Đang tải... (xem toàn văn)
luận văn
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --------------- SOUKANH VONGPHACHANH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA MÁY SẤY NGÔ HẠT SỬ DỤNG KHÍ HOÁ GAS TỪ LÒ ðỐT NHIÊN LIỆU PHẾ THẢI NÔNG LÂM NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HOÁ NÔNG LÂM NGHIỆP Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRẦN NHƯ KHUYÊN HÀ NỘI – 2008 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược công bố trong bất cứ công trình nào khác. Mọi tài liệu tham khảo trong luận văn ñã ñược trích dẫn cụ thể. Hà nội, ngày 14 tháng 10 năm 2008 Tác giả Soukanh VONGPHACHANH Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến thầy giáo PGS-TS. Trần Như Khuyên ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành ñề tài nghiên cứu. Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô Khoa Cơ ðiện - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp ñỡ của bản bè ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Tuy nhiên do thời gian ngắn và kinh nghiệm. thực tế của bản thân còn hạn chế do ñó có tránh khỏi nhưng sai sót, tôi rất mong ñược sự giúp ñỡ của các thầy, cô giáo và bạn bè và mọi người ñể ñề tài ñược hoàn thành hơn. Hà nội, ngày 14 tháng 10 năm 2008 Tác giả Soukanh VONGPHACHANH Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các bảng v Danh mục các hình vii MỞ ðẦU .1 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU .4 1.1. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC SẤY NGÔ HẠT Ở NƯỚC CHDCND LÀO 4 1.2. ðẶC ðIỂM VÀ YÊU CẦU CÔNG NGHỆ SẤY NGÔ HẠT 5 1.2.1. Một số ñặc ñiểm của ngô hạt 5 1.2.2. Yêu cầu công nghệ của việc sấy ngô hạt 7 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ÁP DỤNG THIẾT BỊ SẤY NGÔ HẠT TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 8 1.3.1. Thiết bị sấy tĩnh 9 1.3.2. Thiết bị sấy ñộng 11 1.4. MỤC ðÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 15 1.4.1. Mục ñích nghiên cứu 15 1.4.2. Nghiệm vụ nghiên cứu 15 Chương 2 ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1. ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 17 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ñơn yếu tố 19 2.2.2. Phương pháp xác ñịnh một số thông số của quá trình sấy 20 2.2.3. Phương pháp xử lý và gia công số liệu thực nghiệm 21 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… iv Chương 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN HỆ THỐNG SẤY NGÔ HẠT BẰNG NĂNG LƯỢNG KHÍ HOÁ GAS .24 3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY 24 3.1.1. Vật liệu ẩm 24 3.1.2. Tác nhân sấy 26 3.1.3. ðộng học quá trình sấy 29 3.2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN LÒ ðỐT KHÍ HOÁ GAS 34 3.2.1. Cơ sở tính toán công nghệ 34 3.2.2. Thành phần gas 35 3.2.3. Hiệu suất khí hoá gas 36 3.2.4. Nhiên liệu khí hoá gas 36 Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY .42 4.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ PHẬN SẤY 42 4.1.1. Lựa chọn ñiều kiện sấy 42 4.1.2. Tính toán các thông số cơ bản của quá trình sấy 42 4.1.3. Xây dựng quá trình sấy lý thuyết 48 4.1.4. Quá trình sấy thực tế 50 4.1.5. Xác ñịnh lượng không khí khô thực tế 56 4.1.6. Cân bằng nhiệt và hiệu suất nhiệt hệ thống sấy 56 4.1.7. Tính công suất nhiệt của hệ thống sấy 57 4.1.8. Buồng ñốt khí gas 57 4.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ ðỐT KHÍ HOÁ GAS 60 4.2.1. Lựa chọn nguyên lý thiết kế lò ñốt tạo khí gas 60 4.2.2. Quá trình hình thành khí gas 61 4.2.3. Xác ñịnh các thông số của lò ñốt khí hoá tạo gas 63 4.3. TÍNH VÀ CHỌN QUẠT 65 4.3.1. Năng suất quạt gió 65 4.3.2. Áp suất toàn phần của quạt gió 65 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… v Chương 5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .69 5.1. VẬT LIỆU, DỤNG CỤ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 69 5.1.1. Vật liệu thí nghiệm 69 5.1.2. Dụng cụ thí nghiệm 69 5.1.3. Bố trí thí nghiệm 69 5.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 71 5.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy t ( o C) 71 5.2.2. Ảnh hưởng của ñộ dày lớp vật liệu sấy x 2 (cm) 72 5.2.3. Ảnh hưởng của tốc ñộ khí sấy ở cửa ra quạt gió x 3 , (m/s) 73 5.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ÚNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN SẢN XUẤT 75 5.3.1. Xác ñịnh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của máy sấy ngô hạt SNH-1 75 5.3.2. ðánh giá hiệu quả kinh tế - xã hội 76 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 78 KẾT LUẬN 78 ðỀ NGHỊ PHỤ LỤC Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT η th - Hiệu suất khí hoá về nhiệt, (%). Ρ g - Tỷ trọng của gas; (kg/m 3 ). C p - Nhiệt dung riêng của gas; (kJ/kg. o K). ∆T - Chênh lệch nhiệt ñộ giữa nhiệt ñộ gas ở cửa buồng ñốt và nhiên liệu vào thiết bị khí hoá; ( 0 K). H g - Nhiệt trị của gas; (kJ/m 3 ) Q g - Lưu lượng của gas; (m 3 /s). H s - Nhiệt trị thấp của nhiên liệu khí hoá; (kJ/kg). M s - Lượng tiêu thụ nhiên liệu của lò ñốt khí hoá (kg/kJ). S - ðộ dày của lớp vật liệu sấy, (cm) v - Tốc ñộ khí sấy ở cửa ra quạt gió; (m/s) K - ðộ không ñồng ñều của hạt, (%) N r Chi phí năng lượng riêng, (kWh/tấn SPK) M r - Chi phí nhiên liệu riêng, (kg củi/tấn SPK) q - khối lượng sản phẩm khô sau mỗi mẻ sấy; (tấn) G - khối lượng vật liệu ẩm ; (%) G a - khối lượng của nước; (%) G k - khối lượng vật chất khô; (%) t- nhiệt ñộ của không khí; ( o C) t k - nhiệt ñộ của không khí; ( o C) t h - nhiệt ñộ của không khí; ( o C) P - áp suất không khí , (bar) P h -áp suất không khí , (bar) P k - áp suất không khí , (bar) f - ðộ ẩm tuyệt ñối; (g/m 3 ) ϕ - ðộ ẩm tương ñối; (%) d - lượng hơi nước chứa trong 1 kg không khí khô; (g/kgKK) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… vii I - là entanpi của 1 kg không khí khô của d gram ẩm; (kJ/kg kk ) K w -hằng số trạng thái cân bằng nước – gas η th - Hiệu suất khí hoá về nhiệt, (%). Ρ g - Tỷ trọng của gas; (kg/m 3 ). C p - Nhiệt dung riêng của gas; (kJ/kg. o K). ∆T - Chênh lệch nhiệt ñộ giữa nhiệt ñộ giữa gas ở cửa buồng ñốt và nhiên liệu vào thiết bị khí hoá; ( 0 K). H g - Nhiệt trị của gas; (kJ/m 3 ) Q g - Lưu lượng của gas; (m 3 /s). H s - Nhiệt trị thấp của nhiên liệu khí hoá; (kJ/kg). M s - Lượng tiêu thụ nhiên liệu của lò ñốt khí hoá (kg/kJ). G1- khối lượng ngô hạt trước khi sấy; (kg) G 2 - khối lượng ngô hạt sau khi sấy; (kg) ω - ñộ ẩm tương ñối ; (%). ω 1 - ñộ ẩm ban ñầu ; (%). ω 2 ñộ ẩm sau khi sấy; (%) τ- thời gian sấy; (giờ) φ 0 - nhiệt ñộ ngoài trời ; (%). C pk - nhiệt dung riêng của không khí khô; (kJ/kgK). C pa - nhiệt dung riêng của hơi nước; (kJ/kgK). I 0 - Entanpy; (kJ/kg). r - nhiệt ẩn hoá hơi: r = 2500; (kJ/kg). Q t - Nhiệt trị thấp của nhiên liệu; (kJ/m 3 ). L o là lượng không khí khô lý thuyết; (kgkk/kg ẩm) bd α - là hệ số không khí thừa của buồng ñốt; bd η - hiệu suất buồng ñốt; 9,075,0 bd ÷=η ; chọn 0,75 bd η = . C nl , C pk - tương ứng là nhiệt dung riêng của nhiên liệu và khói khô. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… viii Q tnv - Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận ñược. Q vlv -Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: Q tnr -Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang ñi Q vlv -Nhiệt do vật liệu sấy mang ra Q bc -Nhiệt lượng tổn thất qua kết cấu bao che;(kJ/h) d o - lượng chứa ẩm của không khí ứng với nhiệt ñộ ban ñầu. t- nhiệt ñộ của khói sau buồng hoà trộn, t =60 0 C H - chiều cao thùng sấy m. B,L - hai cạnh thùng sấy. m. C v - nhiệt dung riêng của vật liệu sấy (ứng với 2 ω ). t v1 , t v2 – tương ứng là nhiệt ñộ vào, ra của vật liệu sấy. C vk - nhiệt dung riêng của vật liệu khô. C n - nhiệt dung riêng của hơi nước. A,n- hệ số phụ thuộc tính chất của khối vật liệu rời S- chiều dày lớp vật liệu, mm q- cường ñộ của dòng hoá khí; q,kg/m 3 G m - mức ñộ tiêu thụ gas tính bằng; kg/h. L- lượng không khí khô cần thiết, m 3 /h V h - vận tốc dòng khí trung bình ở ống hút ρ- khối lượng riêng của không khí ở ñiều kiện sấy V- lưu lượng quạt gió, m/s F r - diện tích cửa ra quạt gió; m 2 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… ix DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1. ðộ ẩm bảo quản và nhiệt ñộ ñốt nóng cho phép của một số loại hạt 8 3.1. Các phản ứng quan trọng xảy ra trong thiết bị tạo gas 35 3.1. Sự tạo xỉ của các phế phụ phẩm nông nghiệp trong thiết bị khí hoá gas xuôi chiều 39 3.2. Khối lượng riêng trung bình 41 4.1. Thành phần hoá học của củi [11] 63 4.2. Thành phần hoá học của gas củi[12] 63 5.1. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy x 1 tới hàm Y 1, Y 2 và Y 3 71 5.2. Ảnh hưởng của ñộ dày lớp vật liệu sấy x 2 tới hàm Y 1 Y 2 và Y 3 72 5.3. Ảnh hưởng của tốc ñộ khí sấy ở cửa ra quạt gió x 2 tới hàm Y 1 Y 2 và Y 3 74 5.4. Các thông số kỹ thuật của máy sấy ngô hạt SNH-1 75 5.5. Các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống sấy ngô SNH-1 76 [...]... c h t ngô Phía trên sàng ñư c dùng ñ chưa h t ngô m, phía dư i sàng ñư c th i không khí nóng l y t lò ñ t nhiên li u Dung tích ch a kho ng 1.000 – 1.500 kg ngô h t B t o và ñ t khí gas g m có: lò ñ t nhiên li u (c i, lõi ngô, …) tr ng thái y m khí ñ t o khí gas và b ph n ñ t khí gas Trong lò ñ t t o gas nhiên li u ñư c ñót cháy tr ng thái y m khí, không khí ñi qua các vùng có nhi t ñ khác nhau và tr... ng khí hoá gas t lò ñ t nhiên li u ph th i nông lâm nghi p” M c ñích nghiên c u c a ñ tài xác ñ nh m t s thông s v c u t o và ch ñ làm vi c c a máy s y ngô h t làm cơ s cho vi c thi t k ch t o nh m nâng cao năng su t, ch t lư ng s n ph m và chi phí năng lư ng riêng, t o ñi u ki n ñ tri n khai ng d ng r ng rãi cho các cơ s s n xu t ngô c a nư c CHDCND Lào Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn. .. sinh gas Sau ñó khí gas ñư c ñưa vào b ph n ñ t ñ t o nhi t, khí nóng ñư c qu t 14 th i hút và th i vào bu ng s y 16;17;18 Khí nóng ñi qua t m sàng lư i ch n len l i vào kh i nguyên li u s y, trao ñ i nh êt v i nguyên li u s y làm cho ñ m c a nguyên li u s y gi m xu ng ñ n ñ m yêu c u ñ b o qu n H th ng t o nhi t khí hoá gas t lò ñ t nhiên li u ph th i nông lâm nghi p, có kh năng t o ra không khí nóng... n/m s d ng năng lư ng khí hoá gas t lò ñ t nhiên li u ph th i nông lâm nghi p làm ñ i tư ng nghiên c u Sơ ñ nguyên lý c u t o c a máy s y (ký hi u SNH-1) ñư c th hi n trên hình 2.1 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 7 16 17 18 Hình 2.1: Mô hình h th ng máy s y 1- N p và c p li u; 2- C a ch nh khí vào; 3- L p ch u nhi t và thân lò; 4- Thân lò; 5- C a n i l a; 6- Ghi lò; 7- Ph n ch a x than; 8- C a thoát... ít, nông dân ch s n xu t m t v mùa ngô v i gi ng ñ a phương ch y u là ngô n p, năng su t r t th p Lo i ngô này ñư c thu ho ch vào mùa khô, r t thu n l i nên v n ñ dùng máy s y không ñư c quan tâm Vào th p niên 90, do s phát tri n các gi ng ngô, lúa c i ti n cao s n, ng n ngày, nông dân gia tăng s n xu t làm lúa, ngô tăng v (2 ÷ 3 v /năm), vi c gia tăng di n tích tr ng ngô cũng tăng lên, s n lư ng ngô, ... t li u ngô cho các cơ s s n xu t ngô nư c CHDCND Lào là v n ñ c p thi t Xu t phát t tình hình th c ti n trên, dư i s hư ng d n c a PGS.TS Tr n Như Khuyên Trư ng B môn Thi t b B o qu n và Ch bi n Nông Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t……………… ………………………2 s n Khoa Cơ ði n Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i, chúng tôi th c hi n ñ tài: Nghiên c u m t s thông s c a máy s y ngô h t... ñi m: - Máy có c u t o ñơn gi n, nh g n nên ñã gi m dư c chi phí v t li u ch t o và ti t ki m di n tích l p ñ t, phù h p v i qui h nông dân - Do quá trình ñ t cháy nhiên li u tr ng thái y m khí, t o ra ñư c khí gas ñ ñ t cháy trư c khi ñưa vào bu ng s y nên ñã nâng cao hi u su t nhi t, ti t ki m nhiên li u và không gây ô nhi m môi trư ng - Do dùng ngu n năng lư ng là nhiên li u ph th i nông lâm nghi... tăngPht Trong môi trư ng không khí m bão hoà (ω =100%) ñ hút m t i ña c a ngô (ñ m bão hoà) là 30% Ngô tươi thu ho ch trong mùa mưa có ñ m hơn 25÷30% Ph n m vư t tr s bão hòa trong ngô là nư c t do dính bám trên b m t và trong khe gi a v và ngô h t 1.2.1.3 S r n n t h t Ngô h t trư c khi thu ho ch ñã có nh ng v t r n n t t nhiên do tác Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t……………… ………………………6... thành ch t o máy và chi phí s n xu t h , phù h p v i qui mô nông h là v n ñ r t c p thi t ñ n ñ nh và phát tri n cây ngô nư c Lào trong giai ño n hi n nay [1] Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t……………… ………………………14 Hình 1.6 Thi t b s y ngô s d ng năng lư ng ñi n Hình 1.7: H th ng thiét b s y ngô s d ng năng lư ng d u 1.4 M C ðÍCH VÀ NHI M V NGHIÊN C U 1.4.1 M c ñích nghiên c u Xác... 1.1 Máy s y ki u bu ng 10 1.2 Máy s y ki u h m 11 1.3: Máy s y tháp 11 1.6 Thi t b s y ngô s d ng năng lư ng ñi n 15 1.7: H th ng thiét b s y ngô s d ng năng lư ng d u 15 2.1: Mô hình h th ng máy s y 17 3.2 ð th quá trình s y h t 33 4.1 Sơ ñ h th ng s y s d ng khói lò làm tác nhân s y 42 4.2 ð th I-d c a quá trình s y lý thuy t 48 4.3 ð th I-d c a quá trình s y th c t 51 4.4 Sơ ñ c u t o bu ng ñ t khí