PA1: Sử dụng hộp giảm tốc và bộ truyền đai, kết hợp khớp nối.
Hình 2.1: Sơ đồ động sử dụng hộp giảm tốc.
1: Motor – 2: Hôp giảm tốc – 3: Bộ truyền đai – 4: Khớp nối.
- Ưu điểm:
o Sử dụng hộp giảm tốc để thay đổi vận tốc của băng tải, cho băng tải chạy với tốc độ chậm.
o Sử dụng bộ truyền đai để tiết kiệm chi phí và giảm tiếng ồn. o Khớp nối để cách nhiệt, giúp tăng tuổi thọ của đai.
- Nhược điểm:
o Dây đai quá dài, phải sử dụng trục trung gian. o Phải bảo trì thường xuyên, làm giảm năng suất.
31
Hình 2.2: Sơ đồ truyền động không sử dụng trục trung gian.
Để khắc phục điều trên, ta sử dụng thêm trục trung gian, nhằm giảm chiều dài đai.
Hình 2.3: Sơ đồ truyền động sử dụng trục trung gian. 1: Trục motor – 2: Trục trung gian.
Ngoài ra, còn bố trí thêm bộ phận căng đai.
32
Hình 2.4: Sơ đồ động sử dụng bộ truyền xích. 1: Động cơ – 2: Hộp giảm tốc – 3: Đĩa xích.
- Ưu điểm:
o Giá thành thấp. o Dễ bảo trì, sửa chữa. o Tuổi thọ cao.
o Không bị hiện tượng trượt như đai. o Ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt của thùng sấy.
- Nhược điểm:
o Hơi ồn trong quá trình vận hành. o Phải bôi trơn thường xuyên.
33
Hình 2.5: Sơ đồ sử dụng truyền động từng trục. 1: Động cơ – 2: Hộp giảm tốc – 3: Khớp nối.
- Ưu điểm:
o Truyền động riêng từng trục, dễ điều chỉnh.
o Không sử dụng bộ truyền ngoài nên thiết kế đơn giản.
- Nhược điểm: Giá thành cao.
34
Hình 2.6: Sơ đồ truyền động sử dụng bánh răng côn. 1: Motor – 2: Hộp giảm tốc – 7: bánh răng côn
.
Hình 2.7: Bộ truyền bánh răng côn.
- Ưu điểm:
o Tuổi thọ cao. o An toàn.
o Dễ sửa chữa, bảo trì.
o Thiết kế nhỏ gọn, giá thành vừa phải.
- Nhược điểm:
o Tính toán phức tạp.
o Phải truyền động hai đầu trục.
35
Hình 2.8: Sơ đồ truyền động sử dụng thanh truyền. 1: Motor – 2: Hộp giảm tốc – 3:trục khuỷu – 4: thanh truyền.
Để đảo chiều quay của 2 trục kề nhau phải kết hợp thêm cặp bánh răng thẳng:
Hình 2.9: Sơ đồ truyền động sử dụng thanh truyền kết hợp bánh răng. 1: Motor – 2: Hộp giảm tốc – 5: thanh truyền- 6: bánh răng thẳng.
36
Hình 2.10: Sơ đồ truyền động sử dụng thanh truyền và bánh răng 1 bên. 1: Motor – 2: Hộp giảm tốc – 5: thanh truyền.
- Ưu điểm:
o Chi phí thấp o Tuổi thọ cao.
o Dễ bảo trì sửa chữa.
- Nhược điểm:
o Khu vực làm việc của thanh truyền rộng chiếm diện tích.
Xét về nhiều mặt, ưu nhược điểm, ta chọn phương án truyền động đĩa xích. 2.2. Lựa chọn sơ đồ truyền động:
Với phương án truyền động đĩa xích trên, ta có hai sơ đồ truyền động được chọn.
37
Hình 2.11: Truyền động thông qua đĩa xích trung gian.
1: Đĩa xích trục động cơ – 2: Đĩa xích trục công tác – 3: Đĩa xích trung gian, 4- Đĩa xích trung gian truyền động động cơ.
38
Hình 2.12: Truyền động liên tục từ trục động cơ qua các trục công tác. 1: Đĩa xích trục động cơ – 2: Đĩa xích trục công tác – 3: Đĩa xích trung gian.
39
Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
3.1. Tính toán nhiệt:
Các thông số môi trường:
Độ ẩm tương đối: . Nhiệt độ: .
Áp suất không khí: Các thông số của mít:
Nhiệt độ vào của mít: . Nhiệt dung riêng:
Kích thước 1 múi mít: 55 (mm) x30 (mm) x10 (mm). Năng suất: .
Độ ẩm tuyệt đối ban đầu: Độ ẩm tuyệt đối của sản phẩm: Khối lượng mít tươi đưa vào sấy trong 1 giờ:
Lượng ẩm cần bay hơi trong 1 giờ:
( )
( )
Quá trình sấy lý thuyết:
Chọn nhiệt độ tác nhân sấy trước thiết bị sấy: . Độ chứa hơi : Độ chứa hơi : ( ) Entanpy : ( ) ( )
40 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) Độ ẩm tương đối: 20= p.d20 pbh2(0,621+d20) ( ) Như vậy hoàn toàn thõa mãn yêu cầu đặt ra
Lượng không khí khô cần: L0= W d20 d0 Lưu lượng thể tích (m3/h). L0 Trong đó tính theo bảng phụ lục 5. ( ) ( ) ( ) ( )
41 ( ) L0 m3/h =1,87 m3/s. Vận tốc của tác nhân sấy:
Trong đó: A: Tiết diện mặt cắt ngang của hệ thống sấy: ( ) ( ) Nhiệt lượng tiêu hao .
L0(I1 I0) ( )
Quá trình sấy thực:
Phương trình cân bằng nhiệt trong quá trình sấy thực:
(I1 I0) {(G )C Ca}t G C t
(I I ) G C t G C t Trong đó:
(I1 I0): Nhiệt lượng tác nhân sấy nhận được trong calorifer hay nhiệt lượng tiêu hao.
{(G )C Ca}t : Nhiệt vật lý do vật liệu sấy mang vào. G C t : Nhiệt vật lý do thiết bị truyền tải mang vào.
(I I ): Nhiệt lượng do tác nhân sấy thải vào môi trường. G C t : Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang đi.
G C t : Nhiệt vật lý do thiết bị truyền tải mang đi.
: Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường. Do đó:
42
(I1 I0) (I I ) G C (t t ) Cat Lượng không khí khô thực tế:
Dễ dàng thấy rằng, phương trình cân bằng ẩm trong quá trình sấy thực và lý thuyết không có gì khác nhau nên:
= W d2 d Tính toán tổn thất nhiệt:
Tổn thất do vật liệu sấy mang đi:
Nhiệt dung riêng tuyệt đối của mít có thể lấy bằng: C
C C ( ) C ( ) : nhiệt dung riêng của nước chứa trong vật liệu sấy, có thể lấy bằng 4,18 kJ/kgk.
G C (t t ) ( )
Tổn thất do thiết bị truyền tải: Do thiết bị truyển tải là băng tải, nằm trong vùng sấy
nên tổn thất truyền tải coi như không có.
Tổn thất ra môi trường:
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa tác nhân sấy và mặt trong thùng sấy là . Do lưu lượng không khí trong quá trình sấy thực lớn hơn trong lý thuyết nên ta giả thiết tốc độ tác nhân sấy trong quá trình sấy thực trên cơ sở . Ở đây nên ta chọn Ta sẽ kiểm tra lại giả thiết này sau khi quá trình sấy thực được xác định.
là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của tác nhân sấy và phía không khí ngoài trời. Với đối lưu cưỡng bức vận tốc tác nhân sấy :
thì , W/m2K. thì , W/m2
K.
43
Thép dùng làm vách trong là thép không rỉ, có chiều dày 2 mm. Hệ số dẫn nhiệt
Hệ số trao đổi nhiệt giữa mặt ngoài với không khí xung quanh . Giả thiết nhiệt độ mặt ngoài là:
Khi đó hệ số trao đổi nhiệt đối lưu bằng:
( ) Hệ số truyền K bằng:
Diện tích bao quanh hệ thống sấy:
A= 2.(4,554.2,054+4,554.1,104+2,054.1,104)= 33,298 m2 ( ) ( ) Tính giá trị : ( ) ( ) Thông số tác nhân sấy sau quá trình sấy thực:
Độ chứa hơi . ( ) ( )( ) ( ) Entanpy . ( ) ( )
44
(
) Độ ẩm tương đối sau quá trình sấy thực:
( )
( )
Lưu lượng không khí thực tế:
Theo phụ lục 5, với thông số ( ) ( ) ta tìm được
m3/kgkk. Khi đó ( ) ( ) . Do đó: Như vậy giả thiết ban đầu chấp nhận được.
Nhiệt lượng tiêu hao q:
( ) ( ) Nhiệt lượng có ích :
( ) Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi:
45
STT Các đại lượng Ký hiệu kJ/kg ẩm %
01 Nhiệt lượng có ích 2451,61 77,52
02 Tổn thất do tác nhân sấy 589,09 18,63
03 Tổn thất do vật liệu sấy 37,45 1,18
04 Tổn thất ra môi trường 84,25 2,67
05 Tổng nhiệt lượng theo tính toán q’ 3162,4
06 Tổng nhiệt lượng tiêu hao q 3160,55
07 Sai số
1,85/3160,55 0,059
Bảng 3.1: Tổng nhiệt lượng tiêu hao.
3.2. Tính toán Calorifer:
Công suất nhiệt của Calorifer
Chọn kết cấu calorifer như hình với các đặc trưng:
Chùm ống có cánh bố trí so le với bước ống: , . Ống làm bằng thép có d2/d1 =24/22 mm với .
Cánh làm bằng đồng có đường kính , chiều dày và bước cánh t = 3 mm, .
Chiều dài ống l = 1200 mm.
Chọn nhiệt độ hơi nước bão hòa ngưng tụ trong ống là Độ chênh lệch nhiệt độ: ( ) ( ) Số cánh trên một ống: ( ) Chiều cao của cánh:
Kích thước xác định:
46
√ Trong đó: - Diện tích phần ống không làm cánh.
-Diện tích các cánh trên một ống. Do đó: ( ) ( ) √ Tốc độ cực đại khi không khí chuyển động qua khe hẹp nhất Giả sử tốc độ không khí vào calorifer là . Khi đó:
[ ( )] [ ( )] Xác định các tiêu chuẩn đồng dạng.
Với nhiệt độ trung bình không khí ( ) , dựa vào phụ lục 6 ta tìm được : ( ) ( ) Khi đó:
47 ( ) ( ) ( ) ( ) Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía không khí:
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của cánh : Hiệu suất cánh: √ √ chọn bằng 0,95.
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tương đương : ( ) ( ) Hệ số làm cánh : ( ) ( ) Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khi hơi ngưng trong ống :
Chọn ( ) .
√ ( ) : Khối lượng riêng chất lỏng.
: Hệ số dẫn nhiệt chất lỏng. : Độ nhớt động học chất lỏng. : Nhiệt ẩm hóa hơi.
48
Tra phụ lục bảng 18,19. Sách bài tập nhiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt, ở nhiệt độ 110 . √ Hệ số truyền nhiệt k: Kiểm tra lại độ chênh lệch ( ):
Mật độ dòng truyền nhiệt qua calorifer :
Kiểm tra độ chênh lệch nhiệt độ đã chọn: về nguyên tắc, mật độ dòng nhiệt phải bằng mật độ dòng nhiệt do hơi ngưng . Do đó:
( )
Như vậy giả thiết ( ) là chính xác.
Diện tích bề mặt bên trong các ống
Lấy hiệu suất calorifer . Khi đó bằng:
Số ống cần thiết n:
49 Số ống trong một hàng m.Chọn số hàng ống Z=12, khi đó: Tổng số ống của calorifer N: Kích thước calorifer: Chiều dài: . Chiều rộng: . Chiều cao: . 3.3. Tính toán và chọn quạt.
Tính trở lực qua buồng sấy:
Hệ thống sấy băng tải gồm 5 băng tải với 6 khoảng hở cách nhau b=150 mm, bề rộng a=1100 mm, dài l = 4450 mm.
Hình 3.1: Sơ đồ vị trí tính toán trở lực.
Vị trí Tên gọi Khối lượng riêng ( ) Vận tốc Đường kính tương đương ( ) Chiều dài ( ) Hệ số trở lực ma sát Hệ số trở lực cục bộ Tổn thất áp suất ( ) 1-2 Calirofer 2 66,36 3,4,5,6,7,8 Đột thu 1,085 1,5 0,18 1,3 9,14 1,085 0,9 0,471 4,350 0,05 0,4 10,11,12,13 1,085 0,9 0,264 4,350 0,05 1,5 15,16,17,18,19,20 Ngoặt 90o 1,085 1,2 1,1 5,2 Tổng: 74,76
50
Trở lực cục bộ tại đột thu và ngoặt 90o được tính bằng công thức:
Trở lực qua buồng sấy :
Trong đó:
: Hệ số trở lực ma sát. Lấy cục bộ bằng 0,05. : chiều dài.
: Khối lượng riêng của khí trong buồng. : Tốc độ của khí trong buồng.
: Đường kính tương đương. Tính bằng công thức:
( )
Tra bảng phụ lục 6, ở nhiệt độ , ta xác định được:
( ) Trở lực qua xyclon:
Theo kinh nghiệm lấy trở lực qua xyclon , trở lực cục bộ và các tổn thất phụ lấy thêm 5%.
( ) (
) Giáng áp động. Tốc độ tác nhân sấy ra khỏi quạt 3m/s, khi đó giáng áp động bằng: Cột áp của quạt
51
Chọn quạt:
Căn cứ vào năng suất quạt , và biểu đồ hình 3.2 Cataloge của hãng Centrifugal Utility, chọn quạt 3HP với số vòng quay 980 vòng/phút. Cụ thể là quạt SFB-15- 3HP
52
Hình 3.3 : Kích thước quạt.
53
3.4. Tính toán và chọn động cơ.
Số múi / kg mít khô: n= 276 múi/ kg vật liệu khô. o Số múi /1 giờ: N=n. =276.50=13800 múi.
Diện tích 1 múi chiếm trên băng tải:
( )( )
- Thông số băng tải: o Chọn 5 băng tải.
o Chiều dài băng tải . o Chiều rộng băng tải :
Tổng diện tích băng tải: 5.4.1=20 m2. Ta chọn chế độ sấy băng tải:
Vận tốc băng tải:
13800
- Thông số của buồng sấy:
Khoảng cách băng tải 300mm, đặt lệch nhau 200mm, khoảng cách lên trần là 300mm, khoảng cách so với nền la 400 mm, hở hai đầu băng tải là 50mm.
- Phân bổ tỉ số truyền:
o Chọn đĩa xích băng tải có đường kính , tỉ số truyền giữa các trục 1:1, vận tốc quay của trục băng tải:
- Tính công suất động cơ.
o Tải trọng vật liệu trên 1 băng tải :
54
Hình 3.4: Sơ đồ lực của đĩa xích.
hệ số trọng lượng xích, khi xích nằm ngang hoặc khi góc nghiêng giữa đường tâm trục với phương nằm ngang nhỏ hơn 40o, khi xích thẳng đứng.
Công suất bộ phận công tác băng tải:
Hiệu suất của hệ thống:
Hiệu suất ổ lăn:
Hiệu suất xích:
Công suất cần thiết của động cơ:
55
Dựa vào catalogue động cơ hãng Watt, ta chọn động cơ liền hộp giảm tốc AS 66C IA 72K6, với công suất 0,18 kW, vận tốc quay trục ra 1 vòng/phút.
56
57
3.5. Tính toán và thiết thiết kế bộ truyền xích.
Tỉ số truyền bộ truyền xích:
Yêu cầu chọn xích ống con lăn.
Chọn số răng của đĩa xích dẫn theo công thức:
Ta chọn ă .
Số răng đĩa xích lớn:
Ta chọn ă
Các hệ số điều kiện sử dụng xích K theo công thức (5.22)
Trong đó:
- hệ số tải trọng động: dẫn động bằng động cơ điện và tải trọng ngoài tác động lên bộ truyền tương đối êm nên
- hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục ( ) thì - hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền, khi đường nối hai tâm đĩa xích hợp với đường thẳng nằm ngang một góc nhỏ hơn thì , nếu lớn hơn thì
.
- hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích: nếu trục điều chỉnh được thì , nếu điều chỉnh bằng bộ căng xích hoặc con lăn căng xích thì
, nếu trục không điều chỉnh được hoặc không có bộ phận căng xích thì - hệ số xét đến điều kiện bôi trơn: bôi trơn nhỏ giọt , bôi trơn định kì
- hệ số xét đến chế độ làm việc: làm việc hai ca Hệ số
58 Hệ số Chọn xích một dãy nên . Công suất tính toán :
Theo bảng 5.4 theo cột ò ú ta chọn bước xích Theo bảng 5.2 số vòng quay tới hạn tương ứng bước xích ò ú
Vận tốc trung bình của xích: Lực vòng có ích:
Kiểm nghiệm lại bước xích theo công thức (5.26) với chọn theo bảng (5.3) là 35 MPa: √ √ mm Chọn khoảng cách trục sơ bộ ( ) Số mắt xích X: ( ) ( ) Chọn X= 89 mắt xích.
59 Chiều dài xích Tính lại khoảng cách trục: [ √( ) ( ) ] [ √( ) ( ) ] Ta chọn a= 541 mm (giảm khoảng cách trục ( ) ). Số lần va đập xích trong 1 giây: tra bảng 5.6 với bước xích