Đồ Án Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều

Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều sấy bán thành phẩm phân lân nung chảy, năng suất 8734kg/h. Các số liệu ban đầu: - Độ ẩm đầu của vật liệu: 14% - Độ ẩm cuối của vật liệu: 1% - Nhiệt độ khói vào : 300 0 C. - Nhiệt độ khói ra : 105 0 C.

Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA BỘ CƠNG THƯƠNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc HÀ NỘI ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ ****** Sinh viên thực : TRỊNH LAN PHƯƠNG Lớp : ĐH Hoá Khoá: 12 MSV: 2017603090 Khoa : Cơng nghệ Hố Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Hoàn NỘI DUNG Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy bán thành phẩm phân lân nung chảy với suất 8734 kg/giờ Các số liệu ban đầu: - Độ ẩm đầu vật liệu: 14% - Độ ẩm cuối vật liệu: 1% - Nhiệt độ khói vào : 3000C - Nhiệt độ khói : 1050C TT Tên vẽ Khổ giấy Số lượng Vẽ dây chuyền sản xuất Vẽ máy sấy thùng quay A4 A0 01 01 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nguyễn Văn Hoàn GVHD: Nguyễn Văn Hồn Page Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa MỤC LỤC ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ .1 LỜI MỞ ĐẦU .6 Chương : GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung kỹ thuật sấy .7 1.1.1 Khái niệm mục đích 1.1.2 Phân loại phương pháp sấy 1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy .10 a Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí 10 b.Ảnh hưởng tốc độ chuyển động khơng khí 11 c Ảnh hưởng độ ẩm tương đối khơng khí 11 d Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu .12 e Ảnh hưởng trình ủ ẩm 12 f Ảnh hưởng thân nguyên liệu 12 1.1.4 Vai trò sấy kỹ thuật đời sống 12 1.2.1 Cấu tạo 15 1.2.2 Nguyên lý hoạt dộng 17 1.2.3 Ưu, nhược điểm sấy thùng quay 18 1.2.4 Lựa chọn thiết bị 18 1.3 Quặng apatit trình sản xuất phân lân nung chảy 18 1.3.1 Quặng apatit 18 CHƯƠNG : TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU 26 2.1.3 Vật liệu sấy phân lân với thông số .27 2.2.2 Nhiệt dung riêng than đá 28 2.2.3 Nhiệt trị than 28 2.2.4 Lượng khơng khí khô lý thuyết để đốt cháy kg than 28 2.2.5 Entanpi nước hỗn hợp khói 29 2.2.6 Hệ số khơng khí thừa sau q trình hồ trộn 29 2.2.6.1 Nhiệt lượng vào buồng đốt đốt kg than .29 2.2.6.2 Nhiệt lượng khỏi buồng đốt buồng trộn 31 2.2.7 Trạng thái khói trước vào thùng sấy 34 2.2.7.1 Nhiệt độ khói 34 2.2.7.2 Hàm ẩm khói 34 2.2.7.3 Hàm nhiệt khói 34 2.2.7.4 Độ ẩm 34 3.1.2 Lượng phân lân nung chảy khỏi thùng sấy .36 3.2 Các thông số thùng sấy 36 3.2.1 Thể tích thùng sấy 36 3.2.2 Chiều dài ,đường kính bề dày thùng .36 3.2.2.1 Đường kính thùng 36 3.2.2.2 Chiều dài thùng 37 3.2.2.3 Chiều dày thân thùng 37 3.2.3 Thời gian lưu vật liệu thùng 37 3.2.4 Số vòng quay thùng 38 GVHD: Nguyễn Văn Hồn Page Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa 3.2.5 Cơng suất cần thiết để quay thùng 38 3.2.6 Các thông số thùng sấy 38 3.2.6.1 Cấu tạo thân thùng 38 3.2.6.2 Đường kính thùng 39 3.2.6.3 Chiều dài thùng 39 3.2.6.4 Loại cánh 39 3.2.6.5 Tốc độ quay 39 3.3 Quá trình sấy lý thuyết 39 3.3.1 Trạng thái khói khỏi thùng sấy 39 3.3.1.1 Nhiệt độ 39 3.3.1.2 Hàm nhiệt 39 3.3.1.3 Hàm ẩm 39 3.3.1.4 Độ ẩm 39 3.3.2 Cân nhiệt lượng trình sấy .40 3.4 Quá trình sấy thực tế .40 3.4.1 Nhiệt tổn thất môi trường 40 3.4.1.1 Xác định hệ số truyền nhiệt K .41 3.4.1.2 Diện tích xung quanh thùng sấy 46 3.4.1.3 Hiệu số nhiệt độ trung bình 46 3.4.2 Tổn thất phân lân nung chảy mang khỏi thùng sấy 47 3.4.3 Xác định giá trị ∆ (Lượng nhiệt bổ sung thực tế) 48 3.4.4 Trạng thái khói khỏi thùng sấy 48 3.4.4.1 Nhiệt độ 48 3.4.4.2 Hàm ẩm 48 3.4.4.4 Hàm nhiệt 49 3.4.5 Lượng khói cần thiết để bốc kg ẩm .49 3.4.6 Lượng than cần thiết cho trình 49 3.4.7 Cân nhiệt lượng thiết bị sấy .49 3.4.8 Kiểm tra lượng nhiệt mát môi trường 50 3.4.9 Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy .50 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CƠ KHÍ 51 4.1 Tính tốn hệ thống dẫn động 51 4.1.1 Tính tốn lựa chọn động 51 Công suất cần thiết để quay thùng : Pt = Nt = 12,804 ( kW ) 51 4.1.2 Tính tốn động học hệ thống dẫn động khí .52 4.1.2.1 Xác định tỷ số truyền hệ thống dẫn động 52 4.1.2.2 Phân tỷ số truyền hệ dẫn động 52 4.1.2.3 Số vòng quay bánh chủ động 52 4.1.2.4 Công suất trục bánh chủ động 52 4.1.2.5 Momen quay trục bánh chủ động 53 4.2.2.1 Ứng suất tiếp xúc 54 4.2.2.2 Ứng suất uốn 54 4.2.2.3 Ứng suất tải cho phép 55 4.2.3 Các thông số truyền 56 4.2.3.1 Khoảng cách trục 56 4.2.3.2 Các thông số ăn khớp 56 4.2.3.3 Đường kính 57 4.2.3.4 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 58 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Trịnh Lan Phương Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa 4.2.3.5 Kiểm nghiệm độ bền uốn 60 4.2.3.6 Kiểm nghiệm tải 62 4.2.3.7 Các thơng số kích thước truyền bánh trụ 62 4.3 Kiểm tra độ bền thân thùng .63 4.3.1 Trọng lượng vật liệu thùng 63 4.3.3 Trọng lượng bánh vòng 63 4.3.4 Trọng lượng cánh xới 64 4.3.5 Trọng lượng vành đai 64 4.3.6 Khoảng cách hai vành đai 64 4.3.7 Tải trọng đơn vị chiều dài thùng không kể bánh vòng 65 ( N/cm ) ( 90 – TTTKMHCT1 ) 65 4.3.8 Momen uốn tải trọng gây .65 4.3.9 Momen uốn bánh vòng gây 65 4.3.10 Momen chống uốn 65 4.3.11 Ứng suất thân thùng 65 4.4 Tính tốn vành đai 65 4.4.1 Tải trọng vành đai 65 4.4.2 Phản lực lăn 66 4.4.3 Bề rộng vành đai 66 04.4.4 Bề dày vành đai 66 Với thùng nặng bề dày vành đai là: 66 4.4.5 Momen uốn 66 4.4.6 Momen chống uốn 67 4.4.7 Các thông số vành đai 67 4.5 Tính tốn lăn đỡ .68 4.5.1 Bề rộng lăn 68 b = B + = 25 + = 28 ( cm ) (T250- HDTKMHCT1) 68 4.5.2 Đường kính lăn 68 Chọn sơ đường kính lăn đỡ theo cơng thức: 68 4.5.4 Các thông số lăn đỡ 69 4.6 Tính tốn lăn chặn 69 4.6.1 Lực lớn tác dụng lên lăn chặn .69 4.6.2 Xác định bán kính lăn chặn 69 4.6.3 Kiểm tra độ bền lăn chặn 70 4.6.4 Các thông số lăn chặn 70 5.1.1 Diện tích bề mặt ghi lò 71 5.1.2 Thể tích buồng đốt 71 5.1.3 Chiều cao buồng đốt 72 5.1.4 Số ghi lò 72 5.1.5 Tỉ lệ mắt ghi: f/F 72 5.2 Tính tốn chọn quạt 72 5.2.1 Năng suất quạt 72 5.2.2 Công suất quạt 72 5.2.3 Chọn quạt 74 Với tổn thất áp suất 158,51 ( mmHg ) suất quạt 25458,295 ( m3/h ) theo hình 15TKHTTBS ta chọn quạt số hiệu quạt ly tâm II - - 70 - No7 ; .74 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Trịnh Lan Phương Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Bảng phụ lục : 75 .76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 GVHD: Nguyễn Văn Hồn Page Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa LỜI MỞ ĐẦU N ước ta phát triển theo hướng công nghiệp hóa đại hóa, đặc biệt ngành cơng nghiệp hóa chất trọng phát triển Sấy q trình cơng nghệ sử dụng đóng vai trò quan trọng sản xuất Đồ án nội dung sấy tập lớn nằm chương trình mơn Qúa trình thiết bị Cơng nghệ Hóa học Nó giúp sinh viên có kỹ tính tốn, tra cứu số liệu đồng thời nắm vững kiến thức cấu tạo, nguyên lý làm việc ứng dụng công nghệ sấy nói riêng thiết bị cơng nghệ hóa học nói chung Dựa kiến thức, tìm hiểu hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Hoàn em hồn thành đồ án mình, với đề tài thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều để sấy bán thành phẩm phân lân nung chảy Em xin cảm ơn thầy cô khoa Công nghệ Hóa, đặc biệt thầy Hồn bảo, giải đáp vướng mắc giúp em hoàn thành tốt đồ án Bản đồ án em nhiều sai sót, em mong nhận nhận xét, sửa chữa từ thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Trịnh Lan Phương Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Chương : GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung kỹ thuật sấy 1.1.1 Khái niệm mục đích - Khái niệm: Sấy q trình dùng nhiệt để làm bốc nước khỏi vật liệu ẩm - Mục đích: + bảo quản nguyên vật liệu ( thực phẩm, hóa chất, quặng ) sấy làm giảm độ ẩm vật liệu đến mức cần thiết vi khuẩn, nấm mốc,nấm men bị ức chế không phát triển hoạt động được, giảm hoạt động enzim + Tiết kiệm lượng tiêu tốn cho q trình vận chuyển sấy làm giảm kích thước trọng lượng vật liệu + Đảm bảo thơng số kĩ thuật cho q trình gia cơng vật liệu + Đảm bảo tính mĩ thuật Nguyên lý trình sấy: Quá trình sấy q trình truyền khối có tham gia pha rắn phức tạp bao gồm q trình khuếch tán bên lẫn bên ngồi vật liệu rắn đồng thời với trình truyền nhiệt Đây trình nối tiếp, nghĩa trình chuyển lượng nước vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi, sau tách pha khỏi vật liệu ban đầu Động lực trình chênh lệch độ ẩm bên tỏng vật liệu bên bề mặt vật liệu Quá trình khuếch tán chuyển pha xảy áp suất vật liệu lớn áp suất riêng phần nước mơi trường khơng khí xung quanh Vận tốc tồn q trình quy định giai đoạn chậm Hai mặt trình sấy cần nghiên cứu: + Mặt tĩnh lực học: tức dựa vào cân vật liệu cân nhiệt lượng ta tìm mối quan hệ thông số đầu cuối vật liệu sấy, tác nhân sấy Từ xác định thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy, lượng nhiệt cần thiết cho q tình sấy GVHD: Nguyễn Văn Hồn Page Trịnh Lan Phương Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa + Mặt động lực học: tức nghiên cứu mối quan hệ biến thiên độ ẩm vật liệu với thời gian sấy thông số q trình như: tính chất, cấu trúc, kích thước vật liệu sấy điều kiện thủy động lực học tác nhân sấy để từ xác định chế độ, tốc độ thời gian sấy phù hợp 1.1.2 Phân loại phương pháp sấy Có nhiều cách để phân loại: - Phân loại theo nguồn lượng sử dụng để sấy hai loại sấy: + Sấy tự nhiên: Tiến hành bay tự nhiên lượng tự nhiên lượng mặt trời, lượng gió Dùng phương pháp đỡ tốn lượng không chủ động điều chỉnh vận tốc trình theo yêu cầu kĩ thuật, suất thấp + Sấy nhân tạo: sử dụng nguồn lượng người tạo khói lò, nước bão hòa, dòng điện Phương pháp khắc phục nhược điểm phương pháp sấy tự nhiên - Phân loại theo phương pháp truyền nhiệt kĩ thuật sấy: + Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với khơng khí nóng, khói lò ( gọi tác nhân sấy ) + Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mà truyền nhiệt gián tiếp cho vách ngăn + Sấy tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng lượng tia hồng ngoại nguồn nhiệt phát truyền cho vật liệu sấy + Sấy dòng điện cao tầng: Phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng tồn chiều dày lớp vật liệu + Sấy thăng hoa: Phương pháp sấy mơi trường có độ chân khơng cao nhiệt độ thấp nên ẩm tự vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành không qua trạng thái lỏng Ba phương pháp cuối sử dụng công nghiệp nên gọi chung phương pháp sấy đặc biệt GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Trong cơng nghiệp hóa chất thực phẩm, cơng nghệ thiết bị sấy đối lưu tiếp xúc sử dụng phổ biến cả, phương pháp sấy đối lưu Nó có nhiều dạng khác sấy hầu hết dạng vật liệu sấy - Dựa vào phương pháp làm việc + Máy sấy liên tục + Máy sấy gián đoạn - Dựa vào áp suất làm việc: + Sấy chân không + Sấy áp suất thường - Dựa vào cấu tạo thiết bị: + Thiết bị sấy buồng: sấy tất loại vật liệu, cấu tạo thiết bị đơn giản vật liệu khơng đảo trộn q trình sấy dẫn đến sấy không đồng đều, thời gian sấy dài, suất thấp Thiết bị làm việc không liên tục phải ngừng hoạt động để nạp tháo vật liệu làm tổn thất lượng nhiều Khí nóng phân bố khơng đồng tồn buồng sấy + Thiết bị sấy hầm: hầm cấu tạo đơn giản, suất cao, làm việc bán liên tục, sấy không đồng lớp vật liệu + Thiết bị sấy nhiều băng tải: vật liệu đảo trộn, thời gian sấy nhanh, sấy đồng thích hợp sấy vật liệu dạng hạt bị vỡ vụn rau, quả, sấy ngũ cốc, sấy bánh kẹo không sấy vật liệu khích thước lớn, vật liệu bị vỡ vụn, không sấy vật liệu ẩm có khả bị bết dính lại băng tải làm giảm hiệu sấy + Thiết bị sấy thùng quay: cường độ bốc ẩm lớn có, q trình sấy đặn, tiếp xúc khói nóng vật liệu tốt, thời gian sấy nhanh, thiết bị gọn, khí hóa, tự động hóa hồn tồn, thích hợp sấy nhiều loại vật liệu, suất lớn Vật liệu bị đảo trộn nhiều dễ bị vỡ vụn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, khơng sấy vật liệu có độ bết dính lớn làm giảm hiệu sấy, cấu tạo thiết bị phức tạp GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa + Thiết bị sấy tầng sôi: cường độ sấy lớn, suất cao, suất cao, thiết bị sấy đồng đều, khí hóa tự động hóa hồn tồn nhiên khó vật liệu bị vỡ vụn tạo bụi, bào mòn thiết bị, tốn lượng cho thiết bị thu hồi bụi + Thiết bị sấy phun: sấy nhanh, vật liệu dạng bột mịn không cần nghiền, phụ hợp vật liệu không sấy nhiệt độ cao nhiên kích thước phòng sấy lớn, tốc độ tác nhân sấy nhỏ cường độ sấy nhỏ tiêu tốn lượng lớn, cấu tạo thiết bị phức tạp 1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy a Ảnh hưởng nhiệt độ không khí Trong điều kiện khác khơng đổi độ ẩm khơng khí, tốc độ gió…, việc nâng cao nhiệt độ làm tăng nhanh tốc độ làm khô lượng nước nguyên liệu giảm xuống nhiều Nhưng tăng nhiệt độ giới hạn cho phép nhiệt độ làm khơ cao làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín gây nên tạo màng cứng lớp bề cản trở tới chuyển động nước từ lớp bên bề mặt Nhưng với nhiệt độ làm khô thấp, giới hạn cho phép q trình làm khơ chậm lại dẫn đến thối rữa, hủy hoại nguyên liệu Nhiệt độ sấy thích hợp xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ chức thịt nhân tố khác Khi sấy nhiệt độ khác nguyên liệu có biến đổi khác ví dụ: nhiệt độ sản phẩm tŕnh sấy cao 600 ΟC protein bị biến tính, 900 ΟC fructaza bắt đầu caramen hóa phản ứng tạo melanoidin tạo polyme cao phân tử chứa N khơng chứa N, có màu mùi thơm xảy mạnh mẽ Nếu nhiệt độ cao nguyên liệu bị cháy làm giá trị dinh dưỡng giá trị cảm quan sản phẩm Q trình làm khơ tiến triển, cân khuếch tán nội khuếch tán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn tốc độ khuếch tán nội chậm lại dẫn đến tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến q trình làm khơ GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 10 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa 4.3 Kiểm tra độ bền thân thùng 4.3.1 Trọng lượng vật liệu thùng Gvl = G1.g τ ( N ) ( 89 – TTTKMHCT1 ) 60 Trong : G1 : Năng suất thùng; G1 = 8734 ( kg/h ) g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 ( m/s2 ) τ : Thời gian lưu vật liệu thùng; τ = 53,596 ( ph ) → Gvl = 8734.9,81.53,596 = 76535,57 ( N ) 60 4.3.2 Trọng lượng thùng rỗng π Gt = g.Lt.{[(Dt+2.δ3)2–Dt2+Dn2–(Dn – 2.δ1 )2].ρ1 +[(Dn – 2.δ1)2–(Dt+ 2δ3)2].ρ2}( N ) Trong : g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 ( m/s2 ) Lt : Chiều dài thùng; Lt = 8,5 ( m ) Dt : Đường kính thùng; Dt = 1,7 ( m ) Dn : Đường kính ngồi thùng; Dn = 1,778 ( m ) δ1 : Độ dày lớp bảo vệ thùng; δ1 = 0,002 ( m ) δ2 : Độ dày lớp cách nhiệt; δ2 = 0,02 ( m ) δ3 : Độ dày thân thùng; δ3 = 0,017 ( m ) ρ1 : Khối lượng riêng thép CT3; ρ1 = 7850 ( kg/m3 ) ρ2 : Khối lượng riêng bê tông xốp; ρ2 = 1500 ( kg/m3 ) → Gt = π 9,81.8,5.{[( 1,7 + 2.0,017 )2 – 1,72 + 1,7782 – ( 1,778 – 2.0,002 )2].7850 + [( 1,778 – 2.0,002 )2 – ( 1,7 +2.0,017 )2].1500} =81112,996 (N) 4.3.3 Trọng lượng bánh vòng Gbr = π ( d2a2 – d2f2).bw.ρ.g ( N ) Trong : GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 63 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa da2 : Đường kính đỉnh bánh vòng; da2 = 1,9 ( m ) df2 : Đường kính đáy vòng; df2 = 1,85 ( m) bw : Bề rộng vành răng; bw = 0,45765 ( m ) ρ : Khối lượng riêng thép CT3; ρ = 7850 ( kg/m3 ) g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 ( m/s2 ) → Gbr = π ( 1,92 – 1,852 ).0,45765.7850.9,81 = 5189,951 ( N ) 4.3.4 Trọng lượng cánh xới Chọn Gcx = 4000 ( N ) 4.3.5 Trọng lượng vành đai G vd = π ( Dv2 – Dn2 ).bv.ρ.g ( N) Trong : Dv : Đường kính vành đai; Dv = ( 1,1 ÷ 1,2 ).Dn = ( 1,1 ÷ 1,2 ).1,778 = ( 1,9558 ÷ 2,1336 ) ( m ) Chọn Dv = 2,1 ( m ) bv : Bề rộng vành đai; Chọn bv = 0,2 ( m ) (Nếu Dv = 1,2 ÷2m) ρ : Khối lượng riêng thép CT3; ρ = 7850 ( kg/m3 ) g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 ( m/s2 ) → Gvd = π ( 2,12 – 1,7782 ).0,2.7850.9,81 = 15105,052 ( N ) Vậy, trọng lượng toàn thùng : G = Gvl + Gt + Gbr + 2.Gvd + Gcx = 76535,57 + 81112,996 + 5189,951 + 2.15105,052 + 4000 = 197048,621 ( N ) 4.3.6 Khoảng cách hai vành đai Ld = 0,586.Lt ( m ) ( 84 – TTTKMHCT1 ) Trong : Lt : Chiều dài thùng; Lt = 8,5 ( m ) → Ld = 0,586.8,5 = 4,981 ( m ) GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 64 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa 4.3.7 Tải trọng đơn vị chiều dài thùng không kể bánh vòng q= G − Gbr ( N/cm ) ( 90 – TTTKMHCT1 ) Lt →q= 197048, 621 − 5189,951 = 213,176 ( N/cm ) 900 4.3.8 Momen uốn tải trọng gây M1 = q.L2d ( N.cm ) ( 90 – TTTKMHCT1 ) 213,176.498,12 → M1 = = 6611216,896 ( N.cm ) 4.3.9 Momen uốn bánh vòng gây M2 = Gbr Ld 5189,951.498,1 = = 646278, 648 ( N.cm ) 4 Tổng momen uốn : M = M1 + M2 = 6611216,896+ 646278,648 = 7257495,544 ( N.cm ) 4.3.10 Momen chống uốn W= π Dt2 S ( 90 – TTTKMHCT1 ) Trong : Dt : Đường kính thùng; Dt = 170 ( cm ) S : Bề dày thùng sấy; S = 1,7 ( cm ) π 1702.1, →W = = 38586, 612 ( cm3 ) 4.3.11 Ứng suất thân thùng σ= M 7257495,544 = = 188, 083 ( N/cm2 ) < [σ]CT3 = 4000 ( N/cm2 ) W 38586, 612 Vậy, thùng đảm bảo điều kiện bền có bề dày 1,7 cm 4.4 Tính tốn vành đai 4.4.1 Tải trọng vành đai Q' = G cosα GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 65 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Với : G: Trọng lượng toàn thùng , G = 197048,621 (N) α : Góc nghiêng thùng , α = 3o → Q' = 197048,621 cos = 98389, 286 4.4.2 Phản lực lăn T= Q' ( N ) ( 84 – TTTKMHCT1 ) 2.cosϕ Trong : φ : Góc tạo lăn thùng; Chọn φ = 30o →T = 98389, 286 = 56805, 081 ( N ) 2.cos 30 4.4.3 Bề rộng vành đai Bề rộng vành đai phụ thuộc vào đại lượng tải trọng riêng cho phép 1cm chiều dài tiếp xúc vành đai bề mặt lăn Bề rộng vành đai phải thỏa mãn điều kiện : B≥ T ( 10.20 – 84 – TTTKMHCT1 ) Po Trong : Po : Tải trọng riêng cho phép, vận tốc quay thùng 1,78 (vg/ph) Po = 24000 ( N/cm ).(chọn thùng quay chậm) →B≥ 56805, 081 = 2,367 ( cm ) 24000 Chọn B = 25 cm 04.4.4 Bề dày vành đai Với thùng nặng bề dày vành đai là: Theo 85 – TTTKMHCT1 ta có : h : B = : → h = 25 ( cm ) 4.4.5 Momen uốn Mu = 2.TRA ( 10.21 – 84 – TTTKMHCT1 ) GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 66 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Trong : T : Tải trọng vành đai; T = 56805,081( N ) R : Bán kính vành đai; R = 2,1 = 105 ( cm ) A : Hệ số phụ thuộc vào tính chất tải trọng phương pháp lắp vành đai với thân thùng; Theo 85 – TTTKMHCT1 ta có với vành đai lắp cứng với thân thùng A = 0,08 – 0,09 Chọn A= 0,08 → Mu = 2.56805,081.105.0,08 = 954325,361 ( N.cm ) 4.4.6 Momen chống uốn W= Mu ( cm3 ) ( 91 – TTTKMHCT1 ) [σ ] Trong : [σ] : Ứng suất cho phép vật liệu làm thùng; Chọn vật liệu làm thùng thép đúc với [σ] = 15600 ( N/cm2 ) W= 954325,361 = 61,174 ( cm3 ) 15600 Kiểm tra lại bề dày vành đai : Ta có : h≥ 6.W n 6.61,174 = = 3,83 ( cm ) B 25 Vậy vành đai đủ bền 4.4.7 Các thông số vành đai - Đường kính vành đai : Đường kính : Dt = 1,7 ( m ) Bề dày vành đai : h = 0,25 ( m ) - Bề rộng vành đai : B = 0,25 ( m ) - Vật liệu làm vành đai : Thép đúc GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 67 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa 4.5 Tính tốn lăn đỡ Con lăn đỡ tiếp nhận tất trọng lượng thùng quay vật liệu thùng Các gối đỡ lăn phải lắp đặt cho lăn di chuyển theo phương thẳng góc với trục thùng xoay xung quanh tâm thùng để thay đổi góc nghiêng thùng 4.5.1 Bề rộng lăn b = B + = 25 + = 28 ( cm ) (T250- HDTKMHCT1) 4.5.2 Đường kính lăn Chọn sơ đường kính lăn đỡ theo cơng thức: T (300 ÷ 400) Bc dc≥ (T 250 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) → dc ≥ dc = Dd Dd ÷ 56805, 081 = 6, 76 (cm) 300.28 (cm ) ( 86 – TTTKMHCT1 ) dc = 170 170 ÷ = 42 ÷ 56 ( cm ); Vậy chọn đường kính lăn đỡ dc = 50 (cm) 4.5.3 Ứng suất tiếp xúc σ max = 0, 418 P.E R+r ( N/cm2 ) ( 10.27 – 86 – TTTKMHCT1 ) R.r Trong : P : Lực tác dụng đơn vị chiều dài tiếp xúc; P= T 56805, 081 = = 2272, 203 (N/cm) B 25 E : Hệ số mô men đàn hồi vật liệu Theo 92 – TTTKMHCT1 ta có E = 1,75.107 R : Bán kính ngồi vành đai: R = 118 (cm) GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 68 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội r : Bán kính lăn đỡ; r = → σ max = 0, 418 2272, 203.1, 75.107 Khoa Cơng Nghệ Hóa d c 50 = = 25 ( cm ) 2 118 + 25 = 18351, 682 ( N/cm2 ) 118.25 Ta thấy σmax < [σ]CT5 = 60000 (N/cm2) Vậy, độ bền đảm bảo 4.5.4 Các thông số lăn đỡ Đường kính lăn đỡ : dc = 0,5 ( m ) Bề rộng lăn đỡ : b = 0,28 ( m ) Vật liệu làm lăn đỡ : thép CT5 4.6 Tính toán lăn chặn Thùng đặt nghiêng so với mặt phẳng ngang góc α có xu hướng tụt xuống tác dụng trọng lực Vì cần có lăn chặn để ngăn cho thùng khơng tụt xuống Con lăn chặn hình cầu hình nón Trong trường hợp lựa chọn lăn chặn hình nón 4.6.1 Lực lớn tác dụng lên lăn chặn Umax = G.( sinα + f ) ( N ) ( 10.31 – 86 – TTTKMHCT1 ) Trong : G : Trọng lượng tồn phần thùng; G = 197048,621 ( N ) α : Góc nghiêng thùng; α = 3o f : Hệ số ma sát vành đai lăn chặn; f = 0,1 → Umax = 197048,621.( sin3 + 0,1 ) = 30017,59 ( N ) 4.6.2 Xác định bán kính lăn chặn Bố trí trục lăn chặn vng góc với trục thùng quay Khi đó, góc đỉnh nón tính theo cơng thức : tg β = r ( 19.29 – 87 – TTTKMHCT1 ) R Trong : r : Bán kính lăn chặn GVHD: Nguyễn Văn Hồn Page 69 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa β : Góc đỉnh nón; Chọn β = 10o R : Bán kính vành đai; R =118 ( cm ) → r = tan10.118 = 20,806 ( cm ); Chọn r = 21 ( cm ) 4.6.3 Kiểm tra độ bền lăn chặn σ max = 0,148 P.E ( N/cm2 ) ( 10.33 – 88 – TTTKMHCT1 ) R Trong : P : Lực tác dụng lên đơn vị chiều dài tiếp xúc; P= U max ( N ) ( 88 – TTTKMHCT1 ) l Với l chiều dài tiếp xúc; chọn l = 50 ( cm ) P= 30017,59 = 600,352 ( N/cm ) 50 → σ max = 0,148 600,352.1, 75.107 = 1645, 41 ( N/m2 ) 85 Ta thấy σmax < [σ]CT5 = 60000 ( N/cm2 ) Vậy, độ bền đảm bảo 4.6.4 Các thông số lăn chặn Loại lăn : Con lăn chặn hình nón Cách bố trí : Bố trí trục lăn vng góc với trục thùng quay Bán kính lăn chặn : r = 15 ( cm ) Góc đỉnh nón : β = 10o GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 70 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa CHƯƠNG : TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 5.1 Tính tốn buồng đốt Để đốt cháy nhiên liệu tạo khói cho thùng sấy dạng khói lò người ta thường sử dụng thiết bị đốt Thiết bị đốt cần đảm bảo đốt cháy nhiên liệu cách hiệu mặt khác phải đơn giản kết cấu dễ sử dụng Để đốt nhiên liệu than đá người ta thường sử dụng thiết bị đốt gọi buồng đốt Do thiết bị sấy thùng quay cần cơng suất nhiệt nhỏ người ta thường dùng lò đốt thủ cơng áp dụng hệ thống sấy thùng quay (chủ yếu lò đốt thủ cơng dạng ghi phẳng ) 5.1.1 Diện tích bề mặt ghi lò F= 0, 28.B.Qt ( m2 ) ( 3-2 – 105 – Lò cơng nghiệp ) r Trong : B : Lượng than cần đốt 1h; B =191,613 ( kg ) Qt : Nhiệt trị thấp than; Qt = 29480,846 ( kJ/kg ) r : Cường độ nhiệt ghi; ta có : r = (348÷1744).103 (w/m2) (Theo bảng 3-3 – 105 – Lò cơng nghiệp) Ta chọn r = 450.103 ( W/m2 ) →F = 0, 28.191, 613 29480,846 = 3,515 ( m2 ) 450.103 5.1.2 Thể tích buồng đốt V= Qt B ( m3 ) ( 3-3 – 105 – Lò cơng nghiệp ) q Trong : q : Mật độ nhiệt thể tích buồng đốt, than đá sấy q = (290÷348).103 chọn : q = 348.103 ( W/m3 ) GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 71 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa ( Theo bảng 3-2 – 106 – Lò cơng nghiệp) 29480,846 223,392 = 18,924 ( m3 ) 348.10 →V = 5.1.3 Chiều cao buồng đốt H= →H= V ( m ) ( 3-4 – 106 – Lò cơng nghiệp ) F 18,942 = 5,389 ( m ) 3,515 5.1.4 Số ghi lò Chọn loại ghi lò có kích thước ( 340×45 ) mm Vậy, số ghi : n = F 3,515 = = 229, 738 0,34.0, 045 0,34.0, 045 Chọn số ghi 230 5.1.5 Tỉ lệ mắt ghi: f/F Căn vào loại than , cỡ hạt than mà chọn tỉ lệ mắt ghi, diện tích mặt ghi lò cho phù hợp Với loại than ta chọn tỉ lệ f/F =25÷30% 5.2 Tính toán chọn quạt 5.2.1 Năng suất quạt V = L.v ( 17.34 – 333 – TTTKHTS ) Trong : L : Lượng khói cần thiết cho thùng; L = 18498,173 ( kg/h ) v : Thể tích khơng khí ẩm kg khói Theo PL5 – 349 – TTVTKHTS nhiệt độ trung bình khói thùng 202,5oC độ ẩm khói vào thùng 0,034 % ta có v = 1,37626 ( m3/kg ) → V = 18498,173 1,37626 = 25458,295 ( m3/h ) 5.2.2 Công suất quạt N= V H ( kW ) (Bơm – Máy nén – Quạt) 3600.102.η GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 72 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Trong : V : Năng suất quạt; V = 25458,295 ( m3/h ) η : Hiệu suất thủy lực; η = ( 0,4÷0,6) Chọn η = 0,6 H : Tổng trở lực cần khắc phục ( mmHg ); H = ∑ ∆Pi = ∆P1 + ∆P2 + ∆P3 ( mmHg ) •Tính ∆P1 :  B  ∆P1 = m  ÷  150.F  m : Hệ số phụ thuộc vào hàm lượng tro loại ghi lò; chọn m = 40 B : Lượng than cần đốt 1h; B = 191,613 ( kg/h ) F : Diện tích ghi lò; F = 3,515 ( m2 )  191, 613  → ∆P1 = 40  ÷ = 5, 283 ( mmHg )  150.3,515  •Tính ∆P2 : ∆P2 trở lực lớp than trở lực ghi lò; chọn ∆P = 120 ( mmHg ) •Tính ∆P3 :  λ l  v ρ ∆P3 =  + ξ + 1÷ ( mmHg )  d  2.g Với : ρ : Khối lượng riêng khơng khí; ρ = 1,2 ( kg/m3 ) l : Chiều dài đường ống dẫn khói từ quạt đến buồng đốt; l = ( m ) v : Vận tốc khí ống; v = 20 ( m/s ) ξ : Hệ số trở lực van đường ống; ξ = 0,32 λ : Hệ số ma sát phụ thuộc vào chuẩn số Re; Chuẩn số Re : Re = v.d ρ µ Tính đường kính ống : GVHD: Nguyễn Văn Hồn Page 73 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội d= Khoa Cơng Nghệ Hóa V 25458,295 = = 0, 671 ( m ) 3600.0, 785.v 3600.0, 785.20 Theo bảng I.255 – 318 – STT1 ta có độ nhớt khói 202,5oC : μ = 26,0675.10-6 → Re = →λ = ( 1,81.lg Re− 1, 64 ) ( Ns/m2 ) 20.0, 671.1, = 617780, 761 26, 0675.10−6 = ( 1,81.lg 617780, 761 − 1, 64 ) = 0, 0128  0, 0128.2  20 2.1, → ∆P3 =  + 0,32 + 1÷ = 33, 227 ( mmHg )  0, 671  2.9,81 → H = 5,283 + 120 + 33,227 = 158,51 ( mmHg ) →N= 25458,295.158,51 = 15,568 ( kW ) 3600.120.0, 5.2.3 Chọn quạt Chọn vận tốc khói thùng ( m/s ) Với tổn thất áp suất 158,51 ( mmHg ) suất quạt 25458,295 ( m3/h ) theo hình 15- TKHTTBS ta chọn quạt số hiệu quạt ly tâm II - - 70 - No7 ; η = 0,6 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 74 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Bảng phụ lục : STT Tên chi tiết Ký hiệu Đơn vị Chiều dài thùng Đường kính Thể tích thùng Bề dày thùng Lt Dt Vt δ m m m3 m 8,5 1,7 19,293 0,01 Góc ϕ độ nghiêng thùng Vòng quay thùng Khoảng cách trục nt aw da1 Đường kính đỉnh d a2 10 Đường kính đáy df1 11 12 df2 bw Chiều rộng vành 13 14 15 Đường kính vành đai Dv Bề rộng vành đai bv Khoảng cách hai vành Ld Kích thước vg/ph mm mm mm mm 1,78 1015,29 220 1900 130 mm mm 1850 457,65 m m m 2,1 0,2 4,981 đai 16 Chọn bề rộng vành B cm 25 17 đai Góc độ 23 18 19 thùng Phản lực lăn T Tải trọng Q’ N N 56805,081 98389,286 20 21 22 vành đai Bề dày vành đai H Bề rộng lăn đỡ B Đường kính lăn dc cm cm cm 25 28 50 23 đỡ Bán kính vành R cm 105 24 đai Bán kính lăn đỡ cm 25 nghiêng GVHD: Nguyễn Văn Hoàn α R Page 75 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa 25 Chọn chiều dài tiếp L cm 50 26 xúc Diện tích ghi lò m2 3,515 27 28 Cơng st quạt N Đường kính D KW m 15,568 0,671 F ống GVHD: Nguyễn Văn Hồn Page 76 Trịnh Lan Phương Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO Tính tốn q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tâp1,2 Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập 3,4 Tính tốn thiết kế hệ thống sấy; Tác giả Trần Văn Phú; NXB Giáo Dục Kỹ thuật sấy; Tác giả Hoàng Văn Chước; NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội Sổ tay trình thiết bị tập 1,2; Tác giả Nguyễn Bin; NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội Tính tốn hệ thống dẫn động khí tập 1; Tác giả Trịnh Chất – Lê Văn Uyển; NXB Giáo Dục Bơm – Máy nén – Quạt; TS Lê Xuân Hòa – ThS Nguyễn Thị Bích Ngọc Trường ĐHSPKT TP HCM Lò cơng nghiệp 9.Cơ sở thiết kế máy hóa chất; Tác giả Hồ Lê Viên; NXB Đại học Bách Khoa Hà Nội GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 77 Trịnh Lan Phương ... thầy cô khoa Cơng nghệ Hóa, đặc biệt thầy Hồn bảo, giải đáp vướng mắc giúp em hoàn thành tốt đồ án Bản đồ án em nhiều sai sót, em mong nhận nhận xét, sửa chữa từ thầy cô Em xin chân thành cảm ơn!... cảm quan sản phẩm Q trình làm khơ tiến triển, cân khuếch tán nội khuếch tán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn tốc độ khuếch tán nội chậm lại dẫn đến tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến trình... nguyên liệu hút ẩm trở lại Để cân ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại tránh tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn tức vừa sấy vừa ủ Làm khơ điều tự nhiên