đồ án Thiết Kế Hệ Thống Sấy Thùng Quay Bắp Hạt Năng Suất Nhập Liệu ...

• Borrar
• No se han encontrado resultados

1. Casa
2. Otro

đồ án thiết kế hệ thống sấy thùng quay bắp hạt năng suất nhập liệu 2000kg/h

Share "đồ án thiết kế hệ thống sấy thùng quay bắp hạt năng suất nhập liệu 2000kg/h"

COPY N/A N/A Protected

Año académico: 2021

Info Descargar Protected

Academic year: 2021

Share "đồ án thiết kế hệ thống sấy thùng quay bắp hạt năng suất nhập liệu 2000kg/h"

Copied! 75 0 0 75 0 0

Cargando.... (Ver texto completo ahora)

Mostrar más ( página ) Descargar ahora ( 75 página )

Texto completo

(1)

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN...6

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ...20

CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY...21

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN...69

(2)

DANH MỤC

Bảng:

Bảng 1.1: thành phần hóa học gần đúng các thành phần chính của hạt ngô... Bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 1997-1999... Bảng 1.3: Tình hình sản xuất ngô các vùng thuộc các châu lục1997-1999... Bảng 1.4: Tình hình sản xuất ngô theo vùng và địa phương (năm 2000)... Bảng 3.1: Các thông số của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết... Bảng 3.1: Các thông số của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế... Bảng 3.3: Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy... Bảng 3.4: Các thông số vật liệu chế tạo thùng sấy... Bảng 3.5:Thành phần nhiên liệu than sử dụng... Bảng 3.6: Thông số vật lý của chất tải nhiệt (khói lò)... Bảng 3.7: kích thước cyclon... Bảng 3.8: Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền... Bảng 3.9: Bảng thiết kế đường ống... Bảng 3.10: Kết quả tính trở lực ma sát trên đường ống... Bảng 3.11: kích thước cyclon đơn ƯH-15... Bảng 3.12: Tỉ số và công suất truyền động... Bảng 3.13: Thông số bộ truyền... Bảng 3.14: Bảng thiết kế đường ống... Bảng 3.15: Kết quả tính trở lực ma sát trên đường ống... Bảng 3.16: Kết quả tính trở lực cục bộ ( đột mở)... Bảng 3.17: bảng tính công suất và chọn quạt trên trục đường chính... Bảng 3.18: bảng tính công suất và chọn quạt trên đường ống dẫn khói... Bảng 3.19: Thông số quạt...

Hình:

(3)

Hình 1.2: Ngô răng ngựa... Hình 1.3: Ngô nếp... Hình 1.4: Ngô đường... Hình 1.5: Ngô nổ... Hình 1.6: Ngô bột... Hình 1.7: Ngô bọc... Hình 1.8: Hạt ngô... Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý thiết bị thùng quay... Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sấy bắp hạt... Hình 3.1: cánh đảo trộn... Hình 3.2: Chiều cao lớp hạt... hình 3.3: Các ống calorifer... Hình 3.4: Kích thước calorifer... Hình 3.5: Buồng hòa trộn... Hình 3.6: Kích thước cyclon... Hình 3.7: Bộ truyền động... Hình 3.8: Kích thước vành đai... Hình 3.9: Con lăn đỡ... Hình 3.10: Kích thước quạt ly tâm... Hình 3.11: Đột mở... Hình 3.12: Đột thu... Hình 3.13: Ống cong tiết diện tròn... Hình 3.14: Ống cong tiết diện chữ nhật...

(4)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG

(5)

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

(6)

Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất và đời sống. Trong công nghiệp như chế biến nông sản, hải sản, chế biến gỗ… kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Trong nông nghiệp, sấy là một trong các công đoạn quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch đối với các loại nông sản. Thực tế cho thấy nếu phơi khô hoặc sấy không kịp, nhiều nông sản có thể bị mất mát do ẩm mốc và biến chất (chiếm khoảng 10–20%, đối với một vài loại có thể lên đến 40–50%). Ngoài ra, sấy còn là quá trình công nghệ quan trọng trong chế biến nông sản thành thương phẩm. Trong Đồ án môn học này, em sẽ trình bày về quy trình công nghệ và thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt với năng suất 2000 kg/h.

I.

Tổng quan

1. Định nghĩa về sấy

Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu. Quá trình sấy có thể tiến hành tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời , năng lượng gió (gọi là quá trình phơi hay sây tự nhiên).Dùng các phương pháp này chỉ đỡ tốn nhiệt năng nhưng không chủ động diều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu cầu kĩ thuật sấy, năng suất thấp. Bởi vậy trong ngành công nghiệp người ta thường tiến hành quá trình sấy nhân tạo bằng nguồn năng lượng do con người tạo ra.

Tùy theo phương pháp truyền nhiệt, trong kĩ thuật sấy cũng chia ra:

- Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không khí

nóng khói lò (tác nhân sấy).

- Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho vật liệu sấy tiếp xúc trực tiếp với

tác nhân sấy.

- Sấy bằng tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng

ngoại, do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

- Sấy bằng dòng điện cao tần: Phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường

có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày lớp vật liệu

- Sấy thăng hoa: phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không rất cao,

nhiệt đọ thấp nên độ ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng.

Ba phương pháp sấy cuối cùng ít được sử dụng trong công nghiệp nên gọi chung là các phương pháp sấy đặc biệt.

Sấy đối lưu được sử dụng phổ biến trong công nghiệp. Các dạng thiết bị sấy đối lưu : - TBS buồng

(7)

- TBS hầm - TBS tháp - TBS thùng quay - TBS phun - TBS khí động - TBS tầng sôi

2. Nguyên liệu bắp(ngô)

a. Tổng quan

Ngô có tên khoa học là: Zea mays L. - Giới: Plantae.

- Ngành: Magnoliophyta.

- Lớp: Liliopsida (Monocotyledones). - Bộ: Poales (bộ Hòa thảo, bộ cỏ, bộ lúa). - Họ: Gramineae (họ Hòa thảo), Poaceae.

- Chi: Maydeae

- Loài: Zea mays L, Z.mexicana, Z.perrenis L

Ngô là cây lương thực quan trọng trên toàn thế giới bên cạnh lúa mì và lúa gạo. Ở các nước thuộc Trung Mỹ, Nam Á và Châu Phi, Người ta sử dụng ngô làm lương thực chính cho người với phưương thức rất đa dạng theo vùng địa lý và tập quán từng nơi. Ngô là cây thức ăn chăn nuôi quan trọng nhất hiện nay: 70% chất tinh trong thức ăn tổng hợp của gia súc từ ngô. Ngô còn là thức ăn xanh và và ủ chua lý tưởng cho đại gia súc đặc biệt là bò sữa. Gần đây ngô còn là cây thực phẩm. Người ta dùng bắp ngô bao tử làm rau cao cấp vì nó sạch và có hàm lượng dinh dưỡng cao. Ngô nếp, ngô đường được dùng làm quả ăn tươi hoặc đống hộp làm thực phẩm xuất khẩu. Ngô còn là nguyên liệu của ngành công nghiệp lương thực – thực phẩm và công nghiệp nhẹ để sản xuất rượu, cồn, tinh bột, dầu, glucose, bánh kẹo…

Chính vì tầm quan trọng của nó trong neeng kinh tế như vậy, cho nên cây ngô được toàn thế giới gieo trồng và hình thành 4 vùng sinh thái cây ngô chính là: vùng ôn đới, vùng cận nhiệ đới, vùng nhiệt đới cao và vùng nhiệt đới thấp. Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới thấp. Cây ngô đã được đưa vào sản xuất cách đây 300 năm. Những năm gần đây, nhờ có các chính sách khuyến khích của nhà nước và có nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật, đặc biệt là về giống, cây ngô đã có những tăng trưởng đáng kể về diện tích, năng xuất và sản lượng, đông thời đã hình thành 8 vùng trồng ngô chính trong cả nước.

b. Phân loại

(8)

- Ngô đá (Zea mays L. subsp. Indurata sturt)

Hình 1.1: Ngô đá

- Ngô răng ngựa ( Zea mays L. subsp. indentata sturt)

Hình 1.2: Ngô răng ngựa

(9)

Hình 1.3: Ngô nếp

- Ngô đường ( Zea mays L. subsp. saccharata sturt)

Hình 1.4: Ngô đường

(10)

Hình 1.5: Ngô nổ

- Ngô bột ( Zea mays L. subsp. amylacea sturt)

Hình 1.6: Ngô bột

(11)

Hình 1.7: Ngô bọc

c. Cấu tạo

Các cơ quan sinh dưỡng của bắp gồm: rễ, thân, lá làm nhiệm vụ duy trì đời sống của cây bắp. Phôi và hạt là khởi thủy của cây mầm.

Các cơ quan sinh sản đực (bông cờ) và cái (mầm bắp) khác biệt nhau nhưng nằm trên cùng một cây. Ngô giao phấn chéo nhờ gió và côn trùng.

Khi thu hoạch, con người sử dụng hạt ngô làm thực phẩm. Hạt ngô thuộc loại quả dĩnh gồm 4 bộ phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phôi, nội nhũ và chân hạt.

- Vỏ hạt (chiếm 6–9% khối lượng hạt ngô): là một màng nhẵn bao bọc xung quanh hạt có màu trắng, màu tím hoặc vàng tùy thuộc vào giống.

- Lớp aleron (6–8%): nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ và phôi.

- Nội nhũ (70–85%): là bộ phận chính chứa đầy các chất dinh dưỡng để nuôi phôi. Nội nhũ chứa tinh bột. Tinh bột nội nhũ gồm 3 loại: bột, sừng và pha lê. Đặc điểm và màu sắc nội nhũ là căn cứ để phân loại ngô.

- Phôi (8–15%): bao gồm lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm, và chồi mầm. Phôi ngô chiếm gần 1/3 thể tích hạt, bao quanh phôi có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển nước vào phôi và ngược lại thuận lợi.

- Chân hạt: gúp hạt đính chặt vào bắp ngô.

(12)

Bảng 1.1: thành phần hóa học gần đúng các thành phần chính của hạt ngô (%) Thành phần hóa học Vỏ hạt Nội nhũ Mầm Protein 3.7 8.0 18.4 Chất béo 1.0 0.8 33.2 Chất xơ thô 86.7 2.7 8.8 Tro 0.8 0.3 10.5 Tinh bột 7.3 87.6 8.3 Đường 0.34 0.62 10.8

Theo nguồn: Watson, 1987 (theo Ngô – Nguồn dinh dưỡng của loài người, FAO, 1995)

(13)

Hình 1.8: Hạt ngô

1 và 2: Hạt ngô bổ dọc theo 2 mặt:

a.Vết sẹo râu ngô, b.Vỏ hạt, c.Lớp aleron, d.Nội nhũ, e.Thuần (ngù), f.Lớp tuyến ngài, g.Bao lá mầm, h.Chồi mầm, i.Lóng đầu tiên,

j.Rễ mầm thứ sinh, k.Đốt ngù, l.Rễ mầm, m.Bao mầm, n.Tế bào đáy nội nhũ, o.Lớp đen, p.Chân hạt 3: Lát cắt qua vỏ hạt và nội nhũ:

a.Vỏ hạt, b.Màng phôi, c.Lớp aleron, d.tế bào ngoài của nội nhũ e.Tế bào trong nội nhũ

(14)

4: Lát cắt qua ngù: a.Lớp tuyến ngù, b.Tế bào trong 5: Lát cắt dọc vùng đáy nội nhũ:

a.Tế bào nội nhũ thường, b.Tế bào nội nhũ màng đáy, c.Lớp đen

d. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới

Ngô là cây lương thực quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu. Mặc dù chỉ đứng thứ ba về diện tích ( sau lúa nước và lúa mì) ngô đã có năng suất và sản lượng cao nhất tỏng các cây cốc. Giai đoạn 1997-1999, diện tích trồng ngô là 140.182triệu ha, năng suất 4.3 tấn/ha và tổng sản lượng 600.27 triệu tấn (CIMMYT 1999/2000). Mức tăng trưởng bình quân hàng năm của cây ngô trên toàn thế giới về diện tích là 0.7%, năng suất là 2.4% và sản lượng là 3.1%.

Theo CIMMYT 1999/2000, một số chỉ tiêu về tình hình sản xuất ngô trên thế theo các khối kinh tế được trình bày ở bảng sau:

Bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 1997-1999

Chỉ tiêu Toàn thế giới Các nước đang phát triển Các nước phát triển Đông Âu và Liên Xô cũ Diện tích (1000 ha) 140.182 96.062 34.543 9.577 Năng suất (tấn/ha) 4.3 2.9 8.3 3.8 Sản lượng(1000 tấn) 600.277 276.325 287.335 36.617 Phần trăm diện tích ngô trong cây ngũ cốc(%) 20 21 25 9 Nhập khẩu (1000 tấn) - 24.426 -25.749 -544

Bình quân đầu người

(kg/năm) 100 66 282 88

Làm lương thực cho

người(%) 17 30 4 7

Làm thức ăn chăn

(15)

B ản g 1. 3: T ìn h hì nh s ản x uấ t n gô c ác v ùn g th uộ c cá c ch âu lụ c gi ai đ oạ n 19 97 -1 99 9 T ây  u , B ắc M ỹ 34 .5 43 8. 3 28 7. 33 5 25 25 .7 49 28 2 4 76 Đ . u v à L iê n X ô cũ 9. 57 7 3. 8 36 .6 17 9 -5 44 88 7 82 N am M ỹ 15 .5 01 3. 2 50 .1 07 53 -8 .7 44 19 0 9 77 V ù n g A N D E T 2. 08 2 1. 9 4. 01 3 45 3. 96 7 73 47 44 M ex ic o T ru n g M ỹ 9. 60 1 2. 2 21 .0 84 70 6. 72 2 16 6 56 28 Đ ôn g Á 25 .5 92 4. 8 12 2. 78 4 27 10 .3 26 10 0 12 75 Đ ôn g N am Á 8. 18 5 2. 4 19 .9 74 19 3. 08 0 50 43 46 N am Á 8. 14 7 1. 7 13 .6 60 6 24 10 75 5 T ây Á 1. 10 5 3. 5 3. 87 6 3 4. 10 1 34 23 69 B ắc P h i 1. 19 2 5. 4 6. 40 2 10 4. 89 2 74 45 44

(16)

T ây T ru n g P h i 9. 22 3 1. 2 11 .0 35 21 184 43 66 13 T ây .N am P h i 15 .4 36 1. 5 23 .3 89 41 127 81 72 17 C h ỉ t iê u D iệ n t íc h ( 10 00 h a) N ăn g su ất ( tấ n /h a) S ản lư ợ n g (1 00 0 tấ n ) Ph ần t ră m d iệ n tí ch n gô t ro n g câ y n gũ c ốc (% ) N h ập k h ẩu ( 10 00 tấ n ) B ìn h q u ân đ ầu n gư ờ i ( k g/ n ăm ) L àm lư ơ n g th ự c ch o n gư ờ i( % ) L àm t h ứ c ăn c h ăn n u ôi (% )

e. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam

Cây ngô đưa vào Việt Nam cách đây khoảng 300 năm. Ngày nay ngô được trồng ở tất cả các vùng và các tỉnh ở nước ta, song do yếu tố đất đai, thời tiết khí hậu chi phối nên năng suất có sự khác biệt rõ rệt. Bảng 3 sẽ cho chúng ta khái quát về tình hình sản xuất ngô của các vùng sinh thái và các tỉnh năm 2000.

Bảng 1.4: Tình hình sản xuất ngô theo vùng và địa phương (năm 2000)

Vùng, tỉnh (1000 ha)Diện tích Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (1000 tấn)

Cả nước 730.2 27.5 2005.9 ĐB Sông Hồng 92.9 31.1 279.6 Hà Nội 12.1 26.2 31.7 Hải Phòng 0.6 30.0 1.8 Vĩnh Phúc 20.1 27.3 54.9 Hà Tây 20.6 33.5 69.0 Bắc Ninh 4.4 26.3 11.5 Hải Dương 5.2 37.3 19.4

(17)

Hưng Yên 7.2 26.5 19.1 Hà Nam 7.9 29.5 23.3 Nam Định 3.4 32.1 10.9 Thái Bình 4.7 40.6 19.1 Ninh Bình 6.7 28.2 18.9 Đôg Bắc 183.2 23.6 425.5 Hà Giang 41.8 17.2 71.7 Cao Bằng 31.5 24.1 75.8 Lào Cai 22.5 17.0 38.3 Bắc Cạn 9.9 21.4 21.2 Lạng Sơn 12.7 35.3 44.8 Tuyên Quang 11.7 33.0 38.6 Yên Bái 9.9 19.7 19.5 Thái Nguyên 10.7 28.8 30.8 Phú Thọ 16.2 26.2 42.5 Bắc Giang 11.4 25.8 29.4 Quảng Ninh 4.9 26.3 12.9 Tây Bắc 104.2 21.9 227.8 Lai Châu 31.1 13.9 43.2 Sơn La 51.6 26.3 135.8 Hòa Bình 21.5 22.7 48.8 Bắc Trung Bộ 92.8 24.5 227.4 Thanh Hóa 46.4 27.3 126.7 Nghệ An 37.5 21.0 78.7 Hà Tĩnh 2.5 23.2 5.8 Quảng Bình 3.3 31.5 10.4 Quảng Trị 1.9 16.3 3.1

Thừa Thiên Huế 1.2 22.5 2.7

Duyên hải NTB 28.5 25.1 71.6 Đà Nẵng 0.1 60.0 0.6 Quảng Nam 8.9 29.8 26.5 Quảng Ngãi 7.7 32.3 24.9 Bình Định 2.8 33.9 9.5 Phú Yên 4.0 7.0 2.8 Khánh Hòa 5.0 14.6 7.3 Tây Nguyên 86.8 36.5 320.3 Kon Tum 4.4 29.8 13.1 Gia Lai 23.5 27.5 64.7 Đắk Lắk 46.5 41.6 193.5 Lâm Đồng 12.4 39.5 49.0 Đông Nam Bộ 122.8 33.4 401.9

(18)

TP.Hồ Chí Minh 1.1 30.9 3.4 Ninh Thuận 10.8 18.6 20.1 Bình phước 5.9 26.3 15.5 Tây Ninh 7.1 35.4 25.1 Bình Dương 1.3 16.2 2.1 Đồng Nai 65.3 35.7 232.9 Bình Thuận 12.0 28.8 34.6 Bà Rịa – Vũng Tàu 19.3 35.3 68.2 ĐB Sông Cửu Long 19.0 27.3 51.8 Long An 0.4 32.5 1.3 Đồng Tháp 2.6 40.4 10.5 An Giang 5.1 20.6 10.5 Tiền Giang 2.5 24.8 6.2 Vĩnh Long 0.6 20.0 1.2 Bến Tre 0.8 27.5 2.2 Cần Thơ 1.1 32.7 3.6 Trà Vinh 2.6 29.6 7.7 Sóc Trăng 2.7 24.8 6.7 Bạc Liêu 0.3 26.7 0.8 Cà Mau 0.3 36.7 1.1

Theo nguồn: Niên giám thống kê 2001

3. Phương pháp thực hiện quá trình sấy:

Để bảo quản hoặc dùng để chế biến các sản phẩm có chất lượng cao thì các loại hạt cần được sấy khô xuống độ ẩm bảo quản hoặc độ ẩm chế biến. Để thực hiện quá trình sấy, có thể sử dụng nhiều hệ thống sấy khác nhau như: hệ thống sấy hầm, hệ thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp, hệ thống sấy tầng sôi… Mỗi chế độ công nghệ sấy khác nhau sẽ có những ảnh hưởng khác nhau đến chất lượng của sản phẩm.

Để sấy bắp hạt, người ta có thể dùng thiết bị sấy tháp, sấy thùng quay. Ở đây, ta dùng thiết bị sấy thùng quay, là thiết bị chuyên dùng để sấy hạt. Loại thiết bị này được dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch để sấy các loại ngũ cốc. Trong hệ thống này, vật liệu sấy được đảo trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác nhân sấy, do đó trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy nhanh, và độ đồng đều của sản phẩm cao. Ngoài ra, thiết bị còn có thể làm việc với năng suất lớn.

Tác nhân sấy sử dụng là không khí, được gia nhiệt bởi calorifer với chất tải nhiệt là khói lò được tạo ra từ quá trình đốt than.

(19)

Nguyên liệu bắp là một nguyên liệu chứa rất nhiều tinh bột. Chế độ công nghệ sấy tinh bột lại phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ hồ hóa sản phẩm. Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột khoảng 65C, do đó ta cần chọn nhiệt độ tác nhân sấy phù hợp, không cao nhưng cũng không quá thấp, mục đích là đẩy nhanh quá trình sấy, và không làm cho nhiệt độ của nguyên liệu vượt quá nhiệt độ hồ hóa.

Đối với thiết bị sấy thùng quay:

Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt, cục nhỏ. Nó được dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch để sấy các loại ngũ cốc. Cấu tạo chính của hệ thống sấy thùng quay là một thùng sấy hình trụ tròn. Thùng sấy được đạt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang theo tỉ lệ 1/151/50. Thùng sấy quay nhờ một động cơ điện thông qua một hộp giảm tốc. Vật liệu sấy thừ pheux sấy đi vào thùng sấy cùng với tác nhân. Thùng sấy quay tròn, vật liệu sấy xừa bị đảo trộn vừa đi dần từ đầu cao của thùng xuống đầu thấp. Trong quá trình này, tác nhân sấy và vật liệu sấy trao đổi nhiệt ẩm cho nhau. Vật liệu đi hết chiều dài thùng sấy được lấy ra và vân chuyển vào kho chứa nhờ một băng tải còn tác nhân sấy di qua xyclon để thu hồi vật liệu sấy hay bụi trước khi thải ra môi trường.

Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý thiết bị thùng quay

Để tăng cường quá trình xáo trộn và quá trình trao đổi nhiệt ẩm người ta bô trí trong thùng sấy các cánh khuấy. Có rất nhiều cách bố trí và nhiều loại cánh khuấy khác nhau. Trong khuôn khổ đề tài này, nhóm chọn loại cánh nâng.

(20)

Thiết bị sấy thùng quay có:

- Ưu điểm: quá trình sấy đều đặn, diễn ra mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100 kg ẩm/m3h. Thiết bị nhỏ gọn, có thể cơ khí hóa và tự động hóa hoàn toàn.

- Nhược điểm: vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn, và hao tổn vật liệu dẫn đến năng suất không cao, và làm giảm chất lượng sản phẩm.

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Bắp Thu hoạch Vỏ Bóc vỏ Phơi sơ bộ Cùi bắp Tách hạt Sấy Làm nguội

(21)

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sấy bắp hạt

CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY

Vật liệu sấy là bắp hạt, có các thông số vật lý cơ bản như sau: - Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy (theo vật liệu ướt):

1 = 25%

- Độ ẩm cuối của vật liệu sấy (theo vật liệu ướt): 1 = 14%

- Khối lượng riêng hạt vật liệu:

r = 1,253 kg/m3 (Bảng 2.4/47–[2])

- Khối lượng riêng khối hạt:

r = 850 kg/m3 (Phụ lục 4/230–[3])

- Nhiệt dung riêng của vật liệu khô:

Ck = 1.2 – 1.7 kJ/kg.K (Trang 20–[1]) Chọn Ck = 1.5 kJ/kg.K - Kích thước hạt bắp: (Phụ lục 7/351–[1])  Dài : l = 5.2 – 14 mm.  Rộng : b = 5 – 11 mm. Đóng gói Sản phẩm

(22)

 Dày :  = 3 – 8 mm.

 Đường kính tương đương: dtđ = 7.5 mm. - Năng suất nhập liệu: G1 = 2,000 kg/h.

I.

Tính cân bằng vật chất:

Ta kí hiệu các đại lượng như sau:

G1, G2 (kg/h):khối lượng vật liệu sấy đi vào, ra thiết bị sấy.

1, 2(%) : độ ẩm tương đối của vật liệu sấy ở đầu vào, ra của thiết bị sấy.

W(kg/h) : lượng ẩm bay hơi trong 1 giờ. Gk(kg/h) : khối lượng vật liệu khô tuyệt đối.

d0 (kg ẩm/kgkk) : độ chứa ầm (hàm lượng hơi ẩm) của tác nhân sấy ban đầu.

d2 (kg ẩm/kgkk) : độ chứa ầm (hàm lượng hơi ẩm) của tác nhân sấy ra.

Phương trình cân bằng vật chất: 1 2

W G G

 

1 1 2 2

W G







G



(Trang 127–[1]) - Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ:

1 2 1 2 0.25 0.14 2000 255.81( / ) 1 1 0.14 W G   kg h        

- Lượng vật liệu khô tuyệt đối:









1 1 1 2 1 2 k

G G  G 

Gk = 2,000(1-0,25) = 1,500 (kg/h) - Năng suất của sản phẩm sấy:

G2 = G1 – W = 2000 – 255.81 =1744.19 (kg/h)

II.

Tính cân bằng năng lượng

1. Cân bằng năng lượng cho thiết bị sấy lý thuyết:

Công thức xác định các thông số của tác nhân sấy:

(23)

 

0 4026.42 exp 12 235.5 b P t C            (CT 2.31/31–[1]) - Độ chứa ẩm: 0.621 b a b P d P P       (kg ẩm/kg kk) (CT 2.18/28–[1])  0.621 1 0.621 1 a b a b P P d P P d                            (bar)

Pa = 0.981 (bar)= 0.981 x 105 N/m2: áp suất khí quyển. - Enthalpy:





k a pk pa

I i

   

d i

C

 

t d r C





t

(CT 2.24/29–[1]) Trong đó:

ik, ia (kJ/kg) : enthalpy của 1kg không khí khô và 1kg hơi nước. Cpk = 1.004 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của không khí khô.

Cpa = 1.842 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của hơi nước. r = 2,500 (kJ/kg) : ẩn nhiệt hóa hơi của nước.

I 1.004 t d



2500 1.842 t



(kJ/kg) 





 

0 1.004 / 2500 1.842 2500 1.004 1.842 I t d kgam kgkk t I d t C d                - Thể tích riêng: 288 a b T v P  P     (CT VII.8/94–[6])

Trong đó, Pa, Pb: áp suất khí trời và phân áp suất bão hòa của hơi nước trong không khí, N/m2.

(24)

a. Thông số trạng thái của không khí ngoài trời (A):

Không khí ngoài trời (địa điểm sấy: Bình Dương) : 0 0 27.1 83% t C A       0 0 4026.42 4026.42 12 12 0.0357( 235.5 235.5 27.1 ar) b P exp exp b t                    0 0 0 0 0 0.83 0.0357 0.621 0.621 0.0193 0.981 0.83 0.0357 b a b P d P P            (kgẩm/kgkk)





0 1.0040 0 2500 1.842 0 1.004 27.1 0.0193(2500 1.842 27.1 76.4218( / ) I  t d  t       kJ kgkk





0 3 0 0 5 5 0 288 27.1 273 288 0.9224(m / ) 0.981 10 0.83 0.0357 10 a b T v kgkk P  P            

Không khí được quạt đưa vào calorifer và được đốt nóng đẳng ẩm (x1=x0) đến trạng thái B (x1, t1). Trạng thái B cũng chính là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy.

Nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy trong thùng sấy, do tính chất của vật liệu sấy và chế độ công nghệ quy trình. Nhiệt độ của tác nhân sấy ở B được chọn phải thấp hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột bắp. Do bắp là loạt hạt giàu tinh bột, ban đầu khi độ ẩm của vật liệu sấy còn cao, nếu vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy nhiệt độ cao thì lớp bề mặt của hạt tinh bột bị hồ hóa và tạo thành một lớp keo mỏng bịt kín bề mặt thoát ẩm từ trong lòng vật liệu ra ngoài.

Quy tắc sấy đối với loại nguyên liệu chứa lượng tinh bột và lượng đạm cao thì nên sấy ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ hồ hóa tinh bột bắp trong khoảng 62 – 700C, vì vậy ta cần sấy ở nhiệt độ <600C Chọn điểm B





0 1 1 0 50 0.0193 kg kgk/ t C k d d       





1 1 4026.42 4026.42 12 12 0.1221 235.5 235.5 50 b

P exp exp bar

t

   

        

   

(25)

1 1 1 1 1 0.621 b a b P d P P      





1





1 1 1 0.981 0.0193 0.2424( / ) 0.621 0.621 0.0193 0.1221 a b P d kg kgkk d P            = 0.2424





1 1.0041 1 2500 1.8421 I  t d  t





1.004 50 0.0193 2500 1.842 50     100.2275 (kJ/ kgkk)





1 3 1 1 5 5 1 288 50 273 288 0.777( / ) 0.981 10 0.2424 0.1221 10 a b T v m kgkk P  P            

Khi không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình sấy lý thuyết (I1=I2). Trạng thái không khí ở đầu ra thiết bị sấy là C(t2,2).

Nhiệt độ của tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy t2 tùy chọn sao cho tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi là bé nhất, nhưng phải tránh hiện tượng đọng sương, nghĩa là tránh trạng thái C nằm trên đượng bão hòa. Đồng thời, độ chứa ẩm của tác nhân sấy tại C phải nhỏ hơn độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy tại điểm đó để vật liệu sấy không hút ẩm trở lại. Với 2 1 100.2275( / ) 100% I I kJ kgkk         tđs300C Chọn t2=330C





2 2 4026.42 4026.42 12 12 0.05 235.5 235.5 33 b

P exp exp bar

t                   





2 1.0042 2 2500 1.8422 I  t d  t 2 2 2 2 1.004 100.2275 1.004 33 0.0262( / ) 2500 1.842 2500 1.842 33 I t d kg kgkk t          





2





2 2 2 0.981 0.0262 0.7943 0.621 0.621 0.0262 0.05 a b P d d P          

(26)





2 2 2 5 5 2 288 33 273 288 0.9363( / ) 0.981 10 0.7943 0.05 10 a b T v kgam kgkk P  P            

Bảng 3.1: Các thông số của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết

Đại lượng Trạng thái tác nhân ban đầu (A) Trạng thái tác nhân vào thiết bị sấy (B) Trạng thái tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy (C) t (C) 27.1 50 33  (%) 83 24.24 79.43 d (kg ẩm/kg kk) 0.0193 0.0193 0.0262 I (kJ/kg kk) 76.9218 100.2275 100.2275 Pb (bar) 0.0357 0.1221 0.05  (m3/kg kk) 0.9224 0.9777 0.9363

Lượng không khí khô cần trong quá trình sấy :

2 0 W 255.81 37073,913( / ) 0.0262 0.0193 L kg h d d      (BG KTTP2_2013-2014) Lượng không khí khô cần làm bay hơi 1 kg ẩm: 2 1 1 1 l 144.9275 0.0262 0.0193 d d      (kg kkk/kg ẩm) (BG KTTP2_2013-2014) Nhiệt lượng tiêu hao riêng lý thuyết:

Phương trình cân bằng năng lượng cho TBS lý tưởng:









0 0 1 0 144.9275 1 00.2275 76.9218 3377.6368

q l I I   

(kJ/kg ẩm) Nhiệt lượng tiêu hao toàn quá trình sấy lý thuyết:

0 0

255.81 3377.6368 864033.2698( / )

(27)

2. Tính cân bằng năng lượng cho thiết bị sấy thực:

Quá trình sấy không bổ sung nhiệt lượng, QBS=0

Thiết bị sấy thùng quay không có thiết bị chuyển tải, QCT=0 - Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy gồm:

 Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong calorifer, L(I1 - I0)

 Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào, [(G1 – W)Cv1+WCa]tv1 - Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy gồm:

 Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi, L(I2 – I0)

 Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường, Qmt

 Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra, G2Cv2tv2 Với:

tv1: nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy, thường lấy bằng nhiệt độ môi trường, tv1=t0=27.10C

tv2: nhiệt độ cuối của vật liệu sấy sau khi ra khỏi thiết bị sấy: tv2 = t2 – (5100C) = 33 – 5 = 280C

Cv1=Cv2=Cv: nhiệt dung riêng của vật liệu sấy vào và ra khỏi thiết bị sấy là như nhau. Cv là nhiệt dung riêng của vật liệu sấy với độ ẩm 2:





0 2 2( / ) 1 v vk a kJ C C   C  kg K (CT 7.40/141-[1]) Ca: nhiệt dung riêng của ẩm.

Với ẩm là nước thì: Ca=Cn=4.1868 (kJ/kg0K)

Cvk=1.7 (kJ/kg.K): nhiệt dung riêng của vật liệu khô.  Cv=1.7 (1−0.14 )+4.1868 ×0.14=2.0482 (lJ/kg.K)

Cân bằng nhiệt lượng vào và ra hệ thống sấy:



1 0

 

1



v1 a v1



2 0



2 v2 v2 mt

L I I  G W C  W C t L I I G C  t Q

Trong đó 2 1

G G W

 

, nên ta có nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy thực:



1 0





2 0



2 v



v2 v1



mt a v1

Q L I I L I I G C t t Q  W C t

Đặt v v



v2 v1



Q C t t

: tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi.

' ' 1 0 2 0 1 ( ) ( ) v mt W a v Q L I I L I I Q Q C t           Xét cho 1kg ẩm cần bốc hơi: ' ' 1 0 2 0 1 ( ) ( ) v mt a v q l I I l I I q q C t         

(28)

Trong đó: 2 1 1 ; ; V mt V mt Q Q q q l W W  d d     Đặt a v1 v mt

C t

q q

    

- Xác định qv:



2 1







2 1744.19 2.0482 28 27.1 12.5687 255.81 v v v v G C t t q W        (kJ/kg ẩm) - Xác định a v1 C t : 1 4.1868 27.1 113.4623 a v C t    (kJ/kg ẩm) - Xác định qmt:

Tổn thất nhiệt ra môi trường qmt thường chiếm khoảng 3–5% nhiệt lượng tiêu hao hữu ích.

q

mt

=(0.030.05)q

hi

Trong đó nhiệt tiêu hao hữu ích được xác định:

1 hi h a v v q    i C t q Nội suy ta có được

2550.78

h

i



(kJ/kg ẩm) 

q

hi



2550.78 113.4623 12.5687 2449.8864







(kJ/kg ẩm)  qmt=0.05 qhi =0.052449.8864=122.4943 (kJ/kg ẩm) Vậy =113.4623 – 12.5687 – 122.4943= - 21.6007 (kJ/kg ẩm) < 0

 I2<I1 : trạng thái của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực nằm dưới đường I = I1.

- Độ chứa ẩm của tác nhân sấy

Trong quá trình sấy lý thuyết ta đã xác định trạng thái điểm 2 nhờ giả thiết I2=I1. Trong quá trình sấy thực tồn tại một giá trị nhiệt lượng tổn thất  nên:

I2=I1 + (d2-d1)

Từ định nghĩa I=Cpkt+di và đưa vào giá trị nhiệt lượng riêng dẫn suất Cdx(d) ta được:



1 2



1



1



2 2 pk C t t d i d i        Trong đó: 1

2500 1.842 50 2592.1( / )

i





 

kJ kg

(29)

2

2500 1.842 33 2560.786( / )

i





 

kJ kg









2 1.004 50 33 0.0193 2592.1 42.263 0.0261 2560.786 42.263 d        (kg ẩm/kg khói khô) - Enthalpy:





2 1.0042 2 2500 1.8422 I  t d  t =1.00433+0.0261(2500+1.84233) =99.9685 (kJ/kg khói khô) - Độ ẩm tương đối:





2





2 2 2 0.981 0.0261 0.7913 0.621 0.621 0.0261 0.05 a b P d d P          





2 2 2 5 5 2 288 33 273 288 0.9361 0.981 10 0.7913 0.05 10 a b T v P  P             (m3/kg khói khô)

Bảng 3.2: Các thông số của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế

Đại lượng Trạng thái tác nhân ban đầu (A) Trạng thái tác nhân vào thiết bị sấy (B) Trạng thái tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy (C) t (C) 27.1 50 33  (%) 83 24.24 79.13 d (kg ẩm/kg kk) 0.0193 0.0193 0.0261 I (kJ/kg kk) 76.9218 100.2275 99.9685 Pb (bar) 0.0357 0.1221 0.05  (m3/kg kk) 0.9224 0.9777 0.9361 - Lượng tác nhân cần thiết:

(30)

2 1 255.81 37619.118( / ) 0.0261 0.0193 W L kg h d d     

- Lượng tác nhân tiêu hao riêng:

37619.118 147.059 255.81 L l W    (kg kk/kg ẩm)

- Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sấy thực:



2 0



v mt a v1 Q L I I  Q Q   W C t





37619.118 99.9685 76.9218 32.078 255.81 122.4943 255.81 113.4623 255.81         877512.8759(kJ h/ ) 

- Lượng nhiệt cung cấp riêng:

3430.3306 Q q W   (kJ/kg ẩm)

- Hiệu suất sấy:

2464.574 0.72 3430.3306 hi hi Q q Q q     

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực:

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy ở trạng thái trước khi vào buồng sấy:









0 0

3 3

0.9224 37619.118 34699.874 m h/ 9.639 m s/

V   v L   

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy ở trạng thái vào buồng sấy:









1 1 3 3 0.9777 37619.118 36780.212 m / 10.217 / L s v h V       m

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy ở trạng thái ra khỏi buồng sấy:









2 2

3 3

0.9361 37619.118 35215.256 m h/ 9.782 m s/

V   v L   

Bảng 3.3: Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy

Đại lượng Trạng thái tácnhân ban đầu (A) Trạng thái tác nhân vào thiết bị sấy (B) Trạng thái tác nhân sấy ra khỏi thiết bị

sấy (C) Lưu lượng 34699.874 (m3/h) 36780.212

(m3/h) 35215.256 (m 3/h)

(31)

9.639 (m3/s) 10.217 (m3/s) 9.782 (m3/s) Lưu lượng thể tích trung bình của tác nhân sấy:

3 1 2 10.217 9.782 10( / ) 2 2 tb V V V      m s

III.

Tính thời gian sấy:

Trong thiết bị, chọn cánh đảo trộn có dạng cánh nâng, có các thông số sau:

- Hệ số điền đầy: Trong các HTS thùng quay để sấy các loại hạt ngũ cốc (thóc,

ngô v.v…) độ điền đầy  có thể chọn từ (3040)%. Ta chọn  = 0.3 (CT 8.2/112-[14]) - Góc gấp của cánh nâng:  = 140. - Thông số đặc trưng cho cấu trúc cánh: 2 0.576; c 0.122 t T F h D  D 

- Hệ số lưu ý đến dạng cánh trong thùng: đối với cánh nâng, m = 0.5.

Thời gian sấy được xác định theo độ ẩm ban đầu và sau của quá trình sấy, và hệ số M phụ thuộc vào đường kính của hạt d(mm). (bảng 10.12/210 [1])

Ta có dbắp = 7.5mm nội suy ta được M = 0.5 (1 - 2) = M’(11.1 + 3) (CT 10.13/210 [1]) Trong đó M’ = 10-2M vậy  =



1 2



3 11.1M’ 11.1    = 1.71 (h) = 1h 42.6 phút.

Thời gian vật liệu lưu trú trong thùng (hay thời gian vật liệu đi hết chiều dài thùng):





1 1 0.7 7.5 1 1.5 1.5 m k L m phút n D tg tg              (CT 6.39/174–[2]) Trong đó:

k1 : hệ số lưu ý đến đặc tính chuyển động của vật liệu, trong sấy xuôi chiều, chọn k1 = 0.7.

n : tốc độ quay của thùng, n = 1 vòng/phút.

 : góc nghiêng của thùng ( = 1.5–1.7), chọn  = 1.5. (thỏa điều kiện 1)

Nhiệt độ cho phép đốt nóng hạt th: 23.5 2.218 4.343 0.37 0.63 h tb t ln      (CT 10.11/210-[1])

(32)

Với tb =

1

2 ( 0.25 + 0.14 ) = 0.195 th = 47,57 C

IV.

Tính toán thiết bị chính:

1. Xác định các kích thước cơ bản cho thùng sấy:

- Thể tích của thùng quay: 1 . v G V      (m3) (CT 10.3/207–[1]) trong đó : v (kg/m3) là mật độ của khối hạt (v = r = 850 kg/m3)

(%) độ điền đầy, chọn 30% (trang 112-[14])

 

3 2000 x1 .71 13.41 850 x 0.3 V   m - Đường kính thùng quay

Theo kinh nghiệm người ta lấy quan hệ giữa chiều dài và đường kính thùng sấy L/D bằng (3.57) (CT 10.1/207-[1])

Chọn tỉ số L/D=5 hay L=5D. Khi đó thể tích thùng sấy được xác định bởi đẳng thức:

2 5 2 4 4 t D L D V    (m3) 

 

3 4 3 4 13.41 1.5 5 5 3.14 t V D m       - Do đó chiều dài của thùng:

Lt= 5Dt=51.5= 7.5 (m)

- Tiết diện của thùng sấy:

 

2 2 2 1.5 3.14 1.766 4 4 t t D F      m - Thể tích thực của thùng:

 

2 2 3 3.14x1.5 7.5 13.25 4 4 t t D V  L   m

- Tiết diện tự do của thùng sấy:

Ftd = (1 - )F=(1-0.3)1.766=1.236 (m2)

(33)

Thùng được chế tạo bằng thép không rỉ, mác thép X18H10T, có các thông số sau:

Bảng 3.4: Các thông số vật liệu chế tạo thùng sấy

Khối lượng riêng  = 7900 kg/m3 Bảng XII.7/313–[7]

Hệ số dẫn nhiệt  = 16.3 W/m.K Bảng XII.7/313–[7]

Ứng suất cho phép tiêu

chuẩn []* = 140 N/mm2 Hình 1–2/22–[9]

Giới hạn bền kéo k = 540 x 106 N/mm2 Bảng XII.7/313–[7]

Giới hạn bền chảy ch = 220 x 106 N/mm2 Bảng XII.7/313–[7] Thùng sấy có dạng hình trụ nằm ngang, chế tạo bằng phương pháp hàn, thùng làm việc ở áp suất khí quyển.

- Hệ số bền mối hàn h : chọn hàn tự động dưới lớp thuốc, hàn giáp mối, 2 phía. Với đường kính D  700mm, chọn h = 0.95. (Bảng 1–7/25–[9])

- Hệ số hiệu chỉnh  : đối với thiết bị có bọc cách nhiệt, chọn  = 0.95. Ứng suất cho phép:

 

 

* 0.95 140 133        (N/mm2) Xét

 

4 6 133 0.95 1287.971 25 9.81 10 10 h P          Do đó bề dày tối thiểu thùng được xác định theo công thức:

 

2 D x P 1500 x 9.81 x1 0 ’ 0.582( ) 2 x h 2 x1 33 x 0.95 S mm      (CT 5–3/130–[9]) Các hệ số bổ sung kích thước:

- Ca : hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi trường. Đối với môi trường chứa vật liệu là bắp, hầu như không có ăn mòn thiết bị, do đó Ca = 0.

- Cb : hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường. Do môi trường chứa nhiều hạt rắn, chọn Cb = 1mm.

- Cc : hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp. Theo bảng XIII.9/364–[6], đối với thép X18H10T, chọn Cc = 0.8mm.

(34)

0

0 1 0.8 5.7 7.5(

)

a b c

C C C C C

      





mm

Bề dày thực của thùng:

S + S’ + C = 0.5+7.5 =8 (mm) Kiểm tra bề dày thùng:

S 8 0 0.1 0.0053 0.1 1500 a C D       (thỏa) Áp suất tính toán cho phép bên trong thiết bị:

[P] =

 









2 x x S C D S C h a a      P =









2 133 0.95 8 0 1500 8 0       =1.34 (N/mm2) > 0.0981 (N/mm2) (thỏa) Vậy bề dày của thùng sấy: S = 8 mm.

3. Tính tốc độ của tác nhân sấy trong thiết bị:

Tốc độ trung bình của tác nhân sấy trong buồng sấy: 5.51 5.94( / ) 0.927 tb tb tb V V m s F    (m/s)

4. Tính trở lực qua thùng sấy:

Trong hệ thống sấy thùng quay, tác nhân sấy không những đi qua lớp hạt nằm trên cánh và trên mặt thùng sấy mà cò đi qua dòng hạt rơi từ đỉnh thùng và các cánh từ trên xuống. Do đó, trở lực của tác nhân sấy có những đặc thù riêng và được tonhs theo công thức kinh nghiệm:

Chuẩn số Reynolds:

Ở nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy

0 1 50 33 41.5( ) 2 f t    C

Tra và nội suy phụ lục 9/135[18], các thông số của không khí như sau:

- Độ nhớt động :  = 17.11 x 10–6 m2/s - Khối lượng riêng: k = 1.123 kg/m3

(35)

3 6 10 7.5 10 4383.402 17.11 10 tb k V d Re V          Hệ số thủy động a: 490 100 490 100 5.85 5.85 7.472 Re Re 4383.402 4383.402 a       (CT 8.15/118–[14]) Hệ số đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt C1: 1 2 1 C     (CT 8.16/118–[14]) Trong đó: v dx v       và 1 2 0.25( ) 0.75 2 dx G G V       Mà V = 850 kg/m3 3 1 2 0.25( ) 0.25(2000 255.81)0.3 8.411( / ) 0.75 2 0.75 2 13.41 dx G G kg m V            850 8.411 0.99 850      1 2 1 0.99 0.0102 0.99 C     Trở lực qua lớp hạt: 2 2 1 at 3 2 7.472 7.5 5.94 1.123 0.0102 2 2 9.81 7.5 10 153.918( ) t tb h td a L v C p g d mmH O                    (CT 8.14/118-[14])

5. Tính chọn cánh đảo trộn:

Một số thông số cơ bản của cánh nâng đã được chọn ở trên. Chiều cao rơi trung bình của hạt vật liệu:

0.576 0.576 t 0.576 1.5 0.864( ) t

h

h D m

D      

(36)

2 2 2 2 0.122 0.122 0.122 1.5 0.2745( ) c c t t F F D m D      

Hình 3.1: cánh

đảo

trộn

Theo các kí hiệu kích thước trên hình của cánh đảo trộn, ta có:





c F      a c b c a b c Chọn các thông số cho cánh: - a = 0.13 m - b = 0.155 m 0.2745 0.832( ) 0.13 0.2 c F c m a b      d = 0.004 m - Vật liệu chế tạo cánh là thép không rỉ X18H10T,  = 7900 kg/m3. - Số cánh trên một mặt cắt: 12 cánh. - Số cánh cần lắp: 7.5 12 12 12 9 108 0.832 t L z c        (cánh) Khối lượng 1 cánh đảo trộn:

7900 0.2745 0.004 8.674(

)

c c

m

     



v



F

d







kg

Khối lượng của cánh trong thùng:

108 8.674 936.792( )

M z m

  





kg

(37)

Hình 3.2: Chiều cao lớp hạt

Phần tiết diện chứa vật liệu:

2 0.3 1.766 0.5328( ) cd t F    F   m (m2) 2 1 2 2 180 2 cd F   R  R sin   2 2 2 2 1.5 2 0.5328 180 180 2 2 2 1.8944 90 1.5 2 cd R F sin R                                Giải phương trình này, ta được  = 71.506. Chiều cao chứa đầy vật liệu trong thùng:



1



1.5



1 cos 71.506







0.512( ) 2

hR cos    m

V.

Tính toán buồng đốt

a. Thông số trạng thái của khói lò sau buồng đốt (B’), buồng hòa trộn

(B):

Tính toán quá trình cháy

Bảng 9:Thành phần nhiên liệu than sử dụng

Nguyên tố Hàm lượng (%)

C 57

(38)

O 2.6 N 0.2 S 1.6 Tr (Tro) 19 A (Nước) 15 (Bảng VII–14/219–[5]) Nhiệt trị cao của nhiên liệu:

Qc=33858C + 125400H - 10868(O - S) (CT 3.2/53–[1])

=338580.57 + 1254000.046 – 10868(0.026 – 0.016)

=24958.78 (kJ/kg nl)

Nhiệt trị thấp của nhiên liệu:

Qt=Qc – 2500(9H+A)

=24958.78 – 2500(90.046+0.15)

=23548.78 (kJ/kg nl) (CT 3.4/53–[1])

Lượng không khí khô lý thuyết cho quá trình cháy: (CT 3.11/55-[1])

L0=11.6C + 34.8H + 4.3(S – O)

= 11.60.57 + 34.80.046 + 4.3(0.016 – 0.026) =8.17 (kg kk/kg nl)

Trong thực tế do tùy thuộc vào việc tổ chức quá trình cháy và độ hoàn thiện của buồng đốt mà không khí khô thực tế L để cháy hết 1kg nhiên liệu lớn hơn lượng không khí khô lý thuyết. Do đó ta có:

0 bđ L

L

 

: hệ số không khí thừa của buồng đốt (CT3.14/56–[1]) Trong các lò đốt lấy khói của hệ thống sấy có thể lấy bđ = 1.21.3

Chọn bđ = 1.3

Lượng không khí khô thực tế cho quá trình cháy: L=bđL0=1.38.17=10.621 (kg kk/kg nl)

Tuy nhiên do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn, do đó tác nhân sấy là khói lò trước khi đi vào caloriferncần phải qua quá trình hòa trộn với không khí ngoài trời để có một nhiệt độ thích hợp.

(39)

Gọi  là hệ số không khí thừa của buồng hòa trộn, là tỉ số giữa lượng không khí khô cần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vào buồng hòa trộn chia cho lượng không khí khô lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy.

















1 0 0 1 0 9 1 9 o c bđ nl nl a pk a a pk Q n C t i H A C t H A Tr L d i i C t t                   (CT 3.15/57– [1]) Trong đó:

- Chọn hiệu suất buồng đốt bđ = 0.6.

- Chọn nhiệt độ của tác nhân vào calorifer t1 = 200C.

- Cnl = 0.12 kJ/kg.K : nhiệt dung riêng của than.

- tnl = 27.1C

- Enthalpy của hơi nước:

i2500 1.842 t(J/kg) (CT3.16/57– [1])

 Trong không khí ngoài trời:

0 2500 1.842 27.1 2549.918( / )

a

i     kJ kg

 Trong hơi nước chứa trong khói sau buồng hòa trộn:

2500 1.842 200 2868.4 (kJ/ kg)

a

i













1





9 1 9 24958.78 0.6 2868.4(9 0.046 0.15) 1.004 20 [1 ( )] 1330 0 9 0.046 8.094(kJ/ k 0.15 0.19 g) c bđ nl nl a pk Q C t i H A C t H A Tr                      



0







0 0 a a pk 1 0 L d i i C t t 













8.17 0.0193 2868.4 2549.918 1.004 200 27.1 1468.462 kJ kg/        13308.094 9.063 1468.462    Các thông số của khói lò:

- Lượng hơi nước trong khói lò: Sau buồng đốt:





' 0 0 9 a bđ G  H A   L d (CT 3.20/58-[1])

(40)



9 0.046 0.15 1.3 8.17 0.0193 0.769



      

(kg ẩm/kg nl)

 Sau buồng hòa trộn:



9



0 0 a G  H A    L d (CT 3.21/58-[1])





9 0.046 0.15 9.0648 8.17 0.019 1.9933        (kg ẩm/kg nl) - Khối lượng khói khô: Sau buồng đốt:



 



' 0 1 9 k bđ L     L Tr H A (CT 3.23/59-[1]) =(1.38.17 + 1) – (0.19 + 90.046+0.15) =10.867 (kg khói khô/kg nl)

 Sau buồng hòa trộn:



0 1

 

9



k L     L Tr H A (CT 3.24/59-[1]) = (9.06488.17+1) – (0.19 + 90.046 + 0.15) = 74.3054 (kg khói khô/kg nl)

- Lượng chứa ẩm của khói lò:  Sau buồng đốt: ' ' 1 ' 0.769 0.0708 10.867 a k G d L    (kg ẩm/kg khói khô) (CT 3.26/59−[1])  Sau buồng hòa trộn:

1 1.9933 0.0268 74.3054 a k G d L    (kg ẩm/kg khói khô) (CT 3.27/59−[1])

- Enthalpy của khói lò:

 Sau buồng đốt: (CT 3.31/60-[1]) ' 0 0 1 ' 24958.78 0.6 0.12 27.1 1.3 8.17 0.0193 10.867 1381.0613 c bđ nl nl bđ k Q C t L d I L              

(41)





0 0 1 24958.78 0.6 0.12 27.1 9.0648 8.17 0.0193 74.3054 201.5997 / c bđ nl nl k Q C t L d I L kJ kg khói khô                (CT 3.32/60-[1]) - Nhiệt độ khói lò:  Sau buồng đốt: ' ' ' 1 1 1 ' 1 2500 1381.0613 2500 0.0708 1.004 1.842 1.004 1.842 0.0708 I d t d           (CT 3.34/60-[1]) =1061.3953  1061 (0C)

- Áp suất hơi bão hòa:  Sau buồng đốt: 1 ' 12 4026.42 7297.8802( 235.5 1061 a )r b P exp    b   

 Sau buồng hòa trộn:

 

1 4026.42 12 15.713 235.5 200 b P exp    bar    - Độ ẩm tương đối  Sau buồng đốt:





1





' ' 1 5 1 ' ' 1 0.981 0.0708 1.38 10 0.621 0.0708 7297.8802 0.621 a b P d d P              Sau buồng hòa trộn:





1





3 1 1 1 0.981 0.0268 2.58 10 0.621 0.621 0.0268 15.713 a b P d d P             - Thể tích riêng:  Sau buồng đốt:

(42)





1 ' ' 1 1 ' ' 5 5 5 1 288 1061.3953 273 288 0.981 10 1.38 10 7297.8802 10 a b T v P  P             



3



4.3657 m kg khói khô/ 

 Sau buồng hòa trộn:





1 1 1 5 3 5 1 288 200 273 288 0.981 10 2.58 10 15.713 10 a b T v P  P             



3



1.4485 m kg khói khô/ 

Bảng 10: Thông số vật lý của chất tải nhiệt (khói lò)

b. Tính

kích

thước

buồng

đốt

Nhiên liệu tiêu hao trong quá trình sấy thực tế: 3430.3306 0.229 24958.78 0.6 C bđ q b Q       (kg than/kg ẩm) Lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giờ:

B=bW=0.229255.81=58.58 (kg than/h) Diện tích bề mặt ghi lò: 2 58.58 0.617 0.6( ) 95 B F m R     (CT 3-1/104-[7]) R: cường độ cháy của ghi, kg/m2.h

Đại lượng Không khíngoài trời Khói lò saubuồng đốt Khói lò saubuồng hòa trộn t (C) 27.1 1061 200  (%) 75 1.3810-5 2.810-3 d (kg ẩm/kg kk) 0.01707 0.0708 0.0268 I (kJ/kg kk) 70.632 1381.0613 201.5997 Pb (bar) 0.035 7297.8802 15.713  (m3/kg kk) 0.905 4.3657 1.4485

(43)

Đối với than đá R=70120 kg/m2.h . Ta chọn R=95 kg/m2.h (Bảng 3.3/105-[7]) Thể tích của buồng đốt: 3 3 3 23548.78 58.58 10 1.197 1.2( ) 320 10 3600 t Q B V m q          (CT3-3/105-[7]) Trong đó: q là mật độ nhiệt thẻ tích của buồng đốt, W/m3

q=290348103 W/m3 . Ta chọn q=320103 W/m3 (Bảng3-4/106[7]) Chiều cao buồng đốt:

 

1.2 2 0.6 V H m F    (CT 3-4/106-[7])

Chiều ngang, chiều dài buồng đốt: chi uề ngang

chi uề dài =1÷ 2.3 (CT 3-5/107-[7]) Chọn chiều ngang buồng đốt là: 1m

Suy ra chiều dài buồng đốt bằng: 0.6m

Trở lực của không khí khi qua ghi lò và lớp than:

Tổn thất qua ghi được tính theo công thức:

2 2 9.8 ( / ) 150 ghi B P m N m F         (Bảng 3-6/108-[10]) Trong đó: B: Lượng than cần đốt trong một giờ, kg/h.

F: Diện tích bề mặt ghi lò, m2

m: Hệ số phụ thuộc vào hàm lượng tro của than, m=2550 Thay vào công thức: 2 2 2 58.58 9.8 40 166( / ) 16.922(mmH ) 150 0.6 ghi P   N m O          

VI.

Tính calorifer

Nhiệt độ không khí ngoài t0=27.10C

(44)

Chọn ống trong calorife là ống chùm trơn bằng thép có hệ số dẫn nhiệt

λ=46,5W/mK, đường kính ống d1/d2=30/35mm, ống xếp song song với S1=S2=2d2

hình 3.3: Các ống calorifer

Dựa vào nhiệt độ trung bình không khí

0 1 27.1 50 38.55

2 2

tb

t t

t     

Tra và nội suy bảng phụ lục 9/135[18] ta có các thông số vật lý của không khí ở 38.550C như sau:



3



1.133 / kk kg m   2 2.747 10     (W/m.độ)





6 2 16.82 10 m /s     0.699 Pr

Nhiệt lượng Calorifer cần cung cấp:



1 0



37619.118 100.2275 76.9218 876739.8784







/



243.539

 

Q L I I    kJ h  kW

(45)

2 ( ) Δ Q F m k t   Trong đó K: hệ số truyền nhiệt [W/m2.K]

t: nhiệt độ trung bình logarit của khói và hơi Hệ số truyền nhiệt k có thể tính theo vách phẳng

2 1 2 1 . 1 1 ( / ) b k W m K          Trong đó

α1 : hệ số tỏa nhiệt của khói α2 : hệ số tỏa nhiệt của không khí δ =2.5mm chiều dày của ống thép

εb : hệ số bám bẩn bề mặt phía khói, vì trước khi vòa calorifer khói phai di qua buồng hòa trộn nên bụi bẩn không đáng kể, chọn εb=0

Xác định 2

Chọn tốc độ không khí qua tiết diện hẹp kk=2m/s Giả sử chiều dài mỗi ống calorifer l=1.5m

Suy ra





 

4 1.5 0.035 0.068 1.5 0.035 2 kk d     m  

Tiêu chuẩn Reynold khi đi qua tiết diện hẹp

3 6 2 0.068 8.086 10 16.82 10 kk d Re v         Re = 103 2105 nên ta có:

(46)

Chọn chùm song song: 0.25 0.65 0.33 0.26 f l v Pr Nu Re Pr Pr          

Với nhiệt độ tác nhân và nhiệt độ vách tương đương nhau ta có

1 f v Pr Pr  Ta có 1 2 1 2 S S   suy ra

1

l





(90-[15]) Vậy: Nu = 0.2680860.65 0.699 0.3311=80.108

Hệ số tỏa nhiệt của không khí:

2 2 2 2.747 10 80.108 32.361 0.068 Nu d         W/m.độ Xác định 1

Lượng khói khô sau buồng đốt

Lkh=LkB=74.305458.58=4352.81 (kg/h) Nhiệt độ xác định của khói:

1 2 2 kh kh kh t t t  

tkh1: nhiệt độ khói vào calorifer,2000C tkh2: nhiệt độ khói ra calorifer,0C

tkh2 = tsk + t

tsk: nhiệt độ đọng sương của khói

Với ' 0 1 0.0708 46 100% đs d t C         t = 5  100C Suy ra: tkh2 = tsk + t = 46 + 9 = 550C

(47)

0 1 2 200 55 127.5( ) 2 2 kh kh kh t t t      C

Tra và nội suy bảng phụ lục 9/135[18] ta có các thông số vật lý của không khí ở 127.50C như sau: ρkh=0.882 (kg/m3) ❑kh=3.40 ×10−2 (W/m.độ) ❑kh=26.33 ×10−6 (m2/s) Prkh=0.685 Chọn vận tốc khói trong ống là kh=9m/s

Tiêu chuẩn Reynold khi đi qua tiết diện hẹp:

3 1 6 9 0.03 10.254 10 26.33 10 kh kh d Re       Re = 103 2105 nên ta có: Chọn chùm song song: 0.25 0.65 0.33 0.26 f l v Pr Nu Re Pr Pr          

Với nhiệt độ chất tải nhiệt và nhiệt độ vách tương đương nhau ta có

1 f v Pr Pr  Ta có 1 2 1 2 S S   suy ra εl =1 (90-[15]) Vậy Nu = 0.26102540.65 0.685 0.3311 = 92.861

Referencias

Ver Descargar ahora ( PDF - 75 página - 1.21 MB )

Documento similar

Sube tus materiales de estudio para descargar todos los documentos.

Subir

Su documento será enriquecido, compartido en 1Library.Co para ayudar en el estudio.

Documento similar