI VÀ LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN CHO CÁC NHÀ MÁY CÔNG NGHỆ VI SINH Những yêu cầu máy móc vận chuyển sản xuất vô trùng phải tuân thủ nghiêm ngặt độ vơ trùng, độ kín đường vận chuyển nhằm loại trừ bụi bặm chất hại khác dạng khí, bào tử, có khơng khí Các vật liệu làm nên thiết bị không tác động đến nguyên liệu đặc biệt phải bảo đảm tính chất ban đầu nguyên liệu tháo dỡ khỏi thiết bị Các máy làm chuyển dịch vật liệu cách liên tục theo hướng chuyển dịch ngang gọi máy vận chuyển, theo hướng chuyển dịch thẳng đứng gọi gau tải Các thiết bị có cấu vận chuyển liên tục để chuyển dịch vật liệu từ công đoạn sang công đoạn gọi băng tải Các máy vận chuyển công nghiệp chia làm hai dạng: dạng vận chuyển bên bên Sự vận chuyển bên sử dụng tải nguyên liệu, bán thành phẩm, nhiên liệu, vật liệu phụ nhà máy để sản xuất xây dựng, sử dụng để chuyển thành phẩm phế liệu sản xuất khỏi nhà máy Vận chuyển đường sắt, đường bộ, đường thủy, đường hàng không, đường ống thuộc loại vận chuyển bên Vận chuyển bên nhà máy dùng để chuyển dời vật phân xưởng bên phân xưởng Vận chuyển bên có tầm quan trọng hoạt động nhà máy Phân loại máy vận chuyển theo dấu hiệu đặc trưng sau: theo nguyên tắc tác động, theo loại phương pháp chuyển dịch vật thể, theo mục đích phương pháp thiết bị vị trí sản xuất Theo nguyên tắc tác động, thiết bị vận chuyển có tác động gián đoạn liên tục Trong thiết bị vận chuyển liên tục cấu tử mang vật thể môi trường chuyển động hướng, việc nạp tháo dỡ vật liệu tiến hành thời gian chuyển động Thiết bị tác động liên tục sử dụng để chuyển dời hàng hóa hay luồng hàng hóa 44 Trong thiết bị hàng hóa vận chuyển nhờ phận kéo khác nhau: xích, băng tải, dây cáp hay theo nguyên tắc khác vận chuyển vít tải, rung, qn tính, trục lăn, trọng lực, cần Ngồi cịn dùng ngun tắc khí động học thủy lực Trong thiết bị hoạt động theo nguyên tắc tuần hoàn, cấu nhấc tải thực theo chu kỳ tải hàng hóa, cịn khơng có hàng hóa theo hướng ngược lại, tải dỡ hàng hóa ngừng hoạt động Khi hoạt động thiết bị cần thiết phải tiêu hao thời gian cho chu kỳ tải Trong thiết bị có cấu nâng (kích, tời, thang, trục kíp); để dịch chuyển ngang hàng hóa (xe kích, máy bốc xếp, máy cạp); để chuyển dời không gian (cần trục quay) Theo loại phương pháp chuyển dời hàng hóa thiết bị vận chuyển chia sau: thiết bị tải hàng theo hướng khác thiết bị tải theo đường ống bất động Theo chức phương pháp lắp ráp mặt phẳng ngang, thiết bị vận chuyển - nâng chia thiết bị cố định đặt vị trí định thiết bị chuyển dời Các thông số chọn thiết bị vận chuyển - nâng chủ yếu chiều dài chiều cao chuyển dời hàng hóa, tốc độ trọng tải, suất công suất truyền động, tiêu hao lượng riêng tính chất - lý hàng hóa 3.2 NHỮNG ĐẶC TÍNH CƠ - LÝ CỦA HÀNG HỐ VẬN CHUYỂN Các tính chất - lý thơng số hàng hóa có ảnh lớn tới việc chọn tính tốn kết cấu vận chuyển Tất hàng hóa chia theo dạng khác nhau: rời, miếng, chiếc, lỏng Thành phần cỡ hạt xác định biểu đồ nhận sàng vật liệu rời Mật độ vật liệu rời ρ (kg/m3) xác định theo công thức: m ρ = V đó: m - khối lượng hạt vật liệu rời, kg; V - thể tích hạt, m3 Mật độ xếp vật liệu rời ρ1 (kg/m3) xác định theo công thức: m ρ1 = V1 m1 - khối lượng vật liệu rời, kg; V1 - thể tích vật liệu rời, m3 Góc nghiêng tự nhiên ϕ góc tạo nên bề mặt phẳng nằm ngang bề mặt nghiêng tự vật liệu rời Có khác góc nghiêng tự nhiên vật liệu rời trạng thái tĩnh ϕ trạng thái chuyển động ϕđ ≈ 0,7ϕ Gọi hệ số trượt bên vật liệu rời (phụ thuộc vào độ ẩm, kích cỡ hạt nhiệt độ ) tgϕ 45 Hệ số ma sát nguyên liệu rời f vật liệu khác (thép, gỗ, caosu) cần phải biết để tính tốn góc nghiêng tường phễu nạp liệu cho máy vận chuyển, có liên quan tới góc ma sát: f = tgα đó: α - góc ma sát nguyên liệu chuyển dời vật liệu Độ ẩm nguyên liệu rời: W1 W (% ) = 100G1 đó: W1 - khối lượng ẩm chứa nguyên liệu, kg; G1 - khối lượng nguyên liệu khô tuyệt đối, kg Có khác khối lượng xếp đầy tự nhiên, khối lượng nguyên liệu rời G khối lượng nén chặt Gn Tỷ số G/Gn gọi hệ số dính kết ngun liệu (a), dao động khoảng 1,05 ÷ 1,52 Đa số nguyên liệu rời sử dụng công nghiệp vi sinh khơng có tính mài mịn mài mịn bề mặt máng, rãnh băng tải Các nguyên liệu rời có tính chất đặc biệt tính dính, đơng kết, giịn, háo nước, tính độc, ăn mịn Tất tính chất cần phải đề cập đến lựa chọn thiết kế máy vận chuyển phải có biện pháp có hiệu để loại trừ tác động khơng có lợi đến kết cấu thiết bị, đến môi trường xung quanh Các hàng hóa riêng lẻ, thường tính số đơn vị (linh kiện, tiết máy, cụm máy, dụng cụ, ) hàng hóa thuộc dạng bao bì (giỏ, bao, chai lọ, thùng, hộp, khay) Các hàng hóa riêng lẻ đặc trưng kích thước qui định, hình dáng , khối lượng loại hàng hóa, thuận tiện xếp, hệ số ma sát bề mặt tính chất đặc biệt (như nhiệt độ cháy, tính độc hại, dễ cháy nổ, bụi bặm, ) Hàng hóa dạng lỏng sản xuất vi sinh sử dụng lượng đáng kể Chúng di chuyển bên phân xưởng Những loại chất lỏng trung tính, chất lỏng ăn mịn hóa học có tỉ trọng độ nhớt khác Sự di chuyển chất lỏng thực theo đường ống nhờ bơm Trong bảng 3.1 giới thiệu tính chất - lý số dạng nguyên liệu bản, bán thành phẩm thành phẩm tổng hợp vi sinh 3.3 MÁY VẬN CHUYỂN LIÊN TỤC Máy vận chuyển nguyên liệu thể hạt máy vận chuyển theo hướng nằm ngang (băng tải, phiến tải, vít tải, ống tải, băng tải dao động), máy vận chuyển theo hướng thẳng đứng (gau tải, rung động, máy nâng, máng trọng lực, ) máy vận chuyển tổng hợp (vận chuyển khí động học) 3.3.1 Băng tải Trong sản xuất vi sinh, băng tải ứng dụng rộng rãi để chuyển dời hàng hóa dạng hạt, dạng lát dạng đơn với hướng mặt phẳng nằm ngang mặt phẳng nghiêng Góc nghiêng băng tải phụ thuộc vào tính chất lý học hàng hóa, có 46 thể nghiêng đến 25o Chúng cố định di động Loại có kết cấu đơn giản, dễ dàng vận hành, hoạt động có độ bền cao, hiệu kinh tế có khoảng lớn điều chỉnh suất đến 2500 m3/h Máy vận chuyển băng tải (hình 3.1) gồm băng tải khép kín làm từ vải caosu với xe dỡ liệu di động, trục căng, trục dẫn động có đường kính 400 -500 mm lớn với cấu căng hay vít Nhánh băng tải nằm trục lăn tự Các trục lăn lắp bề mặt ngang (đối băng tải thẳng), góc lăn tạo thành (đối với băng tải máng) Đường kính lăn cho băng tải làm vải - caosu 80 ÷ 100 mm, băng tải thép 350 ÷ 400 mm, khoảng cách lăn nhánh 250 ÷ 350 mm, nhánh ÷ 1,5 m Băng tải thường làm vải len, sợi bông, sợi gai, caosu tổng hợp thép Băng tải làm vải - caosu có chiều rộng từ 300 ÷ 3000 mm lượng lớp đệm từ ÷ 12 Các lớp đệm nilông, sợi thủy tinh, caprông, lapcan làm cho băng tải có độ bền cao Bảng 3.1 trang ngang 47 48 49 Nạp liệu Tháo liệu a b Hình 3.1 Máy vận chuyển dạng băng tải: a- Với băng tải nằm ngang; b- Với băng tải hình máng; 1- Trục căng; 2- Băng tải; 3- Xe dỡ liệu; 4- Trục lăn; 5- Khung; 6- Trục dẫn; 7- Bộ truyền động; 8- Động cơ; 9- Cơ cấu làm căng Năng suất Q (tấn/h) băng tải vận chuyển bề mặt nằm ngang: Đối với hàng hóa vun đống với băng tải phẳng : Q = 155B 2vρ Đối với hàng hóa vun đống với băng tải máng : Q = 310B 2vρ Đối với hàng hóa dạng riêng lẽ với băng tải phẳng: v Q = 3,6 l đó: B - bề rộng băng tải, mm ; v - tốc độ, m/s; (thường chọn v từ 0,75 ÷ 3,0 m/s cho hàng hóa dạng hạt, từ 0,75 ÷ 1,2 m/s cho hàng hóa hạt lớn, cịn đối hàng hóa loại đơn chiết từ 0,5 ÷ 1,9 m/s) ρ - tỷ trọng xếp đầy, tấn/m3 ; m - khối lượng đơn vị hàng hóa, kg l - khoảng cách hàng hóa băng tải, m Nếu tăng góc nghiêng băng tải từ 50 đến 25o tốc độ giảm từ đến 40 % Công suất thiết bị dẫn động N (kW) xác định theo công thức: [(K 1vL + 0,00014QL ± 0,0024QH )K + N x ] N = η đó: K1- hệ số phụ thuộc vào bề rộng băng tải; L- chiều dài băng tải theo bề mặt ngang, m; H- chiều cao nâng hàng hóa, m; Q- Năng suất băng tải, tấn/h; K2- hệ số phụ thuộc vào chiều dài băng tải; Nx - Công suất cho xe tháo dỡ, kW; 50 η- hiệu suất truyền dẫn (0,75 ÷ 0,8); ± - nâng hay hạ vật Giá trị hệ số K1 K2 nêu đây: Chiều rộng băng tải, mm 400 500 650 800 1000 1200 K1 0,004 0,005 0,007 0,010 0,012 0,014 Chiều dài băng tải, m đến 10 10-15 15-25 25-35 35-45 45 K2 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 Công suất Nx xác đinh theo bảng 3.2 Bảng 3.2 Công suất Nx (kW) cần thiết để chuyển dịch xe tháo dỡ băng tải Chiều rộng băng tải, mm 400 500 600 800 1000 1200 Chiều dài chuyển dịch xe, m < 30 40 50 ÷ 60 70 ÷ 80 90 ÷100 110 ÷120 130 ÷140 0,25 0,32 1,0 1,8 2,7 3,24 0,30 0,36 1,2 2,1 3,0 3,8 0,40 0,45 1,4 2,5 3,5 4,1 0,50 0,60 1,60 3,9 5,0 5,8 0,60 0,75 2,2 3,9 5,0 5,8 0,65 1,0 2,5 4,3 5,5 6,3 0,70 1,2 2,7 4,9 6,5 7,2 3.3.2 Băng cào Để vận chuyển vật liệu dạng hạt dạng mẫu thường dùng băng cào Bộ phận kéo thiết bị cào Thường có hai dạng dạng mở dạng đóng kín Các băng tải có máng tự rộng 75 ÷750 mm, chuyển dịch vật liệu với hướng ngang, nghiêng (đến 45o) thẳng đứng khoảng đến 100 m với tốc độ 0,2 ÷1,0 m/s Băng tải cào dùng để chuyển dời bột, tinh bột, sinh khối, bã trích ly, Băng tải cào rõ hình 3.2 Các băng tải có phận: đĩa xích truyền động, đĩa xích bị dẫn xích có đính cào Nhánh băng tải nằm máng chứa đầy nguyên liệu Cào làm kim loại, thành hình máng, có dạng hình thang hay nửa vịng trịn Trong cơng nghiệp vi sinh để vận chuyển ngun liệu dạng bụi, bột, hạt mẫu nhỏ theo tuyến đường ngang, nghiêng (15o) thường sử dụng băng tải dạng KΠC - 200 máng kín với tiết diện hình vng Chuyển dịch ngun liệu với tốc độ 0,16 ÷ 0,4 m/s Để di chuyển nguyên liệu dễ nơ, độc, ăn mịn kim loại dạng bụi thường sử dụng băng tải loại KΠC - 125 - BΓK để bảo đảm độ kín an tồn Tốc độ di chuyển nguyên liệu băng tải khoảng 0,5-0,63 m/s Việc dịch chuyển theo hướng mặt phẳng ngang, nghiêng đến 75o 51 Nạp liệu Hành trình Nạp liệu a) Tháo liệu b) Hành trình Tháo liệu Hình 3.2 Băng tải cào: a- Băng tải có cào cao; b- Băng tải có cào nằm nguyên liệu 1- Bộ vít căng; 2- Đĩa xích truyền động; 3- Xích; 4- Các cào;5- Đĩa xích bị dẫn Năng suất băng cào: Q = 3,6BhvρKyKZ hay Q = 3,6Bh vρKyKZKd đó: B- bề rộng máng, m; h- chiều cao máng, m; v- tốc độ chuyển động xích (phụ thuộc vào tính chất nguyên liệu lấy từ 0,2 đến m/s), m/s; Ky- hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng α băng tải (khi α = 0o→ Ky = 1; α = o o o 10 → Ky = 0,85; α = 20 → Ky = 0,65; α = 30 → Kd = 0,5); KZ- hệ số chất đầy máng (KZ = 0,5 ÷ 0,6); ρ- mật độ xếp đầy nguyên liệu, kg/m3; Kd- hệ số tỷ lệ chiều rộng chiều cao máng (Kd = ÷ 4) Công suất truyền động kW: Đối với băng tải chuyển động theo hướng bề mặt nằm ngang dốc thoải: [0,3(1 + BL )v + 0,003Q (H + 1,8fL )] N1 = η Đối với băng tải đứng dốc đứng: [0,07Bv (H + 4,3L ) + 0,005Q (1,6H + fL )] N1 = η 52 đó: L, H- chiều dài băng tải theo hướng nằm ngang chiều cao theo hướng thẳng đứng, m; f - hệ số ma sát nguyên liệu xếp đầy với tường máng; Q - suất, tấn/h; η - hệ số hữu dụng (0,8-0,9) 3.3.3 Gàu tải Trong công nghiệp vi sinh, để sản xuất môi trường dinh dưỡng, nguyên liệu (dạng hạt) vận chuyển tới nồi tiệt trùng tầng cao tồ nhà có độ cao khoảng 40 m với góc nghiêng 45 ÷ 70o Để thực mục đích thường sử dụng gàu Bộ phận làm việc gàu tải gàu gắn chặt băng tải hay xích Gàu tải (hình 3.3) gồm kéo ghép kín với gàu gắn chặt Sử dụng gàu sâu, có chiều rộng 135 ÷ 450 mm để vận chuyển nguyên liệu dạng hạt Băng tải vơ tận phủ lấy tang dẫn động phía tang căng phía Băng tải kéo căng nhờ cấu Nạp liệu vít Tất phận gàu tải vỏ bao phủ, có đầu dẫn động phía trên, guốc hãm phía phần vỏ có hai ống Phần vỏ có phễu nạp liệu 5, cịn phần có ống tháo liệu Gàu xúc đầy nguyên liệu từ guốc hãm hay đổ thẳng vào gàu Hình 3.3 Gàu tải: Gàu chứa nguyên liệu nâng lên 1- Bộ phận kéo; 2- Gàu; 3- Vỏ gàu chuyển qua tang bị lật ngược lại tải; 4- Tang căng; 5- Miệng nạp Dưới tác dụng lực ly tâm trọng lực, liệu; 6- Guốc hãm;7- Ống tháo nguyên liệu đổ qua ống tháo liệu vào liêụ; 8- Đầu dẫn động; 9- Tang dẫn thiết bị chứa Khi vận chuyển nguyên liệu động dạng mảnh nhỏ, hạt, dạng bụi thường sử dụng gàu tải có sức chứa từ 0,9 ÷ 1,5 lít gau m tốc độ 0,8 ÷ m/s Gàu tải với băng rộng 150, 200, 250, 300, 400 500 mm sử dụng rộng rãi Năng suất gàu tải từ đến 500 tấn/h Gàu tải áp dụng rộng rãi kích thước chúng khơng đáng kể, nhiên độ kín khơng bảo đảm, bụi dễ phát sinh nên không sử dụng để vận chuyển chất độc chất tạo bụi Năng suất gàu tải (tấn/h hay kg/s): Vv ρK Z Q1 = 3,6 L 53 Q2 = hay Vv ρK Z L đó: V- Sức chứa gàu, m ; v- tốc độ nguyên liệu chuyển dịch, m/s; ρ- mật độ xếp, kg/m3; L- bước gàu, m; KZ- hệ số chất đầy gàu (đối với nguyên liệu dạng hạt nhỏ KZ = 0,85 ÷ 0,95, loại hạt lớn, mẫu KZ = 0,5 ÷ 0,8) Cơng suất tiêu thụ (kW) truyền động tang dẫn động: Q Hg N= 1000η đó: Q2- suất gàu tải, kg/s; h- chiều cao nâng vật, m; g- gia tốc rơi tự do, m/s2; η- hệ số hữu dụng dẫn động 3.3.4 Vít tải Trong cơng nghiệp vi sinh vít tải ứng dụng để di chuyển nguyên liệu (như bột, tinh bột, muối, chủng nấm mốc dạng khô, sản phẩm chăn nuôi, ) hướng mặt phẳng ngang nghiêng với khoảng đến 40 m Trên hình 3.4 mơ tả vít tải Vít tải ngang gồm máng, vít, ống nạp tháo liệu Vít quay nhờ cấu dẫn động tựa ổ đầu mút ổ 6 Hình 3.4 Vít tải: 1- Dẫn động điện; 2- Ổ đầu mút ;3- Cửa quan sát; - Ổ giữa; 5- Vít ; - Ông tháo liệu; 7- Máng Nguyên liệu vào máng qua ống nạp liệu vít quay chuyển động tới ống tháo liệu nằm đáy máng Các cửa quan sát bố trí theo chiều dài vít Ngun liệu chuyển dời khơng thể quay với vít bị trọng lực lực ma sát ngăn cản Số vịng quay vít tải 0,5 ÷ 2,0 vịng/s Ngun tắc tác động vít nghiêng tương tự vít nằm ngang Vít tải làm từ trục vít có đường kính bước vít theo tỉ lệ sau: 54 Đường kính vít, mm 100 125 160 200 250 320 400 500 650 800 Bước vít, mm 80 100 125 160 200 250 320 400 500 650 Năng suất vít tải (tấn/h): Q = 0,047 D3 n ρ KB KZ Ky đó: D- đường kính vít tải, m; ρ- mật độ xếp, kg/m3; n- số vịng quay trục vít, vịng/ph; KB- hệ số phụ thuộc bước vít đường kính trục vít (đối với nguyên liệu hạt nhẹ KB = 0,75 ÷1,0; nguyên liệu miếng to nhám KB = 0,5 ÷ 0,6); KZ- hệ số chất đầy máng [ ngun liệu nhẹ khơng có tính mài mòn (bột) KZ = 0,32; nguyên liệu nặng mài mịn (muối, cám, xơđa, ) KZ = 0,25]; Ky- hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng vít tải: Góc nghiêng, độ 10 15 20 Ky 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 Công suất dẫn động (kW) vít tải ngang vít tải nghiêng: Q (LK c + H )K Z N = 367η đó: Q- suất vít tải, tấn/h; L- chiều dài vít tải theo đường nằm ngang, m; Kz- hệ số dự trữ công suất (KZ = 1,15-1,25); η- hiêu suất truyền động (η = 0,8 ÷ 0,85); Kc- hệ số cản chuyển động nguyên liệu (đối với nguyên liệu hạt Kc = 1,5 ÷1,6; nguyên liệu dạng bột tấm, dạng bơng Kc =1,2 ÷ 1,3; ngun liệu miếng, thỏi có tính mài mịn Kc = 1,8 ÷ 2,0; nguyên liệu hạt mịn Kc = 4) 3.3.5 Thiết bị vận chuyển rung Thiết bị vận chuyển rung di chuyển nguyên liệu với hướng ngang, nghiêng (đến 20o) thẳng đứng Các thiết bị có nhiều ưu việc lớn: kín, loại trừ bụi, nguyên liệu tiếp xúc không đáng kể với phận chuyển động thiết bị, đơn giản kết cấu, hao mịn khơng đáng kể phận tải hàng, lượng tiêu hao cho cấu rung khơng lớn Băng tải rung (hình 3.5) bao gồm máng kim loại lắp cố định giá treo nối với rung để truyền dao động cho máng với tần số biên độ xác định qua hệ giằng cứng Do dao động có hướng, nguyên liệu chứa máng hay ống chuyển dịch theo hướng mong muốn với khoảng cách đến 60 m 55 Nạp liệu Hình 3.5 Băng tải rung: 1- Máng vận chuyển; 2- Giá treo; 3- Bộ giằng cứng; 4- Bộ rung Băng tải rung có truyền tải điện - với tần số dao động máng 900 ÷ 3000 ph-1 biên độ 0,5 ÷ mm Máng rung bảo đảm tốc độ chuyển dịch nguyên liệu với hướng ngang 0,1 ÷ 0,6 m/s Năng suất băng tải rung đạt đến 150 tấn/h Hình 3.6 giới thiệu băng tải rung nằm ngang ống Nó chuyển dời đồng −1 thời hai nguyên liệu khác với tần số dao động 650 ÷ 850 ph , biên độ ÷ mm, có suất từ 10 đến 120 m /h Băng tải gồm hai ống vận chuyển, rung giằng cứng, gắn chặt bệ Nguyên tắc chuyển dịch nguyên liệu theo ống rung tương tự mô tả Các thiết bị hoạt động theo nguyên tắc tương tự sử dụng cơng nghiệp vi sinh để vận chuyển nguyên liệu, bán thành phẩm thành phẩm, thiết bị riêng rẽ (sàng rung, nghiền rung, sấy rung, chà rung, lạnh rung, tiếp liệu rung, lọc rung, trùng rung, định lượng rung, đầm rung) Năng suất (tấn/h) băng tải rung nằm ngang: Q = 3,6FvρKZ đó: F- diện tích tiết diện ngang máng hay đường ống, m2; ρ- mật độ xếp nguyên liệu, kg/m3; v- tốc độ chuyển dịch trung bình nguyên liệu theo máng hay đường ống, m/s (v = 0,1 ÷ 0,3 m/s); KZ- hệ số chất đầy theo tiết diện ngang máng (đối với tiết diện chữ nhật hay vng KZ = 0,7 ÷ 0,8, tiết diện trịn KZ = 0,5 ÷ 0,65, máng mở KZ = 0,6 ÷ 0,8 Giá trị KZ tăng lên từ nguyên liệu dạng bột, dạng tạo bụi đến dạng hạt lớn dạng miếng) 56 Băng tải nghiêng đến 12o, Nạp liệu độ tăng lên giảm xuống ÷ % cho nguyên liệu bột, ÷ % cho nguyên liệu hạt mẫu nhỏ Khi Nạp liệu chuyển dịch nguyên liệu xuống tốc độ tăng ÷ 10 % cho độ Tháo liệu nghiêng máng Công suất tiêu thụ (kW) Tháo liệu thiết bị dẫn động cho sàng rung: QLε N = η Hình 3.6 Băng tải rung nằm ngang hai ống: 1- Bộ rung; - Bộ giằng 3- Máng vận chuyển đó: Q- suất băng tải, tấn/h; L- chiều dài chuyển dịch nguyên liệu, m; η- hiệu suất truyền động (η = 0,5 ÷ 0,6); ε- nguồn lượng riêng để chuyển dịch nguyên liệu, kW.h/ (tấn.m); (đối với băng tải có độ rung cân ε = 0,005 ÷ 0,008, băng tải có độ rung điện từ ε = 0,0035 ÷ 0,006, với băng tải ống có rung truyền lệch tâm ε = 0,002 ÷ 0,005, băng tải ngắn, không cân với chiều dài 10 m ε = 0,01) 3.3.6 Vận chuyển khí nén Cơ cấu làm chuyển dịch nguyên liệu dạng hạt với khơng khí đường ống áp suất gọi cấu vận chuyển khí nén Trong công nghệ vi sinh, nguyên liệu cám, bột, bã củ cải, mạt cưa, vỏ bào vận chuyển từ kho vào phân xưởng gia cơng khí nén Thiết bị vận chuyển khí nén có suất lớn đến 400 tấn/h với khoảng chuyển dời đến 100 m lớn hơn, lên cao đến 100 m So với vận chuyển học vận chuyển khí nén có nhiều ưu điểm (đơn giản kết cấu, an toàn dễ dàng vận hành, độ kín tuyệt đối, khí hóa tự động hóa cơng đoạn vận chuyển, điều kiện vệ sinh kết hợp với thiết bị khác cơng đoạn) Nhược điểm thiết bị tiêu hao lượng lớn đến 0,4 KW.h cho nguyên liệu Nguyên tắc tác động thiết bị khí nén dựa sở chuyển động ngun liệu dịng khơng khí Các loại khí nén chia làm ba loại: hút, đẩy nén - hút (hình 3.7) 57 Trong thiết bị hút (hình 3.7a), nhờ máy hút tạo hạ áp mà khơng khí vào nạp liệu qua lớp nguyên liệu kéo theo làm chuyển dịch theo đường ống dẫn vào xyclon phân chia Tại ngun liệu phân chia, cịn khơng khí nhiễm bụi qua đường ống vào xyclon lọc thải ngồi (nhờ máy đẩy khơng khí 6) qua tiêu a) âm vào khí Nguyên liệu thải từ xyclon phân chia nhờ cửa âu Ưu việc thiết bị hút chỗ: hạ áp hệ mà thải bụi bị loại trừ Điều b) cho phép sử dụng chúng để vận chuyển nguyên liệu dễ tạo bụi (cám, bột, trấu, chủng nấm mốc nghiền nhỏ) tới thiết bị dây chuyền công nghệ Nhược điểm khơng có khả tạo giảm áp suất đáng kể làm hạn c) chế khoảng cách chuyển dịch nguyên liệu cần thiết phải bịt kín Hình 3.7 Thiết bị vận chuyển khí nén: vị trí tháo liệu a- Thiết bị hút; b- Thiết bị đẩy; c- Thiết bị nén-hút Thiết bị vận tải nén (hình 3.7b) 1- Cơ cấu nạp liệu; 2,4- Đường ống; 3- Xyclon hoạt động sau: máy đẩy làm nén phân chia; 5- Xyclon lọc; 6- Máy đẩy khơng khí; khơng khí hệ vận chuyển, 7- Tiêu âm; 8- Cửa âu tạo áp suất hệ lớn áp suất khí (áp suất - lớn vị trí nạp liệu, nhỏ vị trí tháo liệu) Đẩy khơng khí nguyên liệu theo đường ống vào xyclon phân chia Tiếp theo xảy máy hút mơ tả Ap suất dư đường ống đạt đến 400 ÷ 600 KPa, điều cho phép chuyển dịch nguyên liệu đến 300 m đến vị trí nhiều vị trí tháo dỡ Thiết bị hút - đẩy (hình 3.7c) cho phép kết hợp ưu điểm hút đẩy Khi vận chuyển nguyên liệu hạt thiết bị khí nén, tốc độ khơng khí khoảng đến 35 m/s, nồng độ hỗn hợp cho phép (tỷ số lưu lượng nguyên liệu vận chuyển lưu lượng khơng khí) 25 ÷ 30 kg/kg Tính tốn thiết bị vận chuyển khí nén, ví dụ tính tốn suất vận chuyển khí nén (kg/s hay tấn/h), cần phải lưu ý hoạt động không đồng thiết bị ngày QS = GmKkKq hay Qh = 3,6GmKkKq đó: Gm- khối lượng nguyên liệu vận chuyển, kg/s; Kk- hệ số liên quan đến nạp nguyên liệu không ổn định (Kk = 1,5); 58 Kq- hệ số không ổn định xác định điều kiện q trình cơng nghệ (Kq = 1,25) Chiều dài qui đổi đường ống dẫn, m : Lq = ∑ Lg + ∑ Lđ + ∑ Lt + ∑ Lc đó: ∑Lg- tổng chiều dài đoạn nằm ngang, m; ∑Lđ- tổng chiều dài đoạn đứng, m; ∑Lt- tổng chiều dài khuỷu tương đương, m; ∑Lc- tổng chiều dài phần chuyển đoạn tương đương, m (chiều dài tương đương đoạn chuyển thường lấy m) Chiều dài khuỷu tương đương phụ thuộc vào bán kính độ cong khuỷu R đường kính bên ống d (bảng 3.3) Bảng 3.3 Chiều dài khuỷu tương đương (m) R/d Nguyên liệu 4÷8 - Dạng bụi Dạng hạt đồng Dạng miếng nhỏ không đồng Dạng miếng lớn không đồng 5÷10 8÷10 - 10 6÷12 12÷16 28÷35 60÷80 20 8÷10 16÷20 38÷45 70÷90 Chuyển động nguyên liệu ống dịng khơng khí.Tốc độ khơng khí ngun liệu hạt, cám, bã củ cải, trấu, chủng nấm mốc Asp.Oryzae nghiền, chọn giới hạn từ 16 đến 23 m/s Tốc độ ban đầu không khí hút nén nguyên liệu: v =a ρ + K v L 2q 1000 đó: a- hệ số liên quan đến độ lớn hạt; ρ- tỷ trọng nguyên liệu kg/m3 (xem bảng 3.1); Kv- hệ số tính đến tính chất nguyên liệu [ Kv = (2 ÷ 5).10−5]; Lq- chiều dài quy đổi đường ống, m Đối thiết bị hút K v L 2q không đề cập đến Giá trị hệ số độ lớn a giới thiệu bảng 3.4 Bảng 3.4 Các hệ số độ lớn cho nguyên liệu khác Nguyên liệu Dạng bụi bột Dạng hạt đồng Dạng mẫu nhỏ đồng Dạng mẫu trung bình đồng Cỡ lớn hạt, mm 0,001÷0,1 1÷10 10÷20 10÷80 Hệ số a 10÷16 17÷20 17÷22 22÷25 Để bảo đảm thiết bị hoạt động bình thường nên chọn tốc độ khơng khí lớn 10 ÷ 20 % Phần khối lượng nguyên liệu hỗn hợp với khơng khí: 59 μ = Qh Gk−n đó: Qh- suất thiết bị, kg/h; Gk−n - lượng tiêu hao khơng khí, kg/h Khối lượng ngun liệu hỗn hợp với không quy đổi đường ống Lq Đối với vật liệu hạt khô nhẹ: Lq, m 0÷200 200÷400 400÷600 μ 70÷40 40÷25 25÷20 Đối với hạt vật liêu tương tự: Lq, m 0÷25 25÷50 50÷75 μ 35÷20 20÷13 13÷10 Tiêu hao khơng khí (m /s) cho vận chuyển: Qh GK = 3,6ρ K μ khí phụ thuộc vào chiều dài 600÷800 20÷15 800÷1000 15÷12 75÷100 10÷8,5 đó: Qh- suất thiết bị, tấn/h; ρk- tỷ trọng khơng khí, kg/m3 (để tính gần chọn ρk = 1,2 kg/m3); μ- khối lượng vật liệu hỗn hợp với khơng khí Đường kính đường ống (m): 4G K πv đó: v - tốc độ chuyển động sản phẩm với không khí, m/s Cơng suất động điện kW máy thổi khơng khí: A G Nd = m m 60.102η d= đó: η- hiệu suất máy thổi khơng khí (η = 0,55 ÷0,75); Gm- Năng suất máy thổi khơng khí, m3/ph (có thể chọn Gm = 60 Gk hay theo đặc tính cho máy); Am- cơng tiêu hao để nén m3 khơng khí, phụ thuộc vào đặc tính q trình nén máy (đẳng nhiệt, đoạn nhiệt hay đa hướng), J/m3 Công suất tiêu thụ máy để nén khơng khí: P A m = 230300P0lg m P0 đó: Po - áp suất khí quyển, kPa (Po = 100 kPa ); Pm- áp suất khơng khí tạo máy, kPa: Pm = αP1 + P2 đây: α - hệ số liên quan đến giảm áp suất nạp liệu, (α = 1,15 ÷1,25); P1- áp suất đầu đường ống nạp liệu, kPa , 60 P2- giảm áp suất ống dẫn khơng khí từ máy thổi khơng khí đến nạp liệu, kPa (P2 = 20 ÷ 30 kPa): P1 = 10 ± μv L q β d ′ μ 102 ± Hρ kk đó: μ - phần khối lượng nguyên liệu; v - tốc độ chuyển động sản phẩm với khơng khí, m/s; Lq - chiều dài đường ống, m; β - hệ số; H - chiều cao nâng hỗn hợp, m [khi nguyên liệu chuyển động (trong máy nén) lên lấy dấu +, xuống lấy dấu − ;trong máy hút ngược lại]; , ρ kk - tỷ trọng khơng khí đường ống, kg/m3 (trong thiết bị nén , , = 1,6 ÷ 2,0 , thiết bị hút ρ kk = 0,8 ÷1,0) ρ kk Hệ số β thiết bị nén phụ thuộc vào đại lượng S = μv đây: S⋅10−6 β⋅10−7 15,0 20 4,0 40 2,5 60 2,0 80 1,8 Lq d thể 100 1,5 Trong thiết bị hút β = 1,5⋅10−7 Ngoài thiết bị vận chuyển khảo sát để chuyển dời nguyên liệu dạng hạt công nghiệp vi sinh Những dạng khác gàu tải, thang máy chở hàng, xon khí, vận tải lăn ứng dụng mức hạn chế 61 ... dạng băng tải: a- Với băng tải nằm ngang; b- Với băng tải hình máng; 1- Trục căng; 2- Băng tải; 3- Xe dỡ liệu; 4- Trục lăn; 5- Khung; 6- Trục dẫn; 7- Bộ truyền động; 8- Động cơ; 9- Cơ cấu làm căng... 0,010 0,012 0,014 Chiều dài băng tải, m đến 10 1 0-1 5 1 5-2 5 2 5 -3 5 3 5-4 5 45 K2 1,5 1,4 1 ,3 1,2 1,1 1,0 Công suất Nx xác đinh theo bảng 3. 2 Bảng 3. 2 Công suất Nx (kW) cần thiết để chuyển dịch xe tháo... dịch xe, m < 30 40 50 ÷ 60 70 ÷ 80 90 ÷100 110 ÷120 130 ÷140 0,25 0 ,32 1,0 1,8 2,7 3, 24 0 ,30 0 ,36 1,2 2,1 3, 0 3, 8 0,40 0,45 1,4 2,5 3, 5 4,1 0,50 0,60 1,60 3, 9 5,0 5,8 0,60 0,75 2,2 3, 9 5,0 5,8