ĐỒ ÁN CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ HÓA CHẤT THIẾT KẾ MÁY SẤY THÙNG QUAY ĐỂ SẤY CÁT

ĐỒ ÁN CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ HÓA CHẤT THIẾT KẾ MÁY SẤY THÙNG QUAY ĐỂ SẤY CÁT GVHD: Tạ Đăng Khoa SVTT: MSSV: Huỳnh Thanh Bình 171 Võ Thị Ngọc Linh 1711989 Võ Lương Duyên 171 Lê Khánh Xuân Duyên 171 Dương Minh Khang 171 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 MỤC LỤC A. TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy ....................................................................... 1 1.1 Khái niệm về sấy ........................................................................................................... 1 1.2 Phương pháp sấy............................................................................................................ 1 1.3 Giới thiệu về sấy thùng quay......................................................................................... 2 1.4 Tổng quan về nguyên vật liệu ....................................................................................... 4 1.5 Phân loại ........................................................................................................................ 5 1.6 Thành phần .................................................................................................................... 5 1.7 Ứng dụng ....................................................................................................................... 6 2. Quy trình công nghệ............................................................................................ 7 B. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH.......................................................8 1. Số vòng quay của thùng...................................................................................... 8 2. Công suất cần thiết để quay thùng .................................................................... 8 3. Bề dày thân thùng ............................................................................................... 8 4. Thiết kế cánh đảo trong thùng......................................................................... 10 5. Tính toán cơ khí................................................................................................. 11 5.1 Thiết kế bộ phận truyền động........................................................................ 11 5.1.1 Chọn động cơ............................................................................................................ 11 5.1.2 Bánh răng.................................................................................................................. 12 6. Kiểm tra độ bền thân thùng ............................................................................. 13 7. Kiểm nghiệm thân thùng.................................................................................. 15 8. Tính toán vành đai ............................................................................................ 16 9. Kiểm nghiệm vành đai...................................................................................... 17 10. Tính toán con lăn đỡ ....................................................................................... 19 11. Kiểm nghiệm con lăn ...................................................................................... 19 12. Tính toán con lăn chặn ................................................................................... 20 13. Kiểm nghiệm con lăn chặn ............................................................................. 21 14. Thời gian sấy.................................................................................................... 22 15. Đường kính thùng sấy..................................................................................... 22 16. Chiều dài thùng sấy......................................................................................... 23 17. Vòng tăng cứng................................................................................................ 24 18. Tài liệu tham khảo ....................................................................................... 27

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MƠN Q TRÌNH & THIẾT BỊ ĐỒ ÁN CƠ SỞ TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ HĨA CHẤT THIẾT KẾ MÁY SẤY THÙNG QUAY ĐỂ SẤY CÁT GVHD: Tạ Đăng Khoa SVTT: MSSV: Huỳnh Thanh Bình 171 Võ Thị Ngọc Linh 1711989 Võ Lương Duyên 171 Lê Khánh Xuân Duyên 171 Dương Minh Khang 1711678 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN Q TRÌNH & THIẾT BỊ ĐỒ ÁN CƠ SỞ TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ HÓA CHẤT THIẾT KẾ MÁY SẤY THÙNG QUAY ĐỂ SẤY CÁT GVHD: Tạ Đăng Khoa SVTT: MSSV: Huỳnh Thanh Bình 171 Võ Thị Ngọc Linh 1711989 Võ Lương Duyên 171 Lê Khánh Xuân Duyên 171 Dương Minh Khang 171 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 MỤC LỤC A TỔNG QUAN Giới thiệu chung kỹ thuật sấy 1.1 Khái niệm sấy 1.2 Phương pháp sấy 1.3 Giới thiệu sấy thùng quay 1.4 Tổng quan nguyên vật liệu 1.5 Phân loại 1.6 Thành phần 1.7 Ứng dụng Quy trình cơng nghệ B TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH Số vòng quay thùng Công suất cần thiết để quay thùng Bề dày thân thùng Thiết kế cánh đảo thùng 10 Tính tốn khí 11 5.1 Thiết kế phận truyền động 11 5.1.1 Chọn động 11 5.1.2 Bánh 12 Kiểm tra độ bền thân thùng 13 Kiểm nghiệm thân thùng 15 Tính tốn vành đai 16 Kiểm nghiệm vành đai 17 10 Tính tốn lăn đỡ 19 11 Kiểm nghiệm lăn 19 12 Tính tốn lăn chặn 20 13 Kiểm nghiệm lăn chặn 21 14 Thời gian sấy 22 15 Đường kính thùng sấy 22 16 Chiều dài thùng sấy 23 17 Vòng tăng cứng 24 18 Tài liệu tham khảo 27 A TỔNG QUAN Giới thiệu chung kỹ thuật sấy 1.1 Khái niệm sấy Sấy quá trình làm bay nước khỏi nguyên vật liệu phương pháp nhiệt, trình khuếch tán chênh lệch ẩm bề mặt bên vật liệu, hay nói cách khác chênh lệch áp suất riêng phần bề mặt vật liệu mơi trường xung quanh Kết q trình sấy, hàm lượng chất khô vật liệu tăng lên Điều có ý nghĩa quan trọng nhiều phương diện khác như: nông sản thực phẩm nhằm tăng cường tính bền vững bảo quản; nhiên liệu (củi, than) nâng cao lượng nhiệt cháy; gốm sứ làm tăng độ bền học,…Do ý nghĩa nêu, kỹ thuật sấy ứng dụng rộng rãi ngành công nông nghiệp 1.2 Phương pháp sấy Sấy chia làm hai loại: sấy tự nhiên sấy nhân tạo Sấy tự nhiên: phơi nguyên vật liệu trời, nhờ vào nhiệt từ ánh nắng mặt trời, gió làm bay nước, khơng sử dụng thiết bị Sấy tự nhiên ứng dụng rộng rãi chế biến nơng sản Sấy nhân tạo: q trình sử dụng nhiệt làm bay nước, có can thiệp thiết bị Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt: sấy đối lưu, sấy xạ, sấy tiếp xúc, sấy thăng hoa, sấy điện trở,… Dựa vào phương pháp làm việc: sấy liên tục sấy gián đoạn (sấy theo mẻ) Dựa vào cấu tạo thiết bị: sấy hầm, sấy buồng, sấy thùng quay, sấy băng tải, sấy trục,… Dựa vào chuyển động tác nhân sấy vật liệu sấy: sấy xi dịng, sấy ngược dịng, sấy chéo dịng,… Dựa vào áp suất: sấy chân khơng sấy áp suất thường Để thực trình sấy sử dụng nhiều hệ thống buồng sấy, hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy…Mỗi hệ thống có ưu, nhược điểm phạm vi ứng dụng khác Chế độ sấy có ảnh hưởng lớn chất lượng sản phẩm sấy trình trao đổi nhiệt trao đổi chất phức tạp làm thay đổi cấu trúc vật lý mà thành phần hóa học nguyện liệu Để sấy cát nguyên liệu dạng hạt, người ta thường dùng thiết bị sấy tháp sấy thùng quay Ở đồ án môn học này, em chọn thiết bị sấy thùng quay thiết bị chuyên dụng để sấy vật liệu dạng hạt, nhỏ dùng rộng rãi Trong thiết bị sấy thùng quay, vật liệu sấy trạng thái xáo trộn trao đổi nhiệt đối lưu với tác nhân sấy Trong trình sấy, hạt đảo trộn mạnh tiếp xúc tốt với tác nhân sấy nên tốc độ sấy nhanh hạt sấy hệ thống sấy thùng quay làm việc liên tục với suất lớn 1.3 Giới thiệu sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, kích thước nhỏ như: cát, than đá, loại quặng, đường, muối, loại hóa chất : NaHCO3 , BaCl2 …ngũ cốc, mì Hệ thống dùng nhiên liệu đốt dầu than cấp nhiệt cho buồng đốt Thiết bị sấy thùng quay thiết bị sấy quan trọng cơng nghiệp hóa chất, thực phẩm, thuốc lá,… ảnh hưởng đến chất lượng nguyên vật liệu điều kiện hoạt động khác Máy sấy thùng quay sử dụng để gia nhiệt, loại bỏ độ ẩm a) b) c) d) Hình a) Thiết bị sấy thùng quay với động truyền động; b) Thiết bị sấy thùng quay với hai động truyền động; c) Phần thiết bị sấy thùng quay; d) Toàn thiết bị sấy thùng quay Cấu tạo máy sấy thùng quay thùng sấy Thùng sấy ống hình trụ trịn vật liệu thép, có lắp cánh xáo trộn để phân vùng khơng Tùy theo đường kính ống thép mà chiều dày thành ống lên đến14 mm Ống thép đặt nghiêng - 6o ổ trục quay, để tránh tình trạng ống bị trơi quay ổ trục có bệ đỡ lăn chống trôi Đầu cao ống có buồng đốt cấp nhiệt bên có ống dẫn vật liệu vào Đầu thấp ống có buồng cuối lị, bên có ống dẫn vật liệu khỏi thùng sấy sang gầu tải đưa lên silo chứa Bên buồng cuối lị có gắn quạt hút, ống khói xyclon lắng bụi tạo thành hệ thống thơng gió bên máy sấy Bên thùng sấy người ta lắp cánh để xáo trộn vật liệu làm trình trao đổi nhiệt vật liệu sấy tác nhân sấy tốt Các đệm ngăn thùng vừa có tác dụng phân phối vật liệu theo tiết diện thùng vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc Cấu tạo đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy độ ẩm Các loại đệm ngăn dùng phổ biến máy sấy thùng quay gồm : - Đệm ngăn loại mái chèo nâng loại phối hợp dùng sấy vật liệu cục to, ẩm, có xu hướng đóng vón lại, loại có hệ số chứa đầy vật liệu không 10 - 20 % - Đệm ngăn hình quạt có khoảng khơng thơng với - Đệm ngăn phân phối hình chữ thập kiểu vạt áo xếp toàn tiết diện thùng, dùng để sấy vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, thùng quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc pha lớn - Đệm ngăn kiểu phân khu để sấy hạt đập nhỏ, bụi loại cho phép hệ số chứa đầy từ 15 - 25 % Nếu nhiệt độ sấy lớn 200oC dùng khói lị khơng dùng cho nhiệt độ lớn 800oC Ưu điểm hệ thống sấy thùng quay: Quá trình sấy đặn mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt vật liệu sấy tác nhân sấy Cường độ sấy lớn, đạt 100 kg ẩm bay hơi/ m3h Thiết bị gọn, khí hóa tự động hóa tồn khâu sấy Nhược điểm hệ thống sấy thùng quay: Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi vỡ vụn Do nhiều trường hợp làm giảm chất lượng sản phẩm Không sấy vật liệu dễ vỡ 1.4 Tổng quan nguyên vật liệu Cát vật liệu dạng hạt, có nguồn gốc tự nhiên, bao gồm hạt đá các khoáng vật nhỏ Hạt cát có kích thước trung bình từ 0,0625mm đến 2mm (thang Wentworth sử dụng Hoa Kỳ) hay từ 0,05 mm tới mm (thang Kachinskii sử dụng Nga Việt Nam nay) 1.5 Phân loại Bảng Kích thước phân loại cát Kích thước (mm) Thang đo Wentworth Thang đo Kachinskii 0,0625 – 0,125-0,25 0,25-0,5 0,5-1 1-2 0,125 cát mịn cát mịn 0,05 ≤ cát mịn ≤ 0,25 cát trung bình cát trung bình cát cát thô thô cát thô 1.6 Thành phần Thành phần phổ biến cát thường silica (SiO2), thường dạng thạch anh.Cát trắng vùng duyên hải nhiệt đới cận nhiệt đới đá vôi bị xói mịn chứa mảnh vụn hay vỏ các động vật có nguồn gốc hữu a) Hình a) Hình chụp cận cảnh cát; b) hình chụp bãi cát b) 1.7 Ứng dụng Cát sử dụng xây dựng làm đường giao thơng vật liệu tạo móng vật liệu xây dựng dạng vữa (cùng vôi hay xi măng) Một vài loại cát (như cát vàng) thành phần chủ yếu sản xuất bê tông Cát tạo khuôn cát làm ẩm nước hay dầu sau tạo hình thành khuôn để đúc khuôn cát Loại cát phải chịu nhiệt độ áp suất cao, đủ xốp để khí có kích thước hạt nhỏ, mịn, đồng nhất, khơng phản ứng với kim loại nóng chảy Là thành phần chủ yếu để sản xuất thủy tinh Cát phân loại sàng lọc dùng vật liệu mài mòn đánh bóng bề mặt phun cát áp lực cao hay thiết bị lọc nước Các xí nghiệp sản xuất gạch ngói dùng cát làm phụ gia để trộn lẫn với đất sét vật liệu khác sản xuất gạch Cát dược trộn lẫn với sơn để tạo bề mặt ráp cho tường trần sàn chống trượt xây dựng Các loại đất cát thích hợp cho số loại trồng dưa hấu, đào, lạc vật liệu ưa thích việc tạo móng cho trang trại chăn ni bị sữa khả nước tốt Cát sử dụng việc tạo cảnh quan tạo đồi núi nhỏ, chẳng hạn xây dựng sân golf Cát dùng để cải tạo bãi tắm Các bao cát dùng để phòng chống lũ lụt chống đạn Xây dựng lâu đài cát hoạt động phổ biến Có nhiều thi nghệ thuật xây dựng lâu đài cát 12 Trọng lượng vật liệu thùng Gvl  G2 g  (N) (89,[3]) 60 Trong : G1 : Năng suất thùng; G2 = 368,42 (kg/h) g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 (m/s2) τ : Thời gian lưu vật liệu thùng; τ = 64,2 (ph)  Gvl  368, 42.9,81.64,  3867,19 (N) 60 Trọng lượng thùng rỗng Gt=12572,929 Trọng lượng vật liệu thùng Gvl=3867,19 Trọng lượng bánh vòng Gbr =  ( d2a2 – d2f2).bw.ρ.g (N) Trong : da2 : Đường kính đỉnh bánh vòng; da2 = 1,814 (m) df2 : Đường kính đáy vịng; df2 = 1,775 (m) bw : Bề rộng vành răng; bw = 0,290 (m) ρ : Khối lượng riêng thép CT3; ρ = 7850 (kg/m3) g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 (m/s2) → Gbr =  ( 1,8142 – 1,7752 ).0,290.7850.9,81 = 2455,07 (N) 13 Trọng lượng cánh xới Chọn Gcx = 5500 ( N ) Trọng lượng vành đai G vd =  ( Dv2 – Dn2 ).bv.ρ.g (N) Trong : Dv : Đường kính vành đai; Dv = ( 1,1 ÷ 1,2 ).Dn = ( 1,1 ÷ 1,2 ).0,854 = ( 0,9394 ÷ 1,0248 ) (m) Chọn Dv = (m) bv : Bề rộng vành đai; Chọn bv = 0,3 (m) ρ : Khối lượng riêng thép CT3; ρ = 7850 ( kg/m3 ) g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 (m/s2) → Gvd =  ( 12 – 0,8542 ).0,3.7850.9,81 = 4911,48 (N) Vậy, trọng lượng toàn thùng : G = Gvl + Gt + Gbr + 2.Gvd + Gcx = 3867,19 + 12572,929 + 2455,07 + 2.4911,48 + 5500 = 34218,149( N ) Khoảng cách vành đai Ld = 0,586.Lt ( m ) Trong : Lt : Chiều dài thùng; Lt = ( m ) → Ld = 0,586.5 = 2,93 ( m ) 14 10 Kiểm nghiệm thân thùng Tải trọng lên đơn vị chiều dài thùng không kể bánh vòng G  Gbr ( N/m ) Lt q ( 90 – TTTKMHCT ) 34218,145−2455,07 q= = 6352,6158 (N/m) Momen uốn tải trọng 𝑞 gây q.L2d ( N.m ) M1   M1 = 6352,6158.2932 ( 90 – TTTKMHCT1) = 6817,071 (N.m) Momen uốn bánh vòng gây M2  Gbr Ld 2455,07.2,53   1552,81 (N.m) 4 Tổng momen uốn: 𝑀 = 𝑀1 + 𝑀2 = 6817,071 + 1552,81 = 8369,881 (𝑁.𝑚) Momen chống uốn: W  Dt2 S (90 – TTTKMHCT1) Trong : Dt : Đường kính thùng; Dt = 0,8 (m) S : Bề dày thùng sấy; S = 0,06 (m) W= 𝜋.0,82 0,06 = 0,03 (m3) Ứng suất thân thùng 𝜎= 𝑀 𝑊 = 8969,88 0,03 = 298996 (N/m2) < [σ]CT3 = 103.106 (N/m2) Vậy, thùng đảm bảo điều kiện bền có bề dày chọn 15 11 Tính tốn vành đai Tải trọng vành đai Q'  G cos Với : G: Trọng lượng toàn thùng , G = 34218,1490020(N) α : Góc nghiêng thùng , α = 1o  Q’ = 34218,149 cos(1) = 17106,468 Phản lực lặn chặn Q' T (N) 2n.cos ( 84 –2) Trong : Gọi dcl khoảng cách lăn đai, ta có φ : Góc tạo lăn thùng; cosφ = d cl ; φ= 30o Dv n số lăn vành đai; n=2 T= 17106,468 2.2.cos(30) = 4938,21 (N) Bề rộng vành đai Bề rộng vành đai phụ thuộc vào đại lượng tải trọng riêng cho phép cm chiều dài tiếp xúc vành đai bề mặt lăn Bề rộng vành đai phải thỏa mãn điều kiện : B Trong : T Po (10.20 – 81[2]) 16 Po : Tải trọng riêng cho phép, vận tốc quay thùng 1,95 ( vg/ph ) Po = 700 ( N/cm ).(chọn thùng quay chậm) B≥ 4938,21 700 = 7,054 (cm) Chọn B = cm Bề rộng vành đai Ta có : h : B = : → h = ( cm ) 12 Kiểm nghiệm vành đai Momen uốn: Mu = 2.TRA.(10.21 – 84 – [2]) Trong : T : Phản lực lăn chặn; T = 4938,21(N) R : Bán kính vành đai; R =  Dv   0,5 (m) 2 A : Hệ số phụ thuộc vào tính chất tải trọng phương pháp lắp vành đai với thân thùng; Theo 85 – TTTKMHCT1 ta có với vành đai lắp cứng với thân thùng A = 0,07 → Mu = 2.4938,21.0,5.0,07 = 345,67(N.m) = 345,67.102 (N.cm) Momen chống uốn: W Mu ( cm3 ) ( 91 – TTTKMHCT1) [ ] Trong : [σ] : Ứng suất cho phép vật liệu làm thùng; Chọn vật liệu làm thùng thép CT3; [σ]CT3 = 1030 (N/cm2) 17 W= 34367 1030 = 33,36 (cm3) Kiểm tra lại bề dày vành đai : Ta có : h≥√ 6𝑊 𝐵 =√ 6.33,36 = 3,01 (cm) Vậy vành đai đủ bền Bảng Thông số vành đai Đường kính vành đai, Dv (m) Bề dày vành đai, h (cm) Bề rộng vành đai, B0 (cm) Vật liệu làm vành đai Thép CT3 13 Tính tốn lăn đỡ Con lăn đỡ tiếp nhận tất trọng lượng thùng quay vật liệu thùng Các gối đỡ lăn phải lắp đặt cho lăn di chuyển theo phương thẳng góc với trục thùng xoay xung quanh tâm thùng để thay đổi góc nghiêng thùng Đường kính lăn dc  Dd Dd ÷ (cm) ( 86 – [2] ) dc  80 80   20  27,67 ( cm ); Chọn dc = 25 (cm) Bề rộng lăn b = B + = + = 11 (cm) 18 14 Kiểm nghiệm lăn Ứng suất tiếp xúc:  max  0, 418 P.E Rr (N/m2) ( 10.27 – 86 –[2]) R.r Trong : P : Lực tác dụng đơn vị chiều dài tiếp xúc; P P= T ( N/cm ) ( 86 –[2]) B 4938,21 0,08 = 61727,625 (N/m) E : Hệ số mô men đàn hồi vật liệu Theo 92 – TTTKMHCT1 ta có E = 1,75.107 R : Bán kính vành đai; R = 0,5 ( m ) r : Bán kính lăn đỡ; r = 0,125 ( m )  𝜎𝑚𝑎𝑥 = 0,418.√61727,625.1,75.107 0,5+0,125 0,5.0,125 = 13,73.105 (N/m2) Ta thấy 𝜎𝑚𝑎𝑥 < [σ]CT3 = 103 106 (N/m2) Vậy, độ bền đảm bảo Bảng Thông số lăn đỡ Đường kính lăn đỡ, dc 25 (cm) Bề rộng lăn đỡ, b 11 (cm) Vật liệu làm lăn đỡ Thép CT3 15 Tính tốn lăn chặn 19 Thùng đặt nghiêng so với mặt phẳng ngang góc α có xu hướng tụt xuống tác dụng trọng lực Vì cần có lăn chặn để ngăn cho thùng không tụt xuống Con lăn chặn hình cầu hình nón Trong trường hợp lựa chọn lăn chặn hình nón Lực lớn tác dụng lên lăn chặn Umax = G.(sinα + f ) (N) ( 10.31 – 86 –[2]) Trong : G : Trọng lượng tồn phần thùng; G = 34218,149 (N) α : Góc nghiêng thùng; α = 1o f : Hệ số ma sát vành đai lăn chặn; f = 0,1 → Umax =34218,149.(sin1o+ 0,1) = 4018,98(N) Tính tốn bánh kính lớn R lăn chặn Bố trí trục lăn chặn vng góc với trục thùng quay Khi đó, góc đỉnh nón tính theo cơng thức : sin   Rr b → R = r + b sin  Trong : b : Bề rộng lăn, b=11 cm 2β : Góc đỉnh nón; Chọn β = 1o r : Bán kính lăn đỡ; r = 12,5 (cm) → R = r + b sin  =12,5 + 11 sin10 =12,7 (cm) 16 Kiểm nghiệm lăn chặn 20  max  0,148 P.E ( N/m2 ) ( 10.33 – 88 –[2]) R Trong : P : Lực tác dụng lên đơn vị chiều dài tiếp xúc; P U max ( N ) (88 –[2]) l Với l chiều dài tiếp xúc; chọn l = 0,2 (2m) P= 4018,98 0,2 = 20094 (N/m) R bán kính vành đai; R= 0,5 m  𝜎𝑚𝑎𝑥 = 0,418.√ 20054.1,75.107 0,5 = 1,1.106 (N/m2) Ta thấy 𝜎𝑚𝑎𝑥 < [σ]CT3 = 103.106 ( N/m2 ) Vậy, độ bền đảm bảo Thời gian sấy 𝜏= 𝜌𝑣 𝛽 (𝜔1 − 𝜔2 ) 𝐴 [200 − (𝜔1 + 𝜔2 )] • 𝐷𝑡 : đường kính thùng sấy, (m) • 𝜔: vận tốc dịng khí khỏi thùng sấy, m/s ≤ 𝜔 ≤ m/s • 𝑉: lưu lượng khí ẩm khỏi thùng sấy, (m3/h) Chọn vận tốc 𝜔 = 2,5 m/s 𝐷𝑡 = Chọn: D𝑡 = 0,8 (m) 0,0188 √1 − 0,25 √ 3218,985 = 0,779 2,5 21 Đường kính thùng sấy 𝐷𝑡 = 0,0188 √1 − 𝛽 √ 𝑉 𝜔 • 𝐷𝑡 : đường kính thùng sấy, (m) • 𝜔: vận tốc dịng khí khỏi thùng sấy, m/s ≤ 𝜔 ≤ m/s • 𝑉: lưu lượng khí ẩm khỏi thùng sấy, (m3/h) Chọn vận tốc 𝜔 = 2,5 m/s 𝐷𝑡 = 0,0188 √1 − 0,25 √ 3218,985 = 0,779 2,5 Chọn: D𝑡 = 0,8 (m) Tính lại ω: 0,01882 𝑉 0,01882 3218,985 𝜔 = = 0,82 (1 − 0,25) 𝐷𝑡 (1 − 𝛽) = 2,370 Kiểm tra lại tốc độ tác nhân sấy: Tiết diện tự thùng sấy: 𝐷𝑡2 𝐹𝑡𝑑 = (1 − 𝛽) 𝐹 = (1 − 𝛽) 𝜋 0,82 = (1 − 0,25) π = 0,377 (𝑚2 ) Vận tốc tác nhân sấy: 𝜔′ = Sai số so với vận tốc chọn: 𝑉𝑡𝑏 0,8942 = = 2,372 (𝑚/𝑠) 𝐹𝑡𝑑 0,377 22 𝜔′ − 𝜔 | 100% 𝜀=| 𝜔′ =| 2,372 − 2,370 | 100% = 0,08% < 5% 2,372  Chấp nhận vận tốc ban đầu: ω = 2,370 (𝑚/𝑠) Chiều dài thùng sấy Đối với sấy thùng quay, tỉ số: Chọn 𝐿𝑡 𝐷𝑡 𝐿𝑡 𝐷𝑡 = 3,5 ÷ =6 Suy ra: 𝐿𝑡 = 6.0,8 = 4,8 (𝑚) (chọn: 𝐿𝑡 = 𝑚) Khi đó, thể tích thùng sấy là: 𝐷𝑡2 0,82 𝑉𝑡 = 𝜋 𝐿𝑡 = 𝜋 = 2,513 (𝑚3 ) 4 Ứng suất cho phép thiết bị là: [𝜎] = 𝜂 [𝜎′] = 0,95.103 = 97,85 (N/mm2 ) Áp suất thiết kế: 𝑝 = 101 325 𝑃𝑎 = 0,101 ( 𝑁 𝑚𝑚2 ) Kiểm tra: [𝜎] 𝑝 𝜑ℎ = 97,85 0,101 0,95 = 920,4 >25 𝒔′ = 𝑝𝐷𝑡 0,101.800 = = 0,435 (𝑚𝑚) 2[𝜎]𝜑ℎ 2.97,85.0,95 Chọn s’= 3mm Khi đó, bề dày thực thép là: 𝑠 = 𝑠 ′ + 𝐶𝑎 + 𝐶𝑏 + 𝐶𝑐 + 𝐶0 = 5,6 (𝑚𝑚) Chọn s= 6mm 23 Kiểm tra áp suất tính tốn cho phép: p ≤ [p] 𝑠−𝐶𝑎 𝐷𝑡 = 6−0 800 = 7,5.10−3 < 0,1 [𝑝 ] = 2[𝜎]𝜑ℎ (𝑠 − 𝐶𝑎 ) 2.103.0,95 (6 − 0) = = 1,457(𝑁/𝑚𝑚2 ) 𝐷𝑡 + (𝑠 − 𝐶𝑎 ) 800 + (6 − 0) [𝑝] > 𝑝 = 0,101 ( 𝑁 ) 𝑚𝑚2 Vậy thùng sấy có bề dày: mm Chọn bề rộng vòng tăng cứng bk= 0,08 (m) Vịng tăng cứng Momen qn tính toán: 𝐽′ = 0,813 101325 [1,18 − (0,006 − 0)3 ] = 6,13.10−8 (𝑚4 ) 11 12 1,75.10 bk= 0,08 (m) Chọn ℎ𝑘 = 5𝑠𝑘 = 5𝑏𝑘 = 5.0,08 = 0,4 (𝑚) Chọn 𝑙 = 𝐿 = (𝑚) Vậy bề rộng vòng tăng cứng là: 𝑙ℎ = 0,08 + 1,1 √0,81 (0,006 − 0) = 0,157 (𝑚) Diện tích tiêt diện phần thân phải tăng cứng: 𝐹𝑜 = 𝑙ℎ (𝑠 − 𝐶𝑎 ) = 0,157 (0,006 − 0) = 9,42.10−4 (𝑚2 ) Giới hạn chảy thép CT3: 𝜎𝐶𝑡 = 210 (𝑁/𝑚𝑚2 ) Diện tích tiết dện ngang cuả vòng tăng cứng: 𝐹𝑘 > 1,3.0,81.5.101325 − (0,006 − 0) = −0,027(𝑚2 ) 210.106 24 Chọn: 𝐹𝑘 = ℎ𝑘 𝑏𝑘 = 0,4.0,08 = 0,032 (𝑚2 ) Ta có: p = 101325 (Pa) = 1,03 (kg/cm2) Từ đồ thị  Jk = 25.10-8(m4) Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện vòng tăng cứng đến bề mặt trung hòa thân: e Jk  Fk 25.108  2,8.103 m 0,032 Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện vòng tăng cứng phần thân đến bề mặt trung hòa thân: e0  Fk e 0,032.2,8.103   2,72.103 m F0  Fk 9,42.104  0,032 Momen quán tính hữu hiệu: 𝐽𝑥 = 𝐽𝑘 + 𝐹𝑘 (𝑒 − 𝑒𝑜 )2 + 𝐹𝑜 10,9𝑎 ) (𝑠−𝐶 [1 + 12 ( 𝑒𝑜 𝑠−𝐶𝑎 ) ]= 2,61.10-7 (m4) Thông số đặc trưng cho đại lượng áp suất tới hạn: Nội suy, suy ra: 𝐾 = 12,9 l  0,5Dt l ( s  Ca )3  12 J x [ p]  0,85Et lDt3 => [𝑝] = 0,85.1,75.1011 5.(0,006−0)3 + 5.0,83 12.2,61.10−7 Kiểm tra ta có: Jx = 2,61.10-7 (m4) > J’ = 6,13.10-8(m4) = 2,45.105 (𝑁/𝑚2 ) 25 p = 101325 (N/m2) ≤ [p] = 2,45.105 (N/m2) 18 Tài liệu tham khảo [1] Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1- Trần Xoa tác giả- NXB khoa học kỹ thuật HN- 2006 [2]Thiết kế- Tính tốn chi tiết thiết bị hóa chất tập 2- NXB Khoa học kỹ thuật,1978 Tính tốn, thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí- Hồ Lê Viên- NXB ĐH Bách Khoa Hà nội- 2006 Thiết kế hệ thống sấy- Trần Văn Lụa 26 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MƠN Q TRÌNH & THIẾT BỊ ĐỒ ÁN CƠ SỞ TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ HĨA CHẤT THIẾT KẾ MÁY SẤY THÙNG QUAY ĐỂ SẤY CÁT GVHD: Tạ Đăng Khoa SVTT: MSSV: Huỳnh... phần hóa học nguyện liệu Để sấy cát nguyên liệu dạng hạt, người ta thường dùng thiết bị sấy tháp sấy thùng quay Ở đồ án môn học này, em chọn thiết bị sấy thùng quay thiết bị chuyên dụng để sấy. .. thùng quay với hai động truyền động; c) Phần thiết bị sấy thùng quay; d) Toàn thiết bị sấy thùng quay Cấu tạo máy sấy thùng quay thùng sấy Thùng sấy ống hình trụ trịn vật liệu thép, có lắp cánh