NGHIÊN CỨU, KHẢO NGHIỆM, THIẾT KẾ LÒ ĐỐT CHO MÁY SẤY NHÃN 600KgMẺ

Chương 1MỞ ĐẦU Cây nhãn là cây công nghiệp mà người dân các huyện các tỉnh Đồng bàng sông Cửu Long như: Vĩnh Long, Tiền Giang, Sóc Trăng, Bến Tre, Đồng Tháp với số lượng khá nhiều nên h

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ &CÔNG NGHỆ

NGHIÊN CỨU, KHẢO NGHIỆM, THIẾT KẾ

LÒ ĐỐT CHO MÁY SẤY NHÃN 600Kg/MẺ

Tp.Hồ Chí Minh Tháng 09 năm 2007

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ &CÔNG NGHỆ

…….o0o……

NGHIÊN CỨU, KHẢO NGHIỆM, THIẾT KẾ

LÒ ĐỐT CHO MÁY SẤY NHÃN 600Kg/MẺ

Chuyên nghành: Cơ Khí Công Thôn

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Thạc sĩ: Nguyễn Hùng Tâm Đoàn Thanh Phong

Nguyễn văn Lộc

Tp.Hồ Chí Minh Tháng 09 năm 2007

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAING

NONG LAM UNIVERSITY

FACULTY OF ENGINEERING & TECHNOLOGY

LỜI CẢM TẠ

Trong thời gian học tập tại trường Đại Học Nông Lâm Tp HCM chúng tôi

luôn nhận được sự quan tâm và chỉ dạy, cùng sự chỉ dẫn tận tình của quý thầy cô

Qua đoạn văn này chúng tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến

- Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh

- Toàn thể quý Thầy Cô Khoa Cơ Khí Công Nghệ

- Đặc biệt Thầy Th.S Nguyễn Hùng Tâm, người đã trược tiếp hướng dẫn,

giúp đỡ và tạo điều kiện để chúng tôi hoàn thành đề tài này

- Xin chân thành cảm ơn Bác Hai Mật và các anh Hiếu, anh Ngãi cùng toàn thể

tập thể lớp TC03CK đã đóng góp ý kiến và giúp đỡ chúng tôi hoàn thành đề

tài này

- Chúng tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn đến Gia Đình cùng tất cả bạn bè đã hỗ trợ

và giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian học tập

Trong quá trình thực hiện đề tài này chúng tôi đã cố gắn và nỗ lực hết mình

để hoàn thành đề tài một cách tốt nhất, nhưng do kiến thức còn nhiều hạn chế

nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những sai sót Chúng tôi rất

mong sự thông cảm của quý thầy cô

Chúng tôi xin chân thành gửi đến quý thầy cô và các bạn lời chúc sức khoẻ và

lòng chân thành biết ơn

Tp HCM – 09/2007

TÓM TẮT

Để đáp ứng nhu cầu sản xuất và nâng cao tuổi thọ của lò đốt hạt nhãn Chúng tôi tiến hành khảo nghiệm lò đốt hiện có Nghiên cứu và thay thế ghi mới (ghi chịu lửa) và khảo nghiệm lò đốt với ghi mới Đồng thời chúng tôi tiến hành “Tính toán thiết kế lò đốt hạt nhãn cho máy sấy nhãn 6.000 Kg/ mẻ

Mục đích:

- Khảo nghiệm lò đốt hiện có Đánh giá ưu – nhược điểm

- Thay thế ghi mới

- Khảo nghiệm lò đốt với ghi mới (ghi chịu lửa)

- Đánh giá ưu – nhược điểm

- Trên cơ sở các kết quả khảo nghiệm, tổng hợp tài liệu, tính toán thiết kế lò đốt nhãn cho máy sấy nhãn 6.000 Kg/mẻ

Kết quả:

- Tuổi thọ của ghi mới mới là cao (lớn hơn 200%) so với ghi cũ

- Chất lượng cháy tốt, nhiệt độ ổn định hơn, ít phải thông ghi Do đó ít bụi hơn

- Máy sấy nhãn trái 6.000 Kg/ mẻ đã được tính toán thiết kế

- Test the old furnace, and then give the remark about the grate

- Fabocate the new grate

- Verify the brickiln with the new brick that can fire under the high temperature and then give the remark

- Base on the result of checking, compile all documents, caculate and built the new brickiln for dried / long an machine with 6.000 Kg/time

Result:

- The long life of the new grates are longer 200% than the old one

- The quality of brick is good, the ability of fire is high, the temperature is teady Because of rarely to ream out the brick so it decreasing the dust

- Longan dryer with 6.000 Kg/ batch was built

MỤC LỤC

Chương 1 1

MỞ ĐẦU 1

MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU ĐỀ TÀI 2

1.1 Mục đích chung: 2

1.2 Mục đích cụ thể: 2

Chương 2 3

TRA CỨU TÀI SÁCH BÁO PHỤC VỤ ĐỀ TÀI 3

I Thành phần và kết cấu lò đốt 3

2.1 Tìm hiểu về lò đốt:/10/ PP.19/ 3

2.2 Cấu tạo lò đốt: 3

2.3 Vật liệu làm lò và tính chất của vật liệu: 3

2.3.1 Vật liệu làm lò 3

2.3.2 Cơ sở chọn vật liệu để xây lò:/1 /PP.170/ 3

2.3.3 Tính chất hóa lý của một số vật liệu xây lò công nghiệp:/ 1/ PP 167-170/ 5

2.3.3.1 Tính chất của vật liệu./8/PP 18/ 5

2.3.3.2 Độ rỗng của vật liệu./1/ 5

2.3.3.3 Độ thấm khí của vật liệu./1/ 6

2.3.3.4 Độ hút nước./1/ 6

2.3.3.5 Độ chịu lửa./1 7

2.3.3.6 Độ bền lửa./1/ 7

2.3.3.7 Độ bốc ẩm./1/ 7

2.3.3.8 Độ cứng./1/ 7

2.3.3.9 Độ bền cơ học./1/ 8

2.3.3.10 Độ dẫn nhiệt./1 8

2.3.3.11 Nhiệt dung của vật liệu./1/ 8

2.3.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động một số lò ở việt nam./10/ 9

2.3.4.1 Nhiệm vụ của lò đốt: 9

2.3.4.1 Lò đốt trấu ghi bậc nghiêng với buồn đốt trụ (LĐT)./10/ 9

2.4 Lò đốt trực tiếp và lò đốt gián tiếp./10/PP 22/ 11

2.4.1 Lò đốt trực tiếp./10/PP 22/ 11

2.4.2 Lò đốt gián tiếp./10/ 11

2.5 Quá trình cháy của nhiên liệu: /14/ 11

2.5.1 Tính chất chung của nhiên liệu: /14/PP 22/ 11

2.5.2 Tìm hiểu về hột nhãn: 12

2.6 Các quá trình cháy: /10/ PP / 21 / 12

2.6.1 Cháy ngược:/10/PP21/ 12

2.7 Nhiên liệu đốt:/10/ PP 19/ 13

2.7.1 Phương pháp tính chuyển thành phần nhiên liệu:/1/ 14

2.7.2 Nhiệt trị của nhiên liệu:/10/PP20/ 14

2.8 Tính lượng không khí cần thiết cho quá trình sấy:/14/ 15

2.8.1 Các phản ứng hóa học:/14/ 15

2.8.2 Hệ số tiêu hao không khí và lượng không khí cần thiết:/14/ 16

2.8.3 Tính nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu, nhiệt độ thực tế của lò:/14/PP18/ 17

2.9 Công thức tính toán lò đốt:/10/ 18

2.9.1 Tiêu hao lưu lượng gió của quạt:/1/PP 29/ 18

2.9.2 Công suất lò đốt:/10/PP29/ 18

2.9.3 Chi phí chất đốt:/10/PP.29/ 18

2.9.4 Lượng nhiệt lò cung cấp: 18

2.9.5 Thể tích buồng đốt:/14 18

2.9.6 Tính diện tích ghi: /14/ 19

2.9.7 Phân bố kích thước lò đốt:/14/ 19

2.9.8 Nhiệt thu do đốt cháy nhiên liệu:/1/PP 21/ 20

2.9.9 Mất nhiệt do cháy không hoàn toàn cơ học:/1/PP.21/ 20

2.9.10 Mất nhiệt do cháy không hoàn toàn hóa học:/1/ 20

2.9.11: Mất nhiệt do tổn thất qua vách lò, đáy lò, nóc lò:/1/PP 22/ 21

2.10 Vấn đề chọn quạt và động cơ vận hành: /7/ 21

2.10.1 Nhiệm vụ quạt:/7/ 21

2.10.2 Phân loại quạt:/7/ 21

2.10.3 Chọn quạt:/7/ 21

2.10.4 Sơ bộ chọn quạt: 22

2.11 Các công thức: 22

2.11.1 Một số công thức tính toán nhiệt của máy sấy./7/ 22

2.11.1.1 Lượng nước tách ra trong quá trình sấy:/7/ 22

2.11.1.2 Lượng không khí khô cần mang 1 kg hơi nước:/12/ 22

2.11.1.3 Lưu lượng mà quạt cung cấp trong quá trình sấy./7/ 22

2.11.1.4 Lượng nhiệt cần thiết để đốt nóng không khí sấý./10/ 23

2.11.1 5 Nguyên lý thoát ẩm./8/PP.12/ 23

2.11.1.6 Phương trình đường cong sấy và tốc độ sấy./8/PP.13/ 23

2.11.1.7 Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy./8/PP.13 ÷ 14/ 24

2.11.1.8 Xác định thời gian sấy:/7/ 26

2.11.1.9 Hiệu suất của cả hệ thống:/4/ 27

2.11.2 Một số công thức tính toán cho hệ thống sấy 28

2.11.2.1 Xác định thể tích buồng chứa./7/ 28

2.11.2.2 Xác định diện tích sàn thùng chứa:/7/ 28

2.11.2.3 Tính trở lực và tổn thất áp suất của lò:/10/ 28

Chương 3 29

PHƯƠNG PHÁP PHƯƠNG TIỆN 29

3.1 Dụng cụ và thiết bị: 29

3.2 Đối tượng khảo nghiệm: 29

3.3 Phương pháp khảo nghiệm: 29

3.3.1 Phương pháp khảo nghiệm lò (ghi lò mới làm thí nghiệm) 29

3.3.2 Sử dụng hột nhãn làm chất đốt 31

3.3.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy sử dụng hột nhãn làm chất đốt 31

Chương 4 33

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

4/ Các thành phần chính của lò đốt hột nhãn 33

4.1.1 Quá trình khảo nghiệm lò số 03 (lò cũ) kết quả khảo nghiệm 34

4.1.2 Quá trình khảo nghiệm lò số 02 (Lò mới, ghi mới) kết quả khảo nghiệm 38

4.2 Tính toán chung cho máy sấy nhãn 6000 kg/mẻ sử dụng hột nhãn làm chất đốt 43

4.2.1 Sấy và phương pháp sấy 43

4.2.2 Lựa chọn nguồn năng lượng và tác nhân sấy 43

4.2.3 Đồng dạng mô hình máy: 43

4.2.4 Các số liệu của kết quả khảo nghiệm 45

4.3 Tính toàn thiết kế máy sấy nhãn 6000kg/mẻ 45

4.3.1 Xác định trở lực trái nhãn 45

4.3.2 Xác định lượng nước bốc hơi 46

4.3.3 Tính toán chi phí tác nhân sấy và chi phí nhiệt cho quá trình sấy 47

4.3.4 Tính thời gian sấy lý thuyết 48

4.3.5 Tính toán thiết kế lò đốt hột nhãn cho máy sấy nhãn trái 6000 kg/mẻ 49

4.3.5.1 Tính nhiệt lượng mà lò cần cung cấp: 49

4.3.5.2 Tính toán sơ bộ công suất và chi phí chất đốt 50

4.4 Từ lò khảo nghiệm là cơ sở để ta tính toán thết kế lò 6000 kg/mẻ 52

4.5 Phân bố kích thước lò đốt 52

4.5.1 Kích thước lò đốt 52

4.5.2 Kích thước ống lấy nhiệt 53

4.6 Tính toán sơ bộ công suất quạt và động cơ vận hành 54

4.6 Ứơc tính vật tư và giá thành làm lò 55

4.6.1 Ứớc tính vật tư 55

Chương 5 56

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 56

5.1 Kết luận: 56

5.2 Đề nghị: 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Nhiệt độ bắt đầu biến dạng 4

dưới tải trọng của một số gạch chịu lửa,oC 4

Bảng 2.2 Nhiệt độ làm việc cho phép của một số gạch dùng trong lò công nghiệp 5

Bảng 2.3: Nhiệt dung của gạch chịu lửa phụ thuộc vào nhiệt độ 9

Bảng 2.4: Thành phần hóa học của hột nhãn 13

Bảng 2.5: Thành phần hóa học của trấu 13

Bảng 2.6: Ta có một số bảng nhiệt trị của một số nhiên liệu: 14

Bảng 2.7:Thành phần của sản phẩm cháy: 16

Bảng 4.8: Tóm tắt kết quả trung bình 34

Bảng 4.9: Thông số trong quá trình sấy nhãn 36

Bảng 4.10: Tóm tắt kết quả trung bình 39

Bảng 4.11: Thông số trong quá trình sâý nhãn 40

Bảng 4.12 Ước tính vật tư (lò dốt ) 55

Bảng 4.13 Ứớc tính giá thành 55

DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 4.1: GIẢN ĐỒ DIỄN BIẾN NHIỆT ĐỘ (Lò 3) 35

Biểu đồ 4.2: BIỂU ĐỒ GIẢM KHỐI LƯỢNG (Lò 3) 37

Biểu đồ 4.3: GIẢN ĐỒ DIỄN BIẾN NHIỆT ĐỘ (Lò 2) 39

Biểu đồ 4.4: BIỂU ĐỒ GIẢM KHỐI LƯỢNG (Lò 2) 41

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động lò đốt trấu 10

Hình 2.2: Lò dốt củi cháy ngược (LDN) 10

Hình 2.3: Quá trình cháy thuận và cháy ngược 13

Hình 2.4: Đường cong sấy 24

Hình 2.5: Đường cong tốc độ sấy 26

Hình 3.6: Lò đốt hột nhãn 30

Hình 3.7: Máy sấy nhãn 31

Hình 4.8: Cấu tạo lò đốt hột nhãn 33

4.1 Các kết quả khảo nghiệm 34

Hình 4.9: HÌNH ẢNH GHI LÒ CŨ ĐƯỢC CHỤP LẠI (LÒ 03) 38

Hình 4.10: GHI MỚI ĐƯỢC CHỤP LẠI (LO 2) (bề dày ghi 65 mm) 42

HÌnh 4.11: GHI MỚI ĐƯỢC CHỤP LẠI (LÒ 3) (bề dày ghi 33 mm) 42

Hình 4.12: Mô hình sấy đảo chiều của khối vật liệu sấy 44

Chương 1

MỞ ĐẦU

Cây nhãn là cây công nghiệp mà người dân các huyện các tỉnh Đồng bàng sông Cửu Long như: Vĩnh Long, Tiền Giang, Sóc Trăng, Bến Tre, Đồng Tháp với số lượng khá nhiều nên họ ở đây chỉ biết sấy bằng phương pháp thủ công dùng than đá làm chất đốt thì giá thành cao chi phí cho mẻ sấy tăng, nó còn hạn chế một số mặt như năng suất không nhiều, tốc độ sấy chậm, khói, ô nhiễm môi trường, bụi bẩn, chi phí nguyên liệu chất đốt và nhân công tốn.Việc nghiên cứu, thiêt kế khảo nghiệm lò đốt cho máy sấy nhãn đóng vai trò rất thiết yếu trong việc sấy bảo quản nhãn Đảm bảo khô đồng đều, chất lượng tốt, đơn giản, chi phí ít, dễ sử dụng, giảm được nhiều thời gian và sức lao động của con người

Nhờ có khoa học công nghệ đã đưa lò sấy công nghiệp sử dụng hột nhãn làm chất đốt, đạt năng suất cao, tốn ít nhân công, tốn ít nhiên liệu, ít bụi cung cấp nhiệt ổn định, giá thành rẻ dễ lắp ráp …Xong nó vẫn còn tồn tại nhược điểm tuổi thọ của ghi lò ngắn, phải thay ghi bằng vật liệu chịu lửa

Vì vậy việc nghiên cứu vật liệu chịu lửa làm ghi lò thay thế ghi cũ gạch ống bốn lỗ bằng gạch vật liệu chiụ lửa, chất lượng cháy tốt, cung cấp nhiệt ổn định lửa xanh nhiều, ít bụi, tốn ít nhiên liệu, giảm bớt chi phí cho quá trình sấy Năng suất cao, Giảm thời gian, sức lao động hao phí con người rất nhiều so với phương pháp thủ công

Được sự cho phép của Khoa Cơ Khí Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm

TPHCM và sự hướng dẫn của thầy Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm chúng tôi tiến hành

“Nghiên cứu thiết kế khảo nghiệm lò đốt cho máy sấy nhãn trái 6000 Kg / mẻ” Chúng tôi

đi sâu vào nghiên cứu khảo nghiệm “Lò đốt hột nhãn, vật liệu làm ghi lò” Từ đó rút ra được kinh nghiệm và đánh giá được việc chi phí cho quá trình sấy

MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU ĐỀ TÀI

- Tính toán chung máy sấy

- Trên cơ sở các kết cấu thực nghiệm tổng hợp tài liệu tính toán chung máy sấy nhãn trái 6000kg /mẻ và thiết kế lò đốt

- Ước tính vật tư, giá thành lò đốt

2.3.2 Cơ sở chọn vật liệu để xây lò:/1 /PP.170/

Đặc trưng quan trọng nhất của gạch chịu lửa là khi làm việc ở nhiệt độ cao vẫn giữ nguyên các tính chất vật lý và hình dạng ban đầu.Đó là yếu tố chính quyết định độ bền của các thể xây và các kết cấu cơ khí lò Khi chọn gạch hay vật liệu xây các bộ phận lò cần căn cứ vào điều kiện làm việc của thể xây lò để chọn vật liệu thích hợp nhằm đảm bảo thể xây làm việc bền, không lãng phí vật liệu,độ bền của thể xây phụ

thuộc vào nhiệm vụ của lò như: Nấu chảy, Nung hay Sấy … vào chế độ làm việc ổn

định hay không ổn định vào tính chất nhiệt độ môi trường và nhiệt độ làm việc của lò

Bảng 2.1: Nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới tải trọng của một số gạch chịu lửa, o C

Tuy trong lò có nhiều yếu tố tác dụng đến thể xây, song tác nhân quan trọng

nhất vẫn là nhiệt độ Vì vậy cần chọn loại gạch chịu lửa có nhiệt độ làm việc cho phép

lớn hơn nhiệt độ lò Đối với những lò được chia làm nhiều vùng rõ rệt thì chọn loại

gạch cho mỗi vùng có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ của vùng đó Còn đối với lò không có

vùng (lò vùng, lò nồi, lò giếng …) thì lấy nhiệt độ làm việc cao nhất của lò làm cơ sở

Bảng 2.2 Nhiệt độ làm việc cho phép của một số gạch dùng trong lò công nghiệp

Tên vật liệu Nhiệt độ làm việc cho phép

Lò làm việc liên tục Lò làm việc theo chu kỳ

1.250

850

780

1.250 1.600

2.3.3 Tính chất hóa lý của một số vật liệu xây lò công nghiệp:/ 1/ PP 167-170/ 2.3.3.1 Tính chất của vật liệu./8/PP 18/

+ Độ chịu lửa: Không bị chảy và biến mềm khi làm việc ở nhiệt độ cao

+ Độ bền lửa: Vật liệu không bị cháy ở nhiệt độ cao

+ Độ cứng: Khả năng chống lại sự xâm nhập cơ học của các vật liệu khác + Độ bền cơ học: Khả năng chống lại sự phân hủy sinh ra trong vật liệu có tác dụng tải trọng của vật liệu bên ngoài

quanh lò đốt chịu tác dụng của khí lò, xỉ, kim loại nóng

2.3.3.2 Độ rỗng của vật liệu./1/

khoảng 15 ÷ 28 % Nếu gạch được chế tạo từ vật liệu nung chảy thì độ rỗng giảm xuống dưới 10%, thậm chí còn có thể coi là vật đặc Gạch samôt nhẹ có độ rỗng tới 60-75%, kim loại được coi là vật liệu không có độ rỗng

Độ rỗng của vật liệu được biểu diễn theo phần trăm của chúng, nghiã là:

P1, p2: áp suất khi tác dụng lên mặt tường; mmH2O

τ: thời gian khí thấm qua; h

δ: chiều dài tường; m

2.3.3.4 Độ hút nước./1/

Khả năng hút nước của vật liệu phụ thuộc vào độ rỗng của chúng Các vật liệu xây dựng có độ hút khác nhau Vật có độ rỗng lớn thì khả năng hút nước của gạch chịu lửa thường được biểu diễn theo phần trăm thể tích nghĩa là:

Ny = [(m2 –m1)/V] * 100 %

Trong đó:

m2: khối lượng gạch đã hút nước, kg

m1: khối lượng gạch khô, kg

V: thể tích của gạch, m3 Nếu biểu diễn độ hút nước theo phần trăm khối lượng thì ta có:

Nm = mn/m1 *100%

mn: khối lượng nước bị hút; kg

m1: khối lượng của gạch khô; kg

Khi vật liệu hút nước đến mức bão hòa thì các tính chất của chúng sẽ bị thay đổi,đặc biệt độ bền cơ học giảm đi rõ rệt và vật được đặc trưng bởi hệ số biến mềm: E

Với E = ς /χ

ς: Độ bền cơ học của vật liệu bão hòa nước

χ: Độ bền cơ học của vật liệu khô

2.3.3.9 Độ bền cơ học./1/

Là khả năng chống lại sự phá hủy do ứng suất gây ra trong vật liệu có tác dụng

có tác dụng của tải trọng bên ngoài Các vật liệu khác nhau có độ bền cơ học khác nhau Gạch chịu lửa và đá làm việc tốt khi chịu lực nén nhưng không bền khi chịu lực tác dụng của tải trọng va đập

2.3.3.10 Độ dẫn nhiệt./1/

Mỗi vật liệu có độ dẫn nhiệt riêng Kim loại có độ dẫn nhiệt lớn, còn gạch chịu lửa có độ dẫn nhiệt nhỏ Để đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của vật liệu người ta dùng hệ số λ.Đại lượng này phị thuộc vào nhiệt độ và được tính theo công thức:

λt = λo ± βt,W/m.độ

λo: hệ số dẫn nhiệt ở 0oC β: hệ số thực nghiệm

t: nhiệt độ của vật,oC

2.3.3.11 Nhiệt dung của vật liệu./1/

Khi xác định lượng nhiệt dùng để nung kim loại, nung các thể xây lò cần tính đến nhiệt dung của các vật liệu đó Nhiệt dung của vật liệu đó được tính theo công thức:

C = a + bT ; kJ /kgoK

a, b: là hệ số thực nghiệm

t: nhiệt độ của vật ở oK

Bảng 2.3: Nhiệt dung của gạch chịu lửa phụ thuộc vào nhiệt độ

hoá học, %`

Khối lượng thể tích, kg/m3

Nhiệt dung C kJ/kg oK ở nhiệt độ

30Al2O3

63SiO296SiO2

88,85MgO 9,31 Fe2O3

1.800 1.830 2.040 2.350

0,94 0,88 0,99 1,06

1,34 1,143 1,18 1,22

1,25 1,24 1,21 1,26

1,28 1,26 1,22 1,42

2.3.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động một số lò ở việt nam./10/

2.3.4.1 Nhiệm vụ của lò đốt:

Lò đốt dùng cho các loại máy sấy SHG được thiết kế theo phương châm tận dụng

nguồn nguyên liệu tại chổ và “sấy gì dùng nấy” Do vậy có các loại lò đốt trấu dùng sấy lúa,

lò đốt than đá và lò đốt củi, cùi bắp, vỏ đậu phộng …dùng để sấy các sản phẩm khác nhau

2.3.4.1 Lò đốt trấu ghi bậc nghiêng với buồn đốt trụ (LĐT)./10/

Về cấu tạo, lò cò buồng đốt dưới (BD) hình hộp, có kết cấu tương tự các mẫu lò đốt trấu đang sử dụng Điểm khác biệt là có thêm buồng đốt trên (BT) hình trụ, làm nhiệm

vụ lắng tro và tăng cường khả năng cháy chất bốc

Khi hoạt động, trấu từ thùng chứa được nạp vào ghi lò qua cửa điều chỉnh Quá trình cháy đầu tiên diễn ra trong vùng không gian của buồng đốt Dưới lực hút của quạt sấy, khí cháy ược hút về phiá trên Khi đi vào buồng đốt, gặp các đường gió thứ cấp (được nạp tiếp tuyến với hình trụ) sẽ chuyển động về phía trên theo các đường xoáy Điều này có tác dụng kéo dài thời gian lưu trú của các phần tử cháy và chất bốc trong vùng cháy có khả năng xảy ra triệt để hơn

Hình 2.1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động lò đốt trấu

- Cấu tạo chung của lò đồt LĐN trình bày hình, gồm có buồng đốt hộp (BH) và buồng đốt trụ (BT) Buồng đốt (BH) có ghi lò dạng phẳng, thẳng đứng để tạo sự cháy ngược và một ghi ngang dùng để thoát tro Buồng đốt BT có cấu tạo và tương tự như

buồng đốt BT của lò đốt trấu đã trình bày

Hình 2.2: Lò dốt củi cháy ngược (LDN)

- Khi hoạt động, chất đốt là củi hoặc cùi bắp được nạp vào buồng đốt BH Không khí sơ cấp dược quạt sấy hút vào từ phía trên đi qua lớp nhiên liệu xuống phía dưới nơi có ghi đứng Quá trình cháy sẽ xảy ra trong vùng không gian có ghi đứng này

Khí cháy khi được hút qua buồng đốt trụ BT, gặp đường gió thứ cấp (được nạp tiếp tuyến với hình trụ) sẽ chuyển động về phiá trên theo các đường xoáy, có tác dụng như

lò đốt trấu Ngoài ra do nguyên lý cháy ngược, chất bốc sinh ra trong quá trình nung nóng sẽ đi xuyên qua vùng cháy than có nhiệt độ cao

2.4 Lò đốt trực tiếp và lò đốt gián tiếp./10/PP 22/

2.4.1 Lò đốt trực tiếp./10/PP 22/

- Khí đốt (sản phẩm cháy) được thổi qua lớp hạt cùng với không khí sấy

Ưu điểm: là thiết bị đơn giản, rẻ, hiệu suất cao Tuy nhiên cần hạn chế tối đa khói lò và tàn tro để ít bị ảnh hưởng tới nông sản Thực tế,để sấy lúa, bắp … đốt trực tiếp đúng cách đã được chấp nhận là bình thường Nhắc lại với nhiên liệu nhiều lưu huỳnh, đốt trực tiếp sẽ nhanh chóng làm rỉ mòn các chi tiết máy

2.4.2 Lò đốt gián tiếp./10/

Khí đốt được cách ly với không khí sấy Nhiệt lượng được truyền qua bề mặt

truyền nhiệt của bộ giao nhiệt

Ưu điểm: khí sấy sạch, giữ chất lượng sản phẩm cần thếit khi sấy nông sản giá trị cao như rau quả, hạt điều tiêu … Thứ đến là an toàn cho buồng sấy, không sợ hỏa hoạn, không bị ăn mòn chi tiết

Nhược điểm: Hiệu suất nhiệt thấp hơn 25 ÷ 50% so với lò đốt trực tiếp Nghĩa

là tiêu tốn nhiên liệu có thể tăng gấp đôi như thế sẽ tăng chi phí

2.5 Quá trình cháy của nhiên liệu: /14/

2.5.1 Tính chất chung của nhiên liệu: /14/PP 22/

sấy thì điều kiện cần thiết phải xem xét về đặc điểm, tính chất của nhiên liệu nói chung

và các thành phần nguyên tố hóa học nói riêng, tất cả các nhiên liệu đều có chứa:

- Thành phần được cháy: C, H2, S, SO2.

- Thành phần không cháy được: O2, N2, CH4, CmHn …

Đại lượng đặc trưng của nhiên liệu là nhiệt lượng cháy của nó, mà nhiệt lượng sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu chỉ là do các thành phần cháy của nhiên liệu tỏa ra Tức là nhiệt lượng do quá trình cháy C thành CO hoặc H2 thành H2O, S thành

SO sinh ra

Trong mỗi phản ứng hóa học xảy ra như vậy sẽ giải phóng một phần nhiệt lượng nhất định Trong kỹ thuật mà người ta phân ra làm hai khái niệm nhiệt lượng cháy như sau:

- Nhiệt lượng cháy cao: AB

- Nhiệt lượng cháy thấp: QB

2.5.2 Tìm hiểu về hột nhãn:

Hột nhãn có được là do quá trình sấy lột cơm nhãn xong tận dụng nguồn nhiên liệu dư thừa sẵn có, thành phần của hột nhãn bao gồm các chất tinh dầu, chất chát, chất nhựa … Hột nhãn ngày xưa người ta chưa biết tận dụng thì lột xong là bỏ, ngày nay người dân ở các tỉnh Đồng bằng sông Củu Long đã biết tận dụng nguồn sẵn có giá thành rẻ nên giảm chi phí chất đốt cho mỗi mẻ sấy

2.6 Các quá trình cháy: /10/ PP / 21 /

2.6.1 Cháy ngược:/10/PP21/

xuyên qua lớp than đang cháy và lớp tro đang còn nóng, chất bốc tăng nhiệt độ nên dễ dàng cháy hơn và cháy trọn vẹn hơn, nghĩa là ít khói sinh ra và muội than

- Gọi là cháy ngược vì chiều di chuyển tự nhiên của chất bốc ngược với chiều di chuyển của không khí đi xuống

2.6.2 Cháy thuận: /10/PP.21/

- Khối chất đốt nằm trên ghi lò, không khí được cung cấp từ phía dưới Quá trình cháy tạo thành các “vùng”

- Dưới là vùng tro, gồm các chất trơ không cháy được

- Kế trên là vùng cháy, chủ yếu là cacbon thể rắn cháy rực đỏ

- Kế trên nữa là vùng nhiệt phân: chất đốt bị nung nóng làm thoát các chất bốc lên

- Bên trên khói mặt chất đốt là vùng cháy bốc, cháy với ngọn lửa nếu có đỏ không khí thứ cấp, nếu rất thiếu khí này, sẽ là “khói mù mịt”

- Gọi là cháy thuận, vì không khí cung cấp và khói sinh ra di chuyển cùng chiều Quá trình này thường gặp nhất ở các bếp đun củi, than

Hình 2.3: Quá trình cháy thuận và cháy ngược

2.7 Nhiên liệu đốt:/10/ PP 19/

* /Nhiên liệu đốt có thể chia làm 03 nhóm:

- Nhiên liệu gốc dầu hỏa: dầu diezen, dầu FO, khí đốt

- Than đá gốc nhiên liệu hóa thạch (thành phần chủ yếu là cacbon thể rắn )

- Nhiên liệu gốc sinh khối: củi, trấu hột nhãn, vỏ cà phê

O (%)

N (%)

S (%)

Ash (%)

LHV (%)

MCw (%)

2.7.1 Phương pháp tính chuyển thành phần nhiên liệu:/1/

2.7.2 Nhiệt trị của nhiên liệu:/10/PP20/

Lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu, có thê xác định nhiệt

trị bằng thực nghiệm hoặc dùng công thức thực nghiệm tính toán theo thành phần của

2.8 Tính lượng không khí cần thiết cho quá trình sấy:/14/

2.8.1 Các phản ứng hóa học:/14/

-Phản ứng cháy

+ Khi cháy hoàn toàn đặc trưng bằng phản ứng hoá học kèm theo sự tỏa nhiệt

C + O2  CO2 + QC + Khi cháy không hoàn toàn:

+ Khi cháy tiếp khí CO hình thành:

thay vào công thức (@):

1 kg C + 1,866 m3 O2  1,866 m3 CO2

Như vậy khi đốt cháy hoàn toàn 1kg C cần phải sử dụng 1,866 m3 khí O2 và sinh ra 1,866 m3 khí CO2

Xác định lượng không khí oxy đốt cháy nhiên liệu rắn:

Lượng các nguyên tố cháy trong 1kg nhiên liệu tham gia phản ứng cháy gồm:

Cb/100 + Hb/100 + Sb/100 + Ob/100 Dựa vào phương trình trên có thể xác định được lượng oxy cần thiết cung cấp cho quá trình cháy 1 kg nhiên liệu theo:

V002 = 0,933 * Cb/100 + 0,7 * Hb/100 + 5,6 * Sb/100 - Ob/100

Vì trong không khí oxy chiếm 12% thể tích nên thể tích không khí cần thiết để cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu xác định theo:

L0 = Vu = 0,0889 (C + 0,3755 S ) + 0,265 H – 0,033 O

một cách lý tưởng với các thành phần cháy được của nhiên liệu Vì vậy muốn cho quá trình cháy đạt hiệu quả cao cần phải cung cấp thể tích không khí thực tế lớn hơn thể tích không khí lý thuyết

L0 = (1 + 0,00124 dkk ) * Lo ; n.m 3/kg

Dkk – Hàm ẩm không khí, g/m3 Lượng khí ẩm thực tế cần thiết

La = α x Lo; n.m3/kh

2.8.2 Hệ số tiêu hao không khí và lượng không khí cần thiết:/14/

Hệ số tiêu hao không khí ξ là tỉ số giưã không khí thực tế Lα và lượng không khí lý tưởng Lo khi đốt nóng cùng một đơn vị nhiên liệu

ξ = Lα/Lo

- Khi Lα > Lo  ξ > 1 và a gọi là hệ số không khí dư

- Khi Lα < Lo  0ξ < 1 thì sự cháy nhiên liệu không hoàn toàn.hệ số ξ lớn hay nhỏ tùy thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng, loại thiết bị buồng đốt và phương pháp đốt

2.8.3 Tính nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu, nhiệt độ thực tế của lò:/14/PP18/

Nếu coi toàn bộ nhiệt tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu, chỉ dùng để nung nóng sản phẩm cháy (coi đây là quá trình đoạn nhiệt) không có phản ứng hóa nhiệt trong hóa nhiệt của quá trình cháy thì nhiệt độ cháy của nhiên liệu được gọi là nhiệt độ cháy lý thuyết (Tlt) ta có phương trình:

Cscp * Tlt = Qd/Va + (Qnt + Tnl )/Va + (Ca + Tn + La)/Va

Trong đó:

Qd: Nhiệt trị thấp của nhiên liệu; kJ/n.m3/kg

Va: Lượng sản phẩm cháy tạo thành khí đốt 1 đơn vị nhiên liệu;

n.m3/n.m4/kg

Tnb: Nhiệt độ của nhiên liệu và không khí được nung trước oC

La: Lượng không khí thực tế để đốt 1 đơn vị nhiên liệu, n.m3/n.m4/kg Giả thuyết hàm nhiệt tổng Iv nằm trong giới hạn I1 ứng với T1 và I2 Ứng vớiT2

nghĩa là I1 < I2 trong điều kiện T2- T1 = 100 oC dùng phương pháp nội suy ta xác định nhiệt độ cháy lý thuyết theo công thức:

Tlt = IΣ /I2 – I1 * (T2 – T1) + tl Σ

T2,T1: nhiệt độ sản phẩm cháy nhỏ hơn và lớn hơn nhiệt độ cháy lý thuyết với điều kiện: T2-T1 < 100oC

I1,I2: hàm nhiệt của sản phẩm cháy với nhiệt độ T1,T2 ; (kJ/n.m3)

Nhiệt độ cháy thực tế của lò bằng tích số của nhiệt độ cháy lý thuyết với hệ số tổn thất nhiệt của sản phẩm cháy: ηtt

Tt t = ηtt * Tlt

ηtt: hệ số tổn thất hàm nhiệt của sản phẩm cháy; 0,56 ÷ 0,62

2.9 Công thức tính toán lò đốt:/10/

2.9.1 Tiêu hao lưu lượng gió của quạt: /1/PP 29/

+ / Lưu lượng gió quạt

Gd = Vq/V ; kg/s

Trong đó:

Vq: lưu lượng gió quạt; m3/s

2.9.2 Công suất lò đốt:/10/PP29/

P1 = Gq x (I2 – I1); MJ/h

Gq: lưu lượng gió khối quạt; kg/s

I1: Etanpy của khối không khí; kJ/kgKKK.

I2: Etanpy của không khí sấy; kJ/kgKKK

2.9.4 Lượng nhiệt lò cung cấp:

QC = B * Qdt ;kJ/h

Qdt: Nhiệt trị thấp của nhiên liệu; kJ/kg.

B: Lượng tiêu hao nhiên liệu; kg/h

2.9.5 Thể tích buồng đốt:/14/

Xác định thể tích buồng đốt dựa vào mật độ nhiệt thể tích buồng đốt

Vbd = (Qdt * B)/q ; m3

Qtd: nhiệt trị của nhiên liệu ; kJ/kg

q: mật độ nhiệt thể tích buồng đốt ; W/m

2.9.6 Tính diện tích ghi: /14/

Diện tích ghi phụ thuộc vào lượng nhiên liệu rắn đốt trong một đơn vị thời gian

và khả năng cháy trên ghi

Có thể tính diện tích ghi dựa vào các công thức sau:

F = B/R ;(m2) hay F = (0,28 * B * Qtd)/qd ;m2

Qtd: nhiệt trị của nhiên liệu, kJ/kg

Diện tích cháy sống của ghi thường là: 30 ÷ 35 %

F: diện tích ghi; (m2)

+ / tốc độ khí qua lớp ghi:

Vs = 100/b vopt ; m/s

vopt: tốc độ tối ưu của khí trong lớp sôi ; m/s

2.9.8 Nhiệt thu do đốt cháy nhiên liệu:/1/PP 21/

Q = B x Qt d ; kJ/h

Qt d: nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/h

+/ Nhiệt do khói mang ra ngoài:/16/

Q kt = B * V kt * C kt * t kt ; kJ/h

Trong đ ó:

Vkt: lượng sản phẩm cháy, m3/kg

B: lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h

t tk: độ khói ra ở bộ chia nhiệt, 0C

Ckt: nhiệt dung riêng của khói lò, kj/kg 0C

2.9.9 Mất nhiệt do cháy không hoàn toàn cơ học:/1/PP.21/

Qch = k * B * Qtd ; kJ/h

k = 0,03 ÷ 0,05

B: lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h

Qtd: nhiệt trị thầp của nhiên liệu, kj/kg

2.9.10 Mất nhiệt do cháy không hoàn toàn hóa học:/1/

Đốt nhiên liệu theo phương pháp có ngọn lửa thì lượng sản phẩm cháy ra khỏi

lò chứa 1% CO:0,8% H2 chưa kịp cháy

Nhiệt trị của hổn hợp này khoảng:12.140 , kJ/m3

Gọi P là lượng khí cháy P = (0,03 ÷ 0,05) phần sản cháy

Q2 = P * B * Vœ x 12,140 ; kJ/h

Vœ: lượng sản phẩm cháy, m3/kg

B: lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h

2.9.11: Mất nhiệt do tổn thất qua vách lò, đáy lò, nóc lò:/1/PP 22/

Trong hệ thống sấy quạt có hai nhiệm vụ:

- Mang nhiệt đến với vật liệu sấy,làm nóng vật liệu sấy làm bốc ẩm vật liệu sấy

- Mang hơi nước ra khỏi vật liệu sấy

2.10.2 Phân loại quạt:/7/

a/ Phân loại theo nguyên tắc làm việc: có hai loại quạt chính đó là quạt li tâm và quạt hướng trục

b/ Phân theo công suất: gồm ba loại

Thông số chính của quạt là phải đảm bảo về cột áp và lưu lượng gió, để cung cấp một lượng gió (nhiệt ) cần thiết để thắng sức cản của hệ thống và vật cản sấy.Nên việc chọn quạt theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất kết hợp với quy trình sản xuất của cơ

sở … để lắp đặt quạt được dễ dàng nhanh chóng, tốn ít thời gian

nd: hiệu suất bộ truyền

nk: hiệu suất chung của quạt

II Quá trình sấy

2.11 Các công thức:

2.11.1 Một số công thức tính toán nhiệt của máy sấy./7/

2.11.1.1 Lượng nước tách ra trong quá trình sấy:/7/

UW = m1 - m2 ; kg

m1, m2: khối lượng vật liệu trước và sau khi sấy

2.11.1.2 Lượng không khí khô cần mang 1 kg hơi nước:/12/

L = 1000/dc – da ; kg

da: tỷ lệ của khí vào thùng sấy, kg H2O/kg KKK

dc: tỷ lệ ẩm của khí ra khỏi thùng sấy, kgH2O /kg KKK

2.11.1.3 Lưu lượng mà quạt cung cấp trong quá trình sấy./7/

Lưu lượng hay còn gọi là chi phí không khí là thể tích không khí chuyển động qua quạt trong một đơn vị thời gian

Gq = Vq/V Trong đó:

Vq: lưu lượng thể tích của quạt, m3/s

2.11.1.4 Lượng nhiệt cần thiết để đốt nóng không khí sấý./10/

Q = U * L * (Ic + Ia)

Ia,Ic: Entanpy của không khí vào và ra khỏi thùng sấy, kJ/kg KKK

2.11.1 5 Nguyên lý thoát ẩm./8/PP.12/

Quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy diễn biến theo các qui trình chủ yếu sau

sự di chuyển ẩm bên trong vật liệu sự tạo thành hơi và sự di chuyển ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi trường

Trong quá trình sấy vật liệu nhận được sư di chuyển liên tục của dòng ẩm từ trong ra ngoài rồi khuyếch tán vào môi trường Trong suốt tiến trình sấy nước thoát ra

sẽ bị cản trở theo một mức nào đó, điều này còn phụ thuộc vào từng loại vật liệu và hình thức liên kết của các phân tử nước trong vật liệu đó

Theo các mối liên kết thì nước tự do sẽ được bay hơi và thoát ra khỏi đầu tiên, sau đó là các phần tử liên kết đa phân tử, đơn phân tử cuối cùng là các phân tử liên kết ion Ảnh hưởng của quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu khi sấy có liên quan đến năng lượng dùng để thoát ẩm ra khỏi vật liệu sấy

2.11.1.6 Phương trình đường cong sấy và tốc độ sấy./8/PP.13/

Để dễ cho việc tính toán Lư-Côv đã thay các dạng đường cong phức tạp của tốc

độ sấy thành đường thẳng có phương trình:

dM/d1 = K * (M – Me) Trong đó:

Dấu ‘ – ‘ thể hiện tốc độ sấy giảm dần

K: hệ số sấy phụ thuộc vào chế độ sấy.và tính chất vật liệu sấy

M: ẩm độ tức thời của vật liệu sấy, %

2.11.1.7 Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy./8/PP.13 ÷ 14/

A / Đường cong sấy:

Đường cong sấy biểu diễn quan hệ giữa độ chứa ẩm và nhiệt độ vật sấy theo thời gian

Hình 2.4: Đường cong sấy

U = f(r) và tv = f(r)

OA: Giai đoạn làm nóng vật liệu

Trong giai đọan sấy không đổi (AB) độ ẩm và nhiệt độ có mối quan hệ tuyến tính với thời gian Còn trong giai đọan sấy giảm dần quan hệ này có dạng đường cong,đường cong thay đổi nhiệt độ trong giai đọan này làm nóng vật liệu và giai đọan sấy giảm tới trùng nhau đối với các lớp bên trong vật liệu (a1,b1) và các lớp trên bề mặt vật liệu (a,b)

b / Đường cong tốc độ sấy:/8/PP 14/

Đường cong tốc độ sấy biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ sấy θu/θt và thời gian sấy γ hoặc θu/θt = f(u)

Đường cong này có thể nhận được bằng cách đạo hàm hàm số u = f(r) Trong quá trình sấy ẩm độ của vật liệu sấy giảm dần nên chiều biểu diễn của đường cong tốc

độ sấy là từ trái qua phải

Hình 2.5: Đường cong tốc độ sấy

2.11.1.8 Xác định thời gian sấy:/7/

Thời gian sấy được tính bằng tổng thời gian của 03 giai đoạn sấy:

Ta có: T = T0 + T1 + T2 Khi tính thời gian sấy tùy trường hợp cụ thể có thể bỏ qua giai đoạn đốt nóng vậtliệu, bởi lẽ đối với nhiều loại vật liệu giai đoạn này xảy ra rất nhanh

Đối với vật liệu trong quá trình sấy chỉ thể hiện một điểm tới hạn thì thời gian sấy đẳng tốc được tính như sau

T1 = (W0 – Wkl)/N hay T1 = (W0 -Wkq)/N

Thời gian sấy giảm tốc được xác định

T2 = 2,3 /δ * N * lg x (Wkq – W0)/(W – Wq)

2.11.1.9 Hiệu suất của cả hệ thống:/4/

ηt = (Qhi / Qt)/100% ; %

n t: Hiệu suất của cả hệ thống, %

Qhi: Nhiệt lượng hữu ích của quá trình sấy, kJ