dỒ an sấy thung quay xuoi chiều quặng

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa

MỤC LỤC

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ............................................................5LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................6

CHƯƠNG 1.................................................................................................................GIỚI THIỆU CHUNG.............................................................................................7

1.1. Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy..................................................................71.1.1. Khái niệm về sấy.....................................................................................71.1.2. Phương pháp sấy.....................................................................................71.1.3. Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy..............................................91.1.4. Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống.........................................11

1.2. Giới thiệu về máy sấy thùng quay..............................................................131.3. Giới thiệu về vật liệu cát..............................................................................15

1.3.1. Thành phần............................................................................................151.3.2. Tính chất................................................................................................151.3.3. Ứng dụng...............................................................................................15

1.4. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy thùng quay...................184.1.1. Sơ đồ công nghệ.....................................................................................184.1.2. Nguyên lí hoạt động của máy sấy thùng quay....................................19

CHƯƠNG 2.............................................................................................................20TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU.....................................................20

2.1. Thông số ban đầu.........................................................................................202.1.1. Kiểu thiết bị sấy.....................................................................................202.1.2. Điều kiện môi trường............................................................................202.1.3. Vật liệu sấy là cát với các thông số......................................................212.1.4. Tác nhân sấy..........................................................................................21

2.2. Tính toán các thông số của nhiên liệu........................................................212.2.1. Thành phần của than............................................................................212.2.2. Nhiệt dung riêng của than đá...............................................................222.2.3. Nhiệt trị của than..................................................................................232.2.4. Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg than......................232.2.5. Entanpi của nước trong hỗn hợp khói................................................232.2.6. Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn....................................24

2.2.6.1. Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than..............................242.2.6.2. Nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt và buồng trộn.............................25

2.2.7. Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy.....................................292.2.7.1. Nhiệt độ của khói...........................................................................292.2.7.2. Hàm ẩm của khói...........................................................................292.2.7.3. Hàm nhiệt của khói........................................................................302.2.7.4. Độ ẩm..............................................................................................30

CHƯƠNG 3.............................................................................................................31TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH..........................................................................31

3.1. Cân bằng vật liệu.........................................................................................313.1.1. Lượng ẩm bay hơi.................................................................................31

GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

1


3.1.2. Lượng cát ra khỏi thùng sấy................................................................313.2. Các thông số cơ bản của thùng sấy.............................................................31

3.2.1. Thể tích của thùng sấy..........................................................................313.2.2. Chiều dài ,đường kính và bề dày thùng..............................................32

3.2.2.1. Chiều dài thùng..............................................................................323.2.2.2. Đường kính thùng.........................................................................323.2.2.3. Chiều dày thân thùng....................................................................32

3.2.3. Thời gian lưu vật liệu trong thùng......................................................333.2.4. Số vòng quay của thùng........................................................................333.2.5. Công suất cần thiết để quay thùng......................................................333.2.6. Các thông số cơ bản của thùng sấy......................................................34

3.2.6.1. Cấu tạo thân thùng........................................................................343.2.6.2. Đường kính thùng..........................................................................343.2.6.3. Chiều dài thùng..............................................................................343.2.6.4. Loại cánh.........................................................................................353.2.6.5. Tốc độ quay....................................................................................35

3.3. Quá trình sấy lý thuyết................................................................................353.3.1. Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy................................................35

3.3.1.1. Nhiệt độ...........................................................................................353.3.1.2. Hàm nhiệt.......................................................................................353.3.1.3. Hàm ẩm...........................................................................................353.3.1.4. Độ ẩm..............................................................................................35

3.3.2. Cân bằng nhiệt lượng của quá trình sấy.............................................363.4. Quá trình sấy thực tế...................................................................................37

3.4.1. Nhiệt tổn thất ra môi trường................................................................373.4.1.1. Xác định hệ số truyền nhiệt K......................................................373.4.1.2. Diện tích xung quanh thùng sấy...................................................443.4.1.3. Hiệu số nhiệt độ trung bình...........................................................44

3.4.2. Tổn thất do cát mang ra khỏi thùng sấy.............................................453.4.3. Xác định giá trị ∆ (Lượng nhiệt bổ sung thực tế).............................453.4.4. Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy................................................46

3.4.4.1. Nhiệt độ...........................................................................................463.4.4.2. Hàm ẩm...........................................................................................463.4.4.4. Hàm nhiệt.......................................................................................47

3.4.5. Lượng khói cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm............................................473.4.6. Lượng than cần thiết cho quá trình....................................................473.4.7. Cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị sấy.............................................483.4.8. Kiểm tra lượng nhiệt mất mát ra môi trường....................................483.4.9. Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy............................................49

CHƯƠNG 4.............................................................................................................49TÍNH TOÁN CƠ KHÍ............................................................................................49

4.1. Tính toán hệ thống dẫn động......................................................................494.1.1. Tính toán và lựa chọn động cơ.............................................................494.1.2. Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí...................................50

4.1.2.1. Xác định tỷ số truyền của hệ thống dẫn động.............................504.1.2.2. Phân tỷ số truyền của hệ dẫn động...............................................504.1.2.3. Số vòng quay của bánh răng chủ động........................................514.1.2.4. Công suất trên trục bánh răng chủ động.....................................514.1.2.5. Momen quay trên trục của bánh răng chủ động........................51


2


4.2. Tính toán bộ truyền động bánh răng.........................................................524.2.1. Chọn vật liệu..........................................................................................524.2.2. Xác định ứng suất cho phép.................................................................52

4.2.2.1. Ứng suất tiếp xúc............................................................................524.2.2.2. Ứng suất uốn...................................................................................534.2.2.3. Ứng suất quá tải cho phép.............................................................54

4.2.3. Các thông số cơ bản của bộ truyền......................................................544.2.3.1. Khoảng cách trục...........................................................................544.2.3.2. Các thông số ăn khớp....................................................................554.2.3.3. Đường kính răng............................................................................564.2.3.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc..........................................574.2.3.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.................................................59

Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng :.............................................................594.2.3.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải........................................................614.2.3.7. Các thông số kích thước của bộ truyền bánh răng trụ...............62

4.3. Kiểm tra độ bền thân thùng........................................................................624.3.1. Trọng lượng của vật liệu trong thùng.................................................624.3.3. Trọng lượng bánh răng vòng...............................................................634.3.4. Trọng lượng cánh xới...........................................................................644.3.5. Trọng lượng vành đai...........................................................................644.3.6. Khoảng cách hai vành đai....................................................................654.3.7. Tải trọng trên một đơn vị chiều dài thùng không kể bánh răng vòng4.3.8. Momen uốn do tải trọng này gây ra....................................................654.3.9. Momen uốn do bánh răng vòng gây ra...............................................654.3.10. Momen chống uốn...............................................................................654.3.11. Ứng suất thân thùng...........................................................................66

4.4. Tính toán vành đai.......................................................................................664.4.1. Tải trọng trên một vành đai.................................................................664.4.2. Phản lực của con lăn.............................................................................664.4.3. Bề rộng của vành đai............................................................................674.4.4. Bề dày của vành đai..............................................................................674.4.5. Momen uốn............................................................................................674.4.6. Momen chống uốn................................................................................684.4.7. Các thông số của vành đai....................................................................68

4.5. Tính toán con lăn đỡ....................................................................................684.5.1. Đường kính của con lăn........................................................................694.5.2. Bề rộng của con lăn...............................................................................694.5.3. Ứng suất tiếp xúc...................................................................................694.5.4. Các thông số của con lăn đỡ.................................................................70

4.6. Tính toán con lăn chặn................................................................................704.6.1. Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn..............................................704.6.2. Xác định bán kính con lăn chặn..........................................................704.6.3. Kiểm tra độ bền của con lăn chặn.......................................................714.6.4. Các thông số của con lăn chặn.............................................................71

CHƯƠNG 5.............................................................................................................72TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ...............................................................................72

5.1. Tính toán buồng đốt.....................................................................................725.1.1. Diện tích bề mặt ghi lò..........................................................................725.1.2. Thể tích buồng đốt................................................................................72


3


5.1.3. Chiều cao của buồng đốt......................................................................735.1.4. Số ghi lò..................................................................................................735.1.5. Tỉ lệ mắt ghi: f/F....................................................................................73

5.2. Tính toán và chọn quạt................................................................................735.2.1. Năng suất quạt.......................................................................................735.2.2. Công suất của quạt................................................................................745.2.3. Chọn quạt..............................................................................................76

Bảng phụ lục :..............................................................................................................77TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................80

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập - Tự do - Hạnh phúc


4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Họ và tên HS - SV : Hồ Tất LinhLớp : ĐH Hoá 1 Khoá: 7Khoa : Công nghệ HoáGiáo viên hướng dẫn : Nguyễn Xuân Huy

NỘI DUNGThiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy

manganđioxit MnO2 năng suất 1,8 tấn/ giờ.Các số liệu ban đầu:- Độ ẩm đầu của vật liệu: 20%- Độ ẩm cuối của vật liệu: 3% - Nhiệt độ khói vào : 3500C .- Nhiệt độ khói ra : 600C

STT Tên bản vẽ Khổ giấy Số lượng

1 Vẽ dây chuyền sản xuất A4 01

2 Vẽ máy sấy thùng quay A0 01

PHẦN THUYẾT MINH

Ngày giao đề : 12/3/2015 Ngày hoàn thành :

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nguyễn Xuân Huy

LỜI MỞ ĐẦU


5


ấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất. Trong công nghiệp như chế biến nông- hải sản, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng….Kỹ thuật sấy đóng vai trò quan trọng trong dây

chuyền sản xuất. Sản phẩm rau quả sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm.

SĐồ án về nội dung sấy là một trong những bài tập lớn nằm trong chương

trình của bộ môn quá trình và thiết bị khoa công nghệ Hoá của trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội, nó giúp cho sinh viên có kĩ năng hơn trong quá trình tra cứu số liệu, tính toán, đồng thời nắm vững hơn về công nghệ sấy nói riêng và các quá trình trong công nghệ Hoá Học nói chung.Được thầy giáo Nguyễn Xuân Huy giao nhiêm vụ: “tính toán để thiết kế hệ thống sấy thùng quay để sấy manganđioxit với năng suất 1,8 tấn/ giờ”. Dựa trên những kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy em đã hoàn thành đồ án của mình.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Huy cùng các thầy cô trong khoa Công Nghệ Hoá đã chỉ bảo, giúp đỡ tận tình em trong thời gian em hoàn thành đồ án này. Do hạn chế về tài liệu tham khảo và các kiến thức nên bản đồ án này chắc chắn không tránh khỏi sai sót, em mong nhận được sự đóng góp, sữa chữa của các thầy cô.

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện: Hồ Tất Linh Lớp : ĐH Hoá1 _K7


6


CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy

1.1.1. Khái niệm về sấySấy là một phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ

dàng. Sấy làm giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết do đó vi khuẩn,

nấm mốc và nấm men bị ức chế hoặc không phát triển và hoạt động được, giảm

hoạt động các enzyme, giảm kích thước và trọng lượng của sản phẩm.

Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm

bằng phương pháp bay hơi nước. Như vậy, quá trình sấy khô một vật thể diễn

biến như sau:

Vật thể được gia nhiệt để đưa nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với

phân áp suất của hơi nước trên bề mặt vật thể.. Vật thể được cấp nhiệt để làm

bay hơi ẩm.

Tóm lại, trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi

chất cụ thể là quá trnh truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền

ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy ra

ngoài môi trường. Các quá trình truyền nhiệt, truyền chất trên xảy ra đồng thời

trên vật sấy, chúng có quan hệ qua lại lẫn nhau.

1.1.2. Phương pháp sấyCó nhiều cách phân loại :

a. Dựa vào tác nhân sấy:

- Sấy bằng khói lò

- Sấy bằng không khí nóng


7


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

hồng ngoại để làm khô vật liệu.

- Sấy bằng dòng điện cao tần : Là phương pháp sấy dùng năng lượng điện

trường để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của vật liệu.

b. Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy.

- Sấy đối lưu : Là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp giữa vật liệu sấy

với tác nhân sấy.

- Sấy tiếp xúc : Là phương pháp sấy mà tác nhân sấy tiếp xúc gián tiếp với

vật liệu sấy qua một vách ngăn.

- Sấy thăng hoa : Là phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không

rất cao, nhiệt độ rất thấp nên ẩm trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng

thái rắn thành trạng thái khí.

Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, công nghệ và thiết bị sấy đôi

lưu được sử dụng phổ biến hơn cả.

c. Dựa vào phương pháp làm việc

- Máy sấy liên tục.

- Máy sấy gián đoạn.

d. Dựa vào áp suất làm việc

- Sấy chân không.

- Sấy áp suất thường.

e. Dựa vào cấu tạo thiết bị

- Thiết bị sấy buồng.

- Thiết bị sấy hầm.

- Thiết bị sấy tháp.


8


- Thiết bị sấy phun.

- Thiết bị sấy thùng quay.

1.1.3. Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấya. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí

Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ

gió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nước

trong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều. Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạn

cho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản

phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bề

ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặt ngoài.

Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm

khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu. Nhiệt độ sấy thích

hợp được xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ chức của

thịt quả và đối với các nhân tố khác. Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thì

nguyên liệu có những biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩm trong quá

trnh sấy cao hơn 600Ο C thì protein bị biến tính, nếu trên 900

Ο C thì fructaza bắt

đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin tạo polyme cao phân tử chứa N

và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ra mạnh mẽ. Nếu nhiệt độ cao hơn

nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh dưỡng và mất giá trị cảm

quan của sản phẩm.

Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếch

tán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội thì

chậm lại dẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làm khô.

b.Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí

Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy,

tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy. Vì tốc độ


9


chuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân

bằng quá trnh sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại. Vì vậy,

cần phải có một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm

khô.

Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trnh làm khô, khi hướng gió

song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh. Nếu hướng gió

thổi tới nguyên liệu với góc 45oC thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổi

thẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm.

c. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí

Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định

đến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm

lại. Các nhà bác học Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ ẩm

tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ

ẩm tương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừng

lại và bắt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại.

Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránh

hiện tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn

tức là vừa sấy vừa ủ.

Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không

khí 50% đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao. Do đó, một

trong những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến hành

làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại. Khi hạ thấp nhiệt độ của không khí dưới

điểm sương hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí

cũng được hạ thấp. Như vậy để làm khô không khí người ta áp dụng phương

pháp làm lạnh.

d. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu


10


Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Nguyên liệu

càng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích

thước quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ.

Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí

quyển) thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với chiều

dày nguyên liệu δ.

e. Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm

Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội và

khuếch tán ngoại phù hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô. Trong khi

làm khô quá trnh ủ ẩm người ta gọi là làm khô gián đoạn.

f. Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu

Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù

hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit, chất

khoáng, protein, Vitamin, kết cấu tổ chức thịt quả chắc hay lỏng lẻo...

1.1.4. Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sốngSấy là qúa trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.

Ngày xưa người ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản là

phơi nắng. 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. Vì vậy, trong các ngành

công nghiệp người ta thường phải tiến hành quá trình sấy nhân tạo.

- Kết quả của qúa trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu

tăng lên. Điều đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau.

Ví dụ: + Đối với các nông sản và thực phẩm thì tăng cường tính bền vững

trong bảo quản.


11


+ Đối với các nhiên liệu ( củi, than) được nâng cao nhiệt lượng

cháy, đối với các gốm sứ thì làm tăng độ bền cơ học…

+ Và ngoài ra tất cả các vật liệu sau khi sấy đều được giảm giá

thành vận chuyển.

- Do các ý nghĩa đã nêu trên mà đối tượng của quá trình sấy thật đa

dạng, bao gồm nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm trong các giai đoạn

khác nhau của qúa trình sản xuất và chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh tế khác

nhau. Nói cách khác, kỹ thuật sấy được ứng dụng rộng rãi trong các nghành

công nghiệp và nông nghiệp.

- Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến

đổi trạng thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi. Hầu hết các vật liệu trong

quá trình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm. Như

vậy trong thực tế có thể xem sấy là qúa trình tách ẩm bằng phương pháp nhiệt.

- Việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong qúa trình sấy được tiến

hành theo các phương pháp truyền nhiệt đã biết.

Ví dụ : + Cấp nhiệt bằng đối lưu gọi là sấy đối lưu.+ Cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc.+ Cấp nhiệt bằng bức xạ gọi là sấy bức xạ.+ Ngoài ra, còn có các phương pháp sấy đặc biệt như sấy bằng

dòng điện cao tần, sấy thăng hoa, sấy chân không…

- Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trong

qui trình công nghệ sản xuất của nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấy khô.

- Để chất lượng sản phẩm ngày càng được nâng cao, công nghệ sấy

cũng được cải tiến và phát triển như trong nghành hải sản, rau quả và nhiều loại

thực phẩm khác. Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu…sau


12


khi thu hoạch cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ bị giảm chất lượng

thậm chí bị hỏng dẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch.

Do nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bị

sấy để sấy các loại sản phẩm khác nhau.Ngoài ra đôi khi cùng một loại sản

phẩm nhưng nếu yêu cầu về qui mô sấy khác nhau thì cũng đòi hỏi thiết bị sấy

phù hợp. Đối với từng loại sản phẩm đã được biết trước, nhằm đạt được các yêu

cầu của sản phẩm sấy với chi phí nhiên liệu và đầu tư thiết bị ban đầu thấp

nhất.

1.2. Giới thiệu về máy sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ như: cát, than đá, các loại quặng, đường, muối, và các loại hóa chất như : NaHCO , BaCl …ngũ cốc, mì chính. Hệ thống dùng nhiên liệu đốt có thể là dầu hoặc than cấp nhiệt cho buồng đốt. Cấu tạo của máy sấy thùng quay gồm 3 phần chính:

- Buồng đốt.- Thùng quay để trao đổi nhiệt liên tục với vật liệu sấy.- Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò.Cấu tạo chính của máy sấy thùng quay là thùng sấy. Thùng sấy là một ống

hình trụ tròn bằng vật liệu thép, trong đó có lắp các cánh xáo trộn để phân vùng

hoặc không. Tùy theo đường kính của ống thép mà chiều dày của thành ống có

thể từ 10 - 14 mm. Ống thép này được đặt nghiêng 1 - 6 trên 2 ổ trục quay, để

tránh tình trạng ống bị trôi khi quay ở 2 ổ trục có bệ đỡ bằng con lăn chống trôi.

Đầu cao của ống có buồng đốt cấp nhiệt và bên trên có ống dẫn vật liệu vào.

Đầu thấp của ống có buồng cuối lò, bên dưới có ống dẫn vật liệu ra khỏi thùng


13


sấy sang gầu tải đưa lên silo chứa. Bên trong buồng cuối lò có gắn quạt hút, ống

khói và xyclon lắng bụi tạo thành hệ thống thông gió bên trong máy sấy.

Bên trong thùng sấy người ta lắp các cánh để xáo trộn vật liệu làm quá

trình trao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn. Các đệm ngăn trong

thùng vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theo tiết diện thùng vừa làm tăng

bề mặt tiếp xúc. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu

sấy và độ ẩm của nó. Các loại đệm ngăn được dùng phổ biến trong máy sấy

thùng quay gồm :

- Đệm ngăn loại mái chèo nâng và loại phối hợp dùng khi sấy những vật

liệu cục to, ẩm, có xu hướng đóng vón lại, loại này có hệ số chứa đầy vật liệu

không quá 10 - 20 %.

- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng không thông với nhau.

- Đệm ngăn phân phối hình chữ thập và kiểu vạt áo được xếp trên toàn

bộ tiết diện của thùng, được dùng để sấy vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng

quay vật liệu được đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc pha lớn.

- Đệm ngăn kiểu phân khu để sấy các hạt đã đập nhỏ, bụi. loại này cho

phép hệ số chứa đầy từ 15 - 25 %.

Nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 200C thì dùng khói lò nhưng không dùng cho

nhiệt độ lớn hơn 800C.

Ưu điểm của hệ thống sấy thùng quay: - 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 100 kg ẩm bay hơi/

mh.

- Thiết bị gọn, có thể cơ khí hóa và tự động hóa toàn bộ khâu sấy.

Nhược điểm của hệ thống sấy thùng quay:


14


- 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.

- Không sấy được các vật liệu dễ vỡ.

1.3. Giới thiệu về vật liệu sấy manganđioxit

1.3.1. Tính chất

a. Tính chất vật lí

Quặng MnO2 là chất bột màu đen có

thành phần không hợp thức, khi đun nóng

sẽ bị phân hủy thành các oxit thấp hơn.

Ở điều kiện thường nó là oxit bền nhất

trong các oxit của Mangan, không tan

trong nước, tương đối trơ.

Khối lượng riêng: 5030 Kg/m3

b. Tính chất hóa học

Khi đun nóng nó tan trong axit và kiềm như một oxit lưỡng tính. Khi tan

trong dung dịch axit nó không tạo nên muối kẽm bền của Mn+4 theo phản ứng

trao đổi mà tác dụng như một chất oxi hóa.

Khi tan trong dung dich KOH đặc tạo nên dung dịch xanh lam chứa các

ion Mn(III) và Mn(V) vì trong điệu kiện này ion Mn(IV) không tồn tại được.

Khi nấu chảy với kiềm hoặc oxit bazơ mạnh tạo muối Manganat.

Ở nhiệt độ cao, MnO2 có thể bị khử bởi H2, CO2 hoặc C tạo thành kim

loại.

Khi nấu chảy với kiềm nếu có mặt các chất oxi hóa như: KNO3, KClO3,

O2... thì MnO2 bị oxi hóa thành Mn theo phương trình:


15


MnO2 + KNO3 + K2CO3=K2MnO4 +KNO2 + CO2

1.3.3. Ứng dụng của MnO2

MnO2 tồn tại trong tự nhiên dưới dạng khoáng vật pirolusit là

hợp chất của Mangan có nhiều ứng dụng trong thực tế.

Ở dạng bột MnO2 lã xúc tác cho phản ứng phân hủy KClO2 và

H2O2, phản ứng oxi hóa NH3 thành NO và Axetic thành Axeton.

MnO2 được đưa vào nguyên liệu nấu thủy tinh để làm mất màu

lục của thủy tinh, cho thủy tinh có màu hồng hoặc đen( với

lượng lớn).

Trong công nghiệp gốm MnO2 tạo màu nâu đỏ, đen cho men.

Ngoài ra trong công nghiệp MnO2 được sử dụng làm một điện

cực của pin

Ví dụ:

Manganđioxit được xem là ứng viên có nhiều ưu điểm làm

nguyên liệu chế tạo điện cực cho pin sạc bởi vì chúng có nhiều

trong thiên nhiên và tương hợp với môi trường. Tận dụng nhiều

ưu điểm của Manganđioxit nhiều phương pháp có hiệu quả đã

được phát triển để cải tiến điện cực của MnO2/C nằm mục đích

sử dụng cho pin sơ cấp.

Điện cực hỗn hợp MnO2/Cacbon được chế tạo bằng cách cho

trược tiếp bột cacbon và trong dung dich Manganaxetat để cùng

kết tủa với MnO2.nH2O trên bề mặt nền cacbon. Hình thái học

bề mặt và cấu trúc tinh thể được xác định bằng phương pháp

hiển vi điện tử quét( SEM) và kĩ thuật nhiễu xạ tia X(XRD).

Quét trong vòng tuần hoàn(CV) đẻ đánh giá tính chất điện hóa

của điện cực được chế tạo. Kết quả đã chứng minh bột cacbon GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

16


có hiệu quả làm tăng điện dung và cải thiên tính chất điện hóa

của điên cực Mangandioxit.

1.4. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy thùng quay

4.1.1. Sơ đồ công nghệ

1.Thùng quay 2.Vành đai đỡ 3.Con Lăn đỡ

4.Bánh răng 5.Phễu hứng sản phẩm 6.Quạt hút

7.Thiết bị lọc bụi 8.Lò đốt 9.Con lăn chặn

10.Mô tơ quạt chuyển động 11.Bê tông 12.Băng tải

13.Phểu tiếp liệu 14.Van diều chỉnh


17


4.1.2. Nguyên lí hoạt động của máy sấy thùng quayMáy sấy thùng quay gồm một thùng hình trụ đặt nghiêng với mặt phẳng

nằm ngang 1÷6 o. Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ.

Bánh đai được đặt trên bốn con lăn đỡ , khoảng cách giữa 2 con lăn

cùng một bệ đỡ có thể thay đổi để điều chỉnh góc nghiêng của thùng, nghĩa là

điều chỉnh thời gian lưu vật liệu trong thùng. Thùng quay được là nhờ có bánh

răng. Bánh răng ăn khớp với bánh răng dẫn động nhận truyền động của động cơ

qua bộ giảm tốc.

Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa và

được chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn vừa có tác

dụng phân bố đều theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp

xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích

thước của vật liệu sấy, tính chất và độ ẩm của nó. Vận tốc của khói lò hay không

khí nóng đi trong máy sấy khoảng 2÷3

m/s, thùng quay 3÷8

vòng/phút. Vật

liệu khô ở cuối máy sấy được tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm rồi nhờ băng tải

xích vận chuyển vào kho.

Khói lò hay không khí thải được quạt hút vào hệ thống tách bụi,… để

tách những hạt bụi bị cuốn theo khí thải. Các hạt bụi thô được tách ra, hồi lưu

trở lại băng tải xích. Khí sạch thải ra ngoài.

Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được lớn hơn

3m/s bởi nếu tốc độ lờn hơn 3m/s thí vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng.

Các đệm ngăn trong thùng vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theo

tiết diện thùng, vừa đảo trộn vật liệu làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy

và tác nhân sấy. Cấu tạo của các đệm ngăn( cánh đảo trộn) phụ thuộc vào kích

thước vật liệu và độ ẩm của nó. Các loại đêm ngăn được dùng phổ biền trong

máy sấy thùng quay gồm:


18


a b c

d b e

Sơ đồ cấu tạo cánh trong thiết bị sấy thùng quay:a) Cánh nângb) Cánh nâng chia khoangc) Cánh phân bố đều( cánh phân phối chữ thập)d) Cánh hỗn hợpe) Cánh phân vùng

Đối với vật liệu dạng cục to nhưng xốp, nhẹ trong thùng sấy có thể bố trí cánh nâng( hình a).

Ngược lại với dạng vật liệu cục to, nặng thì nên bố trí cành nâng có chia khoang( hình b).

Khi sấy vật liệu dạng hạt hoặc cục nhỏ, nhẹ người ta dùng cánh phân phối chữ thập( hình c).

Đối với vật liệu có kích thước quá bé có thể tạo thành bụi thì nên dùng cánh loại chia khoang kín( hình e)

CHƯƠNG 2GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

19


TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU

2.1. Thông số ban đầu2.1.1. Kiểu thiết bị sấy Thùng quay, phương thức sấy xuôi chiều.2.1.2. Điều kiện môi trường.

- Trạng thái của không khí ngoài trời nơi đặt thiết bị sấy+ Nhiệt độ môi trường: 250C+ Độ ẩm tương đối của không khí: 70%

- Hàm ẩm của không khí :

xo = 0,622. ( kg ẩm/kg kkk )

( CT 7.3 – 273 – QTTBT4 )

Trong đó :

P : Áp suất khí quyển , mmHg; P = 760 mmHg.

Pbh: Áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp không khí ẩm đã

bão hòa hơi nước, mmHg.

Pbh = exp = exp = 0.032 bar

→xo = = 0,014 ( kg ẩm/kg kkk ).

- Hàm nhiệt của không khí :

Io = to + ( 2493 + 1,97.to ).xo ( kJ/kg kkk )

( CT 7.5 – 273 – QTTBT4 )

→ Io = 25 + ( 2493 + 1,97.25 ).0,014


20


= 60,592 ( kJ/kg kkk )

Vậy, trạng thái không khí trước khi vào lò đốt

Nhiệt độ : to = 25ºC.Độ ẩm : φo= 70 %.Hàm nhiệt : xo = 0,014 ( kg/kg kkk ).

Hàm ẩm : Io = 60,592 ( kJ/kg kkk ).

2.1.3. Vật liệu sấy là cát với các thông số - Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy: 10,5%

- Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy là: 1,5%

- Lượng vật liệu đưa vào máy sấy : 16530 kg/h.

2.1.4. Tác nhân sấy

Khói lò :

- nhiệt độ khói lò vào thùng sấy : t = 380 0C

- nhiệt độ khói lò ra khỏi thùng : t2 = 95 0C

2.2. Tính toán các thông số của nhiên liệu

2.2.1. Thành phần của than

Nhiên liệu của than đá bao gồm các thành phần sau:

Thành phần C H O N S W A% Khối lượng 76,05 4,06 3,63 1,6 3,79 3 7,87

Trong đó:

W : thành phần ẩm.

A : thành phần tro.

x : hàm lượng chất bốc x = 2,79


21


Chuyển các thành phần sang trạng thái làm việc:

+ Độ tro của nhiên liệu ở chế độ làm việc được xác định :

A = A .

100−W100

= 7,87 .

100−3100

= 7,634%

+ Các thành phần khác:

C = C .

100−W−A lv

100 = 76,05.

100−3−7 ,634100

= 67,963%

N = N .

100−W−A lv

100 = 1,6.

100−3−7 ,634100

= 1,430%

O = O .

100−W−A lv

100 = 3,63.

100−3−7 .634100

= 3,244%

H = H .

100−W−A lv

100 = 4,06.

100−3−7 ,634100

= 3,628%

S = S .

100−W−A lv

100 = 3,79.

100−3−7 ,634100

= 3,387%

Tính toán tương tự ta thu được thành phần của than ở chế độ làm việc

Thành phần Clv Hlv Olv Nlv Slv W Alv x

% khối lượng 67,963 3,628 3,244 1,430 3,387 3 7,634 2,79

2.2.2. Nhiệt dung riêng của than đáÁp dụng công thức tính nhiệt dung riêng của than đá

Ct= 837+3,7.to+625.x, J/kg.độ ( CT I.48 – 153 – STT1 ).

Trong đó :


22


to : Nhiệt độ của than trước khi vào lò đốt, to= 25oC

x: Hàm lượng chất bốc, x = 2,79%

→ Ct = 837 + 3,7.25 + 625.0,0279 = 946,938 ( J/kgoC )

→ Ct = 946,938 .10-3 ( kJ/kg.ºC ).

2.2.3. Nhiệt trị của than Nhiệt trị cao của than :

Qc = 339.Clv + 1256.Hlv – 109.(Olv – Slv) ( kJ/kg )

(VII.37 – 110 – STT2 )

→ Qc = 339. 67,963 + 1256.3,628 - 109.( 3,244-3,387)

→ Qc = 27611,812 (kJ/kg).

Nhiệt trị thấp của than :

Qth = Qc – 25,1.( 9Hlv + W ) (2.24-Kỹ thuật sấy-20)

= 27611,812 – 25,1.( 9.3,628 + 3 )

= 26716,947 ( kJ/kg )

2.2.4. Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg thanĐể cung cấp cho các phản ứng cháy, thành phần của oxi trong không khí

là 21%.Các phản ứng cháy:C + O2 CO2

2H2 +O2 2H2OS + O2 SO2

Lượng không khí khô lí thuyết để đốt cháy 1 kg than: Lo = 0,115.Clv + 0,346.Hlv +0,043.( Slv – Olv )

( Công thức VII.38 – 111 – STT2 )

Lo = 0,115.67,963 + 0,346.3,628 + 0,043.( 3,387 – 3,244 )

= 9,077 (kg không khí/kg than )GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

23


2.2.5. Entanpi của nước trong hỗn hợp khói In = (2493 + 1,97.t).103 (J/kg)

Trong đó: t là nhiệt độ hỗn hợp khói vào lò (t = 350Ο C )

In = (2493 + 1,97.350).103 = 3182,5.103 (J/kg)

= 3182,5 (kJ/kg)

2.2.6. Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộnDo nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, vì thế trong thiết bị

sấy thùng quay dùng khói lò làm TNS người ta phải tổ chức hoà trộn với không

khí ngoài trời để cho một hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp. Vì vậy, trong hệ thống

sấy thùng quay người ta xem hệ số không khí thừa là tỷ số giữa không khí khô

cần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vào

buồng hoà trộn với lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy.

Để tính hệ số không khí thừa không khí ở buồng đốt và trộn người ta sử

dụng phương pháp cân bằng nhiệt lò đốt than.

2.2.6.1. Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than Qv = Q1 + Q2 + Q3 ( kJ )

Trong đó :

Q1 : Nhiệt lượng than mang vào ( tính cho 1kg than ).

Q2 : Nhiệt lượng do không khí mang vào.

Q3 : Nhiệt do đốt 1 kg than.

a. Nhiệt lượng do than mang vào :

Q1 = Cn.tn

Trong đó :

Cn : Nhiệt dung của than ; Cn = 946,938 .10-3 ( kJ/kgoC )GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

24


tn : Nhiệt độ của than ( nhiệt độ môi trường ); tn = 25oC

→Q1 = 25. 946,938 .10-3 = 23,673 ( kJ )

b. Nhiệt lượng do không khí mang vào :

Q2 = Lo.Io.

Trong đó :

Lo : Lượng không khí lý thuyết cho quá trình cháy; Lo = 9,077 kg/kg than.

Io : Hàm nhiệt của không khí vào buồng đốt ; Io = 60,529 (kJ/kg kkk ).

: Hệ số thừa không khí.

Q2 = 9,077.60,529.α = 549,994α (kJ)

c.Nhiệt lượng do đốt 1 kg than :

Q3 = Qc.η

Trong đó :

η : hiệu suất buồng đốt η = 0,9

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 27611,812 kJ/kg

→Q3 = 27611,812 .0,9 = 24850,631 (kJ)

→ Tổng nhiệt lượng vào buồng đốt là :

Qv = Q1 + Q2 + Q3

= 23,673 + 549,994 +24850,631

= 24874,304 + 549,994 (kJ)

2.2.6.2. Nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt và buồng trộnQr = Q4 + Q5 + Q6

Trong đó :


25


Q4 : Nhiêt do xỉ mang ra.

Q5 : Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt.

Q6 : Nhiệt mất mát ra môi trường.

a. Nhiệt do xỉ mang ra :

Q4 = Gxỉ.Cxỉ.Txỉ

Trong đó :

Gxỉ : Khối lượng xỉ tạo thành khi đốt 1 kg than

Gxỉ = Alv = 7,634.10-2 ( kg/kg than ).

Cxỉ : Nhiệt dung riêng của xỉ; Cxỉ = 0,75 kJ/kgoC ( Bảng I.144 – 162 – STT1 ).

Txỉ : Nhiệt độ của xỉ, chọn Txỉ = 150 0C

→ Q4 = 7,634.10-2.0,75.150 = 8,588 ( kJ )

b. Nhiệt lượng do khói mang

Q5 = Gk.Ck.Tk

Trong đó :

Gkhí : Khối lượng của chất khí trong lò.

Ckhí : Nhiệt dung riêng của khói lò.

Tk : Nhiệt độ của khói , Tk = 350°C

Ta có :

Ckhí = kJ/kgoC

( CT VII.42 – 112 – STT2 )


26


→ Q5 = (GSO2

. CSO 2+GCO2

CCO2+GN 2

C N2+G02

CO2+GH2O CH2O

).Tk (kJ)

Thành phần khối lượng các khí khi đốt 1 kg nhiên liệu

( Theo T112 – STT2 )

GCO2 = 0,0367.Clv = 0,0367.67,963 = 2,494 (kg/kg than)

GSO2

= 0,02.Slv = 0,02.3,387 = 0,068 (kg/kg than)

GN2

= 0,769..Lo + 0,01.Nlv

= 0,769.α 9,077 + 0,01.1,430

= 6,980.α + 0,0143 (kg/kg than)

GO2

= 0,231.( -1 ).Lo

= 0,231.(α - 1).9,077

= 2,088.(α - 1) (kg/kg than)

G = ( 9.Hlv + W ).10-2 + α.Lo.xo

= (9.3,628 + 3).10-2 + α .9,077.0,014

= 0,357 + 0,154.α (kg/kg than)

Nhiệt dung riêng các khí ở nhiệt độ 350°C :

( Theo 313 - TTQTTBT2 )

CCO2

= ( 0,222 + 43.10-6.t1 ).4,187

= (0,222 + 43.10-6 .350).4,187

= 0,993 (kJ/kg°C)


27


CO2

= ( 0,216 + 166.10-7.t1 ).4,187

= (0,216 + 166. 10-7 .350).4,187

= 0,929 (kJ/kg°C)

CN2

= ( 0,246 +189.10-7.t1 ). 4,187

= ( 0,246 +189.10-7 .350).4,187

= 1,058 (kJ/kg°C)

CSO2 = 0,19 kcal/kgoC = 0,796 kJ/kgoC

( Hình I.157 – 197 – STT1 )

CH = ( 0,436 + 119.10-6.t1 ).4,187

=( 0,436 + 119.10-6 .350).4.187

= 1,9999 (kJ/kg°C)

Thay các giá trị trên vào ta được :

Q5 = 462,004 + 3371,402.α (kJ)

Nhiệt lượng mất mát :

Q6 = Qmm = 5%.Qvào

→ Q6 = 0,05.( 24874,304 + 549,994.α )

= 1243,715+ 27,4997α ( kJ )

→ Tổng nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt và buồng trộn

Qr = Q4 + Q5 +Q¿ 6 ¿¿¿

= 8,588 + 462,004 + 3371,402.α +1243,715 + 27,4997.α ( kJ )


28


= 1714,307 + 3398,902.α (kJ)

Cân bằng nhiệt lượng lò đốt

Qv = Qr

→ 24874,304 + 549,994α = 1714,304 + 3398,902α

23160 = 2848,908

→ α = 8,129

Kiểm tra lại theo công thức sau :

α =

Qc .ηbd+C t . to−(9 . H lv+W ) .ia 1−[1−(9. H lv+W + A lv) ] . Ck .t1

Lo [ xo .( ia 1−ia0 )+Ck .( t1−t0 )]

( T57 – TTVTKHTS )

Trong đó :

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 27611,812 ( kJ/kg ).

ηbd : Hiệu suất buồng đốt ở đây chúng ta chọn ηbd = 90% = 0,9.

Ct : Nhiệt dung riêng của than; Ct = 946,938.10-3 kJ/kgºC.

to : Nhiệt độ không khí; to = 25ºC.

t1 : Nhiệt độ của khói ra khỏi buồng trộn; t1 =350°C.

Ck: Nhiệt dung riêng của khói; Ck = 1,004 kJ/kgºC.

Lo : Lượng không khí lý thuyết để đốt 1kg than;Lo= 9,077 kg/kg than.

xo : Hàm ẩm của không khí; xo = 0,014 kg/kg kkk.

ia1 : Entanpin của nước trong khói;

ia1 = 2493 + 1,97.350= 3182,5 kJ/kg.


29


iao : Entapin của nước trong không khí.

iao = 2493 + 1,97.25 = 2542,25 kJ/kg.

→ α =

27611,812 .0,9 + 946,938.10 -3 . 25 - (9 .3,628 + 3 ). 10-2 .3182,59,077 [0,014 .(3182,5-2542,25 )+1,004 .(350 -25 )]

−

[1−(9 .3 ,628+3+7 ,634 ). 10−2 ] . 1,004 .3509 ,077 . [0 ,014 .(3182 ,5−2542 ,25)+1 ,004 .(350−25 )]

= 7,735

Ta thấy rằng hai kết quả có sự sai số, chọn α = 7,735

2.2.7. Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy

2.2.7.1. Nhiệt độ của khói t1 = 350ºC

2.2.7.2. Hàm ẩm của khói Khối lượng khói khô sau buồng hòa trộn :

Lk = .Lo + 1 – ( Alv + 9Hlv + W ) (VII.40- STT2-111)

= 7,735.9,077 + 1 – ( 7,634 + 9.3,628 + 3).10-2

= 70,778 ( kg/kg than)

Lượng hơi nước chứa trong khói :

Ga = ( 9.Hlv + Wd ) + α.Lo.xo , ( kg/kg than )

= ( 9.3,628 + 3 ).10-2 + 7,735.9,077. 0,014

= 1,339 ( kg/kg than )

→ x1 = =

1, 33970 , 778


30


→ x1 = 0,0189 (kg/kg kkk )

2.2.7.3. Hàm nhiệt của khóiI1 = t1 + ( 2493 + 1,97.t1 ).x1

= 350 + ( 2493 + 1,97.350 ).0,0189

= 410,149 ( kJ/kg kkk )

2.2.7.4. Độ ẩm

Trong đó :

Pbh = exp{12−4026 ,42

235 , 5+t 1 } = exp

{12−4026 , 42235 ,5+350 }

=

= 167,856 ( bar )

P = ( bar )

→ ϕ1=

0 ,0189 .760750

(0 , 622+0 , 0189) . 167,856

→ φ1 = 1,87.10-4 = 0.0187%

Vậy, trạng thái của khói lò trước khi vào thùng sấy :

Nhiệt độ : t1 = 350ºC

Độ ẩm : φ1 = 0,0187 %

Hàm ầm : x1 = 0,0189 ( kg/kg kkk )

Hàm nhiệt : I1 = 410,149 ( kJ/kg kkk )


31


CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

3.1. Cân bằng vật liệu

3.1.1. Lượng ẩm bay hơi W = G1. \f(W1-W2,100-W2 , ( kg/h)

Trong đó :

G1 : lượng manganđioxit vào thùng sấy; G1 = 1800 ( kg/h )

W1: Độ ẩm đầu của vật liệu; W1 = 20%

W2: Độ ẩm cuối của vật liệu; W2 = 3%

→ W = 1800.

20−3100−3

= 315,464 ( kg/h )

3.1.2. Lượng manganđioxit ra khỏi thùng sấy G2 = G1 - W =1800 – 315,464 = 1484,536 ( kg/h )

3.2. Các thông số cơ bản của thùng sấy

3.2.1. Thể tích của thùng sấy Vt = \f(W,A , ( m3

) (CT VII.50 – STT2-121)

Trong đó :

W : Lượng ẩm bay hơi; W = 315,464 ( kg/h )

A : Cường độ bay hơi ẩm của MnO2 chọn A = 30 kg ẩm/m3 .h;

( Bảng VII.3 – 122 – STT2 )

→ Vt =

315 , 46430

= 10,515 ( m3 )GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

32


3.2.2. Chiều dài ,đường kính và bề dày thùng

3.2.2.1. Chiều dài thùng

Lt =

4 .V t

π . Dt2 ( m ) (CT VII.51 –STT2- 121)

Trong đó :

Vt : Thể tích thùng; Vt = 10,515 ( m3 )

Dt : Đường kính trong của thùng, ( m )

Ta có = 3,5÷ 7 Chọn = 5

→ Lt =

3√ 4 . 25.10 ,515π = 6,944 ( m ) ; Chọn Lt = 7 ( m )

3.2.2.2. Đường kính thùng

Dt = 75 = 1,4 ( m )

Vậy, thể tích thực tế của thùng :

Vt = = 10,77 ( m3

)

Vậy cường độ bay hơi ẩm của MnO2 là:

Chọn A =29 ( Kg/m.h)

3.2.2.3. Chiều dày thân thùng = ( 0,007 0,01 ).Dt ( m ) ( 10.15 – 83 – THKMHCT1 )

chọn = 0,01.Dt = 0,01.1,4 = 0,014 ( m )


33


3.2.3. Thời gian lưu vật liệu trong thùng

Ta có: τ=

120 βρ(W 1−W 2 )A . [200−(W 1+W 2 ) ( ph ) (VII.53 – 123 – STT2 )

Trong đó:

: Khối lượng riêng xốp trung bình của vật liệu trong thùng;

= 724,32 kg/m3

(Bảng 1.1 – 8 – STT1).

W1,W2 : Độ ẩm đầu và cuối của vật liệu; W1 = 20%, W2 = 3%

: Hệ số chứa đầy; chọn = 0,2

A : Cường độ bay hơi ẩm; A = 29 ( kg ẩm/m3.h ).

→ τ=120 .0,2 .724 , 32. (20−3 )

29 . [200−(20+3 )) ]=57 , 573

(phút)

3.2.4. Số vòng quay của thùng

( vg/ph ) ( VII.52 – 122 – STT2 )

Trong đó :

- : Góc nghiêng của thùng quay, độ. Thường góc nghiêng của

thùng dài 2,53o, còn thùng ngắn đến 6o, chọn = 3o.

- m, k : Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh và chiều chuyển động của

khí trong thùng; theo ( Bảng VIIA – 122 – STT2 ) ta có k = 0,6 và m = 1

- : Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng quay

→n= 1 . 0,6. 7

57 ,573 .1,4 .tg 3= 0,994 ( vg/ph )


34


3.2.5. Công suất cần thiết để quay thùng N = 0,13.10-2.Dt

3.Lt.a.n.ρ ( kW ) (VII.54 – 123 – STT2 )

Trong đó:

n : Số vòng quay của thùng; n = 0,994 ( vg/ph )

: Khối lượng riêng xốp trung bình của cát; = 724,32 ( kg/m3 )

Dt,Lt : Đường kính và chiều dài của thùng: Dt = 1,4 và Lt = 7 ( m )

a : Hệ số; chọn a = 0,063 ( Bảng VII.3 – 123 – STT2 )

N = 0,13.10-2.1,43.7.0,063.0,994.724,32 = 1,133 ( kW )

Công suất động cơ điện

Nđc = 1,25.N = 1,25.1,133 = 1,416 ( kW )

3.2.6. Các thông số cơ bản của thùng sấy

3.2.6.1. Cấu tạo thân thùngThân thùng cấu tạo từ ba lớp :

- Lớp bảo vệ : làm từ vật liệu là thép CT3, có chiều dày δ1 = 0,002 ( m )

- Lớp cách nhiệt : làm từ vật liệu là bê tông xốp, có chiều dày δ2 = 0,06 ( m )

- Lớp thân thùng : làm từ vật liệu là thép CT3, có chiều dày δ3 = 0,014 ( m )

3.2.6.2. Đường kính thùnga. Đường kính trong :

Dt = 1,4 ( m )

b.Đường kính ngoài :

Dn = Dt + 2.( δ1 + δ2 + δ3 )

= 1,4 + 2.( 0,002 + 0,06 + 0,014 ) = 1,552 ( m )

3.2.6.3. Chiều dài thùng GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

35


Lt = 7 ( m )

3.2.6.4. Loại cánh Loại chia khoang có cánh nâng.

3.2.6.5. Tốc độ quay n = 0,994 ( vg/ph )

3.3. Quá trình sấy lý thuyết

3.3.1. Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy

3.3.1.1. Nhiệt độ t2 = 60oC.

3.3.1.2. Hàm nhiệt I2 = I1 = 410,149 ( kJ/kg kkk )

3.3.1.3. Hàm ẩm

x2=

410 , 149−602493+1 ,97 .60

= 0,134 ( kg/kg kkk )

3.3.1.4. Độ ẩm

Trong đó :

Pbh = exp {12−4026 ,42

235 , 5+t 2 } =

exp {12−4026 , 42235 ,5+60 }

= 0,197 ( bar )


36


→ϕ2=

0 , 134 . 760750

(0 ,622+0 , 134 ) . 0 , 197=0 , 9117=91 , 17

%

Vậy trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy là :

t2 = 60oC

φ2 = 91,17 %

x2 = 0,134 ( kg/kg kkk )

I2 = 410,149 ( kJ/kg kkk )

3.3.2. Cân bằng nhiệt lượng của quá trình sấy qo = lo.( I2 – Io ) = lo.( I1 – Io ) ( 7.38 – 290 – QTTBT4 )

Trong đó :

qo : Nhiệt lượng tiêu hao riêng

lo : Lượng khói cần để bốc hơi 1 kg ẩm

lo =

1x2−xo

= 10 , 134−0 ,014

= 8,333 ( kg/kg ẩm )

Tổng lượng khói cần thiết :

Lo = lo.W = 8,333.315.464

= 2628,762 ( kg kkk/h )

Nhiệt lượng cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm :

qo = lo.( I2 – Io ) = 8,333.( 410,149 – 60,592 )

= 2912,858 ( kJ/kg ẩm )

Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy :


37


Q = qo.W = 2912,858. 315,464

= 918815,714 ( kJ/h )

3.4. Quá trình sấy thực tế

3.4.1. Nhiệt tổn thất ra môi trường

( kJ/kg ẩm ) ( 7.41 – 142 – TTVTKHTS ).

Trong đó :

K : Hệ số truyền nhiệt ( W/m2.oC )

F : Tổng diện tích bao quanh thùng sấy ( m2 )

W : Lượng ẩm bay hơi ( kg/h )

∆ttb : Hiệu số nhiệt độ trung bình ( oC )

3.4.1.1. Xác định hệ số truyền nhiệt K

( W/m2.oC ).

Trong đó :

α1 : Hệ số cấp nhiệt đối lưu giữa khói và thành thùng ( W/m2.oC ).

α2 : Hệ số cấp nhiệt đối lưu giữa thành thùng và môi trường ( W/m2.oC ).

δ : Chiều dày của các lớp thành thùng ( m ).

λ : Hệ số dẫn nhiệt của các lớp ( W/m.oC ).

a. Xác định α1

α1 = k.( α1’ + α1

’’ ) ( W/m2.oC ).

Trong đó :


38


k : Hệ số độ nhám; k = ( 1,2 – 1,3 ), chọn k = 1,2

α1’ : Hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành thiết bị do đối lưu cưỡng bức

α1’’ : Hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành thiết bị do đối lưu tự nhiên

a.1 Xác định α1’ :

Lưu lượng thể tích của khói trong thùng :

Vi = vi.Lo ( m3/h )

Trong đó :

vi : Thể tích không khí ẩm ( m3/kg kkk )

Lo : Lượng khói tiêu tốn chung cho thùng sấy; Lo = 2628,762 ( kg kkk/h )

Theo 318I – 255 – STT1 ta có :

- Lưu lượng thể tích của khói vào thùng :

{t1=350ο C ¿¿¿¿

→ρ =0,566 (Kg/m3) V1=

1ρ = 1,767 ( m3/kg kkk ).

→ V1 = 1,767. 2628,762 = 4645,002 ( m3/h ).

- Lưu lượng thể tích của khí ra khỏi thùng :

{t2=60οC ¿ ¿¿¿

→ ρ =1,060 (Kg/m3) V2

=

1ρ = 0,943 ( m3/kh kkk ).

→ V2 = 0,943.2628,762 = 2478,923 ( m3/h ).

- Lưu lượng thể tích trung bình của khói :

Vtb =

V 1+V 2

2=4645 , 022+2478 ,923

2=3561 , 973

( m3/h ).


39


Tiết diện tự do của thùng :

Ftd = ( 1 – β ).Fts ( m2 ).

Trong đó :

β : Hệ số chứa đầy; β = 0,2.

Fts = Tiết diện thùng ( m2 )

Fts = ( m2 ).

→ Ftd = ( 1 – 0,2 ).1,539 = 1,231 ( m2 ).

Tốc độ trung bình của khói đi trong thùng :

w tb=

V tb

F td=3561 , 973

1 ,231 .3600=0 ,804

( m/s ).

Chuẩn số Re :

Trong đó :

wtb : Vận tốc trung bình của khói đi trong thùng; wtb = 0,804 ( m/s ).

Dt : Đường kính trong của thùng; Dt = 1,4 ( m ).

υ : Độ nhớt động của khói phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của

khói( m2/s ).

- Nhiệt độ trung bình của khói :

t tb=

350+602

=205ΟC

Theo bảng I.255 – 318 – STT1 : λ = 3,964.10−2

( W/m.oC )


40


υ = 35,462.10−6

( m2/s ).

→Re= 0 , 804 .1,4

35 , 462.10−6=31741 , 019

> 104

Vậy, chế độ chuyển động của khói là chảy xoáy.

Chuẩn số Nu :

Nu = 0,018.Re0,8.ε ( 4.32 – 198 – TTQTVTBT1 ).

Trong đó :

ε : Hệ số phụ thuộc vào tỷ số

Lt

Dt

Theo bảng V.2 – 15 – STT2 ta có :

{Lt

Dt=5 ¿ ¿¿¿

→ ε = 1,235

→Nu = 0,018.31741,0190,8

.1,235 = 88,764

Ta có :

α

1'=Nu . . λ

Dt=88 ,764 .3 ,964 .10−2

1,4=2,513

(W/m2 .οC )

a.2. Xác định α1’’

Chuẩn số Gr :

Gr=g . D

3t . Δt

υ2 .T

Trong đó :

g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 ( m/s2 ).GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

41


Dt : Đường kính trong của thùng sấy; Dt = 1,4 ( m ).

∆t : Hiệu số nhiệt độ của khói và thành bên trong thùng.

Giả thiết nhiệt độ trung bình thành bên trong thùng là 125oC

→ ∆t = 205 – 125 = 80oC

T : Nhiệt độ tuyệt đối của khói; T = 125 + 273 = 573oK.

υ : Độ nhớt động học của khói ( m2/s ).

Nhiệt độ trung bình của lớp ngăn cách :

t n=

205+1252

=160ο C

Nội suy từ Bảng I.225 – 318 – STT1

Với nhiệt độ 160ο C ta có : λ = 3,64.10−2

( W/m.oC ),

υ=30 ,09 .10−6

( m2/s ).

Gr= 9 ,81. 1,43 .80

(30 , 09.10−6 ) . 398=2 ,848 .1010

Chuẩn số Nu :

Nu = 0,47.( Gr )0,25 = 0,47.( 2,848.1010 )0,25 = 193,078

→α 1= { { ital Nu . λ} over {D rSub { size 8{t} } } } = { {193 , 078 . 3, 64 . 10 rSup { size 8{ - 2} } } over {1,4} } =5,02} {¿

( W/m2.oC ).

Vậy :

α1 = 1,2.( 2,513 + 5,02 ) = 9,0396 ( W/m2.oC ).

b. Xác định α2

α2 = α2’ + α2

’’ ( W/m2.oC ).


42


Trong đó :

α2’ : Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bị ra môi trường do đối lưu tự nhiên

(W/m2.oC)

α2’’ : Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bị ra môi trường do bức xạ ( W/m2.oC ).

b.1. Xác định α2’

Chuẩn số Gr :

Trong đó :

g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 ( m/s2 ).

Dn : Đường kính ngoài cùng của thùng ( m ); Dn = 1,552 ( m ).

Thành thùng sấy gồm 3 lớp :

- Lớp trong cùng làm bằng thép CT3 có : δ3 = 0,014 ( m ), λ1 = 49 (

W/m.oC )

( I.126 – 128 – STT1 )

- Lớp cách nhiệt làm bằng bê tông xốp có : δ2 = 0,06 ( m ), λ2 =

0,93( W/m.oC ).

- Lớp bảo vệ làm bằng thép CT3 có : δ1 = 0,002 ( m ), λ3 = 49 ( W/m.oC ).

∆t : Hiệu số nhiệt độ giữa thành ngoài thiết bị và môi trường ( oC ).

Nhiệt độ thành ngoài thiết bị chọn 55oC.

Nhiệt độ môi trường là 25oC.

→ ∆t = 55 – 25 = 30oC.

υ : Độ nhớt động học của khí ( m2/s ).


43


Nhiệt độ lớp biên giữa không khí và thành ngoài thiết bị :

tb=

55+252

=40οC

Với nhiệt độ này ta có : λ = 2,76.10-2 ( W/m.oC )

υ = 16,96.10-6 ( m2/s ).

T : nhiệt độ tuyệt đối của không khí; T = 25 + 273 = 2980K.

Chuẩn số Nu :

Nu = 0,47.Gr0,25 = 0,47.( 1,284.1010 )0,25 = 158,212.

Ta có :

( W/m2.oC ).

b.2. Xác định α 2} {¿

( 4.79 – 218 – TTQTTBT1 )

Trong đó :

Co : Hệ số bức xạ của vật liệu đen tuyệt đối;

Co = 5,76 ( W/m2.(K)4 ) ( 48 – QTTBT3 ).

ε : Mức độ đen tuyệt đối của bề mặt ngoài thùng;

ε = 0,95 ( PL19 – 354 – TTQTTBT1 ).GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

44


T1, T2 : Nhiệt độ tuyệt đối của bề mặt ngoài thùng và môi trường;

T1 = 55 + 273 = 318oK

T2 = 25 + 273 = 298oK

α

2''=0 ,95 .5 ,76 .[(328

100 )4−(298

100 )4 ]

328−298=6 ,727

( W/m2.oC ).

Vậy :

α2 = 2,814 + 6,727 = 9,541 ( W/m2.oC ).

Hệ số truyền nhiệt của quá trình :

K= 11

9 , 0396+ 0 , 014+0 , 002

49+ 0 , 06

0 , 93+ 1

9 ,541

=3 ,568

( W/m2.oC ).

3.4.1.2. Diện tích xung quanh thùng sấy

F=π . Dn . Lt+2.

π . Dn

4=π .1 , 552. 7+2 . π .1 , 5522

4=37 , 895

( m2 ).

3.4.1.3. Hiệu số nhiệt độ trung bình

( oC ).

Trong đó :

∆1 = t1 – tvl1

Với : t1 : Nhiệt độ của khói vào thùng sấy; t1 = 350oC.

tvl1: Nhiệt độ của cát vào thùng sấy; tvl1 = 25oC.

→ ∆1 = 350 – 25 = 325oC


45


∆2 = t2 – tvl2

Với : t1 : Nhiệt độ của khói ra khỏi thùng sấy; t2 = 60oC.

tvl2: Nhiệt độ của cát ra khỏi thùng sấy; tvl2 = 50oC.

→ ∆2 = 60 – 50 = 10oC

→325−10

ln 32510

=90 ,485ο C

Vậy :

qmt=

3,6 .37 ,895.3 ,568.90 , 485315 ,464

=139 ,616 ( kJ/kg ẩm ).

3.4.2. Tổn thất do manganđioxit mang ra khỏi thùng sấy

( kJ/kg ẩm ).

Trong đó :

Gvl : Khối lượng của vật liệu ra khỏi lò; Gvl =1484,536 ( kg ).

Cvl : Nhiệt dung riêng của vật liệu

Cvl = Cvlk.( 1 – W2 ) + Ca.W2

Với : Cvlk : Nhiệt dung riêng của vật liệu khô ở 50 0C;

Cvlk = 0,0223 ( Kcal/Kg.0C ) = 0,0932 ( kJ/kg.oC ).

( Bảng I.144 – 162 – STT1)

Ca : Nhiệt dung riêng của nước; Ca = 4,18 ( kJ/kg.oC ).

W2 : Độ ẩm cuối của vật liệu; W2 = 3%.

→ Cvl = 0,0932.( 1 – 0,03 ) + 4,18.0,03 = 0,216 ( kJ/kg.oC ).

tvl1, tvl2 : Nhiệt độ của vật liệu vào và ra khỏi thùng sấy; tvl1 = 25oC, tvl2 = 50oC.GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

46


W : Lượng ẩm bay hơi; W = 315,464 ( kg/h ).

→qvl=

1484 ,536 . 0 ,216 .(50−25 )315 , 464

=25 , 412 ( kJ/kg ẩm )

3.4.3. Xác định giá trị ∆ (Lượng nhiệt bổ sung thực tế)

∆ = qb + Ca.to - ( 7.38 – 292 – QTTBT4 ).

Trong đó :

qb : Nhiệt lượng bổ sung trong caloriphe bổ sung; qb = 0.

Ca : Nhiệt dung riêng của nước; Ca = 4,18 ( kJ/kg.oC ).

to : Nhiệt độ vật liệu trước khi vào thùng sấy; to = 25oC.

: Tổng nhiệt mất mát

= qmt + qvl =139,616 + 25,412 = 165,028 ( kJ/kg ẩm ).

→ ∆ = 4,18.25 – 165,028 = - 60,528 ( kJ/kg ẩm ).

3.4.4. Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy

3.4.4.1. Nhiệt độ t2 = 60oC.

3.4.4.2. Hàm ẩm

( 7.31 – 138 – TTVTKHTS ).

Trong đó :

Ck : Nhiệt dung riêng của khói; Ck = 1,004 ( kJ/kg.oC ).


47


t1, t2 : Nhiệt độ của khói vào và ra khỏi thùng sấy; t1 = 350oC, t2 = 60oC.

xo : Hàm ẩm của không khí; xo = 0,014 ( kg/kg kkk ).

ia1 : Entapin của hơi nước trong khói vào thùng sấy;

ia1 = 2493 + 1,97.350 =3182,5 ( kJ/kg ).

ia2 : Entapin của hơi nước trong khói ra khỏi thùng sấy;

ia2 = 2493 + 1,97.60 = 2611,2 ( kJ/kg ).

∆ = -60,528 ( kJ/kg ẩm ).

x2=1 , 004 .(350−60 )+0 ,014 .(3182 ,5+60 ,528 )2611 ,2+60 ,528

=0 , 126 ( kg/kg kkk ).

3.4.4.3. Độ ẩm

( bar ).

→ϕ2=

760750

.0 ,126

0 ,197.( 0. 622+0 ,126 )=0 , 8665=86 ,65

%

3.4.4.4. Hàm nhiệtI2 = t2 +( 2493 +1,97.t2 )x2

I2 = 60 + ( 2493 + 1,97.60 ).0,126 = 389,011 ( kJ/kg kkk ).

Vậy, trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy là :

t2 = 60oC.

x2 = 0,126 ( kg/kg kkk ).

φ2 = 86,65%.

I2 = 389,011 ( kJ/kg kkk ).


48


3.4.5. Lượng khói cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm

l= 1

x2−x1= 1

0 ,126−0 , 0189=9 , 377

( kg/kg ẩm ).

Tổng lượng khói cần thiết :

L = l.ƯW

= 9,377.315,464 = 2945,487( kg/h )

3.4.6. Lượng than cần thiết cho quá trìnhLượng khói thu được khi đốt 1 kg than:

Gk=α . . Lο+1− 9. H lv+W . A lv

100=7 , 735 .9 ,077+1− 9 . 4 , 062+4 . 6 , 912

100=70 , 569

( kg/kg

than )

Lượng than cần thiết :

m= L

Gk=2945 ,487

70 ,569=41 ,739

( kg/h ).

3.4.7. Cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị sấy Qv = Q1

’ + Q2’ ( kJ/h ).

Trong đó :

Q1’ : Lượng nhiệt do cát mang vào, kJ/h.

Q2’ : Lượng nhiệt do khói mang vào, kJ/h.

a. Lượng nhiệt do cát mang vào

Q1’ = Gvl.Cvl.tvl1 ( kJ/h ).

Trong đó :

Gvl : Lượng MnO2 vào thùng sấy; Gvl = 1800 ( kg/h ).

Cvl : Nhiệt dung riêng của MnO2 vào thùng;


49


Cvl = 0,0932.( 1 – 0,2 ) + 4,18.0,2 = 0,911 ( kJ/kg.oC).

tvl1 : Nhiệt độ đầu của MnO2; tvl1 = 25oC.

→ Q1’ = 1800.0,911.25 = 40995 ( kJ/h ).

b. Nhiệt lượng do khói mang vào

Q2’ = m.Q5 ( kJ/h ).

Trong đó :

m : Lượng than cần đốt trong 1h; m = 41,739 ( kg/h ).

Q5 : Lượng nhiệt do khói mang ra khỏi buồng trộn khi đốt 1kg than

Q5 = 462,004+ 3371,402.7,735 = 26539,798 ( kJ/kg than ).

→ Q2’ = 41,739. 26539,798 = 1107744,629 ( kJ/h ).

→ Qv = 40995 + 1107744,629 = 1148739,629 ( kJ/h ).

3.4.8. Kiểm tra lượng nhiệt mất mát ra môi trườngTa có : Qmt = qmt.W = 139,616.315.464 = 44043,822 ( kJ/h ).

Xét :

Qmt

Qv=44043 , 822

71148739 , 629=0 , 0383=3 , 83

%

Vậy, lượng nhiệt mất mát Qmt < 5% Qv.

3.4.9. Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy Q = L.( I1 – Io ) = 2945,487.( 410,149 – 60,592 ) = 1,0296.106 ( kJ/h )


50


CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CƠ KHÍ

4.1. Tính toán hệ thống dẫn động

4.1.1. Tính toán và lựa chọn động cơCông suất cần thiết để quay thùng là : Pt = Nt = 1,133 ( kW )

→ Công suất trên trục động cơ :

( kW ) (2.8-TTTKHTĐCKT1-17 )

Trong đó :

: Hiệu suất truyền động.

Với :

η1 : Hiệu suất của một cặp ổ lăn.

η2 : Hiệu suất của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp.

η3 : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ.

Theo bảng 2.3 - T19 – TTTKHTDĐCKT1

ta có :

η1 : = 0,99 ÷ 0,995

η2 : = 0,96÷ 0,98

η3 : = 0,96÷0,98

Chọn : η1 = 0,99; η2 = 0,96; η3 = 0,96

→ η = 0,992.0,96.0,96 = 0,9


51


→Pct=

1,1330,9

=1 , 26 ( kW ).

Theo Bảng P.1.3 – 237 – TTTKHTDĐCKT1 ta chọn động cơ 4A112MA8Y3

với công suất Pđc = 2,2 ( kW ), tốc độ nđc = 750 ( vg/ph )

4.1.2. Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí

4.1.2.1. Xác định tỷ số truyền của hệ thống dẫn động

( 3.23 – 48 – TTTKHTDĐCKT1 ).

Trong đó :

nđc : Số vòng quay của động cơ; nđc = 750 ( vg/ph ).

nt : Số vòng quay của thùng; nt = 0,994 ( vg/ph ).

→ ut=

7500 ,994

=709 ,256

4.1.2.2. Phân tỷ số truyền của hệ dẫn động ut = un . uh

Trong đó :

un : Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ

uh : Tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp

Theo bảng 2.4 – 21 – TTTKHTDĐCKT1

uh = 8 …40 chọn uh = 30

→un=u t

uh=709 , 256

30=23 , 642

4.1.2.3. Số vòng quay của bánh răng chủ động


52


nbr1 = un.nt ( 49 – TTTKHTDĐCKT1 ).

Trong đó :

un : Tỷ số truyền hệ bộ truyền bánh răng trụ; un = 23,642

nt : Số vòng quay của thùng; nt = 0,994 ( vg/ph ).

→ nbr1 = 23,642.0,994 = 23,5( vg.ph )

4.1.2.4. Công suất trên trục bánh răng chủ động Ph = Pđc.η1

2.η2

Trong đó :

Pđc : Công suất của động cơ; Pđc = 2,2 ( kW ).

η1 : Hiệu suất của một cặp ổ lăn; η1 = 0,99.

η2 : Hiệu suất của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp; η2 = 0,96.

→ Ph = 2,2.0,992.0,96 = 2,07 ( kW ).

4.1.2.5. Momen quay trên trục của bánh răng chủ động

( 49 – TTTKHTDĐCKT1 )

Trong đó :

P1 : Công suất trên trục của bánh răng chủ động; P1 = 2,07 ( kW ).

n1 : Số vòng quay của bánh răng chủ động; n1 = 23,5 ( vg/ph ).

→T1=9 ,55 .106 . 2 , 07

23 , 5=841212 ,766

( N.mm ).

4.2. Tính toán bộ truyền động bánh răng

Lựa chọn bộ truyền động bánh răng trụ 2 cấp răng thẳng.

4.2.1. Chọn vật liệu


53


Với năng suất thùng là 1800 kg/h, theo Bảng 6.1 – 92 –

TTTKHTDĐCKT1 chọn vật liệu làm bánh răng như sau :

- Bánh răng nhỏ : Chọn thép 45 tôi cải thiện có độ rắn HB = 192÷240

Chọn HB=225

- Bánh răng lớn : Chọn thép 45 thường hóa có độ rắn HB = 170÷217

Chọn HB =215

4.2.2. Xác định ứng suất cho phép

4.2.2.1. Ứng suất tiếp xúc

( MPa ) ( 6.1a – 93 – TTTKHTDĐCKT1 )

Trong đó :

- σoHlim : Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở

Theo Bảng 6.2 – 94 – TTTKHTDĐCKT1 ta có σoHlim = 2.HB + 70 ( MPa )

- SH : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc;

Theo Bảng 6.2 – 94 – TTTKHTDĐCKT1 ta có SH = 1,1.

- KHL : Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ

tải trọng của bộ truyền; Lấy gần đúng KHL = 1.

Vậy :

Với bánh răng nhỏ : HB = 225

( MPa ).

Với bánh răng lớn : HB = 215


54


→ [σ H 2]=(2. 215+70 ) . 1

1,1=454 ,54

( MPa )

Theo 95 – TTTKHTDĐCKT1, khi tính truyền động bánh răng trụ răng thẳng

ta có :

[σH] = min ( [σH1];[σH2] ) = min ( 472,73; 454,54 ) = 454,54 ( MPa )

4.2.2.2. Ứng suất uốn

( 6.2a – 93 – TTTKHTDĐCKT1 ).

Trong đó :

- σoFlim :Ứng suất cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở; σo

Flim = 1,8.HB ( MPa )

- SF : Hệ số an toàn về uốn; SF = 1,75

( Theo 6.2 – 94 – TTTKHTDĐCKT1)

- KFC : Hệ số ảnh hưởng đến hướng đặt tải

Theo 93 – TTTKHTDĐCKT1 với bộ truyền quay một chiều ta có KFC = 1.

- KFL : Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng thời gian phục vụ và chế độ tải

của bộ truyền; Lấy gần đúng KFL = 1.

Vậy :

Với bánh răng nhỏ : HB = 225

( MPa )

Với bánh răng lớn : HB = 215

→ [σ F 2 ]=1,8 .215 .1. 1

1,75=221 , 14

( MPa )


55


4.2.2.3. Ứng suất quá tải cho phépỨng suất tiếp xúc :

[σH]max = 2,8.σch2 ( 6.13 – 95 – TTTKHTDĐCKT1 )

Trong đó :

σch2 : Giới hạn chảy của bánh răng lớn; ta có σch2 = 340 ( MPa )

(Theo bảng 6.1 – 92 – TTTKHTDĐCKT1)

→ [σH]max = 2,8.340 = 952 ( MPa )

Ứng suất uốn cho phép khi qua tải :

Theo 6.14 – 96 – TTTKHTDĐCKT1 ta có :

[σF1]max = 0,8.σch1

[σF2]max = 0,8.σch2

Trong đó :

σch1 : Giới hạn chảy của bánh răng nhỏ; σch1 = 450 ( MPa ).

→ [σF1]max = 0,8.450 = 360 ( MPa )

[σF2]max = 0,8.340 = 272 ( MPa )

4.2.3. Các thông số cơ bản của bộ truyền

4.2.3.1. Khoảng cách trục

( mm ) ( 6.15a–96– TTTKHTDĐCKT1 ).

Vì bánh răng ăn khớp ngoài nên:

( mm ).


56


Trong đó :

- ka : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng.

Theo Bảng 6.5 – 96 – TTTKHTDĐCKT1 ta có với vật liệu của cặp bánh

răng là thép – thép và loại răng là răng thẳng thì ka = 49,5.

- un : Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ; un = 23,642.

- T1 : Momen xoắn trên trục bánh răng nhỏ; T1 = 841212,766 ( N.mm ).

- KHβ

: Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng trên chiều rộng vành răng khi

tính về tiếp xúc; Theo Bảng 6.7 – 98 – TTTKHTDĐCKT1 ta có KHβ

= 1,07.

- [σH] : Ứng suất tiếp xúc cho phép; [σH] = 454,54 ( MPa ).

- ba : Trị số; Theo bảng 6.6 – 97 – TTTKHTDĐCKT1

ta có ba = 0,3÷0,5 khi H1 và H2 <350 HB; chọn ba =0,3

aw=49 , 5 . (23 ,642+1 ) . 3√841212 ,766 . 1 ,07

454 ,542 . 23 ,642 . 0,3=1036 ,878

( mm ).

4.2.3.2. Các thông số ăn khớpa. Xác định mođun

m = ( 0,01 ÷ 0,02 ).aw ( mm ) ( 6.17 – 97 – TTTKHTDĐCKT1 ).

= ( 0,01 ÷ 0,02 ). 1036,878 = ( 10,37 ÷ 20,74 ).

Chọn m = 12 ( mm ).

b. Số răng của bánh răng

Số răng của bánh răng nhỏ :

( 6.19 – 99 – TTTKHTDĐCKT1 ).


57


z1=

2 .1036 , 87812. (23 ,642+1 )

=7 , 013; Chọn z1 =7.

Số răng của bánh răng lớn :

z2 = un.z1 = 23,642.7 = 165,494; Chọn z2 = 166

Tính lại aw :

aw=m .

z1+ z2

2=12. 7+166

2=1038

( mm ); Chọn aw = 1037 ( mm ).

4.2.3.3. Đường kính răngTheo Bảng 6.11 – 104 – TTTKHTDĐCKT1 ta có :

a. Đường kính vòng chia

Bánh răng nhỏ :

d1=

m . z1

cos β=12. 7

cos0=84

( mm ).

cos = 0 vì là răng thẳng

Bánh răng lớn :

d2=

m . z2

cos β=12.166

cos0=1992

( mm ).

b. Đường kính đỉnh răng

da1 = d1 + 2.m = 84 + 2.12 = 108 ( mm )

da2 = d2 + 2.m = 1992 + 2.12 = 2016 ( mm ).

Đường kính đáy răng :

df1 = d1 – 2,5.m = 84 – 2,5.12 = 54 ( mm ).

df2 = d2 – 2,5.m = 1992 – 2,5.12 = 1962 ( mm ).


58


Ta có đường kính ngoài của thùng là 1552 ( mm ). Vậy, khoảng cách giữa

thùng và bánh răng là :

d = df2 – Dn = 1962 – 1552 = 410 ( mm ).

Khoảng cách này có thể chấp nhận được.

4.2.3.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúcỨng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền :

(MPA) ( 6.33 – 105 – TTTKHTDĐCKT1).

Trong đó :

- ZM : Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp;

Theo Bảng 6.5 – 96 – TTTKHTDĐCKT1 ta có ZM = 274 ( MPa1/3 ).

- ZH : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc;

( 6.34 – 105 – TTTKHTDĐCKT1 ).

+ Với : βb : Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở;

tgβb = cosα1.tgβ ( 6.35 – 105 – TTTKHTDĐCKT1 ).

+Với α1 và αtw tính theo các công thức

α1 = arctg( tgα/cosβ ) là góc profinrang

α1 = arccos(a.cos α1/a w) góc ăn khớp

α là góc profin gốc. theo TCVN 1065-71, α=20O

Đối với bánh nghiêng không dịch chỉnh

α1 = αtw = arctg( tgα/cosβ ) ( 105 – TTTKHTDĐCKT1 ).

Theo Bảng 6.11 – 104 – TTTKHTDĐCKT1 ta có : α = 20o.GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

59


Vì răng thẳng nên β = 0.

→ α1 = αtw = arctg( tg 20/cos0 ) = 20o

→ tgβb = cos20.tg0 = 0

→ βb = 0.

- Zε : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;

( 6.36a – 105 – TTTKHTDĐCKT1 ).

Với εα : Hệ số trùng khớp ngang;

( 6.38b – 105 – TTTKHTDĐCKT1 ).

= [1,88−3,2.( 1

7− 1

166 )]. cos 0=1 , 404

.

→Zε=√ 4−1 ,404

3=0 , 93

- KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;

KH = KHβ.KHα.KHv ( 6.39 – 106 – TTTKHTDĐCKT1 ).

Với :

+KHβ : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng;

Theo Bảng 6.7 – 98 – TTTKHTDĐCKT1 ta có KHβ = 1,07


60


+ KHα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng

thời ăn khớp; Với răng thẳng ta có KHα = 1.

+ KHv : Hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp, phụ thuộc vào

vận tốc vòng răng;

( m/s ).

Trong đó :

dw1 : Đường kính vòng bánh răng nhỏ;

Theo Bảng 6.11 – 104 – TTTKHTDĐCKT1 ta có :

dw1=

2 .aw

(un+1 )= 2. 1037

(23 , 642+1 )=84 ,165

( mm )

n1 : Số vòng quay của bánh răng chủ động; n1 = 23,5 (vg/ph ).

( m/s ).

Theo Bảng P.2.3 – 250 – TTTKHTDĐCKT1 với cấp chính xác là 9 ta có

KHv = 1,07

→ KH = 1,07.1.1,07= 1,145

T1 : Momen xoắn trên trục bánh răng chủ động; T1 = 841212,766( N.mm ).

un : Tỷ số truyền của bộ bánh răng trụ; un = 23,642.

bw : Chiều rộng vành răng;

bw=ψba . aw=0,3 .1037=311 , 1

( mm ).


61


σ H=274 .1 , 76. 0 , 93 .√ 2. 841212 , 766. (23 , 642+1 )311 , 1 .23 , 642 .84 ,1652 =400 , 063

(MPa ) < [σH] = 454,45

(MPa ).

Vậy độ bền uốn đảm bảo.

4.2.3.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốnỨng suất uốn sinh ra tại chân răng :

( 6.43 – 108 – TTTKHTDĐCKT1 ).

( 6.44 – 108 – TTTKHTDĐCKT1 ).

Trong đó :

T1 : Momen xoắn trên bánh răng chủ động; T1 = 841212,766 ( N.mm ).

m : Modun pháp; m = 12 ( mm ).

bw : Chiều rộng vành răng; bw = 311,1 ( mm ).

dw1 : Đường kính vòng lăn bánh răng chủ động; dw1 = 84,165 ( mm ).

Yε : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;

Với εα : Hệ số trùng khớp ngang; εα = 1,404

→Y ε=

11 , 404

=0 ,712

Yβ : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng; Với răng thẳng Yβ = 1.


62


YF1 , YF2 : Hệ số răng của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn phụ thuộc vào số

răng tương đương;

Theo bảng 6.18 – 109 – TTTKHTDĐCKT1 ta có : YF1 = 4,26

YF2 = 3,6.

KF : Hệ số tải trọng khi tính vể uốn;

KF = KFβ.KFα.KFv ( 6.45 – 109 – TTTKHTDĐCKT1 ).

Với :

KFβ : Hệ số kể đến sự phân bố không đồng đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng khi tính về uốn; Theo bảng 6.7 – 98 – TTTKHTDĐCKT1 ta có KFβ = 1,16.

KFα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời

ăn khớp khi tính về uốn, với răng thẳng KFα = 1.

KFv : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về

uốn.

( 6.46 – 109 – TTTKHTDĐCKT1 ).

Với : ( 6.47 – 109 – TTTKHTDĐCKT1 ).

Theo bảng 6.15 – 107 – TTTKHTDĐCKT1, δF = 0,016.

Theo bảng 6.16 – 107 – TTTKHTDĐCKT1, go = 100.

v : Vận tốc vòng răng; v = 1,035 ( m/s ).

→v F=0 ,016 . 100 .1 ,035 .√1037

23 , 642=10 ,967

→KFv=1+10 ,967 .311 , 1.84 ,165

2.841212 ,766 .1, 16 .1=1 ,147


63


→KF=1 ,16 . 1. 1 , 147=1 , 331

→σ F 1=2. 841212 , 766.1 ,331 . 0 ,712 . 1. 4 ,26311.1 . 84 , 165. 12

=21 ,617 ( MPa )< [σ F 1 ]=231 , 43 ( MPa )

→σ F 2=21 ,617 . 3,64 , 26

=18 , 268 ( MPa )<[σ F 2]=221 , 14 ( MPa )

Vậy độ bền tiếp xúc đảm bảo.

4.2.3.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải Khi làm việc bánh răng có thể bị quá tải với hệ số quá tải là Kqt = Tmax/T,

Chọn Kqt = 2

a. Ứng suất tiếp xúc cực đại

σ H max=σ H .√K qt=454 , 54 .√2=462 ,82 ( MPa )<[ σ H max ]=952 ( MPa ).

b. Ứng suất uốn cực đại

σF1max = σF1.Kqt = 21,617.2 = 43,234 ( MPa ) < [σF1max] = 360 ( MPa ).

σF2max = σF2.Kqt = 18,268. 2 = 36,536 ( MPa ) < [σF2max] = 272 ( MPa ).

Vậy độ bền đảm bảo.

4.2.3.7. Các thông số kích thước của bộ truyền bánh răng trụKhoảng cách trục : aw = 1037 mm.

Modun pháp : m = 12 mm.

Chiều rộng vành răng : bw = 311,1 mm.

Tỷ số truyền : un = 23,642.

Số răng : z1 = 7, z2 = 166.

Đường kính đỉnh răng : da1 = 108 mm; da2 = 2016 mm.


64


Đường kính đáy răng : df1 = 54 mm; df2 = 1962 mm.

Vật liệu làm bánh răng :

- Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện.

- Bánh lớn : Thép 45 thường hóa.

4.3. Kiểm tra độ bền thân thùng

4.3.1. Trọng lượng của vật liệu trong thùng

( N ) ( 89 – TTTKMHCT1 ).

Trong đó :

G1 : Năng suất của thùng; G1 = 1800 ( kg/h ).


τ : Thời gian lưu của vật liệu trong thùng; τ = 57,573 ( ph ).

→Gvl=

1800.9 , 81. 57 , 57360

=16943 , 734 ( N ).

4.3.2. Trọng lượng thùng rỗng

Gt = .g.Lt.{[(Dt+2.δ3)2–Dt2+Dn

2–(Dn – 2.δ1 )2].ρ1 +[(Dn – 2.δ1)2–(Dt+ 2δ3)2].ρ2}( N ).

Trong đó :


Lt : Chiều dài thùng; Lt = 7 ( m ).

Dt : Đường kính trong của thùng; Dt = 1,4 ( m ).

Dn : Đường kính ngoài của thùng; Dn = 1,552 ( m ).

δ1 : Độ dày lớp bảo vệ thùng; δ1 = 0,002 ( m ).


65


δ2 : Độ dày lớp cách nhiệt; δ2 = 0,06 ( m ).

δ3 : Độ dày thân thùng; δ3 = 0,014 ( m ).

ρ1 : Khối lượng riêng của thép CT3; ρ1 = 7850 ( kg/m3 ).

ρ2 : Khối lượng riêng của bê tông xốp; ρ2 = 1500 ( kg/m3 ).

→ Gt = .7.9,81.{[( 1,4 + 2.0,014 )2 – 1,42 + 1,5522 – ( 1,552 – 2.0,002 )2].7850

+ [( 1,552 – 2.0,002 )2 – ( 1,4 +2. 0,014 )2].1500} = 67631,181 (N) .

4.3.3. Trọng lượng bánh răng vòng

Gbr = .( d2a2 – d2

f2).bw.ρ.g ( N ).

Trong đó :

da2 : Đường kính đỉnh bánh răng vòng; da2 = 2,016 ( m ).

df2 : Đường kính đáy răng vòng; df2 = 1,962 ( m).

bw : Bề rộng vành răng; bw = 0,311 ( m ).

ρ : Khối lượng riêng của thép CT3; ρ = 7850 ( kg/m3 ).


→ Gbr = .( 2,0162 – 1,9622 ).0,311.7850.9,81 = 4038,567 ( N ).

4.3.4. Trọng lượng cánh xới Chọn Gcx = 4000 ( N ).

4.3.5. Trọng lượng vành đai

G vd = .( Dv2 – Dn

2 ).bv.ρ.g ( N).

Trong đó :GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

66


Dv : Đường kính vành đai;

Dv = ( 1,1 ÷ 1,2 ).Dn = ( 1,1 ÷ 1,2 ).1,552 = ( 1,7072 ÷ 1,8624 ) ( m ).

Chọn Dv = 1,8 ( m ).

bv : Bề rộng vành đai; Chọn bv = 0,2 ( m ).(Nếu Dv = 1,2 ÷2m)

ρ : Khối lượng riêng của thép CT3; ρ = 7850 ( kg/m3 ).


→ Gvd = .( 1,82 – 1,5522 ).0,2.7850.9,81 = 10050,647 ( N ).

Vậy, trọng lượng của toàn bộ thùng là :

G = Gvl + Gt + Gbr + 2.Gvd + Gcx

= 16943,734 + 67631,181 + 4038,567 + 2.10050,647 + 4000

= 112714,776 ( N ).

4.3.6. Khoảng cách hai vành đai Ld = 0,586.Lt ( m ) ( 84 – TTTKMHCT1 ).

Trong đó :

Lt : Chiều dài thùng; Lt = 7 ( m ).

→ Ld = 0,586.7 = 4,102 ( m ).

4.3.7. Tải trọng trên một đơn vị chiều dài thùng không kể bánh răng vòng

( N/cm ) ( 90 – TTTKMHCT1 ).

→q=112714 , 776−4038 , 567

700=155 ,252

( N/cm ).


67


4.3.8. Momen uốn do tải trọng này gây ra

( N.cm ) ( 90 – TTTKMHCT1 ).

→M 1=155 , 252. 410 ,22

8=3265416 ,092

( N.cm ).

4.3.9. Momen uốn do bánh răng vòng gây ra

M 2=

Gbr . Ld

4=4038 ,567 .410 ,2

4=414155 ,046

( N.cm ).

Tổng momen uốn :

M = M1 + M2 = 3265416,092 + 414155,046 = 3679571,138 ( N.cm ).

4.3.10. Momen chống uốn

( 90 – TTTKMHCT1 ).

Trong đó :

Dt : Đường kính trong của thùng; Dt = 140 ( cm ).

S : Bề dày thùng sấy; S = 1,4 ( cm ).

→W= π . 1402 . 1,4

4=21540 , 4

( cm3 ).

4.3.11. Ứng suất thân thùng

σ= M

W=3679571 ,138

21540 , 4=170 , 822

( N/cm2 ) < [σ]CT3 = 4000 ( N/cm2 ).

Vậy, thùng đảm bảo điều kiện bền khi có bề dày là 1,2 cm


68


4.4. Tính toán vành đai

4.4.1. Tải trọng trên một vành đai

Với :

G: Trọng lượng của toàn bộ thùng , G = 112714,776 (N)

α : Góc nghiêng của thùng , α = 3o

→Q'=112714 ,776

2.cos3=56280 , 152

4.4.2. Phản lực của con lăn

( N ) ( 84 – TTTKMHCT1 ).

Trong đó :

φ : Góc tạo bởi con lăn và thùng; Chọn φ = 30o.

→T=56280 ,152

2. cos30=32493 ,361

( N ).

4.4.3. Bề rộng của vành đaiBề rộng của vành đai phụ thuộc vào đại lượng tải trọng riêng cho phép trên

1cm chiều dài tiếp xúc giữa vành đai và bề mặt con lăn.

Bề rộng của vành đai phải thỏa mãn điều kiện :

( 10.20 – 84 – TTTKMHCT1 ).

Trong đó :


69


Po : Tải trọng riêng cho phép, đối với vận tốc quay của thùng là 0,994

( vg/ph ) thì Po = 24000 ( N/cm ).(chọn đối với thùng quay chậm)

→B≥32493 , 361

24000=1 , 354

( cm ).

Chọn B = 15 cm.

4.4.4. Bề dày của vành đaiTheo 85 – TTTKMHCT1 ta có : h : B = 1 : 1

→ h = 15 ( cm ).

4.4.5. Momen uốnMu = 2.TRA ( 10.21 – 84 – TTTKMHCT1 ).

Trong đó :

T : Tải trọng trên một vành đai; T = 32493,361 ( N ).

R : Bán kính trong của vành đai; R =

1,82

=90( cm ).

A : Hệ số phụ thuộc vào tính chất của tải trọng và phương pháp lắp vành đai

với thân thùng; Theo 85 – TTTKMHCT1 ta có với vành đai lắp cứng với thân

thùng thì A = 0,07.

→ Mu = 2.32493,361.90.0,07 = 409416,349 ( N.cm )

4.4.6. Momen chống uốn

( cm3 ) ( 91 – TTTKMHCT1 ).

Trong đó :

[σ] : Ứng suất cho phép đối với vật liệu làm thùng; Chọn vật liệu làm thùng

là thép đúc với [σ] = 15600 ( N/cm2 ).


70


W=

409416 ,34915600

=26 , 245 ( cm3 ).

Kiểm tra lại bề dày của vành đai :

Ta có :

h≥√ 6 .WƯ

B=√ 6 .26 , 245

15=3 ,24

( cm )

Vậy vành đai đủ bền.

4.4.7. Các thông số của vành đai - Đường kính vành đai :

Đường kính trong : Dt = 1,8 ( m ).

Bề dày của vành đai : h = 0,15 ( m ).

- Bề rộng của vành đai : B = 0,15 ( m ).

- Vật liệu làm vành đai : Thép đúc.

4.5. Tính toán con lăn đỡCon lăn đỡ tiếp nhận tất cả trọng lượng của thùng quay và vật liệu trong

thùng. Các gối đỡ của con lăn phải được lắp đặt sao cho các con lăn có thể di

chuyển theo phương thẳng góc với trục của thùng cũng như có thể xoay xung

quanh tâm thùng để thay đổi góc nghiêng của thùng.

4.5.1. Đường kính của con lăn

÷ (cm ) ( 86 – TTTKMHCT1 ).

dc=

1804

÷1803

=45÷60 ( cm ); Chọn dc = 50 ( cm ).


71


4.5.2. Bề rộng của con lăn b = B + 3 = 15 + 3 = 18 ( cm ).

4.5.3. Ứng suất tiếp xúc

( N/cm2 ) ( 10.27 – 86 – TTTKMHCT1 ).

Trong đó :

P : Lực tác dụng trên một đơn vị chiều dài tiếp xúc;

( N/cm ) ( 86 – TTTKMHCT1 )

→P=32493 ,361

15=2166 , 224

( N/cm ).

E : Hệ số mô men đàn hồi của vật liệu

Theo 92 – TTTKMHCT1 ta có E = 1,75.107.

R : Bán kính trong của vành đai; R = 90 ( cm ).

r : Bán kính của con lăn đỡ; r =

502

=25 ( cm ).

→σ max=0 , 418 .√2166 ,224 . 1 ,75 .107 . 90+2590.25

=18399 ,442 ( N/cm2 )

Ta thấy σmax < [σ]CT5 = 60000 (N/cm2).

Vậy, độ bền đảm bảo.

4.5.4. Các thông số của con lăn đỡ Đường kính con lăn đỡ : dc = 0,5 ( m ).

Bề rộng con lăn đỡ : b = 0,18 ( m ).

Vật liệu làm con lăn đỡ : thép CT5.GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

72


4.6. Tính toán con lăn chặnThùng đặt nghiêng so với mặt phẳng ngang một góc α và có xu hướng tụt

xuống do tác dụng của trọng lực. Vì vậy cần có con lăn chặn để ngăn cho thùng

không tụt xuống.

Con lăn chặn có thể là hình cầu hoặc hình nón. Trong trường hợp này lựa

chọn con lăn chặn hình nón.

4.6.1. Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn Umax = G.( sinα + f ) ( N ) ( 10.31 – 86 – TTTKMHCT1 ).

Trong đó :

G : Trọng lượng toàn phần của thùng; G = 112714,776 ( N ).

α : Góc nghiêng của thùng; α = 3o.

f : Hệ số ma sát giữa vành đai và con lăn chặn; f = 0,1.

→ Umax = 112714,776.( sin3 + 0,1 ) = 17170,513 ( N ).

4.6.2. Xác định bán kính con lăn chặnBố trí trục con lăn chặn vuông góc với trục của thùng quay.

Khi đó, góc đỉnh nón tính theo công thức :

( 19.29 – 87 – TTTKMHCT1 ).

Trong đó :

r : Bán kính con lăn chặn.

β : Góc đỉnh nón; Chọn β = 10o.

R : Bán kính của vành đai; R = 90 ( cm ).

→ r = tan10.90 = 15,87 ( cm ); Chọn r = 16 ( cm ).


73


4.6.3. Kiểm tra độ bền của con lăn chặn

σ max=0 , 148 .√ P . E

R ( N/cm2 ) ( 10.33 – 88 – TTTKMHCT1 ).

Trong đó :

P : Lực tác dụng lên một đơn vị chiều dài tiếp xúc;

( N ) ( 88 – TTTKMHCT1 ).

Với l là chiều dài tiếp xúc; chọn l = 50 ( cm ).

P=17170 , 513

50=343 ,41

( N/cm ).

→σ max=0 , 418 .√343 ,41 .1 , 75 .107

90=8171 ,546

( N/m2 )

Ta thấy rằng σmax < [σ]CT5 = 60000 ( N/cm2 ).

Vậy, độ bền đảm bảo.

4.6.4. Các thông số của con lăn chặnLoại con lăn : Con lăn chặn hình nón.

Cách bố trí : Bố trí trục con lăn vuông góc với trục thùng quay.

Bán kính của con lăn chặn : r = 16 ( cm ).

Góc đỉnh nón : β = 10o.


74


CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ

5.1. Tính toán buồng đốt

5.1.1. Diện tích bề mặt ghi lò

( m2 ) ( 3-2 – 105 – Lò công nghiệp ).

Trong đó :

B : Lượng than cần đốt trong 1h; B =41,739 ( kg ).

Qt : Nhiệt trị thấp của than; Qt = 26716,947 ( kJ/kg ).

r : Cường độ nhiệt của ghi;

ta có : r = (349÷1744).103 (w/m2)

(Theo bảng 3-3 – 105 – Lò công nghiệp)

Ta chọn r = 350.103 ( W/m2 ).

→F=0 ,28 . 41 ,739 . 26716 ,947

350.103=0 , 982

( m2 ).

5.1.2. Thể tích buồng đốt

( m3 ) ( 3-3 – 105 – Lò công nghiệp ).

Trong đó :

q : Mật độ nhiệt thể tích của buồng đốt, đối với than đá là sấy q =

(290÷348).103

chọn : q = 330.103 ( W/m3 ).

( Theo bảng 3-4 – 106 – Lò công nghiệp)


75


→V=26716 , 947 . 41 , 739

330 . 103=3 , 379

( m3 ).

5.1.3. Chiều cao của buồng đốt

( m ) ( 3-4 – 106 – Lò công nghiệp ).

→H=3 , 379

0 , 982=3 , 441

( m ).

5.1.4. Số ghi lòChọn loại ghi lò có kích thước ( 340×45 ) mm.

Vậy, số tấm ghi là : n =

F0 ,34 .0 ,045

= 0 ,9820 ,34 .0 , 045

=64 ,183

Chọn số tấm ghi là 64 tấm.

5.1.5. Tỉ lệ mắt ghi: f/FCăn cứ vào loại than , cỡ hạt của than mà chọn tỉ lệ mắt ghi, diện tích mặt

ghi lò cho phù hợp

Với loại than đó ta chọn tỉ lệ f/F =25÷30%

5.2. Tính toán và chọn quạt

5.2.1. Năng suất quạt V = L.v ( 17.34 – 333 – TTTKHTS )

Trong đó :

L : Lượng khói cần thiết cho thùng; L = 2945,487 ( kg/h ).

v : Thể tích không khí ẩm trong 1 kg khói

Theo Bảng I255 -318 STT1 tại nhiệt độ trung bình của khói trong thùng là

205oC và độ ẩm của khói vào thùng là 0,0187% ta có ρ =0,739( Kg/m3 )


76


Vậy v = 1,353 ( m3/kg ).

→ V = 2945,487. 1,353 = 3985,244 ( m3/h ).

5.2.2. Công suất của quạt

( kW ) (Bơm – Máy nén – Quạt)

Trong đó :

V : Năng suất của quạt; V = 3985,244 ( m3/h ).

η : Hiệu suất thủy lực; η = ( 0,4÷0,6) Chọn η = 0,6.

H : Tổng trở lực cần khắc phục ( mmHg );

( mmHg ).

Tính ∆P1 :

m : Hệ số phụ thuộc vào hàm lượng tro và loại ghi lò; chọn m = 40.

B : Lượng than cần đốt trong 1h; B = 41,739 ( kg/h ).

F : Diện tích ghi lò; F = 0,982 ( m2 ).

→ΔP1=40 .(41 , 739

150 .0 , 982 )2=3 ,212

( mmHg )

Tính ∆P2 :

∆P2 là trở lực của lớp than và trở lực của ghi lò; chọn ∆P2 = 120 ( mmHg ).

Tính ∆P3 :


77


( mmHg ).

Với :

ρ : Khối lượng riêng của không khí; ρ = 1,2 ( kg/m3 ).

l : Chiều dài đường ống dẫn khói từ quạt đến buồng đốt; l = 1,5 ( m ).

v : Vận tốc khí trong ống; v = 15 ( m/s ).

: Hệ số trở lực của van trên đường ống; = 0,32.

λ : Hệ số ma sát phụ thuộc vào chuẩn số Re;

Chuẩn số Re :

Tính đường kính ống :

d=√ V

3600 .0 ,785 . v=√3985 ,244

3600.0 ,785.15=0 ,307

( m ).

Theo bảng I.255 – 318 – STT1 ta có độ nhớt của khói ở 205oC :

μ = 26,135.10-6 ( Ns/m2 )

→Re=15 .0 , 307 .1,2

26 ,135 .10−6=211440 , 597

→ λ= 1(1 , 81. lgRe−1 , 64 )2

= 1(1 , 81. lg211440 , 597−1 ,64 )2

=0 , 0156

→ΔP3=( 0 ,0156 .1,5

0 ,307+0 , 32+1) .152 .1,2

2.9 , 81=19 ,214

( mmHg ).

→ H = 3,212 + 120 + 19,214 = 142,426 ( mmHg ).GVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

78


→N=3985 , 214 . 142,4263600 . 120.0,6

=2 , 19 ( kW ).

5.2.3. Chọn quạtChọn vận tốc của khói đi trong thùng là 2 ( m/s ).

Với tổn thất áp suất là 142,426 ( mmHg ) và năng suất quạt là 3985,214

( m3/h ) theo hình 15- TKHTTBS ta chọn quạt số hiệu quạt ly tâm II - 4 - 70 -

No7 ; η=0,6

.

Bảng phụ lục :

SSTT Tên chi tiết Ký

hiệu

Đơn vị Kích

thước

11 Chiều dài thùngLt

m 7

22 Đường kính trong Dt m 1,4

33 Thể tích thùng Vt m3 10,515


79


44 Bề dày thùng δ m 0,014

55 Góc nghiêng của

thùng

ϕ độ 3

66 Vòng quay của

thùng

nt vg/ph 0,994

77 Khoảng cách trục aw mm 1037

88 Đường kính đỉnh

răng

da1 mm 108

9 da2 mm 2016

19

1

Đường kính đáy

răng

df1 mm 54

df2 mm 1962

10 Chiều rộng vành

răng

bw mm 311,1

111 Đường kính vành

đai

Dv m 1,8

12 Bề rộng vành đai bv m 0,15

113 Khoảng cách hai

vành đai

Ld m 4,102

114 Chọn bề rộng vành

đai

B cm 15

115 Góc nghiêng của

thùng

α độ 3


80


116 Phản lực con lăn T N 32493,361

117 Tải trọng trên một

vành đai

Q’ N 56280,152

118 Bề dày vành đai h cm 15

219 Bề rộng con lăn đỡ b cm 18

220 Đường kính con

lăn đỡ

dc cm 50

221 Bán kính trong

vành đai

R cm 90

222 Bán kính con lăn

đỡ

r cm 25

223 Chọn chiều dài

tiếp xúc

l cm 50

224 Diện tích ghi lò F m2 0,982

225 Công suât của quạt N KW 2,19

226 Đường kính trong

của ống

d m 0,307


81


TÀI LIỆU THAM KHẢO1. Tính toán quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm

tâp1,2.

2. Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm tập 3,4.

3. Tính toán và thiết kế hệ thống sấy; Tác giả Trần Văn Phú; NXB Giáo Dục.

4. Kỹ thuật sấy; Tác giả Hoàng Văn Chước; NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật

Hà Nội.

5. Sổ tay quá trình thiết bị tập 1,2; Tác giả Nguyễn Bin; NXB Khoa Học Kỹ

Thuật Hà Nội.

6. Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1; Tác giả Trịnh Chất – Lê Văn

Uyển; NXB Giáo Dục.

7. Bơm – Máy nén – Quạt; TS Lê Xuân Hòa – ThS Nguyễn Thị Bích Ngọc

Trường ĐHSPKT TP HCM.

8. Lò công nghiệpGVHD : Nguyễn Xuân Huy SVTH : Hồ Tất Linh

82


9.Cơ sở thiết kế máy hóa chất; Tác giả Hồ Lê Viên; NXB Đại học Bách Khoa

Hà Nội.


83



84



85

dỒ an sấy thung quay xuoi chiều quặng

Documents