Trong hệ thống sấy thường phải có thiết bị Cyclone đi kèm để tách bụi ra khỏi tác nhân sấy hoặc để thu hồi sản phẩm bị lôi cuốn theo. Cyclon hoạt động theo nguyên lý ly tâm. Cấu tạo và kích thước cơ bản của nó được biểu diễn trên hình vẽ sau:
Để tìm kích thước của Cyclone ta dựa vào bảng quan hệ giữa lưu lượng thể tích tác nhân (m3/h) và kích thước Cyclone cho dưới dạng Bảng 4.1 [1]
Hình 4.3 Cấu tạo của Cyclon phân ly bụi khô
Bảng 4.7 Bảng thơng số kích thước của Cyclon lọc bụi kiểu khô
V(m3/h) D a b d h1 h2 h3 D1 D-a 90 - 450 0,2 0,05 0,1 0.04 0,07 0,1 0,16 0,1 0,150 240 - 1050 0,3 0,075 0,15 0,06 0,1 0,14 0,24 0,15 0,225 370 - 1800 0,4 0,1 0,2 0,08 0,13 0,185 0,32 0,2 0,300 675 - 3380 0,5 0,12 0,25 0,1 0,17 0,23 0,4 0,25 0,875 810 - 4050 0,6 0,15 0,3 0,12 0,2 0,275 0,48 0,3 0,450 1440 - 7200 0,8 0,2 0,4 0,16 0,23 0,366 0,64 0,4 0,600 2250 - 11250 1 0,25 0,5 0,2 0,33 0,458 0,8 0,5 0,750 3240 - 16200 1,2 0,3 0,6 0,24 0,4 0,55 0,96 0,6 0,900 4400 - 22000 1,4 0,35 0,7 0,28 0,46 0,641 1,12 0,7 1,050 5750 - 28700 1,6 0,4 0,8 0,32 0,54 0,733 1,23 0,8 1,200 7290 - 36450 1,8 0,45 0,9 0,36 0,6 0,825 1,44 0,9 1,3500 9000 - 45000 2 0,5 1 0,4 0,67 0,916 1,6 1,0 1,500 14100 - 70500 2,5 0,625 1,25 0,5 0,88 1,145 2 1,2 1,875
Dựa vào lưu lượng khơng khí và tra Bảng 4.1, ta được Cyclone có các kích thước cơ bản như sau: D = 2 m d = 0,4 m a = 0,5 m b = 1 m h1 = 0,67 m h2 = 0,916 m h3 = 1,6 m D1 = 1 m 4.6 Tính chọn quạt Các trở lực mà quạt phải khắc phục: Tổng trở lực ma sát ∑Δpms Tổng trở lực cục bộ ∑ ρ×ω2g2×ξ Trở lực qua Calorife ΔPc Trở lực qua Cyclon ΔPx
Trở lực qua Buồng sấy
Trở lực đầu hút và đầu đẩy của quạt.
4.6.1 Trở lực:
Lưu lượng quạt theo tính tốn: Qq = 2,23 m3/s
Tổng cột áp cần khắc phục: ΔP=ΔPt+ΔPcb+ΔPms N/m2
a) Trở lực qua lớp vật liệu trên ghi:
Khổi lượng của lớp vật liệu trên ghi, G = 590 kg
Khối lượng riêng của khơng khí tại nhiệt độ t = 600C,ρk=1,06 kg/m3 Khổi lượng riêng của hạt vật liệu: 1200 kg/m3
Diện tích của ghi: Sgh = 5 m2
Ta tính được: Pa
b) Trở lực cục bộ qua co, ghi và Cyclon:
Vận tốc dịng khí: Vkk = 1,62 m/s Hệ số trở lực qua co: ξco=1,1 Hệ số trở lực qua ghi: ξG=250 Hệ số trở lực qua Cyclon: ξS=100 ΔP =(ξ +ξ +ξ )×ρk×V 2kk (1,1+250+100)×1,06×1,622 2=488,36
c) Trở lực cục bộ qua calorife:
ΔPcb=ξ×ρkk×V
2
Vận tốc khơng khí đi trong ống dẫn từ quạt đến Cyclon: v = 3,12 m/s, tiết diện ống
dẫn là: m2
Chọn tiết diện ống là hình chữ nhật, có a = 500 mm, b = 860 mm. Đường kính tương đương của ống dẫn:
dtd=1,3×(b)0,625 (a+b)0,25=1,3× (500×860)0,625 (500+860)0,25 =710,16 mm Sức cản thủy lực của chùm ống: ξ=(6+9m')×(s d)−0,23 ×Re−0,26 Trong đó:
m’=20: Số dãy ống xếp theo phương chuyển động của khơng khí
Khoảng cách giữa hai trục ống kế tiếp: s = d2 +t1 = 0,054 + 0,085 = 0,139m Re = 15259,14
Ta tính được: Pa
d) Trở lực ma sát từ quạt đến calorife:
ΔPms1=λ×l×2×dρ×ω2 Chọn ống nối từ quạt đến calorife có chiều dài: l = 1m
Chuẩn số Re= (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
dtd×v
υ =150,71016,718.10×5−6,16=233135,6152
khơng khí chảy rối Với dịng chảy rối,hệ số ma sát được xác định theo phương trình Colbrook :
1 √λ=−2×lg[ ε 3,7×dtd+(6,81 Re )0,9 ] ε: độ nhám của vật liệu làm ống, chọn ε=0,5.10−4
Ta tính được: Pa
e) Trở lực ma sát từ calorife đến buồn sấy:
Chiều dài ống từ calorife đến buồng sấy l = 1,5m, đường kính tương đương ttd = 710,16 mm
Re=dtd×v
υ =180,71016,97.10×5,−6 16=193169,5098
khơng khí chảy rối
Với dòng chảy rối, hệ số ma sát được xác định theo phương trình Colbrook :
1 √λ=−2×lg[ ε 3,7×dtd+(6,81 Re )0,9 ] ε: độ nhám của vật liệu làm ống, chọn ε=0,5.10−4 Ta tính được: Pa
Cột áp tồn phần của quạt:
P = 1135,55+488,36+47,91+0,0712+0,3215 = 1672,2127 Pa Lưu lượng quạt: Qq =2,23 m3/s
Công suất quạt lý thuyết: Nlt= P×Q
1000×η=16731000×0,5,9636×2,23=7,47 kW
Cơng suất động cơ quạt: Nđc = 1,1.Nlt = 1,1.7,47 = 8,217 kW
4.6.2 Chọn quạt
Từ cơ sở tổng cột áp mà quạt phải khắc phụ và lưu lượng khí Q, ta dựa vào đồ thị đặc tuyến của quạt. Tham khảo tài liệu [5] để chọn quạt.
CHƯƠNG 5
TÍNH TỐN HIỆU QUẢ KINH TẾ
5.1 Tính tốn điện năng tiêu thụ trong 1 mẻ
Nhiệt lượng cần thiết thực tế tiêu hao cho cả quá trình sấy thực: Qtt = 133,43 kW Động cơ nhập liệu công suất: Qnl = 3,94 kW
Công suất động cơ quạt: Qfan = 11kW
Tổng điện năng tiêu thụ trong 1 mẻ: P = Q∑.t = 94,96 kWh.
Hình 5.1 Bảng giá điện theo EVN năm 2019
a) Giờ bình thường (1.536 đồng/kWh)
Gồm các ngày từ thứ Hai đến thứ Bảy:
Từ 04 giờ 00 đến 9 giờ 30 (05 giờ và 30 phút); Từ 11 giờ 30 đến 17 giờ 00 (05 giờ và 30 phút); Từ 20 giờ 00 đến 22 giờ 00 (02 giờ).
Ngày Chủ nhật: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ 04 giờ 00 đến 22 giờ 00 (18 giờ).
b) Giờ cao điểm (2.759 đồng/kWh)
Gồm các ngày từ thứ Hai đến thứ Bảy: Từ 09 giờ 30 đến 11 giờ 30 (02 giờ);
Ngày Chủ nhật: khơng có giờ cao điểm.
c) Giờ thấp điểm (970 đồng/kWh)
Tất cả các ngày trong tuần: từ 22 giờ 00 đến 04 giờ 00 sáng ngày hôm sau (06 giờ). Tổng tiền điện tiêu thụ cho 1 ngày làm việc bình thường (chưa tính tăng ca): Từ thứ 2 đến thứ bảy. Sáng: 8h00 - 9h30: đồng 9h30 - 11h30: đồng Trưa-Chiều: 12h30 - 17h00: đồng Tổng cộng 13 mẻ trong 1 ngày
Tiền điện cho 1 mẻ: T = đồng/ mẻ.
Trung bình tiền điện để sấy tạo ra 1kg lúa: đồng/1 kg.
5.2 Tính tốn chi phí cho nhân cơng
- Tống số nhân công cần cho trong một máy sấy bao gồm: 2 công nhân. - Lương cho 1 công nhân: 6.500.000 đồng /tháng
Tổng tiền chi cho nhân công: 13.000.000 đồng /tháng / 1 máy.
Trung bình chi phí nhân cơng để sấy tạo ra 1kg lúa: đồng/ 1kg
5.3 Chi phí thu mua ngun, nhiên liệu
- Mục đích: Thu mua lúa sau đó sấy khơ để làm lúa thương phẩm.
- Theo báo Cần Thơ Online (Vụ lúa Đông xuân 2018-2019) [6]. Tại Đồng bằng sông Cửu Long, hiện lúa tươi IR50404 được nhiều doanh nghiệp, tiểu thương thu mua ngay tại ruộng của nông dân ở mức 4.300 - 4.500 đồng/kg.
- Gía bán trấu trên thị trường: 500 đồng/1kg Cần 30kg trấu/mẻ ≈ 15.000 đồng
5.4 Chi phí đầu tư ban đầu
- Đối với máy sấy tầng sơi năng suất 500kg/ mẻ có chi phí lắp đặt, thi cơng theo tính tốn là 60.000.000 đồng/máy
- Chi phí nhà xưởng và phụ tùng lắp đặt: Diện tích đất trung bình cho 1 máy sấy tầng sơi theo như tính tốn Chương 4 là 6 (m) x 2,5 (m) = 15m2. Gía đất xây dựng nhà máy tại Bạc Liêu theo như văn bản của UBND Tỉnh Bạc Liêu năm 2018 là 2.500.000/m2 Chi phí đất trung bình cho 1 máy sấy là: VNĐ/máy.
- Chi phí bảo trì, sửa chữa trung bình mỗi máy sấy tầng sơi: 40.000.000 đồng/2 lần/ năm.
5.5 Kết luận
- Tổng chi phí sau khi sấy 1 mẻ lúa tươi:
đồng
- Giá lúa khơ bán ra: 6.000 đồng/kg có thể cạnh tranh được trên thị trường vì giá trung bình đầu năm 2018 tại ĐBSCL đối với giống IR50404 (khô) là 6.100-6.400 đồng/kg [Theo Tin tức Báo nông nghiệp - 15/03/2019].
Tiền lãi thu lại là: đồng/ mẻ.
- Một ngày có thể thu được lãi: 109.000x13 = 1.417.000 đồng/ngày/máy sau khi đã trừ đi cho nhân cơng và các chi phí khác.
- Trong một tháng sẽ thu được tiền lãi 42.510.000 đồng/máy. Nếu tính thời gian hồn vốn cho 1 máy thì cần:
BẢNG DỰ TỐN THIẾT BỊ CỦA MÁY SẤY TẦNG SƠI
STT TÊN THIẾT BỊ KÍCH THƯỚC
D×R×C (mm) ĐƠN VỊ SỐ LƯỢNG THÀNH TIỀN (VNĐ) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1 Quạt ly tâm Fantech 16ALDW Cái 1 4.000.000
2 Nối mềm có bảo ơn 500 x Ø 450 Ống 1 200.000
3 Ống gió nối tăng Ống 1 100.000
4 Ống gió 1200 x 850 x 850 Ống 1 780.000 1400 x 850 x 850 Ống 1 910.000 600 x 850 x 500 Ống 2 330.000 1500 x 850 x 500 Ống 1 825.000 5 Co ống gió (90o) 500 x 850 Cái 1 300.000 6 Co ống gió (90o) 1000 x 850 Cái 1 400.000 7 Calorifer 1000 x 1530 x 1600 Cái 1 25.000.000 8 Buồng đốt Buồng 1 5.000.000
9 Tole chế tạo Cyclon 6000 x 2500 Tấm 1 900.000
10 Thép CT3 10.000 x 3600 Tấm 1 10.000.000
11 Ti đỡ Ø10 Cây 6 50.000
12 Thép chữ U 7000 - Dày 3mm Cây 4 1.200.000
13 Bộ băng truyền cao su Dài 5000 Bộ 1 7.000.000
14 Cách nhiệt PE 30.000 x 1000 x 20 Cuộn 6 3.000.000
BẢNG LƯƠNG CHO NHÂN CÔNG
CÔNG VIỆC NGƯỜISỐ THỜI GIAN (Ngày)
LƯƠNG (Tiền/ngày)
THÀNH TIỀN (VNĐ) GIAI ĐOẠN THI CƠNG LẮP ĐẶT
- Thi cơng đường ống - Lắp đặt thiết bị phụ - Khoan cắt lắp giá đỡ 2 10 350.000 7.000.000 - Chế tạo, lắp đặt buồng sấy 2 10 350.000 7.000.000 - Chế tạo, lắp đặt Cyclon 1 10 350.000 3.500.000
- Kiểm tra chạy thử và
khắc phục sự cố 5 5 350.000 8.750.000
TỔNG: 26.250.000
GIAI ĐOẠN VẬN HÀNH
- Vận chuyển lúa vào và lúa thành phẩm
- Kiểm tra hoạt động máy
- Bảo trì bảo dưỡng máy
KẾT LUẬN
Theo như đề tài ban đầu của nhóm chọn cho mơn Thiết kế Hệ thống Cung cấp nhiệt đó là Thiết kế máy sấy tầng sơi có năng suất tạo ra 500kg lúa thành phẩm/mẻ. Trong cả q trình tính tốn và chọn thiết bị nhóm đã đưa ra được các thơng số chính để có thể lắp đặt hồn chỉnh một máy sấy tầng sơi như u cầu ban đầu:
Vị trí nhóm chọn lựa là tỉnh Bạc Liêu, được xem là vựa lúa của ĐB Sông Cửu Long. Trạng thái ban đầu của khơng khí: (Đã trình bày ở Chương 2)
t0 = 300C φ0 = 70%
Chọn nhiệt độ vào buồng sấy của khơng khí: t1 = 600C
Vật liệu trước khi vào thiết bị sấy: (Đã trình bày ở Chương 3) 1 = 300C = t0
ω1= 27%
Yêu cầu vật liệu sau khi ra thiết bị sấy: (Đã trình bày ở Chương 3) 2 = 330C (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ω2=14%
Tốc độ làm việc tối ưu vt = 2,63 m/s Tổng thời gian sấy:
Có thể thấy để sấy lúa từ độ ẩm 27% xuống độ ẩm 14% bằng máy sấy tầng sơi do nhóm thiết kế với năng suất 500kg/mẻ thì mất 0,64 tiếng ≈ 38 phút để thu được thành phẩm.
Tổng chi phí sau khi sấy 1 mẻ lúa tươi:
Tiền lãi thu lại là: đồng/ mẻ
Nếu tính thời gian hồn vốn cho 1 máy thì cần:
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] : Bùi Trung Thành – Giáo trình Lý thuyết, Tính tốn và Thiết kế HTS [2] : Trần Văn Phú, Lê Nguyên Dương – Kỹ thuật sấy nông sản – NXB KHKT [3] : Trần Văn Phú – Tính tốn và thiết kế Hệ thống sấy – NXB KHKT
[4] : Hồng Đình Tín – Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt – NXB KHKT [5] : Bùi Trung Thanh – Bơm-Quạt-Máy nén – NXB KHKT