Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện tại, nói chung trong công nghệ hóa chất luôn đòi hỏi phải hoàn thiện, cải tiến các thiết bị hóa chất đặc biệt là các thiết bị cần thiết như kỹ thuật sấy. Xuất phát từ thực tế đó mà Đồ án tốt nghiệp: Tính toán và thiết kế hệ thống máy sấy thùng quay của Công ty Supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao đã được thực hiện.
Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển ngành công nghiệp khác, ngành cơng nghệ hóa chất đóng vai trò ngày quan trọng giới Ứng dụng ngành cơng nghệ hóa chất cơng nghiệp đời sống rộng lớn Đối với nƣớc công nghiệp nhƣ nƣớc ta kỹ thuật sấy cần thiết cho việc sản xuất Chất lƣợng sản phẩm sau sấy đóng vai trò quan trọng việc hồn thiện nâng cao chất lƣợng sản phẩm Chính thế, việc tính tốn thiết kế hệ thống sấy phù hợp với yêu cầu sản xuất thực tiễn cần thiết Trong tại, có nhiều phƣơng pháp sấy đại có hiệu cao Tuy nhiên, với việc sấy apatít sấy thùng quay hợp lý Hệ thống sấy thùng quay phổ biến cơng nghệ hóa chất có nhiều ƣu điểm gọn nhẹ, dễ tự động hóa Hiện tại, nói chung cơng nghệ hóa chất ln đòi hỏi phải hồn thiện, cải tiến thiết bị hóa chất đặc biệt thiết bị cần thiết nhƣ kỹ thuật sấy Vì vậy, tìm hiểu nghiên cứu kỹ thuật thiết bị sấy cần thiết Đó mục đích đồ án Lê Việt Đức Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội PHẦN I : TỔNG QUAN CHƢƠNG I ĐẠI CƢƠNG VỀ QUÁ TRÌNH SẤY Q trình sấy q trình làm khơ vật thể, vật liệu, sản phẩm… cách làm bay nƣớc vật thể cần sấy Nhƣ vậy, muốn sấy khô vật thể ta phải tiến hành biện pháp kỹ thuật sau : - Gia nhiệt cho vật thể để đƣa nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với áp suất nƣớc bề mặt vật - Cấp nhiệt để làm bay ẩm vật thể - Vận chuyển ẩm khỏi vật thể Có nhiều cách gia nhiệt cho vật thể có nhiều cách vận chuyển ẩm từ bề mặt vật thể môi trƣờng Tƣơng ứng với chúng, ta có phƣơng pháp sấy khác Qua ta cần xét q trình xảy cụ thể trình sấy cụ thể thực : trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, trình truyền ẩm từ vật liệu sấy đến mơi trƣờng, q trình truyền ẩm từ vật sấy đến bề mặt vật thể Các trình truyền nhiệt, truyền chất xảy đồng thời có ảnh hƣởng lẫn Để khống chế điều khiển trình sấy theo hƣớng có lợi cho ngƣời sử dụng cần nghiên cứu q trình truyền chất truyền nhiệt nói I LÝ THUYẾT VỀ SẤY I.1 Các dạng ẩm vật liệu sấy: Khi nghiên cứu trình sấy vấn đề quan trọng phải xác định đƣợc dạng tồn tại; hình thức ẩm vật khô Vật ẩm thƣờng tập hợp ba pha : rắn, lỏng, Các vật rắn đem sấy thƣờng vật xốp mao dẫn keo xốp mao dẫn Trong mao dẫn có chứa ẩm lỏng với hỗn hợp – khí lớn nhƣng tỷ lệ khối lƣợng so với phần rắn phầm ẩm lỏng nhỏ, bỏ qua Do vậy, kỹ thuật sấy thƣờng coi vật ẩm gồm phần rắn khô phần ẩm lỏng Lê Việt Đức Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Diễn biến trình sấy vật ẩm bị chi phối dạng liên kết ẩm vật Có nhiều cách phân loại dạng liên kết ẩm phân loại Robinde đƣợc sử dụng rộng rãi nêu đƣợc chất hình thành dạng liên kết ẩm khác Theo cách dạng liên kết ẩm đƣợc chia làm nhóm : liên kết hóa học, liên kết hóa lý liên kết lý I.1.1 Liên kết hóa học : Liên kết hóa học gữa ẩm vật khô bền vững, phân tử nƣớc trở thành phận thành phầm hóa học phân tử vật ẩm Loại tách có phản ứng hóa học thƣờng phải nung vật đến nhiệt độ cao Sau tách ẩm tính chất lý hóa vật thay đổi I.1.2 Liên kết hóa lý : Gồm loại : - Liên kết hấp phụ : Ẩm đƣợc giữ lại bề mặt mao quản vật liệu nhờ lực hấp phụ Van dec van lực mao quản - Liên kết thẩm thấu : Là liên kết nƣớc với vật rắn có chênh lệch nồng độ chất hòa tan ngồi vật, tức có chênh lệch áp suất nƣớc I.1.3 Liên kết lý : Đây dạng liên kết nƣớc vật liệu đƣợc tạo thành sức căng bề mặt nƣớc mao quản hay bề mặt vật Liên kết lý bao gồm : - Liên kết cấu trúc : Là liên kết nƣớc vật liệu hình thành trình hình thành vật Ví dụ : nƣớc tế bào động vật, vật đơng đặc chứa sẵn nƣớc Để tách nƣớc trƣờng hợp liên kết cấu trúc ta làm nƣớc bay hơi, nén ép vật hay phá vỡ cấu trúc vật Sau tách nƣớc vật bị biến dạng làm thay đổi tính chất vật Lê Việt Đức Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội - Liên kết mao dẫn : Nhiều vật ẩm có cấu trúc mao quản nhƣ : gỗ, vải…trong vật thể có vơ số mao quản Các vật thể để nƣớc, nƣớc theo mao quản xâm nhập vào vật thể Khi vật thể để khơng khí ẩm nƣớc ngƣng tụ bề mặt mao quản theo mao quản xâm nhập vào vật thể Trong trƣờng hợp muốn tách ẩm ta cần đẩy ẩm áp suất lớn áp suất mao dẫn Vật sau tách ẩm nói chung giữ đƣợc kích thƣớc, hình dạng tính chất - Liên kết dính ƣớt : Là liên kết nƣớc bám vào bề mặt vật Ẩm liên kết dính ƣớt dễ tách khỏi vật cách bay hay cách học nhƣ lau, thấm, thổi… I.2 Phân loại vật liệu ẩm : Theo Lƣ cốp, vật ẩm đƣợc chia thành ba loại : vật xốp mao dẫn, vật keo, vật keo xốp mao dẫn Sự phân loại có ý nghĩa tƣơng đối vật sấy đa dạng, nhiều loại Tuy nhiên phân loại có ý nghĩa lớn khảo sát trình sấy chỉnh lý kết nghiên cứu để áp dụng cho vật liệu nhóm vật liệu khác I.2.1 Vật xốp mao dẫn : Là vật mà ẩm liên kết với vật chủ yếu liên kết mao dẫn Chúng có khả hút chất lỏng dính ƣớt khơng phụ thuộc vào thành phần chất lỏng Ví dụ : vật liệu xây dựng, cát, than củi… Trong vật, lực mao dẫn lớn nhiều so với trọng lƣợng ẩm chứa vật định hồn toàn lan truyền ẩm vật Trong trƣờng hợp trọng lƣợng ẩm cân với lực mao dẫn vật đƣợc gọi vật xốp Đặc điểm vật xốp mao dẫn sau sấy xong trở nên giòn dễ bị vỡ vụn I.2.2 Vật keo : Vật keo vật có tính dẻo có cấu trúc hạt Trong vật keo, ẩm liên kết Lê Việt Đức Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội dạng hấp phụ thẩm thấu Các vật keo có đặc điểm chung sấy bị co ngót nhiều giữ đƣợc tính dẻo I.2.3 Vật keo mao dẫn : Những vật thể mà tồn ẩm liên kết có vật keo vật xốp mao dẫn gọi vật keo xốp mao dẫn Về cấu trúc vật thuộc loại vật xốp mao dẫn nhƣng chất lại vật keo, có nghĩa thành mao quản chúng có tính dẻo, hút ẩm mao quản trƣơng lên sấy co lại I.3 Các giai đoạn trình sấy I.3.1 Giai đoạn nâng nhiệt độ vật liệu : Giai đoạn ngắn coi nhƣ khơng tồn tại, tƣơng ứng với việc nâng cao nhiệt độ vật liệu lên đến nhiệt độ sấy Nhiệt độ khơng đạt đƣợc lúc đầu vật liệu có nhiệt độ thấp so với nhiệt độ tác nhân sấy thân thƣờng chất có độ dẫn nhiệt Ở giai đoạn tốc độ sấy tăng nhanh I.3.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc : Tƣơng ứng với việc bay ẩm bề mặt vật liệu Trong giai đoạn tốc độ di chuyển ẩm từ bề mặt vật liệu lớn tốc độ bay từ bề mặt vào môi trƣờng Nhiệt độ vật liệu sấy không đổi nhiệt độ bầu ƣớt khơng khí Trong giai đoạn tốc độ sấy không thay đổi vận tốc tác nhân sấy không đổi I.3.3 Giai đoạn sấy giảm tốc : Khi bề mặt vật liệu khơng ẩm tự áp suất riêng phần giảm xuống rõ rệt tốc độ sấy giảm nhanh chóng Trong giai đoạn tốc độ di chuyển ẩm từ bên bề mặt vật liệu nhỏ tốc độ bay ẩm từ bề mặt vào mơi trƣờng Đơi ta phải chia giai đoạn thành giai đoạn khác : Giai đoạn bề mặt khơng ẩm tự song lớp sâu bên giai đoạn khơng ẩm tự vật liệu Trong giai đoạn Lê Việt Đức Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội nhiệt độ vật liệu sấy tăng dần cuối nhiệt độ tác nhân sấy Sở dĩ nhƣ tốc độ bay giảm xuống kéo theo hiệu ứng làm lạnh giảm Nếu ta tiếp tục sấy không khả ẩm vật liệu, có nghĩa vật đạt đƣợc độ ẩm cân nhiệt độ vật liệu đạt đƣợc nhiệt độ mơi trƣờng xung quanh vƣợt nhiệt độ cho phép vật liệu I.4 Các phƣơng pháp tách ẩm : Để tách ẩm thực tế có nhiều phƣơng pháp : Hong gió tự nhiên, phơi nắng, sấy tiếp xúc, sấy đối lƣu… - Hong gió tự nhiên : Là phƣơng pháp làm khơ đơn giản Phƣơng pháp thƣờng dùng cho hạt nơng sản thu hoạch có độ ẩm cao, hay hạt bị mƣa có khối lƣợng khơng lớn Do độ ẩm cao nên áp suất bề mặt lớn so với khơng khí có tốc độ bay đáng kể Trời khô ráo, tốc độ bay lớn ngƣợc lại Vì vậy, trƣờng hợp độ ẩm khơng khí q lớn, đặc biệt có sƣơng mù mƣa việc hong khơ khơng thực đƣợc Tốc độ bay tỷ lệ thuận với bề mặt tiếp xúc hạt với khơng khí tốc độ khơng khí Vì phơi phải trải hạt thành lớp mỏng tốt nơi thoáng gió - Phơi nắng : Là phƣơng pháp sấy tự nhiên lợi dụng nhiệt độ xạ mặt trời Đó phƣơng pháp đơn giản, rẻ tiền nên đƣợc áp dụng rộng rãi thực tế Nguyên lý q trình bốc nƣớc từ vật liệu vào khơng khí vật hấp thụ ánh nắng mặt trời làm tăng nhiệt độ hạt áp suất bề mặt hạt Tốc độ bay phụ thuộc vào bề mặt chiếu sáng bay hạt, hệ số hấp thụ xạ hạt …Ngoài ra, phụ thuộc vào tốc độ khơ tốc độ chuyển động khơng khí Phơi nắng có nhƣợc điểm bị động, phụ thuộc vào thời tiết, lao động nặng nhọc, sân phơi chiếm diện tích lớn Lê Việt Đức Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội - Sấy tiếp xúc : Là phƣơng pháp sấy dựa nguyên tắc tăng nhiệt độ hạt phƣơng pháp truyền nhiệt độ trực tiếp từ thành thiết bị đến hạt Do làm tăng áp suất bề mặt hạt dẫn đến làm nƣớc hạt bốc vào khơng khí Tốc độ bay nƣớc hạt phụ thuộc vào tốc độ truyền nhiệt độ từ thành thiết bị đến hạt Thông thƣờng, hệ số truyền nhiệt bé nên phải tăng nhiệt độ đốt nóng thiết bị dẫn tới vừa tốn nhiên liệu vừa mau hỏng thiết bị, mặt khác gây nhiệt số phận hạt Ƣu điểm phƣơng pháp đơn giản, tốc độ sấy nhanh, đạt đƣợc độ ẩm hạt thấp Tuy nhiên, phƣơng pháp thích hợp để sấy nhanh lƣợng hạt khơng lớn, không cần chế độ nhiệt độ nghiêm ngặt - Sấy đối lƣu : Là phƣơng pháp sấy dùng khơng khí nóng hỗn hợp khơng khí với khói lò để đốt nóng làm bay ẩm hạt đồng thời chuyển ẩm I.5 Phân loại thiết bị sấy : I.5.1 Sấy tĩnh : Sấy tĩnh có đặc điểm lớp hạt nằm n, q trình sấy chia làm loại : sấy nhiệt độ thấp sấy nhiệt độ cao - Sấy nhiệt độ thấp : Dùng tác nhân khí trời khơng gia nhiệt gia nhiệt tức có độ chêch lệch nhiệt độ t 60C - Sấy nhiệt độ cao : Tác nhân sấy đƣợc gia nhiệt, nhiệt độ khơng khí sấy từ 400C trở lên Sấy nhiệt độ thấp thƣờng có bề dày hạt từ 4m Lớp hạt sấy phân chia thành vùng : vùng sấy, vùng sấy vùng chƣa sấy Khi vùng sấy lên đến lớp mặt q trình sấy hồn thành Sấy tĩnh nhiệt độ cao làm lớp tiếp xúc với khơng khí nóng khơ trƣớc chịu nhiệt lâu nên dễ hƣ hỏng, tùy vật liệu mà chọn nhiệt độ Lê Việt Đức Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội sấy cho phù hợp Chiều dài lớp hạt từ 20 40 cm đơi lên tới 60 100cm nhƣng phải có lƣu lƣợng gió nhiệt độ phù hợp Ƣu điểm máy sấy tĩnh chi phí đầu tƣ thấp, cấu tạo đơn giản Nhƣợc điểm độ ẩm hạt không tốn nhân công cho việc nạp tháo liệu Để khắc phục nhƣợc điểm máy sấy tĩnh ngƣời ta đƣa loại máy sấy tĩnh có đảo trộn Loại máy làm việc theo nguyên lý sấy tĩnh nhƣng có đảo hạt nên độ khô hạt đồng I.5.2 Sấy động : Đặc trƣng sấy động vật liệu sấy chuyển động trình sấy Phƣơng pháp phổ biến có ƣu điểm tốc độ sấy nhanh, suất lớn, chất lƣợng hạt đồng đều, khả tự động hóa cao Tuy nhiên vốn đầu tƣ lớn Lê Việt Đức Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội CHƢƠNG II GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY SUPE PHỐT PHÁT VÀ HÓA CHẤT LÂM THAO Vào mùa hè cách 40 năm (5/1959) Nhà máy supe phốt phát hóa chất Lâm Thao thức đƣợc khởi công xây dựng (Nay Công ty supe phốt phát hóa chất Lâm Thao) Đây đứa đầu lòng ngành hóa chất Việt Nam Sau năm lao động khẩn trƣơng 500 đội chuyển ngành từ chiến trƣờng Điện Biên, Khu 5, hàng ngàn niên xung phong, học sinh, sinh viên tham gia mở cơng trƣờng, san lấp đồi, xây móng nhà xƣởng, lắp đặt thiết bị dƣới hƣớng dẫn chuyên gia nƣớc bạn Hơn 80 cơng trình lớn nhỏ mọc lên khoảng đất rộng 7,3 Món quà tặng quý giá Đảng cộng sản, Chính phủ nhân dân Liên Xô vào sản xuất ngày 24/6/1962 Dù bỡ ngỡ lĩnh vực khoa học kỹ thuật, cán công nhân (phần lớn đội chuyển ngành) sức nâng cao nghiệp vụ chuyên môn thực nghiêm ngặt chế độ công nghệ, giữ nghiêm kỷ luật lao động, quản lý tốt vận hành ổn định sở sản xuất lớn với dây chuyền sản xuất chủ yếu trang bị khí hóa phần tự động hóa nên năm sau đƣa nhà máy đạt công suất vạn axit sunfuric/năm 10 vạn supe lân/năm Nguồn phân lân nhà máy tạo điều kiện nâng cao suất lúa đồng ruộng Việt Nam Năm 1964, có nhiều sáng kiến cải tiến đƣợc áp dụng vào sản xuất sản lƣợng supe lân đƣợc nâng lên 135.000 tấn/năm Coi khoa học kỹ thuật động lực để nâng cao suất lao động Cán công nhân nhà máy không ngừng học hỏi, trau dồi kiến thức khoa học áp dụng vào sản xuất Phong trào cải tiến sáng kiến trở thành truyền thống cao đẹp mà hệ cán công nhân từ lớp đến lớp khác tiếp tục trì Qua lần cải tạo mở rộng, đến Công ty có khả sản xuất 570.000 supe lân/năm vƣơn tới 600.000 supe lân/năm với vạn phân hỗn hợp NPK/năm loại khác cung cấp cho đồng ruộng Lê Việt Đức Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội góp phần đƣa đất nƣớc từ chỗ thiếu lƣơng thực trở thành nƣớc sản xuất gạo đứng hàng thứ giới nâng tổng sản lƣợng lƣơng thực nƣớc ta đạt 31 triệu lƣơng thực quy thóc Bằng nguồn vốn tự bổ sung khai khác tiềm công ty, sử dụng nguyên liệu nƣớc Công ty tự nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lắp đặt thiết bị đƣa vào sản xuất quy mô cơng nghiệp Chín mặt hàng 20 mặt hàng hóa chất loại cung cấp nƣớc xuất Các mặt hàng đƣợc Hội chợ triển lãm kinh tế kỹ thuật Việt Nam cấp huy chƣơng vàng, 10 huy chƣơng bạc Tổng cục đo lƣờng tiêu chuẩn cấp cho sản phẩm (phân supe phốt phát, axit sunfuric) dấu chất lƣợng cấp Đặc biệt gần Công ty hai đơn vị ngành hóa chất đƣợc Bộ khoa học công nghệ môi trƣờng tặng giải bạc chất lƣợng Việt Nam năm 1996; Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn trao giải Bông lúa vàng Hội chợ triển lãm nông lâm nghiệp quốc tế năm 1996 Cần Thơ Trong chiến tranh chống Mỹ công ty có nhiều ngƣời lên đƣờng nhập ngũ bảo vệ tổ quốc tham gia chiến đấu chiến trƣờng Trong số họ có ngƣời hy sinh tuổi xuân cho nghiệp giải phóng dân tộc Những ngƣời trở tiếp tục sản xuất không ngừng phát huy truyền thống vẻ vang tiếp bƣớc cha anh trƣớc Hơn 40 năm hoạt động Công ty phấn đấu tiếp tục để nâng cao lực sản xuất, phát triển mặt nhằm trì nâng cao chất lƣợng sản phẩm cách đầu tƣ đổi công nghệ, thiết bị; giảm chi phí sản xuất; giảm giá thành sản phẩm thích ứng với thị hiếu khách hàng Đặc biệt, chế thị trƣờng Công ty vƣợt qua thử thách gay go tìm biện pháp huy động vốn, xếp lại tổ chức, khai thác tiềm năng, làm tốt công tác tiếp thị, mở rộng thị trƣờng tiêu thụ sản phẩm từ khơng ngừng đẩy mạnh sản xuất Lê Việt Đức 10 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Tại ttb = 2350C ta có: 38,882.10 6 (m2/s) Re [I - 350] 3.0,016 1234,5 38,882.10 6 Ta có: a 5,85 490 400 9,09 1234,5 1234,5 + Xác định C1: C1 1 [I - 213] Mặt khác: v dx v [I - 213] 3 v : Khối lƣợng riêng hạt (kg/m ) v = 3190 (kg/m ) : Khối lƣợng riêng dẫn xuất khối hạt đƣợc tính theo dx dx 0,25(G1 G2 ). (kg/m3) 0,75.2.vt [I - 213] 0,25(10000 8748).0,2 0,75.2.25,04 = 24,96 (kg/m3) 3190 24,96 0,992 3190 Vậy: C1 1 0,992 0,992 8,06.10 3 Tại 2350c có k 0,6956 (kg/m3) p3 [I - 350] 9,09.8.(3) 0,6956.8,06.10 3 2.9,81.0,016 = 11,7 (mm H2O) b Trở lực đƣờng ống: Đƣờng kính ống hút: Lê Việt Đức 45 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội d V (m) 0,785. [II - 369] V: Lƣu lƣợng khí, V= 25560 (m3/h) : Tốc độ trung bình (m/s) Để hạt khơng lắng bám đƣờng ống = 20 25 (m/s) Với vận tốc khí vào xyclon 20 m/s ta có: 25560 0,672 (m) 3600.0,785.20 d Chọn d = 700 (mm) Để đảm bảo lƣu lƣợng vân tốc ta chọn toàn đƣờng ống hệ thống có đƣờng kính d = 700 (mm) Tổn thất áp xuất: P = Pđ + Pm + Pc + PH + Pt + Pk (N/m ) [II - 376] Pđ: áp suất động lực học(N/m ) Pm: áp suất để khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống thẳng(N/m2) Pc: áp cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ(N/m ) PH: áp suất cần thiết để nâng chất lỏng lên cao(N/m ) Pt: áp suất cần thiết để khắc phục trở lực thiết bị Pk: áp suất lỏng cuối ống dẫn trƣờng hợp cần thiết + Tính Pđ: Pđ = ( 2 : Khối ) (N/m2) [II - 376] lƣợng riêng khí, bụi (kg/m3) p 0,0464 273 120 p = pkg + pd pkg: Áp xuất khí p = 700 mm Hg pd: Với lƣu lƣợng lớn pd = mm Hg Lê Việt Đức 46 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 700 0,464 0,83 (kg/m ) 273 120 pđ = [ 0,83.(20) ] = 166 (N/m2) = 16,92(mm H2O) + Tính Pm: l l Pm = . pd d td d td : Hệ số ma sát l : Chiều dài ống dẫn ltd : Đƣờng kính tƣơng đƣơng + Tính Re : Re = .d td : Vận tốc khí [II - 377] = 20(m/s) dtđ: Đƣờng kính tƣơng đƣơng (m) dtđ = 0,7(m) : Khối lƣợng riêng khí (kg/m3) = 0,83 : Độ nhớt động học = 2122.10-8 (Ns/m2) Re = 20.0,7.0,86 2122.10 8 (kg/m3) [II - 428] = 5427596,6 Từ Re = 547596,6 ta có : = 0,013 [II - 378] Mặt khác, chiều dài ống dẫn : l = l1 + l2 = + = (m) Pm= 0,013 0,83.20 0,7 = 18,5 (N/m2) = 1,9 (mm H2O) + Tính PH: Áp suất cần thiết để khắc phục áp suất thủy tĩnh đƣợc tính theo : Lê Việt Đức 47 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội PH = .g.H (N/m2) = .g.l1 (N/m2) PH = 0,83.9,81.4 = 32,57 (N/m ) Thay số : = 3,32 (mm H2O) + Tính Pt: Pt = P2 = 62,31 (mm H2O) + Tính PC: PC = = ltd (N/m2) d td [II - 377] : Hệ số trở lực cục Đối với đoạn ống l1 : 1 = 0,014 l1 = 0,014 = 0,08 0,7 d Vì ống đặt thẳng lấy thêm 10% : 1 = 0,08 + 0,08.0,1 = 0,088 PC1 = 0,088 = 1,49 20 2.0,83 = 14,608 (N/m2) (mm H2O) Đối với khuỷu 900 : Ta có = 1,5 PC2 [II - 122] 20 2.0,83 = 1,5 = 249 (N/m2) = 25,38 (mm H2O) Đối với đoạn ống l2 : 2 = 0,014 l2 = 0,014 = 0,04 0,7 d PC3 = 0,04 = 0,68 20 2.0,83 = 6,64 (N/m2) (mm H2O) PC = PC1 + PC2 + PC3 = 0,68 + 25,38 + 1,49 = 27,55 (mm H2O) Vậy trở lực cục toàn hệ thống là: (coi trở lực qua buồng đốt 10% P3) Lê Việt Đức 48 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội PI = PC + Pt + Pđ + PH + 0,1 P3 + Pm + PK = 10,63 + 62,31 + 3,32 + 1,9 + 16,92 + 1,1.11,7 + 27,55 = 135,06 (mm H2O) ( Chọn áp suất bổ sung PK = 100 (N/m2) = 10,19 mm H2O ) Dựa vào V = 25560 PI = 118,14 (m3/h) (mm H2O) ta chọn quạt b Tính toán quạt ly tâm : Ta chọn đƣờng ống giống nhƣ vào xyclon d = 0,7 (m) + Tính Pđ : Pđ = Pđ = (N/m2) 0,83.20 = 166 (N/m2) = 16,92 (mm H2O) + Tính Pm : Pm = l ltd 2 (N/m2) l : Chiều dài đƣờng ống l = l3 + l4 = + = 8 0,83.20 Pm = 0,013 = 24,66 0,7 = 2,51 (m) (N/m2) (mm H2O) + Tính PH: Áp suất cần thiết để khắc phục áp suất thủy tĩnh đƣợc tính theo : PH = .g.H = .g.l3 (N/m2) (N/m2) Với l3 = (m) Ta có : PH = 0,83.9,81.6 = 4,98 (mm H2O) = 48,85 (N/m2) + Tính Pt: Pt = Pu’ = 15,3 (mm H2O) Lê Việt Đức 49 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội + Tính PC: PC = = ltd (N/m2) d td [II - 377] : Hệ số trở lực cục Đối với đoạn ống l3 : 3 = 0,014 l3 = 0,014 = 0,12 0,7 d Vì ống đặt thẳng lấy thêm 10% : 1 = 0,12 + 0,12.0,1 = 0,132 Đối với khuỷu 900 : Ta có = 1,5 [II - 122] Đối với đoạn ống l4 : 4 = 0,014 l4 = 0,014 = 0,04 0,7 d PC = (0,04 + 0,132 + 1,5).( 0,83.20 ) = 277,552 (N/m2) = 28,29 (mm H2O) Chọn áp suất bổ sung PK = 100 (N/m2) = 10,19 mm H2O PII = PC + Pt + Pđ + PH + 0,1 P3 + Pm + PK = 28,29 + 15,3 + 4,98 + 2,51 + 16,92 + 10,19 = 78,19 (mm H2O) Lê Việt Đức 50 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội TÍNH TỐN CƠ KHÍ I Kiểm tra tính bền thùng Khối lƣợng vật liệu nằm thùng mvl = G1 (kg) 60 G1: suất sấy theo vật liệu ƣớt G1=10000(kg/h) : thời gian sấy(phút) mvl = 10000 55,59 9265 (kg) 60 Khối lƣợng thùng: mt = ( Dn2 Dt2 ) l. (kg) : Chiều dài thùng (m); l = (m) Dt: Đƣờng kính thùng (m) Dn: Đƣờng kính ngồi thùng (m) mt = 3,14[(2,02) (2) ] 8.7820 = 3948,41(kg) Khối lƣợng lớp bảo ôn: mbô = (Dnơ2- Dtơ2).l bơ (kg) Dnơ: Đƣờng kính ngồi lớp bảo ôn Dnô = Dn + a (m) Dn: Đƣờng kính ngồi thùng (m) a: Bề dày lớp bảo ôn (m) Dnô = 2,02 + 2,2.10-2 = 2,042 (m) Dtơ: Đƣờng kính lớp bảo ôn (m) Dtô= Dn = 2,02 (m) bô: Khối lƣợng riêng vật liệu bảo ôn (kg/m ) Lê Việt Đức 51 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội bô = 2600 (kg/m ) [II - 8] mbô = 0,785 [(2,042)2 – (2,02)2] = 9,8.2600 = 1787,44 (kg) Khối lƣợng vành đai: D = 1,6 (m) Trọng lƣợng vành đai xác định chuẩn là: Qđ = 8780 (N) Với D = (m) chọn sơ trọng lƣợng vành đai: Qđ = 8780 10975 (N) 1,6- Khối lƣợng vành đai: mđ = Qd 10975 1118,756 (kg) g 9,81 Khối lƣợng bánh răng: Chọn sơ theo đƣờng kính chuẩn D = 1,6 (m) ta có: mR = 7650 974,77 (kg) 1,6 9,81 Khối lƣợng cánh D = 2(m) ta có khối lƣợng cánh: mc = 1500 191,131 (kg) 1,6 9,81 Khối lƣợng tăng cứng: D = 1,6 (m) chọn Qtc = 5000 (N) D = 2(m) ta có khối lƣợng tăng cứng: mtc = 5000 627,105 (kg) 1,6 9,81 Tổng khối lƣợng thùng: m = mvl + mbô + ms + 2mđ + mc + mtc = 9265 +3948,41 + 1787,44 + 2.1118,756 + 974,77 + 191,131 + 637,105 = 19032,368 (kg) Lê Việt Đức 52 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Vậy trọng lƣợng toàn thùng: Q = m.g = 19032,368.9,81 = 186707,53 (N) Tải trọng vành đai: Q’ = Q 186707,53 93367,98 (N) cos cos(10 ) 10 Tính bề rộng đai kích thƣớc lăn đỡ: T= Q' 93367,98 53906,03 (N) Bề rộng vành đai đƣợc tính: B T [10 - 249] pr B: Bề rộng đai (cm) Pr: Thùng quay chậm chọn Pr = 104 (N/cm2) B 53906,03 5,39 (cm) 10 Chọn sơ đƣờng kính vành đai: Dv = (1,1 1,2) Dt Dv = 1,1 Dt = 1,1.2 = 2,2 (m) Chọn B = 10 (cm) h: B = 1:1 * Kiểm tra: Mô men uốn: Mu = 2T.R.A = T.DV.A [10 - 84] R: Bán kính đai (m) A: Nắp tự có A = 0,08 0,09 Chọn A = 0,08 Mu = 53906,03.2,2.0,08 = 9487,46 (N.m) = 948746 (N.cm) Vành đai có cấu tạo từ thép đúc có ứng suất cho phép: [ ] = 15600 (N/cm2) Mô men chống uốn: Lê Việt Đức 53 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội W= Mu 948746 63,12 (cm ) [ ] 15600 Mặt khác: W= B.h h 6.W 6.63,12 6,15 (cm) B 10 Vậy theo qui chuẩn ta chọn vành đai có: h B = 10.10 (cm) Bề rộng lăn đỡ đƣợc tính: Bc = B + 50 = 100 + 50 = 150 (mm) Chọn sơ lăn đỡ Con lăn thép có: dc T 53906,03 8,98 (cm) (300 400).Bc 400.150 * Kiểm tra: 0,25D dc 0,33D D: Đƣờng kính ngồi đai dc: Đƣờng kính lăn đỡ D = Dv + 2h = 2,2 + 2.100.10-3 = 2,4 (m) Vậy: 0,25.2,4 dc 0,33.2,4 0,6 dc 0,792 (m) Chọn dc = 65 (cm) Đƣờng kính cổ trục lăn đỡ : 100 (mm) Đƣờng lính cổ trục lăn chặn: 90 (mm) Ứng suất tiếp xúc vành đai lăn đỡ: p= T 53906,03 5390,6 (N/cm) B 10 Nếu vành đai lăn loại vật liệu ứng suất lớn là: max 0,418 PE Lê Việt Đức Rl Rr 54 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội R: Bán kính vành đai: R = r: Bán kính lăn: r = Dv 2,2 1,1 (m) 2 dc 65 32,5 (cm) 2 E: Mô men đàn hồi vật liệu làm vành đai lăn đỡ (N/cm2) ECT5 = 1,75.107 (N/cm2) max 0,418 5390,6.1,75.10 110 32,5 110.32,5 = 25632,04 (N/cm2) Thép CT5 có [ ] = 6.104 (N/cm2) Vậy max [ ] Vành đai bền 11 Tính lăn chặn: Lực tác dụng lớn nhất: Umax = Q(sin f ) f : Hệ số ma sát f 0,1 Q: Trọng lƣợng toàn thùng Q = 186707,53 (N) : Góc nghiêng thùng 10 Umax = 186707,53.(sin(10) + 0,1) = 21929,25 (N) Thùng quay có khối lƣợng lớn 10,000 (kg) nên chọn lăn mặt nón có thơng số Nửa góc đỉnh nón: tg 1 tg1 = r R 32,5 0,295 1 = 16,46 110 Lực tác dụng lên đơn vị chiều dài tiếp xúc p= U max l l : Chiều dài tiếp xúc Chọn l 50 (cm) p= 21929,25 438,6 (N/cm ) 50 Ứng suất cực đại vành đai tiếp xúc với lăn mặt nón: Lê Việt Đức 55 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội max 0,418 p.E 0,418 R 438,6.1,75.10 3491,67 (N/cm ) 110 Vậy lăn đỡ đủ bền [ max ] 6.104 (N/cm2) 12 Tính bền thân thùng: Khoảng cách vành đai: l đ = 0,586 l = 0,586.8 = 4,688 (m) l : chiều dài thùng (m) Tải trọng 1đơn vi chiều dài thùng (không kể khối lƣợng bánh vòng) q= Q Q1 (m mr ).g l l m : Khối lƣợng toàn thùng (kg) mr : Khối lƣợng bánh (kg) q= (19032,368 974,77) 9,81 8.10 = 221,43 (N/cm) Mô men uốn tải trọng gây ra: M1 = Mu1 = q.l d 221,43.(4,688.10 ) 60830,54 (N.cm) l 8.10 Mô men uốn bánh vòng gây ra: M2 = Qr l d mr g.l d 112,07.10 (N.cm) 4 Tổng mô men uốn: Mu = M1 + M2 = 60830,54 + 112,07.104 = 118,15.104 (N.cm) Mô men chống uốn thùng: W= D S 0,785.(2,10 ) 31400 (cm ) S: Bề dày thành thùng (cm) S = 10 (mm) = 1(cm) ứng xuất thân thùng: Lê Việt Đức 56 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội M u 118,15.10 37,88 (N/cm ) W 31400 Vật liệu làm thùng 12 MX có [] = 140.106 (N/m2) [] S = 10 (mm) thành đủ bền Lê Việt Đức 57 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội KẾT LUẬN Sau q trình tính tốn thiết kế dƣới hƣớng dẫn thầy TS Phạm Xuân Toản, em hồn thành đồ án: Tính tốn thiết kế hệ thống máy sấy thùng quay Công ty Supe phốt phát hoá chất Lâm Thao Với tác nhân sấy khói lò, sấy xi chiều khơng tuần hồn khí thải em thiết kế đƣợc hệ thống máy sấy thùng quay với số liệu cụ thể sau: Năng suất : 10000 (kg/h) Lƣợng ẩm bốc : W = 1252 (kg/h) Đƣờng kính thùng quay : 2(m) Chiều dài thùng quay : 9,8 (m) Thời gian sấy : 55,59 (phút) Nhiệt độ tác nhân sấy ban đầu : t1 = 3500C Nhiệt độ khí thải : t2 = 1200C Độ ẩm vật liệu ban đầu : 14% Độ ẩm sản phẩm : 1,5% Em xin chân thành cảm ơn thầy TS Phạm Xuân Toản trực tiếp hƣớng dẫn em truyền đạt kinh nghiệm quý giá, kiến thức suốt thời gian học tập làm đồ án Tuy nhiên kiến thức thực tế hạn chế nên q trình làm đồ án em khơng tránh khỏi sai sót, nhầm lẫn Vậy em kính mong nhận đƣợc góp ý thầy bạn để em sửa chữa sai sót củng cố kiến thức Em xin chân thành cảm ơn! Lê Việt Đức 58 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS TSKH Trần Văn Phú: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy - Nhà xuất Giáo dục - 1991 Tập thể tác giả, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hoá chất tập 1, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 1992 Tập thể tác giả, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật, 1999 Tập thể tác giả, Cơ sở trình thiết bị cơng nghệ hố học tập 1, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1999 Tập thể tác giả, Cơ sở q trình thiết bị cơng nghệ hố học tập 2, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1999 Hồng Văn Chƣớc, giáo trình Kỹ thuật sấy, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1999 Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú, Truyền Nhiệt, NXB Giáo dục, 1999 Nguyễn Minh Tuyển, Bơm - Máy nén - Quạt công nghệ, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1985 Hồ Lê Viên, Giáo trình sở tính tốn máy hố chất thực phẩm NXB Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1997 Lê Việt Đức 59 Lớp QTTB K-45 ... VỀ CÔNG TY SUPE PHỐT PHÁT VÀ HÓA CHẤT LÂM THAO Vào mùa hè cách 40 năm (5/1959) Nhà máy supe phốt phát hóa chất Lâm Thao thức đƣợc khởi công xây dựng (Nay Công ty supe phốt phát hóa chất Lâm Thao) ... quan trọng Do ta chọn thiết bị để tính tốn thiết kế hệ thống máy sấy thùng quay Lê Việt Đức 18 Lớp QTTB K-45 Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH CĨ TRONG... apatit axit sun phuric gọi hệ số phân hủy (K)… III ứng dụng supe phốt phát đơn: Supe phốt phát đơn đƣợc sử dụng để làm phân bón có chứa phốt phát Phốt chứa supe phốt phát thể dinh dƣỡng làm tăng