1) Tổng quan về nguyên liệu sấy:
5.1.3)Tiến hành thiết lập điều kiện biên của bài toán
_Chọn Steady: chỉ tính hệ thống ở trạng thái ổn định _Thiết lập gia tốc trọng trường 9,81 m/s2
79 Hình 5.4 thiết lập các điều kiện
_Cài đặt thông số vận tốc và nhiệt độ của tác nhân sấy và bề mặt vật liệu sấy
Hình 5.5 thiết lập các điều kiện
80 Hình 5.6 thiết lập các điều kiện
Nhiệt độ bề mặt của vật liệu sấy là 35oC
_Thiết lập mô hình toán: Cơ sở lý thuyết:
+ Kích hoạt bài toán phương trình năng lượng do bài toán truyền nhiệt ( thermal tranfer)
+ Độ nhớt động học theo lớp (Viscous – Laminar ) và độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ (Visous- heating)
+ Thành các vật rắn (solid ) làm các lớp lưu chất trượt lên nhau để giảm tài nguyên máy tính và đảm bảo độ ổn định cho hệ thống ( Slip wall )
_Xem xét dòng chất lỏng trên một tấm phẳng, như thể hiện trong hình bên dưới. Biên dạng vận tốc đồng đều chạm vào cạnh hàng đầu của thành vật rắn, và một lớp ranh giới nhiều lớp bắt đầu phát triển. Dòng chảy trong khu vực này rất dễ doán do dòng chảy tầng. Sau một khoảng cách nào đó, các dao động hỗn loạn nhỏ bắt đầu phát triển trong lớp biên và dòng chảy bắt đầu chuyển sang trạng thái chảy rối , cuối cùng trở thành chảy rối hoàn toàn.
81 Hình 5.7 thiết lập mô hình tính toán
_Sự chuyển đổi giữa ba vùng này có thể được xác định theo số Reynolds
_Đó là mật độ chất lỏng; vận tốc; chiều dài đặc trưng (trong trường hợp này là khoảng cách từ cạnh hàng đầu); và là độ nhớt động lực học của chất lỏng.
82
Mô hình k-ε: Giải quyết cho hai biến: k động năng chảy rối
ε (epsilon), tốc độ tiêu tán của động năng nhiễu loạn.
_Các chức năng Wall được sử dụng trong mô hình này, do đó dòng chảy trong vùng đệm không được mô phỏng. Mô hình k-ε trước đây rất phổ biến cho các ứng dụng công nghiệp do tốc độ hội tụ tốt và yêu cầu bộ nhớ tương đối thấp. Nó không tính toán chính xác các trường dòng chảy thể hiện độ dốc áp suất bất lợi, độ cong mạnh đối với dòng chảy, hoặc có dòng hồi ngược. Nó hoạt động tốt đối với các vấn đề về dòng chảy bên ngoài xung quanh các hình học phức tạp.Các mô hình nhiễu loạn được đều là phi tuyến tính hơn so với mô hình k-ε và chúng thường có thể khó hội tụ trừ khi có một dự đoán ban đầu tốt. Mô hình k-ε có thể được sử dụng để đưa ra một phỏng đoán ban đầu tốt. _Kiểm nghiệm kết quả tính toán: chọn phương pháp tính ( Green- Gause cell based ) cho dạng bài toán phi tuyến
_Chọn tần số tính toán là 50.
Hình 5.9 Mô hình k-ε
Ta có thể thấy các đường tính toán có độ hội tụ cao và ổn định trong hệ thống 5.1.4) Kiểm nghiệm kết quả tính toán mô phỏng.
_Chúng ta chỉ mới xét tới trọng lực chưa xét tới tính đối lưu của không khí và áp suất quạt thổi, quạt hút đồng thời kết quả sự chảy rối của không khí không thể xác định được nên kết quả chỉ có thể tham khảo không tính chính xác được.
83 Hình 5.10 mô phòng dòng không khí trong buồng sấy
Vận tốc không khí đầu ra từ 2-3 m/s
_Nhiệt độ tác nhân sấy phân bố không đều ở output.
_Giá trị trung bình trong buồng sấy của tác nhân sấy là 50-60oC
84 _Đây ta chỉ mô phỏng ở trạng thái steady ( ổn định ) và chưa tính đến thất thoát ra bên ngoài theo thời gian (dt) nên nhiệt độ này là chấp nhận được.
Do đó giá trị mô phỏng gần giống với giá trị tính toán. Việc mô phỏng chỉ mang ý nghĩa kiểm tra tham khảo cần được chứng minh bằng thực nghiệm để ra kết quả chính xác hơn.
5.2) Mô phỏng tĩnh học về ứng suất chịu lực của khung máy.
Yêu cầu: Ta có kết cấu quạt thổi và calorife đặt trên 1 modun khung máy với khối lượng là 300 kg cho 1 quạt thổi và 1 calorife. Kiểm tra ứng suất và biến dạng của kết cấu và kiểm nghiệm đảm bảo độ bền của kết cấu.
5.2.1) Lập mô hình cần mô phỏng tính toán. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ta thiết lập mô hình kích thước giàn sấy.
Hình 5.12 lập mô hình tính toán giàn sấy
Ta dựng mô hình như thiết kế với thép hộp 50 x 50 x 2 (mm) Vật liệu ta chọn là stainless steel.
85 Hình 5.13 lập mô hình tính toán giàn sấy
5.2.2) Cài đặt điều kiện biên cho mô phỏng tĩnh học cho cơ cấu.
_Gia tốc trọng trường hướng xuống với giá trị 9,81 m/s2 _Đặt các giá cố định tại các chân của khung.
_Áp lực đặt vào là 300kg cho 1 modun tương đương 1 N/mm cho khung chịu lực với chiều dài 1500 mm.
86
5.2.3) Mô phỏng tĩnh và cho ra kết quả.
a) Kết quả chuyển vị của kết cấu.
Hình 5.15 kết quả chuyển vị của kết cấu
Chuyển vị tối đa 0,62 mm
b) Kết quả ứng suất của kết cấu.
87 Hình 5.17 Biểu đồ ứng suất của một thanh chịu lực trong kết cấu
_Ứng suất tối đa là 18.62 MPa
_Ứng suất đàn hồi của stainless steel là 250 MPa
Do đó theo như mô phỏng tính toán tĩnh học kết cấu đạt đủ yêu cầu về sức bền.
5.3) Mô phỏng truyền nhiệt và dòng chảy trong Calorife.
Yêu cầu: Vận tốc dòng tác nhân sấy đi vào calorife là 7-8 m/s với nhiệt độ là 35oC, các ông gia nhiệt được bơm hơi nước với vận tốc 1m/s nhiệt độ 110oC. Kiểm nghiệm nhiệt độ tác nhân sấy đầu ra của Calorife và vận tốc của dòng tác nhân sấy.
5.3.1) Lập mô hình cần mô phỏng tính toán.
_Ta thiết lập mô hình các giàn gia nhiệt và đồng thời một khối bao bọc bên ngoài để cho các tác nhân sấy có thể đi qua với 10 tần ống gia nhiệt với 0,45 m bước ống.
88 Hình 5.18 Mô hình các ống gia nhiệt
Hình 5.19 Khối tác nhân sấy đi qua
5.3.2) Tiến hành chia lưới phần tử hữu hạn cho hệ thống.
_Khi chia lưới chú ý để các cạnh tiếp xúc với khối cần phải chia kích thước cho thích hợp để tăng độ chính xác cũng như không bị lỗi interface.
89 Hình 5.20 tiến hành chia lưới cho các ống gia nhiệt
Sau khi chia lưới tiến hành thiết lặp các Object: + Khối tác nhân sấy (Fluid domain)
+ Ống dẫn hơi nước (Heat Fuild ) + Bề mặt vô của tác nhân sấy (Inlet) + Bề mặt ra của tác nhân sấy (Outlet)
+ Bề mặt vào của hơi bão hòa ẩm (heat inlet) + Bề mặt ra của hơi bão hoà ẩm (heat outlet)
90 Hình 5.21 tiến hành thiết lập các Object cho các ống gia nhiệt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5.3.3) Tiến hành thiết lập điều kiện biên của bài toán.
_Chọn Steady: chỉ tính hệ thống ở trạng thái ổn định _Thiết lập gia tốc trọng trường 9,81 m/s2
91 _Thiết lập loại lưu chất đi trong fuild domain: Air
Hình 5.23 tiến hành thiết lập loại lưu chất cho các ống gia nhiệt
_Thiết lập loại lưu chất đi trong heat fuild : water-vapor
92 _Cài đặt thông số vận tốc và nhiệt độ của các lưu chất
Vận tốc tác nhân sấy vào là 7m/s Nhiệt độ hơi nước nóng là 100oC
Hình 5.25 tiến hành thiết lập thông số vận tốc và nhiệt độ cho các ống gia nhiệt
_Thiết lập mô hình toán: Cơ sở lý thuyết:
+ Kích hoạt bài toán phương trình năng lượng do bài toán truyền nhiệt ( thermal tranfer)
+ Độ nhớt động học theo lớp (Viscous – Laminar ) và độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ (Visous- heating)
+ Thành các vật rắn (solid ) làm các lớp lưu chất trượt lên nhau để giảm tài nguyên máy tính và đảm bảo độ ổn định cho hệ thống ( Slip wall )
93 _Xem xét dòng chất lỏng trên một tấm phẳng, như thể hiện trong hình bên dưới. Biên dạng vận tốc đồng đều chạm vào cạnh hàng đầu của thành vật rắn, và một lớp ranh giới nhiều lớp bắt đầu phát triển. Dòng chảy trong khu vực này rất dễ doán do dòng chảy tầng. Sau một khoảng cách nào đó, các dao động hỗn loạn nhỏ bắt đầu phát triển trong lớp biên và dòng chảy bắt đầu chuyển sang trạng thái chảy rối , cuối cùng trở thành chảy rối hoàn toàn.
Hình 5.27 tiến hành thiết lập mô hình tính toán cho các ống gia nhiệt
_Sự chuyển đổi giữa ba vùng này có thể được xác định theo số Reynolds
_Đó là mật độ chất lỏng; vận tốc; chiều dài đặc trưng (trong trường hợp này là khoảng cách từ cạnh hàng đầu); và là độ nhớt động lực học của chất lỏng.
_Chúng ta sẽ giả định rằng chất lỏng là Newton, có nghĩa là ứng suất nhớt tỷ lệ thuận với độ nhớt động lực học là hằng số tỷ lệ thuận với tốc độ cắt. Điều này đúng, hoặc gần như vậy, đối với nhiều loại chất lỏng có tầm quan trọng về mặt kỹ thuật, chẳng hạn như không khí hoặc nước.
_Kiểm nghiệm kết quả tính toán: chọn phương pháp tính ( Green- Gause cell based ) cho dạng bài toán phi tuyến
94 Hình 5.28 tiến hành thiết lập mô hình tính toán cho các ống gia nhiệt
Ta có thể thấy các đường tính toán có độ hội tụ cao và ổn định trong hệ thống 5.3.4) Kiểm nghiệm kết quả tính toán mô phỏng.
_Chúng ta chỉ mới xét tới trọng lực chưa xét tới tính đối lưu của không khí và áp suất quạt thổi, quạt hút đồng thời kết quả sự chảy rối của không khí không thể xác định được nên kết quả chỉ có thể tham khảo không tính chính xác được.
Hình 5.29 vận tốc không khí trong các ống gia nhiệt
95 _Nhiệt độ ống gia nhiệt ở trạng thái ổn định 150oC ở đầu ống về cuối ống thì nhiệt độ càng giảm khoảng 97oC
Hình 5.30 nhiệt độ trong các ống gia nhiệt _Nhiệt độ tác nhân sấy phân bố không đều ở output.
_Giá trị trung bình ngõ ra của tác nhân sấy là 94oC
96 _Đây ta chỉ mô phỏng ở trạng thái steady ( ổn định ) và chưa tính đến thất thoát ra bên ngoài theo thời gian (dt) nên nhiệt độ này là chấp nhận được.
Do đó giá trị mô phỏng gần giống với giá trị tính toán. Việc mô phỏng chỉ mang ý nghĩa kiểm tra tham khảo cần được chứng minh bằng thực nghiệm để ra kết quả chính xác hơn.
CHƯƠNG VI: BẢO TRÌ 6.1) Vận hành
6.1.1) Hệ thống nhiệt:
_Trước khi hệ thống được vận hành ( đưa vão sản xuất ) ta phải cấp lưu lượng hơi phù hợp cho Calorife theo yêu cầu tính toán là khoảng 6000-10000 Kg/h bằng van tiết lưu và van an toàn tùy thuộc vào thời tiết. Nên vận hành hệ thống nhiệt trước 5 phút để kiểm tra hệ thống trước khi vận hành . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
6.1.2) Hệ thống điện:
_Hầu hết tất cả các động cơ dùng trong thiết bị như động kéo băng tải , động cơ quạt và máy bơm đều là động cơ 3 pha , với hiệu điện thế là 380 V , Vì vậy để hệ thống vận hành tốt thì tất cả các động cơ đều được bố trí hệ thống điện hoạt động độc lập theo từng chức năng, đồng thời bố trí các relay nhiệt cho mỗi động cơ nhằm bảo vệ động cơ khi có hiện tượng quá tải xảy ra. Các động cơ được khởi động và điều khiển bằng biến tần
6.1.3) Cấu tạo:
_Mỗi động cơ theo cụm chức năng có một contactor kích hoạt , một công tắc dừng thường đóng, một công tắt khởi động thường mở và một relay nhiệt để phòng khi quá tải , một relay tự giữ khi nhả khởi động. Chúng ta trước tiên bậc CB tổng, mở nguồn biến tần, kích hoạt contactor để chạy máy và điều khiển tốc độ động cơ bằng biến trở.
_Đóng cấu dao điện tổng, nhấn nút start khởi động động cơ theo cụm chức năng. Khi có hiện tượng quá tải thì relay nhiệt kích hoạt, hệ thống ngưng hoạt động và đèn báo động kích hoạt. Còn khi muốn hệ thống dừng hoạt động thì nhấn nút stop .
6.1.4) Thứ tự hoạt động:
_Hơi nước sau khi được đun nóng sẽ qua van tiết lưu chạy đến giàn luộc và thiết bị Calorife để làm nóng thiết bị. Quạt hút và thổi được kích hoạt để thổi áp lực và không khí được gia nhiệt vào buồng sấy và thải ra môi trường bên ngoài ( quá trình đối lưu cưỡng bức )
_Tiếp theo ta khởi động động cơ kéo băng tải của quá trình sấy và khởi động động cơ quạt hút gió để tạo ra quá trình đối lưu cưỡng bức , làm cho con ruốc sau khi luộc khô đi tới một độ ẩm thích hợp . Sau đó ta khởi động động cơ máy bơm hơi nước và gió để làm dịu con ruốc , thuận lợi cho việc lấy ruốc dễ dàng và sạch sẽ .
97
6.2) Công tác bảo trì
_Đây là công việc hết sức quan trọng , đòi hỏi các lãnh đạo cùng với tất cả các Công nhân phải quan tâm sâu sắc . Vì dây chuyển hoạt động liên tục , hơn nữa sản phẩm là một dạng sản phẩm cho con người nên đòi hỏi công tác vệ sinh đãm bảo và công tác vận hành máy từ yêu cầu đặt ra chúng ta phải có cách bảo trì thích hợp
Công tác bảo quản sửa chữa chi tiết
_Đối với xích tải vành : do làm việc ở điều kiện nhiệt độ cao , bụi , nước nên phải kiểm tra kỹ lưỡng định kỳ hàng tháng để đạt hiệu quả cao nhất .
_Các ổ bị : kiểm tra và bôi trơn định kỳ , sử dụng bơm mỡ vào các vú mỡ sau hai tuần làm việc , riêng các ổ bi chính nên mua phòng hờ để thay thế kịp thời khi hư hỏng xảy ra ngoài ý muốn .
_Các đĩa xích , xích phải kiểm tra và bôi trơn định kỳ để có thể hoạt động tốt , chống trượt , ma sát trên các thanh và tăng tuổi thọ xích .
6.3 AN TOÀN VÀ VỆ SINH
6.3.1) Trong thiết kế:
_Tính toán thiết kế, lựa chọn các chi tiết với vật liệu là Inox, chống ăn mòn, không bị rỉ sét, dễ lau chùi và không ảnh hưởng đến chất lượng cũng như vệ sinh vật liệu sấy (ở đây là ruốc).
_Những bộ phận, chi tiết được chế tạo bằng vật liệu khác được bao bọc cẩn thận, cách ly với vùng tiếp xúc với vật liệu sấy.
Che chắc bộ phận công tác - xích tải.
Thiết kế ống dẫn khí thải ra khỏi khu vực làm việc.
Có bọc cách nhiệt đường ống dẫn nhiệt và che chắn khu vực calorifer. Chọn vị trí và địa điểm phù hợp.
Bố trí hợp lý nhà xưởng, kho tàng và đường vận chuyển đảm bảo hợp lý và thuận tiện. Lắp đặt thiết bị trong xưởng đảm bảo các điều kiện an toàn.
6.3.2) Trong quá trình sử dụng
Ngoài người phụ trách ra không ai được khởi động điều khiển máy. Trước khi khởi động máy phải kiểm tra thiết bị an toàn và vị trí đứng.
Trước khi đi làm việc khác phải tắt máy, không để máy hoạt động khi không có người điều khiển.
98 Cần tắt công tác nguồn khi bị mất điện.
Khi muốn điều chỉnh máy, phải tắt động cơ và chờ cho khi máy dừng hẳn, không dùng tay hoặc gậy để làm dừng máy.
Khi vận hành máy phải mặc trang bị phương tiện bảo vệ cá nhân phù hợp (không mặc quần áo dài quá, không cuốn khăn quàng cổ, đi găng tay v.v…).
Kiểm tra máy thường xuyên và kiểm tra trước khi vận hành. Trên máy hỏng cần treo biển ghi "Máy hỏng". (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
KẾT LUẬN
Thiết bị sấy đã thiết kế trên có thể làm việc với các thông số kĩ thuật sau: Năng suất 2000 kg/h.
Độ ẩm 80% -> 15 %.
Thời gian một chu kỳ sấy là:10 phút.