thầy Nguyễn Văn Lục giao cho nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy thùng quay với sản phẩm sấy là hạt bắp. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều song vẫn còn rất nhiều thiếu sót vì đây là lần đầu tiên làm đồ án nên cũng chưa có kinh nghiệm. Bên cạnh đó trình độ tự nghiên cứu và khả năng tư duy còn bị giới hạn, nên đồ án của em không thể tránh nhiều thiếu sót. Qua lần làm đồ án này em kính mong thầy cô giáo chỉ bảo đề em có thể hoàn thiện tốt hơn đồ án . Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Lục, cùng với các anh chị và bạn bè đã giúp em hoàn thành đồ án đúng hạ thầy Nguyễn Văn Lục giao cho nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy thùng quay với sản phẩm sấy là hạt bắp. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều song vẫn còn rất nhiều thiếu sót vì đây là lần đầu tiên làm đồ án nên cũng chưa có kinh nghiệm. Bên cạnh đó trình độ tự nghiên cứu và khả năng tư duy còn bị giới hạn, nên đồ án của em không thể tránh nhiều thiếu sót. Qua lần làm đồ án này em kính mong thầy cô giáo chỉ bảo đề em có thể hoàn thiện tốt hơn đồ án . Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Lục, cùng với các anh chị và bạn bè đã giúp em hoàn thành đồ án đúng hạ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MƠN Q TRÌNH & THIẾT BỊ ĐỒ ÁN MƠN HỌC QUÁ TRÌNH &THIẾT BỊ SẤY HẠT BẮP THÙNG QUAY NĂNG SUẤTSẢN PHẨM 5000 kg/h Cán hướng dẫn: Nguyễn Văn Lục Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Cường MSSV: 1410463 Lớp: HC14DK Chuyên ngành:Dầu khí Năm học: 2017-2018 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………… TP.HCM, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn Lời mở đầu Trong ngành cơng nghiệp hóa chất, thực phẩm, vật liệu xây dựng… sấy vấn đề quan trọng Trong ngành hóa chất vật liệu trình sấy dùng để tách nước nước khỏi nguyên liệu sản phẩm Trong ngành công nghiệp thực phẩm, sấy công đoạn quan trọng sau thu hoạch Để thực trình sấy người ta sử dụng thiết bị sấy như:buồng sấy, thùng sấy, hầm sấy… Được thầy Nguyễn Văn Lục giao cho nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy thùng quay với sản phẩm sấy hạt bắp Mặc dù cố gắng nhiều song nhiều thiếu sót lần làm đồ án nên chưa có kinh nghiệm Bên cạnh trình độ tự nghiên cứu khả tư bị giới hạn, nên đồ án em tránh nhiều thiếu sót Qua lần làm đồ án em kính mong thầy giáo bảo đề em hồn thiện tốt đồ án Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Văn Lục, với anh chị bạn bè giúp em hoàn thành đồ án hạn Mục lục: Chương 1: GIỚI THIỆU Chương 2: TÍNH TỐN THIẾT BỊ 2.1.Xác định thông số trạng thái tác nhân sấy sấy lý thuyết 2.2.Cân vật chất 2.3.Cân lượng 2.3.1 Lượng nhiệt cung cấp cho trình sấy lý thuyết 2.3.2 Lượng nhiệt cung cấp cho trình sấy thực 11 Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 12 3.1 Xác định kích thước cho thùng sấy 12 3.2 Thời gian sấy thùng 13 3.3 Kiểm tra bề dày thùng 14 3.4 Tính tốc độ tác nhân sấy thiết bị……………………………15 3.5 Tính trở lực qua thùng sấy 15 3.6 Tính chọn cánh đảo trộn 16 3.7 Chiều cao lớp vật liệu chứa thùng 17 3.8 Tính bề dày cách nhiệt thùng 17 3.9 Chọn kích thước chi thiết bị thùng quay 21 Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 22 4.1 Tính tốn caloryphe cấp nhiệt 22 4.2 Tính chọn xyclon 28 4.3 Thiết kế phận truyền động 30 4.4 Tính vành đai 32 4.5 Tính tải trọng thùng 33 4.6 Tính truyền bánh 34 4.7 Tính lăn đơn 37 4.8 Tính lăn chặn 38 4.9 Tính cơng suất chọn quạt…………………………………… 39 4.10 Tính gầu tải nhập liệu 40 Chương 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 Chương 1: GIỚI THIỆU TỒNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU Cây ngơ có tên khoa học Zea mays L thuộc chi Maydeae, họ hòa thảo Gramineae, có nguồn gốc từ Trung Mỹ Ở Việt Nam, ngô lương thực quan trọng thứ hai sau lúa màu quan trọng trồng nhiều vùng sinh thái khác nhau, đa dạng mùa vụ gieo trồng hệ thống canh tác.Ở nước ta ngô trồng hầu hết địa phương có đất cao dễ nước Những vùng trồng ngơ lớn Đơng Nam Bộ, Tây Ngun, miền núi phía Bắc, Trung du đồng Sông Hồng, Duyên hải Miền Trung Vấn đề bảo quản ngơ nhìn chung khó khăn ngơ mơi trường thuận lợi thích hợp cho sâu mọt phá hoại Muốn bảo quản lâu dài hạt phải có chất lượng ban đầu tốt, có độ ẩm an tồn Vì q trình sấy hạt sau thu hoạch có vai trò quan trọng bảo quản, chế biến nâng cao chất lượng hạt Với phương pháp bảo quản lâu hơn, dể dàng vận chuyển ứng dụng cho nhiều trình chế biến sản phẩm khác TỒNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP Sấy qúa trình tách pha lỏng khỏi vật liệu phương pháp nhiệt, trình khuếch tán chênh lệch ẩm bề mặt bên vật liệu, hay nói cách khác chênh lệch áp suất riêng phần bề mặt vật liệu môi trường xung quanh Người ta phân biệt loại: ➢ Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân nắng, gió Tuy nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn cần diện tích sân phơi rộng phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi mùa mưa ➢ Sấy nhân tạo: trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa phải dung dến tác nhân sấy khói lò, khơng khí nóng, q nhiệt.Q trính sấy nhân, dễ điều khiển triệt để sấy tự nhiên Và có nhiều cách phân loại: ➢ Dựa vào tác nhân sấy: - Sấy khơng khí hay khói lò - Sấy thăng hoa - Sấy tia hồng ngoại hay dòng điện cao tầng ➢ Dựa vào áp suất làm việc: - Sấy chân không - Sấy áp suất thường ➢ Dựa vào phương pháp làm việc: - Máy sấy liên tục - Máy sấy gián đoạn ➢ Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho qúa trình sấy: - Máy sấy tiếp xúc máy sấy đối lưu - Máy sấy xạ máy sấy dòng điện cao tầng ➢ Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy tầng sôi, sấy phun… ➢ Dựa vào chuyển động tương hỗ tác nhân sấy vật liệu sấy: sấy xuôi chiều, ngược chiều, chéo dòng… • Phương pháp thực Để nâng cao giá trị sử dụng nhiều mặt ngơ cơng đoạn sau thu hoạch làm khô, bảo quản chế biến nhằm làm giảm tổn thất trì chất lượng ngơ việc làm vơ quan trọng cần thiết Mục tiêu bảo quản: giữ đến mức tối đa số lượng chất lượng đối tượng bảo quản suốt trình bảo quản Ngơ hạt khơng có vỏ vỏ trấu, điều kiện bảo quản khơng tốt (ngơ chưa chín già, phơi chưa thật khơ, dụng cụ chứa đựng khơng kín )thì chim, chuột, mốc, mọt phá hỏng hồn tồn kho ngơ vòng vài ba tháng Vì cần làm ngô khô đến độ ẩm 12-14% để bảo quản an tồn, hạn chế mức độ hư hỏng Có thể làm khơ ngơ khơ hai cách: Phơi nắng sấy Nhưng đề tài yêu cầu sử dụng phương pháp sấy muốn bảo quản lương thực chế biến sản phẩm chất lượng cao, loại hạt cần sấy xuống độ ẩm bảo quản chế biến Để thực trình sấy sử dụng nhiều hệ thống buồng sấy, hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy…Mỗi hệ thống có ưu, nhược điểm phạm vi ứng dụng khác Chế độ sấy có ảnh hưởng lớn chất lượng sản phẩm sấy trình trao đổi nhiệt trao đổi chất phức tạp làm thay đổi cấu trúc vật lý mà thành phần hóa học nguyện liệu Để sấy ngô nông sản dạng hạt, người ta thường dùng thiết bị sấy tháp sấy thùng quay Ở đồ án môn học này, em chọn thiết bị sấy thùng quay thiết bị chuyên dụng để sấy vật liệu dạng hạt, cục nhỏ dùng rộng rãi công nghệ sau thu hoạch Trong thiết bị sấy thùng quay, vật liệu sấy trạng thái xáo trộn trao đổi nhiệt đối lưu với tác nhân sấy Trong trình sấy, hạt đảo trộn mạnh tiếp xúc tốt với tác nhân sấy nên tốc độ sấy nhanh hạt sấy hệ thống sấy thùng quay làm việc liên tục với suất lớn Tác nhân sấy sử dụng cho q trình sấy khơng khí nóng khói lò Q trình sấy bắp đòi hỏi đảm bảo tính vệ sinh an tồn cho thực phẩm nên ta chọn tác nhân sấy khơng khí, đun nóng caloriphe, nhiệt cung cấp cho khơng khí caloriphe từ khói lò Nhiệt độ tác nhân sấy phụ thuộc vào hạt Nguyên liệu bắp nguyên liệu chứa nhiều tinh bột, nhiệt độ sấy phụ thuộc vào nhiệt độ hồ hóa tinh bột, nhiệt độ hồ hóa tinh bột khoảng 600C, cần chọn nhiệt độ tác nhân sấy phù hợp, không cao không thấp, mục đích đẩy nhanh q trình sấy khơng làm cho nhiệt độ nguyên liệu vượt nhiệt độ hồ hóa, em chọn nhiệt độ tác nhân sấy đưa vào thùng sấy 550C Tốc độ khơng khí nóng thùng khơng q m/s để tránh vật liệu bị nhanh khỏi thùng Vận tốc thùng khoảng 5- vòng /phút Ưu điểm: + Quá trình sấy đặn mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt vật liệu sấy tác nhân sấy + Cường độ sấy lớn, đạt 100kg ẩm bay hơi/m3h + Thiết bị nhỏ gọn, khí tự động hóa hồn tồn Nhược điểm + Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi vỡ vụn Do nhiều trường hợp làm giảm chất lượng sản phẩm sấy QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Hạt bắp làm trước cho vào buồng chứa, sau nhập liệu vào thùng sấy hệ thống gầu tải Hạt bắp vào thùng sấy có độ ẩm ban đầu 19%, chuyển động chiều với tác nhân sấy Tác nhân sấy sử dụng khơng khí gia nhiệt hệ thống caloriphe khí- hơi, dòng tác nhân sấy gia tốc quạt đẩy Thùng sấy có dạng hình trụ đặt nằm nghiêng góc 3-50 so với mặt phẳng ngang, đặt hệ thống lăn đỡ chặn Chuyển động quay thùng thực nhờ truyền động từ động sang hộp giảm tốc đến bánh gắn thùng Bên thùng có gắn cánh đảo, dùng để đảo trộn vật liệu sấy, mục đích tăng diện tích tiếp xúc vật liệu sấy tác nhân sấy, tăng bề mặt truyền nhiệt, tăng cường trao đổi nhiệt để trình sấy diễn triệt để Trong thùng sấy, hạt bắp nâng lên đến độ cao định, sau rơi xuống Trong q trình đó, hạt bắp tiếp xúc với khơng khí nóng, thực q trình truyền nhiệt truyền khối làm bay ẩm Nhờ độ nghiêng thùng mà hạt bắp vận chuyển dọc theo chiều dài thùng Khi hết chiều dài thùng sấy, hạt bắp đạt độ ẩm cần thiết 14% Sản phẩm hạt bắp sau sấy đưa vào buồng tháo liệu, băng tải đưa ngồi Dòng khơng khí sau qua buồng sấy chứa nhiều bụi, nên cần phải đưa qua hệ thống xyclon để tránh thải bụi bẩn vào khơng khí gây ô nhiễm Không khí sau lọc bụi thải vào môi trường, phần bụi lắng thu hồi qua cửa thu bụi xyclon xử lý riêng Chương 2: TÍNH TỐN THIẾT BỊ ❖ Các thơng số vật liệu sấy • Năng suất sản phẩm: G2 = 5000 kg h • Độ ẩm ban đầu vật liệu sấy: 1 = 19 % • Độ ẩm ban đầu vật liệu sấy: 2 = 14 % • Chọn đường kính tương đương hạt bắp: d = 0, 75 mm [3] • Tác nhân sấy khơng khí nóng • Chọn cường độ sấy: A = 30 kg m3 h • Khối lượng riêng hạt: r = 1253 kg m3 [3] • Khối lượng riêng khối hạt (xốp): = 850 kg m3 [3] • Nhiệt dung riêng vật liệu khơ: CVLK = 1,5 kJ/kg.K [1] ❖ Các thông số tác nhân sấy • Nhiệt độ mơi trường: t0 = 27 C (Nhiệt độ trung bình Hồ Chí Minh) • Độ ẩm mơi trường: 0 = 74 % (Độ ẩm thành phố Hồ Chí Minh) • Áp suất khí trời: pt = 0,981 bar • Nhiệt độ vào sấy: t1 = 55 C • Nhiệt độ khỏi sấy: t2 = 35 C ❖ Trạng thái tác nhân sấy qua trình sấy lý thuyết: • Áp suất bão hòa: Pb = exp 12 − 4026, 42 , (bar) [14] 235,5 + t Trong t tính ( C ) • dPa = Pb (0, 621 + d ) Pb Hàm ẩm: d = 0, 621 , (kg ẩm/kg kkk) Pt − Pb dPa P = b (0, 621 + d ) Trong đó: tính (%), :là độ ẩm pt = 0,981 bar , pt :là áp suất khí • Enthalpy: I = ik + d ia [14] Hay I = Ck t + d ( r + Ch t ) [14] Trong đó: ik , i j có đơn vị ( kj kg ): Enthalpy 1kg khơng khí khơ 1kg nước Ck = 1, 004 kj kg.K : Nhiệt dung riêng khơng khí khơ Ch = 1,842 kj kg.K : Nhiệt dung riêng nước r = 2500 kj kg : Ẩn nhiệt hóa nước I = 1, 004 t + d ( 2500 + 1,842 t ) (kJ / kg ) I − 1, 004 t d = 2500 + 1,842 t (kg am/kg kkk) t = I − 2,500 d (C ) 1, 004 + 1,842 d • Thể tích riêng: 288 T = Pa − Pb (m3 / kg kk) [6] Trong đó: Pa, Pb lấy đơn vị N/m2 2.1 Xác định thông số trạng thái tác nhân sấy trinh sấy lý thuyết: a) Thơng số trạng thái khơng khí ngồi trời (A): Khơng khí ngồi trời có: • Nhiệt độ: t0 = 27 C • Độ ẩm: = 74% • Áp suất bão hòa: Pb = exp 12 − • Hàm ẩm: d = 0, 621 d = 0,621 4026,42 = 0,0355 bar 235,5 + 27 Pb Pt − Pb 0,74 0,0355 = 0,017 kg ẩm/kg kkk 0,981 − 0,74 0,0355 • Enthalpy: I = 1,004 t + d ( 2500 + 1,842 t ) I = 1,004 27 + 0,017 ( 2500 + 1,842 27 ) = 70,453 kJ / kg • Thể tích riêng: = = 288 T Pa − Pb (m3 / kgkkk) 288 ( 27 + 273 ) (0,981 − 0,74 0,0355) 10 = 0,905 m3 / kgkkk b) Tại nhiệt độ tác nhân sấy vào thùng sấy: Khơng khí quạt đưa vào caloriphe đốt nóng đẳng ẩm (d1 =d0) đến trạng thái B( d1,t1) Trạng thái B trạng thái tác nhân sấy vào thùng Nhiệt độ t1 điểm B nhiệt độ cao tác nhân sấy , tính chất l D h5 h3 h2 a h1 a h4 4.2 Tính chọn xyclon: Hình 1:Xyclon đơn ЦH-15 ❖ Tác nhân sấy sau qua thùng sấy mang theo nhiều hạt bụi bắp Do đó, cần phải có biện pháp để làm khơng khí sau sấy trước thải vào môi trường Trong hệ thống sấy thùng quay thường dùng xyclon đơn Chọn loại xyclon đơn ЦH-15 với góc nghiêng cửa vào a = 15o Loại đảm bảo độ làm bụi lớn với hệ số sức cản thủy lực nhỏ Khi thiết kế, loại ЦH-15 chọn đường kính từ 40 - 800 mm hệ số làm bụi tăng bán kính nhỏ kéo theo suất giảm, ta dùng nhiều cyclon làm việc song song, ta dùng xyclon đơn • Lưu lượng khí vào xyclon lưu lượng tác nhân sấy khỏi thùng sấy: Vxyclon = 37206,95 m3/h = 10,335 m3/s • Căn vào lưu lượng khí vào xyclon, ta chọn đường kính xyclon D = 800 mm [6] Ta tra kích thước xyclon ЦH-15 • Bunke chứa bụi: ✓ Thể tích làm việc bunke nhóm xyclon : Vbunke = 7,8m3 [6] ✓ Góc nghiêng thành bunke cần phải lớn góc nghiêng rơi tự nhiên ,thường lấy từ 55 60o [6] chọn 60o 28 • Độ làm xyclon: -` = 98% [6], đường kính hạt bụi tách từ 0,15 1mm lớn so với đường kính bụi thiết kế cho xyclon [6] Bảng:Kích thước xyclon loại ЦH-15 lọc bụi STT Kích thước loại ЦH-15 Ký hiệu Cơng thức Đường kính D Chiều cao cửa vào a 0,66D 528 Chiều cao ơng tâm có mặt bích h1 1,74D 1392 Chiều cao phần hình trụ h2 2,26D 1808 Chiều cao phần hình nón h3 2,0D 1600 Chiều cao phần bên ngồi ơng tâm h4 0,3D 240 Chiều cao chung H 4,56D 3648 Đường kính ngồi ơng d1 0,6D 480 Đường kính cửa tháo bụi d2 0,3D 240 10 Chiều rộng cửa vào b1/b 0,26D/0,2D 208/160 11 Chiều dài ống cửa vào l 0,6D 480 h5 0,32D 256 12 Khoảng cách từ tận xyclon đến mặt bích Giá trị Đơn vị 800 mm 13 Góc nghiêng nắp ơng vào 15 Độ 14 Hệ số trở lực xyclon 105 Đơn vị • Tốc độ quy ước: q = V 10,335 = = 20,6 m / s 0,785.D 0,785 0,82 [6] • Trở lực qua xyclon: q2 k 20,62 1,1465 pxl1 = = 105 = 2604mmH 2O 2.g 9,81 [6] 29 4.3 Thiết kế phận truyển động 4.3.1 Chọn động ➢ Cơng suất cần để quay thùng: Ta có: N = 0,1310−2.DT 3.LT a.n. ( KW ) [7] Trong đó: n : Số vòng quay thùng, vòng /phút a : Hệ số phụ thuộc vào dạng cánh, a = 0,063 [7] : Khối lượng riêng xốp trung bình, = 750 kg/m DT,LT: Đường kính chiều dài thùng, m N = 0,13 10−2 23 0,063 1 750 = 3,9312 KW ➢ Chọn A02- 52- 4, có đặc tính sau: • Cơng suất động cơ: Nđc = 7,5 kw • Vận tốc quay: nđc = 1460 vòng/phút • Hiệu suất: = 77% • Hệ số cơng suất: cos =0,65 Công suất động làm việc: Nlv = N đc = 7,5 0,77 = 5,775 kw Vậy thõa điều kiện N lv N cần thiết đề quay thùng 4.3.2 Chọn tỷ số truyển động - Tỷ số truyền động chung hệ thống: ic = nñc nthuøng = 1460 = 1460 Do tỷ số truyền động lớn nên phải sử dụng hệ thống truyền động giảm tốc cho thùng Sử dụng phận giảm tốc trục vít- bánh Hệ thống truyền động sau: trục động nối thẳng với trục vít, trục vít truyền động qua bánh vít, từ bánh vít qua bánh nhỏ hộp giảm tôc, qua bánh lớn, sau khỏi hộp giảm tốc, truyền qua tang dẫn động đến thùng qua bánh lớn gắn vào thùng Hình3.2: Sơ đồ hệ thống truyền động cho thùng 30 - Chọn tỷ số truyền động: • i12 = • i23 = • i01 = ic 1460 = = 60,833 i12 i23 - Số vòng quay trục: i= nk n = nk +1 = k n K +1 i - Công suất cần để quay thùng: N'= N đc = 3, 9312 = 5,105 kW 0, 77 - Công suất trục: = N k +1 = N k +1 = .N k Nk Trong đó: chọn hiệu suất phận truyền động như:[8] + Bộ truyền bánh trụ hở: hbr= 0,93 – 0,95=> chọn hbr=0,93 + Hiệu suất truyền bánh trụ che kín: hbr’ = 0,96 – 0,98 => chọn hbr’ = 0,96 +Hiệu suất truyền trục vít: Trv = đc 0, 77 = = 0,862 ' br br 0,93 0,96 Bảng Bảng sơ đổ truyền động Trục Động Thông số Tỷ số truyền động i Vận tơc quay n (vòng/ph) Cơng suất N (kW) Trục I 60,833 1460 24 5,105 4,4 Trục II Trục III 6 3,7928 3,27 31 4.4 Tính vàng đai: ➢ Chọn sơ thơng số vành đai sau: • Bề rộng vành đai: B=100mm • Bềdày vành đai: thùng tải trọng nặng chọn h= B = 38, 46 mm Chọn h=40mm 2, • Vật liệu làm vành đai: thép CT3, =7850kg/m3 • Gân để lắp vành đai: • Chiều dày:h1=77 mm • Bề rộng: h2=40mm • Chiều dài: l=160mm • Chân đế: - Chiều dày: h3=20mm - Bề rộng: h4=40mm - Chiều dài: h5=240mm - Chiều cao: h6=40mm ➢ Khoảng cách gân thân thùng đề lắp chân đế:60mm ➢ Đường kính ngồi vành đai: Dđai=2037+2(40+20+60)= 2277mm ➢ Khối lượng vành đai: mđai = 2. V = 7850 ( Dđai − Dng2 ) B = 7850 (2, 277 − 2, 037 ) 0,1 = 1276, 677 kg 4 32 4.5 Tính tải trọng thùng: ➢ Khối lượng thùng quay: • Tiết diện thùng sấy hình vành khăn • Thể tích vật liệu làm thùng sấy: Vvl = L ( DN2 − D ) = 8 (2,019 − 2 ) = 0, 48m3 • Khối lượng thùng: mthung = Vvl c = 0,48 7900 = 3792 kg • Tương tự ta tính khối lượng lớp cách nhiệt lớp bảo vệ Bảng:Khối lượng thùng sấy với L =8 m Thông số Vật liệu Thân thùng Lớp cách nhiệt Lớp bảo vệ Khối lượng cánh nâng Mthùng(kg) OX18H1OT Bông thủy tinh OX18H1OT Khối lượng riêng (kg/m3) 7900 Đường kính (m) Đường Khối kính ngồi lượng (kg) (m) 2,019 3792 200 2,019 2,033 71,287 7900 2,033 2,037 808,093 849,408 5520,788 33 4.6 Tính truyền bánh Bộ truyền bánh truyền chuyển động từ tang dẫn đến bánh lớn gắn vào thùng Đây chế truyền động hai tục song song nên ta sử dụng truyền động bánh trụ thẳng, truyền động hở, bánh ăn khớp ➢ Chọn vật liệu chế tạo bánh răng: Chọn nhóm bánh có độ rắn HB 350,được cắt gọt xác sau nhiệt luyện Bánh có khả chạy mòn tốt Để tránh dính bề mặt làm việc bánh răng, lấy độ rắn bánh nhỏ bánh lớn 30-50HB ➢ Bánh lớn[16] - Vật liệu: thép C35 thường hóa - Độ rắn: HB=200 - Giới hạn bền kéo: b = 480 N/mm2 - Giới hạn chảy: ch = 240 N/mm2 ➢ Bánh nhỏ: - Vật liệu: thép C45 thường hóa - Độ rắn: HB=190 - Giới hạn bền kéo: b = 580 N/mm2 - Giới hạn chảy: ch = 290 N/mm2 ➢ Xác định ứng suất uốn cho phép: Đối với làm việc mặt: 1,5 −1 u = n k ( N / mm2 ) [8] Trong đó: –1 (N/mm2):giới hạn mỏi uốn ✓ Thép C45: −1 = 0,45 580 = 261 N / mm2 ✓ Thép C35: −1 = 0,45 480 = 216 N / mm2 n: hệ số an toàn,đối với bánh thường thép rèn hóa, chọn n= 1,5 k: hệ số tập trung ứng suất chân bánh răng, chọn k = 1,8 ➢ Ứng suất uốn cho phép của: 1,5 261 = 145 N / mm2 ✓ Bánh nhỏ: u nhoû = 1,5 1,8 1,5 216 = 120 N / mm2 ✓ Bánh lớn: u lớn = 1,5 1,8 ➢ Chọn hệ số tải trọng: K = 1,3–1,5, chọn hệ số tải trọng K=1,3 sử dụng vật liệu có khả chạy mòn, vận tốc thấp ➢ Chọn chiều dài tương đối bánh răng: Đối với truyền bánh trụ thẳng, trục ổ tương đối cứng (HB 350), theo bảng 3-17/51-[8] 34 b = 20 30 m m = Trong đó: b:chiều rộng bánh răng(mm) m: modun bánh Chọn m = 20 ➢ Chọn hệ số hệ số dạng răng: Chọn số bánh nhỏ(bánh dẩn động) Z1 = 35 (răng) Theo bảng 3-18/52-[8], chọn hệ số dạng y1 = 0.4135 ➢ Tính modun bánh răng: m= 19 106 K N 19 106 1,3 3,9312 =3 = 13, 225 mm y.1[ ]u m Z1.n 0, 4135 145 20 35 1 [8] Chọn modun theo [8]=> m =16mm ➢ Xác định khoảng cách trục A, số chiều rộng bánh răng: Khoảng cách trục xác định theo công thức: m = (0, 01 0, 02) A [8] A= m = (800 1600) mm , chọn 0, 01 0, 02 A= 1400mm • Số bánh dẫn nhỏ: Z1 = 2A 1400 = = 35 m(i + 1) 16(4 + 1) [8] • Số bánh bị dẫn( lớn): Z = i.Z1 = 35 = 140 (răng) • Chiều rộng bánh dẫn(nhỏ): b = m m = 20 16 = 320 mm • Chiều rộng bánh bị dẫn(lớn) b’ = 320-10 =310 mm ➢ Kiểm tra sức bền uốn bánh răng: u = 19,1106 K N y m2 Z n b u [8] • Hệ số dạng y xác dịnh theo bảng 3-18/52–[8]: ✓ Bánh nhỏ: y= 0,4135 ✓ Bánh lớn: y= 0.5170 • Ứng suất uốn chân nhỏ: u1 = 19 106 1,3 3,9312 = 13, 65 N / mm2 [ u ] = 145 N / mm2 0, 4135 16 35 320 • Ứng suất uốn chân lớn: 19 106 1,3 3,9312 u1 = = 16,9 / mm2 [ u ] = 120 N / mm2 0,517 16 140 1 310 Vậy bánh thỏa điều kiện bền uốn 35 ➢ Bảng Các thông số hình học chủ yếu truyền: STT Thơng số Modun Số Đường kính vòng lăn Khoảng cách trục Chiều rộng bánh Đường kính vòng đỉnh Đường kính vòng chân Chiều cao đầu Chiều cao Kí hiệuĐơn vị m (mm) Z (răng) Cơng thức tính dl (mm) dl = m Z A (mm) A= Bánh dẫn Bánh nhỏ dẩn lớn 16 35 140 560 d1 + d2 b (mm) 2240 1400 320 310 De (mm) De = dl + m 592 2272 Di (mm) Di = dl − 2,5 m 520 2200 hd (mm) H hd = m h = 2,25 m 16 36 ➢ Tính lực tác dụng lên trục( khơng xét ma sát) • Moment xoắn Mx: 9,55 106 N 9,55 106 3,9312 = = 6257160 Nmm [8] n M x 6257160 = = 22347 N [8] Lực vòng P: P = d1 560 Mx = • ❖ Khối lượng phận bánh răng: thép có khối lượng riêng 7850 kg/m3 Bánh xem tương đương vật có tiết diện hình vành khăn với: Chọn: • Đường kính ngồi = Đường kính vòng đỉnh = 2272 mm • Đường kính = Đường kính vòng chân = 2200 mm • Rộng b=310 mm • Khối lượng răng: b 0,31 2 M rang = ( Drang (2, 2722 − 2, 22 ) 7850 = 615, kg ng − Drang tr ).CT = 4 • Khối lượng vật liệu: M nl = Fcd L.r = 0,628 1253 = 6295,072 kg • Tổng khối lượng thùng: M = M thung + M rang + M vd + M nl = 5520,788 + 615,4 + 1276,677 + 6295,072 = 13707,937 kg 36 • Tổng tải trọng thùng: Q = M g = 13707,937 9,81 = 134474,862 N • Tải trọng tác dụng lên vành đai= Q/2=67237,431 N • Phản lực tác dụng lên lăn đỡ: Q T= = 67237, 431 = 38819,55 N 2.cos 2.cos 30 • Kiểm tra lại bề rộng vành đai: B T 38819,55 = = 1,62cm = 16,2 mm (thỏa) Pr 24000 (CT5.34/250-[5]) Do thùng quay chậm nên chọn Pr =24000 N/cm 4.7 Tính lăn đỡ Chọn góc hai lăn đở là:2 = 60 = 30 Q S N T Hình 3.3 : Lực tác dụng lên lăn ➢ Phản lực lăn đỡ lên vành đai: Q 134474,862 T= = = 77639,1 N [16] cos cos 30 ➢ Lực đẩy lăn theo chiều ngang: S = T sin = 77639,1 sin 300 = 38819,55 N ➢ Lực ép lăn lên bệ: N = T cos = 77639,1 cos300 = 67237, 43 N ➢ Bề rộng lăn : Bc = B + (3 5) = 10 + (3 5) = 13 15 cm ,chọn Bc=15cm [16] ➢ Đường kính lăn thép: dc T 77639,1 = = 12,94 17, 25cm [16] (300 400).B (300 400) 15 0, 25 Ddai dc 0,35 Ddai 0, 25 2277 dc 0,35 2277 569, 25 dc 796,95 Ta chọn d= 680 mm 37 4.8 TÍNH CON LĂN CHẶN: ➢ Lực dọc thùng U xác định sau: U = Q sin = 134474,862 sin 3 = 7037,87 N Lực U có khuynh hướng kéo thùng tụt xuống, ta đăt lăn sát vành đai đề giữ thùng vị trí ổn định Trên thùng quay, ta lắp hai lăn chặn nằm hai phía vành đai đặt gần bánh vòng Khi lắp đặt, lắp cho trục lăn vng với mặt đất ➢ Góc nghiên lăn: sin = d Dđai Trong đó: d: đường kính lăn;𝛼 =30: góc nghiên thùng quay d = sin 30 = = d = 119,17 mm 2277 Vậy chọn d=120mm ➢ Lực tác dụng lớn lên lăn: Fmax = Q.( f + sin ) Trong đó, f hệ số ma sát vành đai lăn, chọn f =0,1 = Fmax = Q.( f + sin ) = 134474,862 (0,1 + sin30 ) = 20485,36 N 38 4.9 TÍNH CƠNG SUẤT VÀ CHỌN QUẠT - Năng suất quạt V (m3/h): khơng khí kít bẩn suất quạt lấy lưu lượng khí theo tính tốn điều kiện làm việc - Trở lực mà quạt phải khắc phục: lấy tổn thất cột áp tồn phần điều kiện làm việc Cơng suất trục động điện vận chuyển khí là: N= V P ,KW, (CT II.239a/463, [6]) 1000.q tr Với: tr=0,9: hiệu suất truyền động quạt với động bánh ma sát Chọn q=0,5 :hiệu suất quạt.Tra P (N/m2) từ giản đổ đặc tuyến quạt ly tâm Ц 9–57, N8 (H.II.60a/490-[6]) - Công suất động điện: Nđc = k3.N,kw Với, k3: hệ số trữ (CT II.240/464, [6]) Bảng : Tính cơng suất chọn quạt STT Đại lượng Năng suất trung bình Khối lượng riêng tác nhân sấy Tổn thất cột áp toàn phần Hiệu suất quạt Kí hiệu Quạt hút Quạt đẩy V (m3/s) 10,335 10,87 (kg/m3) 1,146 1,125 P (N/m2) 1030 1100 q 0,5 0,5 23,66 26,57 27,2 30,6 30 35 Công suất trục N (kW) động điện Công suất động Nđc (kW) điện Tốc độ vòng n(m/s) bánh guồng Do N>5KW thỉ k3=1,15 4.10 TÍNH GẦU TẢI NHẬP LIỆU: 39 Ta chọn cấu nhập liệu gầu tải chúng có ưu điểm sau: cấu tạo đơn giản, kích thước gọn, có khả vận chuyển vật liệu lên độ cao lớ, suất cao Do vật liệu sấy bắp hạt có đường kính trung bình 7,5mm, dạng hạt, ẩm, ta chọn gầu tải băng vận tốc cao, gầu nơng, gắn cố định Bắp vật liệu có ma sát nhỏ, dó ta chọn phương pháp nhập liệu sau: đổ vật liệu xuống đáy gầu, dùng gầu múc, vận chuyển lên 4.10.1 Chọn chi tiết gầu tải: ➢ Bộ phận kéo: Băng làm vải cao su Chọn chiều rộng băng 400mm, chọn số lớp vải z=5(do vật liệu dạng hạt [2]) ➢ Gầu: Chọn loại gầu nông đáy tròn có kích thước sau: A=65mm; B=125mm; h=85mm: chiều cao gầu; R=30mm; i=0,2lít =0,0002m3: dung tích gầu - Các gầu đáy tròn lắp phận kéo cách khoảng: a = (2,5 3).h = 3.85 = 255(mm) - Khi bắt đầu gắn vào băng, ta đập lõm phần kim loại xung quanh lỗ bắt vít, để ghép gầu vào băng, mặt băng bu long nằm mặt phẳng, băng ơm khít với tang ➢ Tan dẫn động: tang gầu tải băng chế tạo cách hàn Đường kính tan xác định: D = (125 150 ) z = 150 = 750 (mm) ,chọn đường kính theo tiêu chuẩn D=800mm [2] 4.10.2 Xác định suất công suất gầu tải: ➢ Năng suất gầu tải: 40 i Q = 3,6 . v(T / h) a Trong đó: chọn v=4m/s: vận tốc cấu kéo băng b:khối lượng riêng xốp khối hạt =0.6: hệ số chứa đầy vật liệu gầu, cho vật liệu dạng hạt 0, 2.10−3 0, 6.750.4 = 5, 082 Q = 3, (tấn/h) 255.10−3 ➢ Công suất gầu tải: Công suất cần thiết động truyền chuyển động cho gầu tải dùng băng: N đc = Q.H 5, 082.4,3 = = 0, 085(kw) 367. 367.0, Trong đó: H=4,3m: chiều cao nâng vật liệu gầu tải = 0,7: hiệu suất gầu tải băng, H 30m Chương 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 [1] Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, 2002 [2] Nguyễn Văn Lụa, Kĩ thuật sấy vật liệu, NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM, 2001 [3]Nguyễn Văn Lụa, Kĩ thuật sấy nông sản thực phẩm, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 2002 [4] Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Nguyễn Đình Thọ, “Thiết bị trao đổi nhiệt”, NXB KHKT, 1999 [5] Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2006 [6] Trần Xoa tác giả, Sổ tay trình- thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 1, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1999 [7] Trần Xoa tác giả, Sổ tay q trình- thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 2, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1999 [8] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo dục, 2000 [9] Phạm văn bơn, Qúa trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm- Tập 5: Qúa trình Thiết bị Truyền nhiệt ổn định, NXB ĐHQG TP.HCM, 2007 [10] Hồ Lệ Viên, Thiết kế- tính tốn chi tiết thiết bị hóa chất, tập 1, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1978 [11] Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, Cơ học vật liệu rời, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1998 [12] Phạm Thị Tải, Trương Đích, Kỹ thuật trồng ngơ giống suất cao,NXB Lao Động-Xã Hội,2005 [13] Phạm Xuân Vượng, Trần Như Khun,Giáo trình kỹ thuật sấy nơng sản, Hà Nội, 2006 [14] Trần Văn Phú,Kỹ thuật sấy, NXB Giáo dục,2008 [15] Phan Văn Thơm, Số tay thiết kế thiết bị hóa chất chế biến thực phẩm, Viện đào tạo mở rộng, 1992 [16] Hồ Lệ Viên, Thiết kế- Tính tốn chi tiết thiết bị hóa chất, tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật,1978 42 ... Để thực trình sấy người ta sử dụng thiết bị sấy như:buồng sấy, thùng sấy, hầm sấy Được thầy Nguyễn Văn Lục giao cho nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy thùng quay với sản phẩm sấy hạt bắp Mặc dù cố... khối làm bay ẩm Nhờ độ nghiêng thùng mà hạt bắp vận chuyển dọc theo chiều dài thùng Khi hết chiều dài thùng sấy, hạt bắp đạt độ ẩm cần thiết 14% Sản phẩm hạt bắp sau sấy đưa vào buồng tháo liệu,... liệu Để sấy ngô nông sản dạng hạt, người ta thường dùng thiết bị sấy tháp sấy thùng quay Ở đồ án môn học này, em chọn thiết bị sấy thùng quay thiết bị chuyên dụng để sấy vật liệu dạng hạt, cục