Nghiên cứu một số thông số của máy sấy sàng rung nhiều tầng để sấy sản phẩm dạng hạt

Nghiên cứu một số thông số của máy sấy sàng rung nhiều tầng để sấy sản phẩm dạng hạt Nghiên cứu một số thông số của máy sấy sàng rung nhiều tầng để sấy sản phẩm dạng hạt Nghiên cứu một số thông số của máy sấy sàng rung nhiều tầng để sấy sản phẩm dạng hạt luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: Máy thực phẩm nghiên cứu số thông số máy sấy sàng rung nhiều tầng để sấy sản phÈm d¹ng h¹t ” Ph¹m Ngäc tó Ng­êi h­íng dÉn khoa học: TS Tôn Thất Minh Hà Nội 2006 Mục lục Nội dung Lời cảm ơn Bảng ký hiệu Lời mở đầu 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 2.4 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.3.1 1.3.2 1.3.3 2.1.1 2.1.2 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.4.1 2.4.2 2.5 2.5.1 2.5.2 PhÇn I: Tổng quan Tình hình sản xuất nhu cầu máy sấy hạt sản xuất vật liệu xây dựng Một số loại máy thiết bị sử dụng sấy hạt Máy sấy thùng quay Máy sấy tầng sôi Máy sấy xạ Máy sấy Tubor Máy sấy băng Máy sấy sàng rung nhiều tầng Đặc điểm vật liệu Ceramic Cấu trúc vật liệu Các dạng liên kết ẩm vật liệu Đặc điểm trình sấy vật liệu Ceramic Phần II: phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu Mô hình thống kê Phương pháp xác định thông số mô hình Phương pháp quy hoạch thực nghiệm Xác định thông số Xác định góc nghiêng tự nhiên Xác định kích thước trung bình hạt Các thiết bị dùng xác định thông số mô hình Thiết bị nghiên cứu Cấu tạo nguyên lý hoạt động Tính toán số thông số thiết bị nghiên cứu Thí nghiệm só tìm miền ảnh hưởng thông số Sơ xác định miền ảnh hưởng tần số Xác định miền ảnh hưởng góc nghiêng sàng Trang 2.5.3 3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 Xác định miền ảnh hưởng tải trọng Phần III: Nghiên cứu thực nghiệm Lập phương trình hồi quy tìm tối ưu Giới hạn phạm vi nghiên cứu Tiền hành thí nghiệm Kết nghiên cứu Lập phương trình hồi quy Tìm thông số thích hợp Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục Phần I: Tổng Quan 1.1 Tình hình sản xuất nhu cầu máy sấy hạt sản xuất vật liệu xây dựng Trong khoảng 10 năm trở lại đây, với phát triển kinh tế đất nước đời sống người dân nâng lên nhu cầu vật liệu xây dựng phát triển không ngừng Không đáp ứng độ bền mà phải mang tính nghệ thuật, trang trí để tạo lên công trình có tính thẩm mỹ cao Trong nhu cầu chung có đóng góp loại vật liệu gạch lát Trên giới nói chung Việt Nam nói riêng có nhu cầu lớn loại sản phẩm này, chứng giới có hàng nghìn nhà máy sản xuất loại vật liệu xây dựng này, Việt Nam có tới 58 nhà máy lớn, dải khắp đất nước, sản xuất với sản lượng hàng nhiều triệu viên năm không đáp ứng phần nhu cầu ngành xây dựng nước mà có ý nghĩa xuất mang lại giá trị kinh tế cho đất nước (TK9) Những trình chủ yếu công nghệ sản xuất gạch Granit hạt to bao gồm: nguyên liệu -> nghiỊn -> sÊy -> vª viªn -> sÊy -> ép viên -> mài phẳng -> đánh bóng -> sản phẩm -> đóng hộp Trong quy trình này, giai đoạn sấy trước tiến hành với mục đích tạo bột Ceramic với độ khô bột từ 4-6% Để thực điều đó, tất nhà máy sản xuất gạch lát sử dụng hệ thống máy sấy phun, loại máy đáp ứng cách tốt nguyên liệu sấy dạng bột với sản phẩm tạo dạng bột Quá trình sấy xảy nguyên liệu sấy đưa vào qua phận phun như: vòi phun, đĩa li tâm thành hạt nhỏ (trong buồng sấy) chúng tiếp xúc với không khí nóng (TNS) trình bốc ẩm vật liệu sấy xảy điều kiện nhiệt độ, dòng TNS điều chỉnh, bột sản phẩm tạo liên tục từ buồng sấy Những điều kiện vận hành thông số thiết kế lựa chọn theo hướng tính chất đặc biệt trình sấy, sản phẩm Khí thải quạt hút thổi toàn thiết bị xử lý nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường Cấu tạo chung máy sấy phun bao gồm bơm cấp liệu, cấu tạo thành hạt nhỏ ( cấu vòi phun) gia nhiệt cho tác nhân sấy, hệ thống phân tán khí, buồng sấy hệ thống thoát khí thải bao gồm làm không khí giữ lại bột sản phẩm bị kéo theo phận máy sấy phun trang bị thêm nhiều thiết bị tự động khác nhằm tạo trình sấy tốt cảm biến nhiệt độ Với ưu điểm cường độ sấy cao, mang số nhược điểm như: giá thành cao, kết cấu phức tạp, song máy sấy phun thiết bị sấy đáp ứng tốt cho công đoạn sấy Sau sấy phần bột Ceramic đưa công đoạn vê viên với mục đích tạo hạt Ceramic có màu sắc, kích cỡ khác Quá trình tạo hạt thực thiết bị vê viên với nguyên liệu bột Ceramic, sau sấy đến độ ẩm 4% băng tải đổ vào thiết bị vê viên trình vê viên, hỗn hợp bột phun ẩm, có tác dụng làm chất kết kính hạt bột nhỏ, để tạo hạt Ceramic lớn, trình vê viên kết thúc (khi hạt Ceramic đạt kích thước) hạt Ceramic có độ ẩm trung bình khoảng 8%-10% đó, yêu cầu công nghệ bắt buộc nguyên liệu Ceramic phải sấy khô đến độ ẩm 4-6% Do hạt Ceramic cần phải làm khô thiết bị sấy Hiện nay, giới nước thường dùng loại thiếi bị sấy kiểu tự chảy, thiết bị sấy sàng rung tầng cho công đoạn sấy Đặc điểm loại thiết bị sấy đáp ứng yêu cầu công nghệ song chúng mang nhiều nhược điểm như: chiếm diện tích mặt lớn, lượng nhiệt thải môi trường qua TNS cao gây lÃng phí lượng Bên cạnh đó, vấn đề không nước ta mà nước giới quan tâm, lượng tiết kiệm lượng ngành công nghiệp nói chung lĩnh vực sấy nói riêng, theo phân tích nhiệt TNS mang ®i ngoµi hƯ thèng sÊy ®èi l­u lµ rÊt lớn với tính toán cụ thể, Luikov Nevenken Brooker cho thấy nhiệt mang theo TNS lên đến 30-40% (TK2) tổng lượng nhiệt cung cấp ban đầu Do làm giảm tổn thất khí thải mang ®i cã ý nghÜa kinh tÕ, kü thuËt rÊt lớn Những năm gần đây, hàng loạt công trình nghiên cứu với mục tiêu sử dụng tiết kiệm lượng sấy đà công bố như: công trình PGS.TS Trương Duy Nghĩa cộng nghiên cứu, thiết kế, ứng dụng công nghệ sấy hiệu suất cao tiết kiệm lượng cho loại nông sản phục vụ tiến trình công nghiệp hoá, đại hoá nông thôn Công trình TS Nguyễn Thị Minh Hạnh cộng tác viên Nghiên cứu công nghệ, thiết bị ứng dụng công nghệ sấy hiệu suất cao, tiết kiệm lượng cho loại nông sản 1.2 Một số loại máy thiết bị sử dụng sấy hạt 1.2.1 Máy sấy thùng quay a Nguyên lý hoạt động máy sấy thùng quay Đây hệ thống sấy đối lưu TNS nguyên liệu cấp vào khoang sấy hình trụ rỗng (thùng tròn) đặt nằm nghiêng so với mặt phẳng ngang quay tròn nhờ hệ thống dẫn động lăn, trụ đỡ, bánh Trong trình quay tròn vật liệu sấy đảo tiếp xúc với TNS vừa chuyển động xuống phía đầu thùng Quá trình vật liệu tiếp xúc với TNS hết chiều dài thùng sấy độ ẩm VLS TNS lấy đáp ứng yêu cầu đầu NLS cho qua Xyclon để thu hồi bụi (hoặc VLS) theo TNS trước thải môi trường hay quay lại hoà trộn với không khí trước Catoryfe b Cấu tạo máy sấy thùng quay Cấu tạo chung máy sấy thùng quay bao gồm nh÷ng bé phËn chÝnh sau: (TK13, 14) - Buång sấy: thùng hình trụ đặt nằm nghiêng theo tû lƯ 1/15 – 1/50, liªn tơc quay trình sấy với vận tốc (1,5-8v/phút) nhờ động điện 13 thông qua hộp giảm tốc bánh dẫn động lắp thân thùng 14 Ngoài thân thùng lắp thêm vành đai lăn 4,7 hệ thống lăn chặn 11 lăn đỡ 12, 45 với mục đích định vị thùng tạo điều kiện thuận lợi cho trình hoạt động Hai đầu thùng cửa cấp cửa tháo liệu Tuỳ theo yêu cầu trình sấy vật liệu mà có bộphận bít kín hai đầu này, nhiệm vụ phận bít kín tạo độ kín khít thùng quay cửa đứng yên nhằm chống xâm nhập không khí, áp suất thùng nhỏ bên hay TNS rò áp suất thùng lớn áp suất Bề mặt thùng trơn có gắn thêm cán đảo dọc theo chiều dài thùng, thực tế nhằm tăng khả tách ẩm, hiệu suất trình sấy, người ta thường lắp cánh cho thùng sấy - TNS tạo nhờ buồng đốt Calorife (1) hệ thống quạt đáy qua buồng sấy đây, nhiệm vụ hệ thống quạt quan trọng tạo dòng chảy TNS có lưu lượng trình sấy yêu cầu chiều chuyển động TNS chiều, ngược chiều hay cắt ngang dòng vật sấy dòng TNS ngược chiều với dòng vật sấy làm giảm lượng bụi hạt nhỏ VLS bị theo TNS (vì bụi thường sinh nhiều cuối trình sấy) đó, TNS thổi vào mang theo lượng bụi hạt nhỏ nhung TNS phải qua lớp hạt thùng sấy làm cho bụi hạt nhỏ bị giữ lại, cuối trước TNS đà chúng tiếp xúc với VLS đưa vào (ít bụi) nên (TNS) chúng với lượng bụi Còn trình TNS xuyên qua lớp VLS làm tăng cường độ sấy trở lực hệ thống quạt tăng nhiều với lµ hƯ thèng cÊp, cưa cÊp, TNS cho thïng quay trở nên phức tạp Chế độ làm việc hệ thống quạt máy sấy thùng quay làm việc chế độ hút chế độ vừa hút vừa đẩy tuỳ theo mục đích yêu cầu công nghƯ Trong chÕ ®é hót tỉn thÊt trë lùc gây cho TNS hệ thống như: Calorife thùng sấy Xyclan, lọc túi làm cho chế độ thùng quay có áp suất chân không (không điều chỉnh được) chế độ vừa hút vửa đẩy ta điều chỉnh áp suất chân không thùng sấy c Nhận xét máy sấy thùng quay * Ưu điểm: - Do quay tròn thùng sấy nhờ có cánh đảo gắn bề mặt phía thùng sấy mà máy sấy xử lý sản phẩm có độ ẩm cao - Sản phẩm tạo sau trình sấy có độ ẩm đồng trình đảo trộn liên tục hỗn hợp khoang sấy * Nhược điểm: - Do trình sấy có đảo trén cđa vËt liƯu víi sù quay trßn cđa thïng quay, tác động cánh đảo thùng nên dễ làm vỡ vật liệu sấy - Máy sấy có kết cấu phức tạp, cồng kềnh nên giá trị ®Çu t­ cao, hiƯu st thÊp. 1.2.2 SÊy tầng sôi a Nguyên lý trình sôi: - Khi ta đổ lớp vật liệu dạng hạt lên lưới nằm ngang bên ống đặt thẳng đứng tiết diện ống có theer khác nhau: hình tròn, hình vuông, thổi không khí qua lớp hạt chiều từ lên xuyên qua lớp hạt trạng thái hạt lớp hạt bụi phụ thuộc nhiều vào tốc độ dòng khí xuyên qua lớp hạt - Khi vận tốc dòng khí nhỏ trở lực sinh bé trọng lượng hạt nên hạt đứng yên tăng tốc độ dòng khí từ từ lên đến gần giá trị xấp xỉ vận tốc lắng hạt xảy tượng chuyển động giống tượng trình sôi bóng khí xuyên qua lớp hạt nổ bùng bề mặt lớp hạt, tạo chuyển động mÃnh liệt hỗn loạn khối hạt Đây trình sôi Hình 1.2 thể trạng thái khối hạt tác dụng vận tốc dòng khí khác Hình 1.2: ảnh hưởng vận tốc dòng khí đến trạng thái lớp hạt lưới a: lớp hạt đứng yên; b: thể tích khối hạt lớn lên; c: hạt khí chuyển động giống tượng sôi; d: phân lớp b Cấu tạo nguyên lý hoạt động HTS tầng sôi Quá trình sấy tầng sôi bao gồm sấy trình làm mát nguội, tạo kết tụ, hạt lớp vỏ phân tử vật liệu Quá trình áp dụng cho vật liệu nhạy cảm hay không nhạy cảm với nhiệt độ để trình sảy thổi qua lớp vật liệu điều chỉnh trạng thái sôi sảy Trong máy sấy tầng sôi, nhiệt cung cÊp bëi bé gia nhiƯt trùc tiÕp hay lµ thông qua trao đổi nhiệt gián tiếp không khí bề mặt truyền nhiệt (dạng hay dạng èng) bé phËn cung cÊp nhiƯt cho TNS Tr¹ng thái hỗn hợp trước đưa vào máy sấy tầng sôi tạo nhiều cách khác phụ thuộc vào cách cấp liệu cho máy sấy hay tính chất sản phẩm để thu kết tốt cho sản phẩm đầu Hình 1.3 thể nguyên lý cấu tạo làm việc hệ thống máy sấy tầng sôi Máy sấy tầng sôi ghi nhận có nhiều tính chất quan trọng so với phương pháp thiết bị sấy khác trình sôi, dòng TNS tạo điều kiện cho vật liệu vận chuyển cách dễ dàng trình truyền nhiệt vật liệu sấy TNS tăng cao Trong trành nhiệt phân tử trình sấy Nhưng tính chất loại sản phẩm xác định từ thông số tốc độ sấy thay đổi tốc ®é TNS víi thêi gian mét mỴ sÊy điều kiện không đổi Một số tính chất quan trọng khác lượng khí, điểm mà xảy trình sôi (qúa trình sôi lớp vật liệu xảy mà tác động học khác cánh khuấy, phận tạo rung) hệ số truyền nhiệt bề mặt TNS v.v Những thông số áp dụng việc tạo lập chương trình tính toán máy sấy tầng sôi máy tính suất(g/p) Đỗ ®en 16 435 405 390 380 375 185 160 105 68 47 12 285 254 190 110 50 16 435 405 390 380 375 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 12 16 12 16 12 16 10 15 t¶i trọng(kg) Nhận xét: Qua phần đánh giá ảnh hưởng số thông số đến chuyển động hạt mặt sàng, từ số liệu ®å thi chóng t«i ®­a mét sè nhËn xÐt sơ sau: + Sự ảnh hưởng tải trọng đến chuyển động loại hạt có tính chất tương tự đặc tính vật lý như: kích hước, góc ma sát giống Điều thể đồ thị hình 3.1 đường biểu thị ảnh hưởng tải trọng gần trùng hạt khac nhau: Ceramic, đỗ xanh, đỗ đen Độ chênh thời gian xuất tải trọng 1.2(kg) 1.6(kg), 2.0(kg), 2.4(kg) lớn 88 + Tốc độ (tần số) trục có ảnh hưởng đến chuyển động hạt sàng thể rõ góc nghiêng sàng