Đồ án Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi để sấy ngô với công suất 550kgh

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN Thiết kế hệ thống thiết bị sấy tầng sôi dùng để sấy ngô Các số liệu ban đầu:  Năng suất thiết bị sấy: G2 = 550 kg/h  Nhiệt độ không khí trước vào calorife: to = 20oC  Độ ẩm tương đối: 0 =85%  Độ ẩm vật liệu sấy: W1 =35%; W2 = 15%  Nhiệt độ vào buồng sấy không khí: t1 = 85oC  Nhiệt độ vào buồng sấy không khí: t2 =45oC GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN MỤC LỤC PHẦN I: MỞ ĐẦU Mục lục PHẦN 1: MỞ ĐẦU PHẦN 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23 2.1 Phần 5.TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 25 5.1 Cyclon 25 5.2 Tính quạt 26 PHẦN I : MỞ ĐẦU Trong công nghiệp sản xuất chế biến nguyên liệu, có yêu cầu sấy vật liệu ẩm Đặc biệt thiết bị sấy đóng vai trò vô quan trọng công nghệ sấy Trên giới, kỹ thuật sấy trở thành ngành khoa học phát triển từ năm 50 kỉ XX Nhờ thành tựu khoa học nói chung, kỹ thuật sấy nói chung, giải vấn đề kỹ thuật sấy cho ngành công nghiệp nông nghiệp Đặc biệt kỹ thuật sấy nông sản với quy mô công nghiệp làm phong phú mặt hàng nông sản Là quốc gia nằm vùng nhiệt đới, Việt Nam có sản phẩm từ nông ngành nông nghiệp vô phong phú lúa gạo, ngô, khoai, sắn, đậu, lạc…vv Để bảo quản nông sản khỏi bị hỏng cần sử dụng thiết bị sấy tương ứng với phương pháp sấy khác tùy thuộc vào loại vật liệu chế độ sấy Tuy nhiên, nước ta, thiết bị sấy có hiệu cao chủ yếu GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN nhập với giá thành cao phí sản suất lớn dẫn tới mặt hàng nông sản mang suất thị trường nước không thu nhiều lợi nhuận Chính vậy, việc nghiên cứu, thiết kế thiết bị sấy có ý nghĩa vô quan trọng, định đến hiệu suất chất lượng sản phẩm, việc sử dụng hợp lí nhiên liệu, góp phần làm giảm chi phí tăng thời gian bảo quản dẫn tới làm giảm giá thành nông sản PHẦN : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 : ĐỊNH NGHĨA VỀ SẤY VÀ MỤC ĐÍCH CỦA SẤY  Định nghĩa: Sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu phương pháp nhiệt kết trình hàm lượng chất khô vật liệu tăng lên  Mục đích sấy: - Nhằm tăng thời gian bảo quản sản phẩm, tránh bị phân hủy - Giảm độ kết dính, đóng cục vật liệu dạng bột - Tăng khả dẫn nhiệt ( than củi, than quặng, khoáng sản ) - Tăng độ bền - Chống ăn mòn …  Nguyên tắc trình sấy: Cung cấp lượng nhiệt nhằm biến đổi trạng thái pha chất lỏng vật liệu thành Cơ chế mô tả trình sau:  Cấp nhiệt vào bề mặt vật liệu  Dòng nhiệt từ bề mặt dẫn vào vật liệu  Khi nhận nhiệt lượng, dòng ẩm di chuyển bề mặt  Dòng ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi trường xung quanh 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN Quá trình sấy tiến hành nhiều cách: tiến hành bay tự nhiên lượng mặt trời, lượng gió… ( hay gọi trình phơi khô) Áp dụng hộ gia đình sản xuất nhỏ lẻ cho suất thấp; sấy nhân tạo, áp dụng ngành công nghiệp cho suất cao.Tùy theo cách thức truyền nhiệt, kỹ thuật sấy chia sau: - Sấy đối lưu: phương pháp cho không khí nóng khói lò (tác nhân sấy), tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy - Sấy tiếp xúc : phương pháp không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt gián tiếp cho vật liệu sấy thông qua vách ngăn - Sấy tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng lượng cảu tia hồng ngoại mang lượng nhiệt truyền cho vật liệu sấy - Sấy điện cao tần: phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng toàn chiều dày khối vật liệu sấy - Sấy thăng hoa:là phương pháp sấy môi trường có áp suất dư âm ( độ chân không cao) nhiệt độ thấp, ẩm đóng băng sau thăng hoa thành dạng khỏi vật liệu nhờ chênh lệch áp suất Trong công nghiệp, chủ yếu dùng hai phương pháp đầu, ba phương pháp cuối sử dụng gọi phương pháp đặc biệt 2.3 CÁC THIẾT BỊ SẤY Dựa vào phương pháp sấy, kỹ thuật sấy có thiết bị sấy sau: 2.3.1 Thiết bị sấy đối lưu Thiết bị sử dụng phương pháp sấy đối lưu Đây phương pháp sấy thông dụng Thiết bị sấy đối lưu bao gồm: thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm, thiết bị sấy khí động, thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị sấy tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy phun… 2.3.2 Thiết bị sấy tiếp xúc Thiết bị sử dụng phương pháp sấy tiếp xúc, gồm kiểu: Thiết bị sấy tiếp xúc với bề mặt nóng kiểu tang quay hay lò quay Thiết bị sấy tiếp xúc chất lỏng 2.3.3 Thiết bị sấy xạ Thiết bị sử dụng phương pháp sấy xạ Thiết bị sấy dùng thích hợp với số loại sản phẩm GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN 2.3.4 Thiết bị sấy dùng điện trường cao tần Thiết bị sấy dùng phương pháp sấy điện trường cao tần 2.3.5 Thiết bị sấy thăng hoa Thiết bị sử dụng phương pháp hóa ẩm thăng hoa Việc thải ẩm sử dụng hút chân không kết hợp với bình ngưng tụ ẩm 2.3.6 Thiết bị sấy chân không thông thường Thiết bị sử dụng thải ẩm máy hút chân không Do buồng sấy có chân không nên dùng cấp nhiệt đối lưu, việc cấp nhiệt cho vật ẩm xạ hay dẫn nhiệt… Các thiết bị sấy dùng rộng rãi ngành công nghiệp công nghiệp chế biến gỗ, chế biến lâm sản, lương thực thực phẩm, hải thủy sản, lượng thực, y tế, công nghiệp khai thác mỏ, chế biến khoáng sản,… Các thiết bị sấy phổ biến như:  Thiết bị sấy tầng sôi  Thiết bị sấy thùng quay  Thiết bị sấy phun  Thiết bị sấy thăng hoa  Lò điện  Thiết bị sấy kiểu ống khí động dùng để sấy cát Trong đồ án, em trình bày nội dung liên quan đến thiết bị sấy tầng sôi 2.3.7 Giới thiệu thiết bị sấy tầng sôi: Một phương thức sấy đối lưu sấy tầng sôi, phương thức sấy phổ biến để sấy nông sản Sấy tầng sôi thiết bị sấy tân tiến Quá trình sấy lớp sôi bề mặt tiếp xúc pha lớn nhất, vật liệu khuấy trộn cách mãnh liệt, nên cường độ sấy cao sấy đồng GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN  Đặc điểm cấu tạo: Hình : Thiết bị sấy tầng sôi trongthực tế  Ưu, nhược điểm: - Ưu điểm: + Cường độ sấy lớn + Năng suất cao + Cấu tạo đơn giản, sấy đồng + Có thể khí hóa tự động hóa hoàn toàn - Nhược điểm: + Chế độ làm việc khó khống chế + Tạo bụi trình sấy + Vật liệu bị vỡ bị đỏa trộn mạnh + Tốn lượng cho thiết bị thu hồi 2.3.8: Đặc tính vật liệu sấy: Ngô Ngô lương thực quan trọng toàn giới bên cạnh lúa mỳ lúa gạo Ở nước Trung Mỹ, Nam Á Châu Phi, người ta sử dụng ngô làm lương thực cho người với phương thức đa dạng theo vùng địa lý tập quán nơi Tại Việt Nam, vùng miền núi, vùng khó khăn, đồng bào dân tộc thiểu số tập quán sử dụng ngô làm lương thực chính.Thống kê tổ chức lương thực giới (FAO) ngô sau : GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN Diện tích Năng suất Sản lượng (1000 ha) (tấn/ha) (1000 tấn) 1961 104.800 2,0 204.200 2004 145.000 4,9 714.800 2005 145.600 4,8 696.300 2006 148.600 4,7 704.200 2007 158.000 5,0 791.794 2008 160.815 5,1 826.718 2009 158.629 5,2 818.823 Năm Bảng 2.1 : Diện tích, suất, sản lượng ngô giới ( FAO – 2010) Ở nước ta, ngô lương thực quan trọng thứ sau lúa nước, cuối năm 1970 suất ngô Việt Nam đạt chưa đến 10 tạ/ha (chưa 30% suất trung bình giới) trồng giống ngô địa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu Từ năm 1980, nhờ hợp tác với Trung tâm Cải tạo Ngô Lúa mỳ Quốc tế, nhiều giống ngô cải tiến trồng nước ta, góp phần đưa suất tăng lên gần đạt 15 tạ/ha vào đầu năm 1990 Năm Diện tích (1000 ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (1000 tấn) 1961 229,2 11,4 260,1 1975 267,0 10,5 280,6 1990 432,0 15,5 671,0 1995 556,8 21,1 1.174,9 1997 662,9 24,9 1.650,6 2000 730,2 27,5 2.005,9 2001 729,5 29,6 2.161,7 2002 816,0 30,8 2.511,2 2003 912,7 34,4 3.136,3 2004 991,1 34,6 3.430,9 2005 1.052,6 36,0 3.787,1 2006 1.033,1 37,3 3.854,6 GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN 2007 1.096,1 39,3 4.303,2 2008 1.125,9 40,2 4.531,2 2009 1.086,8 40,8 4.431,8 Bảng 2.2 Sản xuất ngô Việt Nam từ năm 1961 đến năm gần (Nguồn : Cục thống kê Việt Nam - 2010) Dưới số nội dung nghiên cứu ngô hạt ngô :  Đặc điểm cấu tạo, tính chất ngô Các quan sinh dưỡng ngô gồm: rễ, than, nhiệm vụ trì đời sống Phôi hạt khởi thủy mầm Các quan sinh sản đực (bông cờ), cái( mầm ngô) khác Ngô giao phấn chéo nhờ gió côn trùng Khi thu hoạch, người sử dụng hạt ngô thực phẩm, hạt ngô thuộc loại dĩnh gồm phận chính: vỏ hat, lớp aleron, phôi nội nhũ  Vỏ hạt (6-9% khối lượng hạt ngô) màng nhẵn bao bọc xung quanh hạt có màu trắng, màu tím vàng tùy thuộc vào giống  Lớp aleron (6-8% khối lượng hạt ngô) nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ phôi  Nội nhũ (70-85% khối lượng hạt ngô) bọ phận chứa đầy chất dinh dưỡng để nuôi phôi Nội nhũ chứa tinh bột Tinh bột nội nhũ gồm loại: bột, sừng pha lê, đặc điểm màu sắc nội nhuxlaf phân loại ngô  Phôi (8-15% khối lượng hạt ngô) bao gồm mầm, trụ mầm, rễ mầm chồi mầm Phôi ngô chiếm gần 1/3 thể tích hạt, bao quanh ngô có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển nước vào phôi ngược lại thuận lợi  Thành phần hóa học có hạt ngô Thành phần hóa học ( % khối lượng) Nước GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 Ngô nếp Ngô đá vàng 14,67 13,65 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN Chất đạm 9,19 9,17 Chất béo 5,18 5,14 Tinh bột 65,34 67,02 Xơ 3,25 3,61 Chất khoáng 1,32 1,32 Sinh tố 0,08 0,05 Các chất khác 0,40 0,30 Bảng 3.3 : Thành phần hóa học hạt ngô  Ứng dụng hạt ngô PHẦN 3: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ( Vẽ khổ giấy A3) 3.2: THUYẾT MINH SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN PHẦN 4: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 4.1 CÂN BẰNG VẬT LIỆU  Dùng kí hiệu sau:  G1: Lượng vật liệu ẩm vào máy sấy  G2: Lượng vật liệu khỏi máy sấy  w1,w2: Độ ảm ban đầu cuối vật liệu( tính theo khối lượng) ,%  W: Lượng ẩm tách khỏi vật liệu trình sấy, kg/h  Gk: Lượng vật liệu khô tuyệt đối  Tính toán cân vật liệu Theo phương trình cân vật liệu ta có: Lượng vật liệu ẩm vào máy sấy: G1 = G 100−𝑤2 100−𝑤2 = 550 100−15 100−35 = 719,23 kg/h Suy ra: W= 719,23 -550 = 169,23 kg/h Và lượng vật liệu khô tuyệt đối : Gk = G 100−w2 100 = 550 100−15 100 = 467,5 kg/h GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN 4.2 QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT Các thông số trình sấy:  I: Ethanpy, kJ/kgkkk  t: Nhiệt độ, oc  x: Hàm ẩm, kg/kgkkk  : Độ ẩm tương đối, % khối lượng  Thông số tác nhân sấy (I0, x0, t0 0) Ta có: - Ethanpy tính công thức: I0 = 1,004.t0 + x0( 2500 + 1,842.t0 ) ( 2.18 – TL2/T.16) Với hàm ẩm không khí : 𝑥0 = 0,621 𝑃𝑏ℎ0 0 𝑃−𝑃𝑏ℎ0 0 ( 2.15 – TL2/T.16 ) từ thông số ban đầu : t0 = 20oc, 0 = 85% Áp suất nước bão hòa 𝑡0 = 20oC tính bằng: 𝑃𝑏ℎ0 = exp(12 − = exp(12 − 4026,42 235,5+20 4026,42 235,5+𝑡0 ) ( 2.11 -TL2/T.25) ) = 0,02331 bar Áp suất chung lấy giá trị P = 745 mmHg = Vậy 𝑥0 = 0,621 0,02331 0,85 0,9933−0,85 0,02331 745 750 = 0,9933 bar = 0,01264 kg/kgkkk Từ suy : I0 = 1,004.20 + 0,01264.(2500 + 1,842.20) = 52,146 kJ/kgkkk Nên nhiệt dung riêng không khí ẩm có hàm ẩm x0 bằng: Ckk = Ckkk – Ch𝑥0 = 1,004 + 1,842 0,01264 = 1024,9 J/kgoc = 1,02728 kJ/kgoC Trong : Ckkk Nhiệt dung không khí khô, lấy 1,004 kJ/ kgoc Ch Nhiệt dung riêng nước, lấy 1,842 J/kgoc  Thông số không khí calorife (I1, 𝒙𝟏 , t1 1) Quá trình gia nhiệt calorife trình có x= const nên 𝑥0 = 𝑥1 = 0,01264 kgẩm /kgkkk - Ethanpy : I1 = 1,004.t1 + x1( 2500 + 1,842.t1 ) = 1,004.85 + 0,01264.(2500 + 1,842.85) = 118,919 kJ/kgkkk - Áp suất nước bão hòa ứng với nhiệt độ t1 = 85oC là: GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 10 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA Ly = 𝑅𝑒 𝐴𝑟 = ĐỒ ÁN MÔN 1843,43 13,3.105 = 4709,85  Vận tốc cân bằng: 𝐿𝑦.𝜇𝑘 𝑔.(𝜌𝑟 −𝜌𝑘 ) 𝜌𝑘 𝜈𝑐 = √ 4709,5.20,35.10−6 9,81.(1300−1,037) 1,0372 =√ = 10,4 m/s  Vận tốc chủ đạo dòng khí qua lưới 𝜈𝑎𝑘 = 2𝜈𝑐 = 20,8 m/s 5.5 Lưới phân phối: - Diện tích: FG = m2 - Đường kính tương đương: D=√ 4.𝐹𝐺 𝜋 =√ 4.1 3,14 = 1,128 (m) Đường kính lỗ lưới: dựa vào kích thước hạt vật liệu, để hạt không lọt qua, ta chọn ỗ có đường kính 2,5 mm - Tỷ số tiết diện chảy lưới: νak = 𝜈𝑘 𝐹𝑝 𝐹𝑑 => 𝐹𝑝 𝐹𝑑 = 𝜈𝑎𝑘 𝜈𝑘 20,8 = 3,64 = 5,7 Chọn lưới có cách đục lỗ sau: GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 20 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN Diện tích lưới: t2 Diện tích lỗ lưới: 2𝜋 𝑑2 = 1,57d2 d: đường kính lỗ lưới 𝐹𝑝 𝐹𝑑 = 𝑡2 = 5,7 ; Suy t = 7,5mm 1,57𝑑 5.6 Chiều cao buồng sấy: Khối lượng hạt thưc tế nằm ghi Trước chọn sơ H = 0,25m Thực tế Hs = 0,3m Để đảm bảo trình hoạt động ta chọn chiều cao buồng phân ly 2,5 lần chiều cao lớp tầng sôi Hp = 0,3.2,5 = 0,75 m Vậy chiều cao lớp buồng sấy H = 0,58+1,45 = 1.05 m 5.7 Bề dày thiết bị 5.7.1 Lưới - Khối lượng vật liệu thường xuyên nằm lưới: G = 252 0,3 0,25 = 302 kg - Áp suất lưới: P= 𝑔.𝐺 𝐹𝑝 = 9,81.574 0,95 = 5927,3 (N/m2) - Chiều dày lưới tính theo công thức: S = D√ 𝐾.𝑃 [𝜎].𝜓 Trong đó:   : hệ số hàm yếu lưới có đục lỗ Ψ = 𝐷−𝑛𝑑𝑖 𝐷 = 𝑡√2−2𝑑𝑖 𝑡 √2 = 7,5√2−2.2,5 7,5√2 = 0,53  K = 0,187 : Hệ số cấu tạo (lắp bulông) GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 21 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA    = 140.106 ĐỒ ÁN MÔN N/m2  D = 1,128 m  C: hệ số bổ sung tính toán độ mài mòn S= 1,127 √ 0,187×5927,3 140×106×0,53 + C = 4,308 + C Chọn: C = mm Nên S ≈ mm Vậy bề dày lưới là: mm 5.7.2 Buồng sấy Thân buồng sấy chịu tác dụng lực nén chiều trục Theo điều kiện bền l ≤ 5𝐷 ta có: S= 𝑃 𝜋.𝐷[𝜎𝑛 ] Trong đó:  P: lực nén chiều trục P = 574 9,81 = 5630,94 N   n  : ứng suất cho phép nén vật liệu chế tạo = 140 N/mm2 = 140.106 N/m2 (chọn vật liệu chế tạo thép CT3) S= 5630,94 3,14×1127×140 + C = 11,37.10-4 + C mm C: hệ số bổ sung Chọn: S= mm  Điều kiện ổn định: P Ta có: S ≥ √ π×kc ×E Trong đó: GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 22 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN E = 19,6.104 N/mm2 (môdun đàn hồi) Khi: 𝐷 2.𝑆 = 1127 2.4 = 140,875 ≤ 250 𝐾𝑐 = 𝑘𝑐 𝑘𝑐 = 0,118, thông số phụ thuộc vào trị số Vậy:√ 𝑃 𝜋𝑘𝑐 𝐸 =√ 5630.94 3,14.0,118.19,6.104 𝐷 2×𝑆 = 0,28 mm Ta thấy S = mm thoả mãn điều kiện ổn định  Điều kiện bền: 𝑆 𝐷 1127 𝜎 = 𝐾𝑐 𝐸 = 0,118.19,6.104 = 61,565 N/mm2 σ = 61,565 < 𝜎𝑛 = 140 nên thoả điều kiện bền Vậy chiều dày thiết bị S = mm 5.7.3 Bộ phận nạp liệu Chọn phận nhập liệu dạng vít xoắn, vít xoắn đặt nằm ngang Năng suất vít tải tính theo công thức: Q = 47𝐷𝑣2 n.s.𝜌.𝜑.C Trong đó:  D: đường kính tiêu chuẩn vít tải, D = 200 m  n: số vòng quay trục vít, n = 30 vòng/phút  s: bước vít, s = (0,8 – 1)D = 0,8.200 = 160 mm  ρ: khối lượng riêng ngô, Tấn/m3   850 kg/m3  φ: hệ số chứa đầy, ngô ta chọn 0,4  C: hệ số tính tới việc giảm suất vít tải đặt nghiêng Trong trường hợp vít tải đặt nằm ngang nên C=1 GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 23 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN Thế vào ta được: Q = 47.0,22 30.0,16 850 0,4.1 = 3068,16 kg/phút = 51,136 kg/s Công suất động truyền động cho vít tải: N= 𝑄.𝑔.𝐻.𝑘 1000.𝜂 (ξ + 1) Trong đó:  Q: suất vít tải, kg/s  η: hiệu suất truyền động, η = 0,9  H: chiều cao nâng vật liệu, H = m  k: hệ số tổn thất ma sát trục vít với gối đỡ, k= 1,15  ξ: hệ số trở lực, ξ = Vậy công suất động truyền động cho vít tải: N= 51,136.9,81.2.1,15 1000.0,9 (6+1) = 5,4 kW Chọn công suất động cơ: 5,5 kW Bộ phận tháo liệu Ở ta chọn phận tháo liệu ống hình tròn, đường kính 150mm.Ngô đạt đến độ khô cần thiết lên tự động đưa theo ống tháo liệu Sở dĩ Ngô tự động tính chất đặc biệt lớp hạt trạng thái tầng sôi, lúc lớp hạt giống khối chất lỏng tự chảy GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 24 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN PHẦN 6: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 6.1 Cyclon Trong hệ thống sấy thường phải có thiết bị cyclon kèm để tách bụi khỏi tác nhân sấy để thu hồi sản phẩm bị lôi theo Cyclon hoạt động theo nguyên lý ly tâm Cấu tạo kích thước biểu diễn hình vẽ sau: Hình 6.1 Thiết bị cyclon Để tìm kích thước cyclone ta dựa vào bảng quan hệ lưu lượng thể tích tác nhân (m3/h) kích thước cyclon cho dạng bảng 10-2 (Kỹ thuật sấy nông sản– Trần Văn Phú, Lê Nguyên Dương) - Lưu lượng không khí qua cyclon: Vkk = - 𝐿 𝜌𝑘𝑘 = 10785,028 1,037 = 10400 (m3/h) Dựa vào lưu lượng không khí tra bảng 17.3 (trang 321/tài liệu [1]), ta cyclon có kích thước sau: D=2m d = 0,4 m a = 0,5 m b=1m h1 = 0,66 m h2 = 0,916 m h3 = 1,6 m D1 = m GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 25 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN 5.2 Tính quạt  Các trở lực mà quạt phải khắc phục:  Tổng trở lực ma sát Ʃ∆Pms  Tổng trở lực cục Ʃ 𝜌×𝜔2 2𝑔 𝜉  Trở lực qua Calorife ∆𝑃𝑐  Trở lực qua Cyclon ∆𝑃𝑥  Trở lực qua buồng sấy  Trở lực áp lực động đầu quạt 6.2.1 Trở lực:  Trở lực từ quạt tới calorife: Chọn ống dẫn có đường kính d = 0,5 m, chiều dài 5m Lưu lượng không khí: Qkk = 10377,6 (m3/h) = 2,9 (m3/s) - Vận tốc không khí: ω = - Chuẩn số Reynol: Re = 𝑄 𝜋.𝑑2 = 2,9 3,14.0,52 = 14,8 (m/s) 𝜔.𝑑 𝑣 Hệ số nhớt động học không khí 200C:   15,06.10-6 (m2/s) → Re = 14,8.0,5 15,06.10−6 = 4,9.105 Vậy dòng chảy chế độ rối - Reynol giới hạn trên: Regh = 6( 𝑑𝑡𝑑 ԑ ) 8⁄ Trong  độ nhám tuyệt đối, chọn   0,08 mm GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 26 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA →Re = 6( 0,5 0,08.10−3 ) 8⁄ ĐỒ ÁN MÔN = 1,31.105 Chuẩn số Reynol bắt đầu xuất vùng nhám: Ren = 220 ( 𝑑𝑡𝑑 ԑ ) 9⁄ = 220 ( 0,5 0,08.10 ) −3 9⁄ = 4,1.106 Ta thấy Regh< Re < Ren nên hệ số ma sát xác định theo công thức: λ = 0,1 (1,46 = 0,1 (1,46 ∆Pms = λ 100 0,25 ԑ 𝑑𝑡𝑑 𝑅𝑒 0,08×10−3 0,5 𝐿 𝜔2 𝜌 𝑑𝑡𝑑 ) + 100 0,25 ) 1,31.10 = 0,0178 14,82 0,5 = 0,0178 = 19,5 N/m2 = mmH2O 6.2.2 Trở lực qua calorife - Bao gồm trở lực ma sát trở lực cục - Các ξ tra phụ lục Trang 351/ tài liệu [1] + Trở lực ma sát: Chọn calorife vỏ có hai ngăn N=2 Có pass: N2 = Khoảng cách ngăn: l0 = 𝐿 𝑁+1 = = 0,333m ∆Pms = λ 𝑙0 𝑑𝑡𝑑 𝜌×𝑊 2 𝑚 𝑁2 Trong đó: m: số ống đường chéo lục giác chùm ống, m=15 N +1: số khoảng cách ngăn, Vận tốc không khí calorife: W=15m/s Chuẩn số Re: GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 27 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA Re = 𝑊.𝑑𝑡𝑏 𝜈 = 15.0,038 15,06.10−6 ĐỒ ÁN MÔN = 37845 Dòng chảy chế độ rối, hệ số ma sát: 1 λ = (1,8𝑙𝑔𝑅𝑒−1,64) = (1,8𝑙𝑔37845−1,64) = 0,152 Pms = 573 N/m2 = 58,4 mmH2O + Tổn thất cục bộ: Do dòng chảy đổi hướng chỗ quẹo qua ngăn phần dòng chảy quay đầu pass Ở ta lấy tổng hệ số trở lực  pass ∆Pcb = N2 𝜌.𝑊 Ʃ𝜉 = 1×152 = 1350 N/m2 = 137,6 mmH2O Vậy tổng trở lực qua Calorife là: ∆Pc = ∆Pms + ∆Pcb = 53,62+137,6 = 191,22 mmH2O 6.2.3 Trở lực đột mở vào calorife: ∆P = ξ Với: 𝜔 𝜌  = 14,8 m/s Khối lượng riêng không khí 200C:  kk =1,166 kg/m3 ξ = 0,4 → ∆P = 0,4 14,82 1,166 = 51,08 N/m2 = 5,2 mmH2O 6.2.4 Trở lực đột thu khỏi calorife: ∆P = ξ× Với: 𝜔2 ×𝜌  =14,8 m/s Khối lượng riêng không khí 850C:  kk =0,982 kg/m3 GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 28 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN ξ = 0,22 → ∆P = 23,66 N/m2 = 2,4 mmH2O 6.2.5 Trở lực áp lực động quạt thổi: ∆P = 𝜔2 𝜌 = 14,82 1,166 = 127,7 N/m2 = 13,02 mmH2O Trong đó: ω = 14,8 m/s  =1,166 kg/m3 ( 200C) 6.26 Trở lực đoạn uốn cong vào buồng sấy: ∆P = ξ 𝜔2 𝜌 Trong đó: 𝜌 = 0,982 kg/m3 , 85oC ; ξ = 0,07 →∆P = 7,53 N/m2 = 0,77 mmH2O 6.2.7 Trở lực đường ống từ calorife đến buồng sấy: - Chọn ống dẫn có chiều dài 3m - Chuẩn số Reynol: Re = - 𝜔.𝑑 𝑣 Hệ số nhớt động học không khí 850C: ν= 21,6.10-6 m2/s, khối lượng riêng:   0,982 kg/m3 →Re = 14,8.0,5 21,6.10−6 = 0,343.106 Dòng chảy chế độ rối Reynol giới hạn trên: Regh = 6( 𝑑𝑡𝑑 ԑ ) 8⁄ GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 29 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN Trong  độ nhám tuyệt đối, chọn   0,08 mm →Regh =1,31.105 Chuẩn số Reynol bắt đầu xuất vùng nhám: Ren = 220( 𝑑𝑡𝑑 ԑ ) 9⁄ = 220( 0,5 0,08.10−3 ) 9⁄ = 4,1.106 Ta thấy Regh< Re< Ren nên hệ số ma sát xác định theo công thức: λ = 0,1 (1,46 = 0,1(1,46 ∆Pms = λ 𝐿 𝑑𝑡𝑑 = 0,015 ԑ 100 0,25 𝑑𝑡𝑑 𝑅𝑒 ) 0,08×10−3 0,5 + 100 0,25 ) 3,43.10 = 0,015 𝜔2 𝜌 0,5 14,82 0,982 = 9,7 N/m2 = mmH2O 6.2.8 Trở lực lưới phân phối: ∆Pi = 0,503.𝑉𝑎𝑘 𝜌.[1−𝐹𝑑2 ] 𝜉2 Trong đó: Vak = 20,8 m/s, vận tốc không khí qua lỗ lưới Fd = 𝐹𝑝 5,7 = 0,95 5,7 = 0,17 m2 ξ: hệ số trở lực lưới, phụ thuộc vào chiều dày mặt lưới 𝑑 đường kính lỗ Dựa vào đồ thị biểu diễn phụ thuộc ξ = f( 0) ta có ξ = 𝛿 0,78 →∆Pi =  Pl  347,4 N/m2 = 34,74 mmH2O 6.2.9 Trở lực qua lớp sôi: ∆Ps = g ℎ(1 − ԑ) (𝜌𝑟 − 𝜌𝑘 ) = 9,81.0,1.(1-0,4).(850-1,037) GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 30 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN = 499,7 N/m2 = 51 mmH2O 6.2.10 Trở lực đột mở vào buồng sấy: ∆P = ξ 𝜔 𝜌 ω = 14,8 m/s Với: ρkk= 0,982 (kh/m3) (850C) ξ = 0,4 →∆P = 43,02 N/m2 = 4,4 mmH2O 6.2.11 Trở lực đột thu khỏi buồng sấy: ∆P = ξ 𝜔 𝜌 Trong đó: ω = 14,8 m/s ; ξ = 0,88 →∆P = 96,4 N/m2 = 9,83 mmH2O 6.2.12 Trở lực đoạn uốn cong vào Cyclon: ∆P = ξ 𝜔2 𝜌 Trong đó: ω = 14,8 m/s ρ = 1,11 kg/m3 ( 450C) ξ = 0,07  P  8,5 N/m2 = 0,9 mmH2O 6.2.13 Trở lực đường ống từ buồng sấy đến Cyclon: Chọn ống dẫn có chiều dài 5m Chuẩn số Reynol: Re = 𝜔.𝑑 𝑣 GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 31 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN Hệ số nhớt động học không khí 450C:   18,51.10-6 m2/s,   1,037kg/m3 →Re = 0,4.106 Vậy dòng chảy chế độ rối Reynol giới hạn trên: Regh = 6( 𝑑𝑡𝑑 ԑ ) 8⁄ Trong  độ nhám tuyệt đối, chọn   0,08 mm →Regh =1,31.105 Chuẩn số Reynol bắt đầu xuất vùng nhám: Ren = 220 ( 𝑑𝑡𝑑 ԑ ) 9⁄ = 220.( 0,5 ) −3 0,08.10 9⁄ = 4,1.106 Ta thấy Regh < Re < Ren nên hệ số ma sát xác định theo công thức: λ = 0,1 (1,46 = 0,1 (1,46 →∆Pms = λ 𝐿 𝑑𝑡𝑑 ԑ 𝑑𝑡𝑑 100 0,25 𝑅𝑒 0,08.10−3 0,5 ) + 100 0,25 ) 0,4.10 = 0,0148 𝜔 𝜌 = 0,0148 0,5 14,82 1,037 = 16,8 N/m2 = 1,7 mmH2O 6.2.14Trở lực Cyclon: ∆Pc = ξ 𝜌 𝜔𝑞 Trong đó:  q :tốc độ quy dẫn không khí ωq = 4.𝑉𝑘𝑘 𝜋.𝐷𝑐2 = 3,17 m/s GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 32 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN Hệ số trở lực Cyclon phụ thuộc vào dạng Cyclon, ta sử dụng Cyclon loại -24 có hệ số trở lực ξ = 60 →∆P = 334,63 N/m2 = 43,11 mmH2O 6.2.15 Trở lực áp lực động quạt hút: ∆P = 𝜔2 ×𝜌 = 121,6 N/m2 = 12,4 mmH2O Trong đó: ρ=1,11 kg/m3 (ở 450C) ω = 14,8 m/s 6.3 Chọn quạt Từ sở tổng cột áp mà quạt phải khắc phục lưu lượng khí Q, ta dựa vào đồ thị đặc tuyến quạt (sổ tay Tập1) để chọn quạt Trong hệ thống sấy ta sử dụng hai quạt, quạt hút quạt đẩy để đảm bảo cho hệ thống thiết bị hoạt động tốt Quạt đẩy đặt trước calorife, quạt hút đặt sau Cyclon 6.3.1 Chọn quạt hút: Trở lực quạt hút cần khắc phục tổng trở lực từ lúc đột thu khỏi buồng sấy đến Cyclon trở lực áp lực động quạt hút Chọn phương pháp lắp đặt hai quạt ly tâm mắc nối tiếp Vậy trở lực mà mối quạt cần khắc phục ∆P = 67,94 mmH2O Tra bảng 2.1-trang 210/tài liệu [6] → Lưu lượng: Q = 2500 m3/h, Công suất động cơ: N = 1,7 kW Số vòng quay: n = 1450 vòng/phút 6.3.2 Chọn quạt đẩy: Trở lực quạt đẩy cần khắc phục tổng trở lực từ áp lực động đầu quạt hút đột thu khỏi buồng sấy Ta lắp đặt quạt ly tâm mắc nối tiếp GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 33 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN Vậy trở lực quạt cần khắc phục: Ʃ∆P = 218,2 mmH2O.Tra bảng 2.1-trang 210/tài liệu [6] → Lưu lượng: Q = 2820 m3/h, Công suất động cơ: N = 4,5 kW Số vòng quay: n = 2900 vòng/phút GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 34