Thiết Kế Hệ Thống Sấy Thùng Quay Sấy Bắp Với Năng Suất 800 Kg/h

Trang chủ Tìm kiếm Trang chủ Tìm kiếm Đồ án: Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp với năng suất 800 kg/h docx 82 1 MB 17 591 4.9 ( 21 lượt) Xem tài liệu Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu Tải về Đang chuẩn bị: 60 Bắt đầu tải xuống Để tải xuống xem đầy đủ hãy nhấn vào bên trên Chủ đề liên quan đồ án quá trình và thiết bị Quá trình và thiết bị Đặc điểm nông sinh học Thiết kế hệ thống sấy thùng Hệ thống sấy thùng

Nội dung

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHÊ HOA HỌC ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY THÙNG QUAY SẤY BẮP VỚI NĂNG SUẤT 800 kg/h GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TIỀN TIẾN NAM SINH VIÊN THỰC HIỆN: VÕ VĂN LINL MSSV: 2004120183 TP.HCM, thứ 6, ngày 12 tháng 6 năm 2015 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp MỤC LỤC Lời mở đầu……………………………………………………………………………5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………………...…..6 1.1 TỒNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU ………………………………………......6 1.1.1 Nguồn gốc và phân loại cây ngô………………………………………...6 1.1.2 Đặc điểm nông sinh học của cây ngô……………………………………6 1.1.3 Thành phần hóa học ………………………………………………........6 1.1.4 Phân bố…………………………………………………………………7 1.2 TỒNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP…………………………………………...9 1.2.1 Bản chất của quá trình sấy …………………………………………........9 1.2.2 Phân loại quá trình sấy………………………………………………….9 1.2.3 Phương pháp thực hiện……………………………………………….. 10 1.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ……………………………………………….....13 CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH……………………………………...14 2.1 CÁC THÔNG SỐ TÁC NHÂN SẤY…………………………………………14 2.2CÁC CÔNG THỨC SỬ DỤNG………………………………………………15 2.3TÍNH THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY …….............................................15 2.3.1 Thông số trạng thái của không khí ngoài trời (A):……………………..15 2.3.2 Thông số trạng thái không khí sau khi đi qua caloriphe (B) …………….16 2.3.3 Thông số trạng thái không khí ra khỏi thiết bị sấy(C) …………………...17 2.4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT……………………………………………...18 2.5 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG CHO THIẾT BỊ SẤY LÝ THUYẾT .…….…19 2.6 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG CHO THIẾT BỊ SẤY THỰC ……………….20 2.7 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH……………………………………………..24 2.7.1 Đường kính của thùng sấy ………………………………………….....24 2.7.2 Chiều dài thùng sấy……………………………………………………25 2.7.3 Thể tích thùng sấy………………………………………………………25 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 2 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp 2.7.4 Cường độ bay hơi ẩm…………………………………………………..25 2.7.5 Thời gian sấy…………………………………………………………..26 2.7.6 Thời gian lưu của vật liệu:…………………………………………….....26 2.7.7 Số vòng quay của thùng……………………………………………...….27 2.7.8 Tính bề dày cách nhiệt của thùng…………………………...…………...27 2.7.8.1 Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến bên trong của thùng sấy....28 2.7.8.2Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy đến môi trường xung quanh α 2 …………………………………………………………………………. …..29 2.7.8.3Hệ số truyền nhiệt K…………………………………………………..32 2.7.8.4 Tính bề mặt truyền nhiệt F………………………………...…..……..32 2.7.8.5 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhâ sấy và không khí bên ngoài Δt tb :…………………………………………………………. ………………….32 2.7.8.6 Tính nhiệt lượng mất mát ra xung quanh:………………...………….33 2.7.9 Kiểm tra bề dày thùng:……………………………………………………33 2.7.10Trở lực qua thùng sấy:………………….…………………………………35 2.7.11 Chọn kích thước cánh đảo trong thùng……………………………….….37 2.7.12 Chiều cao lớp vật liệu chứa trong thùng………...…………………….…38 2.7.1 3 Chọn kích thước của các chi trong thiết bị thùng quay:…….…..………39 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ……………………………………........39 3.1 TÍNH TOÁN BUỒNG ĐỐT………………………………………………..…39 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 3 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp 3.2 TÍNH CALORIPHE………………………………………………………...….44 3.3 THIẾT KẾ BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG………………………………..……48 3.3.1 Chọn động cơ……………………….……………………………………...48 3.3.2 Chon tỷ số truyền động…………………………………………………….49 3.3.3 Tính bộ truyền bánh răng…………………….…………………………….50 3.4 TÍNH VÀNH ĐAI:……………………………………….……………………55 3.5 TÍNH TẢI TRỌNG THÙNG QUAY…………………….…………………....55 3.6 TÍNH CON LĂN ĐỠ:……………………………..…………………………...56 3.7 TÍNH CON LĂN CHẶN:……………..………………………………………57 3.8 TÍNH GẦU TẢI NHẬP LIỆU:……………………..………………………….58 3.8.1 Chọn các chi tiết cơ bản của gầu tải:…………...……………………….….58 3.8.2 Xác định năng suất và công suất của gầu tải:…………………...………….59 3.9 TÍNH XYCLON……..........................................................................................60 3.10 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TRỞ LỰC ĐƯỜNG ỐNG……..……………………..62 3.10.1 Tính trở lực ma sat trên đường ống:………………………………………63 3.10.2 Tính trở lực cục bộ………………………………………………………..65 3.10.3 Tính trở lục cho hệ thống:…………………………………………..……..67 3.11 TÍNH CÔNG SUẤT VÀ CHỌN QUẠT……...…….……………..…….……..68 CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN……………………………………………………………70 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 4 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp TÀI LIỆU THM KHẢO………………………………………………………….…72 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 5 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Lời mở đầu Trong ngành công nghiệp hóa chất, thực phẩm, vật liệu xây dựng… thì sấy là vấn đề rất quan trọng. Trong ngành hóa chất vật liệu quá trình sấy dùng để tách nước và hơi nước ra khỏi nguyên liệu và sản phẩm. Trong ngành công nghiệp và thực phẩm, sấy là công đoạn quan trọng sau thu hoạch. Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng các thiết bị sấy như:buồng sấy, thùng sấy, hầm sấy… Được thầy Tiền Tiến Nam giao cho nhiệm vụ tính toán, thiết kế hệ thống sấy thùng quay với phương thức sấy xuôi chiều, sản phẩm sấy là bắp. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều song vẫn còn rất nhiều thiếu sót vì đây là lần đầu tiên làm đồ án nên cũng chưa có kinh nghiệm. Bên cạnh đó trình độ tự nghiên cứu và khả năng tư duy còn bị giới hạn, nên đồ án của em không thể tránh nhiều thiếu sót. Qua lần làm đồ án này em kính mong thầy cô giáo chỉ bảo đề em có thể hoàn thiện tốt hơn đồ án cũng như bài tập lớn mà thầy cô giáo giao cho em vào những lần sau. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Tiền Tiến Nam, cùng với các thầy cô và bạn bè đã giúp em hoàn thành đồ án đúng hạn. GVHD:TIỀN TIẾN NAM 6 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1TỒNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1.1 Nguồn gốc và phân loại cây ngô Cây ngô có tên khoa học là Zea mays L. thuộc chi Maydeae, họ hòa thảo Gramineae, có nguồn gốc từ Trung Mỹ. Ngô có bộ nhiễm sắc thể (2n=20). Có nhiều cách để người ta phân loại ngô, một trong các cách đó là dựa vào cấu trúc nội nhũ của hạt và hình thái bên ngoài của hạt. Ngô được phân thành các loài phụ: ngô đá rắn, ngô răng ngựa, ngô nếp, ngô đường, ngô nổ, ngô bột, ngô nửa răng ngựa. Từ các loài phụ dựa vào màu hạt và màu lõi ngô được phân chia thành các thứ. Ngoài ra ngô còn được phân loại theo sinh thái học, nông học, thời gian sinh trưởng và thương phẩm. Có rất nhiều giả thuyết về nguồn gốc của ngô tại châu Mỹ như ngô là sản phẩm thuầ n dưỡng trực tiếp từ cỏ ngô (Zea mays ssp. parviglumis) một năm ở Trung Mỹ, có nguồn gốc từ khu vực thung lũng sông Balsas ở miền nam Mexico. Cũng có giả thuyết khác cho rằng ngô sinh ra từ quá trình lai ghép giữa ngô đã thuần hóa nhỏ (dạng thay đổi không đáng kể của ngô dại) với cỏ ngô thuộc đoạn Luxuriantes. Song điều quan trọng nhất nó đã hình thành vô số loài phụ, các thứ và nguồn dị hợp thể của cây ngô , các dạng cây và biến dạng của chúng đã tạo cho nhân loại một loài ngũ cốc có giá trị đứng cạnh lúa mì và lúa nước. 1.1.2 Đặc điểm nông sinh học của cây ngô Cơ quan sinh dưỡng của ngô gồm: rễ, thân và lá làm nhiệm vụ duy trì đời sống cá thể. Hạt được coi là cơ quan khởi đầu của cây. Hạt ngô thuộc loại quả dĩnh gồm 4 bộ phân chính: vỏ hạt, lớp alơron, phôi và nội nhũ. Phía dưới hạt có gốc hạt gắn liền với lõi ngô. Vỏ hạt bao bọc xung quanh, màu sắc vỏ hạt tùy thuộc vào từng giống, nằm sau lớp vỏ hạt là lớp aleron bao bọc lấy nội nhũ và phôi. Nội nhũ là thành phần chính 70-78% trọng lượng hạt, thành phần chủ yếu là tinh bột, ngoài ra còn có protein, lipid, vitamin, khoáng và enzyme để nuôi phôi phát triển. Phôi ngô lớn (chiếm 8 -15%) nên cần chú trọng bảo quản. 1.1.3 Thành phần hóa học Các chất trong hạt ngô dễ bị đồng hóa nên có giá trị dinh dưỡng cao. Hạt ngô chứa tinh bột, lipid, protein, đường (chiếm khoảng 3,5%), chất khoáng (chiếm khoảng 1– 2,4%), vitamin (gồm vitamin A, B1, B2, B6, C và một lượng rất nhỏ xenlulo (2,2%) . Hạt ngô chứa phần lớn tinh bột, hàm lượng tinh bột trong hạt thay GVHD:TIỀN TIẾN NAM 7 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp đổi trong giới hạn 60 - 70%. Hàm lượng lipid cao thứ hai trong các loại ngũ cốc sau lúa mạch, nó chiếm khoả ng (3,5 – 7%). Hàm lượng protein dao động từ 4,8 đến 16,6,% tùy vào mỗi giống. Bảng 1.1. Thành phần hoá học của hạt ngô và gạo (Phân tích trên 100g) Đắc Thành phần hóa học Tinh bột (g) Gạo trắng 65,00 Ngô vàng 68,20 Protein (g) 8,00 9,60 Lipid (g) 2,50 Vitamin A (mg) 0 Vitamin B1 (mg) 0,20 0,28 Vitamin B2 (mg) 0 0,08 Vitamin C (mg) 0 7,70 Nhiệt lượng (Kalo) 340 350 (Cao 5,20 0,03 Điểm, 1988) 1.1.4 Phân bố Trên thế giới, ngô là một trong những cây ngũ cốc quan trọng, diện tích đứng thứ 3 sau lúa mì và lúa nước; sản lượng thứ hai và năng suất cao nhất trong các cây ngũ cốc. Một số nước như Trung Quốc, Mỹ, Braxin chủ yếu là sử dụng ngô lai trong gieo trồng và cũng là những nước có diện tích trồng ngô lớn.Tình hình sản xuất ngô của một số quốc gia trên thế giới được thể hiện qua bảng 1.2 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 8 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Bảng 1.2. Tình hình sản xuất ngô của một số quốc gia trên thế giới năm 2007 Tên nước Italy Mỹ Hy lạp Canada Trung Quốc Ấn Độ Diện tích Năng suất (Triệu ha) (Tạ/ha) 1,06 93,15 30,08 100,64 0,84 80,95 1,08 77,43 26,22 50,01 7,40 19,60 (Nguồn: Số liệu thống kê của FAO, 2008) Sản lượng (triệu tấn) 10,62 280,22 6,80 8,39 131,15 14,50 Qua bảng 1.2 cho thấy, Mỹ là nước có diện tích, năng suất, sản lượng lớn nhất đạt 30,08 triệu ha, với tổng sản lượng đạt 280,22 triệu tấn, năng suất bình quân đạt 100,64 tạ/ha. Ở Việt Nam, ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa và là cây màu quan trọng nhất được trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, đa dạng về mùa vụ gieo trồng và hệ thống canh tác.Ở nước ta ngô được trồng ở hầu hết các địa phương có đất cao dễ thoát hơi nước. Những vùng trồng ngô lớn là Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, miền núi phía Bắc, Trung du đồng bằng Sông Hồng, Duyên hải Miền Trung Bảng 1.3. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam từ năm 2004 đến năm 2006 Năm 2004 2005 2006 Diện tích (1000 ha) 991,10 1052,60 1031,60 Năng suất (Tạ/ha) 34,6171 35,6859 37,024 Sản lượng (1000 tấn) 343,09 375,63 381,94 Vấn đề bảo quản ngô nhìn chung là khó khăn vì ngô là môi trường thuận lợi rất thích hợp cho sâu mọt phá hoại. Muốn bảo quản lâu dài thì hạt phải có chất lượng ban đầu tốt, có độ ẩm an toàn. Vì vậy quá trình sấy hạt sau thu hoạch có vai trò quan trọng trong bảo quản, chế biến cũng như nâng cao chất lượng hạt. Với phương pháp GVHD:TIỀN TIẾN NAM 9 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp này sẽ bảo quản được lâu hơn, dể dàng vận chuyển và ứng dụng cho nhiều quá trình chế biến các sản phẩm khác. 1.2 TỒNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP 1.2.1 Bản chất của quá trình sấy Sấy là qúa trình tách pha lỏng ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt, là quá trình khuếch tán do sự chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác do chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh. 1.2.2 Phân loại quá trình sấy Người ta phân biệt ra 2 loại:  Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng, gió ... Tuy nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn là cần diện tích sân phơi rộng và phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi trong mùa mưa .  Sấy nhân tạo: là quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dung dến tác nhân sấy như khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt.Quá trính sấy này nhân, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên. Và cũng có nhiều cách phân loại:  Dựa vào tác nhân sấy: - Sấy bằng không khí hay khói lò. - Sấy thăng hoa. - Sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tầng.  Dựa vào áp suất làm việc: - Sấy chân không. - Sấy ở áp suất thường.  Dựa vào phương pháp làm việc: - Máy sấy liên tục. GVHD:TIỀN TIẾN NAM 10 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp - Máy sấy gián đoạn.  Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho qúa trình sấy: - Máy sấy tiếp xúc hoặc máy sấy đối lưu. - Máy sấy bức xạ hoặc máy sấy bằng dòng điện cao tầng  Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy tầng sôi, sấy phun…  Dựa vào chuyển động tương hỗ của tác nhân sấy và vật liệu sấy: sấy xuôi chiều, ngược chiều, chéo dòng… 1.2.3 Phương pháp thực hiện Để nâng cao giá trị sử dụng niều mặt của ngô thì các công đoạn sau thu hoạch như làm khô, bảo quản và chế biến nhằm làm giảm tổn thất cũng như duy trì chất lượng ngô là việc làm vô cùng quan trọng và cần thiết. Khi bảo quản ngô hạt phải đặc biệt quan tâm tới tình trạng phôi ngô vì phôi ngô dễ hút ẩm, có sức hấp dẫn mọt cao, dễ hư hỏng. Đặc biệt sẽ xảy ra quá trình hô hấp trong quá trình bảo quản. Mục tiêu của bảo quản: giữ được đến mức tối đa số lượng và chất lượng của đối tượng bảo quản trong suốt quá trình bảo quản. Ngô hạt không có vỏ như vỏ trấu, nếu điều kiện bảo quản không tốt (ngô chưa chín già, phơi chưa thật khô, dụng cụ chứa đựng không kín...)thì chim, chuột, mốc, mọt có thể phá hỏng hoàn toàn cả kho ngô trong vòng vài ba tháng. Vì vậy cần làm ngô khô đến độ ẩm 12-13% để có thể bảo quản an toàn, hạn chế mức độ hư hỏng. Có thể làm khô ngô khô bằng hai cách: Phơi nắng hoặc sấy. Nhưng trong đề tài này yêu cầu sử dụng phương pháp sấy cho nên muốn bảo quản lương thực hoặc chế biến sản phẩm chất lượng cao, các loại hạt cần được sấy xuống độ ẩm bảo quản hoặc chế biến. Để thực hiện quá trình sấy có thể sử dụng nhiều hệ thống như buồng sấy, hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy…Mỗi hệ thống đều có những ưu, nhược điểm và GVHD:TIỀN TIẾN NAM 11 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp phạm vi ứng dụng khác nhau. Chế độ sấy có ảnh hưởng rất lớn chất lượng sản phẩm vì sấy là quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất phức tạp và không những làm thay đổi cấu trúc vật lý mà còn cả thành phần hóa học của nguyện liệu. Để sấy ngô là nông sản dạng hạt, người ta thường dùng thiết bị sấy tháp hoặc sấy thùng quay. Ở đồ án môn học này, em chọn thiết bị sấy thùng quay là thiết bị chuyên dụng để sấy vật liệu dạng hạt, cục nhỏ và được dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch. Trong thiết bị sấy thùng quay, vật liệu được sấy ở trạng thái xáo trộn và trao đổi nhiệt đối lưu với tác nhân sấy. Trong quá trình sấy, hạt được đảo trộn mạnh và tiếp xúc tốt với tác nhân sấy nên tốc độ sấy nhanh và hạt được sấy đều hơn và hệ thống sấy thùng quay có thể làm việc liên tục với năng suất lớn. Tác nhân sấy sử dụng cho quá trình sấy có thể là không khí nóng hoặc khói lò. Quá trình sấy bắp đòi hỏi đảm bảo tính vệ sinh an toàn cho thực phẩm nên ở đây ta chọn tác nhân sấy là không khí, được đun nóng bởi caloriphe, nhiệt cung cấp cho không khí trong caloriphe là từ khói lò. Nhiệt độ tác nhân sấy phụ thuộc vào bản của hạt. Nguyên liệu là bắp là nguyên liệu chứa nhiều tinh bột, cho nên nhiệt độ sấy phụ thuộc vào nhiệt độ hồ hóa tinh bột, nhiệt độ hồ hóa tinh bột là khoảng 60 0C, do đó cần chọn nhiệt độ tác nhân sấy phù hợp, không cao cũng không thấp, mục đích là đẩy nhanh quá trình sấy và không làm cho nhiệt độ của nguyên liệu vượt quá nhiệt độ hồ hóa, vì vậy em chọn nhiệt độ tác nhân sấy đưa vào thùng sấy là 550C. Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không quá 3 m/s để tránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng. Vận tốc của thùng khoảng 5- 8 vòng /phút. Để giảm thời gian sấy ta phải tăng tốc độ tác nhân sấy bằng hệ thống quạt ly tâm hay hướng trục .Dựa vào nguyên liệu là ngô ta chọn chế độ sấy cùng chiều vì phương pháp này có cường độ cao, thời gian sấy giảm, sản phẩm ra khỏi hầm đã nguội, kinh tế hơn, áp dụng cho các sản phẩm không cần để ý tới cong vênh, nứt GVHD:TIỀN TIẾN NAM 12 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp nẻ,còn sấy ngược chiều thì thành phẩm phải có chất lương cao như không được không cong vênh và nứt nẻ. Các cánh trộn trong thùng chứa có tác dụng phân phối đều cho vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trôn vật liệu để tăng diện tích tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy, cấu tạo của cánh trộn phụ thuôc vào kích thước vật liệu sấy và độ ẩm của nó. Các loại cánh đảo phổ biến như : - Cánh đảo nâng , đổ: dùng để sấy vật liệu có kích thước lớn, dễ bám dính vào thùng thì dùng cánh nâng vật sấy lên cao rồi đổ xuống tạo mưa hạt. - Cánh đảo phân chia (phân phối): dùng với vật sấy có kích thước nhỏ hơn, dễ chảy. - Cánh đảo hình quạt: được dùng cho trường hợp vật sấy có kích thước lớn và có trọng lượng riêng lớn. - Cánh đảo trộn: dùng cho vật sấy có kích thước nhỏ như bột. a) b) c) d) e) Hình 1:Các dạng cánh đảo a-Cánh nâng, đổ; b,c-Cánh phân chia; d-Cánh hình quạt; e-Cánh đảo trộn. GVHD:TIỀN TIẾN NAM 13 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Ưu điểm: + Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. + Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100kg ẩm bay hơi/m3h. + Thiết bị nhỏ gọn, có thể cơ khí và tự động hóa hoàn toàn. Nhược điểm + Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn. Do đó trong nhiều trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm sấy. 1.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Vật liệu sấy là bắp hạt sau khi được rửa sạch, đề cho ráo nước tuốt ra khỏi cùi, được cho vào buồng chứa, sau đó được nhập liệu vào thùng sấy bằng hệ thống gầu tải. Bắp hạt khi vào thùng sấy có độ ẩm ban đầu là 22%, chuyển động cùng chiều với tác nhân sấy. Tác nhân sấy sử dụng là không khí được gia nhiêt bằng khói lò qua hệ thống caloriphe khí- khói, do khói lò nhiệt độ quá cao nên phải sử dụng buồng hòa trộn khí trước khi vào caloriphe trong trường hợp khói lò có nhiệt độ quá cao để đảm bảo đúng nhiệt đô vào thiết bị sấy. Dòng tác nhân sấy được gia tốc bằng quạt đẩy đặt ở trước thiết bị, và quạt hút đặt cuối thiết bị.Thùng sấy có dạng hình trụ đặt nằm nghiêng một góc 3-50C so với mặt phẳng ngang, được đặt trên một hệ thống các con lăn đỡ và chặn. Chuyển động quay của thùng được thực hiện nhờ bộ truyền động từ động cơ sang hộp giảm tốc đến bánh răng gắn trên thùng. Bên trong thùng có gắn các cánh nâng, dùng để nâng và đảo trộn vật liệu sấy, mục đích là tăng diện tích tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy, do đó tăng bề mặt truyền nhiệt, tăng cường trao đổi nhiệt để quá trình sấy diễn ra triệt để. Trong thùng sấy, bắp hạt được nâng lên đến độ cao nhất định, sau đó rơi xuống. Trong quá trình đó, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy, thực hiện các quá trình truyền nhiệt và truyền khối làm bay hơi ẩm. Nhờ độ nghiêng của thùng mà vật liệu sẽ được vận chuyển đi dọc theo chiều dài thùng.. Khi đi hết chiều dài thùng sấy, vật liệu sấy sẽ đạt được độ ẩm cần thiết cho quá trình bảo quản là 12% -13%. Sản phẩm bắp(ngô) hạt sau khi sấy được đưa vào buồng tháo liệu, sau khi qua cửa tháo liệu sẽ được băng tải đưa ra ngoài và vào hệ thống bao gói, để GVHD:TIỀN TIẾN NAM 14 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp bảo quản hay dùng vào các mục đích chế biến khác. Dòng tác nhân sấy sau khi qua buồng sấy chứa nhiều bụi, do đó cần phải đưa qua một hệ thống lọc bụi để tránh thải bụi bẩn vào không khí gây ô nhiễm. Ở đây, ta sử dụng hệ thống lọc bụi bằng cyclon đơn có gồm 2 xyclon ghép song song với nhau. Không khí sau khi lọc bụi sẽ được thải vào môi trường. Phần bụi lắng sẽ được thu hồi qua cửa thu bụi của cyclon và được xử lý riêng. CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH Vật liệu sấy là ngô(bắp) hạt, có các thông số vật lý cơ bản như sau: Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy : 1 =22% Độ ẩm cuối của vật liệu sấy: 2 =13% Khối lượng riêng của hạt vật liệu: r = 1000-1300 kg/m3 (phụ lục 4/330-[3]) Khối lượng riêng khối hạt: r = 600-850 kg/m3 (phụ lục 4/230-[3]) Kích thước bắp hạt (phụ lục 3/220-[3])  Dài: l = 5,2 -14mm  Rộng: b = 5 -11mm  Dày:  =3 -8 mm  Dường kính tương đương:dtđ =7,5mm  Năng suất nhập liệu: G1 = 800 kg/h.  Nhiệt dung riêng của vật kiêu khô: Ck = 1.2 – 1.7 kJ/kg.K (Trang 20- [1]) Chọn Cvk=1,45 kJ/kg.K      2.1 CÁC THÔNG SỐ TÁC NHÂN SẤY Ta kí hiệu các đại lượng như sau: G1,G2:Lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi mấy sấy (kg/h). 1,2: Độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy tính theo % khối lượng vật liệu ướt W:Độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi đi qua máy sấy (kg/h). Gk:Lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua mấy sấy (kg/h) d0:Hàm ẩm của không khí ngoài trời(kg ẩm/kg kkk) GVHD:TIỀN TIẾN NAM 15 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp d1:Hàm ẩm của không khí trước khi vào buồng sấy (kg ẩm/kg kkk) d2: Hàm ẩm của không khí sau khi sấy (kg ẩm/kg kkk) 2.2 CÁC CÔNG THỨC SỬ DỤNG Dùng tác nhân sấy là không khí  Áp suất bão hòa của hơi nước trong không khí ẩm theo nhiệt độ: ( pb =exp 12−  4026 , 42 235 , 5+t o C ) [bar] (CT 2.11/14-[14]) Độ chứa ẩm d d=0 ,621 ϕ. pb B−ϕ. pb [kg/kgkkk] Với B: áp suất khí trời. B =1at = 0,981bar  Enthapy của không khí ẩm (CT 2.15/15-[14]) I =C pk . t+d (r +C pa .t )=1, 004 . t+ d (2500+1 ,842 . t ) [kj/kgkkk] (CT 2.17/15-[14])     Trong đó: Cpk : nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk = 1,004 kJ/kgoK Cpa : nhiệt dung riêng của hơi nước, Cpa = 1,842 kJ/kgoK r : ần nhiệt hóa hơi của nước r =2500 kJ/kg Thể tích riêng của không khí ẩm v= RT 288 .T = M ( B−ϕ . p b ) B−ϕ . pb [m3/kgkkk] (CT VII.8/94–[6]) Trong đó, R: Hằng số khí, R=288J/kg.0K; M: khối lượng không khí,M= 29 kg/kmol B,pb: áp suất khí trời và phân áp suất bão hòa của hơi nước trong không 2 khí, N/m . T: nhiệt độ của không khí,0K 2.3 TÍNH THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY 2.3.1Thông số trạng thái của không khí ngoài trời (A): GVHD:TIỀN TIẾN NAM 16 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Trạng thái không khí ngoải trời được biểu diễn bằng trạng thái A, xác định bằng cặp thông số (to, 0). Chọn A có : to =260C và 0 = 81% (do bắp được trồng nhiều vụ trong năm nên tính theo mùa mưa, ít nắng đề thiết bị làm việc tốt quanh năm nên ta chon nhiệt độ không khí trung bình năm ở Đồng Nai từ 25 0C-270C và độ ẩm tương đối của không khí trung bình từ 80-82% .  Áp suất hơi bảo hòa 4026 , 42 4026 , 42 pb =exp 12− =exp 12− =0 , 0335 o 235 , 5+t o 235 ,5+26 [bar]  Độ chứa ẩm ) ( ( d o =0 , 621 ϕo . p b o B−ϕ o . p b =0 , 621 o ) 0 , 81. 0 , 0335 =0 , 0177 0 , 981−0 , 81. 0 , 0335 (kg ẩm/kg kkk) Enthalpy  I o =1, 004 . t o + d o (2500+1 , 842. t o ) ¿ 1 ,004 . 26+ 0 ,0177 .(2500+1 , 842 .26 )=71 , 202 ( kJ/kgkk)  Thể tích riêng v0= 288 .( 26+ 273) RT 288 .T = = =0 , 903( m3 / kgkkk ) M ( B−ϕ . pb ) B−ϕ . pb 0 0 . 981. 105 −0 , 81 .0 , 0335 .10 5 0 2.3.2 Thông số trạng thái không khí sau khi đi qua caloriphe (B) Không khí được quạt đưa vào caloriphe và được đốt nóng đẳng ẩm (d1 =d0) đến trạng thái B( d1,t1). Trạng thái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng quay. Nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy , do tính chất của vật liệu sấy và quy trình công nghệ quy định. Nhiệt độ của tác nhân sấy ở B được chọn phải thấp hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột. Do ngô là loại 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 hạt tinh bột bị hồ hóa và tạo thành một lớp keo mỏng bịt kín bề mặt thoát ẩm từlong vật liệu ra ngoài. Ngô được sấy nhằm mục đích cho người sử dụng vì vậy phải sấy ở nhiệt độ thấp, khoảng 40 -550C. Do đó, chọn điểm B: t1=550 C và d1 =d0 = 0,0177(kg/kgkkk)  Áp suất hơi bảo hòa ( pb 1=exp 12− 4026 , 42 4026 , 42 =exp 12− =0 , 155( bar ) 235 , 5+t 1 235 , 5+55 GVHD:TIỀN TIẾN NAM ) ( 17 ) SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Tử độ chứa ẩm suy ra độ ẩm tương đối d 1 .B => ϕ1 = pb (0 , 621+d 1 ) 1 =  0 , 0177 .0 , 981 =0 ,174 0 , 155 .(0, 621+0 , 0173) Enthalpy I 1 =1 , 004 . t 1 + d 1 (2500+1 , 842. t 1 ) ¿ 1 ,004 . 55+0 , 0177 .(2500+1 , 842. 55 )=101. 263(kj /kgkkk )  Thể tích riêng v 1= 288 .T 1 B−ϕ 1 . p b1 = 288 (55+ 273) =0 , 990 (m3 ¿ kgkkk ) 5 5 0 , 981. 10 −0 , 174 . 0 ,155 . 10 2.3.3 Thông số trạng thái không khí ra khỏi thiết bị sấy(C). Không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bị để thực hiện quá trình sấy lý thuyết(I1= I2), trạng thái không khí ở đầu ra của thiết bị sấy là C(t2,ᵩ2). Nhiệt của tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy t2 tùy chọn sao cho tổn thất do tác nhân sấy mang đi là bé nhất, nhưng phải tránh hiện tượng đọng sương, nghĩa là tránh trạng thái C nằm trên đường bảo 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, Enthalpy:I1=I2=101,263 kj/kgkk Chọn nhiệt độ đầu ra của thiết bị sấy là t2=350C  Áp suất hơi bảo hòa ( pb =exp 12− 2  4026 , 42 4026 , 42 =exp 12− =0 ,0558 (bar ) 235 , 5+t 2 235 , 5+35 ) ( ) Độ chứa ẩm Từ Ethalpy: ⇒ d2 = I 2 =1 , 004 . t2 +d 2 (2500+1 , 842. t 2 ) I 2−1 , 004 . t 2 101, 263−1, 004 . 35 = =0 , 0258(kg /kgkkk ) 2500+1 , 842. t 2 2500+1 ,842 . 35 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 18 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp  Độ ẩm tương đối ϕ2= d2 . B 0 , 0258. 0 , 981 =0 , 701 p b (0 , 621+d 2 ) 0 , 0558 .(0 ,621+0 ,0258 ) = 2  Thể tích riêng v 2= Bảng 2.1 288 .T 2 288 (35+273) 3 = =0 , 942(m ¿ kgkkk ) 5 5 B−ϕ 2 . p b 0 , 981 .10 −0 , 701. 0 , 0558 .10 2 Trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết Đại lượng Trạng thái không khí ban đầu(A) Trạng thái không khí vào thiết bị sấy (B) t (oC)  (đơn vị) d (kg/kgkk) I (kJ/kgkk) pb (bar) v (m3/kgkk) 26 0,81 0,0177 71,202 0,0335 0,903 55 0,174 0,0177 101,263 0,155 0,990 Trạng thái không khí ra khỏi thiết bị sấy (C) 35 0,701 0,0258 101,263 0,0558 0,942 2.4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT  Phương trình cân bằng vật chất W G1  G2 W G11  G22  (Trang 127-[1]) Lượng hơi ẩm bốc trong 1 giờ W =G 1 ω 1−ω2 1−ω 2 =800 0 , 22−0 , 13 =82 , 759( kg / h) 1−0 , 13  Lượng vật liệu khô tuyệt đối: Gk =G 1 ( 1−ω1 )=G 2 ( 1−ω 2 ) =>G k=800( 1−0 , 22)=624 ( kg / h )  Năng suất của sản phẩm sấy: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 19 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp G 2 =G 1−W =800−82 ,759=717 , 241 ( kg / h ) 2.5 CÂN BẰNG NÂNG LƯỢNG CHO THUYẾT BỊ SẤY LÝ THUYẾT: Người ta gọi thiết bị sấy lý tưởng là thiết bị sấy thỏa mản các điều kiện sau đây:      Nhiệt lượng bổ sung QBS=0 Tổn thất nhiệt qua các kết cấu bao che QBC=0 Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải QCt=0 Tổn thất do vật liệu sấy mang đi QV=0 Chỉ có tổn thất do tác nhân sấy mang đi Do không có nhiệt lượng bổ sung và các loại tổn thất nên nhiệt lượng cần thiết để bốc hơi ẩm trong vật liệu sấy được lấy ngay chính nhiệt lượng của tác nhân sấy và sau đó ẩm dưới dạng hơi lại quay trở lại tác nhân và mang trả lại cho tác nhân một nhiệt lượng đúng bằng thế, nhiệt lượng này thể hiện dưới dạng nhiệt ẩn hóa hơi và nhiệt vật lý của hơi nước. Vì vậy người ta xem quá trình sấy lý tưởng là quá trình đẳng entanpy. Đây là đặc trưng cơ bản của quá trình sấy lý thuyết. Giả sử lượng khí vào ra thiết bị sấy là không đổi, kí hiệu là : L 0 (kg/h) Theo phương trình cân bằng vật chất ta có: L0 d 1 +G 1 ω1 =L0 d 2 +G2 ω2  Lượng không khí khô cần thiết L0 =  (CT7.13/131-[1]) Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi một kg ẩm: l0 =  W 82 , 759 = =10217 , 160(kg /h ) d 2−d0 0 , 0258−0 , 0177 L0 1 1 = = =123 , 457 W d 2−d 0 0 , 0258−0 , 0177 (kgkkk/kg ẩm) [1]) (CT 7.14/131- Phương trình cân bằng nhiệt cho thiết bị sấy lý thuyết Q0 =L0 ( I 1 −I 0 )=L0 ( I 2−I 0 )=10217,160 (101,263-71,202 )=307138,0468( KJ/h ) (CT 7.15/131-[1])  Nhiệt lượng tiêu hao riêng q 0= Q0 307138 ,0486 = =3711, 234 W 82 ,759 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 20 (kj/kh ẩm) (CT 7.16/131-[1]) SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp 2.6 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG CHO THIẾT BỊ SẤY THỰC: Một thiết bị sấy ngoài tổn thất do tác nhân sấy mang đi còn có thề có nhiệt lượng bổ sung QBS và luôn luôn tồn tại tổn thất nhiệt ra môi trường qua kết cấu bao che QBC, tồn thất nhiệt do thiết bị sấy chuyển tải và tổn thất nhiệt lượng do vật liệu sấy mang đi QV. Trong thiết bị sấy thùng quay, không sử dụng nhiệt bổ sung và thiết bị không có thiết bị chuyển tải, dó đó QBS=0, QCT=0.  Nhiệt lượng đưa vào hệ thống sấy gồm:  Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong calorifer: L(I1-I2)  Nhiệt lượng bổ sung QBS  Nhiệt vật lý do thiết bị chuyển tải mang vào : GCTCCTtCT1  Nhiệt vật lý do vật liệu sấy mang vào: [(G1-W)CV1+WCa]tV1  Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy gồm:  Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi L(I2-I0)  Nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che: QBC  Nhiệt vật lý do thiết bị chuyển tải mang ra : GCTCCTtCT2  Nhiệt vật lý do vật liệu sấy mang ra: G2CV2tV2. Với  tV1: nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy, thường lấy bằng nhiệt độ môi trường: tv1 = to = 26oC  tV2: nhiệt độ cuối cùa vật liệu sấy sau khi ra khỏi thiết bị sấy: tv2 = t2 – (50C) = 35 – 5 = 30oC , ta chọn nhỏ hơn nhiệt độ đầu ra của tác nhân sấy 3-50C. Cv1 = Cv2 = Cv: nhiệt dung riêng của vật liệu sấy vào và ra khỏi thiết bị sấy là như nhau. Ở đây nhiệt dung riêng của vật liệu sấy ở 2 =13% : Cv = Cvk(1-2) + Ca. 2,kJ/kgoK (CT 7.40/141-[1]) Với: Ca: nhiệt dung riêng của ẩm, Ca=Cn=4,18KJ/kg0K Cvk=1,45(kJ/kg.K): nhiệt dung riêng của vật kiêu khô. => Cv = Cvk(1-2) + Ca. 2= 1,45.(1 - 0,13) + 4,18.0,13=1,8049(kJ/kg.K) - Cân bằng nhiệt lượng vào ra tiết bị sấy, ta có: L(I1-I0)+QBS+ GCTCCTtCT1+ [(G1-W)CV1+WCa]tV1 = L(I2-I0) + QBC + GCTCCTtCT2+ G2CV2tV2 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 21 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Trong đó: G2 G1  W , ta xem CV CV CV - Vậy nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy thực: Q = L(I1-I0)= L(I2-I0) - QBS +QBC + GCTCCT (tCT2-tCT1)+ G2CV2 (tV2 –tV1) -WCatV1 Đặt QCT= GCTCCT (tCT2-tCT1), QV= G2CV2 (tV2 –tV1) tương ứng là tổn thất do thiết bị chuyển tải và tổn thất do vật liệu sấy mang đi ta được: Q = L(I1-I0)= L(I2-I0) + QV +QBC - WCatV1 - Xét cho 1 kg ẩm cần bốc hơi: q = l(I1 – Io) = l(I2 – Io) + qBC + qv – Catv1 2 QV 1 1 Q V G 2 C V (t V 2−t V 1 ) l= qV = = d 2 −d 1 W W ; ; qV = W Trong đó  Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy: Qv = G2Cv(tv2 – tv1) = 717,241. 1,8049.(30 – 26) = 5178,193 (kJ/h) Q 5178 ,193 q v= v = =62 , 570 W 82 ,759 (kJ/kg ẩm)  Tổn thất nhiệt qua cơ cấu bao che Tổn thất nhiêt qua cơ cấu bao che hay qua môi trường Q BC thường chiếm khoảng 3-5% nhiệt lượng tiêu hao hữu ích QBC=(0,03-0,05)Qhi Trong đó : Qhi: là nhiệt hữu ích cần thiết để làm bay hơi ẩm trong vật liệu: Qhi = W.[rtv1 + Ca(t2 – tv1)] Với rtv1: ẩn nhiệt hóa hơi chủa nước trong vật liệu sấy ở nhiệt độ vảo, rtv1=2500 kJ/kg  Qhi= 82,759.[2500 + 1,842.(35 – 26)] = 208269,479 (kJ/h) QBC = 0,03.Qhi= 0,03. 208269,479 =6248.0844(kj/h) Q 6248 , 0844 q BC = BC = =75 , 497 W 82 ,759 (kj/kg ẩm) Δ=C t −q −q a V1 BC V :nhiệt lượng riêng cần bổ sung cho quá trình sấy thực, Đặt là đại lượng đặc trưng cho sự sai khác giữa quá trình sấy thực tế và sấy lý thuyết.  Quá trình sấy ly thuyết: Δ=0 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 22 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết: Q = L(I2 – Io) =10217,160(101,263-71,202)=307138,0468(KJ/h) q = l(I1 – Io)=123,457(101,263-71,202)=3707,908(KJ/kg ẩm)  Quá trình sấy thực tế: Δ≠0 Δ=C a t V 1−qBC −q V =4,18.26-75,497-62,570= -29.369(kJ/kg ẩm) ⇒ Catv1 < qBC + qv => => Δ Trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy thực nằm dưới đường I 1(vậy đường sấy thực tế nằm dưới đường sấy lý thuyết) Từ đó ta xác định lại các tính chất của tác nhân sấy khi ra khỏi thùng sấy I 2 =I 1 + Δ l Tuy nhên vì chưa biết l nên ta xác định độ chứa ẩm d2 trước thông qua t2 đã biết:  Độ chứa ẩm của tác nhân sấy C (t −t )+ d o (i1 −Δ) d 2 = pk 1 2 (i 2 −Δ) (CT 7.31/138–[1]) Trong đó: i1=2500+1,842.55=2601,31(KJ/kg) i2=2500+ 1,842.35=2536,842(kJ/kg)   d 2= 1 ,004(55−35 )+0 ,0177 (2601 ,31+26,369 ) =0 , 026(kg /kgkkk ) 2536,842+26,369 Enthalpy I 2 =1 , 004 . t 2 +d 2 (2500+1 , 842. t 2 ) ¿ 1 ,004 . 35+0 , 0274 (2500+1 ,842 . 35)=101, 816( kj/kgkkk )  Áp suất hơi bảo hòa ( pb 2=exp 12− GVHD:TIỀN TIẾN NAM 4026 , 42 4026 , 42 =exp 12− =0 ,0558 235 , 5+t 2 235 , 5+35 ) ( 23 ) (bar) SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp  Độ ẩm tương đối ϕ 2= d2 . B 0 , 0274 . 0 ,981 = =0 , 743 p b (0 , 621+d 2 ) 0 , 0558 .(0 ,621+ 0 ,0274 ) 2  Thể tích riêng v2= 288 .T 2 B−ϕ 2 . p b = 2 288 (35+273) 3 =0 , 944 (m ¿ kgkkk ) 5 5 0 , 981 .10 −0 , 743 .0 , 0558 . 10 =>Lượng tác nhân khô cần thiết: L= W 82 , 579 = =9949 ,277 (kg /h) d 2 −d 1 0 , 026−0 ,0177 Lượng tác nhân tiêu hao riêng:  l=  L 1 1 = = =120 , 492 W d 2−d 1 0 , 026−0 , 0177 (kg/kg ẩm) Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sấy thực: Q= L(I2 – Io) + QBC + Qv - WCatv =9949,277( 101,816 -71,202)+ 6248.0844+ 5178.193 -82,759.4,18.26 =307019,2(kj/h)   Lượng nhiệt cung cấp: Q 307019,2 q= = =3709 , 798 W 82,759 (kJ/kg ẩm) Hiệu suất sấy Q 208269,479 η= hi = =0 . 678 Q 307019,2 2.7 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 2.7.1 Đường kính của thùng sấy Dt = 0 .0188 V ∗ √ 1−β ω √ (CTVII.49-trang 121-[7]) Trong đó: + β : Hệ số chứa, giá trị từ 20% GVHD:TIỀN TIẾN NAM 24 ¿ 30% SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp + : Vận tốc của khí ra khỏi thùng sấy, ω=2 m/s÷3 m/s ω 3 +V: lưu lượng của khí ẩm ra khỏi thùng sấy ( m /h ) ⇒ V 2 =L. v 2 =10217 , 160. 0 , 942=9424 , 565(m3 /h ) Chọn: hệ số chứa β = 20%, vận tốc Dt = ⇒ ω =3m/s 0 ,0188 9424 ,565 . =1 ,178(m) 3 √1−0,2 √ Dựa vào kích thước chuẩn (BảngXIII.6/359–[7]), ta chon Dt =1,2(m). - Tính lại Ta có: ω Dt = : 0.0188 V . √ 1−β ω √ 2 ω= ⇒ - 2 0 , 0188 .V 0 ,0188 . 9424 ,565 = =2 , 892(m/s ) . D 2 .(1−β ) 1,22 . (1−0,2) t Kiểm tra lại tốc độ tác nhân sấy 3 Ta có t1=500C=> ρ1 =1 ,093 (Kg /m ) (Tra bảng I.255 trang 318-[6]) Vậy V0=L.v0=10217,160.0.903=9226,095(m3/h)=2,562(m3/s) V 1 =L. v 1 =10217 , 160. 0 , 99=10114, 988(m3 /h)=2, 81(m3 /s ) V 2 =L. v 2 =10217 , 160. 0 , 942=9424 , 565(m3 /h )=2 , 618(m3 / s )  Lượng tác nhân sấy trung bình trong thùng sấy: V= V 1 +V 2 10114, 988+ 9424 , 565 = =9769 ,777( m3 /h)=2 ,714 (m3 / s ) 2 2  Tiết diện tự do của thùng sấy 2 Dt 1 . 22 Ftd =(1−β ). Ft =(1−0 . 2)π . =(1−0 .2 ). π . =0 , 904 (m 2 ) 4 4  Vận tốc tác nhân sấy: V 2 ,714 ' vk = = =3 , 00221(m/s) F 0 , 904 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 25 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp  Sai số so với vận tốc chọn ' ε= v k −v k ' vk . 100 %= 3 , 00221−2 , 892 . 100 %=3 , 671% 3 , 00221 Sai số nhỏ nên ta vẫn chấp nhận vận tốc ban đầu là ω=2,892(m/ s) 2.7.2 Chiều dài thùng sấy: L = Chọn tỉ lệ D 3,5-7, ta chọn L = D 6 (trang 121-[7]) ⇒ Lt =6 . D t =6 . 1,2=7,2(m) . Vậy ta chọn Lt= 7,5(m) 2.7.3 Thể tích thùng sấy: Ta có: V t= ΠD 2 t 4 . Lt = 3 , 14 .1,22 7,5=8 , 478 4 (m3) (VII.51/121-[7]) 2.7.4 Cường độ bay hơi ẩm: A= Ta có: 82 ,759 =9, 762 8 ,478 (kg ẩm/ ƯW = Vt m3 h) (CT VII.50/121-[7]) 2.7.5 Thời gian sấy: Ta có: τ= (ω1 −ω 2 ) −0 ,27 11.1 . M (CT 8.10/115-[14]) Trong đó:Hệ số M phụ thuộc vào đường kính trung bình của hạt cho bảng sau: Bảng 2.2 Hệ số M d(mm) 1 M.102 1,43 2 1,25 3 1,00 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 4 0,83 5 0,70 26 6 0,60 7 0,53 8 0,47 9 0,43 10 0,38 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp -2 Ta có d=7,5mm, theo bảng trên ta có M=0,5.10 τ= => 0 ,22−0,13 −0,27=1 .352(h )=81 ,0973( phút ) 11,1 .0,5 .10−2 2.7.6 Thời gian lưu của vật liệu: Thời gian lưu mà lật liệu lưu trú trong thùng (thời gian vật liệu di hết chiều dài của thùng): τ 1= V T β . ρv 8 , 478 . 0,2. 650 = =1 ,378 (h)=82 ,661( phút ) G1 800 Với ρv =650kg/m3 => τ1 > τ do đó thỏa mản điều kiện. 2.7.7 Số vòng quay của thùng Ta có: n, = m . k. L , τ . Dt . tgα ( CTVII.52/122 –[7]) Trong đó : + n’: số vòng quay của thùng. GVHD:TIỀN TIẾN NAM 27 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp + L: là chiều dài của thùng. +  : Góc nghiêng của thùng quay, độ. Thường góc nghiêng của thùng dài là 2.5-30, còn thùng ngắn đến 60, chọn  =3 0  tg = 0,0524 + m : Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh trong thùng, m = 0,5 + k : Hệ số phụ thuộc vào chiều chuyển động của khí, k = 0,65 +  : Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng quay, phút ⇒n ' = 0,5 .0 ,65.7,5 =0 ,958 82 ,661. 1,2.0 ,0524 (vòng/phút). (trang 122-[7]) Ban đầu ta chọn n=1(vòng/phút) Kiểm tra lại sai số vòng quay: ' ε= n−n 1−0 , 958 . 100 %= . 100 %=4,2 % n 1 =>1 sai số vẫn chấp nhận. 2.7.8 Tính bề dày cách nhiệt của thùng Máy sấy có thề có hay không lớp cách nhiệt,để tránh nhiệt trong máy sấy mất mát nhiều và để đảm bảo nhiệt độ bên ngoài thùng sấy có thể cho phép công nhân làm việc bên cạnh được thì thường bọc lớp cách nhiệt cho máy sấy. 2.7.8.1 Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến bên trong của thùng sấy Bảng 2.3 Các hệ số của không khí bên trong thùng sấy. ST T 1 Thông số Vận tốc GVHD:TIỀN TIẾN NAM Kí hiệu ω Đơn vị m/s 28 Tài liệu tham Giá trị khaỏ 2,892 [2.7.1] SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp 2 3 4 5 Nhiệt độ trung bình Hệ số dẩn nhiệt Độ nhớt Khối lượng riêng tk k k k o 6 Độ nhớt động học k m2/s C W/m.oK Ns/m2 kg/m3 45 Phụ lục 6/350[1] 0,02795 Phụ lục 6/350[1] 1,935.10-5 Phụ lục 6/350[1] 1,1105 νk = μk ρk 1,746.10-5 - Chế độ chảy của tác nhân trong thiết bị: Chuẩn số Reynolds: Re= ω. Dt 2 , 892 .1,2 = =1 , 988. 105 −5 ν k 1 , 746 .10 Re> 104=> dòng tác nhân chảy rối trong thùng sấy. Quá trình truyền nhiệt trong quá trình trong thùng xem như là quá trình truyền nhiệt trong ống có dòng chảy xoáy(rối), là quá trình truyền nhiệt do sự trộn lẩn của các lớp lưu chất trong và ngoài xa trục của dòng chả. Có thể bỏ qua sự truyền nhiệt do đối lưu tự nhiên. Vậy, quá trình truyền nhiệt giữa tác nhân sấy và thành thiết bị là truyền nhiệt do đối lưu cưỡng bức, dòng chảy trong ống có L εl = 1,14 L =6 D => Nu = 0,018.1,14.(1,988.105)0,8 = 355,558  Hệ số cấp nhiệt α 1 : GVHD:TIỀN TIẾN NAM 29 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp α 1= 2.7.8.2 Nu. λ k 355 , 558. 0 , 02795 = =8 , 282 DT 1,2 Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy đến môi trường xung quanh α 2 Bảng 2.4: Các thông số của không khí bên ngoài thùng sấy: ST T 1 2 3 4 5 6 Thông số Kí hiệu Đơn vị Nhiệt độ Hệ số dẫn nhiệt Độ nhớt Áp suất hơi bảo hòa to o o pb o C W/m.oK Ns/m2 bar Tải liệu tham khảo (2.3) Phụ lục 6/350[1] Phụ lục 6/350[1] (2.3) Khối lượng riêng Độ nhớt động học o o kg/m3 m2/s Phụ lục 6/350[1] 1,189 μk 1,83.10-5 νk = Giá trị 26 0,02622 1,83.10-5 0,0335 ρk Chọn nhiệt độ thành ngoài của thùng ( phía tiếp xúc với không khí ): t w4 = 35oC => là nhiệt độ thích hợp để nhiệt từ tác nhân sấy sau khi truyền nhiệt qua vách thùng và lớp cách nhiệt đến phía thành ngoài của thùng thì không còn nóng, an toàn cho người làm việc. Do hệ số dẩn nhiệt của thép lớn nên nhiệt độ xem như không đổi khi truyền qua bề dày thân thùng và lớp bảo vệ. Sơ đổ truyền nhiệt: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 30 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp tk tw1 tw4  1  2 to  3 Hình 1: Sơ đổ truyền nhiệt qua vách thùng δ 1 : bề dày thân thùng δ 2 : bề dày lớp cách nhiệt δ 3 : bề dày lớp bảo vệ  Chọn bề dày thùng: Bảng 2.5 Các bề dày thùng và vật liệu: ST T 1 2 3 Đại lượng Kí hiệu Bề dày thùng 1 Bề dày lớp cách 2 nhiệt Bề dày lớp bảo vệ 3 Giá trị Vật liệu chọn(m) 0,008 CT3 Bông 0,01 thủy tinh 0,001 CT3 Hệ số dẫn nhiệt  (W/mK) 50 0,05 50 - Đường kính ngoài của thùng sấy: Dng = DT + 2.( 1 + 2 + 3)= 1,2 + 2.(0,008 + 0,01 + 0,001) = 1,238 (m) - Chuẩn số Grashof: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 31 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Gr= g. D 3ng . β . ΔT = g . D 3ng . ΔT = g. D3ng .(t w 4 −t o ) ν 2o ν 2o T ν 2o (t o +273 ) 9 , 81. 1 ,238 3 .(35−26 ) ¿ =1, 673 .10 9 -5 2 (1,83 .10 ) .(26+273 ) - Chuẩn số Nusselt: Nu = 0,47. Gr0,25 = 0,47. (1,673.109)0,25 = 95,0545 ' - Hệ số cấp nhiệt α2 α '2= : Nu. λ o 95 ,0545 . 0,02622 = =2 , 0131(W /m2. K ) Dng 1 ,238 } } } {¿¿ α - Hệ số cấp nhiệt do bức xạ nhiệt 2 ¿ : Qbx '' α 2= F (T 1 −T 2 ) =5,7 . ε 1−2 . T1 4 T2 − 100 100 4 [( ) ( ) ] (T 1 −T 2 ) Trong đó: +Qbx: nhiệt trao đổi do bức xạ, W + F: bề mặt bức xạ,m2 + T1: nhiệt độ của vật thề nóng, 0K, T1= Tw4 + T2: nhiệt độ của vật thể nguội là nhiệt độ không khí bao quanh thùng,0K,T2=T0 + ε 1−2 : độ đen của hệ. Đối với bức xạ giữa khí và bề mặt vật thề, do bề mặt của khí lớn hơn bề mặt vật thể nên độ đen của hệ xem như bằng độ đen của vật thề :ε1−2 =0,8-1 =>Chọn :ε1−2 =0,8 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 32 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp T1 α '2' = Q bx F (T 1 −T 2 ) =5,7 . ε 1−2 . ) ( T2 4 [( ) ( ) ] − 100 100 (T 1 −T 2 ) 35+273 4 26+273 − 100 100 ¿ 5,7 .0,8 . (35−27 ) [( 4 4 ) ] =5,1(W /m . K ) 2 - Hệ số cấp nhiệt chung: ' '' α 2=α 2 + α 2 ¿ 2 ,0131+5,1=7 ,112 (W /m2 . K ) 2.7.8.3 Hệ số truyền nhiệt K - Hệ số truyền nhiêt K đối với tường hình ống có chiều dày không dày lắm so với đường kính: K= ¿ 1 3 δ 1 i 1 +∑ + α 1 i=1 λi α 2 1 =2, 166(W /m2 . K ) 1 0 , 008 0 , 01 0 ,005 1 + + + + 8 , 282 50 0 , 05 50 7 ,112 2.7.8.4 Tính bề mặt truyền nhiệt F - Đường kính trung bình của máy sấy: D tb = DT + Dng 1,2+1 , 238 = =1 ,219( m) 2 2 - Bề mặt truyền nhiệt: gồm diện tích xung quanh thùng và diện tích hai mặt đầu của thùng: π . D2tb 4 π . 1 , 2192 ¿ π . 1 ,219 . 7,5+2. =29 , 45( m2 ) 4 F=π . Dtb . LT +2. GVHD:TIỀN TIẾN NAM 33 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp 2.7.8.5 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhâ sấy và không khí bên ngoài Δt tb : Gọi +t1đ, t1c: nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của tác nhân sấy khi qua thùng sấy tđ1 = t1 = 55oC tc1 = t2 = 35oC +t2đ, t2c: nhiệt độ môi trường xung quanh, , t2đ = t2c = to = 26oC - Hiệu số nhiệt độ của 2 dòng lưu chất ở đầu vào và ra của thùng sấy: Δt đ = t – t = 55 – 26 =29 (oC) 1đ 2đ Δt c = t – t = 35 – 26 = 9 (oC) 1c 2c - Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài: Δt tb = Δt đ −Δt c 29−9 = =17 , 093 Δt đ 29 ln ln 9 Δt c (0C) 2.7.8.6 Tính nhiệt lượng mất mát ra xung quanh : - Xem nhiệt truyền tử bên trong thùng sấy qua lớp cách nhiệt, đến môi trường bên ngoải là ổn định. Lượng nhiệt đó chính là nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh khi bốc hơi 1 kg ẩm qxq. Đối với máy sấy thùng quay thì lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh này cũng là nhiệt tồn thất qua cơ cấu bao che qBC - Theo phương trình truyền nhiệt: q xq = K . F . Δt tb W 2 ,166 . 29 , 45 .17 , 093 . 3600 ¿ =47 , 43 1000. 82 , 759 (J/kg ẩm) 2.7.9 Kiểm tra bề dày thùng: - Vật liệu chế tạo thùng chọn là CT3, có các tính chất sau: Bảng 2.6: Các tính chất của vật liệu chế tạo thùng: STT Thông số GVHD:TIỀN TIẾN NAM Kí hiệu 34 Đơn vị Giá trị SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp 1 2 3 4 Ứng suất tiêu chuẩn [*] N/mm2 Giới hạn an toàn đơn vị Hệ số bền mối hàn h đơn vị ¿ Ứng suất cho phép N/mm2 [σ ]=η.[ σ ] Thùng sấy có hình dạng nằm ngang, chế tạo bằng phương pháp 140 1 0,95 140 hàn, thùng làm việc ở áp suất khí quyển. Hệ số hiệu chỉnh η :đối với thiết bị có bọc cách nhiệt, chọn η =0,95 Ứng suất cho phép: ¿ [σ ]=η .[ σ ]=0,95 .140=133 (N/mm2)  Xét [σ] 133 . ϕh= . 0 , 95=1288>25 p 9 ,81 . 104 . 10−6 do đó bề dày tối thiểu thùng được xác định theo công thức: S'= D T . p 1,2 . 9 ,81 . 10−2 = =0 , 45(mm ) thỏa điểu kiện S−C a DT h=0 ,576 . DT =0 ,576 . 1,2=0 , 6912(m) DT - Diện tích bề mặt chứa vật liệu của cánh: FC DT2 =0 ,122 => F C =0 , 122 .1,22 =0 , 176(m 2 ) GVHD:TIỀN TIẾN NAM 38 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Hình 2. Dạng cánh đảo trộn. - Chọn : +Chiều cao cánh đảo: a= 80 mm +Chiều rộng cánh: b =150mm +Chiều dài cánh : c= Fc a+b = 0 , 176 =0 ,765 (m) 0 ,08+ 0 ,15 +Chiều dày cánh: d = 4 mm +Vật liệu chế tạo cánh là thép không rỉ X18H10T, =7900(kg/m3) +Số cánh trên một mặt cắt: 16 cánh +Số cánh cần lấp: z=16 . LT 7,5 =16 . =156 , 9 c 0 , 765 (cánh) => vậy lấy 157 cánh - Khối lượng 1 cánh đảo: m=ρ .V C =ρ. F C . d=7900 . 0 ,176 . 4 . 10−3 =5 , 561( kg ) - Khối lượng của cánh trong thùng: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 39 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp mcánh=z . m=157 . 5 ,561=873 , 077(kg ) 2.7.12 Chiều cao lớp vật liệu chứa trong thùng Ft R α h F cd Hình 3: Diện tích phần chứa vật liệu trong thùng - Tỷ lệ chứa đầy vật liệu trong thùng: β= F cd F1 Trong đó: F1:tiết diện ngang của thùng (m2) Fcđ:Tiết diện chứa đầy (m2) Với F1 = π . D2T π . 1,22 = =1 ,1304 (m 2 ) 4 4 2 F cđ =β . F t =0,2. 1 ,1304=0 ,226 (m ) Ta có α . π . R2 R 2 . sin 2 α F cđ = − 180 2 2 2 α . π . 0,6 0,6 . sin2 α ⇒0 , 226= − 180 2 0 ⇒ α=60 ,516 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 40 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp - Chiều cao chứa đầy vật liệu trong thùng: h=R (1−cos α )=0,6(1−cos(60 , 516 ))=0 ,305( m) 2.7.13 Chọn kích thước của các chi trong thiết bị thùng quay:  Thân thùng trước và sau của thùng quay: - Chiều dài thùng trước d=1500mm - Chiều rộng thùng trước r=880mm - Chiều cao thùng trước h=1560mm - Kích thước thùng sau tương tự như thùng trước.  Chân đỡ :làm bằng thép CT3 - Chiều dài d=90mm - Chiều rộng r=90mm - Chiều cao h=1170mm  Phễu nhập liệu:làm bằng thép CT3 - Miệng phễu lớn hình vuông cạnh dài: a= 890mm - Miệng phễu nhỏ hình vuông cạnh dài: b=180mm  Con quay phân phối nguyên liệu:làm bằng thép CT3 - Đường kính: D=170mm CHƯƠNG 3 TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 3.1 TÍNH TOÁN BUỒNG ĐỐT Do hệ thống sấy cần thiết để sấy bắp, do đó không cần phải có công suất lớn. Vì vậy, ở đây ta dùng buồng đốt thủ công ghi phẳng. Cấu tạo của bồng đuốt ghi phẳng được trình bày ở hình bên dưới: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 41 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Loại ghi thanh được dùng nhiều với các loại than có kích thước trung bình và lớn. Loại ghi này chế tạo đơn giản, thay thế dễ dàng nhưng không dùng được với loại than vụn và khó khăn trong việc đánh xỉ. Để bảo vệ khi không bị quá nhiệt khi làm việc, ta trải lên mặt ghi một lớp xỉ mỏng, sau đó mới đến lớp than . + Các kích thước cơ bản của buồng đốt: Bảng 3.1:Thành phần nhiên liệu than sử dụng: Chọn than Tuyên Quang. Nguyên tố Hàm lượng C 57 H 4,6 O 2,6 N 0,2 S 1,6 Tr (Tro) 19 A (Nước) 15 + Các thông số của khói: - Nhiệt trị cao của nguyên liệu: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 42 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Qc =33585.C+125400. H−10868(O−S) ¿33585.0,57+125400.0,046−10868(0,026−0,016) ¿24958,78(kJ /kg nhiênliêu) - Nhiệt trị thấp của nguyên liệu: - Qt =Q c −2500(9 . H+ A ) ¿ 24958 ,78−2500(9 . 0 , 046+0 , 15)=23548 ,78 (kJ /kg nhiên liêu) - Lượng không khí khô lý thuyết cho quá trình cháy: L'0 =11,6.C+34,8.H +4.3(S−C )=11,6.0,57+34 ,8.0,046+4,3.(0,016−0,026) ¿8,170(kJ /kgnhiênliêu)  bñ  L L0 => : hệ số không khí thừa của buồng đốt: bđ = 1,5–1,8(Bảng VII–2/190– [15]), chọn bđ = 1,5. - Lượng hơi nước trong khói lò sau buồng đốt: ' Ga=(9 H+A)+αbđ. L0.dalignl¿0 ¿¿ ¿=(9.0,046+0,15)+1,5.8 ,170.0,0177=0,781¿¿ (kg ẩm/kg nhiên liệu) (CT 3.20/58–[1]) - Khối lượng khói khô sau buồng đốt: Lk =(α dđ . L0 +1 )−(Tr+9 H+ A )=(1,5.8 ,17+1)−(0,19+9.0,046+0 ,15) ¿12,501(kg khóikhô/kgnhiênliêu ) - (CT 3.23/59–[1]) Độ chứa ẩm của khòi lò sau buồng đốt: d ,1 = Ga 0 ,781 = =0 , 0625( kg âm/kg khói khô) Lk 12 ,501 (CT 3.26/59–[1]) GVHD:TIỀN TIẾN NAM 43 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp - Enthalpy của khói lò sau buồng đốt: ' ' Q c . ηbđ +C nl. t nl +α bđ . L0 . d 0 24958 ,78 . 0,6+0 , 12. 26+1,5 . 8 , 17. 0 . 0177 I1= = Lk 12, 501 ¿1198, 19(kj/kg khóikhô )(CT 3 . 31/60-[1 ]) - Nhiệt độ của khói lò sau buồng đôt: t '1 = - I '1 −2500 . d '1 ' 1 ,004 +1 ,842 . d 1 = 1198, 19−2500. 0 , 0625 =931 ,031( 0 C ) 1, 004 +1 ,842 . 0 ,0625 Thể tích riêng sau buồng đốt  1  288 995.5 273 10 5 4.095 (m3 / kg khoù i kho)â 5 0.981 1.4410 6,180.454 - Lượng nhiên liệu (than) tiêu hao để bốc hơi 1 kg ẩm: q 3709 ,798 m= = =0 , 248 Qc .η bd 24958 , 78. 0,6 (kg than/kg ẩm) ηbd =0,6: hiệu suất của buổng đốt Trong đó - Lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 h B=m .W =0 , 294 . 82, 759=20. 502( kg than / h) - Lượng khói khô cần thiết trong 1 h L1’=Lk’.B=12,501.20,502=256,296(kg/h)=0,0712(kg/s) - Lưu lượng thể tich khói: V1’=L1’.v1’=256,296.4,095=1049,532(m3/h)=0,292(m3/s) - Diện tích bề mặt ghi lò: t 0 ,28 . B . Q d 2 F= (m ) r (CT3-2/29-[9]) Trong đó: B=20,502kg/h: lượng than cần cung cấp,(kg/h) Qt = 23548,78(kJ/kg): Nhiệt trị thấp của than(kj/kg) r=465000( W/m2): cường độ nhiệt của ghi,(bảng 3-1/30-[9]) GVHD:TIỀN TIẾN NAM 44 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp F=  0 ,28 . 24 , 316 .23548 , 78 =0 . 345(m2 ) 465000 f 0.15 Đối với than antraxit, chon tỷ lệ mắt ghi F Vậy diện tích mắt ghi: f=0,15.0,345=0,05178(m2) - Thể tích buồng đốt: Mật độ nhiệt thể tích của buổng đốt, khi sử dụng than antraxit q=290.10 3348.103(W/m3). Ta chọn q=348.103(W/m2) (Bảng 3-2/30-[9]) - Thể tích buồng đốt: V= Qt . B. 0 . 28 23548 ,78 . 20 ,502 . 0 ,28 = =0 . 388(m3 ) q 348 .103 (CT3-3/30-[9]) - Chiều cao buồng đốt: V 0 .388 H= = =1 ,125(m) F 0 ,345 (CT3-4/30-[9]) Vậy ta chọn H=1.2(m) - Chiều ngang(N), dài(L) của buông đốt: Chiều dài buồng đốt là chiều dài mà sản phẩm cháy chuyển động dọc theo nó đi vào buồng hòa trộn. Ở buồng đốt thủ công, ta chọn chiều ngang lớn hơn chiều dài , để có thề trải dều than, thao tác nhe nhàng và đánh xỉ bớt khó khăn. N =1,5 L Ta chọn Tacó : F=N . L=1,5 L2 => L= F 0 ,345 = =0. 5(m ) 1,5 1,5 √ √ Chiều ngang buồng đốt:N=1,5.L=1,5.0.5=0,75(m) GVHD:TIỀN TIẾN NAM 45 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp 3.2 TÍNH CALORIPHE Caloriphe là thiết bị truyền nhiệt dủng đề gia nhiệt gián tiếp cho không khí sấy. Trong kỹ thuật thường dùng hai loại caloriphe là caloriphe khí- khói và caloriphe khíhơi. Ở đây ta chọn caloriphe khí – khói.  Chọn kích thước của caloriphe để sử dụng trong tính toán: Bảng 3.2: Một số kích thước của caloriphe. Ống Thông số Chiều dài Đường kính ngoài Đường kính trong Bề dày ống Bước ống ngang dòng lưu chất Bước ống dọc dòng lưu chất ngoài ống Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống (thép CT2) Kí hiệu L d2 d1 δ Đơn vị m m m m Giá trị 1,2 0,057 0,05 0,0035 s1 m 0,1 s2 m 0,1 W/mK 57 λ Chọn nhiệt độ của khói vào caloriphe là: tkv=2500C Nhiệt độ của không khí vào caloriphe là tkkv=260C Chọn nhiệt độ của không khí ra khỏi caloriphe là:tkr=550C Lượng khói khô cần thiết trong 1 h: L1’=2562,96(kg/h)=0,712(kg/s) Lưu lượng thể tich khói: V1’=1049,532(m3/h)=0,292(m3/s) Lưu lượng không khí vào caloriphe:Vkk=9226,095(m3/h)=2,562(m3/s)  Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sấy thực: Q= L(I2 – Io) + QBC + Qv - WCatv =9949,277( 101,816 -71,202)+ 6248.0844+ 5178.193 -82,759.4,18.26 =307019,2(KJ/h)=85,283(KW) Ta có Q=G1Cp1(t1v-t1r)=G2Cp2(t2r-t2v)=2,562.1,128.1,005.29=84,227(KW)  Nhiệt độ của khói ra khỏi caloriphe: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 46 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp t 1 r =t 1v − Q 84 , 227 =250− =2210 C G1. . C p1 2 ,562 .1 , 128 .1 , 005  Độ chênh nhiệt độ Δt tb = Δt max − Δt min ln  Δt max Δt min = (250−26 )−(221−55 ) =193 ,554 0 C ( 250−26 ) ln ( 221−55 ) Hệ số trao đổi nhiệt giữa khói và bề mặt ống α 1=ϕ b . α 1 đ Trong đó: α 1đ : hệ số trao đổi nhiệt đối lưu ϕ b :hệ số xét đến trao đổi nhiệt bức xạ,theo kinh nghiệm ϕ b =0, 05÷0 ,15 ,vậy ta chọn ϕ b =0,1 - Với nhiệt độ trung bình của khói là: t tb1 = 250+221 =235 ,5 0 C 2 , ta tìm −2 −6 2 được λ1 =4 , 305. 10 W /m. đô , v 1 =37 , 419 . 10 m /s , ρ1 =0 , 701kg /m 3 , Pr 1=0, 663 khi đó ta có: + Giả sử vận tốc dòng khói là 2,5(m/s) ờ đường ống 0,4(m) + Vận tốc của khói thổi vào caloriphe là: 2 ω c= 2,5 .0,4 =160( m/ s ) 0 . 052 + Chuần số Reynolds: Re f = ω.d 160 . 0 , 05 = =213795 , 131>104 −6 v 37 , 419. 10 + chuẩn số Nusselt: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 47 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp 0, 43 Nuf =0 , 021 . Re0,8 . f . Pr f Pr f Pr w 0 , 25 ( ) .εf (trang89-[5]) Trong đó:   Pr f Pr w 0 , 25 ( ) =1 Đối với khói, trị số tiêu chuẩn ít thay đổi nên Hê só ε f , phụ thuộc vào chiểu dài ống ,ta có L 1,2 = =24 d 0 ,05 => ε f =1 , 09 0 , 43 => Nuf =0 ,021 . Re0,8 . f . Pr f α 1đ = Nu .f λ f d Pr f Pr w 0 , 25 ( ) = . ε f =0 , 021. 213795 , 1310,8 . 0 ,663 0, 43 .1 , 09=352 , 286 352 , 286 . 4 , 305 .10−2 =303 , 318 0 , 05 ta có: 2 Vậy α 1=ϕ b . ϕ 1đ =0 , 15. 303 , 318=45 , 498(W /m . đô )  Hệ số trao đổi nhiệt giữa bề mặt ngoài của ống với không khí α 2 - Nhiệt độ trung bình của không khí: t tb2 = 55+26 =40 , 50 C 2 từ đó ta tra bảng có các thông số sau: 3 −2 −6 2 ρ2 =11, 128 kg/m ; λ 2=2 , 76 .10 W /m. đô ; v 2=16 , 96 . 10 m /s ;Pr 2=0 ,699 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 48 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp + Vận tốc của dòng khí trong ống dẫn trước khi vào caloriphe có đường kính là 0.5m ω ô2 = V 2,562 = =13 , 055(m/s ) π . D2ô2 π . 0,52 4 4 + Vận tốc của dòng khí khi vào cửa của caloriphe dường kính 0,25m ω=ω ô2 . D2ô 2 d2 =13 , 055. 0,52 =52 ,22( m/ s ) 0 ,25 2 + Chuẩn số Reynolds của dòng không khí: Re= ω. d 52 , 22. 0 , 057 = =175503, 537>10 4 v 16 , 96 . 10−6 + Chuẩn số Nusselt của không khí Nuf =0,26.Re 0 ,65 .Pr 0 ,33 Pr . f Pr w 0 ,25 ( ) .ε s ¿0,26.175503 ,5370 ,65 .0,6990,33 .1,053=623,541 Trong đó: ε s : hệ số xét đến ảnh hưởng của bước ống:chùm song song S ε s= 2 d 0, 15 ( ) ( => α 2 = = 0,1 0 ,057 0 , 15 ) =1, 053 Nu .2 λ2 580 ,906 . 2 ,76 . 10−2 = =833 , 313 d 0 , 057 + Hệ số truyền nhiệt là: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 49 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp k= 1 1 = =43 , 028(W /m2 . đô ) 1 δ 1 1 0,0035 1 + ++ + + α 1 λ α 2 45 , 498 57 833 , 313 3 => F= Q 84 , 227 .10 = =13 , 485(m2 ) k . Δt tb .η 43 , 028 .193 , 554 . 0 ,75 + Số ống khói là: n= + . F kh 13 , 485 =71, 576( ông) π .d 1 . l π . 0 ,05 . 1,2 =>Chọn n =72 ống. = Chọn số ống trên một hàng là m,và số hàng z=8, khi đó: n 72 m= = =9 z 8 (ống) + Kích thước caloriphe:     Chiều rộng: a=z.s1=8.0,1+ 0,057=0,857(m) Chiều dài: b=m.s2 =9.0,1+0,057=0,957 (m) Chiều dài : l=1,2(m) Trở lực qua caloriphe: v 2k . ρ k 57 ,273 2 .1 , 128 =0 , 1522. 2 2 2 ¿ 281 ,575( N /m )=28 , 702(mmH 2 O) ΔP c=ξ 3.3 THIẾT KẾ BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG 3.3.1 Chọn động cơ - Công suất cần để quay thùng: Ta có: −2 N=0 ,13 .10 . D 3 Lt a . n. ρ( KW ) (CTVII.54/123- [7]) t Trong đó: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 50 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp + n : Số vòng quay của thùng, vòng /phút + a : Hệ số phụ thuộc vào dạng cánh, a = 0,063 (Bảng VII.5/123-[7]) +  : Khối lượng riêng xốp trung bình,  = 750 kg/m3 + Dt,Lt : Đường kính và chiều dài của thùng, m −2 3 ⇒ N =0,13.10 1,2 .7,5.0,063.1.750=0.796 (KW) - Chọn động cơ 4A100L8Y3, có các đặc tính sau:  Công suất động cơ: Nđc = 1,5 kW  Vận tốc quay: nđc = 698 vòng/phút  Hiệu suất: η=74 %  Hệ số công suất: cos ϕ =0,65  Công suất động cơ làm việc: N lv=N đc .η=1,5 . 0,74=1.11(kw ) Vậy thõa điều kiện N lv > N cần thiết đề quay thùng 3.3.2 Chon tỷ số truyền động - Tỷ số truyền động chung của hệ thống: i c= nñc nthuøng = 698 =698 1 Do tỷ số truyền động quá lớn nên phải sử dụng hệ thống truyền động giảm tốc cho thùng. Sử dụng bộ phận giảm tốc trục vít- bánh răng. Hệ thống truyền động như sau: trục động cơ nối thẳng với trục vít, trục vít này truyền động qua bánh vít, từ bánh vít qua bánh răng nhỏ của hộp giảm tôc, rồi qua bánh răng lớn, sau đó ra khỏi hộp giảm tốc, truyền qua tang dẫn động và đến thùng qua bánh răng lớn gắn vào thùng. GVHD:TIỀN TIẾN NAM 51 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Hình3.2: Sơ đồ hệ thống truyền động cho thùng - Chọn tỷ số truyền động:  i12 = 4  i23 = 6 i01=  ic 698 = =29 , 083 i12 . i23 4 .6 - Số vòng quay của các trục: i= nk n K+1 =>n k +1 = nk i - Công suất cần để quay thùng: N '= N 0 ,796 = =1, 0757 (kW ) ηđc 0 ,74 - Công suất ở các trục: η= N k +1 Nk => N k +1 =η . N k Trong đó: chọn hiệu suất các bộ phận truyền động như:(trang27-[8]) + Bộ truyền bánh răng trụ hở: hbr = 0,93 – 0,95=> chọn hbr=0,93 + Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ được che kín: hbr’ = 0,96 – 0,98 => chọn hbr’ = 0,96. GVHD:TIỀN TIẾN NAM 52 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp +Hiệu suất của bộ truyền trục vít: ηTrv = ηñc ηbr . η'br = 0 ,74 =0 ,829 0 , 93. 0 , 96 Bảng 3.3 Bảng sơ đổ truyền động Trục Thông số Động cơ Trục I Tỷ số truyền động i 29,083 Vận tốc quay n 698 24 (vòng/ph) Công suất N (kW) 1,0757 0,892 3.3.3 Tính bộ truyền bánh răng Trục II 4 Trục III 6 6 1 0,739 0,613 Bộ truyền bánh răng truyền chuyển động từ tang dẫn đến bánh răng lớn gắn vào thùng. Đây là cơ chế truyền động giữa hai tục song song nên ta sử dụng bộ truyền động bánh răng trụ thẳng, truyền động hở, bánh răng ăn khớp ngoài.  Chọn vật liệu chế tạo bánh răng: Chọn nhóm bánh răng có độ rắn HB 350,được cắt gọt chính xác sau nhiệt luyện . Bánh răng có khả năng chạy mòn tốt. Để tránh dính bề mặt làm việc của bánh răng, lấy độ rắn của bánh răng nhỏ hơn bánh răng lớn 30-50HB.  Bánh răng lớn(bảng 3-8/40-[8]) - Vật liệu: thép C355 thường hóa. - Độ rắn: HB=160 - Giới hạn bền kéo: b = 480 N/mm2 - Giới hạn chảy: ch = 240 N/mm2  Bánh răng nhỏ: - Vật liệu: thép C45 thường hóa. - Độ rắn: HB=190 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 53 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp - Giới hạn bền kéo: b = 580 N/mm2 - Giới hạn chảy: ch = 290 N/mm2  Xác định ứng suất uốn cho phép: Đối với răng làm việc một mặt: 1.5  1 nk   u  (N / mm2 ) (CT 3–5/42–[8]) Trong đó: + –1 (N/mm2):giới hạn mỏi uốn.  Thép C45:   1 0.45580 261 (N / mm2 )  Thép C35:   1 0.45480 216 (N / mm2 ) + n: hệ số an toàn,đối với bánh răng thường thép rèn hóa, chọn n= 1,5. + k: hệ số tập trung ứng suất ở chân bánh răng, chọn k = 1.8.  Ứng suất uốn cho phép của: 1.5261    u  nhoû 145 (N / mm2 ) 1.51.8 - Bánh răng nhỏ: 1.5216    u  lôùn  120 (N / mm2 ) 1.51.8 - Bánh răng lớn: + Chọn hệ số tải trọng: K = 1.3–1.5, chọn hệ số tải trọng K=1,3 do sử dụng vật liệu có khả năng chạy mòn, vận tốc thấp. + Chọn chiều dài tương đối của bánh răng: Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, trục và ổ tương đối cứng( HB  350), theo bảng 3-17/51-[8]. m  b 2030 m Trong đó: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 54 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp + b:chiều rộng bánh răng(mm) + m: modun của bánh răng. Chọn m = 20. + Chọn hệ số răng và hệ số dạng răng: Chọn số răng của bánh răng nhỏ(bánh răng dẩn động) Z1 = 35 (răng). Theo bảng 3-18/52-[8], chọn hệ số dạng răng y1 = 0.4135 + Tính modun của bánh răng: 6 .. K . N 3 19 . 10 . 1,3. 0 , 739 m= = = y .1 [σ ]u .ψ m . Z 1 .n 0 , 4135 . 35. 1. 20 .145 7,576(mm) 3 19 .10 √ 6 √ (CT 3-29/51-[8]) Chọn modun theo tiêu chuẩn (bảng3–1/34–[8])=> m =10mm. + Xác định khoảng cách trục A, số răng và chiều rộng bánh răng: Khoảng cách trục được xác định theo công thức: m = (0,01 :0,02).A (CT 3–22/49–[8]) => A= m =500−1000 0 , 01−0 ,02 , vậy chọn A= 875mm  Số răng bánh dẫn nhỏ: Z 1= 2A 2 . 875 = =35 m(i+1) 10 (4+1) (CT 3–24/49–[8])  Số bánh răng bị dẫn( lớn): Z2=i.Z1=4.35=140(răng)  Chiều rộng bánh răng dẫn(nhỏ): b  m m2010 200 (mm)  Chiều rộng bánh răng bị dẫn(lớn) b’ = 200 – 10 = 190 (mm) - Kiểm tra sức bền uốn bánh răng: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 55 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp 19.1106 K N u    u  ym2 Z nb (CT 3–33/49–[8]) - Hệ số dạng răng y được xác dịnh theo bảng 3-18/52–[8]: + Bánh răng nhỏ: y= 0,4135 + Bánh răng lớn: y= 0.5170 - Ứng suất uốn tại chân răng nhỏ: 6 σ u 1= 19. 10 . 1,3 .0 ,739 =10 ,566 ( N /mm 2 ) d=82 ,529 (mm) 1578 Vậy chọn d=85mm  Lực tác dụng lớn nhất lên con lăn: F max =Q(f +sin α ) Trong đó, f là hệ số ma sát giữa vành đai và con lăn, chọn f =0.1 0 => F max =Q( f +sin α )=64359,466 .(0 . 1+ sin3 )=9804 , 261( N ) GVHD:TIỀN TIẾN NAM 60 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp 3.8 TÍNH GẦU TẢI NHẬP LIỆU: Ta chọn cơ cấu nhập liệu bằng gầu tải vì chúng có những ưu điểm sau: cấu tạo đơn giản, kích thước gọn, có khả năng vận chuyển vật liệu lên độ cao lớ, năng suất cao. Do vật liệu sấy là bắp hạt có đường kính trung bình 7,5mm, dạng hạt, hơi ẩm, ta chọn gầu tải băng vận tốc cao, gầu nông, gắn cố định. Bắp là vật liệu có ma sát nhỏ, dó đó ta chọn phương pháp nhập liệu như sau: đổ vật liệu xuống đáy gầu, dùng gầu múc, vận chuyển lên trên. 3.8.1 Chọn các chi tiết cơ bản của gầu tải: - Bộ phận kéo: Băng được làm bằng vải cao su. Chọn chiều rộng băng là 400mm, chọn số lớp vải z=5(do vật liệu ở dạng hạt), theo bảng 5.9/227-[2]) - Gầu: Chọn loại gầu nông đáy tròn có kích thước cơ bản sau: A=65mm; GVHD:TIỀN TIẾN NAM 61 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp B=125mm; h=85mm: chiều cao của gầu; R=30mm; i=0,2lít =0,0002m3: dung tích 1 gầu. - Các gầu đáy tròn được lắp trên bộ phận kéo cách nhau một khoảng: a=(2,5÷3). h=3 . 85=255 (mm) Khi bắt đầu gắn vào băng, ta đập lõm phần kim loại xung quanh lỗ bắt vít, để khi ghép gầu vào băng, mặt băng và bu long nằm trên mặt phẳng, như vậy băng sẽ ôm khít với tang. + Tan dẫn động: tang của gầu tải băng được chế tạo bằng cách hàn. Đường kính tan được xác định: D  125150 z 1505 750(mm) ,chọn đường kính theo tiêu chuẩn D=800mm, theo bảng 3.11/201-[2]. 3.8.2 Xác định năng suất và công suất của gầu tải: + Năng suất của gầu tải: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 62 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp i Q=3,6 . .ϕ. ρ .v (T /h) a Trong đó: v=2m/s: vận tốc của cơ cấu kéo bằng băng b:khối lượng riêng xốp của khối hạt =0.6: hệ số chứa đầy vật liệu trong gầu, cho vật liệu dạng hạt. −3 0,2. 10 Q=3,6 . .0,6 . 750 .2=2 ,541 255 .10−3  (tấn/h) + Công suất của gầu tải: Công suất cần thiết của động cơ truyền chuyển động cho gầu tải dùng băng: N đc = Q. H 2 .541 .2,5 = =0 ,0247(kw ) 367 .η 367 . 0,7 Trong đó: H=2,5m: chiều cao nâng vật liệu của gầu tải.  = 0,7: hiệu suất của gầu tải băng, đối với H  30m. 3.9 TÍNH XYCLON Khi tác nhân sấy không khí nóng đi qua máy sấy hường có mang theo rất nhiều hạt bụi nhỏ, chúng cần được thu hồi đề làm sạch môi trường không khí thải. Trong hệ thống này sấy thùng quay dùng xyclon đơn. Chọn loại xyclon đơn ЦH-15 với góc nghiên cửa vào δ =150. Loại này đảm bảo độ làm sạch bụi lớn nhât với hệ số sức cản thủy lực nhỏ nhất. Đối với xyclon ЦH-15 thì chọn đường kính từ 40 800mm. Hệ này làm sạch bụi càng tăng nếu bán kính xyclon càng bé, vì vậy nên dùng xyclon có bán kính nhỏ. GVHD:TIỀN TIẾN NAM 63 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Năng suất của xyclon đơn của xyclon đơn khá lớ, muốn tăng năng suất có thể ghép nhiều xyclon làm việc song song.  Lưu lượng khí vào xyclon chính là lượng tác nhân sấy ra khỏi thùng sấy: 3 3 Vxyclon=V2= 9424 , 565(m /h)=2, 618(m /s)  Đường kính xyclon: Chòn 1 xyclon, đường kính D=650mm, dùng khi năng suất của xyclon ЦH-15 từ 7650  8920 m3/h (bảng III.5/524-[6])  Kích thước cơ bản của xyclon ЦH-15 Bảng 3.6 : Kích thước cơ bản của xyclon đơn loại ЦH-15(bảng III.5/524-[6]) ST T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Kích thước của xyclon ЦH-15 Kí hiệu Đường kính trong của xyclon Chiều cao cửa vào Chiều cao ống tâm có mặt bích Chiều cao phần hình trụ Chiều cao phần hình nón Chiêu cao phần bên ngoài ống tâm Chiều cao chung Đường kính ngoài của ống Đường kính trong của cửa tháo bụi Chiều rộng cửa vào Chiều dài của ống cửa vào Khoảng cách từ tận cùng xyclon đến mặt bích Góc nghiên giửa nắp và ống vào GVHD:TIỀN TIẾN NAM Công thức Giá trị D a h1 h2 h3 0,66D 1,74D 2,26D 2,0D 650 429 1131 1469 1300 h4 0,3D 195 H d1 4,56D 0,6D 2964 390 d2 0,3D 195 b1/b l 0,26D/0,2D 0,6D 169/130 390 h5 0,32D 208 α 64 15 Đơn vị mm Độ SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp ξ Hệ số trở lực của xyclon 105 Đơn vị a h2 l h5 h3 h1 a h4 14 D Hìn h 3.4: Xyclon đơn  Bunke chứa bụi: - Thể tích làm việc của bunke dối với 2 nhóm xychon Vbunke=1,1 m3(bảng III.5a[6]) - Góc nghiên của thành bunke: chọn 600 - Để giảm chiều cao chung của bunke, ta đặt bunke chung cho nhóm xyclon. - Xem lưu lượng khí vào mỗi xyclon trong 2 nhóm xyclon là bằng nhau và bằng: V= V xyclon 2 , 618 = =1 ,309(m3 /s) 2 2 - Tốc độ quy ước của khí: D= √ V V 1 , 309 => ω q = = =3 , 947(m/s) 2 0 ,785 . ω q 0 ,785 . D 0 , 785. 0 , 652 (CTIII.47/522-[6]) - Trở lực qua xyclon: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 65 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp ω2q . ρ2 2 3 , 9472 . 1 ,1465 ¿ 105. =937 , 708( N /m2 )=95 , 587(mmH 2 O ) 2 (CTIII.50/522-[6]) Δp=ξ Trong đó, ρ2 =1,1465kg/m3: khối lương riêng của không khí ở t2=350C. 3.10 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TRỞ LỰC ĐƯỜNG ỐNG Do hệ thống sấy dài, có trở lực lớn, nên ta sử dụng quạt để vận chuyển không khí tác nhân sấy đi qua hệ thống, thực hiên quá trình sấy.  Quạt đặt ở cuối hệ thống- quạt hút, có nhiệm vụ hút tác nhân sấy đi qua thùng sấy, sau đó thổi vào xyclon để quá trình lắng diễn ra nhanh hơn. Đường ống từ sau thùng sấy đến cửa vào xyclon hình chữ nhật bằng tiết diện cửa vào xyclon, trên đường có một chỗ uốn 900, rẽ nhánh vào xyclon. Chọn quat ly tâm áp suất trung bình Ц 9-57,N05 có kích thước: - Mặt bích cửa ra: hình tròn, B=350mm - Mặt bích cửa vào: hình tròn, D=509mm Bảng 3.7: Bảng thiết kế đường ống STT 1 Kết thúc đoạn ống Bắt đầu đoạn ống Đoạn ống Kích Điểm bắt thước đầu (mm) Chiều Kích dài l thước (m) (mm) Cửa ra 350 quạt đẩy 2 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 500 66 Lưu Vận tốc lượng Điểm kết khí v khí V thúc (m/s) (m3/s) Lối vào 2,562 13,055 caloriphe Kích thước (mm) 250 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp 2 3 4 Cửa ra 250 caloriphe 2 250 2 429 x169 (nhánh chính) Cửa ra thùng 1,5x2 tháo liệu (2 429 x169 nhánh rẽ) Cửa ra của nhóm 400 2 cyclon 2,81 22,373 Cửa vào thùng nhập 250 liệu 429 x169 2,618 26,109 429 x169 1.309 18,055 Cửa vào 429 xyclon x169 400 2,618 20,844 Cửa vào 509 quạt hút 3.10.1 Tính trở lực ma sát trên đường ống: Chế độ dòng chảy được xác định: Re= v . Dtđ . ρk μk , trong đó: + v, ρk , μk : lần lượt là vận tốc (m/s), khối lượng riêng(kg/m 3), độ nhớt(Ns/ m2) của không khí sấy tại các vị trí tương ứng. + Dtđ: đường kính tương đương của ống(m)  Ống tròn: Dtđ=Dống.  Ống hình chữ nhật: Dtñ = 4 S 4.a.b = Π 2 .(a+b ) ,với . a, b: chiều dài 2 cạnh của tiết diện ống,(m) .S: diện tích tiết diện ống,(m) . Π : chu vi tiết diện,(m) Khi Re>4000: dòng khí ở chế độ chảy xoáy, xem dòng chảy ở khu vực nhẵn thủy lực. Từ đó xác định được hệ số trở lực ma sát  theo bảng II.12/379-[6] GVHD:TIỀN TIẾN NAM 67 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp ΔP ms=λ . ¿ λ. 2 L v k . ρk . ( N /m 2 ) Dtđ 2 v2 . ρ L . k k (mmH 2 O) D tđ 2 . g (CT II.56/377-[6]) Bảng 3.8: Kết quả tính trở lực ma sát trên đường ống ST T 1 2 3 4 Đoạn ống Từ sau quạt đầy đến trước caloriphe Từ sau caloriphe đến thiết bị sấy Từ Nhán sau h thùng chính sấy 2 đến nhánh xyclo rẽ n Từ sau xyclon đến quạt hút L Dtđ (m) (m) Re  2 0,5 421530,65 4 2 0,25 2 Δ Pl Δ Pl (N/m2) (mmH2O) 0,0137 8 13,915 1,418 485330,67 0,0131 5 17,2359 1,806 0,242 5 532541,95 1 0,0126 7 40,816 4,165 1 0,242 5 266270,97 6 0,0153 4 11,816 1,206 2 0,4 507111,85 2 0,0129 8 16,164 1,648 3.10.2 Tính trở lực cục bộ Áp suất cần thiết đề khắc phục trở lực cuc bộ trong ống dẫn: v 2k . ρk v 2k . ρ k ΔP cb=ξ =ξ 2 2. g (CT II.56/377-[6]) Trong đó: ζ : hệ số trở lưc cục bộ. GVHD:TIỀN TIẾN NAM 68 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp  Hệ số trở lực do đôt mở: Với + A1,A2: diện tích tiết diện ống nhỏ và ống mở rộng,m2 + Theo bảng N11/387–[6],xác định được  Bảng 3.9: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ do đột mở S Ống nhỏ T Vị trí trở lực T Dtđ1 (m) Từ cửa ra quạt 1 đẩy đến đường 0,35 ống Từ cửa ra 2 caloriphe đến 0,25 đường ống Từ ống đến 3 cửa vào quạt 0,4 hút A1 (m2) Ống mở rộng Dtđ2 (m) ξ A2 (m2) 0,065 Δ Pl Δ Pl (N/m2) (mmH2O ) 6,5643 0,669 0,0962 0,4 0,1257 0,0491 0,25 0,1256 0 0 0 0,1257 0,509 0,2035 0,16 39,849 4,062  Hệ số trở lực do đột thu: - Vị trí có trở lực do dột thu là từ đường ống vào caloriphe + A1=0,0491: diện tích tiết diện ống nhỏ,m2 + A2=0,1257: diện tích tiết diện ống mở rộng,m2 + Theo bảng N13/387–[6],xác định được  + Ta có A1/A2=0,0491/0,1257=0,391=>  =0,0686 v 2k . ρk 57 , 2732 .1 , 128 ΔP 4 =ξ =0 ,0686 . 2 2 2 => ¿ 126 , 912( N /m )=12, 937 (mmH 2 O) GVHD:TIỀN TIẾN NAM 69 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp  Hệ số trở lưc tại đoạn ống uốn 900: Đối với ống tiết diện hình chữ nhật, vị trí uốn là sau thùng sấy, trước khi vào xyclon. Hệ số tồn thất cột áp cục bộ của dòng chảy tại chỗ uốn cong 900: ξw=A . B .C Trong đó:  = 90 : A=1 (Bảng N24/393–[6]) R 4 D Chọn td : B= 0,11 (Bảng N25/393–[6]) a 182 = =0 , 39:C=1,6 b 462 (Bảng N26/393–[6])  ξ=1.0,11.1,6=0 ,176 Δp cb5=0 , 176 . 18 ,055 2 . 1 ,1465 =3 ,353(mmH 2 0 )=32, 893( N /m2 ) 2. 9 , 81 =>  Trở lực trên ống thẳng v 2 18 , 055 = =0,5 v 1 36,109 => ξ =0,1 Ta có v 2k . ρk 18 , 0552 .1 , 1277 ΔP cb6 =ξ 2 . =0,1. 2 2 2 ¿ 18 ,369 (N /m )=1 , 872(mmH 2 O) => GVHD:TIỀN TIẾN NAM 70 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp 3.10.3 Tính trở lục cho hệ thống:  Tổn thất cột áp động tại cửa ra của quạt: Vận tốc khí tại cửa ra của quạt: v quaït =v oáng . Soáng S quaït (m/s) Tổn thất cột áp động: ΔP đ = v 2quat . ρ 2 2 (N /m )= v 2 quat 2g .ρ (mmH 2 O)  Tổn thất cột áp tinh toán: Δp tt =Δp t +Δp đ (N/m2)  Tổn thất cột áp toàn phần ΔP=ΔP tt . 273+t 760 ρ k . . 293 B ρ ,(N/m2) (CT II.238a/463-[6]) Với: + t: nhiệt độ làm việc của khí,0C + B: áp suất tại chỗ đặt quạt,B= 760 mmHg + ρ=1 ,293 kg/m3 : khối lương riêng của khí làm việc ở điều kiện tiêu chuẩn GVHD:TIỀN TIẾN NAM 71 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Bảng 3.10: Tổn thất cột áp mà quạt phải khắc phục Quạt đẩy Tồn thất ma sát Tổn thất cục bô Tổn thất cột áp tĩnh Δ P ms Δ Pc b Δ Pt 839,662 Quạt hút Δ P3 + Δ P4 68,796 Δ P3 + Δ P5 72,742 Δ Pms + Δ Pcb + Δ Pxyclon 1079,246 Δ Pđ (N/m2) 97,7 86,788 Δ Ptt (N/m2) 937,362 1166,034 Δ P (N/m2) 912,993 Δ P1 + Δ P2 Công thức Giá trị (N/m2) Công thức Giá trị (N/m2) 148,845 Δ Pms + Δ Pcb + Δ Pcaloriphe+ Δ Phạt Gổm Giá trị (N/m2) Tổn thất cột áp động Tổn thất cốt áp tính toán Tổn thất côt áp toàn phần 31,151 Δ P1 + Δ P2 + Δ P4 + Δ P6 1086,628 3.11 TÍNH CÔNG SUẤT VÀ CHỌN QUẠT - Năng suất của quạt V (m3/h): đối với không khí kít bẩn thì năng suất quạt lấy bằng lưu lượng khí theo tính toán ở điều kiện làm việc. - Trở lực mà quạt phải khắc phục: lấy tổn thất cột áp toàn phần ở điều kiện làm việc. - Công suất trên trục động cơ điện khi vận chuyển khí là: GVHD:TIỀN TIẾN NAM 72 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp N= V . ΔP . ρ . g 1000 . ηq . ηtr ,KW, (CT II.239a/463, [6]) Với: tr=0,9: hiệu suất truyền động của quạt với động cơ bằng bánh ma sát. q :hiệu suất quạt(tra giản đổ đặc tuyến quạt ly tâm Ц 9–57, N5 (H.II.58/489-[6]) - Công suất động cơ điện: Nđc = k3.N,kw Với, k3: hệ số dữ trữ. (CT II.240/464, [6]) Bảng 3.11: Tính công suất và chọn quạt ST T 1 2 3 4 Đại lượng Kí hiệu Năng suất trung V (m3/s) bình Khối lượng riêng ρ (kg/m3) tác nhân sấy Tổn thất cột áp ΔP (N/m2) toàn phần Hiệu suất quạt q Công suất trên trục N (kW) động cơ điện Công suất động cơ 6 Nđc (kW) điện Tốc độ vòng của 7 n(m/s) bánh guồng Do N>5KW thỉ k3=1,15 5 GVHD:TIỀN TIẾN NAM 73 Quạt hút Quạt đẩy 2,618 2,81 1,146 1,125 1086,628 912,993 0,5 0,5 3,622 3,205 4,165 3,685 36,7 26,4 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Thiết bị sấy thùng quay đã thiết kế ở trên có thể làm việc với các thông số kỷ thuật sau: - Năng suất 800kg/h. - Độ ẩm từ 22% xuống 13% - Thời gian sấy một mẻ là 81 , 0973( phút ) . - Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị: 550C. - Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi thiết bị: 350C. Nhìn chung, với hệ thống sấy thùng quay này, có thề đảm bảo được năng suất cũng như độ ẩm yêu cầu với thời gian sấy phù hợp. Tuy nhiên, trong hệ thống vẫn còn một số nhược điểm sau: chi phí đầu tư nhiên liệu lớn, nhiệt độ của khói lò kho6mg ổn định, khó điều chỉnh, thiết bị cồng kềnh, chi phí chế tạo cao. GVHD:TIỀN TIẾN NAM 74 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp Tài liệu tham khảo: [1] Trần Văn Phú, Tính toán và thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, 2002. [2] Nguyễn Văn Lụa, Kĩ thuật sấy vật liệu, NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM, 2001. [3]Nguyễn Văn Lụa, Kĩ thuật sấy nông sản thực phẩm, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 2002. [4] Cao Văn Hùng, Nguyễn Hữu Dương, Sấy và bảo quản thóc ngô giống trong gia đình, NXB Nông nghiệp, 2001. [5] Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội, 2006. [6] Trần Xoa và các tác giả, Sổ tay quá trình- thiết bị trong công nghệ hóa chất, tập 1, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1999. [7] Trần Xoa và các tác giả, Sổ tay quá trình- thiết bị trong công nghệ hóa chất, tập 2, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1999. [8] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo dục, 2000. [9] Phạm Thanh, Giáo trình lò công nghiệp, Trường đại hoc Bách Khoa Đà Nẵng, 2007. [10] Hồ Lệ Viên, Thiết kế- tính toán các chi tiết thiết bị hóa chất, tập 1, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1978. [11] Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, Cơ học vật liệu rời, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1998. GVHD:TIỀN TIẾN NAM 75 SVTH:VÕ VĂN LINL Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp [12] Phạm Thị Tải, Trương Đích, Kỹ thuật trồng ngô giống mới năng suất cao,NXB Lao Động-Xã Hội,2005 [13] Phạm Xuân Vượng, Trần Như Khuyên,Giáo trình kỹ thuật sấy nông sản, Hà Nội, 2006. [14] Trần Văn Phú,Kỹ thuật sấy, NXB Giáo dục,2008. [15] Phan Văn Thơm, Số tay thiết kế thiết bị hóa chất và chế biến thực phẩm, Viện đào tạo mở rộng, 1992. [16] Hồ Lệ Viên, Thiết kế- Tính toán các chi tiết thiết bị hóa chất, tập 1, NXB Khoa học kỹ thuật,1978 [17] Hồ Lệ Viên, Thiết kế- Tính toán các chi tiết thiết bị hóa chất, tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật,1978. GVHD:TIỀN TIẾN NAM 76 SVTH:VÕ VĂN LINL This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Tìm kiếm

Chủ đề

Thực hành Excel Trắc nghiệm Sinh 12 Hóa học 11 Mẫu sơ yếu lý lịch Tài chính hành vi Đồ án tốt nghiệp Đơn xin việc Giải phẫu sinh lý Atlat Địa lí Việt Nam Bài tiểu luận mẫu Lý thuyết Dow Đề thi mẫu TOEIC adblock ​ Bạn đang sử dụng trình chặn quảng cáo?

Nếu không có thu nhập từ quảng cáo, chúng tôi không thể tiếp tục tài trợ cho việc tạo nội dung cho bạn.

Tôi hiểu và đã tắt chặn quảng cáo cho trang web này