Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy quặng mangan với năng suất 10050 kggiờ.

LỜI MỞ ĐẦU 7CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG 81.1. Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy 81.1.1. Khái niệm và mục đích. 81.1.2. Phân loại phương pháp sấy 81.1.3. Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy 11a. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí 11b.Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí 11c. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí 12d. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu 12e. Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm 13f. Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu 131.1.4. Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống 131.2. Giới thiệu về máy sấy thùng quay 151.2.1 Cấu tạo 151.2.2. Nguyên lý hoạt dộng. 171.2.3. Ưu, nhược điểm của sấy thùng quay. 181.2.4. Lựa chọn thiết bị 191.3. Giới thiệu về vật liệu quặng mangan. 19a,Trimangan tetraoxit (Mn 3 0 4 ) 20b,Mangan dioxit (Mn0 2 ) 21c, Mangan (III) oxit (Mn 2 0 3 ) 22d, Monohidroxit MnOOH 22CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU 232.1.2. Điều kiện môi trường. 232.1.3. Vật liệu sấy là cát với các thông số 242.1.4. Tác nhân sấy 242.2. Tính toán các thông số của nhiên liệu 24Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ HóaĐồ án QTTB – SấyDVHD: Nguyễn Văn HoànPage2 Đặng Thị Thu HươngCNH1_K62.2.1. Thành phần của than 242.2.2. Nhiệt dung riêng của than đá 252.2.3. Nhiệt trị của than 262.2.4. Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg than 262.2.5. Entanpi của nước trong hỗn hợp khói 262.2.6. Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn 272.2.6.1. Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than 272.2.6.2. Nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt và buồng trộn 292.2.7. Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy 332.2.7.1. Nhiệt độ của khói 33t 1 = 700ºC 332.2.7.2. Hàm ẩm của khói 332.2.7.3. Hàm nhiệt của khói 332.2.7.4. Độ ẩm 33CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 343.1. Cân bằng vật liệu 343.1.1. Lượng ẩm bay hơi 343.1.2. Lượng quặng mangan ra khỏi thùng sấy 343.2. Các thông số cơ bản của thùng sấy 353.2.1. Thể tích của thùng sấy 353.2.2. Chiều dài ,đường kính và bề dày thùng 353.2.2.1. Đường kính thùng 353.2.2.2. Chiều dài thùng 353.2.2.3. Chiều dày thân thùng 363.2.3. Thời gian lưu vật liệu trong thùng 363.2.4. Số vòng quay của thùng 363.2.5. Công suất cần thiết để quay thùng 373.2.6. Các thông số cơ bản của thùng sấy 373.2.6.1. Cấu tạo thân thùng 373.2.6.2. Đường kính thùng 373.2.6.3. Chiều dài thùng 383.2.6.4. Loại cánh 383.2.6.5. Tốc độ quay 383.3. Quá trình sấy lý thuyết 383.3.1. Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy 383.3.1.1. Nhiệt độ 383.3.1.2. Hàm nhiệt 383.3.1.3. Hàm ẩm 383.3.1.4. Độ ẩm 38Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ HóaĐồ án QTTB – SấyDVHD: Nguyễn Văn HoànPage3 Đặng Thị Thu HươngCNH1_K63.3.2. Cân bằng nhiệt lượng của quá trình sấy 393.4. Quá trình sấy thực tế 403.4.1. Nhiệt tổn thất ra môi trường 403.4.1.1. Xác định hệ số truyền nhiệt K 403.4.1.2. Diện tích xung quanh thùng sấy 473.4.1.3. Hiệu số nhiệt độ trung bình 473.4.2. Tổn thất do quặng mangan mang ra khỏi thùng sấy 483.4.3. Xác định giá trị ∆ (Lượng nhiệt bổ sung thực tế) 483.4.4. Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy 493.4.4.1. Nhiệt độ 493.4.4.2. Hàm ẩm 493.4.4.4. Hàm nhiệt 503.4.5. Lượng khói cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm 503.4.6. Lượng than cần thiết cho quá trình 503.4.7. Cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị sấy 513.4.8. Kiểm tra lượng nhiệt mất mát ra môi trường 523.4.9. Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy 52CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 524.1. Tính toán hệ thống dẫn động 524.1.1. Tính toán và lựa chọn động cơ 52Công suất cần thiết để quay thùng là : P t = N t = 16,2575 ( kW ) 524.1.2. Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí 534.1.2.1. Xác định tỷ số truyền của hệ thống dẫn động 534.1.2.2. Phân tỷ số truyền của hệ dẫn động 544.1.2.3. Số vòng quay của bánh răng chủ động 544.1.2.4. Công suất trên trục bánh răng chủ động 544.1.2.5. Momen quay trên trục của bánh răng chủ động 544.2. Tính toán bộ truyền động bánh răng 554.2.1. Chọn vật liệu 554.2.2. Xác định ứng suất cho phép 554.2.2.1. Ứng suất tiếp xúc 554.2.2.2. Ứng suất uốn 564.2.2.3. Ứng suất quá tải cho phép 574.2.3. Các thông số cơ bản của bộ truyền 584.2.3.1. Khoảng cách trục 584.2.3.2. Các thông số ăn khớp 584.2.3.3. Đường kính răng 594.2.3.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 604.2.3.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 63Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ HóaĐồ án QTTB – SấyDVHD: Nguyễn Văn HoànPage4 Đặng Thị Thu HươngCNH1_K6Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng : 634.2.3.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải 65Khi làm việc bánh răng có thể bị quá tải với hệ số quá tải là 65K qt = T max T, 654.2.3.7. Các thông số kích thước của bộ truyền bánh răng trụ 654.3. Kiểm tra độ bền thân thùng 664.3.1. Trọng lượng của vật liệu trong thùng 664.3.3. Trọng lượng bánh răng vòng 674.3.4. Trọng lượng cánh xới 674.3.5. Trọng lượng vành đai 674.3.6. Khoảng cách hai vành đai 684.3.7. Tải trọng trên một đơn vị chiều dài thùng không kể bánh răng vòng 68brtGGqL( Ncm ) ( 90 – TTTKMHCT1 ). 684.3.8. Momen uốn do tải trọng này gây ra 684.3.9. Momen uốn do bánh răng vòng gây ra 694.3.10. Momen chống uốn 694.3.11. Ứng suất thân thùng 694.4. Tính toán vành đai 694.4.1. Tải trọng trên một vành đai 694.4.2. Phản lực của con lăn 704.4.3. Bề rộng của vành đai 704.4.4. Bề dày của vành đai 70Với thùng nặng thì bề dày của vành đai là: 704.4.5. Momen uốn 714.4.6. Momen chống uốn 714.4.7. Các thông số của vành đai 714.5. Tính toán con lăn đỡ 724.5.1. Bề rộng của con lăn 72b = B + 3 = 35 + 3 = 38 ( cm ) (T250 HDTKMHCT1). 724.5.1. Đường kính của con lăn 72Chọn sơ bộ đường kính con lăn đỡ theo công thức: 724.5.4. Các thông số của con lăn đỡ 744.6. Tính toán con lăn chặn 744.6.1. Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn 744.6.2. Xác định bán kính con lăn chặn 744.6.3. Kiểm tra độ bền của con lăn chặn 754.6.4. Các thông số của con lăn chặn 755.1. Tính toán buồng đốt 77

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ 6

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 và mục đích 8

1.1.2 Phân loại phương pháp sấy 8

1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy 11

a Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí 11

b.Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí 11

c Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí 12

d Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu 12

e Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm 13

f 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 về máy sấy thùng quay 15

1.2.1 Cấu tạo 15

1.2.2 Nguyên lý hoạt dộng 17

1.2.3 Ưu, nhược điểm của sấy thùng quay 18

1.2.4 Lựa chọn thiết bị 19

1.3 Giới thiệu về vật liệu quặng mangan. 19

a,Trimangan tetraoxit (Mn 3 0 4 ) 20

b,Mangan dioxit (Mn0 2 ) 21

c, Mangan (III) oxit (Mn 2 0 3 ) 22

d, Monohidroxit MnOOH 22

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU 23

2.1.2 Điều kiện môi trường. 23

2.1.3 Vật liệu sấy là cát với các thông số 24

2.1.4 Tác nhân sấy 24

2.2 Tính toán các thông số của nhiên liệu 24

2.2.1 Thành phần của than 24

2.2.2 Nhiệt dung riêng của than đá 25

2.2.3 Nhiệt trị của than 26

2.2.4 Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg than 26

2.2.5 Entanpi của nước trong hỗn hợp khói 26

2.2.6 Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn 27

2.2.6.1 Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than 27

2.2.6.2 Nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt và buồng trộn 29

2.2.7 Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy 33

2.2.7.1 Nhiệt độ của khói 33

t 1 = 700ºC 33

2.2.7.2 Hàm ẩm của khói 33

2.2.7.3 Hàm nhiệt của khói 33

2.2.7.4 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 quặng mangan ra khỏi thùng sấy 34

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 Đường kính thùng 35

3.2.2.2 Chiều dài 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 37

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 38

3.3.2 Cân bằng nhiệt lượng của quá trình sấy 39

3.4 Quá trình sấy thực tế 40

3.4.1 Nhiệt tổn thất ra môi trường 40

3.4.1.1 Xác định hệ số truyền nhiệt K 40

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 quặng mangan 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

3.4.4.4 Hàm nhiệt 50

3.4.5 Lượng khói cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm 50

3.4.6 Lượng than cần thiết cho quá trình 50

3.4.7 Cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị sấy 51

3.4.8 Kiểm tra lượng nhiệt mất mát ra môi trường 52

3.4.9 Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy 52

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 52

4.1 Tính toán hệ thống dẫn động 52

4.1.1 Tính toán và lựa chọn động cơ 52

Công suất cần thiết để quay thùng là : P t = N t = 16,2575 ( kW ) 52

4.1.2 Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí 53

4.1.2.1 Xác định tỷ số truyền của hệ thống dẫn động 53

4.1.2.2 Phân tỷ số truyền của hệ dẫn động 54

4.1.2.3 Số vòng quay của bánh răng chủ động 54

4.1.2.4 Công suất trên trục bánh răng chủ động 54

4.1.2.5 Momen quay trên trục của bánh răng chủ động 54

4.2 Tính toán bộ truyền động bánh răng 55

4.2.1 Chọn vật liệu 55

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 56

4.2.2.3 Ứng suất quá tải cho phép 57

4.2.3 Các thông số cơ bản của bộ truyền 58

4.2.3.1 Khoảng cách trục 58

4.2.3.2 Các thông số ăn khớp 58

4.2.3.3 Đường kính răng 59

4.2.3.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 60

4.2.3.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 63

Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng : 63

4.2.3.6 Kiểm nghiệm răng về quá tải 65

Khi làm việc bánh răng có thể bị quá tải với hệ số quá tải là 65

K qt = T max /T, 65

4.2.3.7 Các thông số kích thước của bộ truyền bánh răng trụ 65

4.3 Kiểm tra độ bền thân thùng 66

4.3.1 Trọng lượng của vật liệu trong thùng 66

4.3.3 Trọng lượng bánh răng vòng 67

4.3.4 Trọng lượng cánh xới 67

4.3.5 Trọng lượng vành đai 67

4.3.6 Khoảng cách hai vành đai 68

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

br t G G q L   ( N/cm ) ( 90 – TTTKMHCT1 ) 68

4.3.8 Momen uốn do tải trọng này gây ra 68

4.3.9 Momen uốn do bánh răng vòng gây ra 69

4.3.10 Momen chống uốn 69

4.3.11 Ứng suất thân thùng 69

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 70

4.4.3 Bề rộng của vành đai 70

4.4.4 Bề dày của vành đai 70

Với thùng nặng thì bề dày của vành đai là: 70

4.4.5 Momen uốn 71

4.4.6 Momen chống uốn 71

4.4.7 Các thông số của vành đai 71

4.5 Tính toán con lăn đỡ 72

4.5.1 Bề rộng của con lăn 72

b = B + 3 = 35 + 3 = 38 ( cm ) (T250- HDTKMHCT1) 72

4.5.1 Đường kính của con lăn 72

Chọn sơ bộ đường kính con lăn đỡ theo công thức: 72

4.5.4 Các thông số của con lăn đỡ 74

4.6 Tính toán con lăn chặn 74

4.6.1 Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn 74

4.6.2 Xác định bán kính con lăn chặn 74

4.6.3 Kiểm tra độ bền của con lăn chặn 75

4.6.4 Các thông số của con lăn chặn 75

5.1 Tính toán buồng đốt 77

Để đốt cháy nhiên liệu tạo khói cho thùng sấy dạng khói lò người ta thường sử dụng thiết bị đốt Thiết bị đốt cần đảm bảo đốt cháy nhiên liệu một cách hiệu quả mặt khác phải đơn giản về kết cấu và dễ sử dụng 77

Để đốt nhiên liệu là than đá người ta thường sử dụng thiết bị đốt gọi là buồng đốt Do trong thiết

bị sấy thùng quay chỉ cần công suất nhiệt nhỏ vì vậy người ta thường dùng lò đốt thủ công áp dụng trong

hệ thống sấy thùng quay (chủ yếu là lò đốt thủ công dạng ghi phẳng ) 77

5.1.1 Diện tích bề mặt ghi lò 77

5.1.2 Thể tích buồng đốt 78

5.1.3 Chiều cao của buồng đốt 78

5.1.4 Số ghi lò 78

5.1.5 Tỉ lệ mắt ghi: f/F 78

5.2 Tính toán và chọn quạt 79

5.2.1 Năng suất quạt 79

5.2.2 Công suất của quạt 79

5.2.3 Chọn quạt 81

VỚI TỔN THẤT ÁP SUẤT LÀ 160,473 ( MMHG ) VÀ NĂNG SUẤT QUẠT LÀ 14117,3466 ( M 3 /H ) THEO HÌNH 15- TKHTTBS TA CHỌN QUẠT SỐ HIỆU QUẠT LY TÂM II - 4 - 70 - N O 7 ; 81

BẢNG PHỤ LỤC : 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP

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 sấyquặng mangan với năng suất 10050 kg/giờ

Các số liệu ban đầu:

- Độ ẩm đầu của vật liệu: 15%

- Độ ẩm cuối của vật liệu: 2%

- Nhiệt độ khói vào : 7000C

- Nhiệt độ khói ra : 1050C

T

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nguyễn Văn Hoàn

LỜI MỞ ĐẦU

Nước ta hiện nay đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa,trong các ngành công nghiệp hiện nay thì ngành công nghiệp hóa chất đang đượcchú trọng và phát triển vì nó được ứng dụng nhiều trong các ngành như: thực phẩm,vật liệu xây dựng, phân bón, dược phẩm, đồ gốm Sấy là một quá trình rất quantrọng trong các dây chuyền sản xuất đó.Trong ngành công nghiệp thực phẩm để bảoquản sản phẩm lâu dài sau thu hoạch, sau sản xuất người ta phải phơi, sấy khô Cònđối với các ngành công nghiệp hoá chất, vật liệu xây dựng thì mỗi quy trình kỹthuật đều yêu cầu phối trộn nguyên nhiên liệu có độ ẩm phù hợp với yêu cầu côngnghệ Ngoài ra quá trình sấy còn mang lại nhiều lợi ích thiết thực trong đời sốngsinh hoạt như: kéo dài thời gian sử dụng, giảm bớt chi phí khi vận chuyển, vậnchuyển dễ dàng hơn,…

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 quá trìnhtrong công nghệ Hoá Học nói chung

Được thầy giáo Nguyển Văn Hoàn giao nhiêm vụ: “tính toán để thiết kế hệ thốngsấy thùng quay để sấy quặng mangan với năng suất 10050kg/h” Dựa trên nhữngkiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy em đã hoàn thành đồ áncủa mình

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 án này

Do hạn chế về tài liệu tham khảo và các kiến thức nên bản đồ án này chắc chắnkhông tránh khỏi sai sót, em mong nhận được sự đóng góp, sữa chữa của các thầy

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Thu Hương

Lớp: ĐH Hoá1 _K06

Chương 1 : GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy

bị ức chế hoặc không phát triển và hoạt động được, giảm hoạt động các enzim

+ Tiết kiệm năng lượng tiêu tốn cho quá trình vận chuyển vì sấy làmgiảm kích thước và trọng lượng của vật liệu

+ Đảm bảo các thông số kĩ thuật cho quá trình gia công vật liệu tiếp theo

+ Đảm bảo tính mĩ thuật

1.1.2 Phân loại phương pháp sấy

Có rất nhiều cách để phân loại:

- Phân loại theo nguồn năng lượng sử dụng để sấy thì hai loại sấy:

+ Sấy tự nhiên: Tiến hành bay hơi tự nhiên bằng năng lượng tự nhiênnhư năng lượng mặt trời, năng lượng gió Dùng các phương pháp này chỉ đỡtốn năng lượng nhưng không chủ động được điều chỉnh được vận tốc của quátrình theo yêu cầu kĩ thuật, năng suất thấp

+ Sấy nhân tạo: sử dụng nguồn năng lượng do con người tạo ra nhưkhói lò, hơi nước bão hòa, dòng điện Phương pháp này khắc phục được cácnhược điểm của phương pháp sấy tự nhiên

- Phân loại theo phương pháp truyền nhiệt trong kĩ thuật sấy:

+ Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy vớikhông khí nóng, khói lò ( gọi là tác nhân sấy ).

+ Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trựctiếp với vật liệu mà truyền nhiệt gián tiếp cho một vách ngăn

+ Sấy bằng tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng năng lượng của tiahồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

+ Sấy bằng dòng điện cao tầng: Phương pháp sấy dùng năng lượng điệntrường có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày lớp vật liệu

+ Sấy thăng hoa: Phương pháp sấy trong môi trường có độ chân khôngrất cao nhiệt độ thấp nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từtrạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng

Ba phương pháp cuối cùng chỉ được sử dụng trong công nghiệp nên gọichung là phương pháp sấy đặc biệt

Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, công nghệ và thiết bị sấy đốilưu và tiếp xúc được sử dụng phổ biến hơn cả, nhất là phương pháp sấy đối lưu

Nó có nhiều dạng khác nhau và có thể sấy được hầu hết các dạng vật liệu sấy

- Dựa vào phương pháp làm việc

+ Máy sấy liên tục

+ Máy sấy gián đoạn

- Dựa vào áp suất làm việc:

+ Sấy chân không

+ Sấy áp suất thường

- Dựa vào cấu tạo thiết bị:

+ Thiết bị sấy buồng: có thể sấy được tất cả các loại vật liệu, cấu tạothiết bị đơn giản nhưng vật liệu không được đảo trộn trong quá trình sấy dẫn

đến sấy không đồng đều, thời gian sấy dài, năng suất thấp Thiết bị làm việckhông liên tục do phải ngừng hoạt động để nạp và tháo vật liệu làm tổn thấtnăng lượng nhiều Khí nóng phân bố không đồng đều trong toàn bộ buồng sấy.

+ Thiết bị sấy hầm: hầm cấu tạo đơn giản, năng suất cao, làm việc bánliên tục, sấy không đồng đều giữa các lớp vật liệu

+ Thiết bị sấy nhiều băng tải: vật liệu được đảo trộn, thời gian sấynhanh, sấy đồng đều thích hợp sấy vật liệu dạng hạt ít bị vỡ vụn như rau, quả,sấy ngũ cốc, sấy bánh kẹo nhưng không sấy được vật liệu khích thước lớn, vậtliệu có thể bị vỡ vụn, không sấy được vật liệu quá ẩm do có khả năng bị bếtdính lại trên băng tải làm giảm hiệu quả sấy

+ Thiết bị sấy thùng quay: cường độ bốc hơi ẩm lớn có, quá trình sấyđều đặn, tiếp xúc giữa khói nóng và vật liệu tốt, thời gian sấy nhanh, thiết bịgọn, có thể cơ khí hóa, tự động hóa được hoàn toàn, thích hợp sấy nhiều loạivật liệu, năng suất lớn Vật liệu bị đảo trộn nhiều dễ bị vỡ vụn có thể ảnhhưởng đến chất lượng sản phẩm, không sấy được vật liệu có độ bết dính lớnlàm giảm hiệu quả sấy, cấu tạo thiết bị phức tạp

+ Thiết bị sấy tầng sôi: cường độ sấy lớn, năng suất cao, năng suất cao, thiết

bị sấy đồng đều, có thể cơ khí hóa tự động hóa hoàn toàn tuy nhiên khó vật liệu cóthể bị vỡ vụn tạo bụi, bào mòn thiết bị, tốn năng lượng cho thiết bị thu hồi bụi

+ Thiết bị sấy phun: sấy nhanh, vật liệu ở dạng bột mịn không cầnnghiền, phụ hợp vật liệu không sấy ở nhiệt độ cao tuy nhiên kích thước phòngsấy lớn, tốc độ của tác nhân sấy nhỏ do đó cường độ sấy nhỏ tiêu tốn nănglượng lớn, cấu tạo thiết bị phức tạp

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 lượngnước trong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở

giới hạn cho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chấtlượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng

ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặtngoài Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quátrình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu Nhiệt độsấy thích hợp được xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổchức của thịt quả và đối với các nhân tố khác Khi sấy ở những nhiệt độ khácnhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩmtrong quá tŕnh sấy cao hơn 600 thì protein bị biến tính, nếu trên 900 thìfructaza bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin tạo polyme caophân tử chứa N và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ra mạnh mẽ Nếunhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinhdưỡng và mất giá trị cảm quan 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 nộithì chậm 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 độ chuyểnđộng của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quátŕnh sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại Vì vậy, cần phải cómột tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô

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 hướnggió thổi tới nguyên liệu với góc 45oC thì tốc độ làm khô tương đối chậm, cònthổi 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 địnhđến quá 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 ẩmtương đối 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 dừnglại và bắt 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,một trong những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiếnhành làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại Khi hạ thấp nhiệt độ của khôngkhí dưới điểm sương hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối củakhông khí cũng được hạ thấp Như vậy để làm khô không khí người ta ápdụng phương pháp 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 vớichiều dày 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 Trongkhi làm 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

và phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi trong mùa mưa Vì vậy, trong cácngành công 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 liệu tăng 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 vững trong bảo quản

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

+ Và ngoài ra tất cả các vật liệu sau khi sấy đều được giảm giá thành vận chuyển

- Do các ý nghĩa đã nêu trên mà đối tượng của quá trình sấy thật đa dạng, baogồm nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm trong các giai đoạn khácnhau 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 biến đổi trạngthái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trong quá trìnhsản xuất đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm Như vậytrong 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 tiến hànhtheo 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 bằng dòngđiện cao tần, sấy thăng hoa, sấy chân không…

- Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trong qui trìnhcông 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 sấy cũngđược 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 chấtlượng thậm 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 bịsấy phù hợp Đối với từng loại sản phẩm đã được biết trước, nhằm đạt đượccác yêu cầu của sản phẩm sấy với chi phí nhiên liệu và đầu tư thiết bị banđầu thấp nhất

1.2 Giới thiệu về máy sấy thùng quay

Hình ảnh về hệ thống sấy thùng quay

Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng

để sấy các vật liệu dạng hạt cục nhỏ như: cát, than đá, các loại quặng, đường,muối và các loại hóa chất như: Ti02, NaHC03, BaCl2 ngũ cốc, đường Hệthống dùng nhiên liệu đốt có thể là dầu hoặc than cấp nhiệt cho buồng đốt

1.2.1 Cấu tạo

Cấu tạo máy sấy thùng quay gồm 3 phần chính:

+ Buồng đốt

+ Thùng quay để trao đổi nhiệt liên tục với vật liệu sấy

+ Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò

Cấu tạo chính của máy sấy thùng quay là thùng sấy Thùng sấy là mộthình trụ đặt nghiêng so với phương nằm ngang từ 1 – 6 , toàn bộ trọng lượngcủa thùng được đặt trên hai vành đai đỡ, vành đai đỡ được đặt trên con lăn đỡ.Muốn điều chỉnh thời gian lưu của vật liệu người ta điều chỉnh khoảng cáchcủa hai con lăn đỡ Thùng quay nhờ gắn chặt với bánh răng ăn khớp với bánhrăng dẫn động nhận truyền động của động cơ qua bộ giảm tốc Vật liệu ướtđược nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu nạp liệu Vật liệu vào thùngkhông quá 20 – 25% thể tích thùng Vật liệu sau khi sấy được tháo qua cửatháo sản phẩm ra ngoài

Thùng sấy là thùng hình trụ rỗng làm bằng thép, mặt trong được bọc mộtlớp cách nhiệt Hệ thống sấy thùng quay được quy chuẩn hóa theo đường kính

của thùng là 1,2m; 1,4m; ; 2,8m tỷ lệ với chiều dài thùng theo công thức: L/D

=3,5 7 Tùy theo đường kính của ống thép mà chiều dày của thành ống có thể

từ 10 – 14 mm

Bên trong thùng có lắp cánh để xáo trộn vật liệu làm cho quá trình trao đổinhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn tăng hiệu suất của quá trìnhnhưng cũng có thể không cần cánh trộn Phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩmcòn đầu thùng cắm vào lò đốt hoặc nối với ống dẫn tác nhân sấy Giữa thùngquay, hộp tháo và lò có cơ cấu bịt kín để không cho khí nóng và khói lò thoát rangoài Bên trong buồng cuối lò có gắn quạt hút, ống khói và xyclon lắng bụitạo thành hệ thống thông gió bên trong máy sấy

Khí nóng và vật liệu sấy có thể đi cùng chiều hoặc ngược chiều bên trongthùng Phía đầu chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp các cánh xoắn một đoạn

700 – 1000mm chiều dài của doạn này phụ thuộc vào đường kính của thùng

Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được lớn hơn3m/s để tránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng Các đệm ngăn trong thùngvừa có tác dụng phân phối vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừalàm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cấu tạo của các đệmngăn phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy và độ ẩm sấy của nó

Các loại điệm ngăn phổ biến là:

- Điệm ngăn mái chèo nâng và loại phối hợp: dùng khi sấy các vật liệucục to, ẩm, có xu hướng đóng vón Loại này có hệ số đầy vật liệu không quá

10 – 20%

- Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộtiết diện của thùng được dùng để sấy các vật liệu để sấy các vật liệu dạng cụcnhỏ, xốp, khi thùng quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc giữa vậtliệu và tác nhân sấy lớn

- Đệm ngăn kiểu phân khu: để sấy các vật liệu đã đập nhỏ, bụi Hệ này chophép hệ số điền đầy khoảng 15 – 25%

Nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 200 C thì dùng khói lò nhưng không cho nhiệt độlớn hơn 800 C.

1.2.2 Nguyên lý hoạt dộng.

15

8

1 2

3

4

5 6

9 10 11

12

14

7 13

5.Phễu hứng sản phẩm 10.Mô tơ quạt chuyển động 15.Quạt thổi

Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu nạp liệu

và được chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn Các đệm ngăn này

vừa có tác dụng phân bố đều vật liệu theo tiết diện của thùng vừa đảo trộn

vật liệu để tăng bề mặt tiếp xúc của vật liệu với tác nhân sấy Vật liệu rơi từ

đầu cao đến đầu thấp của thùng Khói lò từ lò đốt sẽ đi cùng chiều với chiều của vật liệu Vận tốc của khói lò từ 2 – 3m/s, thùng quay với vận tốc 3 – 8

vòng/ phút, thùng đặt nghiêng so với phương nằm ngang từ 1 – 6 Khi khói

lò tiếp xúc với vật liệu xảy ra quá trình truyền nhiệt Nhiệt trong khói lò làm

ẩm trong vật liệu bốc hơi, khói lò nguội đi.Vật liệu khô ở cuối máy sấy đượctháo ra qua cơ cấu tháo sản phẩm Ẩm bốc ra từ vật liệu và khí thải được

quạt hút đẩy sang hệ thống tách bụi để tách những hạt bụi bị cuốn theo khí

thải Các hath bụi được tách ra và hồi lưu lại băng tải xích Khí sạch được

thải ra ngoài

1.2.3 Ưu, nhược điểm của sấy thùng quay.

- Ưu điểm:

+ Cường độ bốc hơi ẩm lớn có thể đạt 100 kg ẩm bây hơi/m3h

+ Quá trình sấy đều đặn

+ Tiếp xúc giữa tác nhân sấy và vật liệu tốt

+ Thời gian sấy nhanh

+ Thiết bị gọn

+ Có thể cơ khí hóa và tự động hóa hoàn toàn

+ Thích hợp với sấy nhiều loại vật liệu

+ Năng suất lớn có thể lên đến 20 tấn/h

- Nhược điểm:

+ Vật trộn bị đảo trộn nhiều có thể bị vỡ vụn ảnh hưởng đến chất lượngsản phẩm

+ Vật liệu có độ bết dính lớn gây khó khăn trong quá trình sấy làm giảmhiệu quả sấy

+ Không sấy được thiết bị dễ vỡ

+ Cấu tạo thiết bị phức tạp

1.2.4 Lựa chọn thiết bị

Độ ẩm ban đầu của quặng mangan là 15%, quá trình sấy cần thực hiệnliên tục với năng suất lớn: 10050 kg/h, vật liệu dạng bụi nhỏ và mịn lên tadùng đệm ngăn kiểu phân khu Tác nhân sấy là khói lò vì nhiệt độ đầu củakhói lò là 700°C, chiều chuyển động của tác nhân sấy là xuôi chiều

1.3 Giới thiệu về vật liệu quặng mangan.

Trong thiên nhiên mangan là kim loại tương đối phổ biến, đứng hàngthứ ba trong các kim loại chuyển tiếp sau Fe và Ti Trữ lượng của Mangantrong vỏ Trái Đất là 0,032% tổng số nguyên tử

Khoáng vật chính của mangan là hausmanit (Mn304) chứa khoảng 72%

Mn, pirolusit (Mn02) chứa khoảng 63% Mn, braunit (Mn203) và manganit(Mn00H) Quặng mangan quan trọng nhất là pyrolusit (Mn02) Các quặngquan trọng khác thường có sự phân bố liên quan đến các quặng sắt Nhữngnước có nhiều mỏ quặng mangan là Nga, Nam Phi, Ấn Độ, Gabon, Brazin,Australia Nước ta có mỏ pirolusit ( Mn02 ) lẫn braunit ( Mn203 ) ở Tốc Tác vàBản Khuôn ( Cao Bằng ) và mỏ pirolisit lẫn hematit ( Fe304 ) ở Yên Cư vàThanh Tứ ( nghệ An )

Gần 95% Mn được sản xuất là dùng để chế thép trong ngành luyện kim.Mangan có khả năng loại oxi, lưu huỳnh trong thép, gàn và có khả năng tạo

hợp kim với sắt thành thép đặc biệt nên truyền cho thép những phẩm chất tốtnhư khó rỉ, cứng, chịu mài mòn.

Mn có lượng bé trong sinh vật, là nguyên tố quan trọng đối với sự sống.Đất thiếu Mn làm cho thực vật thiếu mangan điều này có ảnh hưởng xấu đến

sự phát triển xương của động vật Ion mangan là chất hoạt hóa một số enzimxúc tiến một số quá trình tạo thành chất clorophin ( chất diệp lục ), tạo máu vàsản xuất những kháng thể nâng cao sức đề kháng cảu cơ thể Mn cần cho quátrình đồng hóa nitơ của thực vật và quá trình tổng hợp protein Nhu càu Mncủa người lớn là 8mg mỗi ngày Mn làm giảm lượng đường trong máu lêntránh được bệnh tiểu đường Nếu tiếp xúc nhiều năm với quặng mangan làmsuy nhược hệ thần kinh, gan, tuyến giáp trạng

Một số hình ảnh về quặng mangan:

a,Trimangan tetraoxit (Mn 3 0 4 )

Trimangan tetraoxit (Mn304) là chất ở dạng tinh thể nóng chảy ở 1500oC, cóthể có các màu vàng, đỏ hoặc đen tùy thuộc phương pháp điều chế Oxit Mn304 tồntại tự do trong tự nhiên dưới dạng khoáng vật hausmanit Mn304 được điều chế khinung Mn02 hay Mn203 ở 900oC hoặc dùng khí H2 khử các oxit đó ở khoảng 200oC

3Mn02 + 2H2 200 C Mn304 + 2H20

b,Mangan dioxit (Mn0 2 )

Mangan dioxit (Mn02) là chất bột màu đen tồn tại tự do trong tự nhiêndưới dạng khoáng vật pirolusit Khi đun nóng nó phân hủy tạo thành các oxitthấp hơn:

Mn02 >500 C Mn203 >900 C Mn304

Ở điều kiện thường, nó là oxit bền nhất trong các oxit của mangan,không tan trong nước và tương đối trơ Khi đun nóng nó tan trong axit vàkiềm như một oxit lưỡng tính Khi tan trong axit nó không tạo muối kém bềncủa Mn4+ mà tác dụng như chất oxi hóa, ví dụ nó tác dụng với dung dịch HClđặc giải phóng khí Cl2

Mn02 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H20

Khi tan trong dung dịch KOH đặc nó tạo nên dung dịch màu xanh lamchứa ion Mn(III) và Mn(V) vì trong điều kiện này Mn(VI) không tồn tạiđược:

Mn02 + 2SO2 MnS206

và khi đun nóng tạo thành mangan (II) sunfat

Khi nấu chảy với chất kiềm nếu có mặt chất oxit hóa như KNO3, KclO3

hay O2 mangan dioxit bị oxi hóa thành manganat

Mn02 + KNO3 + K2CO3 K2MnO4 + KNO2 + CO2

Tùy theo yêu cầu về chất lượng, MnO2 được điều chế theo nhiềuphương pháp khác nhau ví dụ như nhiệt phân Mn(NO3) ở nhiệt độ ~ 300oC

hay oxi hóa muối mangan(II) trong môi trường kiềm bằng Cl2, HOCl, Br2 hayđiện phân hỗn hợp dung dịch MnS04 và H2S04 với điện cực và bình điện phânlàm bằng than chì.

c, Mangan (III) oxit (Mn 2 0 3 )

Mangan (III) oxit (Mn203) tồn tại trong tự nhiên dưới dạng quặngbraunit sau khi tinh chế là chất bột màu đen không tan trong nước Khi đunnóng trong không khí ở 950 – 1100oC nó biến thành Mn304 và khi đun nóngtrong khí hidro ở 300oC biến thành Mn0 Mn203 được điều chế khi đun nóngMn02 trong không khí ở 550 – 900oC

d, Monohidroxit MnOOH

Monohidroxit MnOOH là chất ở dạng tinh thể màu nâu gần như đen,không tan trong nước Ở 365 – 400oC nó mất nước biến thành Mn203 Khi tácdụng với dung dịch axit loãng nó thường tạo nên Mn02 và muối mangan(II).Với một số axit hữu cơ như oxalic, axit nitric, axit salixilic, nó tạo nên hợpchất bền với mangan(III)

Trong phòng thí nghiệm, MnOOH được điều chế khi cho chất oxi hóanhư Cl2 hay KMn04 tác dụng với huyền phù MnCO3 ở trong nước:

3MnCO3 + Cl2 + H2O 2MnOOH + MnCl2 + 3CO2

Monohidroxit MnOOH tồn tại tự do trong tự nhiên dưới dạng khoángvật manganit

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: 75%

- Hàm ẩm của không khí :

xo = 0,622

.

Nhiệt độ : to = 25ºC.

Độ ẩm : φo= 75%

Hàm nhiệt : xo = 0,015 ( kg/kg kkk )

Hàm ẩm : Io = 63,134 ( kJ/kg kkk )

2.1.3 Vật liệu sấy là cát với các thông số

- Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy: 15%

- Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy là: 2%

- Lượng vật liệu đưa vào máy sấy : 10050 kg/h

2.1.4 Tác nhân sấy

Khói lò :

- nhiệt độ khói lò vào thùng sấy : t = 700C

- nhiệt độ khói lò ra khỏi thùng : t2 = 105oC

2.2 Tính toán các thông số của nhiên liệu

- Chuyển các thành phần sang trạng thái làm việc:

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

A = A = 8,9 = 8,633%

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 :

ro : Nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0oC, ro = 2493.103 J/kg

Ch : Nhiệt dung riêng của hơi nước, Ch = 1,97.10-3 J/kg.oC

t : Nhiệt độ hỗn hợp khói vào lò ( t = 700oC )

 ih = 2493 + 1,97.700 = 3872 (kJ/kg)

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 thốngsấy 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

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy bằng khói lò:

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.tn

Trong đó :

Cn : Nhiệt dung của than ; Cn = 945,125.10-3 ( kJ/kgoC )

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

Io : Hàm nhiệt của không khí vào buồng đốt ; Io = 63,134 (kJ/kg kkk ).

η : hiệu suất buồng đốt thường từ 0,85  0,95 Ta chọn η = 0,9

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 26877,467 kJ/kg

Q4 : Nhiêt do xỉ mang ra

Q5 : Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt

Q6 : Nhiệt mất mát ra môi trường

Cxỉ : Nhiệt dung riêng của xỉ; Cxỉ = 0,75 kJ/kg C

Gkhí : Khối lượng của chất khí trong lò

Ckhí : Nhiệt dung riêng của khói lò

Tk : Nhiệt độ của khói ra khỏi buồng trộn, Tk = 700°C

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 26877,467 ( kJ/kg )

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

Ct : Nhiệt dung riêng của than; Ct = 945,125.10-3 kJ/kgºC

to : Nhiệt độ không khí; to = 25ºC

t1 : Nhiệt độ của khói ra khỏi buồng trộn; t1 =700°C

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

Lo : Lượng không khí lý thuyết để đốt 1kg than;Lo= 8,828 kg/kg than

xo : Hàm ẩm của không khí; xo = 0,015 kg/kg kkk

ia1 : Entapin của nước trong khói; ia1 = 2493 + 1,97.700= 3872 kJ/kg

iao : Entapin của nước trong không khí, iao = 2493 + 1,97.25 = 2542,25 kJ/kg

 =

−

= 3,644

Ta thấy rằng hai kết quả trên xấp xỉ nhau, chọn α = (3,548+ 3,644)/2 = 3,596

2.2.7 Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy

2.2.7.1 Nhiệt độ của khói

1

(0, 621 ). bh

G1 : lượng quặng mangan vào thùng sấy; G1 = 10050 ( kg/h )

W1: Độ ẩm đầu của vật liệu; W1 = 15%

W2: Độ ẩm cuối của vật liệu; W2 = 2%

W: Lượng ẩm bay hơi; W = 1333,163 ( kg/h )

A: Cường độ bay hơi ẩm của quặng mangan, Chọn A = 70 (kg/m3.h)

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 = 1 và m = 1

 : Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng quay

 : Khối lượng riêng xốp trung bình của cát;  = 3300 ( kg/m3 )

Dt,Lt : Đường kính và chiều dài của thùng: Dt = 1,8 và Lt = 9 ( m )

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

� N = 0,13.10-2.1,83.9.0,038.1,9.3300 = 16,2575 ( kW )

Công suất động cơ điện

N = 1,25.N = 1,25.16,2575 = 20,322 ( 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 = 0,018 ( m )

3.3 Quá trình sấy lý thuyết

3.3.1 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy

qo : Nhiệt lượng tiêu hao riêng

lo : Lượng khói cần để bốc hơi 1 kg ẩm

lo = = 4,132 ( kg/kg ẩm )

(7.30  290  QTTBT4)Tổng lượng khói cần thiết :

Lo = lo.W = 4,132.1333,163

= 2659,239 ( kg kkk/h )

Nhiệt lượng cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm :

qo = lo.( I2 – Io ) = 4,132.( 798,736 – 63,134 )

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

W : Lượng ẩm bay hơi ( kg/h )

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

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 )

λ : Hệ số dẫn nhiệt của các lớp ( W/m.oC )

a Xác định α1

α1 = k.( α1’ + α1’’ ) ( W/m2.oC )

Trong đó :

k : Hệ số độ nhám; chọn k = 1,5

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