4 Những đúng gúp mới của đề tài
3.3.2 Tớnh toỏn thiết kế ghi lũ
Phớa dưới phần hỡnh cụn bố trớ một buồng lắng hỡnh trụ cú đường kớnh trong 0,88 m với độ cao 0,5m để chứa tro lắng xuống. Đỏy của phần buồng lắng đặt ghi lũ. Mục đớch của phần này là để lớp tro trấu chỏy hết và một phần cũn đang chỏy dởđược lắng tại đõy trờn bề mặt ghi để chắn dũng khớ núng thoỏt theo ghi xuống dưới buồng thỏo tro. Do khi lũ đốt làm việc, giai đoạn mồi lũ ban đầu trấu bắt lửa
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 61 chỏy cảở phần hỡnh trụ này, cũn trong quỏ trỡnh làm việc, tro mới cũn núng nằm
ở đõy và cả một phần trấu cũn đang chỏy dở rơi xuống vựng này, vỡ vậy xung quanh cũng được bao bởi lớp vật liệu chịu lửa dày 60mm.
Ghi lũ được thiết kế ở dạng hỡnh trũn, bằng gang chịu nhiệt cú đường kớnh 0,87m với chiều dày 30mm. Để thuận tiện cho việc thỏo lắp, sửa chữa và thay thế, ghi được làm thành dạng 3 mảnh, mỗi mảnh cú bề rộng 290mm đủ để thỏo và đưa ra ngoài qua cửa thao tỏc. Kế thừa nghiờn cứu của Swasdisevi, ghi được khoan cỏc lỗ nhỏ cú đường kớnh 12,5mm phự hợp để thoỏt than trấu, nếu lỗ quỏ lớn trấu cú thể chưa kịp chỏy hoàn toàn đó bị lọt qua ghi, đồng thời làm thoỏt nhiệt từ buồng đốt xuống buồng xả tro. Để tro thoỏt được dễ dàng, lỗđược khoột dạng cụn với mặt trờn 12,5mm và mặt dưới 13,5mm. Ghi cú hệ số thoỏt = 8,6 % [11]. Như vậy, từđường kớnh ghi lũ, xỏc định được diện tớch ghi là 0,5945m2, và từ diện tớch 1 lỗ thoỏt, tớnh được số lỗ trờn ghi là 400 lỗ. Cỏc lỗ được bố trớ trờn cỏc vũng trũn đồng tõm và so le nhau trờn cỏc vũng kề nhau.
Ở phần này, một cửa thao tỏc được thiết kế để mồi lũ ban đầu cũng nhưđể
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 62
Bảng 3.3.Tổng hợp kết quả tớnh toỏn thiết kế ghi lũ và buồng đốt tạo xoỏy
STT Cụm Thụng số thiết kế
1 Buồng đốt chớnh - Dạng hỡnh trụ trũn.
- Thể tớch buồng đốt chớnh V = 1,612m3.
- Kớch thước buồng đốt chớnh: D x H = 1,1 x 1,7m. - Xung quanh là gạch chịu lửa dày 115mm với vỏ
thộp 2 mm bao ngoài. 2 Buồng đốt phụ - Dạng hỡnh trụ trũn.
- Kớch thước buồng đốt phụ: Dp x Hp = 0,56 x 1,35m - Xung quanh là bờ tụng chịu lửa dày 60 mm với vỏ
thộp bao ngoài
3 Ghi lũ - Buồng lắng hỡnh trụ kớch thước Φ0,88 x 0,5m - Ghi lũ hỡnh trũn, bằng gang chịu nhiệt.
- Diện tớch ghi: 0,594m2
- Đường kớnh 0,87m, dày 30mm, được làm thành 3 mảnh ghộp, mỗi mảnh cú bề rộng 290mm.
- Hệ số thoỏt ghi = 8,6 %.
- Cú 400 lỗ cụn: mặt trờn φ = 12,5mm và mặt dưới φ = 13,5mm.
3.4. THIẾT KẾ CƠ CẤU XẢ TRO VÀ HỆ THỐNG THÁO TRO 3.4.1. Tớnh toỏn và thiết kế cơ cấu xả tro
Hàm lượng tro của trấu khi chỏy hoàn toàn theo phõn tớch là 13,38%. Tuy nhiờn, lượng tro/than trấu (trường hợp chỏy khụng hoàn toàn) núi chung vẫn
được xỏc định là 18 - 20%. Việc tớnh toỏn cơ cấu xả tro hệ thống thỏo tro được dựa trờn lượng tro tối đa. Với lượng trấu tiờu thụ tối đa là 80 kg/h thỡ lượng tro thải ra sẽ khoảng 16 kg/h.
Tro được thoỏt qua ghi rơi xuống buồng thu tro. Buồng thu tro sẽ được làm dạng cụn thu nhỏ xuống phớa dưới để gom tro rơi vào miệng vớt tải để chuyển tro ra ngoài.
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 63 Do ghi lũ được thiết kế cú hệ số thoỏt = 8,6%, với số lỗ trờn ghi là 400 lỗ
khoột dạng cụn với mặt trờn cú đường kớnh là 12,5mm và mặt dưới cú đường kớnh là 13,5mm nờn tro thoỏt được dễ dàng.
Để đẩy lớp tro đó chỏy qua lỗ ghi, trờn mặt ghi cú thanh gạt tro được dẫn
động quay trũn quanh tõm ghi. Thanh gạt bằng gang chịu nhiệt cú kớch thước 40 x 40 x 83 mm được gắn ởđầu trờn của trục. Tốc độ quay điều chỉnh được từ 5-30 v/ph nhờđộng cơ vụ cấp. Động cơ dẫn động thanh gạt được đặt phớa dưới đỏy lũ
đốt và lắp bờn ngoài buồng thu tro.
Khi thanh gạt quay, tro trấu ở sỏt bề mặt ghi được gạt rơi xuống buồng thu tro qua cỏc lỗ trờn ghi. Lớp tro phớa trờn lại rơi xuống bề mặt ghi để cho lần gạt kế tiếp thực hiện. * Tớnh cụng suất động cơ dẫn động thanh gạt tro: Cụng thức tớnh cụng suất động cơ dẫn động: ct đc N N = η , (kW) (3.7) Trong đú: - Nđc là cụng suất động cơ dẫn động, kW - Nct là cụng suất đặt lờn trục cụng tỏc, kW - η là hiệu suất truyền động = η1 . η2. Ởđõy truyền động gồm một cặp bỏnh răng cụn đặt hở với η1 = 0,93 và một cặp ổ lăn với η2 = 0.99 Cụng suất đặt lờn trục cụng tỏc được xỏc định theo: Nct P.r.n 6 9,55.10 = , (kW) (3.8) Trong đú: Nct- cụng suất đặt lờn trục cụng tỏc, kW P- lực tỏc động, N r- khoảng cỏch từđiểm đặt lực đến tõm quay, mm n- số vũng quay của trục
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 64 Với kớch thước thanh gạt a x b x L = 40 x 40 x 830mm, Cho rằng thanh gạt gồm 2 thanh riờng biệt bố trớ đối xứng tõm quay, việc tớnh toỏn dưới đõy được tớnh cho một thanh riờng biệt trong giả thiết này. Chiều dài thanh khi này là l = L/2(m). Như vậy trọng lực G của thanh được đặt ở trọng tõm thanh, nơi cú bỏn kớnh quay r = L/4(m)
Giả sử lực tỏc dụng từ tro lờn thanh gạt khi thanh gạt quay là phõn phối đều thỡ lực trung bỡnh đặt vào tõm của thanh gạt (trựng với điểm đặt trọng lực, nhưng phương nằm ngang vuụng gúc với phương trọng lực). Cho rằng lực này bằng với trọng lực (thực tế lực cản của tro trấu rất nhỏ do cú độ xốp lớn). Hợp lực của hai lực này là lực tỏc dụng lờn thanh gạt: P = 158,5N. Cho rằng thanh gạt cú thể
quay với tốc độ điều chỉnh từ 5 - 30v/ph thỡ giỏ trị lớn nhất là 30v/ph sẽđược lấy cho tớnh toỏn.
Thay cỏc giỏ trị vào ta tớnh được cụng suất đặt lờn trục cụng tỏc do hai thanh ghi đặt lờn là: Nct = 0,232kW. Do truyền động qua cặp bỏnh răng cụn lắp trờn trục với 2 gối bi, cụng suất động cơ cần thiết tớnh được là: 0,25(kW)
Chọn động cơ vụ cấp cú cụng suất 0,37kW với số vũng quay điều chỉnh
được từ 5 - 30v/ph.
3.4.2. Tớnh toỏn và thiết kế hệ thống thỏo tro
Tro trấu cú tỷ trọng rất thấp, khoảng từ 30 - 40kg/m3, và lượng xả ra 16kg/h nhưđó tớnh ở trờn.
Hệ thống thỏo tro khỏi buồng thu tro phải đảm bảo thỏo được liờn tục, trỏnh
ứđọng tro trong buồng thu tro, gõy nờn đúng bỏnh và tro sẽ kẹt khụng thể thoỏt ra được. Để việc thỏo được liờn tục và đều đặn theo thời gian thỡ lượng tro được thanh gạt xả xuống đến đõu phải được lấy đi hết đến đú. Vỡ vậy, cú thể thực hiện
được bằng sử dụng vớt tải hoặc băng tải. Tuy nhiờn dựng băng tải sẽ cú miệng hở
nơi tiếp nhận từ buồng thu tro, trong khi đú trong buồng thu tro cú cấp một lượng khớ để làm nguội tro, mỏt ghi và thụng thoỏng ghi nờn lượng khớ này sẽ làm tung bụi tro qua miệng hở và ảnh hưởng tới mụi trường. Do đú, chọn sử dụng vớt tải.
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 65 Tớnh toỏn vớt tải theo cụng thức (3.2). Từ năng suất yờu cầu Q = 16kg/h, tỷ
trọng tro ρ = 40kg/m3, vớt tải đặt nằm nghiờng 200 nờn c = 0,8. Tro xả ra ở dạng than trấu nờn thuộc dạng hạt, lấy hệ số nạp đầy k = 0,4.
Từ kớch thước của đường kớnh ống thộp tiờu chuẩn, chọn D = 108mm (đường kớnh ngoài ống thộp tiờu chuẩn là Φ 114 x 1,8mm) và d = 32mm. Thụng thường bước vớt s = (0,8 ữ 1)D, sau khi tớnh toỏn chọn s = 87mm.
Từđú xỏc định được số vũng quay của vớt tải thỏo tro: n = 28,7v/ph
Chiều dài vớt tải được xỏc định dựa trờn kớch thước lũ đốt và độ cao miệng xả của vớt tải để vừa tầm treo bao gom tro khi vớt tải nghiờng 200. Ởđõy lấy chiều dài mỏng vớt = 2170mm và chiều dài vớt = 2000mm để thoỏt tro ở miệng xả ở
cuối mỏng.
- Tớnh toỏn cụng suất động cơ dẫn động
Cụng suất động cơ dẫn động vớt tải thỏo tro được tớnh theo cụng thức sau: Q L.Kc H .Kz( ) N 367 + = η (kW) (3.9) Trong đú: Q - năng suất, kg/h
L - chiều dài vớt tải theo phương nằm ngang, m
Kc - hệ số cản chuyển động của nguyờn liệu, với dạng hạt = 1,5 - 1,6 H - chiều cao nõng của vớt tải theo phương đứng, m
Kz - hệ số dự trữ cụng suất, = 1,15 - 1,25 η - hiệu suất truyền động
Do vớt tải nằm nghiờng một gúc 200 nờn H = L1.sin200. Dẫn động dựng
động cơ hộp số, bộ truyền xớch và 2 gối bi hai đầu nờn hiệu suất truyền động η = 0,9 x 0,99 = 0,891. Với chiều dài vớt tải L1 = 2000mm, năng suất tối đa 16 kg/h nờn cụng suất để dẫn động vớt tải tớnh được là: N = 0,211kW
Như vậy, động cơ dựng để kộo vớt tải thỏo tro chọn là động cơ hộp số cú cụng suất 0,37kW, với số vũng quay 30v/ph.
Dưới đõy là tổng hợp kết quả lựa chọn, tớnh toỏn thiết kế hệ thống thỏo và xả tro.
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 66
Bảng 3.4. Tổng hợp kết quả tớnh toỏn thiết kế hệ thống thỏo và xả tro
STT Cụm Thụng số thiết kế
1 Cơ cấu xả tro - Lượng tro: 16 kg/h
- Thanh gạt tro: chuyển động quay trũn quanh tõm ghi. - Kớch thước thanh gạt: 40 x 40 x 830 mm - Tốc độ thanh gạt: 5-30 v/ph - Cụng suất động cơ gạt tro: 0,37 kW 2 Vớt tải thỏo tro - Năng suất Q = 16 kg/h, - Độ nõng vớt tải: 200 - D = 108 mm, d = 32 mm, s = 87 mm. - Số vũng quay của vớt: n = 28,7 v/ph
- Chiều dài mỏng vớt = 2170 mm, chiều dài vớt = 2000 mm.
- Động cơ vớt tải thỏo tro: N = 0,37kW, n = 30v/ph
3.5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁ ĐỠ Lề ĐỐT, CƠ CẤU ĐIỀU CHỈNH HềA KHÍ
a. Xỏc định tổng trọng lũ đốt
Việc tớnh toỏn thiết kế giỏ đỡ lũ được dựa trờn tớnh bền chịu tải trọng của toàn bộ lũ khi làm việc. Tống trọng lượng của lũ theo cỏc chuyờn đề tớnh toỏn thiết kế buồng đốt và ghi được xỏc định gồm:
- Trọng lượng phần thộp buồng đốt, ghi lũ, buồng hũa khớ, và hệ thống buồng thu tro và xả thỏo tro. Theo thiết kế của cỏc bộ phận, tớnh được tổng trọng lượng phần thộp của lũ là 1700 kg
- Trọng lượng phần vật liệu chịu lửa của lũ: gồm trọng lượng gạch chịu lửa thõn buồng đốt chớnh, trọng lượng bờ tụng chịu lửa phần buồng đốt phụ phần nắp ngăn buồng đốt chớnh với buồng đốt phụ, phần bờ tụng chịu lửa ởđỏy buồng đốt chớnh. Tổng trọng lượng xỏc định là 2200 kg.
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 67 Cho rằng cỏc phụ kiện lắp lờn thõn lũ (một sốđường ống, van, đồng hồ,...) cú tổng trọng lượng thờm vào là 100 kg.
Như vậy tổng trọng lượng toàn bộ lũ là 4000 kg.
b. Tớnh toỏn thiết kế chõn đỡ lũ đốt
Buồng đốt chớnh và phụ cũng như cỏc bộ phận khỏc gắn trờn lũ được đặt trờn 4 chõn đỡ thẳng đứng. Trờn thõn lũ cú hàn bốn tai với mặt bớch để bắt với cỏc chõn đỡ bằng bu lụng - ờ cu. Như vậy, trọng lượng chia đều cho 4 chõn, mỗi chõn sẽ chịu lực nộn dọc trục là ≈ 10.000 N.
Cho rằng lực đặt trực tiếp lờn tõm thanh nộn theo chiều dọc trục thỡ ứng suất nộn tớnh được là: 10.000 / 27,16 = 368,2 N/cm2 (≈ 3,68. 106 N/m2).
Tuy nhiờn ngoài việc chịu nộn, thanh chõn cũn chịu uốn. Cho rằng lực phõn bổ đều cho 4 chõn và đặt ở tõm lũ, và chõn được bắt sỏt vào thành vỏ lũ thỡ mỗi chõn chịu mụ men uốn thanh chõn lũ sẽ là: 1000 x 0,6 = 600 kgm
Theo bảng ứng suất bền kộo và mụ men chống uốn của một số thộp định hỡnh, chọn thộp chữ I kớch thước 200 x 8 x 100 x 5,5 làm chõn đỡ. Bốn chõn đỡ được giằng với nhau ở dưới bằng U 100 x 46 x 4,5.
c. Tớnh toỏn thiết kế bộ phận hũa khớ * Xỏc định lưu lượng khớ:
Từ nhiệt trị trung bỡnh của trấu và với lượng trấu tiờu thụ max là 80 kg/h thỡ lượng nhiệt do đốt trấu phỏt ra là 1.064.000 kJ/h. Cho rằng hiệu suất của lũ là 80% (do trấu chỏy khụng hoàn toàn, và nhiệt thất thoỏt qua thành lũ) thỡ lượng nhiệt lũ phỏt ra là: 851.200 kJ/h
Giả sử lũ được ứng dụng lắp liờn hợp với buồng sấy lỳa kiểu tĩnh vỉ ngang. Với kiểu sấy tĩnh vỉ ngang thỡ hiệu suất sấy (sử dụng nhiệt) chỉ là 40%. Do vậy, nhiệt hữu ớch là: 340.480 kJ/h. Từ đú tớnh được lượng nước bốc hơi nhờ lượng nhiệt này là 142kg
Cho rằng lỳa đưa vào sấy ởđộ ẩm 28% và sấy đến 14%, thời gian sấy là 8 giờ thỡ lượng lỳa tớnh được cho một mẻ sấy là 7 tấn. Như vậy, lưu lượng dũng khớ sấy cần thiết sẽ là 7 x 2500 m3/h-T = 17.500 m3/h
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 68 Với quạt cụng nghiệp cú sẵn trờn thị trường, chọn quạt cú lưu lượng 18.000 - 20.000 m3/h, với ỏp lực 120 -150 mm H2O, động cơđiện dẫn động cú cụng suất 15 kW, 380 V-50 Hz, 1450 v/ph.
* Thiết kế cơ cấu điều chỉnh hũa khớ:
Để cú đủ lượng khớ đưa vào buồng sấy và ở nhiệt độ sấy lỳa thương phẩm (trung bỡnh 500C), một lượng khớ trời phải được đưa vào hũa trộn với khớ núng từ
lũ phỏt ra. Để làm được điều này, buồng hũa trộn sẽ cú cửa lấy khớ và nhiệt từ lũ
đốt và cửa lấy khớ từ bờn ngoài. Ở cửa lấy khớ từ ngoài mụi trường, bố trớ cỏc cỏnh chớp điều chỉnh được (đúng mở với độ mở của cỏc cỏnh phự hợp cho việc lấy khớ vào hũa trộn). Ống dẫn khớ đó hũa trộn được thiết kế là 400 mm (tương
đương kớch thước miệng hỳt của quạt đó chọn để giảm sự tổn thất ỏp suất quỏ nhiều).
Để dễ chế tạo bộ điều chỉnh, cửa điều chỉnh hũa khớ được làm hỡnh vuụng. Như vậy cửa điều chỉnh hũa khớ sẽ cú kớch thước 400 x 400 mm, gồm 4 cỏnh chớp quay quanh trục, mỗi cỏnh kớch thước 384 x 103 mm để khi đúng cỏc chớp cửa đố lờn nhau.
Cần điều chỉnh đúng mở cỏnh van được thực hiện qua tay gạt với vớt hóm, với hành trỡnh đúng mở cỏnh van là 141 mm.
3.6. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Lề ĐỐT
Để điều khiển lũ đốt theo lượng nhiờn liệu cung cấp theo yờu cầu của đề tài 80kg trấu/h, động cơ dẫn động vớt tải định lượng trấu được sử dụng là động cơ vụ cấp. Để điều khiển lũ đốt theo nhiệt độ, một sensor nhiệt độ được lắp ở trờn ống dẫn khớ tỏc nhõn sấy đưa vào bộđiều khiển OMRON. Bộđiều khiển được cài đặt
để khi nhiệt độ tỏc nhõn vượt quỏ giỏ trị cài đặt sẽ tự động ngắt động cơ định lượng cấp trấu, và khi nhiệt độ giảm xuống dưới giỏ trị cài đặt thỡ sẽ tự động