Thiết kế máy sấy thùng quay sấy cát năng suất 2000 kgh

GIỚI THIỆU 1.1 Nội dung đồ án Thiết kế máy sấy thùng quay dùng để cát với suất 2000 kg/h 1.2 Thơng số tính tốn Vật liệu sấy: cát Thông số: - Nhiệt độ vào : 27 OC Độ ẩm đầu vào Độ ẩm đầu r a Năng suất đầu ra: 2000 kg/h Tác nhân sấy: khói lò Thơng số: - Nhiệt độ vào: 800 OC Nhiệt độ : 160 OC TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan sấy Quá trình sấy trình làm bốc nước khỏi vật liệu nhiệt Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm dẫn nhiệt, đối lưu, xạ lượng điện trường có tần số cao Mục đích q trình sấy làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền bảo quản tốt Trong trình sấy, nước cho bay nhiệt độ khuếch tán chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu môi trường xung quanh Sấy trình khơng ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian thời gian Tùy theo trình cấp nhiệt cho ẩm mà người ta phân phương pháp sấy khác nhau: Cấp nhiệt đối lưu gọi sấy đối lưu, cấp nhiệt dẫn nhiệt gọi sấy tiếp xúc, cấp nhiệt xạ gọi sấy xạ Ngồi có phương pháp sấy đặc biệt: Sấy trường siêu âm, sấy thăng hoa, … Đối tượng trình sấy đa dạng: bao gồm nguyên liệu bán thành phần thành phẩm giai đoạn khác trình sản xuất chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh tế khác Nói cách khác, kỹ thuật sấy ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp đời sống 2.2 Tổng quan nguyên liệu sấy Cát vật liệu dạng hạt nguồn gốc tự nhiên bao gồm hạt đá khoáng vật nhỏ mịn Khi dùng thuật ngữ lĩnh vực địa chất học, kích thước cát hạt cát theo đường kính trung bình nằm khoảng từ 0,0625 mm tới mm (thang Wentworth sử dụng Hoa Kỳ) hay từ 0,05 mm tới mm (thang Kachinskii sử dụng Nga Việt Nam nay) Một hạt vật liệu tự nhiên có kích thước nằm khoảng gọi hạt cát Cát thủy tinh loại cát chứa 95% SiO2, tạp chất nhuộm màu không lớn, Cát thạch anh gọi chung loại cát chứa 98% SiO2 đến 1,5 % Al2O3 Trong loại vật liệu dùng để nấu thủy tinh, cát thạch anh chiếm tới 86%, cát cuội 12%, thạch anh 2% Trong đồ án này, cát chọn cát thạch anh Cát thạch anh sau khai thác, đưa qua q trình tuyển rửa, sau li tâm tách nước đến độ ẩm 10% Sau cần sấy cát tới độ ẩm 2% để tạo đồng với ngun liệu lại quy trình sản xuất thủy tinh đạt yêu cầu khâu cấp phối liệu thủy tinh 2.3 Hệ thống sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay hệ thống sấy đối lưu chuyên dùng để sấy vật liệu sấy dạng hạt mảnh nhỏ hạt ngũ cốc, mì chính, v.v…  Ưu điểm hệ thống sấy thùng quay: - Quá trình sấy đặn mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt vật liệu sấy tác nhân sấy Cường độ sấy lớn, đạt 100 kg ẩm bay hơi/ mh Thiết bị gọn, khí hóa tự động hóa tồn khâu sấy -  Nhược điểm hệ thống sấy thùng quay: - Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi vỡ vụn Do nhiều trường hợp làm giảm chất lượng sản phẩm - Không sấy vật liệu dễ vỡ Cấu tạo hệ thống sấy thùng quay gồm phần : Buồng đốt Thùng sấy Hệ thống thơng gió thu hồi bụi cuối lò - Cấu tạo hệ thống sấy thùng quay thùng sấy Thùng sấy hình trụ tròn có đặt cánh xáo trộn để phân không Thùng sấy đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang theo tỷ lệ (1/15 - 1/50) hai ổ lăn với cấu chuyển động nhờ bánh Bên thùng sấy người ta lắp cánh để xáo trộn vật liệu làm trình trao đổi nhiệt vật liệu sấy tác nhân sấy tốt Các đệm ngăn thùng vừa có tác dụng phân phối đề vật liệu theo tiết diện thùng vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc Cấu tạo loại đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy độ ẩm QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 3.1 quy trình cơng nghệ Cát Khí Băng chuyền Quạt hút Khơng khí Quạt đẩy Khơng khí Than Lò đốt Xỉ lò Lọc bụi Buồng hòa trộn Thùng sấy Băng chuyền xyclon Bụi thải Cát khô 3.2 vận hành Vật liệu sấy cát đưa vào thùng sấy hệ thống băng chuyền Cát vào thùng sấy chuyển động chiều với tác nhân sấy Khơng khí quạt thổi vào lò đốt than Khói lò sinh sử dụng làm tác nhân sấy Dòng tác nhân sấy gia tốc quạt đẩy đặt trước thiết bị, quạt hút đặt cuối thiết bị.Thùng sấy có dạng hình trụ đặt nằm nghiêng góc 1-60 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 nâng, dùng để nâng 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, cát nâng lên đến độ cao định, sau rơi xuống Trong q trình đó, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy, thực trình truyền nhiệt truyền khối làm bay ẩm Nhờ độ nghiêng thùng mà vật liệu vận chuyển dọc theo chiều dài thùng Khi hết chiều dài thùng sấy, vật liệu sấy đạt độ ẩm cần thiết Sản phẩm cát sau sấy đưa vào buồng tháo liệu, sau qua cửa tháo liệu băng tải đưa ngồi Dòng tác nhân sấy sau qua buồng sấy đưa vào cyclon lọc bụi Khơng khí sau lọc bụi thải vào môi trường Phần bụi lắng thu hồi qua cửa thu bụi cyclon CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 4.1 Thông số ban đầu 4.1.1 Kiểu thiết bị sấy Thùng quay, phương thức sấy xuôi chiều 4.1.2 Điều kiện môi trường - Đặt thiết bị tp.HCM Trạng thái khơng khí ngồi trời nơi là: + Nhiệt độ môi trường: 27.20C + Độ ẩm tương đối khơng khí: 77% (STT2-97) - Hàm ẩm khơng khí : ϕo pbh xo = 0,622.p − pbh ϕo ( kg ẩm/kg kkk ) ( CT 7.3 – 273 – QTTBT4 ) Trong : P : Áp suất khí , mmHg; P = 760 mmHg P bh: Áp suất riêng phần nước hỗn hợp khơng khí ẩm bão hòa nước, mmHg  4026, 62  12 −  235,5 + to   Pbh = exp = exp )= 0.036 bar (CT 2.11- 14- KTS TVP) →xo = =0,0177 ( kg ẩm/kg kkk ) - Hàm nhiệt khơng khí : Io = to + ( 2493 + 1,97.to ).xo ( kJ/kg kkk ) ( CT 7.5 – 273 – QTTBT4 ) → Io =.27,2 + ( 2493 + 1,97.27,2 ).0,0177 = 72,27( kJ/kg kkk ) Vậy, trạng thái khơng khí trước vào lò đốt Nhiệt độ : to = 27.2ºC Độ ẩm : φo= 77% Hàm ẩm : xo = 0,0177 ( kg/kg kkk ) Hàm nhiệt : Io = 72,27 ( kJ/kg kkk ) Tác nhân sấy Khói lò: - Nhiệt độ khói vào : 800 ( 168- CNTTXD) Nhiệt độ khói ra: 160 Các thơng số ngun liệu: Nhiên liệu: khí thiên nhiên có thành phần sau: tính chất thành phần (%) giá trị CH4 95.39 C2H6 1.9 CO2 0.78 N2 1.93 16.72 Khối lượng mol (kg/kmol) nhiệt trị thấp (kJ/kg) 47395 Nguồn: CLEAVER BROOKS, boiler manufacturer, US thành phần khối lượng(%) CH4 C2H6 CO2 N2 91,3 3,4 3.3 4.1.3 Thông số tác nhân sấy Lo =1.38.(0.0179CO+ 0.248H2 + 0.44H2S+CxHy-O2) (kg/kg) ( Công thức VII.38 – 111 – STT2 ) Lo = 1.38.(91,3.+3,4.)=16,66 (kg/kg) • Hệ số khơng khí thừa sau q trình hồ trộn Do nhiệt độ khói sau buồng đốt lớn so với yêu cầu, thiết bị sấy thùng quay dùng khói lò làm TNS người ta phải tổ chức hoà trộn với khơng khí ngồi trời hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp Vì vậy, hệ thống sấy thùng quay người ta xem hệ số khơng khí thừa tỷ số khơng khí khơ cần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng khơng khí khơ đưa vào buồng hồ trộn với lượng khơng khí khơ lý thuyết cần cho q trình cháy Để tính hệ số khơng khí thừa khơng khí buồng đốt trộn người ta sử dụng phương pháp cân nhiệt lò đốt than • Nhiệt lượng vào buồng đốt đốt kg khí thiên nhiên Qv = Q1 + Q2 + Q3 ( kJ ) Trong : Q1 : Nhiệt lượng ktn mang vào ( tính cho 1kg ktn ) Q2 : Nhiệt lượng khơng khí mang vào Q3 : Nhiệt đốt kg ktn a Nhiệt lượng ktn mang vào : Q1 = Cn.tn Trong : Cn : Nhiệt dung ktn Vì ktn hỗn hợp khí gồm CH4, C2H6, CO2, N2 nên: Cn= CCH4.x+CC2H6.y+CCO2.z+CN2.t (152-STT1) Trong : x,y,z,t tỉ lệ CH4, C2H6, CO2, N2 ktn CCH4=2,483 kJ/kg.độ CC2H6=1,617 kJ/kg.độ CN2=1,163 kJ/kg.độ CCO2=0.881 kJ/kg.độ CH2O = 1,97 kJ/kg.độ CO2= 954 kJ/kg.độ (193-STT1) Cn=2,483.0,913 +1,617.0,034+1,163.0,02+0,881.0,033=2.37 kJ/kg.độ tn : Nhiệt độ ktn tn = 27.2 →Q1 = 27,2.2.37= 64,46 ( kJ ) b Nhiệt lượng khơng khí mang vào : Q2 = Lo.Io.α Trong : Lo : Lượng khơng khí lý thuyết cho q trình cháy; Lo = 16,66 kg/kg ktn Io : Hàm nhiệt khơng khí vào buồng đốt ; Io = 72,27 (kJ/kg kkk ) α : Hệ số thừa khơng khí α = 1204 α (kJ) Q2 = 16,66.72,27 c.Nhiệt lượng đốt kg ktn Q3 = Q.η Trong : η : hiệu suất buồng đốt η = 0,9 Q : Nhiệt trị ktn; Qc = 47395 kJ/kg →Q3 = 47395.0,9 = 42655,5 (kJ) → Tổng nhiệt lượng vào buồng đốt : α ( kJ ) Qv = 42719,96 + 1204 Ztđ = Z y n (vòng/phút) [σ]u (N/mm2) Bảng 13: Kết xác định giá trị mođun Bánh nhỏ Bánh lớn Ghi 20 120 Bánh trụ thẳng 0,392 0,517 Bảng 3.18-p52-[11] 18 Bảng 108,27 177 Bảng12 Ψm m • 22,5 m ≥ 3,6 21,25 m ≥ 3,1 ( CT 3.29-p51-[11]) Kiểm nghiệm lại σu: Do đó:  Thỏađiều kiện σu1 ≤[σ]u1  Thỏađiều kiện σu2 ≤[σ]u2 • Tính kích thước chủ yếu cặp bánh răng: Dựa vàobảng 3.2-p36-[11], ta xác định quan hệ hình học chủ yếu truyền bánh răng trụ thẳng không dịch chỉnhăn khớp ngồi Bảng 14: Các quan hệ hình học chủ yếu truyền Công thức Bánh Bánh STT Thơng số Kí hiệu tính dẫn bị dẫn Khoảng cách trục A (mm) 560 Mođun pháp mn (mm) mn = m Chiều cao h (mm) h = 2,25.m 18 Chiều cao đầu hđ(mm) hđ = m Độ hở hướng tâm c (mm) c = 0,25.m Đường kính vòng chia dc (mm) dc = mZ 160 960 Đường kính vòng lăn d (mm) d = dc 160 960 Đường kính vòngđỉnh Dđ (mm) Dđ = dc+2m 176 976 Đường kính vòng chân Dc (mm) Dc=dc-2m-2c 140 940 TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 7.1 Tính tốn buồng đốt 7.1.1 Tiêu hao khơng khí nhiên liệu Tiêu hao riêng khơng khí thực tế L=α.L0 Trong đó: - L lượng khơng khí tiêu hao thực tế α hệ số thừa khơng khí α=2,12 L0 lượng khơng khí tiêu hao lí thuyết L0=16,66 kg/kg ktn => L=2,12.16,66=35 kg/kgnl Tiêu hao nhiên liệu B=20,3 kg/h (chương 2) Tiêu hao khơng khí Gkk=B.L=20,3.35=710,5 kg/h Thơng số sản phẩm cháy Lượng khói sinh từ buồng đốt Gkh=B.Gk Hàm lượng khói đốt kgnl Gk=37,1 kg/kgnl (chương 2) => Gkh= 20,3.37,1=753,13 kg/h Vk===1648 (m3/h) Thể tích buồng đốt ( m3 ) ( 3-3 – 105 – Lò cơng nghiệp ) Trong : Qt nhiệt trị khí thiên nhiên Q=47395 kj/kg - B lượng nhiên liệu cần đốt 1h B=20,3 kg/h η hiệu suất lò đốt η=0,8 q : Mật độ nhiệt thể tích buồng đốt; ta có : q = 290.103 ( W/m3 ) ( Theo bảng 3-4 – 106 – Lò công nghiệp) →V = 47395.20,3 =5 290.10 3.0,8 ( m3 ) 7.1.2 Kích thước buồng đốt Chọn buồng đốt tiết diện tròn có D=1m Chiều dài buồng đốt : Ld= Tính vành đai lăn 7.2 Vành đai lắp tự vào thân thùng, dùng chân đế, chân đế thùng có đặt căng cứng dày 5-20 mm Giữa chân đế mặt thùng có đặt thép căng thép mỏng Chọn bề dày căng: mm Chọn bề dày thép mỏng: mm  Chọn kích thước vành đai Đường kính vành đai phụ thuộc vo ng kớnh ngoi ca thựng Dv = (1,1ữ1,2)Dng Chọn Dv = 1,1Dng = 1,1 948 =1008,8 mm Chọn Dv = 1010 mm • Chọn sơ bề rộng vành đai: B = 100 mm Bề dày vành đai • Bề dày vành đai • Đường kính ngồi đai:  Kiểm tra lại tải trọng thực thùng: Tương tự ta tính khối lượng lớp cách nhiệt lớp bảo vệ: Khối lượng Đường kính Đường kính Thơng số Vật liệu riêng (m) ngồi (m) (kg/m3) Thân thùng CT3 7850 0,9 0,916 Lớp cách Bông thủy 200 0.916 0.946 nhiệt tinh Lớp bảo vệ CT3 7850 0,946 0,948 Khối lượng cánh nâng Mthùng (kg) Khối lượng (kg) 716 31,2 97.9 368.3 1213.4  Khối lương phận bánh răng:Bánh làm thép CT3 có khối lương riêng 7850 kg/m3 • Bánh xem tương đương vật có tiết diện hình vành khăn với:  Đường kính ngồi = Đường kính vòng đỉnh  Đường kính = Đường kính vòng chân  Rộng b Khối lượng tính theo cơng thức: Khối lương tính bảng sau: Khối lượng Đường Vật Thơng số riêng kính liệu (kg/m ) (mm) Bánh CT3 7850 nhỏ Bánh CT3 7850 1010 lớn Mrăng (kg) Đường kính ngồi (mm) Bề rộng b (mm) Khối lượng (kg) 170 180 32 1110 170 222.2 253,2  Khối lượng vành đai: • Tổng khối lượng thùng: • Tổng tải trọng thùng: • Kiểm tra tải trọng thực thùng so với tải tọng giả thiết phần tính bề dày thùng: • • Tải trọng tác dụng lên vành đai = Q/2 = 158951 N Phản lực tác dụng lên lăn đỡ: • Kiểm tra lại bề rộng vành đai: Do thùng quay chậm nên chọn Pr = 24000 N/cm  Tính lăn đỡ: • Bề rộng lăn đỡ: Chọn Bc = B + = 10 + = 150 cm • Đường kính lăn thép: 7.3     7.4 7.4.1 - Chọn dc = 350 mm Chọn kích thước chi tiết thiết bị thùng quay Thân thùng trước sau thùng quay: Chiều dài thùng trước: d = 1200 mm Chiều rộng thùng trước: r = 670 mm Chiều cao thùng trước: h = 2400 mm Kích thước thùng sau tương tự thùng trước Chân đỡ: làm thép CT3 Chiều dài: d = 70 mm Chiều rộng: r = 70 mm Chiều cao: h = 1200 mm Phễu nhập liệu: làm thép CT3 Miệng phễu lớn hình vng, cạnh dài: a = 670 mm Miệng phễu nhỏ hình tròn,đường kính: d = 140 mm Con quay phân phối nguyên liệu: làm thép CT3 Đường kính: D = 140 mm Tính gầu tải nhập liệu Chọn chi tiết gầu tải Bộ phận kéo: Băng làm vải cao su Chọn chiều rộng băng 400 mm, chọn số lớp vải z = (do vật liệu dạng hạt) - Gầu: Chọn loại gầu nơng đáy tròn có kích thước sau: - A = 65 mm - B = 125 mm - h = 85 mm: Chiều cao gầu - R = 30 mm - i = 0,2 lít = 0,0002 m3: Dung tích gầu - Các gầu đáy tròn lắp phận kéo cách khoảng: - - Khi bắt đầu gắn vào băng, ta đập lõm phần kim loại xung quanh lỗ bắt vít, để ghép gầu vào băng, mặt băng bulông nằm mặt phẳng, băng ơn khít với tang Tang dẫn động: Tang gầu tải băng chế tạo phương pháp hàn Đường kính tang xác định: D = (125÷150).z = 150 = 750 mm Chọn đường kính theo tiêu chuẩn D = 800 mm 7.4.2 Tính suất công suất gầu tải - Năng suất gầu tải: Trong đó:  v = m/s - Vận tốc cấu kéo băng  ρ - Khối lượng riêng xốp khối hạt ρ = 1440 kg/m3  φ = 0,6 - Hệ số chứa đầy vật liệu gầu, cho vật liệu dạng hạt - Công suất gầu tải: Công suất cần thiết động truyền chuyển động cho gầu tải dùng băng: Trong đó:  H = m - Chiều cao nâng vật liệu gầu tải  η = 0,7 - Hiệu suất gầu tải băng, H ≤ 30 m Tính cyclon 7.5 Khi tác nhân sấy khơng khí nóng qua máy sấy hường có mang theo nhiều hạt bụi nhỏ, chúng cần thu hồi đề làm mơi trường khơng khí thải Trong hệ thống sấy thùng quay dùng xyclon đơn Chọn loại xyclon đơn ЦH15 với góc nghiên cửa vào =150 Loại đảm bảo độ làm bụi lớn nhât với hệ số sức cản thủy lực nhỏ Đối với xyclon ЦH-15 chọn đường kính từ 40 800mm Hệ làm bụi tăng bán kính xyclon bé, nên dùng xyclon có bán kính nhỏ Năng suất xyclon đơn xyclon đơn lớn, muốn tăng suất ghép nhiều xyclon làm việc song song  Lưu lượng khí vào xyclon lượng tác nhân sấy khỏi thùng sấy: Vxyclon=V2= 1076,47 (m3/h) =0,3 (m3/s)  Dựa vào lưu lượng khí vào xyclon ta chọn xyclon ЦH-15 có D=300mm (bảng III.5/524[6])Kích thước xyclon ЦH-15 Bảng 3.6 : Kích thước xyclon đơn loại ЦH-15(bảng III.5/524-[6]) ST T Kích thước xyclon ЦH-15 Kí hiệu Đường kính xyclon Chiều cao cửa vào Chiều cao ống tâm có mặt bích Chiều cao phần hình trụ D a h1 h2 Công thức Giá trị 0,66D 1,74D 2,26D 300 200 522 678 Đơn vị mm 10 11 12 13 h3 2,0D 600 h4 0,3D 90 H d1 4,56D 0,6D 1368 180 d2 0,3D 90 b1/b l 0,26D/0,2D 0,6D 78/60 180 h5 0,32D 96 15 105 ξ Độ Đơn vị a h2 l h5 h3 h1 a h4 14 Chiều cao phần hình nón Chiêu cao phần bên ngồi ống tâm Chiều cao chung Đường kính ngồi ống Đường kính cửa tháo bụi Chiều rộng cửa vào Chiều dài ống cửa vào Khoảng cách từ tận xyclon đến mặt bích Góc nghiên giửa nắp ống vào Hệ số trở lực xyclon D Hìn h 3.4: Xyclon đơn  - Bunke chứa bụi: Thể tích làm việc bunke dối xyclon Vbunke=0,4 m3(bảng III.5a[6]) Góc nghiên thành bunke: chọn 550 Độ làm xyclon: η = 99%(Bảng III.12-p533-[7]), đường kính hạt bụi tách từ 20 μm (Bảng III.13-p533-[7]) Tốc độ quy ước khí: D= - V V 0,3 = >ω q = = = 4,24(m / s ) 0,785.ω q 0,785.D 0,785.0,3 Trở lực qua xyclon: (CTIII.47/522-[6]) ∆p = ξ ω q2 ρ 2 4,24 0,85 = 105 = 806( N / m ) (CTIII.50/522-[6]) 7.6 Tính trở lực chọn quạt Vì hệ thống sấy dài, trở lực lớn nên ta bố trí quạt đầu cuối hệ thống:  Quạt đẩy: Đặt đầu hệ thống có nhiệm vụ cung cấp khơng khí cho buồng đốt đốt khí sau đẩy vào thùng sấy  Quạt hút: Đặt cuối hệ thống có nhiệm vụ hút khơng khí sau sấy khỏi thùng sấy qua xyclon để thu hồi bụi • Vận tốc khí: Với Sống – Diện tích tiết diện ngang ống (m2) • Chọn quạt li tâm áp suất trung bình II9-57 No3 có kích thước:  Mặt bích cửa ra: Hình vng B = 210 mm  Mặt bích cửa vào: Hình tròn D = 312 mm Ta sử dụng lại bảng thông số không khí đường ống để tính tốn Trạng thái khơng Trạng thái khơng Trạng thái khơng khí Đại lượng khí ban đầu khí vào thiết bị sấy khỏi thiết bị sấy (A) (B) (C’) t(0C) 27 800 160 77 3,52.10-5 0.556 0.33 0,85 434.10-5 22,5.10-6 ρ (kg/m ) 1,163 μ (N.s/m2) 1,85.10-5 Bảng 20: Thiết kế hệ thống đường ống Điểm bắt đầu Đoạn ống kích Vận tốc Chiều STT Vị trí thước khí υ dài L (m) (m/s) (m) Kích thước (mm) Vận tốc khí υ (m/s) Đầu ống vào quạt đẩy 0.2 5.40 0.25 0.2 5.40 Cửa quạt đẩy 0.15 9.60 0.5 0.2 5.40 Cửa buồng đốt 0.2 20.18 1.5 0.2 20.18 0.2 7.83 0.5 0.2 7.83 0.18 9.67 0.25 0.2 7.83 Cửa thùng sấy Cửa xyclon Điểm kết thúc Kích Vị trí thước (mm) Cửa vào 0.2 quạt đẩy Lối vào buồng 0.15 đốt Cửa vào 0.2 thùng sấy Cửa 0.06x0.07 vào xyclon Cửa vào 0.2 quạt hút Vận tốc khí υ (m/s) 5.40 9.60 20.18 52.59 7.83 Tính trở lực đường ống  Trở lực ma sát đường ống • Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống dẫn thẳng:       Trong đó: vk, ρk – Lần lượt vận tốc (m/s), khối lượng riêng (kg/m3) khơng khí sấy vị trí tương ứng L – Chiểu dài ống dẫn (m) Dtđ – Đường kính tương đương đường ống (m) Ống tròn: Dtđ = Dống Ống hình chữ nhật: Với a,b – Chiều dài cạnh tiết diện chữ nhật ống (m) λ – Hệ số trở lực ma sát ống, phụ thuộc vào chế độ chuyển động chất lỏng Re độ nhám thành ống Với chuẩn số Renolds: Bảng 21: Kết tính trở lực ma sát đường ống STT Đoạn ống Dẫn vào quạt Từ sau quạt đẩy đến trước calorife Từ sau calorife đến trước thùng sấy Từ sau thùng sấy đến xyclon Từ sau xyclon đến quạt hút L (m) Dtđ (m) Re 0.25 0.2 5.40 0.5 0.2 5.40 1.5 0.2 20.18 0.5 0.2 7.83 0.25 0.2 7.83 λ Bảng PII.2p248-[6] 68908.4 Δpl (N/m2) 0.02 68908.4 0.02 30687.2 0.021 59192.3 0.021 59192.3 0.021 13.93 ΣΔpms  Trở lực cục đường ống • Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đột mở ống dẫn: Với:  A1, A2 – Diện tích ống có tiết diện nhỏ ống có tiết diện lớn (m2)  u – Vận tốc trung bình tiết diện nhỏ (m/s) Trở lực đột mở tính tốn thu kết bảng 22 Bảng 22: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đột mở ST T Ống nhỏ Vị trí trở lực Cửa quạt đẩy nối với đường ống Đường ống nối với buồng đốt Đường ống nối với buồng sấy Đường ống nối với thân xyclon Dtđ1 (m) Ống lớn u (m/s) Dtđ2 (m) A2 (m2) 0.15 0.018 0.2 0.16 0.113 5.40 5.18 0.15 0.018 0.2 0.16 0.113 12 25.56 0.2 0.031 0.79 0.040 20.18 78.18 0.06x0 078 0.005 0.3 0.24 0.020 52.59 542.15 651.075 ΣΔPđm • (N/m2) A1 (m2) Trở lực cục đột thu ống dẫn: KC – Hệ số đột thu A1, A2 – Tiết diện ống nhỏ, ống lớn u – Vận tốc trung bình ống có tiết diện nhỏ Bảng 23: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đột thu ST T 10 11 12 Ống nhỏ Vị trí trở lực Đường ống nối cửa vào buồng đốt Thân buồng đốt nối với đường ống Thân thùng sấy nối với đường ống u (m/s) Ống lớn (N/m2) Dtđ1 (m) A1 (m2) Dtđ2 (m) A2 (m2) 0.79 0.2 0.16 0.20 20.18 65.15 0.9 0.71 0.2 0.16 0.22 20.18 63.34 0.3 0.24 ΣΔPđt 0.18 0.14 0.60 9.67 7.48 135.98 Trở lực cục khúc quanh ống dẫn (có khúc quanh: trước thùng sấy sau thùng sấy) Tính cho khúc quanh 900: Với Kf hệ số tổn thất khớp nối van, trường hợp khúc quanh 900: Kf = 0,9 u – vận tốc trung bình dòng chảy ống qua khớp nối: u1 = 20,18m/s, u2= 7,83 m/s • Khi đó, ta tính trở lực cục đường ống: • Tổn thất cột áp qua thiết bị hệ thống:  Tổn thất cột áp toàn phần, điều kiện làm việc (do sử dụng đặc tuyến thành lập cho điều kiện tiêu chuẩn):(CT II.238a-p463-[7]) Với: - t – Nhiệt độ làm việc khí: - B – Áp suất chỗ đặt quat: - ρk – Khối lượng riêng khí điều kiện làm việc - ρ – Khối lượng riêng khí điều kiện tiêu chuẩn ρ = 1,293 kg/m3  Tính cơng suất động quay quạt: Tồn thất ma sát ∆ Pms Công thức Giá trị (N/m2) Quạt đẩy ∆ P1 +∆ P2+∆ P3 12 Tổn thất cục bô ∆ Pcb Công thức ∆ P6 +∆ P7 +∆ P10 +∆ P11 Giá trị (N/m2) Tổn thất cột áp ∆ Pt Gổm Giá trị (N/m2) Tổn thất cơt áp tồn phần  ∆ P (N/m2) Quạt hút ∆ P4 +∆ P5 ∆ P8 ∆ + P9 ∆ + P12+ 96 ∆ Pms +∆ Pcb +∆ Phạt 691 ∆ Pms +∆ Pcb +∆ Pxyclon 2434 2274 1499 1456,3 Công suất trục động điện vận chuyển khơng khí nhiệt độ cao Với:  V – Năng suất quạt, lấy lưu lượng khơng khí hệ thống điều kiện làm việc V =   ηq – Hiệu suất quạt, lấy theo đặc tuyến: ηq = 0,5(Hình 2.56a-p488-[7]) ηtr – Hiệu suất truyền động Khi nối quạt trục động khớp trục: ηtr = 0,98  Công suất động điện: Nđc = k3 N (kW)(CT II.240-p464-[7]) Với k3 – Hệ số dự trữ: (Bảng II.48-p464-[7]) STT Đại lượng Kí hiệu Năng suất trung V (m3/s) bình Khối lượng riêng ρ (kg/m3) tác nhân sấy Tổn thất cột áp toàn∆P (N/m2) phần Hiệu suất quạt ηq Quạt hút Quạt đẩy 0,634 0,246 0,85 1,18 1456,3 2274 0,5 0,5 Công suất trục N (kW) động điện 1,56 1,35 Hệ số dự trữ 1,2 1,2 Công suất động Nđc (kW) điện 1,87 1,61 Chọn động điện 2 K3 Nđc (kW) - KẾT LUẬN Thiết bị sấy thùng quay thiết kế có thông số kĩ thuật sau: Năng suất đầu vào: 2000 kg/h Độ ẩm vật liệu sấy từ 10% Thời gian sấy 14 phút Đường kính thùng sấy 0.9 m Chiều dài thùng sấy: 4,2 m Độ nghiêng thùng 5O Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị: 8000C Nhiệt độ tác nhân sấy khỏi thiết bị: 1600C TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Bạch Đình Thiển, Công nghệ thủy tinh xây dưng, nhà xuất xây dựng, 2004 [2] Phạm Văn Trí, Lò cơng nghiệp, nhà xuất kỹ thuật, 1999 [3] Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy, Nhà xuất Giáo Dục, 2008 [4] Trần Văn Phú, Tính tốn hiết kế hệ thống sấy, Nhà xuất Giáo Dục, 2002 [5] Nguyễn Văn Lụa, Kỹ thuật sấy vật liệu, Nhà xuất DHQG-TPHCM, 2014 [6] Hoàng Văn Chước, Kỹ thuật sấy, Nhà xuất KHKT, 1999 [7] Các tác giả, Sổ tay Quá trình Và Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất, tập 1, Nhà xuất KHKT, 1999 [8] Các tác giả, Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất, tập 2, Nhà xuất KHKT, 1999 [9] Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, Nhà xuất KHKT, 2006 [10] Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh, Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm tập 3, truyền khối, Nhà xuất DHQG-TPHCM, 2015 [11] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất Giáo dục, 1999 [12] Hồ Lê Viên, Tính tốn, thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật, 2006 [13] A.la.XOKOLOV, Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật [14] Nguyễn Hữu Hiếu, Thiết kế khí thiết bị áp lực, Nhà xuất DHQG-TPHCM, 2017