Đồ án thiết kế thiết bị sấy tầng sôi (LINK tải bản vẽ ở TRANG CUỐI)

Đồ án môn học QT&TB GVHD: Phạm Văn Bôn Phần I MỞ ĐẦU I SƠ LƯC VỀ THÓC (LÚA) ,TÍNH CHẤT ,ỨNG DỤNG: Lúa nguồn lương thực gần ½ sốdân giới Lúa loại ưa nóng ẩm, lúa thường trồng nhiều vùng có khí hậu ôn đới cận nhiệt đới Năng suất lúa nước cao nhất, nên lúa thường trồng châu thổ sông lớn Nước ta có khí hậu hệ thống sông ngòi phù hợp cho việc phát triển lúa Thành phần hoá học hạt lúa gồm chủ yếu tinh bột, protein, xenlulose Ngoài hạt lúa chứa số chất khác với hàm lượng so với thành phần kể như: đường, tro, chất béo, sinh tố Thành phần hoá học hạt lúa phụ thuộc vào nhiều yếu tố giống, đất đai trồng trọt, khí hậu chế độ chăm sóc Cùng chung điều kiện trồng trọt sinh trưởng Thành phần hoá học hạt lúa : Thành phần hoá học Protein Tinh bột Xenluloze Tro Đường Chất béo Đectrin Hàm lượng chất ( % ) Nhỏ Lớn Trung bình 6.66 47.70 8.74 4.68 0.10 1.60 0.80 8.74 56.20 9.41 5.80 3.20 1.90 1.30 SVTH: Lương Thành Đồng 10.43 68.00 12.22 6.90 4.50 2.50 3.20 Trang Đồ án môn học QT&TB GVHD: Phạm Văn Bôn Việt Nam, lúa gạo nguồn lương thực thiếu đời sống người Lúa nguyên liệu để sản suất tinh bột, sử dụng nhiều ngành công nghiệp thực phẩm Lúa dùng làm thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm Hiện nay, Việt Nam đứng thứ hai giới lượng gạo xuất giới, tiếp tục đẩy mạnh việc xuất gạo sang nước giới Đây nguồn thu ngoại tệ đất nước II SƠ LƯC VỀ QÚA TRÌNH SẤY, SẤY TẦNG SÔI: Sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu phương pháp nhiệt Kết trình sấy hàm lượng chất khô vật liệu tăng lên Điều có ý nghóa quan trọng nhiều mặt: nông sản thực phẩm nhằm tăng khả bảo quản; gốm sứ làm tăng độ bền học, than củi làm tăng khả đốt cháy… Các vật liệu sau sấy giảm khối lượng thể tích nên giảm giá thành vận chuyển Nguyên tắc trình sấy cung cấp lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha lỏng vật liệu thành Cơ chế trình diễn tả trình sau : + cấp nhòêt cho bề mặt vật liệu + dòng nhiệt dẫn từ bề mặt vào vật liệu + nhận lượng nhiệt, dòng ẩm di chuyển từ vật liệu bề mặt SVTH: Lương Thành Đồng Trang Đồ án môn học QT&TB GVHD: Phạm Văn Bôn + dòng ẩm từ bề mặt vật liệu tách vào môi trường xung quanh Bốn trình thể truyền vận bên vật liệu trao đổi nhiệt ẩm bên bề mặt vật liệu môi trường xung quanh Dựa vào phương thức cung cấp nhiệt cho vật liệu người ta chia thiết bò sấy ba nhóm chính: + Sấy đối lưu + Sấy tiếp xúc + Sấy xạ, chân không thăng hoa Theo kết cấu nhóm thiết bò sấy đối lưu gặp dạng thiết bò sau: + TBS buồng + TBS hầm + TBS thùng quay + TBS tháp + TBS phun + TBS tầng sôi + TBS khí động Sấy tầng sôi phương thức sấy thuộc nhóm sấy đối lưu, thích hợp cho việc sấy hạt nông sản Bộ phận TBS tầng sôi buồng sấy, phía buồng sấy đặt ghi lò Ghi buồng sấy thép có đục nhiều lỗ thích hợp lưới thép để tác nhân sấy qua hạt không lọt xuống Tác nhân sấy có nhiệt độ cao, độ ẩm thấp thổi từ lên để qua lớp vật liệu Với tốc độ đủ lớn, tác nhân sấy nâng SVTH: Lương Thành Đồng Trang Đồ án môn học QT&TB GVHD: Phạm Văn Bôn hạt vật liệu lên làm cho lớp hạt xáo trộn Quá trình sôi trình trao đổi nhiệt ẩm mãnh liệt tác nhân sấy vật liệu sấy Các hạt vật lòêu khô nên nhẹ nằm lớp tầng hạt sôi; độ cao hạt khô đưa qua đường tháo liệu Sấy tầng sôi có ưu điểm nhược điểm sau: * Ưu điểm: + Năng suất sấy cao + Vật liệu sấy khô + Có thể tiến hành sấy liên tục + Hệ thống thiết bò sấy tương đối đơn giản + Dễ điều chỉnh nhiệt độ vật liệu khỏi buồng sấy + Có thể điều chỉnh thời gian sấy * Nhược điểm: + Trở lực lớp sôi lớn + Tiêu hao nhiều điện để thổi khí tạo lớp sôi + Yêu cầu cỡ hạt nhỏ tương đối đồng III SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: SVTH: Lương Thành Đồng Trang Đồ án môn học QT&TB GVHD: Phạm Văn Bôn 1: Quạt 4: Thiết bò say 2: Calorife 5: Bộ phận nhập liệu 3: Lưới phân phối khí 7: Cyclon 6: Cửa tháo liệu * Yêu cầu toán thiết kế: Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi để sấy thóc với suất 5000 kg/h (thành phẩm) Thiết bò đặt thò xã Cao Lãnh – Đồng Tháp Với hệ thống thiết bò sấy tầng sôi, chủ yếu dùng để sấy thóc qua phơi nắng thóc đạt độ khô cần thiết khô hơn, giúp cho việc bảo quản tốt hơn, phục vụ cho việc xuất Do ta chọn độ ẩm thóc trước sấy không cao lắm, độ ẩm sau sấy thích hợp cho bảo quản SVTH: Lương Thành Đồng Trang Đồ án môn học QT&TB GVHD: Phạm Văn Bôn Nhiên liệu sử dụng: ta chọn dầu FO để đốt nóng tác nhân sấy (không khí) Phần II CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG I CÂN BẰNG VẬT CHẤT: Các ký hiệu sử dụng: G1: suất nhập liệu vật liệu sấy G2: suất sản phẩm sau sấy SVTH: Lương Thành Đồng Trang Đồ án môn học QT&TB GVHD: Phạm Văn Bôn ω1: độ ẩm vật liệu ướt trước sấy ω2: độ ẩm vật liệu ướt sau sấy d1 : hàm ẩm không khí không khí khô trước vào sấy d2 : hàm ẩm không khí không khí khô sau vào sấy W : suất tách ẩm L: lượng không khí khô cần thiết l : lượng không khí khô cần thiết để tách 1Kg ẩm khỏi vật liệu Các thông số bản: a) Đối với không khí: Trạng thái ban đầu không khí: t0 = 270C ϕ0 = 80% Tra đồ thò I-d ta có: I0 = 72 KJ/Kg KKK d0 = 18 g ẩm/Kg KKK Không khí vào thiết bò sấy: Chọn nhiệt độ vào buồng sấy không khí : t = 900C I1 = 132 Kj/Kg KKK Không khí khỏi thiết bò sấy: Chọn nhiệt độ không khí t2 = 450C Dựng chu trình sấy lý thuyết giản đồ I-d, từ ta có: I2 = 139 Kj/Kg KKK d2 = 36 g ẩm/Kg KKK SVTH: Lương Thành Đồng Trang Đồ án môn học QT&TB GVHD: Phạm Văn Bôn b) Đối với vật liệu sấy (thóc): Theo tài liệu Kỹ Thuật Sấy Nông Sản-Trần Văn Phú, Lê Nguyên Dương ta có thông số kích thước sau thóc - Các kích thước thóc: dài: l = 8,5 mm rộng: a= 3,4 mm dày: b = mm đường kính tương đương: d = 2,76 mm hệ số hình dạng: - ϕhd = 1,68 Các thông số khác: nhiệt dung riêng: C = 1,5 KJ/Kg hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,09 W/mK khối lượng riêng rắn: ρr = 1150 Kg/m3 độ xốp: ε = 0,56 diện tích bề mặt riêng khối lượng: f = 1,31 m 2/kg khối lượng riêng xốp: ρv = 500 Kg/m3 - Vật liệu trước vào thiết bò sấy: ta chọn θ1 = 270C ω1 = 20% - Vật liệu sau thiết bò sấy: chọn nhiệt độ thóc nhỏ nhiệt độ không khí khoảng 0C θ2= 400C ω2 = 13% , độ ẩm thích hợp để bảo quản thóc 2) Năng suất tách ẩm: SVTH: Lương Thành Đồng Trang Đồ án môn học QT&TB GVHD: Phạm Văn Bôn W = G2 ω1 − ω 0,20 − 0,13 = 5000 x = 437.5 Kg am / h − ω1 − 0,20 Năng suất nhập liệu: G1 = G2 + W = 5000 + 437.5 = 5437.5 Kg/h Lượng vật liệu khô tuyệt đối sấy giờ: Gk = G2(1-ω2) = 5000(1 - 0,13) = 4350 Kg/h Lượng không khí khô cần thiết để tách Kg ẩm: l= 1 = = 55.5 Kg kkk / Kg am d −d 0,036 − 0,018 Lượng không khí khô cần thiết cho trình: L = W × l = 437.5 x55.5 = 24305 Kgkkk / h II CÂN BẰNG NĂNG LƯNG: * Nhiệt lượng vào: - nhiệt lượng không khí mang vào: LI0 - nhiệt lượng vật liệu sấy mang vào: G2Cvlθ1+CnWθ1 - nhiệt lượng calorife cung cấp: Qc Tổng nhiệt lượng vào: LI0+ G2Cvlθ1+ CnWθ1+ Qc * Nhiệt lượng ra: - Nhiệt lượng không khí ra: LI2 - Nhiệt lượng vật liệu sấy mang ra: G 2Cvlθ2 - Nhiệt lượng tổn thất trình sấy: Qm Tổng nhiệt lượng ra: LI2+ G2Cvlθ2 +Qm Từ phương trình cân lượng, ta có: Qc=L(I2-I0)+G2Cvl(θ2-θ1)+Qm-CnWθ1 Viết cho Kg ẩm bốc hơi: q c = l (I - I1 ) + q vl + q m - C nθ1 SVTH: Lương Thành Đồng Trang Đồ án môn học QT&TB GVHD: Phạm Văn Bôn q c = l ( I − I ) = l (I - I1 ) + q vl + q m - C nθ1 Với: ∆=Cnθ1- qvl-qm I2 = II + ∆ l Đối với trình sấy lý thuyết: ∆=0 qc=l(I2-I0)=55.5(132-72)= kj/kgẩm Đối với trình sấy thực tế: lúc giá trò ∆ khác Nhiệt dung riêng nước: Cn = 4,18 KJ/Kg oK Nhiệt dung riêng vật liệu: C vl = 1,5(1 − 0,13) + 4,18 × 0,13 = 1,85 KJ / Kg K Với 1,5 nhiệt dung riêng vật liệu khô tuyệt đối Qvl=G2Cvl(θ2-θ1)=5000 × 1,85 × (40-27)=120250 KJ/h q vl = Q v 120250 = = 274,62 KJ / Kg am W 437,5 Nhiệt lượng hữu ích cần bốc kg ẩm: q0 = 2500 + 1,842t2 + Cnθ1 = 2500 + 1,842.45 - 4,18.27 = 2470,03 Kj/Kg ẩm Tổn thất tác nhân sấy: qtn=l × Ck × (t2-t0)=55,5 × 1,004 × (45-27)=993,17 Kj/Kg ẩm Nhiệt tổn thất môi trường xung quanh: giả sử nhiệt tổn thất môi trường xung quanh 10% tổng nhiệt lượng Do ta có: qm=10%(q0 + qvl+ qtn + qm)=415,3 Kj/Kg ẩm SVTH: Lương Thành Đồng Trang 10 Đồ án môn học QT&TB GVHD: Phạm Văn Bôn - Trở lực qua Cyclon ∆Px - Trở lực qua buồng sấy - Trở lực áp lực động đầu quạt A 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 = 29052 m3/h = 8,07 m3/s Vận tốc không khí: ω= Q π × d =41,1 m/s Chuẩn số Reynol: Re = ω×d ν Hệ số nhớt động học không khí 27 0C: ν = 15,5.10-6 m2/s ⇒ Re = 1,326.106 Dòng chảy chế độ rối Reynol giới hạn trên: Re gh d  = 6 td   ε  8/ Trong ε độ nhám tuyệt đối, chọn ε = 0,08 mm ⇒ Re gh = 1,31.105 Chuẩn số Reynol bắt đầu xuất vùng nhám: d  Re n = 220 ×  td   ε  9/8 =4,79.106 SVTH: Lương Thành Đồng Trang 29 Đồ án môn học QT&TB GVHD: Phạm Văn Bôn Ta thấy Regh