Đồ án thiết kế hệ thống sấy tầng sôi để sấy ngô với công suất 550kg h

TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA • • • • • • ĐỒ ÁN MÔN Thiết kế hệ thống thiết bị sấy tầng sôi dùng để sấy ngô Các số liệu ban đầu: Năng suất thiết bị sấy: G2 = 550 kg/h Nhiệt độ khơng khí trước vào calorife: to = 20oC Độ ẩm tương đối: ϕ0 =85% Độ ẩm vật liệu sấy: W1 =35%; W2 = 15% Nhiệt độ vào buồng sấy khơng khí: t1 = 85oC Nhiệt độ vào buồng sấy khơng khí: t2 =45oC MỤC LỤC GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN PHẦN I: MỞ ĐẦU Mục lục PHẦN I : MỞ ĐẦU Trong công nghiệp sản xuất chế biến ngun liệu, ln có u cầu sấy vật liệu ẩm Đặc biệt thiết bị sấy đóng vai trị vơ quan trọng cơng nghệ sấy Trên giới, kỹ thuật sấy trở thành ngành khoa học phát triển từ năm 50 kỉ XX Nhờ thành tựu khoa học nói chung, kỹ thuật sấy nói chung, giải vấn đề kỹ thuật sấy cho ngành công nghiệp nông nghiệp Đặc biệt kỹ thuật sấy nông sản với quy mô công nghiệp làm phong phú mặt hàng nông sản Là quốc gia nằm vùng nhiệt đới, Việt Nam có sản phẩm từ nơng ngành nơng nghiệp vô phong phú lúa gạo, ngô, khoai, sắn, đậu, lạc…vv Để bảo quản nông sản khỏi bị hỏng cần sử dụng thiết bị sấy tương ứng với phương pháp sấy khác tùy thuộc vào loại vật liệu chế độ sấy Tuy nhiên, nước ta, thiết bị sấy có hiệu cao chủ yếu nhập với giá thành cao phí sản suất lớn dẫn tới mặt hàng nông sản mang suất thị trường nước ngồi khơng thu nhiều lợi nhuận Chính vậy, việc nghiên cứu, thiết kế thiết bị sấy có ý nghĩa vơ quan trọng, định đến hiệu suất chất lượng sản phẩm, việc sử dụng hợp lí nhiên liệu, góp phần làm giảm chi phí tăng thời gian bảo quản dẫn tới làm giảm giá thành nông sản GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN PHẦN : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 : ĐỊNH NGHĨA VỀ SẤY VÀ MỤC ĐÍCH CỦA SẤY • Định nghĩa: Sấy q trình tách ẩm khỏi vật liệu phương pháp nhiệt kết q trình hàm lượng chất khơ vật liệu tăng lên Mục đích sấy: Nhằm tăng thời gian bảo quản sản phẩm, tránh bị phân hủy Giảm độ kết dính, đóng cục vật liệu dạng bột Tăng khả dẫn nhiệt ( than củi, than quặng, khoáng sản ) Tăng độ bền Chống ăn mịn … • Ngun tắc q trình sấy: Cung cấp lượng nhiệt nhằm biến đổi trạng thái pha chất lỏng vật liệu thành Cơ chế mơ tả q trình sau: − Cấp nhiệt vào bề mặt vật liệu − Dòng nhiệt từ bề mặt dẫn vào vật liệu − Khi nhận nhiệt lượng, dòng ẩm di chuyển ngồi bề mặt − Dịng ẩm từ bề mặt vật liệu vào mơi trường xung quanh • 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY Q trình sấy tiến hành nhiều cách: tiến hành bay tự nhiên lượng mặt trời, lượng gió… ( hay cịn gọi q trình phơi khơ) Áp dụng hộ gia đình sản xuất nhỏ lẻ cho suất thấp; sấy nhân tạo, áp dụng ngành công nghiệp cho suất cao.Tùy theo cách thức truyền nhiệt, kỹ thuật sấy chia sau: - Sấy đối lưu: phương pháp cho khơng khí nóng khói lị (tác nhân sấy), tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN Sấy tiếp xúc : phương pháp khơng cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt gián tiếp cho vật liệu sấy thông qua vách ngăn - Sấy tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng lượng cảu tia hồng ngoại mang lượng nhiệt truyền cho vật liệu sấy - Sấy điện cao tần: phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng tồn chiều dày khối vật liệu sấy - Sấy thăng hoa:là phương pháp sấy mơi trường có áp suất dư âm ( độ chân không cao) nhiệt độ thấp, ẩm đóng băng sau thăng hoa thành dạng khỏi vật liệu nhờ chênh lệch áp suất Trong công nghiệp, chủ yếu dùng hai phương pháp đầu, ba phương pháp cuối sử dụng gọi phương pháp đặc biệt - 2.3 CÁC THIẾT BỊ SẤY Dựa vào phương pháp sấy, kỹ thuật sấy có thiết bị sấy sau: 2.3.1 Thiết bị sấy đối lưu Thiết bị sử dụng phương pháp sấy đối lưu Đây phương pháp sấy thông dụng Thiết bị sấy đối lưu bao gồm: thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm, thiết bị sấy khí động, thiết bị sấy tầng sơi, thiết bị sấy tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy phun… 2.3.2 Thiết bị sấy tiếp xúc Thiết bị sử dụng phương pháp sấy tiếp xúc, gồm kiểu: Thiết bị sấy tiếp xúc với bề mặt nóng kiểu tang quay hay lị quay Thiết bị sấy tiếp xúc chất lỏng 2.3.3 Thiết bị sấy xạ Thiết bị sử dụng phương pháp sấy xạ Thiết bị sấy dùng thích hợp với số loại sản phẩm 2.3.4 Thiết bị sấy dùng điện trường cao tần Thiết bị sấy dùng phương pháp sấy điện trường cao tần 2.3.5 Thiết bị sấy thăng hoa Thiết bị sử dụng phương pháp hóa ẩm thăng hoa Việc thải ẩm sử dụng hút chân khơng kết hợp với bình ngưng tụ ẩm GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN 2.3.6 Thiết bị sấy chân không thông thường Thiết bị sử dụng thải ẩm máy hút chân không Do buồng sấy có chân khơng nên khơng thể dùng cấp nhiệt đối lưu, việc cấp nhiệt cho vật ẩm xạ hay dẫn nhiệt… Các thiết bị sấy dùng rộng rãi ngành công nghiệp công nghiệp chế biến gỗ, chế biến lâm sản, lương thực thực phẩm, hải thủy sản, lượng thực, y tế, cơng nghiệp khai thác mỏ, chế biến khống sản,… Các thiết bị sấy phổ biến như: − − − − − − Thiết bị sấy tầng sôi Thiết bị sấy thùng quay Thiết bị sấy phun Thiết bị sấy thăng hoa Lị điện Thiết bị sấy kiểu ống khí động dùng để sấy cát Trong đồ án, em trình bày nội dung liên quan đến thiết bị sấy tầng sôi 2.3.7 Giới thiệu thiết bị sấy tầng sôi: Một phương thức sấy đối lưu sấy tầng sôi, phương thức sấy phổ biến để sấy nông sản Sấy tầng sôi thiết bị sấy tân tiến Quá trình sấy lớp sôi bề mặt tiếp xúc pha lớn nhất, vật liệu khuấy trộn cách mãnh liệt, nên cường độ sấy cao sấy đồng • Đặc điểm cấu tạo: GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN Hình : Thiết bị sấy tầng sơi trongthực tế • Ưu, nhược điểm: - Ưu điểm: + Cường độ sấy lớn + Năng suất cao + Cấu tạo đơn giản, sấy đồng + Có thể khí hóa tự động hóa hồn tồn - Nhược điểm: + Chế độ làm việc khó khống chế + Tạo bụi trình sấy + Vật liệu bị vỡ bị đỏa trộn mạnh + Tốn lượng cho thiết bị thu hồi 2.3.8: Đặc tính vật liệu sấy: Ngơ Ngơ lương thực quan trọng toàn giới bên cạnh lúa mỳ lúa gạo Ở nước Trung Mỹ, Nam Á Châu Phi, người ta sử dụng ngô làm lương thực cho người với phương thức đa dạng theo vùng địa lý tập quán nơi Tại Việt Nam, vùng miền núi, vùng khó khăn, đồng bào dân tộc thiểu số tập qn sử dụng ngơ làm lương thực chính.Thống kê tổ chức lương thực giới (FAO) ngô sau : Năm Diện tích (1000 ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (1000 tấn) 1961 104.800 2,0 204.200 2004 145.000 4,9 714.800 2005 145.600 4,8 696.300 2006 148.600 4,7 704.200 2007 158.000 5,0 791.794 2008 160.815 5,1 826.718 2009 158.629 5,2 818.823 Bảng 2.1 : Diện tích, suất, sản lượng ngô giới ( FAO – 2010) GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN Ở nước ta, ngô lương thực quan trọng thứ sau lúa nước, cuối năm 1970 suất ngô Việt Nam đạt chưa đến 10 tạ/ha (chưa 30% suất trung bình giới) trồng giống ngô địa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu Từ năm 1980, nhờ hợp tác với Trung tâm Cải tạo Ngô Lúa mỳ Quốc tế, nhiều giống ngô cải tiến trồng nước ta, góp phần đưa suất tăng lên gần đạt 15 tạ/ha vào đầu năm 1990 Năm 1961 1975 1990 1995 1997 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Diện tích (1000 ha) 229,2 267,0 432,0 556,8 662,9 730,2 729,5 816,0 912,7 991,1 1.052,6 1.033,1 1.096,1 1.125,9 1.086,8 Năng suất (tạ/ha) 11,4 10,5 15,5 21,1 24,9 27,5 29,6 30,8 34,4 34,6 36,0 37,3 39,3 40,2 40,8 Sản lượng (1000 tấn) 260,1 280,6 671,0 1.174,9 1.650,6 2.005,9 2.161,7 2.511,2 3.136,3 3.430,9 3.787,1 3.854,6 4.303,2 4.531,2 4.431,8 Bảng 2.2 Sản xuất ngô Việt Nam từ năm 1961 đến năm gần (Nguồn : Cục thống kê Việt Nam - 2010) Dưới số nội dung nghiên cứu ngô hạt ngơ : • Đặc điểm cấu tạo, tính chất ngô Các quan sinh dưỡng ngô gồm: rễ, than, nhiệm vụ trì đời sống Phơi hạt khởi thủy mầm Các quan sinh sản đực (bông cờ), cái( mầm ngô) khác Ngô giao phấn chéo nhờ gió trùng Khi thu hoạch, người sử dụng hạt ngô thực phẩm, hạt ngô thuộc loại dĩnh gồm phận chính: vỏ hat, lớp aleron, phôi nội nhũ GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN − Vỏ hạt (6-9% khối lượng hạt ngơ) màng nhẵn bao bọc xung quanh hạt có màu trắng, màu tím vàng tùy thuộc vào giống − Lớp aleron (6-8% khối lượng hạt ngô) nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ phôi − Nội nhũ (70-85% khối lượng hạt ngơ) bọ phận chứa đầy chất dinh dưỡng để nuôi phôi Nội nhũ chứa tinh bột Tinh bột nội nhũ gồm loại: bột, sừng pha lê, đặc điểm màu sắc nội nhuxlaf phân loại ngô − Phôi (8-15% khối lượng hạt ngô) bao gồm mầm, trụ mầm, rễ mầm chồi mầm Phôi ngô chiếm gần 1/3 thể tích hạt, bao quanh ngơ có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển nước vào phơi ngược lại thuận lợi • Thành phần hóa học có hạt ngơ Thành phần hóa học ( % khối lượng) • Ngơ nếp Ngơ đá vàng Nước 14,67 13,65 Chất đạm 9,19 9,17 Chất béo 5,18 5,14 Tinh bột 65,34 67,02 Xơ 3,25 3,61 Chất khoáng 1,32 1,32 Sinh tố 0,08 0,05 Các chất khác 0,40 0,30 Bảng 3.3 : Thành phần hóa học hạt ngô Ứng dụng hạt ngô PHẦN 3: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 3.1 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ ( Vẽ khổ giấy A3) 3.2: THUYẾT MINH SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN PHẦN 4: TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ 4.1 CÂN BẰNG VẬT LIỆU • Dùng kí hiệu sau:  G1: Lượng vật liệu ẩm vào máy sấy  G2: Lượng vật liệu khỏi máy sấy GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN  w1,w2: Độ ảm ban đầu cuối vật liệu( tính theo khối lượng) ,%  W: Lượng ẩm tách khỏi vật liệu trình sấy, kg/h  Gk: Lượng vật liệu khơ tuyệt đối • Tính tốn cân vật liệu Theo phương trình cân vật liệu ta có: Lượng vật liệu ẩm vào máy sấy: G1= G2 = 550 = 719,23 kg/h Suy ra: W= 719,23 -550 = 169,23 kg/h Và lượng vật liệu khô tuyệt đối : Gk = G2 = 550 = 467,5 kg/h 4.2 Q TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT Các thơng số trình sấy:  I: Ethanpy, kJ/kgkkk  t: Nhiệt độ, oc  x: Hàm ẩm, kg/kgkkk  ϕ: Độ ẩm tương đối, % khối lượng • Thơng số tác nhân sấy (I0, x0, t0 ϕ 0) Ta có: - Ethanpy tính cơng thức: I0 = 1,004.t0 + x0( 2500 + 1,842.t0 ) ( 2.18 – TL2/T.16) Với hàm ẩm khơng khí : = 0,621 ( 2.15 – TL2/T.16 ) từ thông số ban đầu : t0 = 20oc, = 85% Áp suất nước bão hịa = 20oC tính bằng: = exp ( 2.11 -TL2/T.25) = exp = 0,02331 bar Áp suất chung lấy giá trị P = 745 mmHg = = 0,9933 bar Vậy = 0,621 = 0,01264 kg/kgkkk Từ suy : I0 = 1,004.20 + 0,01264.(2500 + 1,842.20) = 52,146 kJ/kgkkk Nên nhiệt dung riêng khơng khí ẩm có hàm ẩm x0 bằng: Ckk = Ckkk – Ch = 1,004 + 1,842 0,01264 = 1024,9 J/kgoc = 1,02728 kJ/kgoC Trong : Ckkk Nhiệt dung khơng khí khơ, lấy 1,004 kJ/ kgoc Ch Nhiệt dung riêng nước, lấy 1,842 J/kgoc • Thơng số khơng khí calorife (I1,, t1 ϕ 1) Q trình gia nhiệt calorife q trình có x= const nên = = 0,01264 kgẩm /kgkkk - Ethanpy : I1 = 1,004.t1 + x1( 2500 + 1,842.t1 ) = 1,004.85 + 0,01264.(2500 + 1,842.85) = 118,919 kJ/kgkkk - Áp suất nước bão hòa ứng với nhiệt độ t1 = 85oC là: = exp = = exp = 0,56954 bar Khi = = 0,0348 3,5% • Thơng số tác nhân sấy sau buồng sấy (I2, , t2 ϕ 2) GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN - Đối với máy sấy lý thuyết I1 = I2 = 118,919 kJ/kgkkk - Độ chứa ẩm x2 tính theo cơng thức : x2 = (2.19 – TL2/ T.15) = = 0,02855 kgẩm / kgkkk - Tính độ ẩm tương đối tác nhân sấy sau trình sấy: t2 = 45oc, áp suất nước bão hòa : = exp = = exp= 0,09495 bar Vậy ϕ2 = = = 0,462 = 46,2 % 4.2.3 Lượng khơng khí lý thuyết - Lượng khơng khí khô tiêu tốn riêng cho 1kg ẩm bốc : l0 = ( 7.30- TL/T.290) = = 62,85 kgkk/ kgam - Lượng khơng khí tiêu tốn chung: L0 = = Wl0 ( 7.29- TL/T.290) = 169,23 62,85 = 10636.11 (kgkk/ h) • Biểu diễn q trình sấy lý thuyết đồ thị I – x • Dựng trục I, x, đường nhiệt độ - Dựng trục tung I ( kcal/ kgk kk) - Dựng trục x ( kgẩm/ kgkkk ) hợp với trục I góc 135o - Vẽ đường I0, I1 I2 song song với trục x - Trên trục tung, vẽ đường đẳng nhiệt t 0, t1 t2 Các đường tạo với trục góc định chúng có đọ dốc tăng dần nhiệt độ tăng • Biểu diễn trạng thái: - Trạng thái khơng khí xác định điểm A( x0 , t0 ) - Khơng khí bắt đầu vào calorife, đốt nóng khơng khí nhiệt độ tăng từ t lên t1 hàm ẩm x = const (x0 = x1) - Sau khơng khí khỏi calorife, trạng thái xác định điểm B(x , t1) - Đoạn thẳng AB biểu diễn giai đoạn đốt nóng khơng khí calorife - Điểm C( x2 , t2) biểu diễn trạng thái cuối khơng khí q trình sấy lí thuyết, C nằm đường I1 ( I1 = I2) - Như vậy, đường gấp khúc ABC biểu diễn trình sấy lý thuyết đồ thi I – x 4.3 QUÁ TRÌNH SẤY THỰC 4.3.1 Các thơng số q trình sấy thực • Thơng số khơng khí: Như tính phần lí thuyết, khơng khí tác nhân sấy vào :  Nhiệt độ t0 = 20oC  Độ ẩm ϕ0 = 85 %  Nhiệt dung riêng khơng khí ẩm : Ckk = 1,025 kJ/kgoC GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 10 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA 4.5 • ĐỒ ÁN MƠN Tính lại kích thước Diện tích thực tế : FG = = = 0,99 m2 m2 • • Tính lại đường kính ghi: D = = = 1,13 m Khối lượng vật sấy ghi G: - Trước hết ta tính tiêu chuẩn Nu, giả sử thêm với Fe = 247,759 tính theo cơng thức : Nu = 0,0283.Fe0,6.Re0,56 (10.07 – TL2/T.153) = 0,028.(260,71)0,6.(1316,6)0,56 = 48,46 - Theo phụ lục, nhiệt độ trung bình t tb = 65oC, ta có hệ số dẫn nhiệt khơng khí = 0,0293 W/mK nên hệ số trao đổi nhiệt vật liệu sấy thiết bị sấy α: α= = = 198,32 W/m2K - Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình tác nhân sấy vật liệu sấy ∆t: ∆t = (10.28 – TL2/T.156) (với = t0 ; tv2 = 40oC) = = 23,4 oC • Khối lượng vật liệu sấy thường xuyên nằm ghi G : G = (10.33 – TL2/T.157) = = 252 kg • Tính lại chiều cao lớp hạt nằm ghi H : H = (10.35 – TL2/T157) lấy = 850 Vậy H = = 0,3 m • Khối lượng hạt thực tế nằm ghi Trước đây, chọn sơ H = 0,25 m Thực tế H = 0,3 m, khối lượng hạt thường xuyên nằm ghi tính : G = 252 = 302 kg - Thời gian sấy trung bình : = (10.36 – TL2/T.157) = = 0,48 = 29 phút PHẦN 5: TÍNH KÍCH THƯỚC CỦA THIẾT BỊ 5.1 Thơng số cần thiết cho tính tốn  Nhiệt độ tác nhân vào: t1 = 85 0C  Nhiệt độ tác nhân : t2 = 45 0C  Nhiệt độ tính tốn trung bình: t = 65 0C GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 15 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN Khối lượng riêng: ρk = 1,037 kg/m3 Độ nhớt động học: νk = 19,75.10-6 m2/s Độ nhớt động lực học: μk = 20,35.10-6 Ns/m Hệ số dẫn nhiệt: λk = 0,0293 W/mK Độ xốp ngô tầng sôi = 0,4 5.2 Tốc độ giới hạn − Chuẩn số Arimet:      Ar = = = 13,3.105 Chuẩn số Reynol tới hạn: − = = = 178,84 Tốc độ tới hạn − th = = = 0,47m/s 5.3 Tốc độ tác nhân sấy tầng sôi − − Chuẩn số Arimet : Ar = 13,3.105 Chuẩn số Ly tra đồ thị Ly = f(Ar), ta có: Ly = 200 (Hình 10.8 – TL[2] ) vk = = = 3,64 m/s Ta có: Fp = = − = = 0,95 m2 Tốc độ TNS bề mặt lưới phân phối vl = vk = 3,64 = 3,85 m/s − Tốc độ thưc TNS qua lớp giả lỏng = = 9,1 m/s ( : Độ xốp lớp sôi, với hạt cầu ta chọn = 0,4) 5.4 − − Tốc độ cân Khi bắt đầu bị lôi ԑ = Chuẩn số reynol: Re = = = 1843,4 GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 16 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA − ĐỒ ÁN MƠN Chuẩn số Liasenco: Ly = = = 4709,85 − Vận tốc cân bằng: = = = 10,4 m/s − Vận tốc chủ đạo dòng khí qua lưới = = 20,8 m/s 5.5 Lưới phân phối: - Diện tích: FG = m2 - Đường kính tương đương: D = = = 1,128 (m) Đường kính lỗ lưới: dựa vào kích thước hạt vật liệu, để hạt không lọt qua, ta chọn ỗ có đường kính 2,5 mm - Tỷ số tiết diện chảy lưới: νak = = 5,7 Chọn lưới có cách đục lỗ sau: Diện tích lưới: t2 Diện tích lỗ lưới: 1,57d2 GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 17 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN d: đường kính lỗ lưới = 5,7 ; Suy t = 7,5mm 5.6 Chiều cao buồng sấy: Khối lượng hạt thưc tế nằm ghi Trước chọn sơ H = 0,25m Thực tế Hs = 0,3m Để đảm bảo trình hoạt động ta chọn chiều cao buồng phân ly 2,5 lần chiều cao lớp tầng sôi Hp = 0,3.2,5 = 0,75 m Vậy chiều cao lớp buồng sấy H = 0,58+1,45 = 1.05 m 5.7 Bề dày thiết bị 5.7.1 Lưới - Khối lượng vật liệu thường xuyên nằm lưới: G = 252 = 302 kg - Áp suất lưới: P = = = 5927,3 (N/m2) - Chiều dày lưới tính theo cơng thức: S=D Trong đó:  ψ : hệ số hàm yếu lưới có đục lỗ Ψ = = = = 0,53  K = 0,187 : Hệ số cấu tạo (lắp bulông)  [σ ] = 140.106 N/m2   D = 1,128 m C: hệ số bổ sung tính tốn độ mài mòn S= 1,127 + C = 4,308 + C Chọn: C = mm Nên Smm Vậy bề dày lưới là: mm GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 18 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MÔN 5.7.2 Buồng sấy Thân buồng sấy chịu tác dụng lực nén chiều trục Theo điều kiện bền lta có: S= Trong đó:  P: lực nén chiều trục P = 5749,81 = 5630,94 N [σ n ] : ứng suất cho phép nén vật liệu chế tạo  = 140 N/mm2 = 140.106 N/m2 (chọn vật liệu chế tạo thép CT3) S = + C = 11,37.10-4 + C mm C: hệ số bổ sung Chọn: S= mm Điều kiện ổn định: − Ta có: S Trong đó: E = 19,6.104 N/mm2 (mơdun đàn hồi) Khi: = = 140,875 250 thơng số phụ thuộc vào trị số Vậy: = 0,28 mm Ta thấy S = mm thoả mãn điều kiện ổn định − Điều kiện bền: 0,118.19,6.104 = 61,565 N/mm2 σ = 61,565 nên thoả điều kiện bền GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 19 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN Vậy chiều dày thiết bị S = mm 5.7.3 Bộ phận nạp liệu Chọn phận nhập liệu dạng vít xoắn, vít xoắn đặt nằm ngang Năng suất vít tải tính theo cơng thức: Q = 47.n.s C Trong đó:  D: đường kính tiêu chuẩn vít tải, D = 200 m  n: số vòng quay trục vít, n = 30 vịng/phút  s: bước vít, s = (0,8 – 1)D = 0,8.200 = 160 mm  : khối lượng riêng ngô, Tấn/m3 ρ = 850 kg/m3 ρ φ: hệ số chứa đầy, ngơ ta chọn 0,4  C: hệ số tính tới việc giảm suất vít tải đặt nghiêng Trong  trường hợp vít tải đặt nằm ngang nên C=1 Thế vào ta được: Q = 47.0,2230.0,168500,4.1 = 3068,16 kg/phút = 51,136 kg/s Công suất động truyền động cho vít tải: N = (ξ + 1) Trong đó:      Q: suất vít tải, kg/s η: hiệu suất truyền động, η = 0,9 H: chiều cao nâng vật liệu, H = m k: hệ số tổn thất ma sát trục vít với gối đỡ, k= 1,15 ξ: hệ số trở lực, ξ = Vậy công suất động truyền động cho vít tải: N = (6+1) = 5,4 kW GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 20 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN Chọn cơng suất động cơ: 5,5 kW Bộ phận tháo liệu Ở ta chọn phận tháo liệu ống hình trịn, đường kính 150mm.Ngô đạt đến độ khô cần thiết lên tự động đưa theo ống tháo liệu Sở dĩ Ngơ tự động ngồi tính chất đặc biệt lớp hạt trạng thái tầng sôi, lúc lớp hạt giống khối chất lỏng tự chảy ngồi PHẦN 6: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 6.1 Cyclon Trong hệ thống sấy thường phải có thiết bị cyclon kèm để tách bụi khỏi tác nhân sấy để thu hồi sản phẩm bị lôi theo Cyclon hoạt động theo nguyên lý ly tâm Cấu tạo kích thước biểu diễn hình vẽ sau: Hình 6.1 Thiết bị cyclon Để tìm kích thước cyclone ta dựa vào bảng quan hệ lưu lượng thể tích tác nhân (m3/h) kích thước cyclon cho dạng bảng 10-2 (Kỹ thuật sấy nông sản– Trần Văn Phú, Lê Ngun Dương) - Lưu lượng khơng khí qua cyclon: GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 21 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN Vkk = = = 10400 (m3/h) - Dựa vào lưu lượng khơng khí tra bảng 17.3 (trang 321/tài liệu [1]), ta cyclon có kích thước sau: D=2m d = 0,4 m a = 0,5 m b=1m h1 = 0,66 m h2 = 0,916 m h3 = 1,6 m D1 = m 5.2 Tính quạt − Các trở lực mà quạt phải khắc phục:  Tổng trở lực ma sát Ʃ∆Pms  Tổng trở lực cục Ʃ  Trở lực qua Calorife  Trở lực qua Cyclon  Trở lực qua buồng sấy  Trở lực áp lực động đầu quạt 6.2.1 Trở lực: • Trở lực từ quạt tới calorife: Chọn ống dẫn có đường kính d = 0,5 m, chiều dài 5m Lưu lượng khơng khí: Qkk = 10377,6 (m3/h) = 2,9 (m3/s) - Vận tốc khơng khí: ω = = = 14,8 (m/s) - Chuẩn số Reynol: Re = Hệ số nhớt động học khơng khí 200C: ν = 15,06.10-6 (m2/s) → Re = = 4,9105 Vậy dòng chảy chế độ rối GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 22 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MÔN - Reynol giới hạn trên: Regh = Trong ε độ nhám tuyệt đối, chọn ε = 0,08 mm →Re = 1,31.105 Chuẩn số Reynol bắt đầu xuất vùng nhám: Ren = 220= 220 = 4,1.106 Ta thấy Regh< Re < Ren nên hệ số ma sát xác định theo công thức: λ = 0,1 = 0,1= 0,0178 ∆Pms = λ = 0,0178 = 19,5 N/m2 = mmH2O 6.2.2 Trở lực qua calorife - Bao gồm trở lực ma sát trở lực cục - Các ξ tra phụ lục Trang 351/ tài liệu [1] + Trở lực ma sát: Chọn calorife vỏ có hai ngăn N=2 Có pass: N2 = Khoảng cách ngăn: l0 = = = 0,333m ∆Pms = λ Trong đó: m: số ống đường chéo lục giác chùm ống, m=15 N +1: số khoảng cách ngăn, Vận tốc không khí calorife: W=15m/s GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 23 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN Chuẩn số Re: Re = = = 37845 Dịng chảy chế độ rối, hệ số ma sát: λ = = = 0,152 ∆Pms = 573 N/m2 = 58,4 mmH O + Tổn thất cục bộ: Do dòng chảy đổi hướng chỗ quẹo qua ngăn phần dòng chảy quay đầu pass Ở ta lấy tổng hệ số trở lực Σξ pass ∆Pcb = N2 = 34 = 1350 N/m2 = 137,6 mmH2O Vậy tổng trở lực qua Calorife là: ∆Pc = ∆Pms + ∆Pcb = 53,62+137,6 = 191,22 mmH2O 6.2.3 Trở lực đột mở vào calorife: ∆P = ξ Với: ω = 14,8 m/s Khối lượng riêng khơng khí 200C: ρ kk =1,166 kg/m3 ξ = 0,4 → ∆P = 0,4 = 51,08 N/m2 = 5,2 mmH2O 6.2.4 Trở lực đột thu khỏi calorife: ∆P = ξ Với: ω =14,8 m/s Khối lượng riêng khơng khí 850C: ρ kk =0,982 kg/m3 GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 24 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN ξ = 0,22 → ∆P = 23,66 N/m2 = 2,4 mmH2O 6.2.5 Trở lực áp lực động quạt thổi: ∆P = = = 127,7 N/m2 = 13,02 mmH2O Trong đó: ω = 14,8 m/s ρ =1,166 kg/m3 ( 200C) 6.26 Trở lực đoạn uốn cong vào buồng sấy: ∆P = ξ Trong đó: = 0,982 kg/m3 , 85oC ; ξ = 0,07 →∆P = 7,53 N/m2 = 0,77 mmH2O 6.2.7 Trở lực đường ống từ calorife đến buồng sấy: - Chọn ống dẫn có chiều dài 3m Chuẩn số Reynol: Re = - Hệ số nhớt động học khơng khí 85 0C: ν= 21,6.10-6 m2/s, khối lượng riêng: ρ = 0,982 kg/m3 →Re = = 0,343.106 Dòng chảy chế độ rối Reynol giới hạn trên: Regh = Trong ε độ nhám tuyệt đối, chọn ε = 0,08 mm →Regh =1,31.105 GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 25 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MÔN Chuẩn số Reynol bắt đầu xuất vùng nhám: Ren = 220= 220 = 4,1.106 Ta thấy Regh< Re< Ren nên hệ số ma sát xác định theo công thức: λ = 0,1 = 0,1= 0,015 ∆Pms = λ = 0,015 = 9,7 N/m2 = mmH2O 6.2.8 Trở lực lưới phân phối: ∆Pi = Trong đó: Vak = 20,8 m/s, vận tốc khơng khí qua lỗ lưới Fd = = = 0,17 m2 ξ: hệ số trở lực lưới, phụ thuộc vào chiều dày mặt lưới đường kính lỗ Dựa vào đồ thị biểu diễn phụ thuộc ξ = f ta có ξ = 0,78 →∆Pi = ⇒ ∆Pl = 347,4 N/m2 = 34,74 mmH2O 6.2.9 Trở lực qua lớp sôi: ∆Ps = g = 9,81.0,1.(1-0,4).(850-1,037) = 499,7 N/m2 = 51 mmH2O 6.2.10 Trở lực đột mở vào buồng sấy: ∆P = ξ Với: ω = 14,8 m/s ρkk= 0,982 (kh/m3) (850C) ξ = 0,4 GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 26 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MÔN →∆P = 43,02 N/m2 = 4,4 mmH2O 6.2.11 Trở lực đột thu khỏi buồng sấy: ∆P = ξ Trong đó: ω = 14,8 m/s ; ξ = 0,88 →∆P = 96,4 N/m2 = 9,83 mmH2O 6.2.12 Trở lực đoạn uốn cong vào Cyclon: ∆P = ξ Trong đó: ω = 14,8 m/s ρ = 1,11 kg/m3 ( 450C) ξ = 0,07 ⇒ ∆P = 8,5 N/m2 = 0,9 mmH2O 6.2.13 Trở lực đường ống từ buồng sấy đến Cyclon: Chọn ống dẫn có chiều dài 5m Chuẩn số Reynol: Re = Hệ số nhớt động học khơng khí 450C: ν = 18,51.10-6 m2/s, ρ = 1,037kg/m3 →Re = 0,4.106 Vậy dòng chảy chế độ rối Reynol giới hạn trên: Regh = Trong ε độ nhám tuyệt đối, chọn ε = 0,08 mm →Regh =1,31.105 GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 27 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MÔN Chuẩn số Reynol bắt đầu xuất vùng nhám: Ren = 220= 220 = 4,1.106 Ta thấy Regh < Re < Ren nên hệ số ma sát xác định theo công thức: λ = 0,1 = 0,1= 0,0148 →∆Pms = λ = 0,0148 = 16,8 N/m2 = 1,7 mmH2O 6.2.14Trở lực Cyclon: ∆Pc = ξ Trong đó: ωq :tốc độ quy dẫn khơng khí ωq = = 3,17 m/s Hệ số trở lực Cyclon phụ thuộc vào dạng Cyclon, ta sử dụng Cyclon loại -24 có hệ số trở lực ξ = 60 →∆P = 334,63 N/m2 = 43,11 mmH2O 6.2.15 Trở lực áp lực động quạt hút: ∆P = = 121,6 N/m2 = 12,4 mmH2O Trong đó: ρ=1,11 kg/m3 (ở 450C) ω = 14,8 m/s 6.3 Chọn quạt Từ sở tổng cột áp mà quạt phải khắc phục lưu lượng khí Q, ta dựa vào đồ thị đặc tuyến quạt (sổ tay Tập1) để chọn quạt Trong hệ thống sấy ta sử dụng hai quạt, quạt hút quạt đẩy để đảm bảo cho hệ thống thiết bị hoạt động tốt Quạt đẩy đặt trước calorife, quạt hút đặt sau Cyclon GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 28 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ HĨA ĐỒ ÁN MƠN 6.3.1 Chọn quạt hút: Trở lực quạt hút cần khắc phục tổng trở lực từ lúc đột thu khỏi buồng sấy đến Cyclon trở lực áp lực động quạt hút Chọn phương pháp lắp đặt hai quạt ly tâm mắc nối tiếp Vậy trở lực mà mối quạt cần khắc phục ∆P = 67,94 mmH2O Tra bảng 2.1-trang 210/tài liệu [6] → Lưu lượng: Q = 2500 m3/h, Công suất động cơ: N = 1,7 kW Số vòng quay: n = 1450 vòng/phút 6.3.2 Chọn quạt đẩy: Trở lực quạt đẩy cần khắc phục tổng trở lực từ áp lực động đầu quạt hút đột thu khỏi buồng sấy Ta lắp đặt quạt ly tâm mắc nối tiếp Vậy trở lực quạt cần khắc phục: Ʃ∆P = 218,2 mmH2O.Tra bảng 2.1-trang 210/tài liệu [6] → Lưu lượng: Q = 2820 m3/h, Công suất động cơ: N = 4,5 kW Số vòng quay: n = 2900 vòng/phút GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Hưng Sinh viên : Đặng Thái Sơn, lớp CH2Đ11 29 ... dụng Thiết bị sấy đối lưu bao gồm: thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy h? ??m, thiết bị sấy khí động, thiết bị sấy tầng sơi, thiết bị sấy tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy phun… 2.3.2 Thiết. .. nghiệp khai thác mỏ, chế biến khoáng sản,… Các thiết bị sấy phổ biến như: − − − − − − Thiết bị sấy tầng sôi Thiết bị sấy thùng quay Thiết bị sấy phun Thiết bị sấy thăng hoa Lị điện Thiết bị sấy kiểu... giống khối chất lỏng tự chảy ngồi PHẦN 6: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 6.1 Cyclon Trong h? ?? thống sấy thường phải có thiết bị cyclon kèm để tách bụi khỏi tác nhân sấy để thu h? ??i sản phẩm bị lôi theo Cyclon hoạt