Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường

Trang 1

Đồ án môn học Quá trình – Thiết bị

CBHD: Mai Thanh PHong

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU ĐẦU ĐỀ ĐỒ ÁN

Sấy là phương pháp thường dùng trong công nghiệp và đời sống Kết quả của quá trình sấy làm cho hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên Điều đó có ý

nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau Ví dụ: đối với các nông sản và thực phẩm nhằm tăng cường tính bền vững trong bảo quản, đối với các nhiên liệu ( than, củi) được nâng cao lượng nhiệt cháy, đối với gốm sứ làm tăng độ bền cơ học, giảm chi phí vận chuyển…

Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái của pha lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trong quá trình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước nên người ta thường gọi là ẩm

Tùy theo quá trình cấp nhiệt cho ẩm mà người ta phân ra các phương pháp sấy khác nhau: cấp nhiệt bằng đối lưu gọi là sấy đối lưu, cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc, cấp nhiệt bằng bức xạ gọi là sấy bức xạ…

Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt, cục nhỏ Hệ thống sấy thùng quay cũng là hệ thống sấy đối lưu Trong đồ án này, em xin

trình bày về qui trình công nghệ và thiết bị sấy thùng quay dùng để sấy đường với năng xuất đầu ra là 1200kg/h

1.2 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU

Nước ta là một nước nhiệt đới nên đường được sản xuất chủ yếu từ cây mía Đường được đem đi sấy là những tinh thể saccharose, có kích thước trung bình là

đường sẽ bị caramel hóa một phần làm đường bị sẫm màu

Trong tự nhiên, saccarose có trong mía, củ cải đường, thốt nốt,…

Saccarose

Trang 2

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.1 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:

2.2 HÌNH VẼ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:

2.3 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

 Vật liệu:

Đường sau khi ly tâm sẽ được đưa đến gầu tải để vận chuyển lên cao rồi

đưa vật liệu vào cơ cấu nhập liệu vào thùng sấy Tại thùng sấy, đường sẽ đi sâu

vào thùng sấy, được xáo trộn bởi các cánh nâng khi thùng quay Đồng thời sẽ diễn

ra quá trình trao đổi ẩm với TNS Qúa trình cứ thế diễn ra từ khi đường bắt đầu vào thùng và ra khỏi thùng để đạt được độ ẩm theo yêu cầu kĩ thuật Ở cuối thùng sấy, đường sau khi được tách ẩm sẽ được tháo liệu ra ngoài, được vận chuyển bằng hệ thống băng tải Nhiệt độ đầu ra của đường khá cao ( khoảng40 0C) nên phải được làm nguội Có 2 cách để thực hiện quá trình làm nguội đường:

Đường sau sấy Băng tải Thùng sấy

Cơ cấu nhập liệu

Đường

Gầu tải

Calorife Quạt đẩy

Nước ngưng

Xyclon Quạt hút

Bụi đường Hơi nước

Không khí

Trang 3

 Dùng luồng không khí lạnh, khô thổi cưỡng bức để làm nguội

 Làm nguội tự nhiên bằng cách lợi dụng độ dài thích hợp của hệ thống băng tải

 Tác nhân sấy:

Không khí ở điều kiện bình thường (270C, 85%) được quạt đẩy đưa vào hệ thống qua ống dẫn khí vào calorife để tiến hành trao đổi nhiệt lên 920C, sau đó

được dẫn vào thùng sấy Do có sự mất mát nhiệt trên đường ống dẫn nên khi TNS vào tới thùng quay nhiệt độ còn 900C Tại thùng sấy, TNS sẽ tiến hành quá trình

truyền nhiệt và dẫn ẩm ra khỏi vật liệu sấy Nhiệt độ TNS giảm dần và khi ra khỏi thùng sấy chỉ còn 400C

Trong không khí ra khỏi thùng có lẫn bụi đường, hỗn hợp khí-bụi này được dẫn vào cyclon để lọc và thu bụi đường, không khí sạch được thải ra ngoài môi

trường

Calorife được gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa ở áp suất 2 atm lấy từ lò hơi Nhiên liệu dùng để đốt lò hơi là dầu FO

Trang 4

PHẦN 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG

NĂNG LƯỢNG CÁC THÔNG SỐ:

Năng suất nhập liệu tính theo sản phẩm G2=1200 kg/h

Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy: u1=2%=0.02

Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy: u2=0.4%=0.004

Khối lượng riêng thể tích của đường :ρv=990+27u kg/m3

(CT2.84,tr100-[2]) Nhiệt dung riêng của đường:Cđ= 996+1.6T (J/kg.K) ( tr 100-[2])

Đường kính tương đương hạt đường: d=0,8 mm

Chọn quá trình sấy xuôi chiều

Chọn cường độ sấy A=9 (kg/m3h) (Bảng 6.2,tr 179- [6])

CÔNG THỨC DÙNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC

42.402612

exp

0

C t

P x

*

* 622

) 622 0 (

x

xP P

x P

.t x r C t C

I  k  o h (kJ/kg) (CT VII.13-tr95-[11]) Trong đó:

 Ck = 1 kJ/kg.K - nhiệt dung riêng của không khí khô

 Ch = 1.97 kJ/kg.K - nhiệt dung riêng của hơi nước

 ro = 2493 kJ/kg - ẩn nhiệt hóa hơi của nước

 t – nhiệt độ không khí (0C)

 x – hàm ẩm (kg ẩm/kgkkk)

) 97 1 2493

x t



 Thể tích riêng của không khí ẩm:

Trang 5

b

b P P

T P

P M

RT v

 R - hằng số khí: R =8314 J/kmol.độ

 M - khối lượng không khí: M = 29 kg/kmol

 P, Pb - áp suất khí trời và phân áp suất bão hòa của hơi nước trong

P

o o

 P, Pb lấy đơn vị là N/m2

 To – nhiệt độ tiêu chuẩn: To = 273 K

 o – khối lượng riêng không khí khô ở điều kiện chuẩn: o = 1,293

kg/m3

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI TÁC NHÂN SẤY

TRONG QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT:

 Thông số trạng thái của không khí ngoài trời (A):

Vậy tại điểm A, ta có:

 to = 27oC; 0=85%

 Áp suất hơi bão hòa: Pb0 = 0,03548 bar

 Hàm ẩm: x0 = 0,0188 kg ẩm/kgkkk

 Enthalpy: I0 = 75.37 kJ/kg

 Thể tích riêng của không khí ẩm: v0 = 0,879 m3/kgkk

 Khối lượng riêng : 0 =1,202 kg/m3

 Thông số trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy (B):

Không khí ngoài trời từ trạng thái (A) được đưa vào calorife nhờ quạt hút và được đốt nóng đẳng ẩm đến trạng thái B(x1, t1) (nghĩa là x1 = x0 = 0,0188

kgẩm/kgkk) để đưa vào thùng sấy

Rõ ràng, nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, được quy định bởi tính chất của vật liệu sấy và chế độ công nghệ và được chọn ở phần trên Do đường bị ngả màu khi nhiệt độ trên 1050C nên ta cần nhiệt độ tác nhân

sấy dưới nhiệt độ này Chọn:

Tại điểm B: t1 = 90 oC; x1 = x0 = 0.0188 kg ẩm/kgkk

Khi đó áp dụng các công thức đã nêu ở phần III.1., các thông số khác của tác nhân sấy ở trạng thái B được xác định như sau:

 Áp suất hơi bão hòa: Pb1 = 0.6908 bar

 Độ ẩm tương đối: 1 = 0.043 = 4.3 %

 Enthalpy: I1 = 140.2 kJ/kg

Trang 6

 Thể tích riêng của không khí ẩm: v1 = 2.45 m3/kgkk

 Khối lượng riêng : 1 = 0.784 kg/m3

 Thông số trạng thái của tác nhân sấy ra khỏi thùng sấy (C):

Không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình

sấy

Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi thùng sấy t2 tùy chọn sao cho tổn thất nhiệt do

tác nhân sấy mang đi là bé nhất nhưng phải tránh hiện tượng đọng sương (nghĩa là

tránh trạng thái C nằm trên đường bão hòa) Đồng thời, hàm ẩm của tác nhân sấy

tại C phải nhỏ hơn độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy tại điểm đó để vật liệu sấy

không hút ẩm trở lại

Với quá trình sấy lý thuyết ta có: I2 = I1 = 140.2 kJ/kgkk;  = 100 %

 tđs = 37 0C  chọn t2 = 40 oC

Khi đó áp dụng các công thức đã nêu, các thông số khác của tác nhân sấy ở

trạng thái C được xác định như sau:

 Áp suất hơi bão hòa: Pb2 = 0.073 bar

 Hàm ẩm: x2 = 0.03896 kg ẩm/kgkk

 Độ ẩm tương đối: 2 = 0.8179 =82%

 Thể tích riêng của không khí ẩm: v2 = 0.94535 m3/kgkk

 Khối lượng riêng : 1 = 1.1386 kg/m3

Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết tóm tắt ở Bảng 1

Bảng1: Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết:

Đại lượng Trạng thái không

khí ban đầu (A)

Trạng thái không khí vào thiết bị sấy

(B)

Trạng thái không khí

ra khỏi thiết bị sấy

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT:

 Phương trình cân bằng vật chất:

W u G u

G

W G

1

2 1

 Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ:

Trang 7

59.19)

02,01(

)004,002,0(1200

2 1

 Lượng vật liệu khô tuyệt đối:

2.1195)

004,01(

*1200)

19 1200

59.19

1 2

W

 Lượng tác nhân tiêu hao riêng:

603.490188,003896,0

11

1 2

L

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN SẤY TRONG QUÁ TRÌNH THỰC TẾ:

 Cân bằng năng lượng chung cho quá trình sấy:

Vì quá trình sấy không có bổ sung nhiệt lượng và thiết bị sấy thùng quay không có thiết bị chuyển tải  Qbs = Qvc = 0 Như vậy:

 Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy gồm:

 Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong caloriphe: L(I1 – I0)

 Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: [(G1 - W)Cv1 + WCa].tv1

 Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy gồm:

 Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi: L(I2 – I0)

 Nhiệt lượng tổn thất qua cơ cấu bao che: Qbc

 Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: G2.Cv2.tV2

 Ca - nhiệt dung riêng của ẩm (nước): Ca = Cn = 4180 J/kg.K

 Ck - nhiệt dung riêng của vật liệu khô: Cvk = 996 + 1,26T (J/kg độ)

kg J T

Trang 8

19

5 13394

cuối thùng sấy)

Trong đó:

 rv1 - ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong vật liệu sấy ở nhiệt độ vào :

rv1 = 2428.99 kJ/kg (cĩ nội suy) (BảngI.212-tr254-[10])

 Qhi= 19.59*(2428.99 + 1,97.(40-27)) = 48085.614 kJ/h

 Qbc = 0,040 Qhi = 0,040 * 48085.614 = 1923.42 kJ/h

18 98 59 19

42

Đặt  nhiệt lượng riêng cần bổ sung cho quá trình sấy thực (là đại lượng

đặc trưng cho sự sai khác giữa quá trình sấy thực tế và sấy lý thuyết):Catv1 – qbc – qv

 Với quá trình sấy lý thuyết: = 0

 Với quá trình sấy thực tế: ≠ 0 và được tính như sau:

= Ca.tv1 – qbc – qv = 112.86 – 98.18 – 672.57 = –657.89 kJ/kg ẩm

Vì < 0  Catv1 < qbc + qv  I2 < I1  trạng thái tác nhân sấy sau quá

trình sấy thực nằm dưới đường I1 (đường sấy thực tế nằm dưới đường sấy lý thuyết)

Trang 9

Xác định hàm ẩm x2 ứng với quá trình sấy thực thông qua t2 đã biết:

03485,0)

40

*97,12493(89.657

40

*.10188,0)89.657(2.140)

(

*

2

2 1

t C x I

x

h o

k kgẩm/kgkk (CT VII.26-tr105-[11])

Aùp dụng các công thức tương ứng đã nêu, các thông số khác của tác nhân

sấy ở đầu ra của thùng sấy trong quá trình sấy thực (C’) được xác định như sau:

 Enthalpy: I2' 98.894kJ/kgkk

 Aùp suất hơi bão hòa: 0.073bar

 Độ ẩm tương đối: 2' 0,73673.6%

 Thể tích riêng của không khí ẩm:v2' 0,972m3/kgkk

 Khối lượng riêng: ' 3

2 1.11 kg/m

 Lượng tác nhân khô cần thiết:

56.12200188

,003485,0

59.19

1 ' 2

1 1

1 ' 2

.19

47.63523

614.48085

Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế được tóm tắt trong

Bảng2: Trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế:

Đại lượng Trạng thái không

khí ban đầu (A)

Trạng thái không khí vào thiết bị sấy (B)

Trạng thái không khí ra khỏi thiết

Trang 10

1.3 TÍNH THỜI GIAN SẤY:

Tính thời gian sấy

ph ph

h W

W A

W W

d

20 2

19 32 , 0 )]

4 , 0 2 ( 200 [ 9

) 4 , 0 2 (

18 , 0 990 2 )]

( 200 [

) (

2

2 1

PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

1.4 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH:

Thiết bị sấy đường sử dụng cánh nâng (Bảng 6.2 tr179-[6])

Chọn hệ số chứa đầy =0.18 (Bảng 6.1 tr177-[6])

Chọn tốc độ quay của thùng: n=1 vòng/ph

Chọn góc nghiêng của thùng =50

 Thể tích thùng sấy tính theo lý thuyết:

3

1767.29

59.19

m A

L k m

T

1

k m

tg D n

4

.

k m

tg n D L

n

k m V

5

*1

*20

*

6,0

*5,0

*1767.2

*4

4

3 3

Trang 11

D

V L

T

78.0

*14,3

1767.2

*44

8.0.4

tg D n

L k m

T

5

*8.0

*

56.4

*6,0

*5,0

1

% 100

* 20

5 19 20

Thời gian lưu vật liệu trong thùng sấy bằng thời gian sấy

=> Các thông số chọn trên là hợp lý

 Tính tốc độ tác nhân sấy

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy sau calorife:

)/(8.176956

.1220

*45

' 1

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy sau thùng sấy:

)/(38.118656

.1220

*972.0'

Lưu lượng thể tích trung bình của tác nhân sấy trong thùng:

) / ( 09 1478 2

38 1186 8 1769 2

1

_

h m V

V

Tiết diện tự do của thùng sấy:

)(412,04

8.0.)18,01(4

.)18,01()

1

2 2

m

D F

Tốc độ tác nhân sấy đi trong thùng:

) / ( 996 0 ) / ( 6 3587 412

0

09 1478

_

s m h

m F

V

o Chọn tốc độ tác nhân sấy trong thùng : 1m/s

1.5 CHIỀU CAO LỚP VẬT LIỆU TRONG THÙNG:

Trang 12

8.0

*4

2 2

2 sin 180

2

2 sin 180

2

2 2

 Khối lượng khối vật liệu trong thùng:

Mnl= G11 = 1219,95*19.5/60=396.48kg

1.6 TÍNH BỀ DÀY THÙNG:

o Nhiệt độ tính toán chọn 900C

o Do áp suất dư bé hơn 5.104 N/m2 nên ta tính thùng theo trường hợp thân chịu áp suất trong P= 0.1 N/m2

o Chọn vật liệu làm thùng là thép OX18H10T

Trang 13

Bảng3: Các tính chất của vật liệu chế tạo thùng:

1 Ứng suất tiêu chuẩn []* N/mm2 Hình 1–2/p22-[8] 140

2 Giới hạn an toàn  đơn vị p26-[8] (có bọc

cách nhiệt) 0,95

3 Hệ số bền mối hàn h đơn vị Bảng 1.7/p24-[8] 0,95

4 Ứng suất cho phép [] N/mm2 [] = []*

CT 1.9/p23-[8] 133

 Ứng suất của vật liệu: []= []* =140*0,95 = 133 N/mm2

 Kiểm tra điều kiện : 0,95 1263.5

1,0

133]

D S

h

95,0.133.2

1,0

*800]

[2

 Hệ số bổ sung kích thước: C = Ca + Cb + Cc + Co (CT1.10/p27,[8])

Bảng4: Các hệ số bổ sung kích thước cho bề dày thùng:

Giá trị (mm)

3 Hệ số bổ sung do sai lệch khi

chế tạo Cc 0.5

Phụ thuộc vào chiều dày của tấm thép làm thùng Với thùng bằng thép không gỉ 0X18H10T dày 5mm thì C3 = 0.5mm (Bảng XIII.9/p364-[11])

4 Hệ số quy tròn kích

Trang 14

0065,0800

05

(CT 5.10/p131,[8])

 Áp suất lớn nhất cho phép trong thân thiết bị:

56956.1)

05(800

)05(95,01332)(

).(

]

[2

a h

C S D

C S

(CT 5.11/p131,[8])

 thỏa điều kiện [p] > p = 0,1.106 N/m2

1.7 TÍNH TRỞ LỰC QUA THÙNG SẤY:

Trong hệ thống sấy thùng quay, tác nhân sấy không những đi qua lớp hạt

nằm trên cánh và trên mặt thùng sấy mà còn đi qua dòng hạt rơi từ đỉnh thùng và các cánh từ trên xuống Do đó, trở lực của tác nhân sấy trong thùng sấy có những đặc thù riêng và được tính theo các công thức kinh nghiệm

Bảng 5:Các thông số của tác nhân sấy trong thùng sấy:

5 Khối lượng riêng k kg/m3 0.947

6 Độ nhớt động k m2/s 2,01.10-5

 Chuẩn số Reynolds:

3.3710

03,2

947,00008,01



 Khối lượng riêng dẫn xuất của khối hạt chuyển động trong thùng sấy:

)/(2

75,0

)(

25,

m kg V

G G

.2275,0

18.0)120095

.1219(25,

C v

L a

hạt 2

2 

1003

.37

49085,5Re

100Re

49085

Trang 15

968.011

0008,081,92

0342,0947,016.436.35

m N O

1.8 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CÁNH ĐẢO:

Sử dụng cánh nâng làm bằng thép không gỉ 0X18H10T có các thông số đặc trưng như sau: (Bảng 6.1/P167,[6]):

 Hệ số chứa đầy:  = 18%

 Góc gấp của cánh:  = 140o

Hình : Ký hiệu các kích thước cánh đảo

Theo các kí hiệu kích thước trên hình của cánh đảo trộn, ta có:

078 0

m b

Trang 16

Chọn :

o c = 340 mm

o Số cánh trên một mặt cắt : 12 cánh

Với chiều dài thùng sấy LT = 4.6 m ta lắp 13 đoạn cánh dọc theo chiều dài thùng Oû đầu nhập liệu của thùng lắp cánh xoắn để dẫn vật liệu vào thùng với

1.9 TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CHO THÙNG SẤY :

Để giúp máy sấy không bị mất mát nhiệt lớn và để đảm bảo nhiệt độ bên

ngoài máy sấy không quá cao, có thể cho phép công nhân làm việc bên cạnh được

ta nên bọc lớp cách nhiệt cho máy sấy

 Tính hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành trong của thùng

1:

Bảng 6 : Các thông số của tác nhân sấy trong thùng sấy:

5 Khối lượng riêng k kg/m3 1,008

6 Độ nhớt động k m2/s 2,01.10-5

 Chuẩn số Reynolds:

39801 10

01 , 2

8 0 1

Re    5 

k

T

k D v

 (CT V.36/p13-[11])

Vì Re > 104 dòng tác nhân chảy rối trong thùng sấy Quá trình truyền

nhiệt trong thùng xem như là quá trình truyền nhiệt trong ống có dòng chảy xoáy

rối, có thể bỏ qua sự truyền nhiệt do đối lưu tự nhiên.Vậy quá trình truyền nhiệt

giữa tác nhân sấy và thành thiết bị là truyền nhiệt do đối lưu cưỡng bức, dòng chảy trong ống có 50

D

Trang 17

Với: Re = 39801 và 5.7

D L

 Nu = 0,018*1,252*(39801)0,8 = 107.84 (Bảng V.2/p15-[11])

 Hệ số cấp nhiệt 1:

8.38

.0

0283,0

*84,107

của lưu chất ở xa ống (tức là theo nhiệt độ trung bình của không khí trong môi

trường xung quanh)

Bảng7: Các thông số của không khí bên ngoài thùng sấy:

Để nhiệt độ thành ngoài của thùng (phía tiếp xúc với không khí) không còn quá nóng, an toàn cho người làm việc, chọn nhiệt độ thành ngoài của thùng tw4 =

1 : bề dày thân thùng

2 : bề dày lớp cách nhiệt

3 : bề dày lớp bảo vệ

Trang 18

Hình 3: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng

o Chọn các bề dày của thùng theo Bảng8

Bảng8: Các bề dày thùng và vật liệu:

STT Đại lượng Ký

hiệu

Giá trị chọn (m) Vật liệu

Hệ số dẫn nhiệt

 (W/mK)

Nguồn

1 lớp cách Bề dày

nhiệt

2 0,003 Bông thủy tinh 0,04 PV.1/P266,[3] Bảng

1 Bề dày lớp bảo vệ 3 0,001 CT3 50 XII.7/P313,[11] Bảng

 Đường kính ngoài của thùng sấy:

Dng = DT + 2.( 1 + 2 + 3) = 0,8 + 2.(0,005 + 0,003 + 0,001) = 0.818 m

 Chuẩn số Grashof:

)273(

).(

0 2 0

0 4 3

2 0

5

3

10

* 43 9 ) 27 273 (

* ) 10 5710 , 1 (

) 27 40 (

* 818 0

* 81 ,

0

02649 , 0

* 36 , 82 0

 Tính hệ số truyền nhiệt của thùng K:

Hệ số truyền nhiệt K đối với tường hình ống có chiều dày không dày lắm so

với đường kính, khi bỏ qua nhiệt trở của lớp cáu:

41 , 1 7 , 2

1 50

001 , 0 04 , 0

003 , 0 3 , 16

005 , 0 8 3 1

1 1

1

2 3

1 1

Trang 19

 Tính bề mặt truyền nhiệt của thùng F:

 Đường kính trung bình của máy sấy:

809,02

818.08.0

 Bề mặt truyền nhiệt gồm diện tích xung quanh thùng và diện tích hai mặt đầu của thùng:

7.124

809,02

6.4809,04

2

2 2

D L

D

 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và môi trường

xung quanh tb: Gọi:

o t1đ, t1c - nhiệt độ đầu và cuối của tác nhân sấy khi đi qua thùng sấy

 tđ1 = t1 = 90 oC

 tc1 = t2 = 40 oC

o t2đ, 2c - nhiệt độ môi trường xung quanh : t2đ = t2c = to = 27 oC

 Hiệu số nhiệt độ của 2 dòng lưu chất ở đầu vào và ra của thùng sấy:

tđ = t1đ – t2đ = 90 – 27 = 63 oC

tc = t1c – t2c = 40 – 27 = 13 oC

 Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài:

68,3113

63ln

1363

t t

 Tính lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh:

Ta xem quá trình truyền nhiệt từ bên trong thùng sấy qua lớp cách nhiệt,

đến môi trường bên ngoài là ổn định Lượng nhiệt được truyền chính là lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh Qxq Và lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh khi bốc hơi 1 kg ẩm qxq chính bằng lượng nhiệt tổn thất qua cơ cấu bao che

qbc

 Theo phương trình truyền nhiệt:

25.1031000

.59,19

3600.68,31.72,12.41,1

 So sánh với lượng nhiệt tổn thất qua cơ cấu bao che giả thiết ban đầu

%9.425

.103

18.9825.103

q

q q



=> Bề dày lớp cách nhiệt chọn thỏa

1.10 THIẾT KẾ BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG CHO THÙNG:

 Xác định công suất động cơ dùng quay thùng:

 Công suất cần thiết để quay thùng:

Nthùng = 0,0013.DT3.LT..n.vkW) (CT VII.54/p123,[11])

Trang 20

Với:

 DT - đường kính trong của thùng: DT = 0.8 m

 LT - chiều dài thùng: LT = 4.6 m

 - hệ số phụ thuộc vào dạng cánh

 Với cánh nâng, hệ số chứa đầy  = 0,18:

  = 0,059 (Bảng VII.5/p123,[11])

 n - tốc độ quay của thùng: n = 1 vòng/ph

 v - khối lượng riêng thể tích của vật liệu:  = 990 kg/m3

 Nthùng = 0,0013.0,83.4,6.0,059.1.990 = 0.18 kW

Để quay được thùng thì công suất làm việc của động cơ phải lớn hơn công suất cần thiết để quay thùng một lượng nhất định để có thể thắng lực ma sát giữa thùng với đệm (chỗ cơ cấu bích kín ở đầu thùng), hay do hiệu suất của các bộ

truyền không đạt 100%,…Ngồi ra, cơng suất động cơ cịn dùng để thắng lực ma sát nghỉ ban đầu hay mơmen mở máy nên sẽ chọn dư nhiều so với cơng suất quay thùng Theo Bảng 2P-tr32-[5], chọn động cơ kiểu A02-41-8 là động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch, có các số liệu kỹ thuật sau:

o Công suất động cơ: Nđc = 2,2 kW

o Vận tốc quay: nđc =720 vòng/ph

o Hiệu suất:  đc = 81 %

 Công suất làm viêc của động cơ:

Nlv = Nđc.đc = 2,2*0,81=1,782 kW

 Nlv > N thỏa điều kiện để quay thùng

 Phân phối tỷ số truyền động cho hệ thống truyền động:

 Tỷ số truyền chung của toàn bộ hệ thống:

720 1

Do tỷ số truyền quá lớn nên phải sử dụng hộp giảm tốc để giảm số vòng

quay và truyền công suất từ động cơ đến trục công tác của thùng

 Chọn tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng ngoài hộp giảm tốc: i23 = 6

Tỉ số truyền của hộp giảm tốc: 120

o Chọn hộp giảm tốc kiểu trục vít-bánh răng

 Chọn tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hộp giảm tốc:

Đối với hộp giảm tốc trục vít-bánh răng thường lấy tỉ số truyền giữa hai bánh răng trụ ib.rg = (0,03 – 0,06) ih

o Chọn ib.rg = i12 = 0,03ih = 0,03.120 = 4

 Tỉ số truyền động từ động cơ sang trục vít:

304

Trang 21

 Vận tốc quay:

j j

i 1,

1 - j

n n

N N

18,0

dc

N N

Theo bảng 2.1/tr27-[5], ta chọn hiệu suất các bộ truyền như sau:

o Bộ truyền bánh răng trụ hở: ho0,93

o Bộ truyền bánh răng trụ kín trong hộp giảm tốc: kin 0,96

96,0.93,0

81,0



ho kin

dc

tv  



Ta có bảng kết quả tính toán sau:

Bảng9: Sơ đồ truyền động

Trục

Công suất N (kW) 0.22 0.2002 0.1922 0.0179

Bánh răng nhỏ dùng chỉ số “1”, bánh răng lớn dùng chỉ số “2”

 Chọn vật liệu làm bánh răng:

Chọn nhóm bánh răng có độ rắn HB  350, được cắt gọt chính xác sau nhiệt luyện (do độ rắn tương đối thấp), không đòi hỏi phải qua các nguyên công tu sửa

đắt tiền như mài, mài nghiền … Bánh răng có khả năng chạy mòn tốt

Để tránh dính bề mặt làm việc của răng, lấy độ rắn của bánh răng nhỏ lớn

hơn bánh răng lớn 30–50HB Bánh răng nhỏ có chu kỳ làm việc lớn hơn bánh răng lớn nên chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ tốt hơn

Bảng 10: Các thông số cơ tính của các vật liệu dùng chế tạo các bánh răng:

Nhãn hiệu thép Giới hạn bền kéo

Trang 22

Bánh răng

nhỏ Thép 45 thường hóa 580 N/mm

 Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép:

Ưùng suất tiếp xúc cho phép:    '

N Notx

 (N/mm2) (CT 3.1/tr38,[5]) Trong đó:

   Notx -ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài (N/mm2)

 ' N

k -hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc, tính theo công thức:

đc

 (CT 3.2/tr42-[5])

 No -số chu kì cơ sở của đường cong tiếp xúc mỏi

 Ntđ -số chu kì tương đương

 Trường hợp bánh răng chịu tải trọng không đổi Ntđ = N = 60unT

Với:

 n -số vòng quay trong 1 phút của bánh răng (vòng/ph)

 T -tổng số giờ làm việc của bánh răng (giờ)

 u -số lần ăn khớp khi bánh răng quay 1 vòng (lần)

Bảng 11: Bảng kết quả tính toán ứng suất tiếp xúc cho phép:

Bánh răng nhỏ Bánh răng lớn Ghi chú

T (giờ) 26400 26400 Giả sử làm việc 10 năm, 330

ngày/năm và 8 giờ/ngày

Ntđ 9504000 1584000 Trường hợp bánh răng chịu tải

trọng không đổi Ntđ = N = 600unT

  tx (N/mm2) 524,42 565.76 CT 3.1/tr38-[5]

Vì   tx1<   tx2 ta chọn   tx =   tx1 = 524.42 N/mm2 để tính toán

 Ứng suất uốn cho phép:

Khi răng làm việc hai mặt (răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều):

Trang 23

  1,4 1,6 1 '' 1,5 1 ''

N N

 n -hệ số an toàn

 K-hệ số tập trung ở chân răng

 '' N

k -hệ số chu kì ứng suất uốn, tính theo công thức:

m td

o N

N

k''  (CT 3.7/tr44,[5])

 No -số chu kì cơ sở của đường cong mỏi uốn, có thể lấy No = 5.106

 Ntđ -số chu kì tương đương

 m –bậc đường cong mỏi uốn

Bảng 12: Bảng kết quả tính toán ứng suất uốn cho phép:

T (giờ) 26400 26400 Giả sử làm việc 10 năm, 330

ngày/năm và 8 giờ/ngày

Ntđ 9504000 1584000 Trường hợp bánh răng chịu tải

trọng không đổi Ntđ = N = 60unT

 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K:

Có thể chọn sơ bộ K = 1,3  1,5 (trong đó trị số nhỏ dùng cho các bộ truyền có khả năng chạy mòn) Chọn K sơ bộ = 1,4

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	1,12 MB
File đính kèm	Thiết kế hệ thống sấy đường.rar (1 MB)