Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều để sấy CuO với năng suất 320 tấnngày.

Khoa: Công nghệ hóa GVHD: Nguyễn Văn Mạnh NỘI DUNG Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều để sấy CuO với năng suất 320 tấnngày. Các số liệu ban đầu: • Độ ẩm đầu của vật liệu: 12% • Độ ẩm cuối của vật liệu: 1,5% • Nhiệt độ khói vào: 750°C • Nhiệt độ khói ra: 100°C STT TÊN BẢN VẼ Khổ giấy Số lượng 1 Vẽ dây chuyền sx A4 1 2 Vẽ máy sấy thùng quay A0 1 Khoa: Công nghệ hóa GVHD: Nguyễn Văn Mạnh NỘI DUNG Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều để sấy CuO với năng suất 320 tấnngày. Các số liệu ban đầu: • Độ ẩm đầu của vật liệu: 12% • Độ ẩm cuối của vật liệu: 1,5% • Nhiệt độ khói vào: 750°C • Nhiệt độ khói ra: 100°C STT TÊN BẢN VẼ Khổ giấy Số lượng 1 Vẽ dây chuyền sx A4 1 2 Vẽ máy sấy thùng quay A0 1 Khoa: Công nghệ hóa GVHD: Nguyễn Văn Mạnh NỘI DUNG Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều để sấy CuO với năng suất 320 tấnngày. Các số liệu ban đầu: • Độ ẩm đầu của vật liệu: 12% • Độ ẩm cuối của vật liệu: 1,5% • Nhiệt độ khói vào: 750°C • Nhiệt độ khói ra: 100°C STT TÊN BẢN VẼ Khổ giấy Số lượng 1 Vẽ dây chuyền sx A4 1 2 Vẽ máy sấy thùng quay A0 1

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc - -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Các số liệu ban đầu:

 Độ ẩm đầu của vật liệu: 12%

 Độ ẩm cuối của vật liệu: 1,5%

 Nhiệt độ khói vào: 750°C

 Nhiệt độ khói ra: 100°C

Chương 1.GI I THI U CHUNGỚ Ệ 10

1.1 Gi i thi u chung v kỹ thu t s yớ ệ ề ậ ấ 10

1.1.1 Khái ni m và m c đíchệ ụ 10

1.1.2 Phân lo i phạ ương pháp s yấ 10

1.1.3 M t s nhân t nh hộ ố ố ả ưởng t i t c đ s yớ ố ộ ấ 13

1.1.4 Vai trò c a s y trong kỹ thu t và đ i s ngủ ấ ậ ờ ố 15

1.1.5 Đ c đi m c a khói nóngặ ể ủ 17

1.2 Gi i thi u v máy s y thùng quayớ ệ ề ấ 19

1.2.1 C u t oấ ạ 19

a) Cánh nâng 21

b) Cánh nâng chia khoang 21

c) Cánh phân bố đều( cánh phân phối chữ thập) 21

d) Cánh hỗn hợp 21

e) Cánh phân vùng 21

1.2.2 Nguyên lý ho t đ ngạ ộ 22

1.2.3 u, nhƯ ược đi m c a h th ng s y thùng quayể ủ ệ ố ấ 23

1.2.4 L a ch n thi t bự ọ ế ị 24

1.3 Gi i thi u v v t li u CuOớ ệ ề ậ ệ 24

Chương 2.TÍNH TOÁN VÀ L A CH N NHIÊN LI UỰ Ọ Ệ 26

2.1 Thông s ban đ uố ầ 26

2.1.1 Ki u thi t b s yể ế ị ấ 26 2.1.2 Đi u ki n môi trề ệ ườ 26ng

2.1.3 V t li u s y là CuO v i các thông sậ ệ ấ ớ ố 27

2.1.4 Tác nhân s yấ 27

2.2 Tính toán các thông s c a nhiên li uố ủ ệ 27

2.2.1 Thành ph n c a thanầ ủ 27

2.2.2 Nhi t dung riêng c a than đáệ ủ 28

2.2.3 Nhi t tr c a thanệ ị ủ 29

2.2.4 Lượng không khí khô c n thi t đ đ t cháy m t kg thanầ ế ể ố ộ 29

2.2.5 Entapi c a nủ ước trong h n h p khóiỗ ợ 29

2.2.6 H s không khí th a sau quá trình hòa tr nệ ố ừ ộ 30

2.2.7 Tr ng thái c a khói trạ ủ ước khi vào lò 36

Chương 3.TÍNH TOÁN THI T B CHÍNHẾ Ị 38

3.1 Cân b ng v t li uằ ậ ệ 38

3.1.1 Lượng m bay h iẩ ơ 38

3.1.2 Lượng CuO ra kh i thùng s yỏ ấ 38

3.2 Các thông s c b n c a thùng s yố ơ ả ủ ấ 38

3.2.1 Th tích c a thùng s yể ủ ấ 38

3.2.2 Chi u dài, đề ường kính và b dày thùngề 39

3.2.3 Th i gian l u v t li u trong thùngờ ư ậ ệ 40

3.2.4 S vòng quay c a thùngố ủ 40

3.2.5 Công su t c n thi t đ quay thùngấ ầ ế ể 41

3.2.6 Các thông s c b n c a thùng s yố ơ ả ủ ấ 41

3.3.1 Tr ng thái c a khói ra kh i thùng s yạ ủ ỏ ấ 42

3.3.2 Cân b ng nhi t lằ ệ ượng trong quá trình s yấ 43

3.4 Quá trình s y th c tấ ự ế 44

3.4.1 Nhi t t n th t ra môi trệ ổ ấ ườ 44ng 3.4.2 T n th t do CuO mang ra kh i thùng s yổ ấ ỏ ấ 52

3.4.3 Xác đ nh giá tr ∆ (lị ị ượng nhi t b sung th c t )ệ ổ ự ế 53

3.4.4 Tr ng thái c a khói ra kh i thùng s yạ ủ ỏ ấ 53

3.4.5 Lượng khói c n thi t đ b c h i 1kg mầ ế ể ố ơ ẩ 55

3.4.6 Lượng than c n thi t cho quá trìnhầ ế 55

3.4.7 Cân b ng nhi t lằ ệ ượng trong thi t b s yế ị ấ 55

3.4.8 Ki m tra nhi t lể ệ ượng m t mát ra môi trấ ườ 56ng 3.4.9 Lượng nhi t c n cung c p cho thùng s yệ ầ ấ ấ 56

Chương 4.TÍNH TOÁN C KHÍƠ 57

4.1 Tính toán h th ng d n đ ngệ ố ẫ ộ 57

4.1.1 Tính toán và l a ch n đ ng cự ọ ộ ơ 57

4.1.2 Tính toán đ ng h c h th ng d n đ ng c khíộ ọ ệ ố ẫ ộ ơ 58

4.2 Tính toán b truy n đ ng bánh răngộ ề ộ 60

4.2.1 Ch n v t li uọ ậ ệ 60

4.2.2 Xác đ nh ng su t cho phépị ứ ấ 60

4.2.3 Các thông s c b n c a b truy nố ơ ả ủ ộ ề 63

4.3 Ki m tra đ b n thân thùngể ộ ề 71

4.3.1 Tr ng lọ ượng c a v t li u trong thùngủ ậ ệ 71

4.3.2 Tr ng lọ ượng thùng r ngỗ 72

4.3.3 Tr ng lọ ượng bánh răng vòng 72

4.3.4 Tr ng lọ ượng cánh x iớ 73

4.3.5 Tr ng lọ ượng vành đai 73

4.3.6 Kho ng cách c a 2 vành đaiả ủ 74

4.3.7 T i tr ng trên m t đ n v chi u dài thùng không k bánh răng ả ọ ộ ơ ị ề ể vòng 74 4.3.8 Momen u n do t i tr ng trên gây raố ả ọ 74

4.3.9 Momen u n do bánh răng vòng gây raố 74

4.3.10 Momen ch ng u nố ố 75 4.3.11 ng su t thân thùngỨ ấ 75 4.4 Tính toán vành đai 75

4.4.1 T i tr ng trên m t vành đaiả ọ ộ 75

4.4.2 Ph n l c c a con lănả ự ủ 76

4.4.3 B r ng c a vành đaiề ộ ủ 76

4.4.4 B dày c a vành đaiề ủ 76

4.4.5 Momen u nố 77

4.4.6 Momen ch ng u nố ố 77

4.4.7 Các thông s c a vành đaiố ủ 78

4.5 Tính toán con lăn đỡ 78

4.5.1 B r ng c a con lănề ộ ủ 78

4.5.2 Đường kính c a con lănủ 78

4.5.3 ng su t ti p xúcứ ấ ế 79

4.5.4 Các thông s c a con lăn đố ủ ỡ 80

4.6 Tính toán con lăn ch nặ 80

4.6.1 L c l n nh t tác d ng lên con lăn ch nự ớ ấ ụ ặ 80

4.6.2 Xác đ nh bán kính con lăn ch nị ặ 81

4.6.3 Ki m tra đ b n con lăn ch nể ộ ề ặ 81

4.6.4 Các thông s c a con lăn ch nố ủ ặ 82

Chương 5.TÍNH TOÁN THI T B PHẾ Ị Ụ 82

5.1 Tính toán bu ng đ tồ ố 82

5.1.1 Di n tích b m t ghi lòệ ề ặ 82

5.1.2 Th tích bu ng đ tể ồ ố 83

5.1.3 Chi u cao c a bu ng đ tề ủ ồ ố 83

5.1.4 S ghi lòố 84

5.1.5 T l m t ghi f/Fỉ ệ ắ 84

5.2 Tính toán và ch n qu tọ ạ 84

5.2.1 Năng su t qu tấ ạ 84

5.2.2 Công su t c a qu tấ ủ ạ 84

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa

Và trong các quy trình sản xuất của rất nhiều sản phẩm thì sấy là một công đoạn không thể thiếu trong các dây chuyền nhằm mục đích chủ yếu để bảo quản được lâu dài ở các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu… sau khi thu hoạch cũng cần sấy khô để tránh bị nấm mốc Hoặc các vật liệu trong xây dựng cũng cần có độ ẩm phù hợp để phối trộn Ngoài ra quá trình sấy còn mang lại rất nhiều lợi ích thiết thực trong đời sống sinh hoạt: bảo quản, giảm chi phí, tăng chất lượng sản phẩm…

Đồ án về nội dung sấy là một trong những bài tập lớn nằm trong chương trình của bộ môn hóa công khoa công nghệ hóa của trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội, nó giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn về quá trình sấy và các quá trình trong côngnghệ hóa, kĩ năng tra cứu tài liệu, tính toán…

Được thầy giáo… giao đề tài là: sấy CuO với năng suất 320 tấn/ngày Dựa trên những kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy em đã hoàn thành đồ án của mình

Em xin chân thành cảm ơn thầy Mạnh cùng với các thầy cô trong khoa Côngnghệ Hóa đã chỉ bảo tận tình, giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án Do hạn chế vềtài liệu nên đồ án này không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận được sự đóng góp, sửa chữa của thầy,cô

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Á Hậu

Lớp: ĐH hóa dầu 2-k9

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy

1.1.1 Khái niệm và mục đích

Khái niệm:Sấy là quá trình tách lỏng ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt Ngày xưa người ta thường dùng ánh nắng mặt trời để tách ẩm nhưng nếu trời mưa thì không được Vì vậy người ta phải dùng sấy nhân tạo, kết quả thu được là vật liệu khô

Mục đích:

 Bảo quản vật liệu(lúa, ngô,quặng, ….) vì sấy sẽ làm giảm độ ẩm của vật liệuđến mức cần thiết mà các vi khuẩn, nấm mốc không phát triển được hoặc ị

ức chế giảm sự hoạt động của chúng

 Tiết kiệm năng lượng tiêu tốn cho quá trình vận chuyển vì sấy làm giảm kíchthước và trọng lượng của vật liệu

 Đảm bảo các thông số kỹ thuật cho quá trình gia công vật liệu, quá trình trộnnguyên liệu…

 Đảm bảo tính mỹ thuật

1.1.2 Phân loại phương pháp sấy

 Theo nguồn cung cấp nhiệt thì chia làm 2 loại:

 Sấy tự nhiên: dùng nhiệt năng để bay hơi ẩm được lấy từ tự nhiên như năng lượng mặt trời, năng lượng gió… Phương pháp này có ưu điểm là tiết kiệm chi phí nhưng năng suất thấp và không điều khiển được vận tốc của quá trình

 Sấy nhân tạo: dùng nguồn năng lượng do con người tạo ra như khói lò, hơi nước bão hòa, dòng điện… phương pháp này khắc phục được các nhược điểm của phương pháp sấy tự nhiên.

 Theo phương pháp truyền nhiệt trong kĩ thuật sấy:

 Sấy đối lưu: là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không khí nóng, khói lò

 Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mà truyền nhiệt gián tiếp qua một vách ngăn

 Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

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

 Sấy thăng hoa( sấy lạnh): là phương pháp tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy bằng cách làm lạnh tác nhân sấy và vật liệu sấy làm cho môi trường có độchân không rất cao nhiệt độ thấp nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng

và bay hơi từ trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng

 Theo phương pháp làm việc:

 Máy Sấy liên tục

 Máy Sấy gián đoạn

 Theo áp suất làm việc:

 Sấy chân không

 Sấy áp suất thường

 Theo tác nhân sấy:

 Sấy không khí hay sấy khói lò

 Theo sự chuyển động tương đối của tác nhân sấy và vật liệu sấy

 Sấy xuôi chiều

 Sấy ngược chiều

 Sấy chéo dòng

 Theo cấu tạo thiết bị:

 Thiết bị sấy buồng: làm việc theo chu kỳ, vật liệu đưa vào thiết bị theo từng mẻ, độ ẩm và nhiệt độ thay đổi theo thời gian sấy Chế độ làm việc không ổn định Trong thiết bị sấy buồng môi chất sấy cóthể chuyển động

tự nhiên hay cưỡng bức nhờ quạt gió Vật liệu được để trên khay hoặc giá Do làm việc gián đoạn nên sấy không đồng đều , thời gian sấy dài, năng suất thấp, tổn thất năng lượng Khí nóng phân bố không đồng đều trong toàn bộ buồng sấy

 Thiết bị sấy hầm: làm việc liên tục, chế độ nhiệt ổn định, cấu tạo đơn giản do vậy năng suất cao nhưng không được đồng đều

 Thiết bị sấy nhiều băng tải: vật liệu được đảo trộn, thời gian sấy nhanh, 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, vật liệu có thể bị vỡ vụn, không sấy được vật liệu quá ẩm do có khả năng bị bết dính lại trên băng tải làm giảm hiệu quả sấy

 Thiết bị sấy thùng quay: là thiết bị làm việc có chu kỳ, làm việc liên tục,cường độ bốc hơi ẩm lớn , quá trình sấy đều đặn, tiếp xúc giữa khói nóng

và vật liệu tốt, thời gian sấy nhanh, thiết bị gọn, có thể cơ khí hóa, tựđộng hóa được hoàn toàn, thích hợp sấy nhiều loại vật liệu, năng suất lớn.Vật liệu bị đảo trộn nhiều dễ bị vỡ vụn có thể ảnh hưởng đến chất lượngsản phẩm, không sấy được vật liệu có độ bết dính lớn làm giảm hiệu quảsấy, cấu tạo thiết bị phức tạp

 Thiết bị sấy tầng sôi: cường độ sấy lớn, năng suất cao, năng suất cao, thiết bịsấy đồng đều, có thể cơ khí hóa tự động hóa hoàn toàn tuy nhiên khó vật liệu

có thể bị vỡ vụn tạo bụi, bào mòn thiết bị, tốn năng lượng cho thiết bị thu hồibụi

 Thiết bị sấy phun: Thiết bị sấy phun: sấy nhanh, vật liệu ở dạng bột mịnkhông cần nghiền, phụ hợp vật liệu không sấy ở nhiệt độ cao tuy nhiênkích thước phòng sấy lớn, tốc độ của tác nhân sấy nhỏ do đó cường độsấy nhỏ tiêu tốn năng lượng lớn, cấu tạo thiết bị phức tạp.

1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy, tốc độ sấy thường thay đổi trong suốtquá trình sấy bởi một số yếu tố như nhiệt độ không khí, tốc độ chuyển động củakhông khí,độ ẩm tương đối của không khí, kích thước nguyên liệu,……

a) Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí

Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió…, việcnâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nước trong nguyênliệu giảm xuống càng nhiều Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạn cho phép vìnhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm chonguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sựchuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặt ngoài Nhưng với nhiệt độ làmkhô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sựthối rữa, hủy hoại nguyên liệu Nhiệt độ sấy thích hợp được xác định phụ thuộcvào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ chức của thịt quả và đối với các nhân tốkhác Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thì nguyên liệu có những biến đổi khácnhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩm trong quá tŕnh sấy cao hơn 600 thì protein bị biếntính, nếu trên 900 thì fructaza bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidintạo polyme cao phân tử chứa N và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ramạnh mẽ Nếu nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trịdinh dưỡng và mất giá trị cảnh quan của sản phẩm

Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếch tán ngoại bịphá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội thì chậm lại dẫnđến 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 quálớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Vì tốc độ chuyển động của khôngkhí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá tŕnh sấy, còn tốc độquá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại Vì vậy, cần phải có một tốc độ gió thích hợp,nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô

Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá tŕnh làm khô, khi hướng gió song songvới bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh Nếu hướng gió thổi tớinguyên liệu với góc 45oC thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổi thẳng vuônggóc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm

c) Ảnh hưởng độ ẩm tương đối của không khí

Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trìnhlàm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm lại Các nhà báchọc Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ ẩm tương đối của không khílớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm tương đối của không khíkhoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừng lại và bắt đầu xảy ra hiện tượngngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại

Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránh hiện tượngtạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn tức là vừa sấyvừa ủ

Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí 50%đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó, một trongnhững phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến hành làm lạnh để

cho hơi nước ngưng tụ lại Khi hạ thấp nhiệt độ của không khí dưới điểm sươnghơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí cũng được hạthấp Như vậy để làm khô không khí người ta áp dụng phương pháp làm lạnh.

d) Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy Nguyên liệu càng bé,càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích thước 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 khí quyển) thìtốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyênliệu δ

e) Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm

Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội và khuếch tánngoại phù hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô Trong khi làm khô quátŕnh ủ ẩm người ta gọi là làm khô gián đoạn

f) Ảnh hưởng của đặc tính của nguyên liệu

Nguyên liệu mà có độ xốp cao, có tính mao dẫn thường sấy nhanh hơn so vớinguyên liệu có độ xốp kém Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độlàm khô cho phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như:nước, lipit, chất khoáng, protein, Vitamin, kết cấu tổ chức thịt quả chắc hay lỏnglẻo

1.1.4 Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống

Kỹ thuật sấy đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp và đời sống.Trong quy trình công nghệ sản xuất của rất nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấykhô để bảo quản lâu ngày Trong nông nghiệp có nhiều sản phẩm nông nghiệp nhưlúa, ngô, đậu… sau khi thu hoạch cần sấy khô kịp thời nếu không sản phẩm sẽ có

chất lượng kém thậm chí bị hỏng, tuy nhiên người ta thường sấy tự nhiên bằng cáchphơi nắng, nếu vào mùa mưa thì rất bất lợi do vậy cần tiến hành sấy nhân tạo Qua

đó có thể thấy quá trình sấy không thể thiếu trong công nghiệp cũng như nôngnghiệp

Sau quá trình sấy sẽ thu được vật liệu khô theo mong muốn

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, đối với cácgốm 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, bao gồmnguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm trong các giai đoạn khác nhau của qúatrình sản xuất và chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau Nói cách khác,

kỹ thuật sấy được ứng dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp và nôngnghiệp

- Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng tháipha của lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trong quá trình sản xuấtđều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm Như vậy trong thực tế cóthể 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 hành theocác 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 dòng điệncao tần, sấy thăng hoa, sấy chân không…

- Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trong qui trình côngnghệ 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 cũng được cảitiến và phát triển như trong nghành hải sản, rau quả và nhiều loại thực phẩm khác.Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu…sau khi thu hoạch cần sấykhô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ bị giảm chất lượng thậm chí bị hỏng dẫn đếntình trạng mất mùa sau thu hoạch

Do nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bị sấy đểsấy các loại sản phẩm khác nhau.Ngoài ra đôi khi cùng một loại sản phẩm nhưngnếu yêu cầu về qui mô sấy khác nhau thì cũng đòi hỏi thiết bị sấy phù hợp Đối vớitừng loại sản phẩm đã được biết trước, nhằm đạt được các yêu cầu của sản phẩmsấy với chi phí nhiên liệu và đầu tư thiết bị ban đầu thấp nhất

1.1.5 Đặc điểm của khói nóng

Ở đề tài này, dùng than làm nhiên liệu làm nóng không khí để sấy tác nhân Khisấy bằng khói thường tốn hi phí đầu tư, năng lượng

Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy dùng tác nhân sấy là khói

Không khínhiên liệu

sấy thải buồng đốt buồng hòa trộn buồng sấy

Trong buồng đốt người ta đốt cháy nhiên liệu với hệ số không khí thừa thích hợp

để quá trình cháy tốt nhất, khói thoát ra được đưa vào buồng hòa trộn, ở đây người

ta đưa thêm không khí hòa trộn với khói để tạo thành tác nhân sấy có nhiệt độ thíchhợp Sau đó tác nhân sấy được đưa vào buồng sấy để thực hiện quá trình sấy rồi thải ra ngoài

Ưu, nhược điểm của quá trình sấy bằng khói

Ưu điểm:

 Có thể điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy trong một khoảng rất rộng Có thể sấy ở nhiệt độ cao 900-> 1000°C và ở nhiệt độ thấp 70 -> 90°C hoặc thậm chí 40 -> 50°C

 Cấu trúc hệ thống đơn giản, dễ chế tạo và lắp đặt

 Đầu tư vốn ít vì không dùng calorife

 Giảm tiêu hao điện năng do giảm trở lực hệ thống

 Nâng cao được hiệu quả sử dụng nhiệt của hệ thống thiết bị

Nhược điểm

 Gây bụi cho sản phẩm và thiết bị

 Có thể gây hỏa hoạn hoặc xảy ra các phản ứng hóa học không cần thiết, ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm

Khi sử dụng phương pháp sấy bằng khói phải chú ý khắc phục những nhược điểm trên để đạt được các yêu cầu sấy những loại sản phẩm khác nhau

1.2.Giới thiệu về máy sấy thùng quay

Hệ thống sấy thùng quay là một thùng sấy hình trụ

với một góc nghiêng xác định Trong thùng có các

cánh xáo trộn, khi thùng quay thì vật liệu sấy

chuyển động từ đầu này sang đầu kia và tác nhân

sấy cũng vào đầu này ra đầu kia

Hệ thống sấy thùng quay chuyên dùng sấy vật liệu

dạng hạt hoặc dạng cục nhỏ, độ ẩm thường lấy đi

là độ ẩm bề mặt

1.2.1 Cấu tạo

Cấu tạo máy sấy thùng quay gồm 3 bộ phận chính:

+ Buồng đốt

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

+ Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò

 Buồng đốt là nơi tạo ra khói lò có nhiệt độ thích hợp để dùng làm tác nhânsấy

 Thùng quay(thùng sấy): Cấu tạo chính của máy sấy thùng quay là thùng sấy.Thùng sấy là một hình trụ đặt nghiêng so với phương nằm ngang từ 1 – 6 ̊̊,toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên hai vành đai đỡ, vành đai đỡđược đặt trên con lăn đỡ Muốn điều chỉnh thời gian lưu của vật liệu người

ta điều chỉnh khoảng cách của hai con lăn đỡ Thùng quay nhờ gắn chặt vớibánh răng ăn khớp với bánh răng dẫn động nhận truyền động của động cơqua bộ giảm tốc Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng quaphễu nạp liệu Vật liệu vào thùng không quá 20 – 25% thể tích thùng Vậtliệu sau khi sấy được tháo qua cửa tháo sản phẩm ra ngoài

Thùng sấy là thùng hình trụ rỗng làm bằng thép, mặt trong được bọc một lớp cáchnhiệt Hệ thống sấy thùng quay được quy chuẩn hóa theo đường kính của thùng là1,2m; 1,4m; ; 2,8m tỷ lệ với chiều dài thùng theo công thức: L/D =3,5 7 Tùy theođường 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 đổi nhiệtgiữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn tăng hiệu suất của quá trình nhưng cũng cóthể không cần cánh trộn Phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm còn đầu thùng cắmvào lò đốt hoặc nối với ống dẫn tác nhân sấy Giữa thùng quay, hộp tháo và lò có cơcấu bịt kín để không cho khí nóng và khói lò thoát ra ngoài Bên trong buồng cuối lò

có gắn quạt hút, ống khói và xyclon lắng bụi tạo thành hệ thống thông gió bên trongmáy sấy

Khí nóng và vật liệu sấy có thể đi cùng chiều hoặc ngược chiều bên trong thùng Phíađầu chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp các cánh xoắn một đoạn 700 – 1000mmchiều 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 hơn 3m/s đểtránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng Các đệm ngăn trong thùng vừa có tácdụng phân phối vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặttiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cấu tạo của các đệm ngăn phụ thuộc vàokích 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 liệu cục 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 thập và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiết diệncủa thùng được dùng để sấy các vật liệu để sấy các vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi

thùng quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu và tác nhân sấylớn.

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

a b c

d e f

a) Cánh nâng

b) Cánh nâng chia khoang

c) Cánh phân bố đều( cánh phân phối chữ thập)

d) Cánh hỗn hợp

e) Cánh phân vùng

Nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 200°C thì dùng khói lò nhưng không cho nhiệt độ lớn hơn800°C

 Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò: tùy theo vật liệu sấy mà người ta lắp đặtcác thiết bị khác nhau để thu hồi và xử lý bụi thường người ta dùng xyclon đểthu hồi sản phẩm sấy bay theo tác nhân sấy hoặc khử ụi trước khi thải tác nhânsấy ra môi trường.

1.2.2 Nguyên lý hoạt động

15

8

1 2

3

4

5 6

9

10 11

12

14

7 13

2.Vành đi đỡ 7.Thi t b l c b iế ị ọ ụ 12.Băng t iả

3.Con Lăn đỡ 8.Lò đ tố 13.Ph u ti p li uễ ế ệ

4.Bánh răng 9.Con lăn ch nặ 14.Van đi u ề

ch nh ỉ5.Ph u h ng s n ễ ứ ả

ph mẩ 10.Mô t qu t chuy n đ ngơ ạ ể ộ 15.Qu t th iạ ổ

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 – 6̊ 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 được tháo ra qua cơ cấu tháo sản phẩm Ẩmbốc 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 hạt bụi được tách ra và hồi lưu lại bằng tải xích Khí sạch được thải ra ngoài

1.2.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống 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 mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt

+ 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 lượng sản phẩm+ Vật liệu có độ bết dính lớn gây khó khăn trong quá trình sấy làm giảm hiệu quảsấy

+ Không sấy được thiết bị dễ vỡ

+ Cấu tạo thiết bị phức tạp

1.2.4 Lựa chọn thiết bị

Theo đề tài là sấy CuO năng suất 320 tấn/ngày Độ ẩm đầu vào 12% , độ ẩm đầu ra

là 1,5 %, đường kính trung bình hạt quặng là 3mm vật liệu dạng cục nhỏ lên dùngđệm ngăn phân phối chữ thập nhiệt độ đầu vào của khói lò là 750° C

1.3 Giới thiệu về vật liệu CuO

Đồng (II) Ôxit(công thức CuO) là một oxit của Cu Nó có

phân tử gam là 79,54 g/mol, nhiệt độ nóng chảy 1148°C

chất này có trong tự nhiên dạng bột oxit đồng màu đen

 Tính chất hóa học

Đồng (II) oxit không tan trong nước nhưng tan dễ trong dung dịch axit tạo thànhmuối Cu(II) và trong dung dịch NH3 tạo thành phức chất amoniacat:

CuO + 2HCl = CuCl2 + H2OCuO + 4NH3 + H2O = Cu(NH 3 ) 4 (OH) 2

Người ta lợi dụng phản ứng thứ hai để loại khí O2 ra khỏi các khí: cho khí cần tinhchế di qua bình đựng phoi đồng đã đổ ngập dung dịch NH3, khí O2 là tạp chất sẽtác dụng với phoi dồng tạo thành CuO và CuO tan ngay trong dung dịch NH3 nênoxi tiếp tục với phoi đồng.

Khi đun nóng với P2O5, SnCl2,FeCl2, đồng (II) oxit bị khử thành muối đồng(II)

2CuO + SnCl2 = 2CuCl + SnO2

3CuO + 2FeCl2 = 2CuCl + CuCl2+ Fe2O3

Khi đun nóng, CuO dễ bị khử bởi H2,CO,NH3,thành kim loại

CuO + CO = Cu + CO2 ( 300°C)Tính lưỡng tính của CuO thể hiện khi tan trong kiềm nóng chảy tạo thành cuprit:

M2CuO2, M2CuO3, MCuO2,

 Ứng dụng:

Đồng(II) Oxit được dùng để tạo màu lục cho thủy tinh gốm sứ thủy tinh chứa keođồng có màu đỏ thắm.Oxit đồng là một flux khá mạnh, nó làm tăng tốc độ chảyloãng của men nung và tăng khả năng crazing do hẹ số dãn nở nhiệt cao

 Điều chế:

Đồng(II) oxit được điều chế trực tiếp từ đơn chất hoặc bằng cách nhiệt phânhidroxit, nitrat,caconat

2Cu + O2 = 2CuO (600°C)Cu(OH)2 = CuO + H2O ( 50-80°C)

Chương 2 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU

2.1Thông 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: 25°C

- Độ ẩm tương đối của không khí: 80%

Hàm ẩm của không khí:

xo = 0,622

.

Hàm nhiệt: xo =0,016 (kg/kg kkk)

Hàm ẩm: Io = 65,676 (kJ/kg kkk)

2.1.3 Vật liệu sấy là CuO với các thông số

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

- Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy: 2%

- Lượng vật liệu đưa vào máy sấy: 320 tấn/ ngày  13333,33 kg/h

2.1.4 Tác nhân sấy

Khói lò:

- Nhiệt độ khói lò vào thùng sấy: t1 = 750C

- Nhiệt độ khói lò ra thùng sấy: t2 = 100C

2.2Tính toán các thông số của nhiên liệu

Chuyển các thành phần sau sang thành phần làm việc

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

Alv = A.100 – W = 7,6 100 – 4 =7,296 %

 Các thành phần khác:

2.2.2 Nhiệt dung riêng của than đá

Áp dụng công thức tính nhiệt dung riêng của than đá:

Ct= 873 + 3,7.to + 625.x (J/kg.độ) (CT I.48 – 153- STT1)

Trong đó:

to: là nhiệt độ của than trước khi vào lò đốt, to = 25C

x: hàm lượng chất bốc, x= 3 %

 Ct = 837 + 3,7.25 + 625.0,03 = 948,25(J/kg.độ)

2.2.3 Nhiệt trị của than

Nhiệt trị cao của than:

ro: là nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0C, ro= 2493.103 (J/kg)

Ch : nhiệt dung riêng của hơi nước, Ch = 1,97.10-3( J/kg.C

t: nhiệt độ hỗn hợp của khói vào lò (t = 750o C)

 ih= 2493 + 1,97.750 = 3970,5 (kJ/kg)

2.2.6 Hệ số không khí thừa sau quá trình hòa trộn

Trong thực tế tùy thuộc vào việc tổ chức quá trình cháy và độ hoàn thiện của

buồng đốt mà lượng không khí khô thực tế L, để đốt cháy một kg nhiên liệu lớn hơn lượng không khí khô lý thuyết Lo Tỷ số giữa L và Lo người ta gọi đó hệ số không khí thừa của buồng đốt, như vậy:

αbd =

Rõ ràng khi αbd càng lớn khả năng cung cấp oxy càng tốt nhưng nhiệt độ buồng đốtlại giảm và do đó quá trình cháy lại không tốt Buồng đốt được thiết kế và xây dựng càng hoàn thiện thì hệ số không khí thừa càng nhỏ Do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, vì thế trong thiết bị sấy thùng quay dùng khói lò làm TNS người ta phải tổ chức hòa trộn với không khí ngoài trời để hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp Vì vậy, trong hệ thống sấy thùng quay người ta xem hệ số không khí thừa là tỷ số giữa không khí khô cần cung cấp thực tế cộng với lượng không khô đưa vào buồng hòa trộn với lượng không khí khô lý thuyết cần đưa cho quá tình cháy.Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy bằng khói lò:

Không khínhiên liệu

Q1: nhiệt lượng than mang vào tính cho 1kg than

Q2: nhiệt lượng do không khí mang vào

Q3: nhiệt do đốt 1kg than

a) Nhiệt lượng do than mang vào:

Q1= Cn.tn

Trong đó :

Cn: nhiệt dung của than (Cn = 948,25.10-3 kJ/kg.oC)

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

 Q1= 25.948,25.10-3= 23,706 (kJ)

b) Nhiệt lượng do không khí mang vào

Q2= Lo.Io.αTrong đó:

Lo: Lượng không khí khô lý thuyết cho quá trình cháy; Lo= 9,795 (kg/kg than)

Io: hàm nhiệt của không khí vào buồng đốt; Io= 65,676 (kJ/kg kkk)

α: hệ số thừa không khí

 Q2= 9,795.65,676.α = 643,296α

c) Nhiệt lượng do đốt 1kg than:

Q3 = QC.Trong đó:

; hiệu suất buồng đốt thường từ 0,85 – 0,95.ta chọn  = 0,9

QC : nhiệt trị cao của than; Qc= 29816,625 (kJ/kg)

 Q3= 0,9.29816,625 = 26834,963 (kJ/kg)

Vậy tổng nhiệt lượng vào buồng đốt là:

Q4 : Nhiêt do x mang ra.ỉ

Q5 : Nhi t do không khí mang ra kh i bu ng đ t.ệ ỏ ồ ố

Q6 : Nhi t m t mát ra môi trệ ấ ường

Ck: Nhi t dung riêng c a khói; Cệ ủ k = 1,004 kJ/kgºC

Lo : Lượng không khí lý thuy t đ đ t 1kg than;Lế ể ố o= 9,795 kg/kg than

xo : Hàm m c a không khí; xẩ ủ o = 0,016 kg/kg kkk

ia1 : Entapin c a nủ ước trong khói; ia1 = 2493 + 1,97.750= 3970,5 kJ/kg

iao : Entapin c a n c trong không khí, iủ ướ ao = 2493 + 1,97.25 = 2542,25 kJ/kg

=

−

= 3,378

Ta th y r ng hai k t qu trên x p x nhau, ch n ấ ằ ế ả ấ ỉ ọ α = (3,267+ 3,378)/2 = 3,321

2.2.7 Trạng thái của khói trước khi vào lò

1 1

1

(0, 621 ). bh

x P

x P

Trong đó :

Pbh = exp = exp= 2736,23 ( bar )

D = 5

 Dt = = 1,654 ( m ) ; Ch n Dọ t = 1,7 ( m )

 : Góc nghiêng c a thùng quay, đ Thủ ộ ường góc nghiêng c a thùngủdài 2,53o, còn thùng ng n đ n 6ắ ế o, ch n ọ  = 2,5o

.

m, k : H s ph thu c vào c u t o cánh và chi u chuy n đ ng c a khíệ ố ụ ộ ấ ạ ề ể ộ ủ

trong thùng; theo ( B ng VIIA – 122 – STT2 ) ả ta có k = 1 và m = 0,75

 : Th i gian l u l i c a v t li u trong thùng quay ờ ư ạ ủ ậ ệ

 : Kh i l ng riêng x p trung bình c a cát; ố ượ ố ủ  = 1600 ( kg/m3 )

Dt,Lt : Đường kính và chi u dài c a thùng: Dề ủ t = 1,7 và Lt = 8,5 ( m )

- L p thân thùng : làm t v t li u là thép CT3, có chi u dày ớ ừ ậ ệ ề δ3 = 0,0136 ( m )

3.3 Quá trình sấy lý thuyết

3.3.1 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy