Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy xỉ than với năng suất 9750 kgh.

LỜI MỞ ĐẦU 7 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 8 1.1, Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy 8 1.1.1, Khái niệm về sấy 8 1.1.2, Phương pháp sấy 8 1.1.2.1, Dựa vào tác nhân sấy 8 1.1.2.2, Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy 9 1.1.2.3, Dựa vào phương pháp làm việc 9 1.1.2.4, Dựa vào áp suất làm việc 10 1.1.2.5, Dựa vào cấu tạo thiết bị 10 1.1.3. Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy 10 1.1.3.1, Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí 10 1.1.3.2, Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí 11 1.1.3.3, Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí 11 1.1.3.4, Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu 12 1.1.3.5, Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm 12 1.1.3.6, Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu 13 1.1.4. Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống 13 1.2, Giới thiệu chung về xỉ than (vật liệu sấy) 15 1.2.1, Khái niệm 15 1.2.2, Phân loại 15 1.2.3, Tính chất 15 1.2.4, Ứng dụng 16 1.3, Giới thiệu chung về máy sấy thùng quay 18 1.4, Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay 20 1.5, Lựa chọn thiết bị 21 1.6, Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy bằng khói lò: 22 1.7, Thuyết minh quy trình công nghệ 22 CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU 24 2.1, Các thông số ban đầu 24 2.2, Tính toán các thông số của nhiên liệu 25 2.2.1, Nhiệt trị riêng của than 25 2.2.2, Thành phần của than đá 25 2.2.3, Nhiệt trị của than 26 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HÓA SVTH: NGUYỄN THỊ MỸ HƯỜNG 3 GVHD: NGUYỄN VĂN HOÀN 2.2.4, Lượng không khí lí thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu 27 2.2.5, Entanpi của hơi nước trong hỗn hợp khói 27 2.2.6, Hệ thống không khí dư trong buồng đốt và buồng trộn lí thuyết 27 2.2.6.1, Tổng nhiệt lượng vào buồng đốt là: 29 2.2.6.2, Nhiệt lượng ra khỏi buồng trộn 29 2.2.7, Phương trình cân bằng nhiệt lò đốt than 33 2.2.8, Tính trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy 33 2.2.8.1, Nhiệt độ của khói 33 2.2.8.2, Hàm ẩm của khói 34 2.2.8.3, Hàm nhiệt của khói 34 2.2.8.4, Độ ẩm 34 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 35 3.1, Cân bằng vật liệu 35 3.1.1, Lượng ẩm bay hơi 35 3.1.2, Lượng cát ra khỏi thùng sấy 36 3.2, Các thông số cơ bản của thùng sấy 36 3.2.1, Thể tích của thùng sấy 36 3.2.2, Chiều dài ,đường kính và bề dày thùng 36 3.2.2.1, Chiều dài thùng 36 3.2.2.2, Đường kính thùng 37 3.2.2.3, Chiều dày thân thùng 37 3.2.3, Thời gian lưu vật liệu trong thùng 37 3.2.4, Số vòng quay của thùng 38 3.2.5, Công suất cần thiết để quay thùng 38 3.2.6, Các thông số cơ bản của thùng sấy 39 3.2.6.1, Cấu tạo thân thùng 39 3.2.6.2, Đường kính thùng 39 3.2.6.3, Chiều dài thùng 39 3.2.6.4, Loại cánh 39 3.2.6.5, Tốc độ quay 39 3.3, Quá trình sấy lý thuyết 40 3.3.1, Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy 40 3.3.1.1, Nhiệt độ 40 3.3.1.2, Hàm nhiệt 40 3.3.1.3, Hàm ẩm 40 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HÓA SVTH: NGUYỄN THỊ MỸ HƯỜNG 4 GVHD: NGUYỄN VĂN HOÀN 3.3.1.4, Độ ẩm 40 3.4, Quá trình sấy thực tế 41 3.4.1, Nhiệt tổn thất ra môi trường 41 3.4.1.1, Xác định hệ số truyền nhiệt K 41 3.4.1.1.2, Xác định α 2 44 3.4.1.2, Diện tích xung quanh thùng sấy 47 3.4.1.3, Hiệu số nhiệt độ trung bình 47 3.4.2, Tổn thất do xỉ than mang ra khỏi thùng sấy 48 3.4.3, Xác định giá trị ∆ (Lượng nhiệt bổ sung thực tế) 48 3.4.4, Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy 49 3.4.4.1, Nhiệt độ 49 3.4.4.2, Hàm ẩm 49 3.4.4.3, Độ ẩm 50 3.4.4.4, Hàm nhiệt 50 3.4.5, Lượng khói cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm 51 3.4.6, Lượng than cần thiết cho quá trình 51 3.4.7, Cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị sấy 52 3.4.7.1, Lượng nhiệt do xỉ than mang vào 52 3.4.7.2, Nhiệt lượng do khói mang vào 52 3.4.8, Kiểm tra lượng nhiệt mất mát ra môi trường 53 3.4.9, Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy 53 4.1, Tính toán hệ thống dẫn động 53 4.1.1, Tính toán và lựa chọn động cơ 53 4.1.2, Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí 54 4.1.2.1, Xác định tỷ số truyền của hệ thống dẫn động 54 4.1.2.2, Phân tỷ số truyền của hệ dẫn động 55 4.1.2.3, Số vòng quay của bánh răng chủ động 55 4.1.2.4, Công suất trên trục bánh răng chủ động 55 4.1.2.5, Momen quay trên trục của bánh răng chủ động 56 4.2, Tính toán bộ truyền động bánh răng 56 4.2.1, Chọn vật liệu 56 4.2.1, Chọn vật liệu 56 4.2.2, Xác định ứng suất cho phép 56 4.2.2.1, Ứng suất tiếp xúc 56 4.2.2.2, Ứng suất uốn 57 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HÓA SVTH: NGUYỄN THỊ MỸ HƯỜNG 5 GVHD: NGUYỄN VĂN HOÀN 4.2.2.3, Ứng suất quá tải cho phép 58 4.2.3, Các thông số cơ bản của bộ truyền 59 4.2.3.1, Khoảng cách trục 59 4.2.3.2, Các thông số ăn khớp 60 4.2.3.3, Đường kính răng 60 4.2.3.3.1, Đường kính vòng chia 60 4.2.3.3.2, Đường kính đỉnh răng 61 4.2.3.4, Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 61 4.2.3.5, Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 64 4.2.3.6, Kiểm nghiệm răng về quá tải 66 4.2.3.6.1, Ứng suất tiếp xúc cực đại 66 4.2.3.6.2, Ứng suất uốn cực đại 66 4.2.3.7, Các thông số kích thước của bộ truyền bánh răng trụ 66 4.3, Kiểm tra độ bền thân thùng 67 4.3.1, Trọng lượng của vật liệu trong thùng 67 4.3.2, Trọng lượng thùng rỗng 67 4.3.3, Trọng lượng bánh răng vòng 68 4.3.4, Trọng lượng cánh xới 68 4.3.5, Trọng lượng vành đai 68 4.3.6, Khoảng cách hai vành đai 69 4.3.7, Tải trọng trên một đơn vị chiều dài thùng không kể bánh răng vòng 69 4.3.8, Momen uốn do tải trọng này gây ra 70 4.3.9, Momen uốn do bánh răng vòng gây ra 70 4.3.10, Momen chống uốn 70 4.3.11, Ứng suất thân thùng 70 4.4, Tính toán vành đai 70 4.4.1, Tải trọng trên một vành đai 70 4.4.2, Phản lực của con lăn 71 4.4.3, Bề rộng của vành đai 71 4.4.4, Bề dày của vành đai 72 4.4.5,Momen uốn 72 4.4.6, Momen chống uốn 72 4.4.7, Các thông số của vành đai 73 4.5.1, Đường kính của con lăn 73 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HÓA SVTH: NGUYỄN THỊ MỸ HƯỜNG 6 GVHD: NGUYỄN VĂN HOÀN 4.5.2, Bề rộng của con lăn 73 4.5.3, Ứng suất tiếp xúc 73 4.5.4, Các thông số của con lăn đỡ 74 4.6.1, Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn 75 4.6.2, Xác định bán kính con lăn chặn 75 4.6.3, Kiểm tra độ bền của con lăn chặn 75 4.6.4, Các thông số của con lăn chặn 76 CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 76 5.1, Tính toán buồng đốt 76 5.1.1, Diện tích bề mặt ghi lò 76 5.1.2, Thể tích buồng đốt 77 5.1.2, Thể tích buồng đốt 77 5.1.3, Chiều cao của buồng đốt 77 5.1.4, Số ghi lò 77 5.1.5, Tỉ lệ mắt ghi: fF 78 5.2, Tính toán và chọn quạt 78 5.2.1, Năng suất quạt 78 5.2.2, Công suất của quạt 78 5.2.3, Chọn quạt 80 Bảng phụ lục : 80 Kết luận: 83 Tài liệu tham khảo 86

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

-o0o -ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Họ và tên SV : Nguyễn Thị Mỹ Hường

Lớp : ĐH Hóa 1 – Khóa 6

Khoa : Công Nghệ Hóa

Giáo viên hướng dẫn : Th.s Nguyễn Văn Hoàn

NỘI DUNG

Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy xỉ than với năng suất 9750 kg/h

Các số liệu ban đầu:

- Độ ẩm đầu vật liệu: 20% - Độ ẩm cuối vật liệu: 1%

- Nhiệt độ khói đầu vào: 750ΟC - Nhiệt độ khói đầu ra: 110ΟC

Ngày giao đề:……… Ngày hoàn thành:……… Giáo viên hướng dẫn

Nguyễn Văn Hoàn

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 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

1.1.2.1, Dựa vào tác nhân sấy 7

1.1.2.2, Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy 8

1.1.2.3, Dựa vào phương pháp làm việc 8

1.1.2.4, Dựa vào áp suất làm việc 9

1.1.2.5, Dựa vào cấu tạo thiết bị 9

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

1.1.3.1, Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí 9

1.1.3.2, Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí 10

1.1.3.3, Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí 10

1.1.3.4, Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu 11

1.1.3.5, Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm 11

1.1.3.6, Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu 12

1.1.4 Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống 12

1.2, Giới thiệu chung về xỉ than (vật liệu sấy) 14

1.2.1, Khái niệm 14

1.2.2, Phân loại 14

1.2.3, Tính chất 14

1.2.4, Ứng dụng 15

1.3, Giới thiệu chung về máy sấy thùng quay 16

1.4, Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay 19

1.5, Lựa chọn thiết bị 20

1.6, Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy bằng khói lò: 21

1.7, Thuyết minh quy trình công nghệ 21

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU 23

2.1, Các thông số ban đầu 23

2.2, Tính toán các thông số của nhiên liệu 24

2.2.1, Nhiệt trị riêng của than 24

2.2.2, Thành phần của than đá 24

2.2.3, Nhiệt trị của than 25

2.2.4, Lượng không khí lí thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu 26

2.2.5, Entanpi của hơi nước trong hỗn hợp khói 26

2.2.6, Hệ thống không khí dư trong buồng đốt và buồng trộn lí thuyết 26

2.2.6.1, Tổng nhiệt lượng vào buồng đốt là: 28

2.2.6.2, Nhiệt lượng ra khỏi buồng trộn 28

2.2.7, Phương trình cân bằng nhiệt lò đốt than 32

2.2.8, Tính trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy 32

2.2.8.1, Nhiệt độ của khói 32

2.2.8.2, Hàm ẩm của khói 32

2.2.8.3, Hàm nhiệt của khói 33

2.2.8.4, Độ ẩm 33

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 34

3.1, Cân bằng vật liệu 34

3.1.1, Lượng ẩm bay hơi 34

3.1.2, Lượng cát ra khỏi thùng sấy 35

3.2, Các thông số cơ bản của thùng sấy 35

3.2.1, Thể tích của thùng sấy 35

3.2.2, Chiều dài ,đường kính và bề dày thùng 35

3.2.2.1, Chiều dài thùng 35

3.2.2.2, Đường kính thùng 35

3.2.2.3, Chiều dày thân thùng 36

3.2.3, Thời gian lưu vật liệu trong thùng 36

3.2.4, Số vòng quay của thùng 36

3.2.5, Công suất cần thiết để quay thùng 37

3.2.6, Các thông số cơ bản của thùng sấy 37

3.2.6.1, Cấu tạo thân thùng 37

3.2.6.2, Đường kính thùng 38

3.2.6.3, Chiều dài thùng 38

3.2.6.4, Loại cánh 38

3.2.6.5, Tốc độ quay 38

3.3, Quá trình sấy lý thuyết 38

3.3.1, Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy 38

3.3.1.1, Nhiệt độ 38

3.3.1.2, Hàm nhiệt 38

3.3.1.3, Hàm ẩm 38

3.3.1.4, Độ ẩm 39

3.4, Quá trình sấy thực tế 39

3.4.1, Nhiệt tổn thất ra môi trường 39

3.4.1.1, Xác định hệ số truyền nhiệt K 40

3.4.1.1.2, Xác định α2 43

3.4.1.2, Diện tích xung quanh thùng sấy 45

3.4.1.3, Hiệu số nhiệt độ trung bình 45

3.4.2, Tổn thất do xỉ than mang ra khỏi thùng sấy 46

3.4.3, Xác định giá trị ∆ (Lượng nhiệt bổ sung thực tế) 47

3.4.4, Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy 47

3.4.4.1, Nhiệt độ 47

3.4.4.2, Hàm ẩm 48

3.4.4.3, Độ ẩm 48

3.4.4.4, Hàm nhiệt 48

3.4.5, Lượng khói cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm 49

3.4.6, Lượng than cần thiết cho quá trình 49

3.4.7, Cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị sấy 50

3.4.7.1, Lượng nhiệt do xỉ than mang vào 50

3.4.7.2, Nhiệt lượng do khói mang vào 50

3.4.8, Kiểm tra lượng nhiệt mất mát ra môi trường 51

3.4.9, Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy 51

4.1, Tính toán hệ thống dẫn động 51

4.1.1, Tính toán và lựa chọn động cơ 51

4.1.2, Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí 52

4.1.2.1, Xác định tỷ số truyền của hệ thống dẫn động 52

4.1.2.2, Phân tỷ số truyền của hệ dẫn động 53

4.1.2.3, Số vòng quay của bánh răng chủ động 53

4.1.2.4, Công suất trên trục bánh răng chủ động 53

4.1.2.5, Momen quay trên trục của bánh răng chủ động 54

4.2, Tính toán bộ truyền động bánh răng 54

4.2.1, Chọn vật liệu 54

4.2.2, Xác định ứng suất cho phép 55

4.2.2.1, Ứng suất tiếp xúc 55

4.2.2.2, Ứng suất uốn 55

4.2.2.3, Ứng suất quá tải cho phép 56

4.2.3, Các thông số cơ bản của bộ truyền 57

4.2.3.1, Khoảng cách trục 57

4.2.3.2, Các thông số ăn khớp 58

4.2.3.3, Đường kính răng 59

4.2.3.3.1, Đường kính vòng chia 59

4.2.3.3.2, Đường kính đỉnh răng 59

4.2.3.4, Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 59

4.2.3.5, Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 62

4.2.3.6, Kiểm nghiệm răng về quá tải 64

4.2.3.6.1, Ứng suất tiếp xúc cực đại 64

4.2.3.6.2, Ứng suất uốn cực đại 64

4.2.3.7, Các thông số kích thước của bộ truyền bánh răng trụ 64

4.3, Kiểm tra độ bền thân thùng 65

4.3.1, Trọng lượng của vật liệu trong thùng 65

4.3.2, Trọng lượng thùng rỗng 65

4.3.3, Trọng lượng bánh răng vòng 66

4.3.4, Trọng lượng cánh xới 67

4.3.5, Trọng lượng vành đai 67

4.3.6, Khoảng cách hai vành đai 67

4.3.7, Tải trọng trên một đơn vị chiều dài thùng không kể bánh răng vòng 68

4.3.8, Momen uốn do tải trọng này gây ra 68

4.3.9, Momen uốn do bánh răng vòng gây ra 68

4.3.10, Momen chống uốn 68

4.3.11, Ứng suất thân thùng 68

4.4, Tính toán vành đai 69

4.4.1, Tải trọng trên một vành đai 69

4.4.2, Phản lực của con lăn 69

4.4.3, Bề rộng của vành đai 69

4.4.4, Bề dày của vành đai 70

4.4.5,Momen uốn 70

4.4.6, Momen chống uốn 70

4.4.7, Các thông số của vành đai 71

4.5.1, Đường kính của con lăn 71

4.5.2, Bề rộng của con lăn 72

4.5.3, Ứng suất tiếp xúc 72

4.5.4, Các thông số của con lăn đỡ 72

4.6.1, Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn 73

4.6.2, Xác định bán kính con lăn chặn 73

4.6.3, Kiểm tra độ bền của con lăn chặn 74

4.6.4, Các thông số của con lăn chặn 74

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 75

5.1, Tính toán buồng đốt 75

5.1.1, Diện tích bề mặt ghi lò 75

5.1.2, Thể tích buồng đốt 75

5.1.3, Chiều cao của buồng đốt 76

5.1.4, Số ghi lò 76

5.1.5, Tỉ lệ mắt ghi: f/F 76

5.2, Tính toán và chọn quạt 76

5.2.1, Năng suất quạt 76

5.2.2, Công suất của quạt 77

5.2.3, Chọn quạt 79

Bảng phụ lục : 79

Kết luận: 82

Tài liệu tham khảo 84

LỜI MỞ ĐẦU

Trong nghành công nghiệp hóa chất, thực phẩm, vật liệu xây dựng thì

sấy là một vấn đề rất quan trọng và được quan tâm rất nhiều Quá trình sấy dùng

để tách nước và hơi nước ra khỏi nguyên liệu và sản phẩm Trong nghành công nghiệp và thực phẩm sấy là công đoạn quan trọng sau thu hoạch Và trong sự phát triển của khoa học kĩ thuật như hiện nay thì công nghệ và dây chuyền sản suất ngày càng hiện đại và được cải tiến không ngừng thì công nghệ sấy cũng không ngoại lệ

Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng các phương pháp sấy: buồngsấy, thùng sấy, hầm sấy

Đề tài của em được giao là: thiết kế sấy thùng quay làm việc xuôi chiều sấy

xỉ than Do kiến thức còn hạn hẹp mặc dù em đã cố gắng tìm hiểu, thiết kế, tínhtoán song không thể tránh được những sai sót, hạn chế Em mong nhận được sựđóng góp và sửa chữa của thầy cô để đề tài này của em được hoàn thiện hơn và

có tính khả thi hơn về cả phương diện kinh tế cũng như phương diện kĩ thuật

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Hoàn đã hướng dẫn vàgiúp em thiết kế và hoàn thiện đề tài này

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1, Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy

1.1.1, Khái niệm về sấy

Sấy là quá trình tách ẩm bằng cách cấp nhiệt cho vật liệu để làm ẩm bayhơi Vật liệu sấy có thể ở dạng rắn ẩm, bột nhão hoặc dung dịch

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

Vật thể được gia nhiệt để đưa nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng vớiphần 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 :

1.1.2.1, 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.

1.1.2.2, Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy

- Sấy đối lưu : Là phương pháp sấy mà việc cấp nhiệt cho vật ẩm được thựchiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu Phương pháp này có ưu điểm là chi phíđầu tư thấp, năng suất có thể rất cao Tuy nhiên nhược điểm là tốc độ truyềnnhiệt tương đối chậm, phải nung nóng không khí trong thiết bị trước khi có tácdụng nhiệt lên vật liệu sấy Phương pháp này rất thông dụng

- Sấy tiếp xúc : Là phương pháp không cho vật liệu sấy tiếp xúc trực tiếp với

bề mặt có nhiệt độ cao Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả nhiệt cao,giảm tổn thất năng lượng không cần thiết đun nóng trước không khí trước khisấy Nhược điểm của phương pháp này là chi phí đầu tư thiết bị cao, chi phí vậnhành cao mà năng suất thấp Phương pháp này ít khi được sử dụng

- Sấy bức xạ: là phương pháp sấy dung năng lượng nguồn cấp nhiệt truyềntới vật liệu sấy bằng bức xạ, thường dùng tia hồng ngoại Ưu điểm của phươngpháp này là trao đổi nhiệt cường độ cao, giảm đáng kể thời gian sấy, thiết bị đơngiản, dễ thiết kế, chế tạo và sử dụng Tuy nhiên thiết bị sấy này đòi hỏi các thiết

bị bảo vệ, diều chỉnh chế độ sấy, quan tâm kiểm tra thường xuyên tránh hỏahoạn Phương pháp này ít được sử dụng

- Sấy bằng dòng điện cao tần: Là phương pháp sử dụng năng lượng điệntrường tần số cao để đốt nóng toàn bộ chiều dày lớp vật liệu Phương pháp này

có ưu điểm truyền nhiệt nhanh, chỉ làm nóng những vùng ẩm nên ít tổn hao nănglượng cho các phần khác Nhược điểm chi phí dầu tư lớn, cấu tạo phức tạp vàquy mô nhỏ

1.1.2.3, Dựa vào phương pháp làm việc

- Máy sấy liên tục.

- Máy sấy gián đoạn

1.1.2.4, Dựa vào áp suất làm việc

- Sấy chân không.

- Sấy áp suất thường

1.1.2.5, 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

1.1.3.1, 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 thì

nguyên 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 khuếch

tán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội thì

chậm lại dẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làm khô

1.1.3.2, 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 trình 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 gióthổi tới nguyên liệu với góc 45oC thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổithẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm

1.1.3.3, 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 ẩm

tương 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

1.1.3.4, 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

1.1.3.5, 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 trình ủ ẩm người ta gọi là làm khô gián đoạn

1.1.3.6, 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 quá trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệutăng lên Điều đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau

- 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 quá 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, trongquy 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…saukhi 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 quy 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 thấp nhất

1.2, Giới thiệu chung về xỉ than (vật liệu sấy)

1.2.1, Khái niệm

Xỉ than là xác của than đá đã qua sử dụng trong quá trình đốt lò, đun nấu

xỉ than còn khoảng 20% - 30% lượng than chưa đốt hết

- Than đá được hình thành trong rừng quyết và thảm thực vật chết cách đây

hàng triệu năm nó bao gồm Cacbon, một số muối khoáng, hợp chất, tạp chất Chính bởi được hình thành từ xác các thực vật chết nên trong than đá chứa gần như đủ các chất khoáng cần thiết nhưng lại nằm ở dạng không dễ tiêu cho cây Qua quá trình đun nấu hầu hết các thành phần trong than đá bị đốt cháy và phân hủy nhưng một lượng lớn các nguyên tố khoáng ( bao gồm những nguyên tố trung và vi lượng cần thiết cho cây ) lại được giải phóng các hợp chất khó tiêu

và nằm lại trong xác than đá đã qua đun nấu Trong xỉ than còn có thành phần kim loại nặng và các tạp chất

- Xỉ lò gạch và xỉ lò vôi được nung ở nhiệt độ cao trong nhiều ngày nên xỉ

ở dạng này chỉ còn lại chất trơ

-Xỉ than tổ ong: khi làm than họ phải trộn thêm một lượng bùn nhất định

để làm nên viên than, vì vậy khi đun ở bếp dân dụng trong một thời gian ngắn, nhiệt độ thấp những chất hữu cơ trong than và bùn đất được chuyển hóa sang dạng như tro bếp, tích lũy được một lượng K và P nhất định => rất có ích cho cây trồng

- Xỉ lò nhiệt điện (than qua lửa) loại này cũng rất tốt nếu không dính dầu của tổ máy lẫn vào

- Xỉ than có trọng lượng nhẹ, khả năng hút ẩm tốt, thông khí tốt

- Trong xỉ than có nhiều khoáng chất

- Xỉ than có khối lượng riêng xốp 900-1300 kg / m3

- Thành phần hóa học của tro gần như tương đương với đất sét, đặc biệt là

3 thành phần chính: Silicat (SiO2), Oxyt Nhôm (Al2O3) và Oxyt Sắt (Fe2O3)

- Loại xỉ ở nước ta hầu như không trực tiếp phản ứng với nước, khác với

các loại tro được sử dụng ở các nước láng giềng như Thái Lan, Trung Quốc 1.2.4, Ứng dụng

Xỉ than được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp , công nghiệp, xây dựng…

- Sử dụng xỉ than trộn vào đất cho cây giúp tạo độ thông thoáng cho đấttrồng, giữ ấm, thoát nước, giúp cây hấp thụ tốt dưỡng khí , cung cấpmột lượng lớn các nguyên tố khoáng cần thiết cho sự sinh trưởng củacây cối

- Xỉ than còn được dùng để sản xuất xi măng, làm bê tông trọng lượngnhẹ, vật liệu xây dựng, làm đường, chất cải tạo đất

- Khi sử dụng nguồn than đá (Quảng Ninh), thành phần xỉ than chứalượng lớn silic và alumin cùng tỷ lệ rất nhỏ vôi và SO3, gọi là xỉ than

silic-alumin Đây chính là chất vô cơ hoạt tính tương tự như pozơlan tựnhiên Nếu được sơ chế (tách riêng phần hữu cơ trong tro), có thể sửdụng làm phụ gia cho xi măng Nếu được chế biến sâu (tách triệt đểphần hữu cơ trong tro), có thể làm phụ gia cho bê tông Có nhiều loạicông nghệ bê tông mới mà nếu không có tro xỉ than thì không thể chếtạo được, ví dụ như bê tông đầm lăn, bê tông tự lèn…

- Khi sử dụng nguồn than nâu (Thái Nguyên, Lạng Sơn,…), hàm lượngsilic và alumin thấp hơn nhiều nhưng tỷ lệ vôi và SO3 lại cao hơnnhiều, gọi là xỉ sunfat-vôi Do hàm lượng vôi khá cao nên bản thân cácloại xỉ này chính là chất liên kết rắn trong nước Vì thế có thể sử dụngtrực tiếp loại xỉ than này để gia cố mặt đường đá của hệ thống đường

bộ giao thông vận tải

- Trên thế giới, từ lâu người ta đã tuyển xỉ than để lấy than tuyển đưadùng lại, lấy tro tuyển dùng làm vật liệu xây dựng Ở Việt Nam, ngườidân địa phương đã khai thác xỉ than, dùng sàng thủ công tách phầnthan sót để nung gạch, nung vôi và làm chất đốt dân dụng (than quảbàng) Xỉ than còn lại được trộn lẫn với bùn làm chất dính để sử dụngtrực tiếp, hoặc thêm vôi để đóng gạch xỉ

- Tuyển xỉ than để sản xuất bê tông khối lớn trong xây dựng các đậpthuỷ lợi, công trình thuỷ điện và một số công trình xây dựng dân dụngkhác

- Sử dụng xỉ than nhà máy nhiệt điện để thu hồi lại than phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất gạch nung, còn xỉ than làm vật liệu cho đường giao thông và gạch xây dựng

- Sản xuất gạch không nung, bê tông nhẹ, bê tông chưng áp

1.3, Giới thiệu chung về máy sấy thùng quay

Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng đểsấy vật liệu hạt, cục nhỏ như: cát, than đá, các loại quặng

Máy sấy thùng quay là một thùng hình trụ đặt nghiêng 1-6°, có 2 vành đai

đỡ, vành đai này tì vào con lăn đỡ khi thùng quay Vật liêu vào sấy qua phễu nạpliệu Vật liệu trong thùng không quá 20- 25% thể tích thùng Sau khi sấy xong,thành phẩm qua bộ phận tháo sản phẩm ra ngoài

Bên trong thùng có lắp các cánh để xáo trộn vật liệu làm cho hiệu suất sấyđạt được cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm còn đầu thùng cắm vào

lò đốt hoặc nối với ống tạo tác nhấn sấy Giữa thùng quay, hộp tháo và lò có cơcấu bịt kín để không khí nóng và khói lò không thoát ra ngoài Ngoài ra còn cóxyclone để thu hồi sản phẩm bay theo và thải khí sạch ra môi trường

Khí nóng và vật liệu có thể đi cùng chiều hoặc ngược chiều ở bên trongthùng Phía đầu chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp các cánh xoắn 1 đoạnkhoảng 700 – 1000mm, chiều dài của đoạn này phụ thuộc vào đường kính củathùng

Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được >3m/s đểtránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng.Vận tốc quay của thùng là 5–8vòng /phút

Các đệm ngăn trong thùng vừa có tác dụng phân phối vừa có tác dụngphân phối đều cho vật liệu theo tiết diên thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bềmặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cấu tạo của đệm ngăn (Cánh trộn)Phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy và độ ẩm của nó

Các loại đệm ngăn dùng phổ biến là:

-Đệm ngăn mái chèo nâng và loại phối hợp: Dùng khi sấy những vật liệucục to, ẩm, có xu hướng đóng vón Loại này có hệ số chất đầy vật liệu khôngquá 0,1 – 0,2.

-Đệm ngăn hình quạt có những khoảng thông với nhau

-Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộtiêt diện của thùng được dùng để sấy các vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùngquay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấylớn

-Đệm ngăn kiểu phân khu: Để sấy các vật liệu đã được đập nhỏ, bụi Loạinày chỉ cho phép hệ số điền đầy khoảng 0,15 - 0,25

-Nếu nhiệt độ sấy cần lớn hơn 200oC thì dùng khói lò nhưng không dùngcho nhiệt độ >800oC

*Ưu và nhược điểm của thùng sấy quay

+Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn Do đó trong nhiều

trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm sấy

+Không sấy được vật liệu dễ vỡ.

1.4, Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay

15

8

1 2

3

4

5 6

9

10 11

12

14

7 13

4.Bánh răng 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.Phễu tiếp liệu 14.Van diều chỉnh 15.Quạt thổi

Máy sấy thùng quay gồm 1 thùng hình trụ (1) đặt nghiêng với mặt phẳng

nằm ngang 1÷6o Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên vành bi đỡ (2).Bánh đai được đặt trên con lăn đỡ (3), khoảng cách giữa 2 con lăn cùng 1 bệ đỡ(11) có thể thay đổi để điều chỉnh các góc nghiêng của thùng, nghĩa là điềuchỉnh thời gian lưu vật liệu trong thùng Thùng quay được là nhờ có bánh răng(4 ) Bánh răng (4) ăn khớp với với bánh răng dẫn động (9) nhận truyền độngcủa động cơ (10) qua bộ giảm tốc

Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa (13)

và được chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn Các đệm ngăn vừa cótác dụng phân bố đều vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng

bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cấu tạo của đệm ngăn phụthuộc vào kích thước của vật liệu sấy tính chất và độ ẩm của nó Vận tốc củakhói lò hay không khí nóng đi trong máy sấy khoảng 2÷3 m/s,thùng quay 5÷8vòng/phút Vật liệu khô ở cuối máy sấy đươc tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm (5)rồi nhờ băng tải xích (12)vận chuyển vào kho

Khói lò hay không khí thải được quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi,… đểtách những hạt bụi bị cuốn theo khí thải Các hạt bụi thô được tách ra, hồi lưutrở lại băng tải xích (12) Khí sạch thải ra ngoài

1.5, Lựa chọn thiết bị

Theo số liệu độ ẩm đầu của xỉ than là 20%, quá trình sấy cần thực hiệnliên tục với năng suất lớn: 9750 kg/h, ta dùng thiết bị sấy thùng quay Trong hệthống này vật liệu được đảo trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác nhân sấy, do đótrao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy nhanh và độ đồng đều sản phẩm cao, thiết bị có

thể làm việc với năng suất lớn Tác nhân sấy là khói lò vì nhiệt độ đầu của khói

lò lớn (750oC) Nên chiều chuyển động của tác nhân và vật liệu sấy là xuôichiều

1.6, Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy bằng khói lò:

Nhiên liệu và không khí được đưa vào bồng đốt, tại đây quá trình cháy

diễn ra và ta thu được khói lò có nhiệt độ cao Khói này được dẫn sang buồnghòa trộn Do nhiệt độ khói cao hơn nhiệt độ yêu cầu để đưa vào buồng sấy nênngười ta phải trộn them không khí vào để khói đạt nhiệt độ theo yêu cầu sau đóchúng được dẫn sang buồng sấy để sấy khô vật liệu Và cuối cùng ta thu đượckhí thải và sản phẩm đem sấy đạt hàm ẩm theo yêu cầu

1.7, Thuyết minh quy trình công nghệ

Buồng sấy

Khí thải

Vật liệu sấy xỉ than được nhập liệu vào thùng sấy Xỉ than khi vào thùngsấy có độ ẩm 20%, chuyển động cùng chiều với tác nhân sấy.

Tác nhân sấy được sử dụng là khói lò, tạo ra từ nhiên liệu đốt là than, saukhi qua buồng đốt được hòa trộn với không khí bên ngoài để đạt nhiệt độ thíchhợp cho quá trình sấy Dòng tác nhân sấy được gia tốc bằng quạt đẩy đặt ở trướcthiết bị, và quạt hút nằm ở cuối thiết bị

Trên đường ống dẫn khói vào buồng hòa trộn và đường ống dẫn không khí

từ môi trường vào buồng hòa trộn đều có các van, dùng để điều chỉnh lưu lượngcác dòng Đặt nhiệt kế ở sau buồng hòa trộn để xác định nhiệt độ của tác nhânsấy trước khi vào thùng sấy, nếu nhiệt độ quá cao ta sẽ ta sẽ mở van để tháo bớtkhói lò ra ngoài, giảm lượng khói lò vào buồng trộn để giảm bớt nhiệt độ, ngượclại nếu nhiệt độ chưa đủ, ta khóa bớt van dẫn không khí từ môi trường vàobuồng hòa trộn

Thùng sấy có dạng hình trụ đặt nằm nghiêng một góc 1÷6o so với mặtphẩng nằm ngang, được đặt trên hệ thống con lăn đỡ và chặn Chuyển độngquay của thùng được thực hiện nhờ bộ truyền động từ động cơ sang hộp giảmtốc đến bánh răng gắn trên thùng Bên trong thùng có gắn các cánh nâng, dùng

để nâng và đảo trộn vật liệu sấy, mục đích là tăng diện tích tiếp xúc giữa vật liệusấy và tác nhân sấy, do đó tăng bề mặt truyền nhiệt, tăng cường trao đổi nhiệt đểquá trình sấy diễn ra triệt để

Trong thùng sấy, xỉ than được nâng lên đến một độ cao nhất định, sau đórơi xuống Trong quá trình đó, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy, thực hiện quá

trình truyền nhiệt và truyền khối làm bay hơi ẩm Nhờ độ nghiêng của thùng màvật liệu sẽ được vận chuyển đi dọc theo chiều dài thùng Khi đi hết chiều dàithùng sấy, vật liệu sấy sẽ đạt được độ ẩm yêu cầu.

Xỉ than sau khi sấy được đưa vào buồng tháo liệu, qua cửa tháo liệu vào hệthống băng tải để chuyển sang công đoạn khác

Dòng tác nhân sấy sau khi qua buồng sấy chưa nhiều bụi, do đó cần phảiqua một hệ thống lọc bụi để tránh thải khí bẩn vào không khí gây ô nhiễm Ởđây người ta sử dụng hệ thống xửi lí bụi xyclon Khói lò sau khi lọc bụi sẽ đượcthải vào môi trường

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU

2.1, Các thông số ban đầu

Thiết kế hệ thống sấy thùng quay , phương thức sấy xuôi chiều

Tác nhân sấy khói lò

Nhiệt độ khói lò ban đầu: t1 = 750oC

Nhiệt độ khói ra thùng : t2 = 110 oC

Vật liệu sấy là xỉ than

Độ ẩm ban đầu vật liệu khi vào máy sấy : w1 = 20 %

Độ ẩm ra vật liệu khỏi máy sấy : w2 = 1%

Nơi tiến đặt thiết máy là Hà Nội chọn các thông số sau:

Nhiệt độ môi trường : to = 25oC

Độ ẩm tương đối :ϕ = 80%

Trong thiết bị sấy đối lưu (thùng quay) khói lò cũng như không khí nóngđược sử dụng như là chất vừa mang nhiệt vừa mang ẩm thải ra môi trường.Trong kĩ thuật sấy ta xem khói lò là hỗn hợp lý tưởng và hơn thế nữa xem nó làmột lọai khí tương đương nào đó Vì vậy chúng ta tính toán quá trình cháy đểtạo ra khói lò và xác định entanpi và lượng chứa ẩm của nó để có thể tính toánthiết bị sấy dùng khói lò

2.2, Tính toán các thông số của nhiên liệu

2.2.1, Nhiệt trị riêng của than

Từ số liệu trên ta tính các thông số làm việc

Độ trơ của nguyên liệu :

=3,446%

2.2.3, Nhiệt trị của than

-Nhiệt trị cao của than:

Qclv = [339Clv+1256Hlv+109, 9 (0lv– S lv)] 103

= [339.65,833 + 1256 3,623 – 109 , 9 (3,358 – 3,446)]103

=26877,546 (Kcal/kg than)

tl : Là nhiệt hoá hơi

rn: Nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 00C, rn = 2493 (kj/kg)

Ch: Nhiệt dung riêng của hơi nước Ch=1,97 (kj/kg)

vậy ih = 2493+1,97.750 = 3970,5 (KJ/kg0C)

2.2.6, Hệ thống không khí dư trong buồng đốt và buồng trộn lí thuyết

a, Nhiệt lượng vào khi tính khi đốt 1 kg than:

Qvào = Q1+Q2 + Q3 (KJ)

Trong đó:

Q1: Nhiệt lượng than mang vào (tính theo 1kg than) (KJ)

Q2: Nhiêt dung do không khí mang vào buồng đốt (KJ)

Q3: Nhiệt do đốt cháy 1kg than (KJ)

Ta có:

Q1 = G Ct to =1 0,945125 25= 23,63 (KJ)G: Khối lượng 1kg than

Ct: Nhiệt dung riêng của than đá Cn = 0,945125 (KJ/kg.°C)

Q2 = Lo.Io.α (KJ)

Io : Hàm nhiệt không khí trước khi vào máy sấy

to Nhiệt độ của môi trường to = 25oC

Q5: Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt (KJ)

Qm: Nhiệt mất mát ra môi trường (KJ)

Ta có:

Q4 = Gxỉ.Cxỉ.Txỉ

G:khối lượng khí khi đốt 1kg than

Gxỉ = Trlv =8,633%

Cxỉ: Nhiệt dung riêng của xỉ: Cxỉ= 0,75 KJ/kgoC ( bảng I.144-162-STT1)

Txỉ :Nhiệt do xỉ mang ra, chọn Txỉ = 100oC

Thay số :

Q4 = 0 , 75 100 6 , 475

100

633 ,

Có: Q5 = Gk.Ck.t1

Với:

t1 : nhiệt độ khói lò ra khỏi buồng trộn t =750 oC

Gk : khối lượng của chất khí trong lò

Ck : nhiệt lượng riêng của khói lò

Ck =

K

O H O H O

N N CO

CO SO

SO

G

C G C

G C

G C

G C

G

2 2 2

2 2

2 2

2 2

α + +

2.2.8, Tính trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy

2.2.8.1, Nhiệt độ của khói

t1 = 750ºC

2.2.8.2, Hàm ẩm của khói

Khối lượng khói khô sau buồng hòa trộn :

L = α.L + 1 – ( Alv + 9Hlv + W ) (VII.40- STT2-111)

42 , 4026 12

42 , 4026

= 2736,234 ( bar )

P = 760

750 ( bar )

→

2736,234 ).

028 , 0 621 , 0 (

750

760 028 , 0

3.1, Cân bằng vật liệu

3.1.1, Lượng ẩm bay hơi

W = G1 , ( kg/h)

Trong đó :

G1 : lượng cát vào thùng sấy; G1 = 9750 ( kg/h )

W1: Độ ẩm đầu của vật liệu; W1 = 20%

W2: Độ ẩm cuối của vật liệu; W2 = 1%

→ W = 9750

1 100

1 20

−

−

= 1871,212 ( kg/h )

3.1.2, Lượng cát ra khỏi thùng sấy

W : Lượng ẩm bay hơi; W = 1871,212 ( kg/h )

A : Cường độ bay hơi ẩm của xỉ than A = 100 kg ẩm/m3 h;

( Bảng VII.3 – 122 – STT2 )

→ Vt =

100

212 , 1871

2 2

200.[

)(

120

2 1

2 1

W W A

W1,W2 : Độ ẩm đầu và cuối của vật liệu; W1 =20%, W2 = 1%

β : Hệ số chứa đầy; chọn β = 0,15 (bảng VII.5-122-STT2)

A : Cường độ bay hơi ẩm; A = 100 ( kg ẩm/m3.h )

)120(100015,0120

m k L n

D tg

= ( vg/ph ) ( VII.52 – 122 – STT2 )

- α : Góc nghiêng của thùng quay, độ Thường góc nghiêng của thùng dài 2,5÷3o, còn thùng ngắn đến 6o, chọn α = 4o

.

- 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

n= ⋅ ⋅ o =

tg4

.106,19.8,1

5,88,01

ρ : Khối lượng riêng xốp trung bình của xỉ than : ρ = 1000 ( kg/m3 )

Dt, Lt : Đường kính và chiều dài của thùng: Dt = 1,8 và Lt = 8,5 ( m )

a : Hệ số; chọn a = 0,026 ( Bảng VII.3 – 123 – STT2 )

→ N = 0,13.10-2.1,83.8,5.0,026.2,828.1000 = 4,738 ( kW )

Công suất động cơ điện

Nđc = 1,25.N = 1,25.4,738 = 5,9225 ( 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 = 0,003 ( 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 = 0,014 ( m )

3.3, Quá trình sấy lý thuyết

3.3.1, Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy

x2= =

+

−

=+

−

110.97,12493

110174

,861

97,1

2 2

t

t I

277 , 0 621 , 0 (

750

760 277 , 0 ).

621 , 0 (

2

2

2

2 = +x P bh = +

P x

42 , 4026 12

42 , 4026 12

W

∆

= ( kJ/kg ẩm ) ( 7.41 – 142 – TTVTKHTS ).

Trong đó :

K : Hệ số truyền nhiệt ( W/m2.oC )

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

W : Lượng ẩm bay hơi ( kg/h ), W=1871,212(Kg/h)

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

Trong đó :

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