Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy cát với năng suất 9654 kg giờ

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, giảmhoạt động các enzyme, giảm kích thước và trọng

MỤC LỤC

3

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ 5

6

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 7

1.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy 7

1.1.1 Khái niệm về sấy 7

1.1.2 Phương pháp sấy 7

1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy 9

1.1.4 Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống 11

1.2 Giới thiệu về máy sấy thùng quay 13

1.3.3 Ứng dụng 15

1.4 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy thùng quay 18

4.1.1 Sơ đồ công nghệ 18

4.1.2 Nguyên lí hoạt động của máy sấy thùng quay 19

2.1.3 Vật liệu sấy là cát với các thông số 21

2.2.2 Nhiệt dung riêng của than đá 22

2.2.3 Nhiệt trị của than 23

2.2.4 Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg than 23

2.2.5 Entanpi của nước trong hỗn hợp khói 23

2.2.6 Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn 23

2.2.6.1 Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than 24

2.2.6.2 Nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt và buồng trộn 25

2.2.7 Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy 29

2.2.7.1 Nhiệt độ của khói 29

2.2.7.2 Hàm ẩm của khói 29

2.2.7.3 Hàm nhiệt của khói 30

2.2.7.4 Độ ẩm 30

CHƯƠNG 3 31

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 31

3.1 Cân bằng vật liệu 31

3.1.1 Lượng ẩm bay hơi 31

3.1.2 Lượng cát ra khỏi thùng sấy 31

3.2 Các thông số cơ bản của thùng sấy 31

3.2.1 Thể tích của thùng sấy 31

3.2.2 Chiều dài ,đường kính và bề dày thùng 31

3.2.2.1 Chiều dài thùng 31

3.2.2.2 Đường kính thùng 32

3.2.2.3 Chiều dày thân thùng 32

3.2.3 Thời gian lưu vật liệu trong thùng 32

3.2.4 Số vòng quay của thùng 33

3.2.5 Công suất cần thiết để quay thùng 33

3.2.6 Các thông số cơ bản của thùng sấy 34

3.2.6.1 Cấu tạo thân thùng 34

3.2.6.2 Đường kính thùng 34

3.2.6.3 Chiều dài thùng 34

3.2.6.4 Loại cánh 34

3.2.6.5 Tốc độ quay 34

3.3 Quá trình sấy lý thuyết 34

3.3.1 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy 34

3.3.1.1 Nhiệt độ 34

3.3.1.2 Hàm nhiệt 35

3.3.1.3 Hàm ẩm 35

3.3.1.4 Độ ẩm 35

3.3.2 Cân bằng nhiệt lượng của quá trình sấy 35

3.4 Quá trình sấy thực tế 36

3.4.1 Nhiệt tổn thất ra môi trường 36

3.4.1.1 Xác định hệ số truyền nhiệt K 36

3.4.1.2 Diện tích xung quanh thùng sấy 43

3.4.1.3 Hiệu số nhiệt độ trung bình 43

3.4.2 Tổn thất do cát mang ra khỏi thùng sấy 44

3.4.3 Xác định giá trị ∆ (Lượng nhiệt bổ sung thực tế) 45

3.4.4 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy 45

3.4.4.1 Nhiệt độ 45

3.4.4.2 Hàm ẩm 45

3.4.4.4 Hàm nhiệt 46

3.4.5 Lượng khói cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm 46

3.4.6 Lượng than cần thiết cho quá trình 47

3.4.7 Cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị sấy 47

3.4.8 Kiểm tra lượng nhiệt mất mát ra môi trường 48

3.4.9 Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy 48

CHƯƠNG 4 48

TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 48

4.1 Tính toán hệ thống dẫn động 48

4.1.1 Tính toán và lựa chọn động cơ 48

4.1.2 Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí 49

4.1.2.1 Xác định tỷ số truyền của hệ thống dẫn động 49

4.1.2.2 Phân tỷ số truyền của hệ dẫn động 50

4.1.2.3 Số vòng quay của bánh răng chủ động 50

4.1.2.4 Công suất trên trục bánh răng chủ động 50

4.1.2.5 Momen quay trên trục của bánh răng chủ động 51

4.2.2.1 Ứng suất tiếp xúc 51

4.2.2.2 Ứng suất uốn 52

4.2.2.3 Ứng suất quá tải cho phép 53

4.2.3 Các thông số cơ bản của bộ truyền 54

4.2.3.1 Khoảng cách trục 54

4.2.3.2 Các thông số ăn khớp 54

4.2.3.3 Đường kính răng 55

4.2.3.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 56

4.2.3.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 59

4.2.3.6 Kiểm nghiệm răng về quá tải 60

4.2.3.7 Các thông số kích thước của bộ truyền bánh răng trụ 61

4.3 Kiểm tra độ bền thân thùng 61

4.3.1 Trọng lượng của vật liệu trong thùng 61

4.3.3 Trọng lượng bánh răng vòng 62

4.3.4 Trọng lượng cánh xới 63

4.3.5 Trọng lượng vành đai 63

4.3.6 Khoảng cách hai vành đai 64

4.3.7 Tải trọng trên một đơn vị chiều dài thùng không kể bánh răng vòng 64

4.3.8 Momen uốn do tải trọng này gây ra 64

4.3.9 Momen uốn do bánh răng vòng gây ra 64

4.3.10 Momen chống uốn 64

4.3.11 Ứng suất thân thùng 65

4.4 Tính toán vành đai 65

4.4.1 Tải trọng trên một vành đai 65

4.4.2 Phản lực của con lăn 65

4.4.3 Bề rộng của vành đai 66

4.4.4 Bề dày của vành đai 66

4.4.5 Momen uốn 66

4.4.6 Momen chống uốn 67

4.4.7 Các thông số của vành đai 67

4.5 Tính toán con lăn đỡ 67

4.5.1 Đường kính của con lăn 68

4.5.2 Bề rộng của con lăn 68

4.5.3 Ứng suất tiếp xúc 68

4.5.4 Các thông số của con lăn đỡ 69

4.6 Tính toán con lăn chặn 69

4.6.1 Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn 69

4.6.2 Xác định bán kính con lăn chặn 69

4.6.3 Kiểm tra độ bền của con lăn chặn 70

4.6.4 Các thông số của con lăn chặn 70

70

70

CHƯƠNG 5 71

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 71

5.1.1 Diện tích bề mặt ghi lò 71

5.1.2 Thể tích buồng đốt 71

5.1.3 Chiều cao của buồng đốt 72

5.1.4 Số ghi lò 72

5.1.5 Tỉ lệ mắt ghi: f/F 72

5.2 Tính toán và chọn quạt 72

5.2.1 Năng suất quạt 72

5.2.2 Công suất của quạt 73

5.2.3 Chọn quạt 74

75

Bảng phụ lục : 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP NỘI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Khoa : Công nghệ Hoá

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Hoàn

NỘI DUNG

Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy cát vớinăng suất 9654 kg/giờ

Các số liệu ban đầu:

- Độ ẩm đầu của vật liệu: 7%

- Độ ẩm cuối của vật liệu: 1%

- Nhiệt độ khói vào : 6500C

- Nhiệt độ khói ra : 1100C

T

T

PHẦN THUYẾT MINH

LỜI MỞ ĐẦU

ấy là một quá trình công nghệ được sứ dụng rất nhiều trong thực tế sảnxuất Trong công nghiệp như chế biến nông- hải sản, chế biến gỗ, sảnxuất vật liệu xây dựng….Kỹ thuật sấy đóng vai trò quan trọng trong dâychuyền sản xuất Sản phẩm rau quả sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việcbảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm

S

Đồ án về nội dung sấy là một trong những bài tập lớn nằm trong chương

trình của bộ môn quá trình và thiết bị khoa công nghệ Hoá của trường ĐH Công

Nghiệp Hà Nội, nó giúp cho sinh viên có kĩ năng hơn trong quá trình tra cứu sốliệu, tính toán, đồng thời nắm vững hơn về công nghệ sấy nói riêng và các quátrình trong công nghệ Hoá Học nói chung

Được thầy giáo Nguyển Văn Hoàn giao nhiêm vụ: “tính toán để thiết kế hệthống sấy thùng quay để sấy cát với năng suất 9654kg/h” Dựa trên những kiếnthức đã học cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy em đã hoàn thành đồ án củamình

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàn cùng các thầy cô trong khoa CôngNghệ Hoá đã chỉ bảo, giúp đỡ tận tình em trong thời gian em hoàn thành đồ ánnày Do hạn chế về tài liệu tham khảo và các kiến thức nên bản đồ án này chắcchắn không tránh khỏi sai sót, em mong nhận được sự đóng góp, sữa chữa củacác thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 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 dễdàng 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, giảmhoạt động các enzyme, giảm kích thước và trọng lượng của sản phẩm

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

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

Tóm lại, trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổichất cụ thể là quá tŕnh truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền

ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy rangoài môi trường Các quá trình truyền nhiệt, truyền chất trên xảy ra đồng thờitrên vật sấy, chúng có qua lại lẫn nhau

1.1.2 Phương pháp sấy

Có nhiều cách phân loại :

a Dựa vào tác nhân sấy:

- Sấy bằng khói lò

- Sấy bằng không khí nóng

- Sấy bằng tia hồng ngoại : Là phương pháp sấy dùng năng lượng của tiahồng ngoại để làm khô vật liệu

- Sấy bằng dòng điện cao tần : Là phương pháp sấy dùng năng lượng điệntrường để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của vật liệu.

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 sấyvới tác nhân sấy

- Sấy tiếp xúc : Là phương pháp sấy mà tác nhân sấy tiếp xúc gián tiếp vớivật liệu sấy qua một vách ngăn

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

Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, công nghệ và thiết bị sấy đôilưu 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 độgió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nướctrong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạncho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sảnphẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bềngoài 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 phép thì quá trình làmkhô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu Nhiệt độ sấy thíchhợp được xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ chức củathịt quả và đối với các nhân tố khác Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thìnguyên liệu có những biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩm trong quátŕnh sấy cao hơn 600ΟC thì protein bị biến tính, nếu trên 900ΟC thì fructaza bắtđầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin tạo polyme cao phân tử chứa N

và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ra mạnh mẽ Nếu nhiệt độ cao hơnnữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh dưỡng và mất giá trị cảmquan của sản phẩm

Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếchtán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội thìchậm lại dẫn đến hiện 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 gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Vì tốc độchuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cânbằng 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 thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làmkhô.

Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá tŕnh làm khô, khi hướng giósong song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh Nếu hướng gió

thẳng vuông góc với nguyên liệu 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 đếnquá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm lại.Các nhà bác học Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ ẩm tươngđối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩmtương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừng lại vàbắt 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 tránhhiện tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạntức là vừa sấy vừa ủ

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

d Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

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

Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khíquyển) thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với chiềudày 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 vàkhuếch tán ngoại phù hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô Trong khilàm 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 phùhợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit, chấtkhoáng, 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 xưa người ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản làphơi nắng Tuy nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn là cần diện tích sân phơi rộng vàphụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi trong mùa mưa Vì vậy, trong các ngànhcông nghiệp người ta thường phải tiến hành quá trình sấy nhân tạo

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

Ví dụ:

+ Đối với các nông sản và thực phẩm thì tăng cường tính bền vữngtrong bảo quản

+ Đối với các nhiên liệu ( củi, than) được nâng cao nhiệt lượngcháy, đối với các gốm sứ thì làm tăng độ bền cơ học…

thành vận chuyển

- Do các ý nghĩa đã nêu trên mà đối tượng của quá trình sấy thật đadạng, bao gồm nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm trong các giai đoạnkhác nhau của qúa trình sản xuất và chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh tế khácnhau Nói cách khác, kỹ thuật sấy được ứng dụng rộng rãi trong các nghànhcông nghiệp và nông nghiệp

- Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biếnđổi trạng thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trongquá trình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm Nhưvậy trong thực tế có thể xem sấy là qúa trình tách ẩm bằng phương pháp nhiệt

- Việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong qúa trình sấy được tiếnhành theo 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 bằngdòng điện cao tần, sấy thăng hoa, sấy chân không…

- Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trongqui trình công 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 sấycũng được cải tiến và phát triển như trong nghành hải sản, rau quả và nhiều loạithực phẩm khác Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu…sau

khi thu hoạch cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ bị giảm chất lượngthậm chí bị hỏng dẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch.

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

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:

Cấu tạo chính của máy sấy thùng quay là thùng sấy Thùng sấy là một ốnghình trụ tròn bằng vật liệu thép, trong đó có lắp các cánh xáo trộn để phân vùnghoặc không Tùy theo đường kính của ống thép mà chiều dày của thành ống cóthể từ 10 - 14 mm Ống thép này được đặt nghiêng 1 - 6 trên 2 ổ trục quay, đểtránh 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 và bên trên có ống dẫn vật liệu vào.Đầu thấp của ống có buồng cuối lò, bên dưới có ống dẫn vật liệu ra khỏi thùngsấy sang gầu tải đưa lên silo chứa Bên trong buồng cuối lò có gắn quạt hút, ốngkhói 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 quátrình trao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn Các đệm ngăn trongthùng vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theo tiết diện thùng vừa làm tăng

bề mặt tiếp xúc Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy

và độ ẩm của nó Các loại đệm ngăn được dùng phổ biến trong máy sấy thùngquay gồm :

- Đệm ngăn loại mái chèo nâng và loại phối hợp dùng khi sấy những vậtliệu cục to, ẩm, có xu hướng đóng vón lại, loại này có hệ số chứa đầy vật liệukhông 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 của thùng, được dùng để sấy vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùngquay vật liệu được đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc pha lớn

- Đệm ngăn kiểu phân khu để sấy các hạt đã đập nhỏ, bụi loại này chophép hệ số chứa đầy từ 15 - 25 %

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

 Ưu điểm của hệ thống sấy thùng quay:

- Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệusấy và tác nhân 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 trongnhiều trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm

- Không sấy được các vật liệu dễ vỡ

1.3 Giới thiệu về vật liệu cát

1.3.1 Thành phần

Thành phần chủ yếu của cát silica (đioxit

silic hay SiO2) , thường ở dạng thạch anh

b Tính chất hóa học

Là chất trơ về mặt hóa học do có độ cứng đáng kể nên có khả năngchống phong hóa khá tốt

1.3.3 Ứng dụng

là vật liệu tạo nền móng và vật liệu xây dựng trong dạng vữa(cùng vôi tôi hay xi măng)

yếu trong sản xuất bê tông

tạo hình thành khuôn để đúc khuôn cát Loại cát này phải chịuđược nhiệt độ và áp suất cao, đủ xốp để thoát khí và có kích

thước hạt nhỏ, mịn, đồng nhất, không phản ứng với kim loạinóng chảy.

liệu mài mòn trong đánh bóng bề mặt bằng phun cát áp lực caohay trong các thiết bị lọc nước

trộn lẫn với đất sét và các vật liệu khác trong sản xuất gạch

và trần cũng như sàn chống trượt trong xây dựng

hấu, đào, lạc cũng như là vật liệu được ưa thích trong việc tạonền móng cho các trang trại chăn nuôi bò sữa vì khả năng thoátnước tốt của nó

đồi và núi nhỏ, chẳng hạn trong xây dựng các sân golf

nhiều cuộc thi về nghệ thuật xây dựng các lâu đài cát

thuật để sản xuất phim hoạt hình

 Trong giao thông đường bộ và đường sắt người ta đôi khi sửdụng cát để cải thiện khả năng bám đường của bánh xe trongmột số điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

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 phẳngnằm ngang 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 lăncùng một bệ đỡ có thể thay đổi để điều chỉnh góc nghiêng của thùng, nghĩa làđiều chỉnh thời gian lưu vật liệu trong thùng Thùng quay được là nhờ có bánhrăng Bánh răng ăn khớp với bánh răng dẫn động nhận truyền động của đọng cơqua bộ giảm tốc

Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa vàđược chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn Các đệm ngăn vừa có tácdụng phân bố đều theo tiết diện thùng , đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặttiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vàokích thước của vật liệu sấy ,tính chất và độ ẩm của nó Vận tốc của khói lò hay

Vật liệu khô ở cuối máy sấy được tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm rồi nhờ băngtải xích vận chuyển vào kho

Khói lò hay không khí thải được quạt hút vào hệ thống tách bụi, … đểtách những hạt bụi bị cuốn theo khí thải Các hạt bụi thô dược tách ra, hồi lưutrở lại băng tải xích Khí sạch thải ra ngoài

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU

2.1 Thông số ban đầu

2.1.1 Kiểu thiết bị sấy

Thùng quay, phương thức sấy xuôi chiều.

2.1.2 Điều kiện môi trường.

- Trạng thái của không khí ngoài trời nơi đặt thiết bị sấy

+ Nhiệt độ môi trường: 250C+ Độ ẩm tương đối của không khí: 85%

( CT 7.3 – 273 – QTTBT4 )

Trong đó :

P : Áp suất khí quyển , mmHg; P = 760 mmHg

bão hòa hơi nước, mmHg

2.1.3 Vật liệu sấy là cát với các thông số

- Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy: 7%

- Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy là: 1%

- Lượng vật liệu đưa vào máy sấy : 9654 kg/h

2.1.4 Tác nhân sấy

Khói lò :

- nhiệt độ khói lò vào thùng sấy : t = 650C

- nhiệt độ khói lò ra khỏi thùng : t2 = 110ΟC

2.2 Tính toán các thông số của nhiên liệu

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

2.2.2 Nhiệt dung riêng của than đá

Áp dụng công thức tính nhiệt dung riêng của than đá

2.2.3 Nhiệt trị của than

Nhiệt trị cao của than :

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 bịsấy thùng quay dùng khói lò làm TNS người ta phải tổ chức hoà trộn với khôngkhí ngoài trời để cho một hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp Vì vậy, trong hệ thống

sấy thùng quay người ta xem hệ số không khí thừa là tỷ số giữa không khí khôcần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vàobuồng hoà trộn với lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy.

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

2.2.6.1 Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than

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 = 946,938 10-3 ( kJ/kgoC )

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

→Q1 = 25 946,938 10-3 = 23,673 ( kJ )

b Nhiệt lượng do không khí mang vào :

Q2 = Lo.Io.α

Trong đó :

Lo : Lượng không khí lý thuyết cho quá trình cháy; Lo = 8,485 kg/kg than

Io : Hàm nhiệt của không khí vào buồng đốt ; Io = 68,22 (kJ/kg kkk )

α : Hệ số thừa không khí

Q2 = 10,021.68,22.α = 683,633α (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 = 30494,796 kJ/kg

Q4 : Nhiêt do xỉ mang ra

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 = 6,912.10-2 ( 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 = 325oC

→ Q4 = 6.912.10-2.0,75.325 = 16,848( kJ )

b Nhiệt lượng do khói mang

Q5 = Gk.Ck.Tk

Trong đó :

Tk : Nhiệt độ của khói , Tk = 650°C

= 7,706.α + 0,0134 (kg/kg than)

GO2 = 0,23.( α -1 ).Lo = 0,23.(α- 1).10,021

= 2,305.(α - 1) (kg/kg than)

GH O2 = ( 9.Hlv + W).10-2 + α.Lo.xo = (9.4,062 + 4).10-2 + α .10,021.0,017

9 ( 1 ).

9 (

0 1 0

1

1 1

t t C i i x L

t C A W H i

W H t

C Q

k a a o o

k lv lv

a

lv o

t bd c

− +

−

+ +

−

− +

− +

η

( T57 – TTVTKHTS )

Trong đó :

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 30494,796 ( kJ/kg )

ηbd : Hiệu suất buồng đốt ở đây chúng ta chọn ηbd= 90% = 0,9

Ct : Nhiệt dung riêng của than; Ct = 946,938.10-3 kJ/kgºC

to : Nhiệt độ không khí; to = 25ºC

t1 : Nhiệt độ của khói ra khỏi buồng trộn; t1 =650°C

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

Lo : Lượng không khí lý thuyết để đốt 1kg than;Lo= 10,021 kg/kg than

xo : Hàm ẩm của không khí; xo = 0,017 kg/kg kkk

ia1 : Entapin của nước trong khói; ia1 = 2493 + 1,97.650= 3773,5 kJ/kg

iao : Entapin của nước trong không khí

+ (9.4,062 -

.25 946,938.10 +

650 004 , 1 10 ).

912 , 6 4 062 , 4 9 (

+

−

+ +

= 3,94

Ta thấy rằng hai kết quả trên xấp xỉ nhau, chọn α = 3,94

2.2.7 Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy

2.2.7.1 Nhiệt độ của khói

Lượng hơi nước chứa trong khói :

L = 401,077,108

(0,621 ). bh

42 , 4026 12

42 , 4026

0269 , 0 621 , 0 (

750

760 0269 , 0

G1 : lượng cát vào thùng sấy; G1 = 9654 ( kg/h )

W1: Độ ẩm đầu của vật liệu; W1 = 7%

W2: Độ ẩm cuối của vật liệu; W2 = 1%

→ W = 9654

1 100

1 7

W : Lượng ẩm bay hơi; W = 585,091 ( kg/h )

A : Cường độ bay hơi ẩm của cát A = 80 ÷ 88 kg ẩm/m3 h;

Chọn A = 85 ( kg/m3.h ) ( Bảng VII.3 – 122 – STT2 )

→ Vt =

85

091 , 585

= 6,88 ( m3 )

3.2.2 Chiều dài ,đường kính và bề dày thùng

3.2.2.1 Chiều dài thùng

Lt = 2

.

4

t

t D

200.[

)(

120

2 1

2 1

W W A

W W

1 7 1200 2 , 0

m k L n

- m, k : Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh và chiều chuyển động của

khí trong thùng; theo ( Bảng VIIA – 122 – STT2 ) ta có k = 0,6 và m = 1

- τ : Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng quay

ρ : Khối lượng riêng xốp trung bình của cát; ρ = 1200 ( kg/m3 )

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

a : Hệ số; chọn a = 0,038 ( Bảng VII.3 – 123 – STT2 )

→ N = 0,13.10-2.1,23.6.0,038.3,24.1200 = 1,99 ( kW )

Công suất động cơ điện

Nđc = 1,25.N = 1,25.1,99 = 2,49 ( kW )

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 = 0,02 ( 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

3.3.1.1 Nhiệt độ

t2 = 110oC

110 507 , 751 +

42 , 4026 12

42 , 4026 12

lo : Lượng khói cần để bốc hơi 1 kg ẩm

F : Tổng diện tích bao quanh thùng sấy ( m2 )

W : Lượng ẩm bay hơi ( kg/h )

∆ttb : Hiệu số nhiệt độ trung bình ( oC )

3.4.1.1 Xác định hệ số truyền nhiệt K

α1 : Hệ số cấp nhiệt đối lưu giữa khói và thành thùng ( W/m2.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

Lo : Lượng khói tiêu tốn chung cho thùng sấy; Lo = 2659,239 ( kg kkk/h )

Theo phụ lục 5 – 349 – Kỹ Thuật Sấy ta có :

- Lưu lượng thể tích của khói vào thùng :

→v1=2,665 ( m3/kg kkk )

, 7086 2

881 , 5412

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

Theo bảng I.255 – 318 – STT1 : λ = 5,102.10 − 2 ( W/m.oC )

υ= 54,04.10−6 ( m2/s )

10 04 , 54

2 , 1 67 , 1

5

t

t D

10 012 , 5 307 , 99

'

t D

Nu λ

a.2 Xác định α 1 ’’

Chuẩn số Gr :

T

t D g

.

.

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

∆t : Hiệu số nhiệt độ của khói và thành bên trong thùng

Giả thiết nhiệt độ trung bình thành bên trong thùng là 300oC

10 034 , 54 (

80 2 , 1 81 ,

10 85 , 4 305 , 79

Nuλ

Vậy :