DAMHsay tang soi say thoc

Để cho nhiệt độ của không khí được ổn định khi vào buồng sấy, ta có thể tiến hành gia nhiệt không khí một cách gián tiếp; tức là ta dùng dầu để đốt lò hơi tạo ra hơi nước bão hoà ở 2atm [r]

MỞ ĐẦU Phaàn I I SƠ LƯỢC VỀ THÓC (LÚA) ,TÍNH CHẤT ,ỨNG DỤNG: Lúa là nguồn lương thực chính gần ½ sốdân trên giới Lúa là loại cây ưa nóng và ẩm, đó lúa thường trồng nhiều các vùng có khí hậu ôn đới và cận nhiệt đới Năng suất lúa nước là cao nhất, nên lúa thường trồng các châu thổ sông lớn Nước ta có khí hậu và hệ thống sông ngòi phù hợp cho việc phát triển caây luùa Thành phần hoá học hạt lúa gồm chủ yếu là tinh bột, protein, xenlulose Ngoài hạt lúa còn chứa số chất khác với hàm lượng ít so với thành phần kể trên như: đường, tro, chất béo, sinh tố Thành phần hoá học hạt lúa phụ thuộc vào nhiều yếu tố giống, đất đai trồng trọt, khí hậu và chế độ chăm sóc Cùng chung điều kiện trồng trọt và sinh trưởng Thành phần hoá học hạt lúa : STT Thaønh phaàn Hàm lượng các chất ( % ) hoá học Nhoû nhaát Lớn Trung bình Tinh boät 47.70 68.00 56.20 Ñectrin 0.80 3.20 1.30 Đường 0.10 4.50 3.20 Chaát beùo 1.60 2.50 1.90 Protein 6.66 10.43 8.74 Xenluloze 8.74 12.22 9.41 Tro 4.68 6.90 5.80 Ơû Việt Nam, lúa gạo là nguồn lương thực chính không thể thiếu đời sống người Lúa còn là nguyên liệu để sản suất tinh bột, sử dụng nhiều các ngành công nghiệp thực phẩm Lúa dùng làm thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm Hiện nay, Việt Nam đứng thứ hai giới lượng gạo xuất trên giới, và tiếp tục đẩy mạnh việc xuất gạo sang các nước trên giới Đây là nguồn thu ngoại tệ chính đất nước II SƠ LƯỢC VỀ QÚA TRÌNH SẤY, SẤY TẦNG SÔI: Saáy laø quaù trình taùch aåm khoûi vaät lieäu baèng phöông phaùp nhieät Keát quaû cuûa quá trình sấy là hàm lượng chất khô vật liệu tăng lên Điều này có ý nghĩa quan trọng nhiều mặt: các nông sản và thực phẩm nhằm tăng khả bảo quản; gốm sứ làm tăng độ bền học, than củi làm tăng khả đốt cháy… Các vật liệu sau sấy giảm khối lượng thể tích nên giảm giaù thaønh vaän chuyeån Nguyên tắc quá trình sấy là cung cấp lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha lỏng vật liệu thành Cơ chế quá trình diễn tả quá trình cô baûn sau : caáp nhòeât cho beà maët vaät lieäu dòng nhiệt dẫn từ bề mặt vào vật liệu nhận lượng nhiệt, dòng ẩm di chuyển từ vật liệu bề mặt dòng ẩm từ bề mặt vật liệu tách vào môi trường xung quanh Bốn quá trình này thể truyền vận bên vật liệu và trao đổi nhiệt ẩm bên ngoài bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh Dựa vào phương thức cung cấp nhiệt cho vật liệu người ta chia thiết bị sấy ba nhoùm chính: + Sấy đối lưu + Saáy tieáp xuùc + Sấy xạ, chân không thăng hoa Theo kết cấu nhóm thiết bị sấy (TBS) đối lưu có thể gặp các dạng thiết bị sau: + TBS buoàng + TBS haàm + TBS thuøng quay + TBS thaùp + TBS phun + TBS taàng soâi + TBS khí động Sấy tầng sôi là các phương thức sấy thuộc nhóm sấy đối lưu, thích hợp cho vieäc saáy caùc haït noâng saûn Bộ phận chính TBS tầng sôi là buồng sấy, phía buồng sấy đặt ghi sấy Ghi sấy là thép có đục nhiều lỗ thích hợp lưới thép để tác nhân sấy qua hạt không lọt xuống Tác nhân sấy có nhiệt độ cao, độ ẩm thấp thổi từ lên để qua lớp vật liệu Với tốc độ đủ lớn, tác nhân sấy nâng các hạt vật liệu lên và làm cho lớp hạt xáo trộn Quá trình sôi này là quá trình trao đổi nhiệt ẩm mãnh liệt tác nhân sấy và vật liệu sấy Các hạt vật lịêu khô nên nhẹ nằm lớp trên tầng hạt sôi; và độ cao nào đó hạt khô đưa ngoài qua đường tháo liệu Sấy tầng sôi có ưu điểm và nhược điểm sau: Öu ñieåm: - Naêng suaát saáy cao - Vật liệu sấy khô - Coù theå tieán haønh saáy lieân tuïc - Hệ thống thiết bị sấy tương đối đơn giản - Dễ điều chỉnh nhiệt độ vật liệu khỏi buồng sấy - Có thể điều chỉnh thời gian sấy Nhược điểm: - Trở lực lớp sôi lớn - Tiêu hao nhiều điện để thổi khí tạo lớp sôi - Yêu cầu cỡ hạt nhỏ và tương đối đồng III SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: naïp lieäu chaát taûi nhieät saûn phaåm saáy 1: Quaït 2: Calorife 3: Lưới phân phối khí 4: Thieát bò saáy 5: Boä phaän nhaäp lieäu 6: Cửa tháo liệu 7: Cyclon  Yêu cầu bài toán thiết kế: Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi để sấy thóc với suất 5000 kg/h (thành phẩm) Thiết bị đặt thị xã Cao Lãnh – Đồng Tháp Với hệ thống thiết bị sấy tầng sôi, chủ yếu dùng để sấy thóc đã qua phơi nắng thóc đạt độ khô cần thiết và khô hơn, giúp cho việc bảo quản tốt hơn, phục vụ cho việc xuất Do đó ta chọn độ ẩm thóc trước sấy không cao lắm, và độ ẩm sau sấy thích hợp cho bảo quản Nhiên liệu sử dụng: ta có thể chọn dầu FO để đốt nóng tác nhân sấy (không khí) Phaàn II CÂN BẰNG VẬT CHẤT VAØ NĂNG LƯỢNG I CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT: Các ký hiệu sử dụng: - G1: naêng suaát nhaäp lieäu cuûa vaät lieäu saáy - G2: naêng suaát saûn phaåm sau saáy - 1: độ ẩm trên vật liệu ướt trước sấy - 2: độ ẩm trên vật liệu ướt sau sấy - d1 : hàm ẩm không khí trên không khí khô trước vào sấy - d2 : haøm aåm cuûa khoâng khí treân caên baûn khoâng khí khoâ sau vaøo saáy - W : naêng suaát taùch aåm - L: lượng không khí khô cần thiết - l : lượng không khí khô cần thiết để tách 1Kg ẩm khỏi vật liệu 1) Caùc thoâng soá cô baûn: a) Đối với không khí: - Trạng thái ban đầu không khí đồng tháp: t0 = 270C 0 = 80% Tra đồ thị I-d ta có: I0 = 72 KJ/Kg KKK d0 = 18 g aåm/Kg KKK - Khoâng khí vaøo thieát bò saáy: Chọn nhiệt độ vào buồng sấy không khí : t1 = 900C I1 = 132 Kj/Kg KKK - Khoâng khí khoûi thieát bò saáy: Chọn nhiệt độ không khí là t2 = 450C Dựng chu trình sấy lý thuyết trên giản đồ I-d, từ đó ta có: I2 = 139 Kj/Kg KKK d2 = 36 g aåm/Kg KKK b) Đối với vật liệu sấy (thóc): Theo tài liệu {8} ta có các thông số kích thước sau thóc - Các kích thước thóc: daøi: l = 8,5 mm roäng: a= 3,4 mm daøy: b = mm đường kính tương đương: heä soá hình daïng: d = 2,76 mm hd = 1,68 - Caùc thoâng soá khaùc: nhieät dung rieâng: C = 1,5 Kj/Kg heä soá daãn nhieät:  = 0,09 W/mK khối lượng riêng rắn: r = 1150 Kg/m3 độ xốp:  = 0,56 diện tích bề mặt riêng khối lượng: f = 1,31 m2/kg khối lượng riêng xốp: v = 500 Kg/m3 - Vật liệu trước vào thiết bị sấy: ta chọn 1 = 270C 1 = 20% - Vật liệu sau thiết bị sấy: chọn nhiệt độ thóc nhỏ nhiệt độ không khí khoảng 50C 2= 400C 2 = 13% , đây là độ ẩm thích hợp để bảo quản thóc 2) Naêng suaát taùch aåm: W =G ω1 −ω , 20 −0 , 13 =5000 × =437 Kg aåm/h 1− ω1 −0 , 20 Naêng suaát nhaäp lieäu: G1 = G2 + W = 5000 + 437.5 = 5437.5 Kg/h Lượng vật liệu khô tuyệt đối sấy giờ: Gk = G2(1-2) = 5000(1 - 0,13) = 4350 Kg/h Lượng không khí khô cần thiết để tách Kg ẩm: l= 1 = =55 Kg kkk/Kg aåm d − d ,036 − , 018 Lượng không khí khô cần thiết cho quá trình: L=W ×l=437 5× 55 5=24305 Kg kkk/h II CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG: Nhiệt lượng vào: - nhiệt lượng không khí mang vào: LI0 - nhiệt lượng vật liệu sấy mang vào: G2Cvl1+CnW1 - nhiệt lượng calorife cung cấp: Qc Tổng nhiệt lượng vào: LI0+ G2Cvl1+ CnW1+ Qc Nhiệt lượng ra: - Nhiệt lượng không khí ra: LI2 - Nhiệt lượng vật liệu sấy mang ra: G2Cvl2 - Nhiệt lượng tổn thất quá trình sấy: Qm Tổng nhiệt lượng ra: LI2+ G2Cvl2 +Qm Từ phương trình cân lượng, ta có: Qc=L(I2-I0)+G2Cvl(2-1)+Qm-CnW1 Vieát cho Kg aåm boác hôi: q c =l( I -I1)+q vl +q m -Cn θ1 q c =l( I − I 0)=l( I -I1)+q vl +q m -Cn θ1 Với: =Cn1- qvl-qm I =I I + Δ l Đối với quá trình sấy lý thuyết: =0  qc=l(I2-I0)=55.5(132-72)= 3312 Kj/Kg aåm  Đối với quá trình sấy thực tế: lúc này giá trị  khác Nhiệt dung riêng nước: Cn = 4,18 Kj/Kg oK Nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu: C vl =1,5(1 −0 , 13)+4 ,18 × ,13=1 ,85 Kj /Kg K Với 1,5 là nhiệt dung riêng vật liệu khô tuyệt đối, Kj/Kg0K Qvl=G2Cvl(2-1)=5000 q= 1,85 (40-27)=120250 Kj/h Q 120250 = =274 , 62 Kj/Kg aåm W 437 , Nhiệt lượng hữu ích cần bốc kg ẩm: q0 = 2500 + 1,842t2 + Cn1 = 2500 + 1,842.45 - 4,18.27 = 2470,03 Kj/Kg aåm Toån thaát cuûa taùc nhaân saáy: qtn=l Ck (t2-t0)=55,5 1,004 (45-27)=993,17 Kj/Kg aåm Nhiệt tổn thất môi trường xung quanh: giả sử nhiệt tổn thất môi trường xung quanh 10% tổng nhiệt lượng Do đó ta có: qm=10%(q0 + qvl+ qtn + qm)=415,3 Kj/Kg aåm  = Cn1 - qvl - qm = - 577,06 Kj/Kg aåm Ta thấy  < 0, quá trình sấy thực tế nằm đường lý thuyết Để xây dựng quá trình sấy thực tế ta dựa vào phương trình: I =I + Δ( d2 − d0 ) * Cách xác đinh đường sấy thực tế: Ta cho giá trị d (d<d2), tính I2” và xác định điểm 2” trên giản đồ Nối đường 1-2” cắt đường 45oC điểm Đường 0-1-2 xác định trên chính là đường sấy thực tế Giả sử: d = 30 g aåm/Kg KKK I1 = 139 Kj/Kg KKK ( với giá trị I2 quá trình sấy lý thuyết) ¿ \} \} \} \} = 139 - \{ \{ 30 - 18 \} over \{ 1000 \} \} \} \{ ❑ ¿2 = 132,1 Kj/Kg KKK ¿⇒ I❑ ¿ Điểm quá trình sấy thực tế có các thông số: d2= 0,0325 Kg aåm/Kg KKK I2 = 130 KJ/Kg kkk 2 = 53% Ta có thể biểu diễn chu trình sấy lý thuyết và thực tế trên giản đồ I-d, hình biểu dieãn coù daïng nhö sau: I đường sấy thực đường sấy lý thuyết 40 27 100% 0 d a) Lượng tác nhân cần thực tế: L=W l= 1 =4 , 878 =30172Kg KKK /h d2− d1 ,0312 − ,0176 L 358 , 67 = =69 Kg kkk/Kg aåm W , 878 b) Nhiệt lượng cần thiết: Q=L(I2-I1)=30172 q= (130 – 72)=1,75.106 Kj/h Q , 75 106 = =4000 Kj/Kg aåm W 437 , Phaàn III TÍNH THIEÁT BÒ CHÍNH Chọn thiết bị sấy có tiết diện tròn, lưới phân phối có dạng đục lỗ cho khoâng khí ñi leân Caùc thoâng soá cuûa taùc nhaân khoâng khí thieát bò saáy taàng soâi: Nhiệt độ tác nhân vào: t1 = 90oC Nhiệt độ tác nhân ra: t2 = 45oC Nhiệt độ tính toán trung bình: t = 67.5oC Khối lượng riêng: k= 1,037 Kg/m3 Độ nhớt động học: k= 19.75.10-6 m2/s Độ nhớt động lực học: k= 20,45.10-6 Ns/m2 Heä soá daãn nhieät: k= 2,95.10-2 W/m0K = 10,62.10-2 Kj/mh0K I-XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ TỚI HẠN: Chuaån soá Arsimet: ,76 10−3 ¿3 (1150 − ,037) , 81 ¿ ¿ d (ρr − ρk ) g Ar= =¿ ν k ρk Chuẩn số Reynold tới hạn: ( Reth =Ar 150 − ε0 ,75 + √ Ar ε0 ε0 √ −1 ) =210 ,2 Tốc độ tới hạn: v th = Re th ν k 210 , 19 , 75 10−6 = =1,5 m/s d , 76 10− II- TỐC ĐỘ CỦA TÁC NHÂN TRONG TẦNG SÔI: Chọn độ xốp lúa tầng sôi là:  = 0,7 Chuaån soá Arsimet: Ar = 5,88.105 Chuẩn số Ly tra từ đồ thị Ly = f(Ar), ta có: Ly = 200 Vận tốc tác nhân tầng sôi tính theo công thức: vk = √ Ly μ k g( ρ r − ρk ) ρ2k = √ 200 20 , 45 10−6 , 81(1150 −1 , 037) 1, 0372 =3,5 m/ s Heä soá giaû loûng cuûa luùa taàng soâi: K= v k 3,5 = =2 , 33 v th 1,5 Vì nhiệt độ buồng sấy nhỏ nhiệt độ trên bề mặt lưới phân phối, nên vận tốc tác nhân trên bề mặt lưới phân phối là: v l =v k 273+t 273+90 =3,5 =3 ,73 m/s 273+t 273+67 , Tốc độ thực tác nhân qua lớp giả lỏng: v kt = v k 3,5 = =5 m/s ε 0,7 III- TỐC ĐỘ CÂN BẰNG: Khi vật liệu bắt đầu bị lôi cuốn:  = Chuaån soá Reynold: Re= Ar , 88 105 = =1210 18+ , 61 √ Ar 18+0 , 61 √ , 88 105 Chuaån soá Liasenco: Ly= Re 1210 = =3015 , Ar ,88 105 Vaän toác caân baèng cuûa luùa: √ v c= Ly μ k g ( ρr − ρk ) ρ2k = √ 3015 , 20 , 45 10− , 81(1150 −1 , 037) =8 ,65 m/ s , 0372 Vận tốc chủ đạo dòng khí qua lưới: vak Choïn: vak = 2vc = 2.8,65 = 17,3 m/s IV- THỜI GIAN SẤY: Độ ẩm tới hạn lúa là k = 13,5% (tính trên vật liệu khô tuyệt đối: Wk=15,6%), nên quá trình sấy lúa từ 1 = 20% đến k = 13,5% là giai đoạn sấy đẳng tốc và từ k = 13,5% đến 2 = 13% là giai đoạn sấy giảm tốc Chuaån soá Reynold: Re= v k d 3,5 2, 76 10 −3 = =699 ενk 0,7 19 ,75 10−6 Chuaån soá Fedorov: 19 ,75 10−6 ¿2 ,037 ¿ ¿ (1150 −1 , 037) , 81 ¿ ( ρ − ρ −3 r k )g Fe=d =2 , 76 10 √ ¿ ν k ρk √ Chuaån soá Nusselt: h − ,34 ¿ =4 , 09 h0 d Nu=0 , 0151 Fe0 , 74 Re0 ,65 ¿ −0 ,34 Chọn chiều cao lớp hạt ban đầu trạng thái tĩnh h0 = 0,05 m Khi đó: , 05 ¿−0 , 34=11 , 326 Nu=4 , 09 ¿ Hệ số cấp nhiệt tác nhân đến vật liệu: α =K −2 Nu λ k 11 ,326 10 ,62 10 =0,8 =348 ,64 Kj/m2 h0 K −3 d , 76 10 Với K là hệ số hiệu chỉnh, lấy K=0,8 Tốc độ sấy dẳng tốc: N=J m f Trong đó: Jm: cường độ bay dòng ẩm (kg/m2h) f: diện tích bề mặt riêng khối lượng vật liệu (m2/kg) Ta coù: J m= q m α (t −θm ) = r r t: nhiệt độ trung bình tác nhân buồng sấy t = 67,50C m:nhiệt độ vật liệu buồng sấy θm =33 ,5 C r: ẩn nhiệt hoá nước r = 2417,7 kJ/kg J m= 348 , 64 (67 , 5− 33 , 5) =4,9 kg/ m2 h 2417 ,7 N = Jmf = 4,9.1,31 = 6,42 h-1 Nhưng thực tế diện tích bề mặt tự trao đổi ẩm khoảng 50 60%, neân toác độ sấy đẳng tốc thực tế là: N = 6,42.0,5 = 3,21 h-1 Thời gian sấy đẳng tốc: W −W k , 25 −0 , 156 = × 60=1 , 76 ph N , 21 τ 1= Thời gian sấy giảm tốc: Wk W , 156 , 156 2,3 lg k = × 60× 2,3 lg =0 ,14 ph N W , 21 ,149 τ 2= Vậy thời gian sấy vật liệu là: τ =τ +τ =1,9 ph V- KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ: a- Lưới phân phối: Dieän tích: Fp= L 30172 = =2,3 m2 ρk v k , 037 ×3,5 ×3600 Đường kính tương đương: D= √ 4×Fp =1,7 m π Đường kính lỗ lưới: dựa vào kích thước hạt vật liệu, để hạt không lọt qua, ta chọn lỗ có đường kính 2,5 mm Tỷ số tiết diện chảy và lưới: v ak =v k × Fp ⇒ Fd F p v ak = =4 , 94 Fd v k Chọn lưới có cách đục lỗ sau: t t Diện tích lưới: t2 = Fp d2   1,57 d Diện tích lỗ lưới: = Fd d: đường kính lỗ lưới Fp t = =4 , 94 Fd , 57 d ⇒ t=7 mm b- chieàu cao buoàng saáy: Bao gồm chiều cao lớp giả lỏng và chiều cao buồng phân ly - Chiều cao lớp giả lỏng: h=h0 × − ε0 1− ,56 =0 , 05 × =0 , 0733 m −ε − 0,7 ¿ 73 , mm Để đảm bảo chế độ thuỷ động tốt, ta chọn chiều cao lớp tầng sôi bốn lần chiều cao vùng ổn định Tức là: h=4 × h0=200 mm - Chieàu cao buoàng phaân ly: Chiều cao này có thể xác định theo công thức kinh ngiệm: H pl μp ,65 =0 ,08 × Fr × D Fd ,25 vk × vc ( ) ( ) ,35 Trong đó: Fr: chuaån soá Frude, Fr= vk √ g× d = 3,5 =21 ,27 √ ,81 ×2 , 76 10− v k =3,5 m/s vc =8,65 m/s D = 1,7 m Fd = 2,3 =0 , 466 m2 , 94 ⇒ H pl =60 mm Tuy nhiên để đảm bảo cho quá trình hoạt động, ta chọn chiều cao buồng phân ly 2,5 lần chiều cao lớp tầng sôi: h p=2,5× 200=500 mm Đường kính buồng phân ly: buồng phân ly phải có đường kính lớn đường kính vùng tầng sôi để đảm bảo việc phân ly tốt Khả phân ly phụ thuộc khá nhiều vào đường kính buồng phân ly Choïn: ¿ F pl =1,3 × F p =1,3 ×2,3=2, 99 m2 ¿ ⇒ Dpl = √ × F pl =2 m π - Vậy chiều cao chính buồng sấy tính từ lưới phân phối là: H=h s +hpl =200+500=700 mm=0,7 m VI- BEÀ DAØY THIEÁT BÒ: a- Lưới: Khối lượng vật liệu thường xuyên nằm trên lưới: G=F p × h0 × ρ v =2,3 ×0 , 05 ×500 ¿ 57 , kg Aùp suất trên lưới: P= g ×G , 81×57 ,5 = Fp 2,3 ¿ 245 ,25 N /m Chiều dày lưới tính theo công thức: S=D × √ K× P +C [σ]× ψ Trong đó: - ψ : hệ số hàm yếu lưới có đục lỗ ψ= D− n ×d l t √ 2− dl √ 2− 2× 2,5 = = D t √2 7√2 ¿ , 495 - K =0,187 : Heä soá caáu taïo (laép baèng bulong) - [ σ ] = 140.106 N/m2 - D = 1,7 m -C: hệ số bổ sung tính toán và độ mài mòn S=1,7 × ,187 × 245 ,25 +C 140 106 × , 495 ¿ 0,7 mm+ C √ Choïn: C=1 mm ⇒ S=1,7 mm ≈ mm Vậy bề dày lưới là: mm b- buoàng saáy: Thân buồng sấy chịu tác dụng lực nén chiều trục Theo ñieàu kieän beàn l≤ D S ,= ta coù: P π × D ×[ σn] Trong đó: P: lực nén chiều trục P=57 , ×9 , 81=564 , N [ σ n ] :ứng suất cho phép nén vật liệu chế tạo = 140 N/mm2 = 140.106 N/m2 (choïn vaät lieäu cheá taïo laø theùp CT3) [σ] S= 564 , + C=7 ,55 10− 4+ C mm π × 1700× 140 C: heä soá boå sung Choïn: S=2 mm + Ñieàu kieän oån ñònh: Ta coù: S≥ √ P π ×K c×E Trong đó: E=19 , 104 N /mm (môdun đàn hồi) Khi: D 1700 = =425≥ 250 × S ×2 thì K c =k c k c =0 , upload.123doc.net ,thoâng soá naøy phuï thuoäc vaøo trò soá Vaäy: √ P 564 , = =0 , 0885 mm π × Kc × E π × , upload.123doc.net ×19 , 10 √ Ta thấy S=2mm thoả mãn điều kiện ổn định + Ñieàu kieän beàn: σ =K c × E × vì S =0 , upload.123doc.net ×19 , 10 × =26 , D 1700 σ =26 , 9<σ n=140 nên thoả điều kiện bền Vaäy chieàu daøy thieát bò laø S = mm VII BOÄ PHAÄN NHAÄP LIEÄU: Choïn boä phaän nhaäp lieäu daïng vít xoaén, vít xoaén ñaët naèm ngang Năng suất vít tải tính theo công thức: Q=47 D n s ρ ϕ C T/h D 2×S Trong đó: D: đường kính ngoài cánh vít, m n: số vòng quay trục vít, v/ph Số vòng quay lớn trục vít có thể xác định theo công thức thực nghiệm: n= A √D v/ph A: hệ số thực nghiệm, chọn A=50 s: bước vít, s = (0,8 – 1)D chọn s=D, m ρ : khối lượng riêng thóc, T/m3 ρ=¿ 1150.10-3 T/m3 ϕ : hệ số chứa đầy, thóc ta chọn 0,4 C: hệ số tính tới việc giảm suất vít tải đặt ngiêng Trong trường hợp này vít tải đặt nằm ngang nên C=1 ⇒ D5 /2= Q 47 A ρ ϕ C ⇒ D=¿ 0,12 m Chọn đường kính cánh vít theo tiêu chuẩn là 0,125m, bước vít 0,125 m Công suất động truyền động cho vít tải: vít tải nằm ngang ta sử dụng công thức sau N=C × Q.L 367 ×η KW Trong đó: Q: naêng suaát cuûa vít taûi, T/h C0: hệ số trở lực xác định thực nghiệm Đối với thóc ta chọn baèng 1,2 L: chieàu daøi vít taûi, choïn L=2m η : hiệu suất truyền động động cơ, chọn 0,85 ⇒ N=¿ 42W VIII BOÄ PHAÄN THAÙO LIEÄU: Ở đây ta chọn phận tháo liệu là ống hình tròn, đường kính là 150mm Thóc đạt đến độ khô cần thiết lên trên và tự động đưa ngoài theo ống tháo liệu này Sở dĩ thóc có thể tự động ngoài là tính chất đặc biệt lớp hạt trạng thái tầng sôi, lúc này lớp hạt giống là khối chất lỏng và có thể tự chảy ngoài Khi laép raùp boä phaän thaùo lieäu ta caàn chuù yù: - Ống tháo liệu lắp nghiêng để đảm bảo thóc có thể tự chảy - Độ cao ống tháo liệu có thể điều chỉnh để thay đổi cho chạy thử Phaàn IV TÍNH THIEÁT BÒ PHUÏ I CALORIFE Nhiên liệu sử dụng đây là dầu FO Để cho nhiệt độ không khí ổn định vào buồng sấy, ta có thể tiến hành gia nhiệt không khí cách gián tiếp; tức là ta dùng dầu để đốt lò tạo nước bão hoà 2atm (119 0C), sau đó đưa lượng nước bão hoà này qua thiết bị trao đổi nhiệt với không khí Ưu điểm phương phaùp naøy laø khoâng khí khoûi calorife khoâng coù buïi baån, boà hoùng, thoùc sau saáy seõ không bị đen, bẩn thuận lợi cho việc xuất Ngoài nhiệt độ không khí ổn định giúp cho quá trình sấy hoạt động ổn định Như calorife đây là thiết bị trao đổi nhiệt, ta chọn thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm, tác nhân đun nóng là nước bão hoà nhiệt độ 119,6 0C áp suất 2atm Hơi nước bão hoà ống, còn không khí ngoài ống Sự biến đổi nhiệt độ nước và không khí: 119,6 0C 900C 119,6 0C 270C Δt log = Δt max − Δt Δt max =55,24 ln Δt Nhiệt lượng cung cấp: Q=L(I1 – I0) = 30172(132-72) = 1,81.106 Kj/h Choïn hieäu suaát calorife laø 0,85 Vậy nhiệt lượng cung cấp có thể kể đến hiệu suất calorife là Q=2,13.106 Kj/h Chọn ống có đường kính 38/36 mm Chieàu daøi oáng 3m Heä soá caáp nhieät phía khoâng khí Các thông số không khí nhiệt độ trung bình 58,50C ν =18,97.10-6 m2/s λ =2,9.10-2 W/m0K Choïn vaän toác khí ñi thieát bò laø 15m/s Chuaån soá Re: Re= w × dn =3,005.104 ν Chuẩn số Nu chùm ống xếp xen hàng có chắn: Nu=0 ,37 × ε ϕ × Re ,65 ε ϕ : hệ số tính tới ảnh hưởng góc tới, lấy 0,6 Nu=180,7 α kk= Nu× λ =145,6 W/m2K dn Hệ số cấp nhiệt nước: Hơi ngưng tụ trên ống thẳng đứng tính gần đúng theo công thức α n=1 ,13 × A × ( r H × Δt ) ,25 r: ẩn nhiệt ngưng tụ nước, r=2208 Kj/Kg Δ t: hiệu số nhiệt độ Δt=t ngöng − t w Chọn nhiệt độ tường tw = 1170C λ ×ρ A= μ ( , 25 ) , trị số A phụ thuộc vào nhiệt độ và tra bảng A=188 W/m2độ ⇒ α=¿ 4900 W/m2độ Beà maët truyeàn nhieät: Heä soá truyeàn nhieät toång quaùt: K= 1 δ +r + +r + α kk caukk αn caunc λthep Nhiệt trở cáu tra theo bảng r caukk =2800 W/m độ r caunc =2900 W/m độ chọn vật liệu chế tạo là thép có hệ số dẫn nhiệt là 46 W/m.độ K =128,3 W/m2độ Beà maët truyeàn nhieät: F= Q K × Δt log =83,5 m Soá oáng caàn thieát: n= F π ×d tb × H =240 Xaép xeáp oáng theo hình saùu caïnh, toång soá oáng: 241 - Số ống trên đường chéo xuyên tâm: 17 - Bước ống t=1,2d = 0,046 m Đường kính thiết bị: D = t(b-1)+4d = 0,046(21-1) + 4.0,038 =0,89m Choïn D=1 m II 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 và kích thước nó biểu diễn trên hình vẽ sau: h3 D1 p D h1 h2 b Để tìm kích thước cyclon ta dựa vào bảng quan hệ lưu lượng thể tích tác nhân (m3/h) và kích thước cyclon cho dạng bảng 12-2 {8} Lưu lượng không khí qua cyclon: V kk = L 30172 = ρ kk , 036 =29052 m /h Dựa vào lưu lựng không khí và tra bảng 12-2, ta cyclon có các kích thước cô baûn nhö sau: D = 1,8 m d = 0,1 m a = 0,45 m b = 0,9 m h1 = 0,6 m h2= 0,825 m h3 = 1,44 m D1=0,9 m III TÍNH QUAÏT Các trở lực mà quạt phải khắc phục: - Tổng trở lực ma sát ΣΔ P ms - Tổng trở lực cục Σ ρ ×ω ξ 2g - Trở lực qua Calorife ΔP C - Trở lực qua Cyclon ΔP x - Trở lực qua buồng sấy - Trở lực áp lực động đầu quạt A Trở lực: Trở lực từ quạt tới calorife: Chọn ống dẫn có đường kính d = 0,5 m, chiều dài 5m Lưu lượng không khí: Qkk = 29052 m3/h = 8,07 m3/s Vaän toác khoâng khí: ω= Q π ×d =41,1 m/s Chuaån soá Reynol: Re= ω×d ν Hệ số nhớt động học không khí 270C: ν =¿ 15,5.10-6 m2/s ⇒Re=¿ 1,326.106 Dòng chảy chế độ rối Reynol giới hạn trên: d Regh=6 td ε /7 ( ) Trong đó ε là độ nhám tuyệt đối, chọn ε =0 , 08 mm ⇒ Regh =¿ 1,31.105 Chuẩn số Reynol bắt đầu xuất vùng nhám: Ren=220× d td ε ( ) 9/ =4,79.106 Ta thấy Regh<Re<Ren nên hệ số ma sát xác định theo công thức: ( λ=0,1× , 46 × ΔP ms =λ × ε 100 + d td Re , 25 ) =0,0133 L ω2 × ρ × =128,8 N/m2 = 13,12mmH2O d td 2 Trở lực qua calorife Bao gồm trở lực ma sát và trở lực cục + Trở lực ma sát: Choïn calorife voû coù hai taám ngaên N=2 Coù pass: N2 = Khoảng cách các ngăn: l 0= L = =0 ,333 m N +1 ΔP ms =λ × l ρ ×W × ×m× N d td Trong đó: m: số ống trên đường chéo lục giác chùm ống, m=17 N +1: số khoảng cách các ngăn, Vaän toác khoâng khí calorife: W=15m/s Chuaån soá Re: Re= W × d td =30005 ν Dòng chảy chế độ rối, hệ số ma sát: λ= ( 1,8 lgRe −1 ,64 ) =0,156 ΔP ms =927 N/m2 =94,45 mmH2O + Toån thaát cuïc boä: Do dòng chảy đổi hướng chỗ quẹo qua các ngăn và phần dòng chảy quay đầu các pass Ơû đây ta lấy tổng hệ số trở lực Σξ pass ΔP cb=N × ρ ×W × Σξ =¿ 1350 N/m2 = 137,6 mmH2O tổng trở lực qua Calorife là: ΔP C =ΔP ms + ΔPcb =232 mmH2O Trở lực đột mở vào calorife: ΔP=ξ × Với: ω2 × ρ ω =41 m/s Khối lượng riêng không khí 270C: ρkk =1,15 kg/m3 ξ=0,4 ⇒ ΔP=¿ 389,8 N/m2 = 39,73 mmH2O Trở lực đột thu khỏi calorife: ΔP=ξ × Với: ω2 × ρ ω =41 m/s khối lượng riêng không khí 900C: ρkk =0,972 kg/m3 ξ=0 , 22 ⇒ ΔP=¿ 179,7 N/m2 = 18,32 mmH2O Trở lực áp lực động quạt thổi: ΔP= ω ×ρ =966,6 N/m2 = 98,53 mmH2O ρ =1,15 kg/m3 ( 270C) Trở lực đoạn uốn cong vào buồng sấy: ΔP=ξ × ω2 × ρ ρ =0,972 kg/m3 ( 900C) ξ=¿ 0,07 ⇒ ΔP=¿ 57,19 N/m2 = 5,83 mmH2O Trở lực đường ống từ calorife đến buồng sấy: Choïn oáng daãn coù chieàu daøi 3m Chuaån soá Reynol: Re= ω×d ν Hệ số nhớt động học không khí 90 0C: ν =¿ 21,97.10-6 m2/s, vaø khoái lượng riêng: ρ=¿ 0,972 kg/m3 ⇒Re=¿ 0,9354.106 Dòng chảy chế độ rối Reynol giới hạn trên: Regh=6 d td ε /7 ( ) Trong đó ε là độ nhám tuyệt đối, chọn ε =0 , 08 mm ⇒ Regh =¿ 1,31.105 Chuẩn số Reynol bắt đầu xuất vùng nhám: d td Ren=220× ε ( ) 9/ =4,79.106 Ta thấy Regh<Re<Ren nên hệ số ma sát xác định theo công thức: ( λ=0,1× , 46 × ε 100 + d td Re , 25 ) =0,0136 ΔP ms =λ × L ω ×ρ × =66,91 N/m2 = 6,82 mmH2O d td Trở lực lưới phân phối: ΔP l= ,503 ×V 2ak × ρ × [ − F 2d ] ξ Vak = 17,3 m/s, vận tốc không khí qua lỗ trên lưới Fd= ξ Fp =¿ 0,4656 m2 , 94 : hệ số trở lực lưới, phụ thuộc vào chiều dày mặt lưới và đường kính lỗ Dựa vào đồ thị biểu diễn phụ thuộc ξ=f ( dδ ) ta coù ξ=0 , 78 ⇒ ΔP l=¿ 188,4 N/m2 = 19,2 mmH2O Trở lực qua lớp sôi: ΔP s=g × h× ( 1− ε ) × ( ρ r − ρk ) ¿ g × h0 × ( 1− ε 0) × ( ρr − ρ k ) = 248 N/m2 = 25,28 mmH2O 10 Trở lực đột mở vào buồng sấy: ΔP=ξ × Với: ω ×ρ ω =41 m/s Khối lượng riêng không khí 900C: ρkk =0,972 kg/m3 ξ=0,4 ⇒ ΔP=¿ 326,8 N/m2 = 33,3 mmH2O 11 Trở lực đột thu khỏi buồng sấy: ΔP=ξ × ω2 × ρ =767 N/m2 =78,2 mmH2O Fn =¿ 0,0625 F pl ξ=0 , 88 12 Trở lực đoạn uốn cong vào Cyclon: ΔP=ξ × ω ×ρ ρ =1,11 kg/m3 ( 450C) ξ=¿ 0,07 ⇒ ΔP=¿ 65,3 N/m2 = 6,66 mmH2O 13 Trở lực đường ống từ buồng sấy đến Cyclon: Choïn oáng daãn coù chieàu daøi 5m Chuaån soá Reynol: Re= ω×d ν Hệ số nhớt động học không khí 45 0C: ν =¿ 18,51.10-6 m2/s, 1,037kg/m3 ⇒Re=¿ 1,11.106 dòng chảy chế độ rối Reynol giới hạn trên: d Regh=6 td ε /7 ( ) Trong đó ε là độ nhám tuyệt đối, chọn ε =0 , 08 mm ⇒ Regh =¿ 1,31.105 Chuẩn số Reynol bắt đầu xuất vùng nhám: Ren=220× d td ε ( ) 9/ =4,79.106 Ta thấy Regh<Re<Ren nên hệ số ma sát xác định theo công thức: ε 100 λ=0,1× , 46 × + d td Re ( ΔP ms =λ × , 25 ) =0,0134 L ω2 × ρ × =117,5 N/m = 12mmH2O d td 13 Trở lực lực Cyclon: ρ=¿ ΔP C =ξ × ωq × ρ 2 ω q :tốc độ quy dẫn không khí ω q= V kk π × D 2C =3,17 m/s Hệ số trở lực Cyclon phụ thuộc vào dạng Cyclon, đây ta sử dụng Cyclon loại ¿ ∏❑ -24 có hệ số trở lực ξ=¿ 60 ¿ ⇒ ΔP C =¿ 334,63 N/m2 = 43,11 mmH2O 14 Trở lực áp lực động quạt hút: ΔP= ω2 × ρ =933 N/m2 = 95,1 mmH2O ρ =1,11 kg/m3 ( 450C) B Choïn Quaït Từ sở tổng cột áp mà quạt phải khắc phục và lưu lượng khí Q, ta dựa vào đồ thị đặc tuyến quạt tài liệu {1} để chọn quạt Trong hệ thống sấy ta sử dụng hai quạt, quạt hút và quạt đẩy để đảm bảo cho hệ thống thiết bị hoạt động tốt Quạt đẩy đặt trước calorife, còn quạt hút đặt sau Cyclon Choïn quaït huùt: Trở lực quạt hút cần khắc phục là tổng trở lực từ lúc đột thu khỏi buồng sấy đến Cyclon và trở lực áp lực động quạt hút Chọn phương pháp lắp đặt hai quạt ly taâm maéc noái tieáp Vậy trở lực mà mối quạt cần khắc phục là ΣΔ P=¿ 165,085 mmH2O Q = 8,07 m3/s Chọn loại quạt ly tâm 4-70 N016 với hiệu suất 0,8, số vòng quay 20 rad/s Công suất động truyền động: N= Q ×ΣΔ P × ρ× g 1000 × η× ηtr η : hieäu suaát cuûa quaït, baèng 0,8 ηtr : hiệu suất truyền động, lấy 0,9 ⇒ N=¿ 18,8 KW Chọn quạt đẩy: Trở lực quạt đẩy cần khắc phục là tổng trở lực từ áp lực động đầu quat hút đột thu khỏi buồng sấy Ta lắp đặt quạt ly tâm mắc nối tiếp Vậy trở lực quạt cần khắc phục: ΣΔ P=¿ 259,35 mmH2O Q = 8,07 m3/s Chọn loại quạt ly tâm 4-70 N016 với hiệu suất 0,78, số vòng quay 25 rad/s Công suất động cơ: N= Q ×ΣΔ P × ρ× g 1000 × η× ηtr η : hieäu suaát cuûa quaït, baèng 0,78 ηtr : hiệu suất truyền động, lấy 0,9 ⇒ N=¿ 30 KW IV TÍNH ĐÁY, NẮP THIẾT BỊ SẤY Naép thieát bò: Ở đây ta chọn nắp hình nón không có gờ, góc đáy 90 đường kính Dt=2000mm Chọn đường kính ống dẫn khí khỏi buồng sấy d = 500mm đó chieàu cao cuûa naép laø H = 750mm Chiều dày nắp xác định với điều kiện làm việc chịu áp suất và theo công thức: S= Dt × P× y +C × [ σ u ] × ϕh (m) Trong đó: y: yếu tố hình dạng hình nón, xác định theo đồ thị hình XIII-15 (ST-2) với nón không gờ có Rδ =¿ 0,01, α =45 D ⇒ y=¿ 2,8 [ σ u ] = 140.106 N/m2 ϕ h : heä soá moái haøn, laáy baèng 0,9 P = 1012,25 N/m2 Vaäy: S=¿ 2,3.10-5 + C (m) Laáy beà daøy cuûa naép laø 2mm * kieåm tra beàn: Ứng suất tác dụng lên nắp phải thoả điều kiện: σ= D × P × y σ c 240 106 < = 2× S ×ϕ h 1,2 1,2 ⇒1 ,575 10 <200 10 N/m2 Vậy nắp thoả điều kiện bền Đáy thiết bị: Để tránh tượng không khí thổi cục qua lưới, ta chọn đáy là hình trụ có đường kính với đường kính lưới Ống dẫn khí vào đặt bên cạnh Chiều cao đáy lấy 0,8m Chiều dày đáy có thể lấy chiều dày thân thiết bị, 2mm Choïn bích: Trong thiết bị chính có hai bích để gắn đáy và nắp thiết bị Ta chọn bích dựa theo đường kính thiết bị Ơû đây ta sử dụng bích liền thép Dựa vào bảng cho sổ tay ta có các thông số, kích thước bích sau: + Bích dùng để gắn nắp thiết bị: Thoâng soá Dt D Db D1 Do db Kích 2000 2141 2090 2060 2015 M20 thước Số lượng 44 h 32 + Bích dùng để gắn đáy thiết bị: Thoâng soá Dt D Db D1 Do db Kích 1700 1850 1800 1760 1715 M20 Số lượng h 36 28 thước + Bích dùng để nối đường ống: Thoâng soá Dt D Db D1 Do db Kích 500 630 580 550 511 M20 Số lượng h 16 20 thước Tai đỡ: Ta sử dụng tai đỡ cho thiết bị chính, số lượng tai đỡ là cái Để phản lực phân bố lên trên diện tích lớn thân và để tăng cứng cho thân chỗ hàn tai đỡ người ta lót đệm thép thân và tai Dạng tai đỡ sử dụng và cách gắn tai đỡ vào thiết bị: h s d s a Taûi troïng taùc duïng leân moät tai: q=P/n P: tổng tải trọng, bao gồm tải trọng thiết bị chính và khối lượng thóc thường xuyên nằm trên lưới P=633+57,5 Kg n: số lượng tai đỡ, n=4 ⇒ q=173kg Dựa vào tải trọng tác dụng lên tai đỡ, ta chọn tai đỡ làm thép CT3 có các kích thước theo tiêu chuẩn sau: h = 140 mm c = 90 mm a = 65 mm s = mm b = 75 mm d = 14 mm Trọng lượng tai đỡ là 10N Phaàn V DỰ TÍNH GIÁ THAØNH THIẾT BỊ A DỰ ĐOÁN VẬT TƯ:  Khối lượng thiết bị: Duøng theùp CT3, ρ =7850 Kg/m3 Coi thiết bị là hình trụ có đường kính trung bình 1850 mm V =π × D tb × S ×h = 28,13.10-3 m3 m = 221 Kg Khối lượng hai bích: 408 Kg Boä phaän thaùo lieäu: Kg Boä phaän nhaäp lieäu: 15Kg  Calorife: Khối lượng vỏ: 173 Kg 241 oáng 38/36, daøi 3m/oáng  Cô caáu vít taûi  cuùt  Moät cyclon D=1,8m  quaït ly taâm ¿ ∏❑ 4-70N016 ¿  Moâtô, toång coâng suaát: 170 HP  Tai đỡ: cái  Bulong : 176 caùi  Đường ống dẫn D=0,5m, 13m  Vật liệu cách nhiệt, sử dụng cho đáy thiết bị và đường ống dẫn từ calorife đến buồng sấy: 0,02 m3 B ƯỚC TÍNH GIÁ THAØNH: