Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan kĩ thuật sấy 5 1.1.Tổng quan về quá trình sấy 5 1.1.1.Vật liệu ẩm 5 1.1.2.Không khí ẩm 6 1.1.3.Truyền nhiệt truyền chất và động học quá trình sấy 9 1.1.4.Phương pháp xác định thời gian sấy 11 1.1.5. Tổng quan về nhiên liệu đốt và tác nhân sấy 11 1.1.5.1. Nhiên liệu đốt 11 1.1.5.2. Tác nhân sấy khói lò 15 1.1.6. Phương pháp sấy 16 1.1.6.1. Phương pháp sấy nóng 16 1.1.6.2.Phương pháp sấy lạnh 16 1.1.6.3. Phương pháp chọn hệ thống sấy 17 1.2.Tổng quan vật liệu sấy. 23 1.2.1 Tổng quan về Diammonium phosphate (DAP) 23 1.2.2. Tính chất lý hóa 23 1.2.3 Phân loại 24 1.2.4 Sản xuất DAP (tại Công ty TNHH MTV DAP – VINACHEM) 24 1.2.4.1. Thông số nguyên liệu và sản phẩm: 24 1.2.4.2 Lưu trình công nghệ: 25 Chương 2: Tính toán thiết kế máy sấy thùng quay 32 2.1. Thông số đầu bài 32 2.2. Cân bằng vật chất 33 2.3. Cân bằng nhiệt 34 2.4. Các thông số khác 36 2.5. Kích thước thiết bị 41 2.6. Thời gian lưu 42 Chương 3: tính toán cơ khí máy sấy thùng quay 44 3.1 Công suất động cơ truyền chuyển động cho thùng sấy 44 3.2. Hộp giảm tốc và bộ truyền động ngoài 45 3.2.1. Lựa chọn hộp giảm tốc 45 3.2.2. Tính toán bộ truyền động ngoài 46 3.2.2.1. Xác định ứng suất cho phép 46 3.2.2.2. Xác định khoảng cách trục aw 47 3.2.2.3. Xác định các thông số ăn khớp 48 3.2.2.4. Kiểm nghiệm răng về độ bến tiếp xúc 50 3.2.2.5. Kiểm nghiêm về độ bền uốn và quá tải 52 3.3. Lựa chọn chiều dày thân thùng 54 3.4. Xác định vị trí đặt vành lăn và bánh răng vòng 54 3.4.1. Xác định vị trí đặt vành lăn 54 3.4.2. Xác định vị trí đặt bánh răng vòng 57 3.5. Kiểm tra bền thân thùng sấy 57 3.5.1 Trọng lượng vật liệu nằm trong thùng 57 3.5.2 Trọng lượng vỏ thùng 58 3.5.3. Trọng lượng của bánh răng lớn 58 3.5.4. Trọng lượng của vành đai 58 3.5.5. Trọng lượng của cánh múc nâng 59 3.5.6. Ứng suất và biến dạng thân thùng 59 3.6. Tính toán bền cho con lăn chặn, con lăn đỡ và vành lăn 60 3.6.1. Tính toán vành lăn 60 3.6.2. Tính toán bền cho con lăn đỡ 63 3.6.3. Tính toán con lăn chặn 65 3.7. Tính toán cơ cấu bịt kín hai đầu thân thùng 67 3.8. Xác định kích thước cánh nâng 68 Tài liệu tham khảo 71 Phụ lục 72
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện Kỹ thuật Hóa Học ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Đề tài: thiết kế máy sấy thùng quay cho Diammonium phosphate (DAP) (tại Công ty TNHH MTV DAP – VINACHEM) Hà Nội - 12/201 LỜI MỞ ĐẦU Thiết bị sấy đóng mợt vai trò quan trọng cơng nghiệp và đời sống Trong lĩnh vực kĩ thuật hóa học, việc sấy loại nguyên liệu diamoni photphat (DAP) là một cơng đoạn cuối q trình để đảm bảo đợ ẩm cho sản phẩm Với mục đích trước hết là để tìm hiểu chế và trình sấy, sau là tính tốn thiết kế mợt máy sấy thùng quay điển hình cho việc sấy vật liệu DAP Thầy TS.Tạ Hồng Đức tin tưởng và giao cho em đề tài “Thiết kế máy sấy thùng quay cho diamoni photphat” Việt Nam là đất nước nông nghiệp nên nhu cầu sử dụng phân bón là lớn Diammonium phosphate (DAP) có cơng thức hóa học là (NH 4)2HPO4, cung cấp thành phần dinh dưỡng quan trọng cho trồng là P 2O5 và Nitơ DAP sử dụng một chất làm chậm cháy Nó làm giảm nhiệt đợ đốt cháy vật liệu Nó chiếm thành phần lớn mợt số sản phẩm chữa cháy DAP sử dụng là một chất dinh dưỡng sản xuất rượu lên men và sản xuất bia rượu, mật ong; làm phụ gia một số nhãn hiệu thuốc Thiết kế máy sấy thùng quay là một đề tài mới, nhiên để triển khai cần phải nắm vững kiến thức chuyên ngành trình tìm hiểu thực tế Trong thời kì phát triển cơng nghệ ngoài việc tính tốn số liệu nhóm đồ án sử dụng phần mềm tính tốn,thiết kế và mơ để làm xác kết MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan kĩ thuật sấy 1.1.Tổng quan trình sấy Quá trình sấy là trình chất lỏng mà chủ yếu là nước và nước nhận lượng để dịch chuyển từ lòng vật bề mặt nhờ tác nhân mang thải vào môi trường Như vậy, vật liệu ẩm (VLA) kĩ thuật sấy (KTS) phải là vật có khả chứa nước nước q trình hình thành gia cơng thân vật liệu loại nông sản (lúa, ngô, đậu v.v…), giấy, vải sợi, gỗ, loại huyền phù lớp sơn bề mặt chi tiết kim loại v.v… 1.1.1.Vật liệu ẩm Ẩm có mặt vật liệu đánh giá hai mặt : lượng ẩm và liên kết ẩm với vật liệu khô (VLK) Đánh giá lượng ẩm người ta dùng khái niệm độ ẩm Đánh giá liên kết ẩm với VLK là đặc trưng cơ-lý-nhiệt VLA khơng phụ tḥc vào chất vật lí VLK mà phụ tḥc vào đợ ẩm và dạng lượng liên kết Cũng lượng liên kết ẩm khác mà vật liệu có đợ ẩm thời gian sấy khác ω Để đánh giá độ ẩm người ta dùng thông số độ ẩm tương đối ( ), độ ẩm tuyệt đối ( ωk ), độ chứa ẩm (u), nồng độ ẩm (c) Phân loại VLA tùy tḥc vào cấu trúc hang xốp và tính chất thành ống mao dẫn người ta chia VLA làm ba nhóm chính: 1.Vật keo: là vật có tính dẻo có cấu trúc hạt Nước ẩm dạng liên kết hấp thụ và thẩm thấu Các vật keo có đặc điểm chung là sấy bị co ngót nhiều, giữ tính dẻo Ví dụ: gelatin, sản phẩm từ bợt nhào, tinh bột 2.Vật xốp, mao dẫn: nước ẩm dạng liên kết học áp lực mao quản hay gọi là lực mao dẫn Vật liệu này thường dòn khơng co lại và dễ dàng làm nhỏ (vỡ vụn) sau làm khơ Ví dụ: đường tinh thể, muối ăn v.v 3.Vật keo xốp mao dẫn: vật keo xốp mao dẫn gọi là vật liệu vừa có tính keo vừa có tính mao dẫn Đại bợ phận VLA thuộc loại này: gỗ, vải, giấy, nông sản v.v… Liên kết ẩm với VLK hai dạng lớn: liên kết hóa lý và liên kết lý Trong ẩm liên kết hóa lý khơng thể khử q trình sấy mà có ẩm dạng liên kết lý là tách khỏi vật liệu nhờ trình sấy Vì khơng đề cập đến lượng liên kết hóa lý mà thảo luận dạng liên kết lý: Liên kết hấp phụ (adsorption connection) Liên kết hấp phụ xem là liên kết một lớp cỡ phân tử bề mặt hang xốp vật liệu Liên kêt mao dẫn (connection capillary) Liên kết mao dẫn là liên kết chủ yếu VLA Lực liên kết mao dẫn xuất phát từ sức căng bề mặt dịch thể dính ướt Do đó, xem q trình khử ẩm là q trình đẳng tích đẳng nhiệt lượng liên kết mao dẫn bẳng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết và công kỹ thuật ngược dấu Liên kết thẩm thấu (Connection osmotic) Liên kết thẩm thấu điển hình là liên kết nước dung dịch Trong loại liên kết lý: liên kết hấp phụ, liên kết mao dẫn và liên kết thẩm thấu lượng liên kết mao dẫn là lớn và bé là lượng liên kết thẩm thấu Do đó, để tách ẩm VLA có liên kết mao dẫn q trình sấy cần mợt lượng lớn 1.1.2.Khơng khí ẩm Về mặt nhiệt đợng khơng khí bao quanh và thường làm tác nhân sấy là hỗn hợp khơng khí khơ vầ nước Trong đó, khơng khí khơ lại là hỗn hợp oxy, nitơ và mợt số khí khác CO 2, SO2… Các khí CO2, SO2 … có thành phần khơng đáng kể và bỏ qua Vì vậy, xem khơng khí khơ là hỗn hợp oxy và nitơ Do nhiệt độ và áp suất không lớn nên KTS người ta xem oxy, nitơ và nước là khí lý tưởng Do hỗn hợp chúng khơng khí khơ và khơng khí ẩm là hỗn hớp khí lý tưởng Như tính tốn khơng khí ẩm sử dụng phương trình trạng thái quy luật khác khí lý tưởng và hỗn hợp khí lý tưởng Các thơng số khơng khí ẩm 1.Độ ẩm tuyệt đối khơng khí ẩm Đợ ẩm tuyệt đối khơng khí là khối lượng nước chứa mợt m khơng khí ẩm Vì thể tích khơng khí ẩm là thể tích mà nước chiếm chỗ nên độ ẩm tuyệt đối khơ khí ẩm là mật đợ hay khối lượng riên nước khơng khí ẩm Do đó, kí hiệu đợ ẩm tuyệt đối khơng khí ẩm là ρ a kg/m3, đợ ẩm tuyệt đối khối khơng khí ẩm bão hòa ρmax hay ρb 2.Độ ẩm tương đối khơng khí ẩm Đợ ẩm tương đối khơng khí ẩm là tỷ số độ ẩm tuyệt đối ρ a và độ ẩm tuyệt đối cực đại ρmax Ta kí hiệu là φ: ρ= ρa ρ hay ρ = a ρ max ρb 3.Lượng chứa ẩm Lượng chứa ẩm d khơng khí đinh nghĩa là khối lượng tính kg gam nước chứa mợt kg khơng khí khô d= Ga kg am / kg kk Gk Áp dụng định luật Dalton áp suất hỗn hợp khơng khí khơ và nước p kí hiệu áp suất khí trời B ta được: d=0.621 pa kg am / kg kk B − pa 4.Entanpy khơng khí ẩm Trong kĩ thuật sấy entanpy I khơng khí ẩm là entanpy với mợt kg khơng khí khơ Do entanpy koong khí ẩm bằng: I = ik + d ia I = 1, 004.t + d (2500 + 1,842.t ) kJ / kgkk Hay d= I − 1, 004.t 2500 + 1,842.t Nhiệt độ t, độ ẩm tương đối φ, lượng chứa ẩm d và entanpy I là bốn thông số trạng thái khơng khí ẩm Đương nhiên bốn thơng số này có hai thơng số là đợc lập Chúng ta sử dụng quan hệ giải tích sử dụng đồ I-d để xác định trạng thái trình kĩ thuật liên quan đến khơng khí ẩm đốt nóng, làm lạnh, trình sấy trình xử lí nhiệt ẩm điều hòa khơng khí Thế sấy nhiệt độ bầu ướt Nếu ta cho nước bay khối khơng khí chưa bão hòa nước điều kiện đoạn nhiệt suốt trình bay nhiệt đợ khối khơng khí giảm dần và đến khối khơng khí bão hòa nước hệ đạt trạng thái cân nhiệt đợ khối khơng khí khơng giảm và nhiệt độ nước bay hơi, nhiệt độ này gọi là nhiệt đợ bầu ướt, kí hiệu là tư Nhiệt đợ đọc nhiệt kế bầu khô thường gọi là nhiệt độ bầu khô Hiệu số nhiệt độ bầu ướt và nhiệt độ bầu khô đặc trưng cho khả hút ẩm khơng khí gọi là sấy ε Như sấy bằng: ε = t − tu Đồ thị I-d biểu diễn trạng thái không khí ẩm Trên đồ thị I-d ta tìm thấy thơng số trạng thái khơng khí ẩm: đợ ẩm tương đối φ, nhiệt đợ khơng khí t, lượng ẩm d và entanpy I Trong đương nhiên có hai thơng số đợc lập hai thơng số lại tìm đồ thị 1.1.3.Truyền nhiệt truyền chất động học trình sấy Quá trình sấy là trình vật liệu nhận lượng mà chủ yếu là nhiệt từ một nguồn nhiệt nào để ẩm từ lòng vật dịch chuyển bề mặt vào TNS hay môi trường Như trình sấy là trình truyền nhiệt và truyền chất xảy đồng thời Trong lòng vật q trình là q trình dẫn nhiệt và khuếch tán ẩm hỗn hợp Như vậy, thấy bài tốn truyền nhiệt truyền chất (TNTC) q trình sấy gồm bài toán TNTC bên và bài toán TNTC bên ngoài VLS Động học trình sấy 1.Đường cong sấy Trong KTS người ta gọi quan hệ đợ ẩm trung bình tích phân và thời gian sấy biểu diễn quan hệ là đường cong sấy Đường cong sấy chia làm phần tương ứng với giai đoạn sấy Khi trình sấy bắt đầu VLS nhận nhiệt lượng và ẩm lòng vật bắt đầu phá vỡ liên kết để dịch chuyển bề mặt và một phần nhỏ bắt đầu khỏi bề mặt VLS để vào mơi trường Trong giai đoạn này nhiệt độ vật tăng nhanh để nhiệt độ bề mặt vật đạt đến nhiệt đợ nhiệt kế ướt đợ ẩm trung bình tích phân giảm khơng đáng kể Trên hình vẽ giai đoạn này biểu diễn đường cong AB Người ta gọi giai đoạn này là giai đoạn đốt nóng Sau giai đoạn đốt nóng nhiệt đợ vật khơng đổi đợ ẩm trung bình tích phân giảm nhanh và quan hệ ω tb=f(τ) gần tuyến tính Do tốc đợ ẩm hay gọi là tốc đợ sấy d(ωtb)/dτ=df(τ)/dτ=const Vì vậy, người ta gọi giai đoạn này biểu diễn đoạn BC Trong giai đoạn này nhiệt lượng mà VLS nhận để phá vỡ liên kết ẩm mà chủ yếu là ẩm tự liên kết thẩm thấu và cung cấp lượng cho ẩm phá vỡ di chuyển từ lòng vật bề mặt và từ bề mặt vào mơi trường Do đó, nhiệt độ VLS không đổi Sau giai đoạn BC tốc độ sấy giảm dần và nhiệt độ VLS bắt đầu tiếp tục tăng kết thúc trình sấy tiệm cận với đường thẳng biểu diễn giá trị độ ẩm cân ωtb=ωcb Giai đoạn này là giai đoạn tốc đợ sấy giảm dần Trên hình giai đoạn này biểu diễn đường cong CD Trong giai đoạn này liên kết bền vững , khó tách khỏi vật liệu liên kết hấp phụ, liên kết mao dẫn cần một lượng lớn và một nhiệt độ cao từ từ tách khỏi VLS Vì giai đoạn này nhiệt độ vật tiếp tục tăng Phần lớn VLS thời gian giai đoạn này lớn nhiều tổng thời gian đoạn đốt nóng và giai đoạn tốc độ sấy không đổi cộng lại 2.Đường cong tốc độ sấy Đường cong tốc độ sấy là đường cong biểu diễn quan hệ d(ω tb)/dτ=df(τ)/dτ Nếu đường cong sấy ωtb=f(τ) xác đinh thực nghiêm nghĩa là hàm ω tb=f(τ) cho dạng đường cong thực nghiệm dạng bảng thực nghiệm giái trị rời rạc 1.1.4.Phương pháp xác định thời gian sấy Thời gian sấy là một thông số công nghệ quan trọng Thông thường thời gian sấy xác định theo phương pháp lớn: 1.Phương pháp giải tích Như giới thiệu, bài toàn truyền nhiệt truyền chất VLS với điều kiện biên khác ứng với loại thiết bị sấy khác giải giải tích, nghĩa là tìm phân bố đợ ẩm theo khơng gian và thời gian ω(x,y,z,τ) ta tìm quan hệ đợ ẩm trung bình với thời gian ω=f(τ) Nếu đợ ẩm trung bình cuối q trình sấy ω cho u cầu cơng nghệ từ quan hệ tìm thời gian sấy τ Tuy nhiên tính chất phức tạp bài tốn phương pháp giải tích chưa có ứng dụng cụ thể 2.Phương pháp nửa lý thuyết nửa thực nghiệm Phương pháp này dựa kết nghiên cứu giải tích đơn giản nhờ giả thiết sở phân tích đợng học q trình sấy và sau kết hợp với số liệu thí nghiệm đơn giản để tìm mợt biểu thức tường cho phép xác định thời gian sấy trường hợp cự thể nào 3.Phương pháp thực nghiệm Phương pháp này dựa số liệu thí nghiệm phòng thí nghiệm cho mợt VLS cụ thể với mợt TBS và chế độ sấy cụ thể Với VLS thường gặp, thời gian sấy thường xác định kinh nghiệm sản xuất 1.1.5 Tổng quan nhiên liệu đốt tác nhân sấy 1.1.5.1 Nhiên liệu đốt Dầu mazut, gọi là dầu nhiên lệu hay dầu FO, là phân đoạn nặng thu chưng cất dầu thô parafin và asphalt áp suất và chân khơng Các dầu FO có điểm sơi cao Trong kĩ thuật đơi người ta chia dầu FO thành dầu FO nặng và FO nhẹ 10 Trong đó: Dng – đường kính ngoài bánh Chọn Dng = 2,42 m; Dtr – đường kính bánh răng, Dtr = = 2,1 m; Suy ra: q br = Hay 3,14 (2, 422 − 2,12 ).7850.9,81 = 87481,6(N / m) Qbr = q br b w = 87481,6.0,12 = 10497,8 N; 3.5.4 Trọng lượng vành đai Đường kính vành đai chọn sơ bợ: D v = (1,1 ÷ 1,2)D1 = (1,1 ÷ 1, 2).2 = 2,2 : 2,4m qv = Chọn Dv=2,2 m Suy [5-251]: qv = π (D 2v − D12 ).ρ.g ( 3.30 ) 3,14 (2, 22 − 2,042 ).7850.9,81 = 41031, 2(N / m) Chọn bề rộng vành đai bv = 0,2 m; Hay: Qv = qv bv = 0, = 8206, N ; 3.5.5 Trọng lượng cánh múc nâng Chọn Qc =4000,0 N Vậy tổng trọng lượng thùng là: Q Q = Qvl + Qth + Qbr + 2.Qv + Qc =1 50088, + 145084 + 10497,8 + 8206, + 4000 = 326082,8 N 3.5.6 Ứng suất biến dạng thân thùng • Sử dụng phần mềm ansys kiểm tra Kiểm tra ứng suất tĩnh tải trọng thùng gây 59 Nhận xét: Nếu chưa tính đến momen xoắn vị trí bánh ứng xuất lớn thân thùng sấy là vị trí đặt lăn đỡ, với ứng suất max là 8,2731.106 Pa • Kiểm tra chiều hướng biến dạng tải trọng gây 60 Nhận xét: Tải trọng làm cho thùng sấy có xu hướng biến dạng võng xuống hai đầu và thân thùng Thùng có xu hướng biến dạng lệch mợt phía vật liệu bị tập chung mợt phía bời chuyển đợng bánh 3.6 Tính tốn bền cho lăn chặn, lăn đỡ vành lăn 3.6.1 Tính tốn vành lăn 30° 30° T1 Q T2 T Hình 3.2 Sơ đồ lực tác dụng lên lăn và vành đai - Tải trọng thùng truyền cho một vành đai Q1: Q1 = Q.cosα ( 3.36 ) Trong đó: Q – tải trọng thùng, N; α - góc nghiêng thùng, Q1 = Thay số, ta được: α = 3o; 326082,8.cos = 162818(N) Phản lực lăn đỡ tác động lên vành đai xác định theo công thức 5.27 [12-245] 61 Q1 cos ϕ T= N ( 3.37 ) Q1 - Tải trọng thùng truyền cho mợt vành đai, N; 2ϕ - Góc lăn T - Phản lực lăn đỡ lên vành đai (N) Chọn ϕ = 30o là hợp lý T= 162818 = 94003 N 2.cos 30 - Bề rộng vành đai B xác định theo công thức 5-36 [12-261] B≥ T ( 3.38 ) Pr Trong đó: Pr - Tải trọng riêng tính cho một đơn vị chiều dài theo đường sinh vành đai Đối với thùng nặng quay chậm lấy Pr = 24.000 N/cm; Suy ra: B≥ 94003 = 3,9 cm 24000 Theo tiêu chuẩn lấy B = 20 cm; - Bề dày vành đai H H = B 20 = = 7, 69 cm; 2, 2, Chọn H = 10 cm - Tính tốn bền cho vành đai Momen uốn cực đại lên vành đai Mmax tính theo cơng thức -102 [12]: 62 M max = A.Q1.R (3.39) Trong đó: A – hệ số phụ tḥc vào tải trọng với phương lắp vành đai với thân thùng, A = 0,08; Q1 – tải trọng tác dụng lên một vành đai, N; R – bán kính vành đai, m; Suy ra: M max = 0,08 162818 1,1 = 14328 N m = 1432800 N cm; Momen chống uốn vành đai: B.H 20.102 W= = = 333,33cm ; ( 3.40 ) 6 σ= M max 1432800 = = 4,30.103 W 333,33 Ứng suất tiếp xúc Vật liệu làm vành đai là thép CT5, có Nhận thấy : σ < [ σ ] = 5.104 N / cm [ σ] = 5.104 N / cm ; Vậy với B, H thỏa mãn điều kiện bền 63 3.6.2 Tính tốn bền cho lăn đỡ - Bề rộng lăn đỡ Bc: Theo công thức 5-34 [12-250] Bc = B + (3÷5) cm (3.41) Trong đó: Bc - Bề rợng lăn đỡ, cm; B - Bề rộng vành đai, cm; Suy ra: Bc = B + = 20 +4 = 24 cm - Chọn sơ bợ đường kính lăn đỡ dc Chọn theo công thức 5-36 [12-250] lăn thép dc ≥ T 940033 = = 9,79 ÷ 13,06 cm ( 300 ÷ 400 ) Bc (300 ÷ 400).24 (3.42) Trong đó: T - Phản lực lăn đỡ, N; Bc - Bề rộng lăn đỡ, 24 cm; Chọn dc = 36 cm 64 - Kiểm tra bền cho lăn đỡ Con lăn đỡ tiếp xúc với vành đai là tiếp xúc mặt nên phá hủy lăn chủ yếu là áp suất sinh mặt tiếp xúc vượt giá trị cho phép vật liệu chế tạo Do để đảm bảo lăn làm việc ổn định ta phải kiểm tra bền theo ứng suất tiếp lớn lăn và vành đai Với lăn và vành đai làm từ mợt vật liệu thép CT5 ứng suất sinh lăn và vành đai là theo công thức 5.108 [12-284]: R+r E.P , N / cm 2 ( 3.44 ) R.r σ max = 0,418 Trong đó: P - lực tác dụng một đơn vị chiều dài tiếp xúc, N/cm; Theo công thức 5.103 [12-283]: P= T 94003 = = 4700,N/cm Bc 20 (3.45) R - bán kính ngoài vành đai; R = 120 cm; r - bán kính lăn đỡ, cm; r = 18 cm; E - mô đun đàn hồi vật liệu; Con lăn là thép CT5 có E = 2,05.10 N/cm2; Thay số vào ta có σ max = 0,418 110 + 18 2,05.107 5388,6 = 35323,5N / cm 110.18 Với vật liệu là thép CT5 có ứng suất cho phép Vậy :σ ≤ [ σ ] :σ[ ]= 50000 ( N / cm2 ) lăn đỡ thỏa mãn điều kiện bền Kiểm tra ứng suất lăn đỡ phải chịu tải trọng gây ra: 65 3.6.3 Tính tốn lăn chặn Thùng sấy đặt nghiêng mợt góc o so với phương ngang thân thùng sấy có xu hướng trượt xuống Để giữ cho lò khơng bị trượt cần phải có lăn chặn và bề mặt lăn chặn tiếp xúc với vành đai Hình 3.3a Cơ cấu lăn chặn đỡ 66 Fr Fa Pmax Hình 3.3b Sơ đồ lực tác dụng lên lăn chặn - Đường kính lăn chặn d cc = Dv sinb ( 3.46 ) Trong đó: Dv - Đường kính ngoài vành đai β- Góc nghiêng mặt ngoài lăn chặn so với trục thẳng đứng nó, cố định β = 7o; Suy ra: d cc = sin ( o ) 220 = 26,8 cm; - Lực lớn tác dụng lên lăn chặn tính theo cơng thức 5-32 [12249]: Pmax = G ( f + sina ) , N ( 3.47 ) Trong đó: G - Trọng lượng thùng, N (G = Q); α - Góc đặt thùng α = 3o; f - Hệ số ma sát vành đai và lăn chặn, thường lấy f = 0,1 67 Vậy, Pmax = 326082,8 ( 0,1 + sin 3o ) = 49674 N ; - Ứng suất tiếp xúc vành đai và lăn chặn xác định theo công thức 5-115 [12-285]: P0 = 0, 418 P E ( 3.48 ) r Trong đó: r - Bán kính lăn chặn mặt nón (do thùng nặng, quay chậm nên ta chọn bề mặt tiếp xúc lăn và thùng có dạng mặt nón); P - Lực tác dụng một đơn vị chiều dài tiếp xúc vành đai :P = và lăn chặn, xác định sau Pmax l với l - Chiều dài tiếp xúc lăn với vành đai Chọn chiều dài l = cm Suy ra: P= 49674 = 6209 N/cm E - Mô đun đàn hồi vật liệu E = 2,05.107 N/cm2; r = R.sinβ = 110 sin7o = 13,4 cm R - Bán kính vành đai 110 cm; 2, 05.107 → P0 = 0, 418 6209 = 40740 N/cm 13, → Po ≤ 1, 67[σ ] = 8,35.104 N / cm2 Vậy lăn chặn đủ bền 3.7 Tính tốn cấu bịt kín hai đầu thân thùng Thùng sấy sử dụng hai cấu bịt kín, mợt cấu đầu thùng sấy và mợt cuối thùng sấy 68 - Chọn cấu bịt kín lược đầu thùng sấy: Vì nhiệt độ tác nhân sấy vào thùng ban đầu là 200oC nên ta chọn cấu bịt kín lược Gọi z là số khe, chiều dài khe là b, chiều rộng khe là a, độ hở từ khe này này sang khe là l Khi đó, hiệu số áp suất bên và bên ngoài [13]: ∆P = ∑ ξ v2 ρk ( 3.49 ) Trong đó: v – vận tốc dòng khí thiết bị, m/s; ∑ξ − ρk − tổng trở lực khe; N/m2; khối lượng riêng dòng khí, kg/m3; Chọn kích thước cấu bịt kín Chọn cấu có khe (z=4), chiều dài khe b = 200 mm; chiều rộng khe là a = 10 mm; độ hở từ khe này sang khe là l =10 mm; Với khe, Suy ra: ∑ξ = z.6 = 4.6 = 24; 1,62 ∆P = 24 .0, 48 = 14,75 (kg / m.s) Lưu lượng thể tích mát qua khe : Vmm = v.F = v.π.D.a = 1,6.3,14.2.0,01 = 0,1( m3 / s ); ( 3.50 ) Vmm = (0,005 ÷ 0,01)Q k Thỏa mãn yêu cầu - Chọn cấu bịt kín kiểu vòng cao su cuối thùng sấy: Cuối thùng sấy nhiệt đợ khói lò khơng cao 140oC, chọn loại bịt kín cao su Thơng số cấu: 69 + vòng cao su chịu nhiệt dày 10 mm; + lớp tăng cứng hàn vào thân thùng dày mm 3.8 Xác định kích thước cánh nâng Sử dụng cánh nâng làm thép không gỉ, bền nhiệt X18H10T có: Hệ số chứa đầy: β= 20%; Góc gấp cánh Δφ= 140o ; Hình 3.4 Ký hiệu kích thước cánh đảo Theo ký hiệu kích thước hình cánh đảo trợn: FC = c + b× c = ( a + b) c - Chọn thông số cho cánh: a = 150 mm b = 250 mm d = mm 70 c = 800 mm => Fc = (0,15 +0,25).0,8 = 0,32 m2 - Số cánh mặt cắt :16 cánh - Ở đầu nhập liệu thùng có lắp cánh xoắn để dẫn vật liệu vào thùng với chiều dài chọn là 0,6 m Suy số cánh cần lắp là 15 − 0,6 L − 0,6 z = 16 × = 16 × = 288 c 0,8 cánh Vậy, với chiều dài thùng sấy L = 15m ta lắp 18 đoạn cánh dọc theo chiều dài thùng Ở đầu nhập liệu thùng lắp cánh xoắn để dẫn liệu vào thùng với chiều dài 0,6m 71 Tài liệu tham khảo [1] C M v t Land, Drying in the process industry, John Wiley & Sons, Hoboken, N.J., 2012, p xii, 381 p [2] Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2008 [3] Jordan Konidis, Design of Direct Heated Rotary Dryers, Vol M.sc Concordia, 1984 [4] Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hanoi [5] Hoàng Văn Chước, Kỹ thuật sấy, NXB KH&KT, 1999 [6] A S Mujumdar, Handbook of industrial drying, CRC/Taylor & Francis, Boca Raton, FL, 2007 [7] R H Perry, D W Green and J O Maloney, Perry's chemical engineers' handbook, McGraw-Hill, New York, 1997 [8] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế dẫn động khí (Tập 1), NXB-GD, Hà Nợi, 2006 [9] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế dẫn động khí (Tập 2), NXB-GD, Hà Nợi, 2006 [10] https://vi.m.wikipedia.org/wiki/D%E1%BA%A7u_mazut, truy cập lần cuối ngày 12/12/2015 [11] Hồ Lê Viên, Các máy gia công vật liệu rắn & dẻo, Nxb KH&KT, Hà Nội, 2003, p 117 [12] Hồ Lê Viên, Cơ sở tính tốn máy hóa chất thực phẩm, ĐHBK Hà Nội, Hà Nội, 1997, p 72 Phụ lục 73 ... trước vào máy sấy (kg/h) +) Wout: lượng ẩm VLS sau khỏi máy sấy (kg/h) ⇒ Evap = Win − Wout = 1401, − 690 = 711, 34(kg/ h) 30 Dòng vật liệu vào máy sấy Dòng vật liệu khỏi máy sấy VLS Vật liệu khơ... trình để đảm bảo đợ ẩm cho sản phẩm Với mục đích trước hết là để tìm hiểu chế và q trình sấy, sau là tính tốn thiết kế mợt máy sấy thùng quay điển hình cho việc sấy vật liệu DAP Thầy TS.Tạ Hồng... rắn thùng tạo hạt với hàm lượng ẩm thông thường từ 2,5-3% trọng lượng đưa vào máy sấy khô để đạt mức độ ẩm cuối là 1,52% Cần đặc biệt ý đến thiết kế máng trượt thùng tạo hạt và máy sấy để