đặt kết quả tốt trong nghiên cứu, tính toán thời gian mẻ than sao cho đúng năng suất, được đánh giá cao về tính toán khối lượng than. trong ngành công nghệ hóa chất, thực phẩm, vật liệu xây dựng, thì sấy là 1 vấn đề rất quan trọng. trong ngành hóa chất vật liệu xấy dựng quá trình sấy tách nước và hơi nước ra khỏi nguyên liệu và sản phẩm
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -o0o ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ Họ tên SV : Nguyễn Thị Hường Lớp : ĐH Hóa 3_ Khóa 13 Khoa : Cơng Nghệ Hố Giáo viên hướng dẫn : T.S Nguyễn Tuấn Anh NỘI DUNG Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy than với suất 3500 kg/giờ Các số liệu ban đầu: Độ ẩm đầu vật liệu: 9.5% Độ ẩm cuối vật liệu: 2.5% Nhiệt độ khói đầu vào : 200oC Nhiệt độ khói lị ra: 75oC Phần thuyết minh 1.Mởi đầu 4.Tính tốn chọn thiết bị phụ 2.Vẽ thuyết minh dây chuyền 5.Tính khí 3.Tính tốn thiết bị 6.Kết luận TT Tên vẽ vẽ dây chuyền sản xuất vẽ máy sấy thùng quay Ngày giao đề: khổ giấy A4 A0 Số lượng 1 Ngày hoàn thành: Trưởng khoa: Giáo viên hướng dẫn Ngun Xu©n Tïng T.S Nguyễn Tuấn Anh MỤC LỤC GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh Đồ Án Mơn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 Lời mở đầu: Trong ngành cơng nghiệp hố chất, thực phẩm, vật liệu xây dùng…thì sấy vấn đề quan trọng Trong ngành hóa chất vật liệu xây dựng trình sấy dùng để tách nước nước khỏi nguyên liệu sản phẩm nghành công nghiệp thực phẩm , sấy công đoạn quan trọng sau thu hoạch Để thực trình sấy người ta sử dụng thiết bị :buồng sấy, thùng sấy ,hầm sấy… Được thầy Nguyễn Tuấn Anh giao cho nhiệm vụ tính tốn thiết kế hệ thống sấy thùng quay với phương thức sấy xuôi chiều ,sản phẩm sấy than Mặc dù cố gắng nhiều song cịn nhiều thiếu sót lần làm đồ án nên chưa có kinh nghiệm Bên cạnh trình độ tự nghiên cứu khả tư bị giới hạn, nên đồ án em tránh nhiều thiếu sót Qua lần làm đồ án em kính mong q thầy bảo để em hồn thiện tốt đồ án tập lớn mà thầy cô giáo cho em vào lần sau Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy Giáo hướng dẫn, thầy giáo bạn bè dã giúp em hoàn thiện đồ án thời hạn Phần 1: Giới thiệu chung máy sấy thùng quay Định nghĩa, phạm vi ứng dụng phân loại: Sấy trình dùng nhiệt để làm bay nước khỏi vật liệu Quá trình sấy tiến hành tự nhiên lượng tự nhiên lượng mặt trời , lượng gió…(gọi q trình phơi hay sấy tự nhiên) Dùng phương pháp đỡ tốn nhiệt không chủ động diều chỉnh vận tốc trình theo yêu cầu kĩ thuật sấy, suất thấp … Bởi ngành công nghiệp người ta thường tiến hành trình sấy nhân tạo nguồn lượng người tạo Tùy theo phương pháp truyền nhiệt, kĩ thuật sấy chia ra: GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 -Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với khơng khí nóng khói lị … (tác nhân sấy) -Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho vật liệu sấy tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy -sấy tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng lượng tia hồng ngoại, nguồn nhiệt phát truyền cho vật liệu sấy -Sấy dòng điện cao tần: Phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng tồn chiều dày lớp vật liệu -Sấy thăng hoa: phương pháp sấy mơi trường có độ chân khơng cao, nhiệt đọ thấp nên độ ẩm tự vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành không qua trạng thái lỏng Ba phương pháp sấy cuối sử dụng cơng nghiệp nên gọi chung phương pháp sấy đặc biệt Trong cơng nghiệp hố chất thực phẩm, cơng nghệ thiết bị sấy đối lưu tiếp xúc dùng phổ biến cả, phương pháp sấy đối lưu Nó có nhiều dạng khác sấy hầu hết dạng vật liệu sấy.Theo kết cấu nhóm thết bị sấy đối lưu gặp dạng sau: -Thiết bị sấy buồng: Năng suất thấp, làm việc không thường xuyên -Thết bị sấy hầm: Năng suất sấy cao, làm việc bán liên tục -Thiết bị sấy tháp: Sấy vật liệu dạng hạt thóc ngơ… -Thiết bị sấy thùng quay: Năng suất không cao, sấy vật liệu dạng cục, hạt bột -Thết bị sấy phun : sấy vật liệu dạng huyền phù cà phê tan sữa bột… -Thiết bị sấy khí động: Sấy vật liệu dạng bé, nhẹ có chứa ẩm bề mặt -Thết bị sấy tầng sôi: suất cao Giới thiệu chung máy sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ : cát, than đá ,các loại quặng… GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 Máy sấy thùng quay thùng hình trụ đặt nghiêng 1- o, có vành đai đỡ, vành đai tỳ vào lăn đỡ thùng quay Vật liệu vào sấy qua phễu nạp liệu.Vật liệu thùng không 20 – 25% thể tích thùng Sau sấy xong ,thành phẩm qua phận tháo sản phẩm Bên thùng có lắp cánh để xáo trộn vật liệu làm cho hiệu suất sấy đạt cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm cịn đầu thùng cắm vào lò đốt nối với ống tạo tác nhấn sấy.Giữa thùng quay, hộp tháo lị có cấu bịt kín để khơng khí nóng khói lị khơng ngồi Ngồi cịn có xyclone để thu hồi sản phẩm bay theo thải khí mơi trường Khí nóng vật liệu chiều ngược chiều bên thùng Phía đầu chỗ nạp liệu bên thùng sấy có lắp cánh xoắn đoạn khoảng 700 – 1000mm, chiều dài đoạn phụ thuộc vào đường kính thùng Tốc độ khói lị khơng khí nóng thùng không >3m/s để tránh vật liệu bị nhanh khỏi thùng.Vận tốc quay thùng 5–8 vòng /phút Các đệm ngăn thùng vừa có tác dụng phân phối vừa có tác dụng phân phối cho vật liệu theo tiết diên thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc vật liệu sấy tác nhân sấy.Cấu tạo đệm ngăn(Cánh trộn) Phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy độ ẩm cửa Các loại đệm ngăn dùng phổ biến là: -Đệm ngăn mái chèo Nâng loại phối hợp: Dùng sấy vật liệu cực to, ẩm , có xu hướng đóng vón Loại có hệ số chất đầy vật liệu khơng q 0.1 - 0.2 -Đệm ngăn hình quạt có khoảng thơng với -Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật kiểu vạt áo xếp toàn tiêt diện thùng dùng để sấy vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, thùng quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tếp xúc vật liệu sấy tác nhân sấy lớn GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 -Đệm ngăn kiểu phân khu: Để sấy vật liệu đập nhỏ, bụi Loại cho phép hệ số điền đầy khoảng 0,15 - 0,25 -Nếu nhiệt độ sấy cần lớn 200oC dùng khói lị khơng dùng cho nhiệt độ >800oC *Ưu nhược điểm thùng sấy quay -Ưu điểm: +Quá trình sấy đặn mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt vật liệu sấy tác nhân sấy Cường độ sấy lớn, đạt 100kg ẩm bay hơi/m3h +thiết bị nhỏ gọn, khí tự động hóa hồn tồn -Nhược điểm: +Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi vỡ vụn Do nhiều trường hợp làm giảm chất lượng sản phẩm sấy GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh Đồ Án Mơn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 3.Nguyên lý hoạt động máy sấy thùng quay: 13 14 10 15 11 3 12 1.Thùng quay 2.Vành đỡ 3.Con Lăn đỡ 4.Bánh 5.Phễu hứng sản phẩm 6.Quạt hút 7.Thiết bị lọc bụi 8.Lò đốt 9.Con lăn chặn 10.Mô tơ quạt chuyển động 11.Bê tông 12.Băng tải 13.Phểu tiếp liệu 14.Van diều chỉnh 15.Quạt thổi Máy sấy thùng quay gồm 1thùng hình trụ (1) đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang 6o Toàn trọng lượng thùng đặt bánh đai đỡ (2) Bánh đai đặt bốn lăn đỡ (3), khoảng cách lăn bệ đỡ (11) thay đổi để điều chỉnh góc nghiêng thùng, nghĩa điều chỉnh thời gian lưu vật liệu thùng Thùng quay GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 nhờ có bánh (4 ) Bánh (4) ăn khớp với với bánh dẫn động (12) nhận truyền động động (10) qua giảm tốc Vật liệu ướt nạp liên tục vào đầu cao thùng qua phễu chứa (14) chuyển động dọc theo thùng nhờ đệm ngăn Các đệm ngăn vừa có tác dụng phân bố nật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc vật liệu sấy tác nhân sấy Cấu tạo đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy tính chất độ ẩm Vận tốc khói lị hay khơng khí nóng máy sấy khoảng 3 m/s,thùng quay 8 vịng/phút Vật liệu khơ cuối máy sấy đươc tháo qua cấu tháo sản phẩm (5) nhờ băng tải xích (13)vận chuyển vào kho Khói lị hay khơng khí thải quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi,… để tách hạt bụi bị theo khí thải Các hạt bụi thô tách ra, hồi lưu trở lại băng tải xích (13) Khí thải ngồi Lựa chọn thiết bị Theo số liệu ban đầu than đá 25%, trình sấy cần thực liên tục với suất lớn:3500 kg/h, vật liệu dạng cục tự chảy nên lựa chọn cánh đảo trộn kiểu mái chèo Tác nhân sấy khói lị nhiệt độ đầu khói lị lớn(200oC) Nên chiều chuyển động tác nhân vật liệu sấy xuôi chiều Phần Giới thiệu than đá Giới thiệu chung Than đá loại nhiên liệu hóa thạch (tên tiếng Anh anthracite) hình thành hệ sinh thái đầm lầy nơi xác thực vật nước bùn lưu giữ khơng bị ơxi hóa phân hủy sinh vật (biodegradation) Thành phần GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 than đá cacbon , ngồi cịn có ngun tố khác lưu huỳnh Than đá, sản phẩm trình biến chất, lớp đá có màu đen đen nâu đốt cháy Than đá nguồn nhiên liệu sản xuất điện lớn giới, nguồn thải khí carbon dioxide lớn nhất, xem nguyên nhân hàng đầu gây nên tượng nóng lên tồn cầu Than đá khai thác từ mỏ than lộ thiên lòng đất (hầm lò) Sơ đồ dây chuyền Than đá GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 Bãi chứa Băng tải Lị cao Bãi chứa Khói lị xỉ lị Sấy thùng quay Các thông số ban đầu Thiết kế hệ thống sấy thùng quay , phương thức sấy xi chiều Tác nhân sấy khói lị Nhiệt độ khói lị ban đầu t1 = 200oC Nhiệt độ khói thùng : t2 = 75o C Vật liệu sấy than đá Độ ẩm ban đầu vật liệu vào máy sấy : w1 = 9.5 % Độ ẩm vật liệu khỏi máy sấy : w2 = 2.5% Nơi tiến đặt thiết máy Hà Nội chọn thông số sau: GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 Nhiệt độ môi trường : to = 25oC Độ ẩm tương đối : = 80% Phần Tính tốn Tính tốn lựa chọn Trong thiết bị sấy đối lưu (thùng quay) khói lị khơng khí nóng sử dụng chất vừa mang nhiệt vừa mang ẩm thải mơi trường Khói lị sản phẩm tận dụng tù loại lò nung kim lọai tạo từ buồng đốt Trong kĩ thuật sấy ta xem khói lị hỗn hợp lý tưởng xem lọai khí tương đương Vì tính tốn q trình cháy để tạo khói lị xác định entanpi lượng chứa ẩm để tính tốn thiết bị sấy dùng khói lị 3.1 Nhiệt trị riêng than: Cn = 837+3,7.to +625.x (CT1.48-STHCT1-153) Trong : x - hàm lượng chất bốc x =w2=2.5% =0,025 to - nhiệt độ đầu than đá, chọn to = 9,5 C Cn= 837+3,7.9,5 +625.0,025 = 887,775(J/kg C ) Thành phần than đá (sổ tay hóa cơng tập 2) C = 82% N= 1,8% W = 7%(thành phần nước) H = 4,56% S = 4,25% A= 7,6%(thành phần tro) O = 3,44% Từ số liệu ta tính thơng số làm việc Độ trơ nguyên liệu : A lv = A 100 W 100 =7,6 =7,068% 100 100 Các thành phần khác: GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh 10 Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội C 100 7,068 100 W A lv = 82 = 70,464% 100 100 =C lv N lv = N 100 7,068 100 W A lv = 1,8 = 1,547% 100 100 O lv = O H lv = H Khoa CN Hóa 3K13 100 7,068 100 W A lv = 3,44 = 2,956% 100 100 100 7,068 100 W A lv = 4,56 =3,918% 100 100 100 7,068 100 W A lv S =S = 4,25 =3,652% 100 100 lv 3.2 Nhiệt trÞ cđa than: -Nhiệt trị cao than: Qc lv = [339C lv +1256H lv +109,9(0 lv – S lv )] 10 =[339.70,464 + 1256.3,918 – 109,9(2,956 – 3,652)]10 =28884,168(kcal/kg than) (STHCT2 – VII.37-110) -Nhiệt trị thấp than: Q lv th = Qc lv - 25(W+9H lv ) = 28884,168 – 25(8,5+9.3,918) = 27790,118 (kj/Kg than) 3.3 Lượng khí lý thuyết để đốt cháy 1kg than: L0= 0,115.C lv +0,346H lv +0,043(S lv – O lv ) (kgkkk/kg than) ( sổ tayT2– VII-111) = 0,115.70,464+0,3463,918+0,043(3,625 – 2,956) =9,4877 (kgkkk/kg than) 3.3.1 Entanpi nước : ih = ro+ Ch.tl (QTTBT T4-273) GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh 11 Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 Trong đó: tl Là nhiệt độ khói đầu vào ro:Nhiệt lượng riêng nước 0 C = 2493 (kj/kg) Ch: Nhiệt dung riêng nước Ch=1,97 (kj/kg) ih = 2493+1,97.200 = 2887(kj/kg C) 3.4.TÝnh hÖ sè d không khí buồng đốt buồng hòa trộn 3.4.1.Nhit lượng vào tính đốt 1kg than Qvào = Q1+Q2 + Q3 (KJ) Trong đó: Q1:Nhiệt lượng than mang vào(tính theo 1kg than) (KJ) Q2:Nhiêt dung khơng khí mang vào buồng đốt (KJ) Q3:Nhiệt đốt cháy 1kg than (KJ) Ta có: Q1 = G Cn to = 0,96075.25.1= 24,019 (kj) G: Khèi lỵng 1Kg than Cn:Nhiệt dung riêng than đá Cn =0,887775 (kj/kg oC) Q2 = Lo.Io.α (kj) Io :Hàm nhiệt khơng khí trước vào máy sấy to Nhiệt độ môi trường to = 25 o C o :Độ ẩm tương đối không khí o = 80% Tính Io: Hàm ẩm khơng khí ẩm x = 0,622 pbh p pbh x o= 0,622 (CT10.3a-256-QTTB T2) 0,8.23,76 = 0,0256 (kg/kgkkk) 735,6 0,8.23,76 GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh 12 Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 với : o :Độ ẩm tương đối khơng khí o = 80% pbh : áp suất nước bảo hoà 25 o C pbh= 23,76torr (bảng BL 32-365-QTTBT1) P: áp suất làm việc hỗn hợp khí nước P = Pkq= 735,6torr Io = (0,24+0,47.xo).25+595.xo = (0,24+0,47.0,0265).25+595.0,0265 = 16,24 (kj/kgkkk) = 67,964 (kj/kgkkk) Cách 2: Nội suy theo đồ thị I-x (QTTBT2-255) ở: to Nhiệt độ môi trường to = 25 o C o :Độ ẩm tương đối khơng khí o = 80% x o=0,0265 (kg/kgkkk) Io= 67,964 (kj/kgkkk) Q2 = 9,4877.67,964 =644,822 (kj/kgkkk) Q3 = Qc lv Trong đó: :Hiệu suất lị đốt = 0,95 Q3 = 28884,168.0,95 = 27436,83 (kj/kgthan) Tổng nhiệt lượng vào buồng đốt là: Qvào = Q1+ Q2 + Q3 = 24,019+644,822 +27436,83 = 27460,849 + 644,822 Nhiệt lượng khỏi buồng trộn Qra = Q4 + Q5 + Qm Trong đó: Q4: Nhiệt xỉ mang (KJ) Q5:Nhiệt khơng khí mang khỏi buồng đốt (KJ) GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh 13 Đồ Án Mơn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 Qm:Nhiệt mát mơi trường (KJ) Ta có: Q4 = Gxỉ.Cxỉ.Txỉ G:khối lượng khí đốt 1kg than Gxỉ = Tr lv Cxỉ: Nhiệt dung riêng xỉ: Cxỉ= 0,75kj/kg o C (Tra sổ tay T1- 162) Txỉ :Nhiệt xỉ mang Txỉ = 100 o C Thay số : Q4 = 7,086 0,75.100 5,315 (kj) 100 Có: Q5 = Gk.Ck.t1 Với: t1 : nhiệt độ khói lò khỏi buồng trộn t =210 o C Gk : khối lượng chất khí lị Ck : nhiệt lượng riêng khói lị Ck = GSO C SO2 GCO2 CCO2 G N C N G02 CO2 GH 2O C H 2O GK (j/kg o C) (Sổ tay T2- VII.42-112) Q5 = (GSO CSO +GCO CCO +GN CN +GO CO +GH O.CH O)t1 Thành phần khối lượng vào máy sấy tính theo kg nhiên liệu 200 o C: Khối lượng SO2: 2.S GSO = 100 0,02.S = 0,02.3,625= 0,073 kg/kgthan Khối lượng CO2 GCO = 0,0367C lv = 0,03677.0,464 = 2,586( kg) khối lượng N2: GN = 0,769 L0 + 0,01N = 0,769 9,4877 + 0,01.1,547 GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh 14 Đồ Án Mơn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 =7,269 +0,01547 (kg/kgthan) Khối lượng ẩm: GH O = mH O + Loxo H LV W = + Loxo 100 = 9.3,918 9,4877.0,0265 100 =0,423 + 0,251 (Kg/kg than) Khối lượng O2: GO = 0,231( - 1).9,4877 = 2,192 - 2,192 (kg/kgthan) Tính nhiệt dung riêng khí 200 o C: CSO = 0,205(kcal/kg o C) = 0,858 (kj/kg o C) CCO =0,222 + 43.10 t1 =0,222 + 43.10 200 = 0,2306 (kcal/kg o C) = 0,965 (kj/kg o C) CN = 0,246 + 189.t1 = 0,246 + 189.10-6.200 = 0,2838(kcal/kg o C) = 1,188 (kj/kg o C) CO = 0,216 + 166.t1 = 0,216 + 166.10-6 200 =0,2492(kcal/kg o C) = 1,0434 (kj/kg o C) CH O = 0,436 + 119.t1 = 0,436 + 119.10 200 0,4598(kcal/kg o C) = 1,9251 (kj/kg o C) GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh 15 Đồ Án Mơn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 3K13 Tài liệu tham khảo Sổ tay hố cơng tập – NXBKHKT Sổ tay hóa cơng tâp – NXBKHKT Tính tốn q trình thiết bị tâp 1,2.3.4 4.Hướng dẫn thiết kế hệ thống máy sấy - Trần Văn Phú – ĐHBKHN 5.Lị cơng nghiệp Tính tốn hệ dẫn động khí T1 - Trịnh Chất,Lê Uyển Hướng dẫn tính tốn thết kế thiết bị máy hoá chất số tài liệu mạng GVHD:T.S Nguyễn Tuấn Anh 16 Đồ Án Môn Học ... trình sấy người ta sử dụng thiết bị :buồng sấy, thùng sấy ,hầm sấy? ?? Được thầy Nguyễn Tuấn Anh giao cho nhiệm vụ tính tốn thiết kế hệ thống sấy thùng quay với phương thức sấy xuôi chiều ,sản phẩm sấy. .. sữa bột… -Thiết bị sấy khí động: Sấy vật liệu dạng bé, nhẹ có chứa ẩm bề mặt -Thết bị sấy tầng sôi: suất cao Giới thiệu chung máy sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay hệ thống sấy làm việc liên... Khói lị xỉ lị Sấy thùng quay Các thông số ban đầu Thiết kế hệ thống sấy thùng quay , phương thức sấy xuôi chiều Tác nhân sấy khói lị Nhiệt độ khói lị ban đầu t1 = 200oC Nhiệt độ khói thùng : t2