Đang tải... (xem toàn văn)
Phần I: Tổng quan 1. tổng quan về nguyên liệu đậu xanh 5 1.1. Nguồn gốc đậu xanh 5 1.2. Cấu tạo và thành phần hóa học đậu xanh 6 1.2.1. Cấu tạo 6 1.2.2. Thành phần hóa học 6 1.3 Chức năng và ứng dụng của đậu xanh 7 2. Tổng quan về quá trình sấy 7 2.1. Giới thiệu chung 8 2.2. Các phương pháp sấy 8 2.3. Phân loại hệ thống sấy 8 2.4.Phân loại vật liệu sấy 10 2.5. Các giai đoạn trong quá trình sấy 11 2.6. Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy 11 2.6.1. Quá trình khuếch tán nội 11 2.6.2. Quá trình khuếch tán ngoại 12 2.6.3. Mối quan hệ giữa hai quá trình khuếch tán 13 3. lựa chọn thông số quá trình sấy 13 4. Quy trình sấy đậu xanh 14 5. công nghệ sấy thùng quay 15 5.1. Giới thiệu chung về máy sấy thùng quay 15 5.2. Ưu, nhược điểm của phương pháp 16 5.3 Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay 16 Phần 2: Tính toán thiết bị sấy 17 1. Tính toán quá trình sấy lý thuyết và thực tế 17 1.1. Tính các thông số của tác nhân sấy 17 1.1.1. Trạng thái không khí ban đầu 17 1.1.2. Xác định thông số không khí ngoài trời 18 1.2. Tính cân bằng vật chất 20 1.3. Tính cân băng năng lượng 21 2. các thông số đặc trưng của thiết bị sấy thùng quay 25 2.1. Tính cường độ sấy 25 2.2. Tính thời gian sấy 27 3. tính toán thiết bị chính 27 3.1. Tính kích thước thùng quay 27 3.2. Thời gian lưu 27 3.3 Kiểm tra tốc độ quay của thùng 27 3.4. Tính bề dày cách nhiệt của thùng 28 3.4.1. Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành trong của thùng α1 28 3.4.2. Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy đến môi trường xung quanh α2 29 3.4.3. Hệ số truyền nhiệt K 32 3.4.4. Tính bề mặt truyền nhiệt F 32 3.4.5. Tính hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài Δttb 32 3.4.6. Tính lượng nhiệt mất mát ra xung quanh 33 3.5. Kiểm tra bề dày thùng 33 3.6. Tính trở lực qua thùng sấy 35 3.7. Chọn kích thước cánh đảo trong thùng 36 4. Tính toán thiết bị phụ 37 4.1. tính calorifer cấp nhiệt 37 4.2. Tính hệ số cấp nhiệt phía không khí ngồi ống α2 39 4.3. Tính hệ số cấp nhiệt phía trong ống α1 43 4.4. Hệ số truyền nhiệt K 44 4.5. Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt và kích thước calorifer 45 4.6. Trở lực qua calorifer 45 5. Thiết kế bộ phận truyền động 46 5.1. Tính công suất quay thùng 46 5.2. Chọn tỷ số truyền động 47 5.3. Tính bộ truyền bánh răng 48 6. Tính vành đai và con lăn đỡ 51 6.1. Tính tải trọng thùng sấy 51 6.2. Tính con lăn đỡ 53 7. Tính và chọn xyclon 54 8. Tính trở lực và chọn quạt 56 8.1. Thiết kế đường ống 56 8.2. Tính trở lực đường ống 58 8.3. Tính trở lực cho hệ thống 63
ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay LỜI NÓI ĐẦU Sấy q trình cơng nghệ sử dụng nhiều thực tế sản xuất đời sống Trong công nghiệp chế biến nông – hải sản, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng…, kỹ thuật sấy đóng vai trò quan trọng dây chuyền sản xuất Trong nông nghiệp, sấy công đoạn quan trọng công nghệ sau thu hoạch… Sản phẩm sau q trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm Ở Đồ án mơn học này, chúng tơi xin trình bày quy trình cơng nghệ thiết bị sấy thùng quay để sấy đậu xanh nguyên hạt, suất 1500kg/h theo sản phẩm Để thực hiên tốt đồ án môn học xin chân thành cảm ơn giúp đỡ bảo tận tình Th.S Nguyễn Quốc Hải Vũng tàu, ngày…tháng…năm 2013 GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page1 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay Mục lục Phần I: Tổng quan tổng quan nguyên liệu đậu xanh .5 1.1 Nguồn gốc đậu xanh 1.2 Cấu tạo thành phần hóa học đậu xanh 1.2.1 Cấu tạo 1.2.2 Thành phần hóa học .6 1.3 Chức ứng dụng đậu xanh .7 Tổng quan trình sấy 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Các phương pháp sấy 2.3 Phân loại hệ thống sấy 2.4.Phân loại vật liệu sấy 10 2.5 Các giai đoạn trình sấy .11 2.6 Cơ chế ẩm khỏi vật liệu q trình sấy 11 2.6.1 Quá trình khuếch tán nội 11 2.6.2 Quá trình khuếch tán ngoại 12 2.6.3 Mối quan hệ hai trình khuếch tán 13 lựa chọn thơng số q trình sấy 13 Quy trình sấy đậu xanh 14 công nghệ sấy thùng quay 15 5.1 Giới thiệu chung máy sấy thùng quay 15 5.2 Ưu, nhược điểm phương pháp 16 5.3 Nguyên lý hoạt động máy sấy thùng quay 16 Phần 2: Tính tốn thiết bị sấy 17 Tính tốn q trình sấy lý thuyết thực tế 17 1.1 Tính thông số tác nhân sấy 17 1.1.1 Trạng thái khơng khí ban đầu 17 1.1.2 Xác định thơng số khơng khí ngồi trời 18 GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay 1.2 Tính cân vật chất 20 1.3 Tính cân băng lượng 21 thông số đặc trưng thiết bị sấy thùng quay 25 2.1 Tính cường độ sấy .25 2.2 Tính thời gian sấy 27 tính tốn thiết bị 27 3.1 Tính kích thước thùng quay 27 3.2 Thời gian lưu .27 3.3 Kiểm tra tốc độ quay thùng 27 3.4 Tính bề dày cách nhiệt thùng .28 3.4.1 Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành thùng α1 .28 3.4.2 Hệ số cấp nhiệt từ thành thùng sấy đến môi trường xung quanh α2 29 3.4.3 Hệ số truyền nhiệt K 32 3.4.4 Tính bề mặt truyền nhiệt F .32 3.4.5 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình tác nhân sấy khơng khí bên ngồi Δttb 32 3.4.6 Tính lượng nhiệt mát xung quanh 33 3.5 Kiểm tra bề dày thùng .33 3.6 Tính trở lực qua thùng sấy 35 3.7 Chọn kích thước cánh đảo thùng .36 Tính tốn thiết bị phụ 37 4.1 tính calorifer cấp nhiệt 37 4.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía khơng khí ngồi ống α2 .39 4.3 Tính hệ số cấp nhiệt phía ống α1 .43 4.4 Hệ số truyền nhiệt K 44 4.5 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt kích thước calorifer 45 4.6 Trở lực qua calorifer 45 Thiết kế phận truyền động 46 5.1 Tính cơng suất quay thùng 46 5.2 Chọn tỷ số truyền động .47 GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page3 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay 5.3 Tính truyền bánh 48 Tính vành đai lăn đỡ 51 6.1 Tính tải trọng thùng sấy 51 6.2 Tính lăn đỡ 53 Q Tính chọn xyclon .54 Tính trở lực chọn quạt .56 8.1 Thiết kế đường ống 56 8.2 Tính trở lực đường ống .58 8.3 Tính trở lực cho hệ thống 63 GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay CÔNG NGHỆ SẤY THÙNG QUAY ĐẬU XANH Phần 1: Tổng quan Tổng quan nguyên liệu đậu xanh 1.1 Nguồn gốc đậu xanh - Đậu xanh, gọi lục đậu, boubour, haricotdore, green bean Tên khoa học: Phaseolus aureus Roxb., Vigna aurea Roxb Thuộc họ đậu Fabaceae (Papilonaceae) Mơ tả cây: thảo, mọc đứng, phân nhánh, cao 0,6m , có chét, chét hình trái xoan, ba cạnh, màu lục sẫm, có lông nháp Hoa màu vàng lục, dày đặc, xếp thành chùm nách, nằm ngang hình trụ, có lơng nhẵn, có đầu nhọn ngắn Các hạt phân cách vách có màu lục, bóng có đường kính trung bình vào khoảng 2-2,5mm Hình 1: hạt đậu xanh - Đậu xanh, với đậu nành, đậu đen, đậu trắng, đậu Hà Lan xếp vào hàng họ đậu Đặc điểm chung chúng chứa nhiều protein (25 –50%) Do rễ họ đậu có nốt sần, vi khuẩn cộng sinh phát triển, có khả lấy Nitơ từkhơng khí nên khơng cung cấp đủ Nitơ cho mà làm cho đất đai thêm màu mỡ nguồn Nitơ thừa thải GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page5 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay 1.2 Cấu tạo thành phần hóa học đậu xanh 1.2.1 Cấu tạo - Về mặt cấu tạo, họ đậu thuộc hạt họ hịa thảo Chúng khơng có nội nhũ, nội nhũ chúng bị trình hình thành hạt Cấu tạo chủ yếu họ đậu gồm phần: vỏ, tử diệp (lá mầm) phôi (mộng) 1.2.2 Thành phần hóa học - Thành phần hóa học hạt đậu xanh: hạt đậu xanh có trung bình: 13,7% nước 4,6%xenluloza 2,4% lipid glucid 23% protit 52% - Mỗi 100g đậu xanh cung cấp cho thể: 329 calo 62,7 mgCa 4,75% Fe 0,06mg% caroten 0,15mg% vitB2 2,4mg% vitPP 369,5 mgP 0,71mg% vitB1 4mg% vitC - Đậu xanh trồng khắp nước ta, lấy hạt chủ yếu làm thực phẩm, thường chế biến thành thức ăn Đậu xanh, ngồi protid cịn có nhiều glucid, chủ yếu tinh bột, lipid Thành phần protein chứa đầy đủ acid amin khơng thay Tinh bột đậu xanh có tỷ lệ amyloza tương đối cao (45 – 50%), dùng nhiều để chế biến miến, làm bánh kẹo - Vấn đề bảo quản đậu xanh nguyên liệu họ đậu nói chung khó, đậu mơi trường thích hợp cho loại sâu mọt phá hoại Mặt khác, điều kiện bảo quản không tốt nhiệt độ, độ ẩm cao, đậu bị “sượng” (hóa già) làm giảm chất lượng đậu Muốn bảo quản lâu dài hạt phải có chất lượng ban đầu tốt, khơng sâu mọt có độ ẩm an tồn Vì vậy, q trình phơi, sấy hạt sau thu hoạch có vai trò quan trọng bảo quản, chế biến nâng cao chất lượng hạt 1.3Chức ứng dụng đậu xanh - Đậu xanh vị ngọt, tanh, tính hàn, khơng độc, bổ ngun khí, nhiệt mát gan, giải trăm thứ độc, làm mát nước tiểu, chữa lở loét, làm sáng GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay mắt, nhuận họng, hạ huyết áp, mát buồng mật, bổ dày, hết tả, thích hợp với bệnh nhân say nắng, miệng khát, người nóng, thấp nhiệt, ung nhọt, viêm tuyến má, đậu mùa, nhìn vật khơng rõ - Đậu xanh loại thức ăn nhiều kali, natri Người thường xuyên ăn đậu xanh chế phẩm huyết áp họ thấp Trong đậu xanh cịn có thành phần hạ huyết mỡ hữu hiệu, cịn giúp cho thể phịng chống chứng xơ cứng động mạch bệnh cao huyết áp, đồng thời có cơng hiệu bảo vệ gan giải độc - Trong đời sống hàng ngày, đậu xanh dùng làm nhiều nấu canh, chè, làm bánh, xay thành bột làm miến, rang vàng tán bột làm thực phẩm ngũ cốc dinh dưỡng Lá đậu xanh tận dụng làm dưa không phổ biến Vỏ đậu xanh có tính nóng, giúp giảm bớt mờ mắt, nhiều người thường nấu vỏ, không bỏ Tổng quan trình sấy 2.1 Giới thiệu chung Sấy trình dùng nhiệt để làm bay nước khỏi vật liệu Q trình tiến hành bay tự nhiên lượng tự nhiên như: lượng mặt trời, lượng gió… (gọi trình phơi hay sấy tự nhiên) Dùng phương pháp đỡ tốn nhiệt năng, khơng chủ động điều chỉnh vận tốc trình theo yêu cầu kĩ thuật, suất thấp… Bởi ngày công nghiệp người ta thường tiến hành trình sấy nhân tạo (dùng nguồn lượng người tạo ra) Mục đích q trình sấy làm giảm hàm lượng ẩm vật liệu, tăng hàm lượng chất khơ, tạo nhiều tính chất đặc trưng cho sản phẩm, làm giảm hoạt độ nước nguyên liệu nên ức chế hệ vi sinh vật số enzyme, giúp kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Đồng thời q trình sấy cải thiện vài tiêu chất lượng sản phẩm Nguyên tắc trình sấy cung cấp lượng (nhiệt năng) để biến đổi trạng thái pha lỏng (nước) vật liệu thành Đây trình khơng ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian thời gian GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page7 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay 2.2 Các phương pháp sấy Tùy theo phương pháp truyền nhiệt, kĩ thuật sấy có phương pháp sau: + Sấy đối lưu: phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với khơng khí nóng, khói lị,… (gọi tác nhân sấy) + Sấy tiếp xúc: phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua vách ngăn + Sấy tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng lượng tia hồng ngoại nguồn nhiệt phát truyền cho vật liệu sấy + Sấy dòng điện cao tần: phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng tồn chiều dày lớp vật liệu + Sấy thăng hoa: phương pháp sấy môi trường có độ chân khơng cao, nhiệt độ thấp nên ẩm độ tự vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành không qua trạng thái lỏng + Sấy tầng sôi: phương pháp sấy thuộc nhóm sấy đối lưu, thích hợp cho sấy nông sản 2.3 Phân loại hệ thống sấy - Hệ thống sấy buồng Cấu tạo chủ yếu hệ thống sấy buồng buồng sấy Trong buồng sấy có bố trí thiết bị đỡ vật liệu sấy mà ta gọi chung thiết bị chuyển tải Nếu dung lượng buồng sấy bé thiết bị chuyển tải khay sấy người ta thường gọi hệ thống sấybuồng tủ sấy Nếu dung lượng buồng sấy lớn thiết bị chuyển tải xe gng người ta gọi hệ thống sấy kiểu xe goòng -Hệ thống sấy hầm Trong hệ thống sấy hầm thiết bị sấy hầm sấy dài, vật liệu sấy vào đầu đầu hầm Thiết bị chuyển tải hệ thống sấy hầm thường xe goòng băng tải Đặc điểm chủ yếu hệ thống sấy hầm bán liên tục liên tục Cũng hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm sấy nhiều dạng vật liệu sấy Tuy nhiên cấu tạo nên suất hệ thống sấy hầm cao hệ thống sấy buồng GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page8 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay - Hệ thống sấy tháp Trong hệ thống sấy thiết bị sấy tháp sấy, người ta đặt loạt kênh dẫn kênh thải tác nhân sấy xen kẽ Vật liệu sấy hệ thống sấy tháp dạng hạt tự chảy từ xuống Tác nhân sấy từ kênh dẫn xuyên qua lớp hạt chuyển động vào kênh thải để Như vậy, hệ thống sấy tháp hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt Cùng dạng với hệ thống sấy tháp gặp hệ thống sấy tương tự, hạt chuyển động từ xuống cịn tác nhân sấy ngang qua lớp hạt thực trình trao đổi nhiệt ẩm Hệ thống sấy tháp hệ thống sấy liên tục - Hệ thống sấy thùng quay Thiết bị sấy hệ thống sấy thùng quay tên gọi thùng sấy hình trụ trịn đặt nghiêng góc Trong thùng sấy người ta bố trí cánh xáo trộn Khi thùng quay, vật liệu sấy vừa chuyển động từ đầu đến đầu thùng sấy vừa bị xáo trộn từ xuống Tác nhân sấy vào đầu đầu thùng sấy Như vậy, hệ thống sấy thùng quay hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt cục nhỏ làm việc liên tục - Hệ thống sấy khí động Có nhiều hệ thống sấy khí động Thiết bị sấy hệ thống sấy ống trịn hình phễu, tác nhân sấy có tốc độ cao vừa làm nhiệm vụ sấy vừa làm nhiệm vụ vận chuyển vật liệu sấy từ đầu đến đầu thiết bị sấy Tốc độ tác nhân sấy đạt (40 50) m/s Vật liệu sấy hệ thống sấy phải hạt, mảnh nhỏ độ ẩm cần lấy trình sấy thường độ ẩm bề mặt - Hệ thống sấy tầng sôi Trong hệ thống sấy tầng sôi, thiết bị sấy buồng sấy, người ta bố trí ghi đỡ vật liệu sấy Tác nhân sấy có thơng số thích hợp đưa vào ghi làm cho vật liệu sấy chuyển động bập bùng ghi hình ảnh bọt nước sơi Vì vậy, người ta gọi hệ thống sấy tầng sôi Đây hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt Hạt khô nhẹ phần lớp sôi lấy khỏi thiết bị sấy cách liên tục Trong hệ thống sấy tầng sôi, truyền nhiệt ẩm tác nhân sấy vật GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page9 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay liệu sấy tốt nên cá hệ thống sấy hạt có hệ thống sấy tầng sơi có suất lớn, thời gian sấy nhanh vật liệu sấy sấy - Hệ thống sấy phun Hệ thống sấy phun hệ thống sấy chuyên dùng để sấy dung dịch huyền phù dây chuyền sản xuất sữa bột, sữa đậu nành… Thiết bị sấy hệ thống sấy thường hình chóp trụ, phần chóp hướng xuống Dung dịch huyền phù bơm cao áp đưa vào vòi phun đĩa quay đỉnh tháp tạo thành hạt dung dịch bay lơ lửng thiết bị sấy Tác nhân sấy đưa vào chiều hay ngược chiều thực trình truyền nhiệt truyền ẩm với hạt dung dịch ngồi qua cyclone Vật liệu khơ thu đáy chóp lấy liên tục định kỳ 2.4.Phân loại vật liệu sấy Vật liệu ẩm chia thành nhóm khác tùy theo tính chất keo – vật lý đặc biệt khả thay đổi kích thước hình học q trình tách ẩm vật liệu: + Vật liệu thể keo: có tính chất đàn hồi, kích thước vật liệu thay đổi lớn độ ẩm thay đổi Cụ thể tách ẩm kích thước vật liệu co lại lớn, hút ẩm lại trương nở Ví dụ như: Gelatin, Aga-Aga,… + Vật liệu mao quản xốp: có cấu trúc gồm mao quản Kích thước vật liệu không thay đổi độ ẩm thay đổi Ví dụ như: Silicagel, than hoạt tính, than gỗ,… + Vật liệu keo mao quản: vật liệu có tính chất trung gian hai nhóm Nghĩa chúng có tính đàn hồi mao quản chúng có khả hấp thụ nước Thuộc nhóm vật liệu có nguồn gốc thực vật 2.5 Các giai đoạn trình sấy + Giai đoạn 1: Giai đoạn đốt nóng nguyên liệu Tại thời điểm bắt đầu trình sấy, nhiệt độ nguyên liệu thấp nhiệt độ bay đoạn nhiệt khơng khí nhiệt độ ngun liệu tăng lên Giai đoạn đốt nóng nguyên liệu thường diễn nhanh độ ẩm nguyên liệu giảm GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page10 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay Z : số răng, với bánh nhỏ (chủ động) quay động : Chọn Z1 = 28 Z1 = 17 – 30 Với bánh lớn: Z2 = i.Z1 = 5.28 = 140 y : hệ số dạng răng, phụ thuộc Z Bánh nhỏ: y = 0,411 Bánh lớn: y = 0,488 K : hệ số tải trọng, chọn sơ K = 1,5 (bánh đặt đầu trục) Tính mođun theo bánh có tích y.[σ]u nhỏ, cịn bánh vật liệu tích y.[σ]u lấy bánh nhỏ: Chọn mođun theo tiêu chuẩn (theo TCVN 1064-71) : m = 13 mm Kiểm nghiệm sức bền uốn răng: với: b : chiều dài răng, mm b = Ψm m =12.13 = 156 (mm) K = Kt.Kđ : hệ số tải trọng Kt : hệ số tải trọng tập trung Với độ rắn mặt HB < 350 Chọn Kt = Kđ : hệ số tải trọng động, phụ thuộc vận tốc tiếp tuyến cấp xác bánh Gọi A: khoảng cách tâm bánh m = (0,01 – 0,02).A chọn m = 0,015A GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page54 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay (mm) làm tròn A = 1239mm Z1 = 28 Số bánh nhỏ: chọn Z1 = 28 rănglúc đầu hợp lý Xem vận tốc quay thùng vận tốc quay bánh lớn 1vg/ph Vận tốc quay bánh nhỏ: nII = i nI = 6.1 = (vg/ph) Vận tốc vòng: v < m/s chọn cấp xác bánh = Kđ = 1,2 Hệ số tải trọng: K = Kt Kđ = 1.1,2 =1,2 Độ bền uốn: σu< [σ]u hệ an tồn uốn Tính kích thước chủ yếu cặp bánh răng: Bánh T Thông số T Mođun Tỷ số truyền Số Đường vòng lăn Đường hiệu Cơng thức tính dẫn bị dẫn (Bánh (bánh lớn) m Ký Bánh nhỏ) S kính (răng) D kính (mm) Dđ vịng đỉnh GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải 13 (mm) i Z (mm) 28 D = Z.m Dđ = D + 2m Page55 140 364 1820 366 1822 ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đường kính Dc vịng đáy Chiều cao chân (mm) hc 2,5m hc = (mm) hđ 1,25m Chiều cao đỉnh QUÁ TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay Chiều cao Khoảng 362 hđ = m (mm) h h = hđ + (mm) hc cách tâm bánh Dc = D – A 6.1 Tính tải trọng thùng sấy Vành đai: - Chọn sơ bề rộng vành đai: B = 100mm - Bề dày vành đai: thùng tải trọng nặng chọn Chọn h = 40mm - Vật liệu làm vành đai: chọn thép CT3, ρ = 7850 kg/m3 - Gân để lắp vành đai vào thân thùng: cao 50mm, dày 40mm - Khoảng cách gân thân thùng để lắp chân đế: 60mm - Đường kính mặt đỡ ngồi chân đế (đường kính gân): Dđế = DT + 2.60 = 1600 + 2.60 = 1720 (mm) Đường kính ngồi vành đai: Dđai = 1600 + 2.(60 + 50 + 40) = 1900 (mm) - Khối lượng vành đai: Mđai = 2.3.ρ.(Vđai + Vgân) GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải 12,5 13 25,5 840 (mm) Tính vành đai lăn đỡ - 1818 Page56 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay = 2.3.7850.[(1,52+0,1).0,1.0,04 + (1,320+0,04).0,04.0,05] = 542 (kg) Thùng sấy Bảng 14: Khối lượng thùng sấy, LT = 12 m Thông số Thân thùng Lớp cách nhiệt Lớp bảo vệ Khối lượng thùng : Mthùng = 4295 (kg) Bánh Bánh xem tương đương vật có tiết diện hình vành khăn: - - Đường kính ngồi xem đường kính vòng lăn, Dng = 1900mm - Rộng B = 120mm, dày h = 30mm - Khối lượng riêng 7850 kg/m3 Mbrăng = 161 (kg) Gân: - Chọn chiều rộng B = 60mm, dày h = 55mm Đường kính gân: D1 = Dđáy – 2.(hgân + hrăng) = 1375 – 2.(30+55) = 1205 (mm) Mgân = 85,45 (kg) Mbrăng = 246,45 (kg) Cánh đảo: - Chọn vật liệu thép CT3, r = 7850 kg/m3 - Các kích thước chọn VI Mcánh = 441,36 (kg) Khối lượng vật liệu thùng: - Năng suất thùng theo nhập liệu: G1 = 1821 (kg/h) - Thời gian lưu vật liệu thùng: t = 1,55h GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page57 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay Khối lượng vật liệu thời gian làm việc: Mhạt = G1.1,55 = 2822,55 (kg) Vậy tải trọng tổng cộng thùng sấy đè lên lăn là: Q = M.g = 84219 (N) 6.2 Tính lăn đỡ Q α S Hình 4: Lực tác dụng lên lăn đỡ N T - Phản lực lăn lên đai: - Lự c ép lăn lên bệ: - Lực đẩy lăn theo chiều ngang: - Bề rộng lăn, chọn: - Đường kính lăn thép: N = Tcosα = 42108 (N) S = Tsinα = 24312 (N) Bc = B + (3 ÷ 5)cm = 15 + = 20 (cm) Chọn dc = 600mm - Kiểm tra lại đường kính lăn: 0,25D ≤ dc≤ 0,33D với: D : đường kính ngồi vành đai, D = 1900mm dc = 600mm thỏa điều kiện: 475≤ dc≤627 (mm) GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page58 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay Tính chọn xyclon Khi tác nhân sấy khơng khí nóng qua máy sấy thường có mang theo nhiều hạt bụi nhỏ, chúng cần thu hồi để làm mơi trường khơng khí thải Trong hệ thống sấy thùng quay thường dùng xyclon đơn Chọn loại xyclon đơn ЦH-15 với góc nghiêng cửa vào α=15o Loại đảm bảo độ làm bụi lớn với hệ số sức cản thủy lực nhỏ Khi thiết kế xyclon, loại ЦH-15 chọn đường kính từ 40 800mm Hệ số làm bụi tăng bán kính xyclon bé, nên dùng xyclon có bán kính nhỏ Năng suất xyclon đơn lớn, muốn tăng suất ghép nhiều xyclon làm việc song song Lưu lượng khí vào xyclon lưu lượng tác nhân sấy khỏi thùng sấy: - Vxyclon = V2= 47615 (m3/h) = 13,2(m3/s) - Đường kính xyclon: chọn nhóm xyclon, đường kính D = 1200mm, dùng - Kích thước xyclon ЦH-15: Bảng 15: Kích thước xyclon đơn loại ЦH-15:(Bảng III.4, [1]) STT 10 11 12 13 Kích thước xyclon ЦH-15 Đường kính xyclon Chiều cao cửa vào Chiều cao ống tâm có mặt bích Chiều cao phần hình trụ Chiều cao phần hình nón Chiều cao phần bên ngồi ống tâm Chiều cao chung Đường kính ngồi ống Đường kính cửa tháo bụi Chiều rộng cửa vào Chiều dài ống cửa vào Khoảng cách từ tận xyclon đến mặt bích Góc nghiêng nắp ống vào GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Ký hiệu D a h1 h2 h3 Công thức 0,66D 1,74D 2,26D 2,0D Giá trị 1,2 429 1131 1469 1300 h4 0,3D 195 H d1 4,56D 0,6D 2964 390 d2 0,3D 195 b1/b l h5 α Page59 Đơn vị mm 0,26D/0,2D 169/130 0,6D 390 0,32D 208 15 độ ĐỒ ÁN MÔN HỌC 14 QUÁ TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay Hệ số trở lực xyclon ξ 105 đơn vị Bunke chứa bụi: - Thể tích làm việc bunke nhóm xyclon: V bunke = 1,1m3 (Bảng II.5a, [1]) Góc nghiêng thành bunke: chọn 60o Để giảm chiều cao chung bunke, ta đặt bunke chung cho nhóm xyclon - Độ làm xyclon: 45 85%, đường kính hạt bụi tách 100µm - Đối với nhóm xyclon dùng chung bunke, để xyclon làm việc bình thường phải tránh đổi dịng khí từ xyclon đến xyclon khác, cách đảm bảo khí vào phân bố đặn xyclon Vì vậy, xyclon nhóm có trở lực Xem lưu lượng khí vào xyclon nhóm xyclon bằng: (m3/s) - Tốc độ quy ước khí: GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page60 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay ,m (m/s) Trở lực qua xyclon: - (CT III.50, [1]) Tính trở lực chọn quạt 8.1 Thiết kế đường ống: Do hệ thống sấy dài, có trở lực lớn nên ta dùng quạt đặt đầu cuối hệ - thống: Quạt đặt đầu hệ thống – quạt đẩy, có nhiệm vụ cung cấp khơng khí cho caloriphe Khơng khí ngồi trời quạt đẩy đưa qua caloriphe, trao đổi nhiệt đưa vào thùng sấy, qua đoạn ống cong 90o Quạt đặt cuối hệ thống – quạt đẩy, có nhiệm vụ hút tác nhân sấy qua thùng sấy để cấp nhiệt cho vật liệu sấy qua xyclon để thu hồi bụi Đường ống từ sau thùng sấy đến trước cyclon có tiết diện hình chữ nhật tiết diện cửa vào cyclon, có đoạn cong 90o rẽ làm nhánh để vào nhóm xyclon Lưu lượng khí lấy theo Bảng Đối với nhánh rẽ đường ống trước xyclon - lưu lượng ½ lưu lượng nhánh Vận tốc khí: - ,m/s với: Sống : diện tích tiết diện ngang ống Chọn quạt ly tâm áp suất trung bình Ц 9-57, No5 có kích thước: Mặt bích cửa : hình vng, B = 350mm GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page61 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay Mặt bích cửa vào: hình trịn, D = 209mm Bảng 16: Bảng tóm tắt thơng số khơng khí đường ống hí ngồi trời 0-5 Bảng 17: Bảng thiết kế đường ống S T Bắt đầu đoạn ống T Cửa quạt đẩy Cửa caloriphe Cửa thùng tháo liệu Cửa nhóm Kích Chiều thước dài l (m) ∅ 350 ∅400 2,3677 18,8414 ∅250 ∅400 2,5887 20,5999 Vận tốc khí v (m/s) Điểm kết thúc Lối vào caloriphe Cửa vào Kích thước (mm) ∅250 ∅400 thùng nhập liệu ∅ 429 x169 (nhánh chính) ∅400 ∅4 29 x169 ∅400 2,4612 33,9464 2,4612 19,5852 cyclon 8.2 Tính trở lực đường ống: Trở lực ma sát đường ống - Kết thúc đoạn ống (mm) Điểm bắt đầu Đoạn ống Lưu Kích lượng thước khí V (mm) (m3/s) Chuẩn số Reynolds: GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page62 Cửa vào xyclon Cửa vào quạt hút ∅200 ∅509 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay ,trong đó: v, ρk, µk : vận tốc (m/s), khối lượng riêng (kg/m 3), độ nhớt (Ns/m2) khơng khí sấy vị trí tương ứng Dtđ : đường kính tương đương đường ống (m) Ống trịn : Dtđ = Dống Ống hình chữ nhật : a, b : chiều dài cạnh tiết diện ống, (m) S : diện tích tiết diện ống, (m2) Π : chu vi tiết diện ống, (m) Với khơng khí chảy rối, Re ≥ 4000, xem dòng chảy khu vực nhẵn thủy lực - hệ số trở lực ma sát λ, theo Bảng II.12, [1] Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực ma sát ống dẫn: - (CT II.55, [1]) Bảng 18: Kết tính trở lực ma sát đường ống STT Đoạn ống L ΔPl ΔPl (N/m2) (mmH2O) 0,0132 13,6256 1,389 4,43.105 0,0135 15,2359 1,553 4,93.105 0,0131 70,2006 7,156 Dtđ (m) Re λ 0,4 4,75.105 0,4 0,2425 (m) Từ sau quạt đẩy đến trước caloriphe Từ sau caloriphe đến trước thiết bị sấy Từ sau Nhánh thùng GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page63 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đến nhánh xyclon rẽ Từ sau xyclon đến quạt hút 0,2425 2,46.105 0,0251 50,4021 5,138 0,4 4,69.105 0,0133 14,3827 1,466 Tính trở lực cục , V1 A1 A2 , V1 , V2 A1 , V2 Hình 5: Ống hội tụ ống phân kỳ - Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục ống dẫn: (CT II.56, [1]) với: ξ : Hệ số trở lực cục Hệ số trở lực đột mở: - Hệ số tổn thất cột áp cục dòng chảy qua ống phân kỳ: với: A1, A2 : diện tích tiết diện ống nhỏ ống mở rộng, m2 k : hệ số Với góc mở α= 6o k = 0,1 (Bảng b2, [14]) Áp suất ΔPcb tính theo v2 GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page64 A2 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay Bảng 19: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đột mở S T Ống nhỏ Vị trí trở lực Ống mở rộng ΔPl (N/m2) (mmH2O) 0,0138 0,0014 Dtđ1 A1 Dtđ2 A2 (m2) (m) (m2) 0,35 0,1225 0,4 0,1257 0,25 0,0491 0,4 0,1257 0,2434 54,9314 5,5995 0,4 0,1257 0,509 0,2035 0,0383 3,1633 0,3224 Từ cửa quạt đẩy đến đường ống Từ cửa ΔPl (m) T ξ caloriphe đến đường 6,67 10-5 ống Từ ống đến cửa vào quạt hút Hệ số trở lực đột thu: - Vị trí có trở lực đột thu từ đường ống vào caloriphe A2 = 0,0491: diện tích tiết diện ống nhỏ (lối vào caloriphe), m2 A1 = 0,1257: diện tích tiết diện ống ống mở rộng (đường ống), m2 GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page65 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay Hệ số tổn thất cột áp cục dòng chảy qua ống hội tụ: - với: k : hệ số Với góc hội tụ α= 60o k = 0,2 (Bảng b4, [14]) e : hệ số co hẹp Ta có: n = A2/A1 = 0,39 < 0,6 thì: - Vận tốc khí lối vào caloriphe: v2 = 33,4960 m/s - Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đột thu ΔPcb4 tính theo v2: Hệ số trở lực đoạn ống uốn cong 90o: - Đối với ống tiết diện tròn: Trên hệ thống có lần uốn cong 90 o ống tròn sau caloriphe để đến hệ thống sấy GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page66 ĐỒ ÁN MÔN HỌC - QUÁ TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay Hệ số tổn thất cột áp cục dòng chảy chỗ uốn cong, ống tiết diện tròn: (CT P8.10, [11]) θ0 : độ uốn cong với: Ro : bán kính uốn D : đường kính ống k = 0,29 (Bảng b7, [11]) Chọn - Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục lần uốn cong 90 o ống tròn ΔPcb5: - Đối với ống tiết diện vng: - Vị trí uốn trước xyclon, sau thùng sấy - Hệ số tổn thất cột áp cục dòng chảy chỗ uốn cong, ống tiết diện hình chữ nhật: ξ= A.B.C với: θ0 : 900 A = (Bảng II.16, No24, [1]) Chọn R/Dtđ = B = 0,11 (Bảng II.16, No25, [1]) Ta có: C = 1,59 (Bảng II.16, No26, [1]) ξ = A.B.C = 1.0,11.1,59 = 0,1749 - Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục uốn cong 90 o ống tiết diện chữ nhật ΔPcb6: GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page67 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊThiết kế hệ thống sấy thùng quay 8.3 Tính trở lực cho hệ thống: Tổn thất cột áp động cửa quạt: - Vận tốc khí cửa quạt: ,m/s Tổn thất cột áp động: ΔPtt = ΔPt + ΔPđ N/m2 - Tổn thất cột áp tính tốn: - Tổn thất cột áp tồn phần, điều kiện làm việc (do sử dụng đặc tuyến thành lập ,N/m2 (CT II.238a, [1]) cho điều kiện tiêu chuẩn): với: t : nhiệt độ làm việc khí, oC B : áp suất chỗ đặt quạt, B = 760 mmHg ρk : khối lượng riêng khí điều kiện làm việc, kg/m3 Bảng 20: Tổn thất cột áp mà quạt phải khắc phục Q Q uạt đẩ y u t h ú t GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page68 ... ẩm Hệ thống sấy tháp hệ thống sấy liên tục - Hệ thống sấy thùng quay Thiết bị sấy hệ thống sấy thùng quay tên gọi thùng sấy hình trụ trịn đặt nghiêng góc Trong thùng sấy người ta bố trí cánh... Page9 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT B? ?Thiết kế hệ thống sấy thùng quay liệu sấy tốt nên cá hệ thống sấy hạt có hệ thống sấy tầng sơi có suất lớn, thời gian sấy nhanh vật liệu sấy sấy - Hệ thống. .. trưng thiết bị sấy thùng quay GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Page25 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT B? ?Thiết kế hệ thống sấy thùng quay 2.1 Tính cường độ sấy: Nhiệt độ trung bình tác nhân sấy thiết