Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa

Bách Khoa TpHCM đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em được tiếp cận với môn học mà theo em là rất hữu ích đối với sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, đó là môn học “Đồ án Quá trình – Thiết bị”. Môn học này tập hợp tất cả kiến thức mà em đã được học trong suốt thời gian, đưa đến cho em vốn kiến thức tổng hợp từ những môn học em đã được học trước đây như: Truyền khối, Các quá trình cơ học, Truyền nhiệt,... Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đình Quân đã tận tâm hướng dẫn em trong suốt thời gian qua. Nếu không có những lời hướng dẫn, chỉ bảo của thầy thì bài báo cáo này của em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy. Bài thu hoạch được thực hiện trong khoảng thời gian gần 3 tháng. Bước đầu đi vào thiết kế, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn Bách Khoa TpHCM đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em được tiếp cận với môn học mà theo em là rất hữu ích đối với sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, đó là môn học “Đồ án Quá trình – Thiết bị”. Môn học này tập hợp tất cả kiến thức mà em đã được học trong suốt thời gian, đưa đến cho em vốn kiến thức tổng hợp từ những môn học em đã được học trước đây như: Truyền khối, Các quá trình cơ học, Truyền nhiệt,... Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đình Quân đã tận tâm hướng dẫn em trong suốt thời gian qua. Nếu không có những lời hướng dẫn, chỉ bảo của thầy thì bài báo cáo này của em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy. Bài thu hoạch được thực hiện trong khoảng thời gian gần 3 tháng. Bước đầu đi vào thiết kế, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn Bách Khoa TpHCM đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em được tiếp cận với môn học mà theo em là rất hữu ích đối với sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, đó là môn học “Đồ án Quá trình – Thiết bị”. Môn học này tập hợp tất cả kiến thức mà em đã được học trong suốt thời gian, đưa đến cho em vốn kiến thức tổng hợp từ những môn học em đã được học trước đây như: Truyền khối, Các quá trình cơ học, Truyền nhiệt,... Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đình Quân đã tận tâm hướng dẫn em trong suốt thời gian qua. Nếu không có những lời hướng dẫn, chỉ bảo của thầy thì bài báo cáo này của em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy. Bài thu hoạch được thực hiện trong khoảng thời gian gần 3 tháng. Bước đầu đi vào thiết kế, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình

và bạn bè

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Kỹ thuật Hóa học – Trường Đại Học Bách Khoa TpHCM đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em được tiếp cận với môn học mà theo em là rất hữu ích đối với sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, đó là môn học “Đồ án Quá trình – Thiết bị” Môn học này tập hợp tất cả kiến thức mà em đã được học trong suốt thời gian, đưa đến cho em vốn kiến thức tổng hợp

từ những môn học em đã được học trước đây như: Truyền khối, Các quá trình cơ học, Truyền nhiệt,

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đình Quân đã tận tâm hướng dẫn em trong suốt thời gian qua Nếu không có những lời hướng dẫn, chỉ bảo của thầy thì bài báo cáo này của em rất khó có thể hoàn thiện được Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy

Bài thu hoạch được thực hiện trong khoảng thời gian gần 3 tháng Bước đầu đi vào thiết kế, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn

Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Kỹ thuật Hóa học thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau

SINH VIÊN THỰC HIỆN CHÂN THÀNH CẢM ƠN

Mục lục

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 6

I NGUYÊN LIỆU 6

II CÔNG NGHỆ SẤY 7

III THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY 8

IV QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 9

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 10

I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT (CBVC) 10

II TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG (CBNL) CHO THIẾT BỊ SẤY LÝ THUYẾT 10

2.1 Tính các thông số tác nhân sấy 10

2.2 Tính toán cân bằng năng lượng 15

III TÍNH TOÁN CBNL CHO THIẾT BỊ SẤY THỰC 16

IV TÍNH THỜI GIAN SẤY 19

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 21

I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CHO THÙNG SẤY 21

II KIỂM TRA BỀ DÀY THÙNG 21

III KIỂM TRA VẬN TỐC TÁC NHÂN SẤY 22

IV TÍNH BỀ DÀY CÁCH NHIỆT CỦA THÙNG 22

V TÍNH TRỞ LỰC QUA THÙNG SẤY 27

VI TÍNH CHỌN CÁNH ĐẢO TRỘN 28

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN NÂNG CAO THIẾT BỊ CHÍNH 31

I THIẾT KẾ BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG 31

II TÍNH VÀNH ĐAI 35

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 38

I TÍNH TOÁN BUỒNG ĐỐT 38

II TÍNH TOÁN BUỒNG HÒA TRỘN 39

III TÍNH CHỌN CYCLON 41

IV TÍNH TRỞ LỰC ĐƯỜNG ỐNG 43

V TÍNH TOÁN CHỌN QUẠT 48

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN KINH TẾ 50 CHƯƠNG VII: KẾT LUẬN 51

Danh mục hình

Hình 1: Mùn cưa gỗ 6

Hình 2: Viên nén mùn cưa và củi mùn cưa 7

Hình 3: Thiết bị sấy thùng quay trong thực tế 8

Hình 4: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng 25

Hình 5: Biểu diễn kích thước cánh đảo trộn 29

Hình 6: Biểu diễn lớp vật liệu trong thùng 30

Hình 7: Lực tác dụng lên con đỡ 36

Hình 8: Kí hiệu buồng hòa trộn 39

Hình 9: Kí hiệu cyclon 41

Danh mục bảng

Bảng 1: Thành phần than 11

Bảng 2: Thông số trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết 15

Bảng 3: Thông số trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực 18

Bảng 4: Các thông số tác nhân sấy trong thùng sấy 23

Bảng 5: Các thông số không khí bên ngoài thùng sấy 24

Bảng 6: Chọn bề dày thùng và vật liệu 25

Bảng 7: Bảng sơ đồ truyền động 32

Bảng 8: Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 35

Bảng 9: Các thông số cyclon 42

Bảng 10: Kích thước đường ống 43

Bảng 11: Các thông số đường ống 45

Bảng 12: Các vị trí trở lực đột mở 45

Bảng 13: Trở lực cho cyclon 47

Bảng 14: Tính toán kinh tế hệ thống 50

- Công dụng lớn nhất của mùn cưa là nguyên liệu sản xuất viên nén mùn cưa Viên nén mùn cưa

là một viên nén nhiên liệu, một loại nhiên liệu sinh khối làm bằng mùn cưa được ép trong quá trình vận tốc cao làm cho nó nén thành dạng viên nhỏ có đường kính 6 – 8 mm và chiều dài 10 – 50 mm Viên nén mùn cưa được xem như là một giải pháp thay thế tuyệt vời dành cho các nguồn nhiên liệu hóa thạch hiện nay Tuy xuất hiện không lâu nhưng nhu cầu về viên nén mùn cưa ngày càng gia tăng và mang lại nhiều lợi ích khác nhau, cả trong dân dụng và công nghiệp Ở thị trường trong nước thì loại nhiên liệu này được sử dụng khá phổ biến ở nông thôn, mục đích ban đầu là chất đốt công việc nhóm bếp lửa, về sau cũng được sử dụng làm chất độn chuồng trong các trang trại chăn nuôi giúp cho việc giữ ẩm, tạo một môi trường thông thoáng, sạch sẽ cho động vật Ngoài ra trong lĩnh vực công nghiệp, viên nén mùn cưa là nhiên liệu thay thế quan trọng trong các hoạt động là ủi

ở xưởng may, dùng trong công đoạn thanh trùng, hấp, sấy tại các doanh nghiệp sản xuất đồ uống, thực phẩm Ngoài ra viên nén mùn cưa còn được sử dụng rộng rãi để làm chất đốt trong các lò sưởi dân dụng, thay thế điện, than đá, dầu, củi, do vậy chúng thường được xuất khẩu đến các thị trường của nhiều nước có khí hậu lạnh Bởi lượng nhiệt mà chúng tỏa ra gấp hơn hai lần so với gỗ, mà lượng tro sinh ra cũng thấp hơn, không có nhiều khói, do vậy loại nhiên liệu này khá thân thiện với môi trường

- Ngoài ra, mùn cưa còn là nguyên liệu sản xuất củi mùn cưa và than mùn cưa phục vụ cho nhu cầu đun nấu hằng ngày cũng như công nghiệp

Hình 2: Viên nén mùn cưa và củi mùn cưa

II CÔNG NGHỆ SẤY

- Nguyên liệu mùn cưa trong ngành chế biến gỗ ở nước ta thường có độ ẩm không đều, 30 – 50%, mà trong dây chuyền sản xuất viên nhiên liệu cũng như các loại gỗ và củi thì yêu cầu nguyên liệu đầu vào phải đạt độ ẩm từ 10 – 15% Do đó trước khi tạo viên thì mùn cưa phải qua công đoạn sấy giảm ẩm để đạt yêu cầu đầu vào

- Sấy là một quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt Ngày xưa người ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản là phơi nắng Tuy nhiên phơi nắng cũng bị hạn chế do diện tích sân phỏi cần phải lớn, vả lại còn phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi trong mùa mưa Vì vậy trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế xã hội người ta phải áp dụng biện pháp sấy nhân tạo

- Kết quả của quá trình sấy: hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên, điều đó có ý nghĩa quan trọng trên phương diện khác nhau Ví dụ như đối với các nông sản và thực phẩm nhằm tăng cường tính bền vững trong bảo quản; đối với các nhiên liệu (than, củi) được nâng cao lượng nhiệt cháy; đốt với gốm sứ làm tăng độ bền cơ học, và nói chung các vật liệu sau sấy đều được giảm giá thành trong vận chuyển

- Đối tượng của quá trình sấy thật đa dạng: bao gồm nguyên liệu bán thành phần và thành phẩm trong các giai đoạn khác nhau của quá trình sản xuất và chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau Nói một cách khác, kỹ thuật sấy được ứng dụng rỗng rãi trong các ngành công và nông nghiệp

- Phân loại quá trình sấy: do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy rất khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau:

• Dựa vào tác nhân sấy: thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò Ngoài ra còn có các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tần

• Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất thường

• Dựa vào phương thức làm việc: sấy liên tục hay sấy gián đoạn

• Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, hoặc thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ,

• Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy phun, sấy tầng sâu,

• Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy: cùng chiều, nghịch chiều và giao chiều

Trong bài này, em tập trung trình bày đề tài: “Thiết kế thiết bị sấy mùn cưa thùng quay”, do vậy

em tập trung giới thiệu và tính toán thiết bị sấy thùng quay với tác nhân sấy là khói lò

III THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY

Thiết bị sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ như cát, than đá, các loại quặng Thiết bị làm việc ở áp suất khí quyển, tác nhân sấy có thể là không khí hoặc khói lò

Thiết bị sấy thùng quay bao gồm một thùng hình trụ đặt nghiêng, có 2 vành đai đỡ, vành đai tỳ vào con lăn đỡ khi thùng quay Vật liệu vào sấy qua phễu nạp liệu Vật liệu trong thùng không quá 20 – 25% thể tích thùng Sau khi sấy xong, vật liệu khô được tháo ra ở đầu thấp của thùng Khí thải được dẫn để thu hồi các hạt vật liệu rắn bị dòng khí lôi cuốn theo Vận tốc chuyển động của tác nhân sấy trong thùng giữ vào khoảng 2 – 3 m/s, còn thùng quay với vận tốc 1 – 8 vòng/phút

Ưu điểm của loại thiết bị sấy thùng quay là quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu và tác nhân sấy, cường độ làm việc tính theo lượng ẩm đạt được cao Tuy nhiên do vật liệu

bị đảo trộn nhiều dễ bị gãy vụn, tạo ra bụi, nên trong một số trường hợp làm giảm phẩm chất của sản phẩm

Hình 3: Thiết bị sấy thùng quay trong thực tế

IV QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Vật liệu sấy là mùn cưa được cho vào buồng chứa, sau đó được nhập liệu vào thùng sấy nhờ hệ thống gầu tải Mùn cưa khi vào thùng sấy có độ ẩm 30%, chuyển động cùng chiều với tác nhân sấy Tác nhân sấy sử dụng là khói lò, tạo từ nhiên liệu đốt là than, sau khi qua buồng đốt được hòa trộn với không khí bên ngoài để đạt nhiệt độ thích hợp cho quá trình sấy Dòng tác nhân sấy được gia tốc bằng quạt đẩy đặt ở trước thiết bị, và quạt hút đặt cuối thiết bị

Thùng sấy có dạng hình trụ đặt nằm nghiêng, được đặt trên một hệ thống các con lăn đỡ và chặn Chuyển động quay của thùng được thực hiện nhờ bộ truyền động từ động cơ sang hộp giảm tốc đến bánh răng gắn trên thùng Bên trong thùng có các cánh đảo, dùng để nâng và đảo trộn vật liệu sấy, mục đích là tăng diện tích tiếp xúc giữa vật liệu sáy và tác nhân sấy, do đó tăng bề mặt truyền nhiệt, tăng cường trao đổi nhiệt để quá trình sấy diễn ra triệt để

Trong thùng sấy, mùn cưa được nâng lên đến độ cao nhất định, sau đó rơi xuống Trong quá trình

đó, vật liệu tiếp xúc tác nhân sấy, thực hiện các quá trình truyền nhiệt và truyền khối làm bay hơi

ẩm Nhờ độ nghiêng của thùng mà vật liệu sẽ được vận chuyển đi học theo chiều dài thùng Khi đi hết chiều dài thùng sấy, vật liệu sấy sẽ đạt được độ ẩm cần thiết là 15%

Sản phẩm mùn cưa sau khi sấy được đưa xuống băng tải tháo liệu vận chuyển vào kho Khí thải được quạt hút vào hệ thống cyclone để giữ lại những hạt vật liệu bị kéo theo, rồi theo quạt hút ra ngoài qua ống khói

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

Thông số ban đầu

 Tác nhân sấy: khói lò

- Nhiệt độ khói trước thùng sấy: 2100C

 Vật liệu sấy: mùn cưa

- Độ ẩm ban đầu của vật liệu trước khi vào thùng sấy (tính theo vật liệu ướt): 1 = 30%

- Độ ẩm ban đầu của vật liệu sau khi ra khỏi thùng sấy (tính theo vật liệu ướt): 2 = 15%

- Năng suất đầu vào: G1 = 6 tấn/h

- Khối lượng riêng vật liệu: r = 300 kg/m3

- Nhiệt dung riêng vật liệu: Cp = 2,72 kJ/kgK

I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT (CBVC)

- Lượng ẩm bốc hơi trong suốt quá trình sấy:

1 2 1

2.1 Tính các thông số tác nhân sấy

 Thông số trạng thái không khí ngoài trời (A)

Không khí ngoài trời có nhiệt độ 270C, độ ẩm 75%

- Áp suất hơi bão hòa

 Thông số trạng thái của khói lò sau lò đốt (B’), buồng hòa trộn (B)

 Tính toán quá trình cháy

Thành phần nhiên liệu than sử dụng:

L : hệ số không khí thừa của buồng đốt (CT 3.14/56 – [1])

Đối với các lò đốt nhiên liệu lấy khói như trong kỹ thuật sấy thì lđ = 1,2  1,3

Gọi  là hệ số không khí thừa của buồng hòa trộn, là tỉ số giữa lượng không khí khô cần cung cấp

thực tế cho lò đốt cộng với lượng không khí khô đưa vào buồng hòa trộn chia cho lượng không khí

khô lý thuyết cần cho quá trình cháy

- Nhiệt dung riêng của than Cnl = 1,3 kJ/kg.K

- Nhiệt dung riêng của không khí khô Cpk = 1,004 kJ/kg.K

Enthalpy của hơi nước:i2500 1,842 t (kJ/kg) (CT 3.16/57 – [1])

• Trong không khí ngoài trời:    

 Xác định các thông số của khói lò

- Lượng hơi nước trong khói lò:

 1,2 8,17 1   0,19 9 0,046 0,15 10,05    kg khói/kg nhiên liệu

• Sau buồng hòa trộn

  0 1 9 

k

8,608 8,17 1   0,19 9 0,046 0,15   70,57 kg khói/kg nhiên liệu

- Độ chứa ẩm của khói lò:

 Thông số trạng thái của khói lò sau buồng sấy (C)

Trong thiết bị sấy dùng khói lò làm chất vừa cung cấp nhiệt lượng cho vật liệu sấy vừa thải ẩm ra môi trường, quá trình sấy lý thuyết là quá trình không có tổn thất do vật liệu sấy, do thiết bị chuyền tải mang đi, không có tổn thất do tỏa ra môi trường qua các kết cấu bao che, mà chỉ có tổn thất

do tác nhân sấy mang đi Do đó, bao nhiêu nhiệt lượng khói lò cung cấp cho vật liệu sấy hoàn toàn dùng để tách ẩm khỏi vật liệu Khi ẩm tách khỏi vật liệu, lại bay vào trong khói, do đó ẩm đã mang toàn bộ nhiệt lượng mà khói đã mất trả lại dưới dạng ẩn nhiệt hóa hơi r và nhiệt vật lý của hơi nước

Cpat Vì vậy quá trình sấy lý thuyết bằng khói lò được xem là quá trình đẳng enthalpy

Ta có các thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết được xác định như sau:

- Enthalpy: I20 = I1 = 212,72 kJ/kg khói

- Chọn nhiệt độ đầu ra của tác nhân sấy là t20 = 480C

- Áp suất hơi bão hòa:

0,1105 1

0,0636

- Thể tích riêng:

5 2

Điểm C: Khói

lò sau buồng sấy

2.2 Tính toán cân bằng năng lượng

Giả sử lượng khói vào, ra thiết bị là không đổi, kí hiệu L'0 (kg/h)

Theo phương trình cân bằng vật chất:

III TÍNH TOÁN CBNL CHO THIẾT BỊ SẤY THỰC

Trong thiết bị sấy thực, ngoài tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi, trong thiết bị sấy thùng quay, còn có tổn thất nhiệt môi trường Qmt và tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi Qv

Trong thiết bị sấy thùng quay, không sử dụng nhiệt bổ dung và thiết bị không có bộ phân vận chuyển, do đó QBS = 0, QCT = 0

 Nhiệt lượng mang vào thiết bị:

- Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong lò đốt: L I'( 1I0)

- Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào:   

2 V W a V

 Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị

- Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi:L I'( 2I0)

- Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang đi:

2 2

2 V V

G C t

- Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường: Qmt

 Phương trình cân bằng năng lượng cho thiết bị sấy:

Vậy nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy thực:

CV kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của vật liệu sấy với độ ẩm 2

Ck = 2,3 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của vật liệu khô

Ca = 4,186 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của ẩm

ra của tác nhân sấy 350C

Vậy 4941,18 2,583 44 27 

204,921058,82

 I2 < I1: trạng thái của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực nằm dưới đường I = I1

 Các thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực

 Độ chứa ẩm của tác nhân sấy

     



 

1 2 1 1 2

1,004 143 48 0,025 2763,41 218,895

0,06052588,42 218,895

Điểm C: Khói

lò sau buồng sấy

Lượng khói cần thiết cho quá trình sấy:

 Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực:

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy ở trạng thái trước khi vào buồng sấy:

 Lượng nhiên liệu tiêu hao

Lượng nhiên liệu (than) tiêu hao để bốc hơi 1 kg ẩm



3986,05 0,2823548,78 0,6

IV TÍNH THỜI GIAN SẤY

Trong thiết bị, chọn cánh đảo trộn có dạng cánh nâng, có các thông số sau: (Bảng 6.1/177 – [2])

- Cường độ bay hơi thể tích của vật liệu: A = 30  40 kg/m3h, chọn A = 32 kg/m3h

- Khối lượng riêng vật liệu V = 300 kg/m3

Thời gian sấy được xác định theo:

m: hệ số lưu ý đến dạng cánh trong thùng, với cánh nâng m = 0,5

k1: hệ số lưu ý đặc tính chuyển động của vật liệu, trong sấy xuôi chiều, chọn k1 = 0,5

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH

I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CHO THÙNG SẤY

- Chọn đường kính thùng theo tiêu chuẩn DT = 1,8 m (Bảng XIII.6/359 – [4])

- Chiều dài của thùng:

D       (thỏa tỉ lệ giữa chiều dài và đường kính thùng)

- Tiết diện thùng sấy

II KIỂM TRA BỀ DÀY THÙNG

Thùng được chế tạo bằng thép không gỉ, mác thép X18H10T, có các thông số sau:

- Khối lượng riêng :  = 7900 kg/m3 (Bảng XII.7/313 – [4])

- Hệ số dẫn nhiệt :  = 16,3 W/m.độ (Bảng XII.7/313 – [4])

- Ứng suất cho phép tiêu chuẩn : []* = 140106 N/m2 (Hình 1-2/22 – [6])

- Giới hạn bền kéo : k = 540106 N/m2 (Bảng XII.7/313 – [4])

- Giới hạn bền chảy : ch = 220106 N/m2 (Bảng XII.7/313 – [4]) Thùng sấy có dạng hình trụ nằm ngang, chế tạo bằng phương pháp hàn, thùng làm việc ở áp suất khí quyển

- Hệ số bền mối hàn h: chọn hàn tự động dưới lớp thuốc, hàn giáp mối, 2 phía Với đường kính

133 10 0,95 1288 250,981 10

Các hệ số bổ sung bề dày tính toán:

- Ca: hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi trường, do vật liệu là thép không gỉ, Ca = 0

- Cb: hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường, tính trong trường hợp nguyên liệu có chứa các hạt rắn chuyển động với tốc độ lớn ở trong thiết bị, chọn Cb = 1 mm

- Cc: hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp Theo bảng XIII.9/364 - [3], chọn Cc= 0,8 mm

- Co: hệ số bổ sung để quy tròn kích thước, chọn Co =5,5 mm

Vậy bề dày thùng sấy: S = 8 mm

III KIỂM TRA VẬN TỐC TÁC NHÂN SẤY

Tốc độ trung bình của tác nhân sấy trong buồng sấy:

9,56 3,82,54

IV TÍNH BỀ DÀY CÁCH NHIỆT CỦA THÙNG

Để tránh mất mát nhiệt trong thiết bị sấy và để đảm bảo nhiệt độ bên ngoài thiết bị có thể cho phép công nhân làm việc bên cạnh thì thường bọc lớp cách nhiệt cho thiết bị sấy

4.1 Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy thành trong của thùng sấy 1 :

 Tính toán khối lượng riêng tác nhân sấy:

Độ ẩm trung bình của tác nhân sấy trong thiết bị sấy:

Bảng 4: Các thông số tác nhân sấy trong thùng sấy

STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị

Vậy quá trình truyền nhiệt giứa tác nhân sấy và thành thiết bị là truyền nhiệt do đối lưu cưỡng bức, dòng chảy trong ống có L 50

4.2 Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy đến môi trường xung quanh 2

Quá trình truyền nhiệt từ thành ngoài của thiết bị sấy đến môi trường xung quanh là quá trình truyền nhiệt do đối lưu tự nhiên và do bức xạ nhiệt

 Hệ số cấp nhiệt do đối lưu ’2

- Do thùng sấy đặt nằm ngang với góc nghiêng 1,50 nên việc xác định hệ số cấp nhiệt do đối lưu

tự nhiên xem như xác định hệ số cấp nhiệt của ống nằm ngang khi không khí có thể tích lớn chuyển động tự do Trong trường hợp này, các hằng số vật lý khi tính chuẩn số Nu, Gr lấy theo nhiệt độ trung bình của không khí môi trường

Bảng 5: Các thông số không khí bên ngoài thùng sấy

STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị

1 Áp suất hơi bão hòa pb bar 0,0355

- Chọn nhiệt độ thành ngoài của thùng sấy (phía tiếp xúc với không khí): tw4 = 350C  là nhiệt

độ thích hợp để nhiệt từ tác nhân sấy sau khi truyền qua vách thùng và lớp cách nhiệt đến phía thành ngoài của thùng thì không còn quá nóng, an toàn cho người làm việc

- Do hệ số dẫn nhiệt của thép lớn nên xem như nhiệt độ không đổi khi truyền qua bề mặt dày thân thùng và lớp bảo vệ Sơ đồ truyền nhiệt:

Hình 4: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng

5

9,81 1,9 35 27

7,1.101,59.10 27 273 Chuẩn số Nusselt

T2: nhiệt đô vật thể nguội, là nhiệt độ không khí bao quanh thùng, K, T2 = T0

1-2: độ đen của hệ Đối với bức xạ giữa khí và bề mặt vật thể, do bề mặt của khí lớn hơn bề mặt vật thể nên độ đen của hệ xem như bằng độ đen của vật thể: 1-2 = 1 = 0,8

4.5 Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài

- Gọi t1đ, t1c: nhiệt độ đầu và cuối của tác nhân sấy khi đi qua thùng sấy

t1đ = t1 = 143,060C