THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY QUẶNG MANGAN DIOXIT

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa: Công nghệ hoá học Mục Lục Mục Lục Lời mở đầu PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG .4 I.Giới thiệu chung vật liệu sấy Tính chất nguyên liệu 1.1 Tính chất vật lý .4 1.2 Tính chất hóa học Ứng dụng MnO2 II Giới thiệu chung máy sấy thùng quay .5 1.Định nghĩa, phạm vi ứng dụng phân loại 2.Giới thiệu dây chuyền thiết bị sấy thùng quay 3.Lựa chọn thiết bị .10 4.Thuyết minh quy trình công nghệ 10 PHẦN II : THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY THÙNG QUAY 11 I.Các thông số ban đầu 11 II Tính toán lựa chọn nhiên liệu 12 Nhiệt dung riêng than đá 12 Nhiệt trị cao than .13 3.Nhiệt trị thấp than 13 Lượng khơng khí lý thuyết để đốt cháy kg nhiên liệu 13 Entanpi nước hỗn hợp khói .13 Hệ số khơng khí dư buồng đốt buồng trộn theo lý thuyết 14 III Tính tốn thiết bị .14 Lượng ẩm bay trình sấy 14 Lượng vật liệu khô tuyệt đối .15 Phương trình cân nhiệt 15 Thể tích thùng sấy .15 Chiều dài thùng 15 Thời gian sấy .16 Số vòng quay thùng sấy 17 Công suất cần thiết để quay thiết bị 17 Cân lò đốt than 18 9.1.Nhiệt lượng vào tính đốt 1kg than .18 a) Nhiệt lượng vào buồng đốt 18 b)Nhiệt lượng khỏi buồng trộn tính đốt kg than 19 Qra = Q4 + Q5 + Qm (KJ) 19 9.2.Phương trình cân nhiệt lò đốt than 21 Qvào = Qra 21 10 Tính hệ số truyền nhiệt 25 b) Xác định .27 11 Cân nhiệt lượng thiết bị sấy 30 11.1 Nhiệt lượng vào 30 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học 11.2 Nhiệt lượng khỏi máy sấy 31 11.3 Phương trình cân nhiệt thiết bị sấy 33 11.4 Trạng thái khói lò vào máy sấy, khỏi máy sấy lưu lượng khí 33 PHẦN III : TÍNH TỐN CƠ KHÍ 37 I Tính tốn hệ thống bánh dẫn động 37 Chọn động 37 Tỷ số truyền số vòng quay .38 Công suất momen xoắn trục bánh nhỏ 38 Tính tốn truyền bánh trụ, thẳng 39 a) Xác định khoảng cách trục .39 b) Xác định thông số ăn khớp 39 c) Tính độ bền tiếp xúc .40 d) Kiểm tra độ bền uốn qua tải .42 Các thơng số kích thước truyền : 43 II Xác định tải trọng 44 Trọng lượng vật liệu nằm thùng .44 Trọng lượng thùng 44 Trọng lượng vành đai 44 Trọng lượng bánh vòng .45 Trọng lượng lớp cách nhiệt 45 Trọng lượng cánh múc nâng 45 III Kiểm tra bền cho thùng quay 46 Khoảng cách hai vành đai 46 2.Mômen uốn tải trọng gây 46 3.Mơmen uốn bánh vòng gây 46 4.Tổng mômen uốn 46 5.Mômen chống uốn thùng 46 IV.Tính vành đai .46 Tải trọng vành đai .46 2.Phản lực lăn 47 3.Bề rộng vành đai 47 V Tính lăn chặn, lăn đỡ 48 1.Tính lăn đỡ 48 Tính lăn chặn .49 PHẦN IV : CÁC THIẾT BỊ PHỤ 50 I Tính tốn lò đốt 50 1.Thể tích buồng đốt .50 2.Diện tích ghi lò 51 II Quạt thổi vào máy sấy 51 Kết Luận 53 Tài liệu tham khảo 54 Nhận xét trưởng khoa: 55 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học Lời mở đầu Sấy công đoạn quan trọng công nghệ sản xuất Thực tế ta thấy khơng có q trình sấy thành phẩm sau sản xuất xong có độ ẩm cao, ảnh hưởng đến q trình bảo quản lưu trữ Các quặng nhân tạo sau sản xuất thành phẩm không qua công đoạn sấy dễ ảnh hưởng đến chất lượng quặng ảnh hưởng điều kiện môi trường Nước ta nước có điều kiện thời tiết ẩm, cơng đoạn sấy cơng đoạn vô quan trọng giai đoạn sản xuất quặng, nông sản… đồ án môn học này, em trình bày quy trình cơng nghệ thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy quặng mangandioxit nhân tạo với suất 13 tấn/giờ có độ ẩm đầu vào 8,5% độ ẩm đầu 0,5% Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG I.Giới thiệu chung vật liệu sấy Tính chất nguyên liệu 1.1 Tính chất vật lý Quặng MnO2 chất bột màu đen có thành phần khơng hợp thức, đun nóng bị phân hủy thành oxit thấp Ở điều kiện thường oxit bền oxit Mangan, không tan nước, tương đối trơ Khối lượng riêng: 5030 Kg/m3 1.2 Tính chất hóa học Khi đun nóng, tan axit kiềm oxit lưỡng tính Khi tan dung dịch axit khơng tạo nên muối bền Mn+4 theo phản ứng trao đổi mà tác dụng chất oxi hóa Khi tan dung dịch KOH đặc tạo nên dung dịch xanh lam chứa ion Mn (III) Mn (V) điều kiện ion Mn (V) không tồn Khi nấu chảy với kiềm oxit bazơ mạnh tạo thành muối Managanat Ở nhiệt độ cao, MnO2 bị khử H2,CO2 C tạo thành kim loại Khi nấu chảy với kiềm có mặt chất oxi hóa ví dụ như:KNO3 ,KClO3,O2… MnO2 bị oxi hóa thành Mn theo phương trình: MnO2 + KNO3 +K2CO3 =K2MnO4 + KNO2 + CO2 Ứng dụng MnO2 MnO2 tồn tự nhiên dạng khoáng vật pirolusit hợp chất Mangan có nhiều ứng dụng thực tế Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học Ở dạng bột MnO2 xúc tác cho phản ứng phân hủy KClO2 H2O2 ,phản ứng oxi hóa NH3 thành NO axit Axetic thành Axeton Được đưa vào nguyên liệu nấu thủy tinh để làm màu lục thủy tinh,cho thủy tinh màu hồng đen (với lượng lớn) Trong công nghiệp gốm MnO2 tạo màu nâu đỏ,đen cho men Trong công nghiệp sản xuất pin MnO2 sử dụng làm điện cực pin Ví dụ như: Mangan dioxit xem ứng viên có nhiều ưu điểm làm nguyên liệu chế tạo điện cực cho pin sạc chúng có nhiều thiên nhiên tương hợp với môi trường Tận dụng ưu điểm mangan dioxit nhiều phương pháp có hiệu phát triển để cải thiện đặc tính điện cực MnO2)C nhằm mục đích sử dụng cho pin sơ cấp Điện cực hỗn hợp MnO2/Cacbon đực chế tạo cách cho trực tiếp bột cacbon vào dung dịch Manganaxetat để kết tủa với MnO2.nH2O bề mặt cacbon Hình thái học bề mặt cấu trúc tinh thể xác định phương pháp hiển vi điện tử quét ( SEM) kĩ thuật nhiễu xạ tia X (XRD) Quét thể vòng tuần hồn ( CV ) để đánh giá tính chất điện hóa điện cực chế tạo.Kết chứng minh bột cacbon có hiệu làm tăng điện dung cải thiện tính chất điện hóa điện cực Mangandioxit II Giới thiệu chung máy sấy thùng quay 1.Định nghĩa, phạm vi ứng dụng phân loại Sấy trình dùng nhiệt để làm bay nước khỏi vật liệu.Quá trình tiến hành bay tự nhiên lượng tự nhiên lượng mặt trời,năng lượng gió….(gọi trình phơi hay sấy tự nhiên).Dùng phương pháp đỡ tốn nhiệt không chủ động điều chỉnh vận tốc trình theo yêu cầu kĩ thuật , suất thấp…bởi ngành công nghiệp người ta thường tiến hành trình sấy nhân tạo ( nguồn lượng người tạo ) Tùy theo phương pháp truyền nhiệt kĩ thuật sấy chia : Sấy đối lưu phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu với khơng khí nóng,khói lò….(gọi tác nhân sấy) Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa: Công nghệ hoá học Sấy tiếp tiếp xúc phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy mà tác nhân truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua vách ngăn Sấy tia hồng ngoại phương pháp sấy dùng lượng tia hồng ngoại nguồn nhiệt phát truyền cho vật liệu sấy Sấy dòng điện cao tần phương pháp sấy dùng lượng nhiệt trường có tần số cao để đốt nóng tồn chiều dài lớp vật liệu Sấy thăng hoa phương pháp sấy mơi trường có độ chân không chân cao nhiệt độ thấp nên ẩm tự vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn không qua trạng thái lỏng Ba phương pháp cuối sử dụng công nghiệp nên gọi chung phương pháp sấy đặc biệt Trong công nghiệp hóa chất thực phẩm, cơng nghệ thiết bị sấy đối lưu tiếp xúc dùng nhiều cả, phương pháp sấy đối lưu Nó có nhiều dạng khác sấy hầu hết dạng vật liệu sấy Theo kết cấu nhóm thiết bị sấy đối lưu gặp dạng sau: Thiết bị sấy buồng( suất thấp, làm việc không thường xuyên) Thiết bị sấy hầm( suất cao, làm việc bán liên tục) Thiết bị sấy tháp( sấy vật liệu dạng hạt thóc, ngơ…) Thiết bị sấy thùng quay( suất không cao, sấy vật liệu dạng cục, hạt bột) Thiết bị sấy phun( sấy vật liệu dạng huyền phù cà phê tan, sữa bột) Thiết bị sấy khí động( sấy vật liệu dạng bé, nhẹ có chứa ẩm bề mặt) Thiết bị sấy tầng sôi( suất cao) Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học 2.Giới thiệu dây chuyền thiết bị 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, muối hóa chất NaHCO3, BaCl2, … 13 II 10 11 12 III V 14 15 16 C 234.4 400 17 C 18 19 B 20 1.Thùng quay 2.Vành đỡ 3.Con Lăn đỡ 4.Bánh 5.Phễu hứng sản phẩm 6.Quạt hút 7.Thiết bị lọc bụi 8.Lò đốt 9.Con lăn chặn 10.Mô tơ quạt chuyển động 11.Bê tông 12.Băng tải 13.Phểu tiếp liệu 14.Van diều chỉnh 12.Băng tải 21 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học Máy sấy thùng quay gồm 1thùng hình trụ (1) đặt nghiêg với mặt phẳng nằm ngang ÷ 6o Toàn trọng lượng thùng đặt bánh đai đỡ (2) Bánh đai đặt bốn lăn đỡ (3), khoảng cách lăn bệ đỡ (11) thay đổi để điều chỉnh góc nghiêng thùng, nghĩa điều chỉnh thời gian thời lưu vật liệu thùng Thùng quay nhờ có bánh (4 ) Bánh (4) ăn khớp với với bánh dẫn động (12) nhận truyền động động (10) qua giảm tốc Vật liệu ướt nạp liên tục vào đầu cao thùng qua phễu chứa (14) chuyển động dọc theo thùng nhờ đệm ngăn Các đệm ngăn vừa có tác dụng phân bố theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc vật liệu sấy tác nhân sấy Cấu tạo đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy tính chất độ ẩm Vận tốc khói lò hay khơng khí nóng máy sấy khoảng ÷ m/s,thùng quay ÷ vòng/phút Vật liệu khơ cuối máy sấy đươc tháo qua cấu tháo sản phẩm (5) nhờ băng tải xích (13)vận chuyển vào kho Khói lò hay khơng khí thải quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi,… để tách hạt bụi bị theo khí thải Các hạt bụi thơ tách ra, hồi lưu trở lại băng tải xích (13) Khí thải ngồi Tốc độ khói lò khơng khí nóng thùng khơng lớn 3m/s tốc độ lớn 3m/s vật liệu bị nhanh khỏi thùng Các đệm ngăn thùng vừa có tác dụng phân phối vật liệu theo tiết diện thùng , đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc vật liệu sấy tác nhân sấy Cấu tạo đệm ngăn ( cánh đảo trộn ) phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy độ ẩm Các loại đệm ngăn dùng phổ biến máy sấy thùng quay gồm loại: Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học a b c d b e Sơ đồ cấu tạo cánh thiết bị sấy thùng quay a Cánh nâng b Cánh nâng chia khoang c Cánh phân bố đều(cánh phân phối chữ thập) d Cánh hỗn hợp e Cánh phân vùng Đối với vật liệu dạng cục to xốp, nhẹ thùng sấy bố trí cánh nâng ( Hình a ) Ngược lại với vật liệu sấy dạng cục to,nặng nên bố trí cánh nâng có chia khoang ( hình b ) Khi sấy vật liệu dạng hạt cục nhỏ, nhẹ người ta thường dùng loại cánh phân phối chữ thập(hình c) Đối với vật liệu sấy có kích thước hạt q bé tạo thành bụi nên dùng cánh loại chia thành khoang kín ( hình e ) Ưu điểm: Q trình sấy đặn mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt vật liệu sấy tác nhân sấy Cường độ sấy lớn đạt 100kg ẩm bay hơi/m3h Thiết bị gọn khí hóa tự động hóa tồn khâu sấy Nhược điểm: Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi vỡ vụn phải nên nhiều trường hợp làm giảm chất lượng sản phẩm 3.Lựa chọn thiết bị Theo số liệu độ ẩm ban đầu quặng MnO2 nhân tạo W1 = 8.5% , trình cần phải thực liên tục với suất 13 tấn/h ,vật liệu dạng bột, tự chảy nên chọn cánh đảo trộn kiểu phân phối Tác nhân khói lò ( nhiệt độ đầu tác nhân sấy 240oC) chuyển động tác nhân sấy thiết bị sấy chọn xi chiều 4.Thuyết minh quy trình cơng nghệ Vật liệu sấy quặng MnO2 nhân tạo thùng hệ thống gầu tải Quặng MnO2 nhân tạo vào thùng sấy có độ ẩm 8,5% , chuyển động chiều với tác nhân sấy Tác nhân sấy sử dụng khói lò, tạo từ nhiên liệu đốt than, sau qua buồng hòa trộn với khơng khí bên ngồi để đạt nhiệt độ thích hợp cho q trình sấy Dòng tác nhân sấy gia tốc quạt đẩy đặt trước thiết bị quạt hút đặt cuối thiết bị Trên đường ống dẫn khói lò vào buồng hòa trộn đường ống dẫn khơng khí từ mơi trường vào buồng hòa trộn có van, dùng để điều chỉnh lưu lượng dòng Đặt nhiệt kế sau buồng hòa trộn để xác định nhiệt độ tác nhân sấy trước vào thùng sấy, nhiệt độ cao ta mở van để tháo bớt khói lò ra, giảm lượng khói lò vào buồng hòa trộn để giảm bớt nhiệt độ, ngược lại nhiệt độ chưa đủ, ta khóa bớt van dẫn khơng khí từ mơi trường vào buồng hòa trộn Thùng sấy có dạng hình trụ đặt nằm nghiêng góc 30 so với mặt phẳng ngang, đặt hệ thống lăn đỡ lăn chặn Chuyển động quay thùng thực nhờ truyền động từ động sang hộp giảm tốc đến bánh gắn thùng Bên thùng có gắn cánh kiểu phân phối, dùng để đảo trộn vật liệu sấy mục đích tăng diện tích tiếp xúc vật liệu sấy tác nhân sấy, tăng bề mặt truyền nhiệt tăng cường trao đổi nhiệt để trình sấy diễn triệt để Trong thùng sấy hạt quặng MnO2 nâng lên đến độ cao định sau rơi xuống Trong q trình vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy, thực 10 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội δ H = z H z m z ε Khoa: Cơng nghệ hố học 2T1 K H ( u + 1) bw u.d w2 2.114,08.10 5.1,166.( 4,264 + 1) 274.1,764.0,856 = 169,29 MPa 412.4,264.690 = Vậy δ H = 169,29MPa ≤ [δ H ] =481,8 MPa Nên độ bền tiếp xúc đảm bảo d) Kiểm tra độ bền uốn qua tải Để đảm bảo độ bền uốn cho ứng suất uốn sinh chân không vượt ứng suất uốn cho phép δF = 2.T1 K F Yε YF Yβ bw d w m ≤ [ δ F1 ] (Tính tốn hệ thống dẫn động khí) Tính K F K F :Hệ số tải trọng : K F =K FP K Fα K FV K FP :Hệ số phân bố không K FP =1,24 K Fα :Hệ số kể đến không tải trọng K Fα =1,05 K FV : Hệ số kể đến tải trọng xuất vùng ăn khớp K FV =1 + VF bw d w 2.T1 K F P.K Fα Với V F = δ F g v aw u Tra bảng δ F = 0,016 g =82 V F = 0,016.82.0,69 K FV =1 + 1373 = 16,24 4,264 16,24.412.690 = 1,15 2.114,08.105.1,24.1,05 42 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học K F =1,24.1,05.1,15 = 1,4973 Y β :Hệ số kể đến độ nghiêng β = → Y β =1 Y ε :Hệ số kể đến trùng khớp 1 Y ε = ε = 1,8 = 0,56 ε YF : Hệ số dạng với hệ số dịch chuyển x=0 YF =4,08 YF =3,6 Thay số vào ta δ F1 = 2.114,08.10 5.1,4973.0,56.1.4,08 = 18,31 MPa 412.690.15 Nhận xét δ F < [δ F ] = 236 MPa δ F = δ F YF 3,6 = 18,31 = 16,16 MPa YF 4,08 δ F < [δ F ] = 185 MPa Vậy truyền đảm bảo điều kiện bền uốn Các thông số kích thước truyền : • Khoảng cách trục a w = 1373 mm • Đường kính vòng chia d1 = mz1 = 15.35 = 525 d = m.z = 15.148 = 2220 • Đường kính đỉnh d a1 = d1 + 2m = 525 + 2.15 = 555 d a = d + 2m = 2220 + 2.15 = 2250 • Chiều rộng vành bánh nhỏ b1 = bw = 412 mm • Chiều rộng vành bánh lớn b2 = aw 0,2 = 1373.0,2 = 275 m 43 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học • Đường kính đáy df1= d1 – 2m = 525 – 2.15 = 495mm df2= d2 – 2m = 2220 – 2.15 = 2190 mm II Xác định tải trọng Trọng lượng vật liệu nằm thùng Qvl= G1.g τ 13000.9,81.18,89 = = 40150,695 (N) 60 60 (Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1-89) G1 : Khối lượng vật liệu vào máy sấy G1=13000 kg/h τ : Thời gian sấy τ = 18,89 phút g : Gia tốc trọng trường g= 9,81 m/s2 Trọng lượng thùng π ⋅ ( Dn2 − Dt2 ) π ⋅ ( Dnt2 − Dtt2 ) ⋅ Lt ⋅ g ⋅ ρ Qt = ⋅ Lt ⋅ ρ ⋅ g + 4 Trong vật liệu làm thùng thép CT5 có khối lượng riêng 7850 (kg/ m ) Dn: Đường kính ngồi thùng Dn = Dtt + 2(b1 + b2 + b3) = + 2( 0,014 + 0,003 + 0,001 ) = 2,036 m Dt: Đường kính ngồi lớp cách nhiệt thùng Dt = Dtt + 2( b1 + b2) = + 2( 0,014 + 0,003 ) = 2,034 m Dnt: Đường kính lớp cách nhiệt thùng Dnt= Dtt+2.b1 = +2.0,014 = 2,028 (m) Dtt: Đường kính thùng :Dtt = m π = (D 2n – Dt2 + D 2nt – D tt2 ) Lth ρ g π = (2,0362 – 2,0342 + 2,0282 – 22) .12.7850.9,81 = 87765,19 (N) Trọng lượng vành đai Đường kính vành đai chọn sơ Dv = (1,1 ÷ 1,2) Dn = 2,239 ÷ 2,443 m Chọn Dv= 2,2 m 44 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học → Trọng lượng vành đai π ( Dv2 − Dn2 ) Qv = bv p.g (Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1-251) bv: Bề rộng vành đai bv=0,18 m => Qv = π (2,2 − 2,036 ) 0,18.7850.9,81 = 7563,12 (N) 4 Trọng lượng bánh vòng Tính trọng lượng tiết diện vành khăn Qbr = π ( Da22- Dng2 )bw2.ρ.g ( N ) Trong đó: Da2 : đường kính đỉnh bánh lớn, Da2 = 2250 mm Dng : đường kính ngồi thùng sấy, Dng = 2036 mm Vật liệu làm bánh thép CT5 có ρ = 7850 kg/m3 bw2: bề rộng bánh lớn, bw2 = 0,275m Thay số vào ta có: Qbr = π ( 2,252 – 2,0362 ) 0,275.7850.9,81 = 15255,53 ( N ) Trọng lượng lớp cách nhiệt Chọn vật liệu cách nhiệt bơng thủy tinh có ρ = 200 kg/ m Qbo= π ( Dt − Dn2 t ) Lt ρ bo g = 0,785.(2,0342 − 2,0282 ) 12.200.9,81= 450,44 ( N ) Trọng lượng cánh múc nâng Qc = 1/2Qvđ = 7563,12/2 = 3781,56 ( N ) Chọn Qc = 4000 N Vậy tổng trọng lượng thùng Q= Qvl + Qth+ Qv+ Qr+ Qc + Qbo = 40150,695+87765,19+7563,12+15255,53+4000+450,44 =155184,975 (N) 45 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học III Kiểm tra bền cho thùng quay Khoảng cách hai vành đai ld= 0,586.Lth=0,586.12 = 7,032 (m) = 703,2 (cm) + Tải trọng đơn vị chiều dài thùng khơng kể đến khối lượng bánh vòng q= Q − Qr 155184,975 − 7563,12 = = 123,02 ( N/cm ) Lt 1200 2.Mômen uốn tải trọng gây q.l.2d 123,02.703,2 M1= = = 7604024 (N.cm) 8 3.Mơmen uốn bánh vòng gây M2= Qr l d 7563,12.703,2 = = 1329596,5 ( N.cm) 4 4.Tổng mômen uốn Mu = M1+ M2 = 7207813 + 1329596,5 = 8933620,5 (N.cm) 5.Mômen chống uốn thùng π D π 2 W= 0,014 =0,04399823 (m ) = 43982,29 (cm ) S= 4 S chiều dày thùng sấy =14 mm Ứng suất thân thùng δ= Ta có δ M u 8933620,5 = = 203,12 (N/cm ) W 43982,29 < [ δ ]CT5 = 6.10 (N/cm ) Vậy với chiều dày thùng S = 0,014 m thùng đủ bền IV.Tính vành đai Tải trọng vành đai Q/ = Q 155184 ,975 = = 77698,97 N cos α cos 3o Q: Tải trọng thùng α : Góc nghiêng thùng α =3 o 46 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học 2.Phản lực lăn Q/ T= (Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) 77698,97 = 44859,52 N T= 3.Bề rộng vành đai Β≥ Τ Pr Pr : Tải trọng riêng tính cho đơn vị chiều dài với thùng quay chậm Pr=24000 N/cm →Β≥ 44859,52 = 1,78 cm =>chọn B= 180 mm 24000 Chọn đường kính vành đai Dv =220 cm (Dv=1,1Dt – 1,2Dt) bề rộng lăn đỡ phải: B > 130 mm Chọn bề rộng vành đai B= 180 mm =18cm Với thùng nặng bề dày vành đai h= Β 180 = = 69,23 (mm) 2,6 2,6 Chọn h = 7cm => đường kính ngồi vành đai =220+ = 227 cm\ * Kiểm tra Mômen uốn : Mu = 2T.R.A = T.Dv.A (N.cm) A: Hệ số phụ thuộc cánh lắp A = 0,08 ÷ 0,09 Chọn A=0,09 ⇒ Mu = 44859,52.2200.0,09 = 8882184,96 (N/cm) Vành đai có cấu tạo từ thép đúc có ứng suất cho phép : → Mômen chống uốn : W = M u 8882184,96 = = 569,37 ( cm ) [δ ] 15600 47 [δ ] = 15600 N/ cm Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa: Công nghệ hoá học Mặt khác Β.h W = ( T-85 Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) 6W = B h≥ 6.569,37 = 13,78 cm = 137,8 (mm) 18 Vậy h = cm , vành đai đủ bền Chọn vành đai có tiết diện : B × h = 180mm × 70 mm V Tính lăn chặn, lăn đỡ 1.Tính lăn đỡ Bề rộng lăn đỡ tính theo cơng thức Bc = 180+ 60 = 240(mm) = 24 (cm) (T 250 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) Chọn sơ đường kính lăn đỡ theo cơng thức dc≥ T (300 ÷ 400 ) Bc (T 250 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) dc ≥ 44859,52 = 6,23 (cm) 300.24 Kiểm tra đường kính theo tiêu chuẩn 0,25D ≤ d c ≤ 0,33D (T 250 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) D: Đường kính ngồi vành đai D = 2,2 m=220cm 0,25.220 ≤ dc ≤ 0,33.220 55 ≤ dc ≤ 72,6 Vậy chọn đường kính lăn đỡ dc = 60 (cm) + Lực tác dụng lên đơn vị chiều dài tiếp xúc P= T 44859,52 = = 2492,19 N/cm B 18 + Ứng suất tiếp xúc tính theo cơng thức δ max = 0.418 P.E R+r (N/cm ) Rr 48 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội R: Bán kính ngồi vành đai R = r: Bán kính lăn đỡ r = Khoa: Cơng nghệ hố học 220 = 110 cm 60 = 30 cm E:Mômen đàn hồi vật liệu E = 1,75.10 (N/cm ) δ max = 0.418 2492,19.1,75.107 110 + 30 = 17980,13 (N/cm ) 110.30 Ứng suất tiếp xúc cho phép CT5 [ δ ] CT = 6.104 ( N/cm ) δ max = 17980,13 < [δ ] CT = 60000 (N/cm ) Vậy đảm bảo điều kiện bền Tính lăn chặn Lực tác dụng lớn lên lăn chặn: Pmax = Q (sin α + f) (N) (T 249 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) f : hệ số ma sát vành đai lăn chặn f=0,1 Q: Trọng lượng tồn thùng α : Góc nghiêng ⇒ Pmax = 155184,975(sin3 o + 0,1) = 23640,25 (N) Thùng quay nặng nên ta dùng lăn chặn mặt nón có thơng số: Chọn chiều dài tiếp xúc: l = 36 cm Nửa góc đỉnh nón: sinβ = r/R ( trục lăn giao với trục thùng ) R: Bán kính ngồi vành đai, R = 110 cm r: Bán kính lăn chặn, r = 36/2 = 18cm Nên sinβ = 18/110 = 0,16 Vậy nửa góc đỉnh nón 9,42o.Lấy góc β = 10o Đường kính lăn chặn : dcc= D sin β = sin 10 = 0,3473 m = 34,73 cm.Lấy dcc = 35 cm Lực tác dụng lên đơn vị chiều dài tiếp xúc : Chọn chiều dài tiếp xúc l=36 cm 49 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Vậy P = Khoa: Công nghệ hoá học Pmax 23640,25 = = 656,67 (/cm) l 36 Ứng suất vành đai tiếp xúc với lăn: δ max = 0.418 P.E R (T 285 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) R : Bán kính lăn chặn R= 35 = 17,5 cm E: Momen đàn hồi vật liệu, E= 1,75.10 (N/cm ) P: lực tác dụng lên đơn vị chiều dài tiếp xúc δ max 656,67.1,75.107 = 0.418 = 10711,49 (N/cm ) 17,5 Đảm bảo điều kiện bền δ max < [δ ] CT = 60000 (N/cm ) PHẦN IV : CÁC THIẾT BỊ PHỤ I Tính tốn lò đốt - Lượng than cần đốt : 126,22 Kg/h - Nhiệt cháy cao than : 30894,36( Kj/Kg than ) - Nhiệt cháy thấp than : 29905,86( Kj/Kg than ) - Lượng khơng khí thổi vào lò đốt : 14758,51 ( m3/h ) = 4,099 ( m3/s ) 1.Thể tích buồng đốt Qthlv n V= ( m3) qv ( T-109, Lò cơng nghiệp) q v :Cường độ nhiệt thể tích buồng đốt phụ thuộc vào loại lò đốt Theo bảng II-Lò cơng nghiệp ta lấy q v =460.10 (kcal/m h) V= 29905,86.126,22 = 3,47 ( m ) 460.10 4,1868 50 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học 2.Diện tích ghi lò F= 0,28.Qt n r ( T-103, Lò cơng nghiệp) r=550.10 (W/m ) Vậy diện tích ghi lò : F= 0,28.29905,86.126,22 = 1,92 ( m ) 550.10 Chọn F=2,65m3 Chọn loại ghi lò có kích thước ghi (340 × 45) mm kích thước tương đương lỗ thơng gió (3 × 5) mm Vậy số ghi là: φ= F 1,92 = =125 ,49 0,34 0,045 0,34 0,045 Lấy ϕ = 126 II Quạt thổi vào máy sấy Lượng khơng khí đưa vào máy sấy 240 C V240= 4,099 ( m /s) Công suất động quạt xác định theo cơng thức: N= Q.H 102 η.3600 Trong đó: Q: Năng suất quạt Q=14758,51 ( m /h) η :Hiệu suất thủy lực η =0,65 H: Tổng trở lực cần khắc phục ( mm H O) H = ∑ ∆Ρi = ∆Ρ1 + n  ∆Ρ1 =m    150.S  ∆Ρ2 + ∆Ρ3 ( T-107, Lò cơng nghiệp) Ta có: S:Diện tích ghi lò F = 1,92( m ) 51 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học n: Lượng than đốt m:Hệ số phụ thuộc vào hàm lượng tro than loại ghi lò theo T-106, Lò cơng nghiệp chọn m=40  126,22  ∆Ρ1 =40   = 7,683 ( mm H O)  150.1,92  ∆Ρ2 : Trở lực lớp than.Chọn trở lực lớp than trở lực ghi lò 120 mm H O ( T-107, Lò cơng nghiệp)  λ l  ω ρ ∆Ρ3 =  + ∑ ζ + 1 d   2g ( mm H O) λ : Hệ số ma sát phụ thuộc vào chuẩn số Re l: Tổng chiều dài đường ống :10 m d: Đường kính ống ∑ ζ : Hệ số trở lực cục bộ( có van chắn) ∑ ζ = 0.32 ρ : Khối lượng riêng khơng khí 25 C ρ = 1,185 Kg/m ω : Vận tốc khí ống Chọn vận tốc khí ống 25 m/s d= Q 14758,51 = = 0,457 m 3600.0,785.ω 0,785.25.3600 + Xác định λ Ta có chuẩn số Reynol Re = ω.d ρ µ (T-197, QTTBT1) D:Đường kính ống µ :Độ nhớt động lực khí 25 C Tra bảng I.255,T-318, STT1) ta có µ =18,4.10 ρ =1,185 Re= −6 ( Ns/m ) Kg/m 25.0,457.1,185 = 735749,84 >10 18,4.10 −6 52 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học Vậy chế độ chảy xoáy λ= 1 = = 0,012 ( T-378,STT1) (1,8 lg Re− 1,64) 1,8 lg 735749,84 − 1,64 ( ) Ta thiết kế hệ thống đường ống từ quạt đến buồng đốt có chiều dài 2m hệ thống có đặt van chắn tiêu chuẩn ζ = 0,32  0,012.12  25 2.1,185 + 0,32 + 1 = 62,28 ( mm H O)  0,457  2.9,81 ∆Ρ3 =  Vậy ta có ; H = ∑ ∆Ρi = ∆Ρ1 + ∆Ρ2 + ∆Ρ3 = 7,683 + 120+ 62,28 =189,963 (mm H2O) Công suất động quạt trước máy sấy là: N= 14758,51.189,963 = 11,746 (KW) 102.0,65.3600 Kết Luận Qua thời gian thực thực đồ án giúp đỡ tận tình thầy giáo thầy khoa.Em hồn thành đồ án với nội dung tính tốn thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc với suất 13000 kg/h.Các số liệu tra cứu nhiều tài liệu khác ví dụ sách tập 1,2,3 … trình thiết bị ,sổ tay tập tập 2, hệ dẫn động khí tập1 …nên cơng thức tra cứu theo quy định, đảm bảo việc tính tốn xác hợp lý Tuy nhiên lần làm quen với kiểu tính tốn thiết kế nên tránh sai sót Em mong thầy hướng dẫn thầy môn châm chước cho lỗi mà em gặp phải Việc làm đồ án môn học thực đem lại cho em hiệu cho em nói riêng cho sinh viên ngành nói chung Qua sinh viên cao kĩ tính tốn nhìn nhận vấn đề thiết kế cách hệ thống Đặc biệt giúp cho sinh viên biết cách sử dụng, 53 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học tra cứu tài liệu Có thể nói chuẩn bị tốt cho việc làm đồ án tới Tuy nhiên hạn chế thời trình độ nên thuyết minh em nhiều thiếu sót Em mong giúp đỡ thầy cô bạn Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Thế Hữu số thầy cô khác khoa giúp đỡ bảo tận tình cho em thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn! Tài liệu tham khảo Sổ tay hố cơng tập – NXBKHKT Sổ tay hóa cơng tập – NXBKHKT Tính tốn q trình thiết bị tâp 1,2.3.4 4.Các máy gia công vật liệu dẻo - Hồ Lê Viên 5.Hướng dẫn thiết kế hệ thống máy sấy - Trần Văn Phú – ĐHBKHN 7.Lò cơng nghiệp Tính tốn hệ dẫn động khí T1 - Trịnh Chất,Lê Uyển Hướng dẫn tính tốn thết kế thiết bị máy hoá chất số tài liệu mạng 54 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa: Cơng nghệ hố học Nhận xét trưởng khoa: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… 55 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội 56 Khoa: Cơng nghệ hố học