SẤY MUỐI BẰNG THÙNG QUAY

30 1.2K 8
SẤY MUỐI BẰNG THÙNG QUAY

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy, cô giáo trường Đại học Tôn Đức Thắng thành phố Hồ Chí Minh nói chung thầy cô khoa Khoa Học Ứng Dụng; môn Hóa lý kỹ thuật nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đồ án Qúa trình thiết bị môn học để sinh viên chúng em áp dụng lý thuyết suốt thời gian học, đặc biết tiếp cận trình thiết kế thiết bị hóa học mà trước học qua sách vở, giúp chúng em nâng cao khả làm việc nhóm lực giải vấn đề cách nhanh chóng Em chân thành cảm ơn thầy Võ Thanh Hưởng tận tình hỗ trợ, giúp đỡ, hướng dẫn em trình trình tính toán, xử lý, thiết kế hệ thống…trong suốt thời gian qua để em hoàn thành tốt đồ án Một lần em xin chân thành cảm ơn Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 12 năm 2016 SV : Lê Quốc Cường LỜI MỞ ĐẦU Kỹ thuật sấy ngành khoa học phát triển từ lâu đời Trong năm 70 trở lại người ta đưa kỹ thuật sấy thành công nghệ sản xuất mặt hàng nông sản, hay thực phẩm khô… Không kéo dài thời gian bảo quản mà làm phong phú thêm mặt hàng thực phẩm thuận tiện cho người tiêu dùng : cà phê, muối, loại bột, gia vị khô, cá khô… Nước ta nước có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm đường bờ biển kéo dài thuận lợi cho ngành công nghiệp sản xuất muối phát triển Do tính chất đặc thù muối có độ ẩm cao, dễ hút ẩm, nên việc lựa chọn thiết bị sấy đạt suất cao, tiết kiệm lượng cần thiết So với nhiều phương pháp sấy khác, phương pháp sấy thùng quay phương pháp đáp ứng đầy đủ yêu cầu sử dụng rộng rãi công nghiệp phương pháp mang lại hiệu kinh tế đáng kể Em giao thực đề tài : “ Thiết kế hệ thống sấy để sấy muối ăn” với độ ẩm đầu 8% độ ẩm sau 0,2% với suất 2000 kg/h Do thời gian kiến thức hạn chế cố gắng đề tài không tránh khỏi sai sót Kính mong nhận góp ý Qúy thầy, cô để em rút kinh nghiệm hoàn thành tốt môn học sau CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH SẤY 1.1 Sơ lược muối ăn Công thức hóa học: NaCl Muối ăn hay gọi muối khoáng chất người đưa vào sử dụng ăn thứ gia vị Có nhiều dạng muối ăn: muối thô, muối tinh, muối Iốt Đây chất rắn dạng tinh thể màu trắng hay xám nhạt, thu từ nước biển hay mỏ muối Muối thu từ nước biển có tinh thể nhỏ lớn muối mỏ Trong tự nhiên muối ăn bao gồm chủ yếu natri clorua (NaCl), có chứa khoáng chất khác (khoáng chất vi lượng) Muối ăn thu từ mỏ có màu xám dấu vết khoáng chất vi lượng Muối ăn cần thiết cho sống thể sống, bao gồm ngừơi Công dụng muối : Muối ăn tham gia vào việc điều chỉnh độ chứa nước thể (cân lỏng) Muối ăn bắt bụộc cho sống, việc sử dụng mức làm tăng độ nguy hiểm cho sức khỏe, người có bệnh cao huyết áp Trong việc nấu ăn làm gia vị muối ăn sử dụng chất bảo quản • Muối ăn dùng làm chất bảo quản cho thực phẩm, để làm số ăn muối dưa, muối cà, làm nước mắm, Do có tính sát trùng nên muối ăn pha loãng làm nước súc miệng hay rửa vết thương da • Ngoài muối ăn không dùng để ăn mà dùng cho việc khác ngành công nghiệp đặc biệt ngành hóa chất • 1.2 Sơ lược trình sấy 1.2.1 Sơ lược sấy Trong công nghiệp hoá chất, thực phẩm trình tách nước khỏi vật liệu (làm khô vật liệu) quan trọng Tuỳ theo tính chất độ ẩm vật liệu, mức độ làm khô vật liệu mà tách nước khỏi vật liệu phương pháp sau: Phương pháp học (sử dụng máy ép, lọc, ly tâm…) Phương pháp hoá lý (dùng CaCl2, acid H2SO4 để tách nước) Phương pháp nhiệt ( dùng nhiệt để bốc nước vật liệu) Sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu phương pháp nhiệt Kết trình sấy hàm lượng chất khô vật liệu tăng lên Điều có ý nghĩa quan • • • trọng nhiều mặt:nhằm tăng khả bảo quản nông sản thực phẩm, làm tăng độ bền học sứ, làm tăng khả đốt cháy than củi… Các vật liệu sau sấy điều giảm khối lượng thể tích nên giảm giá thành vận chuyển Nguyên tắc trình sấy cung cấp lượng nhiệtđể biến đổi trạng thái pha lỏng vật liệu thành Cơ chế quà trình mô tả bốn trình sau: Cấp nhiệt cho bề mặt nhiên liệu; Dòng nhiệt dẫn từ bề mặt vào nhiên liệu; Khi nhận nhiệt lượng, dòng ẩm di chuyển từ vật liệu bề mặt; Dòng ẩm từ bề mặt vật liệu thoát môi trường xung quanh Bốn trình thể truyền ẩm bên vật liệu trao đổi nhiệt ẩm bên bề mặt vật liệu với môi trường xung quanh • • • • Dựa vào phương thức cung cấp nhiệt cho vật liệu người ta chia thiết bị sấy ba nhóm chính: Sấy đối lưu; Sấy tiếp xúc; Sấy xạ, chân không thăng hoa Theo kết cấu nhóm thiết bị sấy đối lưu gặp dạng thiết bị sau: • • • Thiết bị sấy buồng: Vật liệu sấy gián đoạn áp suất khí Vật liệu xếp khay xe đẩy, việc nạp tháo nhiên liệu thực phòng sấy Nhược điểm thiết bị loại nàylà thời gian sấy dài, vật liệu không đảo trộn dẫn đến sấy không đều, bị nhiệt nạp tháo nhiên liệu, khó kiểm soát trình • Thiết bị sấy hầm: làm việc áp suất khí tác nhân sấy không khí hay khói lò Vật liệu xếp khay đặt xe goòng di chuyển dọc theo chiều dài hầm Chiều dài hầm lên đến 60m, vận tốc chuyển động không khí hầm thường từ – 3m/s Nhựơc điểm thiết vị sấy không phân lớp không khí nóng lạnh theo chiều cao cảu hầm Tuy nhiên, hầm sấy loại thiết bị sấy dễ sử dụng phương thức sấy khác nhau, dòng khí vật liệu sấy chuyển động ngược chiều • Thiết bị sấy thùng quay: Đây loại thiết bị sấy dùng rộng rãi cômg nghiệp hoá chất thực phẩm để sấy số loại hoá chất, phân bón, ngũ cốc, bột đường… Thiết bị làm việc áp suất khí tác nhân sấy không khí khói lò Vận tốc chuyển động tác nhân sấy thùng khoảng – 3m/s thùng quay với tốc độ – vòng/phút Ưu điểm trình sấy đặn mãnh liệt nhờ có tiếp xúc vật liệu tác nhân sấy Tuy nhiên, vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ bị gãy vụn tạo bụi làm giảm phẩm chất sản phẩm • Thiết bị sấy phun: Đây thiết bị dùng để sấy vật liệu lỏng sữa, dd đậu nành, gelarin… Dd lỏng phun thành dạng phun vào phòng sấy • Nhiệt độ dòng tác nhân lên đến 750oC phụ thuộc vào tính chịu nhiệt vật liệu Ưu điểm chủ yếu cảu thiết bị sấy nhanh thu sản phẩm dạng bột mịn Nhược điểm kích cỡ phòng sấy lớn, tiêu tốn nhiều lượng, thiết bị phức tạp cấu phun bụi hệ thống thu hồi sản phẩm • Thiết bị sấy tầng sôi • Thiết bị sấy khí động 1.2.2 Thiết bị sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay hệ hệ thống sấy dùng để sấy loại hạt, cục nhỏ Nó dùng rộng rãi công nghiệp để sấy loại hạt So với sấy muối thiết bị sấy tầng sôi không đạt hiệu chất lượng so với mặt kinh tế sấy thùng quay lựa chọn ưu tiên công nghiệp Vì vậy, thiết bị chọn để sấy muối, em định chọn thiết kế hệ thống sấy muối ăn hệ thống sấy thùng quay Thiết bị sấy thùng quay gồm thùng hình trụ đặt nghiên Toàn tải trọng thùng đặt lên bánh đai đỡ Bánh đai đặt lăn đỡ Thùng quay nhà bánh ăn khớp với bánh dẫn truyền động từ động qua phận giảm tốc Không khí trời quạt đẩy đưa vào caloriphe khí gia nhiệt đến 150oC vào thiết bị thùng quay Muối sau kết tinh nạp liên tục vào thiết bị sấy gàu tải Trong thùng quay, muối dược đảo trộn mạnh, chuyển dọc theo thùng nhờ cánh nâng Cách cánh nâng vừa có tác dụng phân bố muối vừa có tác dụng tăng diện tích tiếp xúc muối không khí nóng, trao đổi mạnh, tốc độ sấy nhanh, độ đồng sản phẩm cao Độ ẩm muối giảm từ 8% xuống 0,2% Muối sau sấy theo cửa tháo liệu theo băng tải Không khí sau sấy có nhiều bụi nên vào Cyclon để thu hồi bụi, sau không khí quạt hút thải môi trường, bụi chứa bunke Sau sấy, muối đóng gói tiếp tục bảo quản vận chuyển tiêu thụ CHƯƠNG : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 2.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ CHƯƠNG : CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG   Vật liệu sấy muối có thông số sau : Độ ẩm đầu vật liệu sấy : ω1=8% Độ ẩm cuối vật liệu sấy: ω2=0,2% Khối lượng riêng : ρ = 2350 kg/m3 Khối lượng riêng xốp : ρv = 1020 kg/m3 Nhiệt dung riêng vật liệu khô : Cvl = 0,712 kJ/kg.K Đường kính hạt : Dtb = 0,5 mm Năng suất theo sản phẩm : G2 = 2000 kg/h Tính thông số tác nhân sấy Do vật liệu sấy muối, sau sấy cần phải có độ tinh trắng nên chọn tác nhân sấy không khí , không gây đen hay bẩn sản phẩm muối Trạng thái không khí trời biểu diễn trạng thái A, xác định cặp thông số (t0,φ0) Do vật liệu sấy muối thu hoạch từ nước biển.Vì vậy, ta chọn trạng thái A theo giá trị nhiệt độ độ ẩm trung bình Ninh Thuận : t = 270C, φ0 = 70% (tra theo bảng VII.1 – 97 [3]) - Áp suất bão hòa : Pb0 = exp (12 – ), bar (CT 2.31/31-[1]) = exp(12- ) = 0,035 bar Lượng chứa ẩm : d0 = 0,621x (Trang 41-[1]) = 0,621 x = 0,016 kg/kgkkk Enthapy : I0 = 1,004xt + dx(2500+1,842xt) (Trang 41-[1]) = 1,004x27+0,016x(2500+1,842x27) = 67,904 kJ/kgkkk Thể tích riêng không khí: (CT VII.8/94-[3]) = = 0,903 m /kgkkk Không khí đưa vào caloriphe đốt nóng đẳng ẩm (d 1=d0) đến trạng thái B (d1,t1) Điểm B điểm nhiệt độ sấy cho nguyên liệu sấy không bị cháy Trạng thái B trạng thái tác nhân sấy vào thùng sấy Nhiệt độ t điểm B nhiệt độ cao tác nhân sấy.Theo kinh nghiệm sấy muối ta chọn t 1= 2000C Tính toán tương tự - Vì nhiệt độ sấy lớn 1000C nên Pb1=Pb0 = 0,035 bar Lượng chứa ẩm : d1=d0=0,016 kg/kgkkk  = 2,5 % Enthapy : I1=1,004x200+0,016x(2500+1,842x200) = 246,694 kJ/kgkkk Thể tích riêng không khí : = = 1,389 m3/kgkkk Không khí trạng thái B đưa vào thiết bị sấy để thực trình sấy lý thuyết (I1=I2) Trạng thái đầu thiết bị sấy C (t 2,φ2) Nhiệt độ khỏi thiết bị sấy t2 tùy chọn cho tổn thất nhiệt độ tác nhân sấy mang bé nhất, phải tránh tượng đọng sương, nghĩa tránh cho trạng thái C nằm đường bão hòa Đồng thời độ chứa ẩm tác nhân sấy C phải nhỏ độ ẩm cân vật liệu sấy điểm để vật liệu sấy không hút ẩm trở lại Với I 1=I2=246,694 kJ/kgkkk Chọn nhiệt độ khỏi thiết bị sấy t2 = 900C  - Áp suất bão hòa : Pb2= exp(12- ) = 0,691 bar Enthapy : I1=I2=246,694 kJ/kgkkk I2 = 1,004xt2+d2x(2500+1,842xt2) Lượng chứa ẩm : d2 = = = 0,061 kg/kgkkk Độ ẩm : φ2 = = = 0,1269 = 12,7 % Thể tích riêng không khí : = = 1,170 m3/kgkkk Bảng 3.1 : Trạng thái tác nhân sấy (không khí) trình sấy thực Đại lượng Trạng thái không khí ban đầu (A) t (0C) φ (%) d (kg/kgkkk) I (kJ/kgkkk) Pb (bar) (m3/kgkkk) 27 70 0,016 67,904 0,035 0,903 Trạng thái không khí vào thiết bị sấy (B) 200 2,5 0,016 246,694 0,035 1,389 Trạng thái không khí khỏi thiết bị sấy (C) 90 12,7 0,061 246,694 0,691 1,170 3.1 Tính cân vật chất - Năng suất thiết bị theo nhập liệu : G1 = G2 x = 2000x = 2170 kg/h - Lượng ẩm cần tách : W = G1-G2 = 2170 – 2000 = 170 kg/h Lượng không khí khô cần thiết : Lk = = = 3777,78 kg/h Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi: (CT 7.4/127 – [1]) (CT 7.1/127 – [1]) (CT 7.13/131-[1]) lk = = = 22,22 kgkkk/kg - (CT 7.14/131-[1]) Lượng vật liệu khô tuyệt đối : Gk=G1x(1-1)=G2x(1-2) = 2000x(1-0,002)=1996 kg/h - (CT 7.4/127 – [1]) Lưu lượng thể tích tác nhân sấy : V = x Lk m3/h Bảng 3.2 : Bảng đại lượng vật liệu không khí Vật liệu Đại lượng Lượng vật liệu vào Kí hiệu G1 Đơn vị kg/h Gía trị 2170 Độ ẩm vào Lượng vật liệu Độ ẩm Lượng ẩm tách Lượng vật liệu khô tuyệt đối Lượng không khí khô cần thiết Lượng không khí bốc Không khí W % kg/h % kg/h 2000 0,02 170 Gk kg/h 1996 Lk kg/h 3777,78 lk kgkkk/kg m3/h 22,22 G2 Lượng thể tích trước sấy V1 Lượng thể tích sau sấy V2 Lượng thể tích trung bình V12 m3/h m3/h 5247,34 4420,00 4833,67 3.2 Tính cân lượng  Lượng nhiệt cung cấp cho trình sấy lý thuyết - Cân nhiệt lượng cho trình sấy lý thuyết: Q0 = Lkx(I2-I0) = 3777,78x(246,694-67,904)=675429 kJ/h (CT VII.23/102-[3]) - Lượng nhiệt cần thiết để bay 1kg ẩm : q = lkx(I2-I0) = 22,22x(246,694-67,904) = 3972 kJ/kg - Lượng nhiệt cần thiết để làm bay ẩm vật liệu: Qhi= Wx[rtvl+Cax(t2-t0)] = 170x[2500+1,842x(90-27)] = 444727 kJ/h  Hiệu suất sấy : = = = 0,6584 = 65,84 %  Lượng nhiệt cung cấp cho trình sấy thực tế Trong thiết bị sấy thực, tổn thất nhiệt tác nhân sấy mang đi, thiết bị sấy thùng quay, có tổn thất nhiệt môi trường Q mt tổn thất nhiệt di vật liệu sấy mang Qv Trong thiết bị sấy thùng quay, không sử dụng nhiệt bổ sung thiết bị thiết bị chuyển tải, QBS=QCT=0 Các thông số: • • • • Nhiệt độ vật liệu vào: tv1= 270C Nhiệt độ cuối vật liệu sấy : tv2 = t1-(5÷100C) = 200-10=1900C Nhiệt dung riêng ẩm : Ca = 4,18 kJ/kg.K Nhiệt dung riêng vật liệu : Cv = Cvlx(1-ω2)+ Ca x ω2 = 0,712x(1-0,002)+4,18x0,002 = 0,719 kJ/kg.K Ta xem Cv1 = Cv2 = Cv = 0,719 (Trang 135-[1]) - Thông số Kí hiệu Nhiệt độ Áp suất bão hòa Hệ số dẫn nhiệt Độ nhớt Khối lượng riêng Độ nhớt động t0 Pb bar λ0 μ0 W/m.0K Ns/m2 ρ0 kg/m3 υ0 m2/s - Gía trị C 27 Bảng 3.1 Phụ lục 6/350[1] 0,035 0,02674 1,9302x10-5 1,1889 1,6235x10-5 STT Đại lượng Kí hiệu Gía trị (m) Bề dày thùng Bề dày lớp cách nhiệt Bề dày lớp bảo vệ δ1 0,005 δ2 0,001 δ3 0,001 - Nguồn-Công thức Để đảm bảo suất ta phải chọn bề dày lớp cách nhiệt vật liệu cho phù hợp Ta chọn sau : Bảng 4.5 : Các thông số bề dày - Đơn vị Vật liệu 1X18H10T Bong thủy tinh Hệ số dẫn nhiệt (W/m.K) 16,3 1X18H10T 0,05 16,3 Chọn nhiệt độ thành thùng (phía tiếp xúc với không khí) : t w4 = 400C Đây nhiệt độ thích hợp để nhiệt từ tác nhân sấy sau truyền qua vách thùng lớp cách nhiệt đến phía thành thùng không nóng, an toàn cho người làm việc Đường kính thùng sấy : Dng = D+2x(δ1+ δ2+ δ3) = 1,6+2x(0,005+0,001+0,001) = 1,614 m Chuẩn số Grashof : Chuẩn số Nuselt : Nu = 0,47 + Gr 0,25 = 0,47 x(6,781x109)0,25 = 134,87 Hệ số cấp nhiệt xạ : α2’= W/m2.K  Hệ số cấp nhiệt xạ nhiệt α2’’ : (CT V.135/41-[3]) Trong : Qbx : nhiệt trao đổi xạ ,W F : bề mặt xạ , m2 T1: nhiệt độ vật thể nóng, 0K, T1=Tw4 T2: nhiệt độ vật thể nguội bao quanh thùng, 0K, T2=T0 ε1-2: độ đen hệ Đối với xạ khí bề mặt vật thể, bề mặt khí lớn bề mặt vật thể nên độ đen hệ xem độ đen vật thể : ε1-2 = ε1 = 0,8÷1  Chọn ε1-2 = 0,8 - Do :  Hệ số cấp nhiệt chung α2 α2 = α2’ + α2’’ = 2,234 +5,254 = 7,488 W/m2.K (CT V.134/41-[3]) 4.6.3 Hệ số truyền nhiệt K - - - - - Hệ số truyền nhiệt K tường hình ống có chiều dày không dày so với đường kính, bỏ qua nhiệt trở xem qua vách phẳng 4.6.4 Bề mặt truyền nhiệt F Đường kính trung bình máy sấy: Dtb = (D+Dng)/2 = (1,6+1,614)/2 = 1,607 m Bề mặt truyền nhiệt: gồm diện tích xung quanh thùng diện tích hai đầu thùng : F = x Dtbx L + 2x = x1,607x11+ 2x = 60 m2 4.6.5 Hiệu số nhiệt độ trung bình tác nhân sấy không khí bên ∆ttb Gọi t1đ, t1c : nhiệt độ đầu cuối tác nhân sấy qua thùng sấy t2đ, t2c : nhiệt độ môi trường xung quanh • t1đ = t1 = 2000C • t2đ = t2 = 900C • t2đ = t2c = t0 = 270C Hiệu số nhiệt độ dòng lưu chất đầu vào thùng sấy ∆tđ = t1đ – t2đ = 200 – 27 = 1730C ∆tc = t1c – t2c = 90 – 30 = 600C Hiệu số nhiệt độ trung bình tác nhân sấy không khí bên C 4.7 Trở lực qua thùng sấy Trong hệ thống sấy thùng quay, tác nhân sấy qua lớp hạt nằm cánh mặt thùng mà qua dòng hạt rơi từ đỉnh thùng cánh từ xuống Do đó, trở lực tác nhân sấy thùng sấy có đặc thù riêng tính theo công thức kinh nghiệm theo phần 10.2.3/212-213-[1] - Chuẩn số Reynolds : - Khối lượng riêng dẫn xuất khối hạt chuyển động thùng sấy : (CT 10.23/213-[1]) - Trở lực dòng tác nhân qua lớp vật liệu sấy : (CT 10.19/213-[1]) Trong : L : chiều dài thùng sấy , L = 11 m v’ : tốc độ tác nhân sấy , v’ = 0,666 m/s : khối lượng riêng tác nhân sấy, =0,8309 kg/m3 g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 d : đường kính trung bình hạt, d = 0,0005 m a : hệ số thủy động (CT 10.20/213-[1]) - a= 5,85 + + = 5,85 + + + = 64,22 Cl : hệ số đặc trưng cho độ chặt lớp hạt (CT 10.22/213-[1]) Cl (CT 10.21/213-[1]) Suy : 4.8 Chọn kích thước cánh đảo thùng Sử dụng cánh nâng có thông số đặc trưng sau: • Hệ số điền đầy : β = 0,15 • Góc gấp cánh : ∆φ = 1400 - Các thông số tra bảng (Bảng 6.1 – [4]) cho dạng cánh nâng: • • - Bề mặt chứa vật liệu cánh : Fc = 0,122xD2 = 0,122x1,62= 0,3123 m2 - Ta chọn : • Chiều rộng cánh : b = 0,19 m • Chiều cao cánh : d = 0,08 m • Chiều dài cánh : • Chiều dày cánh : f = 0,005 m • Số cánh mặt cắt : cánh  Với chiều dài thùng sấy L = 11 m ta lắp 72 đoạn cánh dọc theo chiều dài thùng, đầu nhập liệu thùng lắp cánh xoắn để dẫn vật liệu vào thùng - - - Tỷ lệ vật liệu chứa đầy thùng : Trong : F1 : tiết diện ngang thùng F1 = Fcđ : tiết diện chứa đầy  Fcđ = : x F1= 0,15x2,01= 0,3015 m2 Mà : Fcđ =  = 550 Chiều cao chứa đầy vật liệu thùng : h = Rx(1-cos) = 0,8x(1-cos550) = 0,34 m CHƯƠNG : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 5.1 Calorifer cấp nhiệt Calorifer thiết bị truyền nhiệt dùng để gia nhiệt gián tiếp cho không khí sấy Trong ký thuật thường dùng hai loại calorifer calorifer khí – calorifer khí – khói Ở đây, ta chọn calorifer khí – hơi, loại thiết bị truyền nhiệt kiểu ống chùm, làm giàn ống có cánh Trong ống nước bão hòa ngưng tụ ống không khí chuyển động Hệ số trao đổi nhiệt nước ngưng lớn nhiều so với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu mặt ống với không khí, bên ống phía không khí làm cánh để tăng cường truyền nhiệt Vậy calorifer sử dụng loại ống chùm với ống có cánh Calorifer bố trí nằm ngang Với tác nhân sấy không khí, nhiên liệu đốt sử dụng nước bão hòa Ta chọn thông số sau : Bảng 5.1 : Các thông số tác nhân qua Calorifer Tác nhân sấy Không khí Hơi đốt Hơi nước bão hòa Nhiệt độ vào t2đ=t0 Nhiệt độ t2c = t1 Áp suất Nhiệt độ ngưng tụ T Chọn số kích thước Calorifer để sử dụng tính toán : 270C 2000C at 2120C Bảng 5.2 : Một số kích thước Calorifer Thông số Chiều dài Đường kính Bề dày ống Đường kính Ống Bước ống ngang dòng lưu chất Bước ống dọc theo dòng lưu chất ống Chiều dài cánh Khoảng cách hai cánh Cánh Bề dày cánh Đường kính cánh Hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống cánh Kí hiệu L d2 δ d1 Đơn vị Gía trị 1,5 0,02 0,002 0,016 d1 = d2 -2x δ 0,05 Chọn 0,0433 Trường hợp xếp ống so le: s2 = 0,866x s1 s1 s2 m Ghi Chọn h 0,002 tc 0,005 Chọn δc dc 0,001 0,024 dc = d2 + 2x h 57 Thép CT20 λ W/m K 5.1.1 Hiệu số nhiệt độ trung bình - Hiệu số nhiệt độ hai dòng lưu chất đầu vào Calorifer : • ∆tđ = T –t2đ = 212 – 27 = 1850C • ∆tc = T – t2c = 212 – 200 = 120C Hiệu số nhiệt độ trung bình tác nhân sấy nước cấp nhiệt : • C 5.1.2 Hệ số cấp nhiệt phía không khí ống α2 a) Các thông số không khí ống Tác nhân sấy không khí nhiệt độ môi trường 27 0C sau qua Calorifer gia nhiệt lên 200 0C để vào thùng sấy tiến hành sấy vật liệu Bảng 5.3 : Các thông số không khí ống Thông số Nhiệt độ trung bình Độ ẩm trung bình Hệ số dẫn nhiệt Độ nhớt Áp suất bão hòa Khối lượng riêng Độ nhớt động Kí hiệu tk φk λk μk Pb ρk υk Đơn vị C % W/m.K Ns/m2 Bar kg/m3 m2/s Nguồn – Công thức 0,5x(t0+t1) 0,5x(φ0+ φ1) Bảng PL6/350-[1] Bảng I.250/312-[2] Bảng PL6/350-[1] μk/ ρk Gía trị 113,5 36,25 0,0311 0,0000214 0,653 0,986 2,17x10-5 b) Hệ số cấp nhiệt phía ống α2 - Số cánh ống : - Diện tích phần không làm cánh ống : - Diện tích phần cánh ống : (Trang 219-[6]) - Đường kính tương đương ống : (Trang 219-[6]) - Lưu lượng không khí cần gia nhiệt 1,34 m 3/s (Mục 4.4), chọn đường kính ống dẫn khí 1,5 m - Vận tốc dòng khí tính cửa thiết bị truyền nhiệt đường kính 0,25m - Vận tốc không khí khe hẹp Calorifer: - Chuẩn số Reynolds : - Với ống xếp so le, chuẩn số Nusselt: - Hệ số cấp nhiệt cánh : - Hệ số cấp nhiệt tương đương phía ống có cánh: Trong : : diện tích ống có cánh = + = 0,079 + 0,069 = 0,148 m2 : hiệu suất cánh tròn , chọn 0,95 Nên: - Hệ số làm cánh: : 5.1.3 Hệ số cấp nhiệt phía ống α1 Sự cấp nhiệt phía ống cấp nhiệt nước bão hòa ngưng tụ ống đứng Bảng 5.4 : Các thông số nước bão hòa ngưng tụ ống Thông số - Kí hiệu Đơn vị Gía trị P at Áp suất nước bão hòa Nhiệt độ nước ngưng Nhiệt độ thành ống phía tiếp xúc nước ngưng tụ Nhiệt độ trung bình mạng nước ngưng tụ Hệ số dẫn nhiệt Độ nhớt Khối lượng riêng λn μn ρn W/m.K Ns/m2 kg/m3 Độ nhớt động υn m2/s Ẩn nhiệt ngưng tụ R kJ/kg T Ghi 212 tw C tm Chọn 210 211 tm=0,5x(T+ tw) 0,683 0,000195 912,2 0,00000019 2095 Tra theo tm Tra theo T Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ nước ống đứng, màng chất ngưng tụ chảy tầng : 5.1.4 Hệ số truyền nhiệt K - Tỷ số đường kính đường kính ống : - Với < 1,4 hệ số truyền nhiệt K tính với vách phẳng : 5.1.5 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt kích thước Calorifer - Nhiệt lượng cần cung cấp cho Calorifer : Q = Lx(I1-I0) = 3777,78x(246,694-67,904) = 675429 kJ/h Diện tích bề mặt ống, chọn hiệu suát Calorifer 0,95 Khi F1 là: - Tổng số ống Calorifer -  Chọn số ống n = 469 ống theo tiêu chuẩn (Bảng V.11-[3])  Số ống đường xuyên tâm hình sáu cạnh : m = 25  Số hình sáu cạnh : Z = 12 - Kích thước Calorifer bố trí ống đứng: • Chiều dài : L = mxs1 = 25x0,05 = 1,25 m • Chiều rộng : a = Zxs2 = 12x0,0433 = 0,52 m • Chiều cao : h = mxs2 = 25x0,0433 = 0,9 m (Bảng V.11-[3]) (Bảng V.11-[3]) 5.2 Tính chọn Xyclon Khi tác nhân sấy không khí nóng qua máy sấy thường mang nhiều hạt bụi nhỏ, chúng cần thu hồi để làm môi trường không khí thải Trong hệ thống sấy thùng quay thường sử dụng Xyclon đơn Loại đảm bảo độ làm bụi lớn với hệ số sức cản thủy lực nhỏ Theo kinh nghiệm diện tích tiết diện ống Xyclon nên lấy (3÷4) lần tiết diện kênh dẫn Tốc độ tác nhân sấy không vượt (20÷25) m/s Thể tích Xyclon tính theo lưu lượng tác nhân sấy khỏi thiết bị sấy Chọn loại Xyclon ЦH-15 với góc nghiêng cửa vào α = 150 Ta chọn: D = 700mm Lưu lượng Xyclon lưu lượng tác nhân sấy khỏi thiết bị : Vc = V2 = 4420 m3/h = 1,23 m3/s Dựa vào (Bảng III.4/524-[2]) ta chọn kích thước cho Xyclon sau: Bảng 5.5: Kích thước Xyclon ЦH-15 theo đường kính Kích thước loại ЦH-15 Đường kính 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 ống tâm Chiều cao chung Đường kính ống Đường kính của tháo bụi Chiều rộng cửa vào Kí hiệu D a Công thức 0,66xD Gía trị 700 462 h1 1,74xD 1218 h2 h3 2,26xD 2xD 1582 1400 h4 0,3xD 210 H 4,56xD 3192 d1 0,6xD 420 d2 0,4xD 210 b1/b 0,26xD/0,2x D 182/140 Đơn vị mm Chiều dài ống vào Khoảng cách từ tận Xyclon đến mặt bích Góc nghiêng nắp ống vào Hệ số trở lực Xyclon l 0,6xD 420 hs 0,24xD 224 α 150 ζ 105 Độ 5.3 Tính trở lực chọn quạt Quạt phận vận chuyển không khí tạo áp suất cho dòng khí qua thiết bị: calorifer, thùng sấy, đường ống, xyclon… Năng lượng quạt tạo cung cấp cho dòng khí áp suất động học để di chuyển phần khắc phục trở lực đường ống vận chuyển Năng suất quạt đặc trưng thể tích khí vào hay khỏi thiết bị sấy Do hệ thống 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 không khí cho calorifer Không khí trời quạt đẩy đưa qua calorifer, trao đổi nhiệt đưa vào thùng sấy, qua đoạn ống cong 900 • Quạt đặt cuối hệ thống – quạt hút có nhiệm vụ hút tác nhân sấy qua thùng sấy để cấp nhiệt cho vật liệu sấy qua Xyclon để thu hồi bụi, qua đoạn ống cong 900 - Trở lực qua lớp hạt thùng sấy: ∆Phạt = 123,14 mmH2O (Mục 4.7) - Trở lực qua Xyclon : theo kinh nghiệm lấy trở lực qua Xyclon ∆Px = 20 mmH2O, trở lực cục tổn thất phụ lấy thêm 5% ∆Pt = 1,05x(∆Phạt+∆Px) = 1,05x(123,14+20) = 150,297 mmH2O - Áp suất động Gỉa sử tác nhân sấy khỏi quạt vq = m/s Khi : ∆Pđ = mmH2O - Cột áp quạt ∆Pq = ∆Pt + ∆Pđ = 150,297 + 0,24 = 150,537 mmH2O  Chọn quạt : Căn vào Vtb = 4833,67 m3/h ∆Pq = 150,537 mmH2O ta chọn quạt N05 với hiệu suất ɳ = 0,55, A = 6700 Do số vòng quay quạt là: • 5.4 Thiết kế truyền động 5.4.1 Công suất thùng quay - Công suất cần thiết để quay thùng : N = 0,13x10-2xD3xLxaxnxρ (CT VII.54/123-[3]) -2 = 0,13x10 x1,6 x11x0,053x2x1020 = 6,33 kW Trong đó: a: hệ số phụ thuộc vào dạng cánh (Bảng VII.5/123-[3]), a = 0,053 ρ : khối lượng riêng xốp trung bình , kg/m3 D,L : đường kính chiều dài thùng, m  Chọn động Fukuta AEEF có đặc tính sau: • Công suất động : : Nđc = kW • Vận tốc quay : nđc = 1500 vòng/phút • Hiệu suất : ɳ = 80% • Hệ số công suất : cosφ = 0,74 - Công suất làm việc động cơ: Nlv = Nđc x ɳ = x 0,8 = 6,4 kW  Nlv > N thỏa điều kiện làm việc - - - 5.4.2 Tỉ số truyền động Tỷ số truyền chung toàn hệ thống : Do tỷ số truyền động lớn, nên cần phải sử dụng giảm tốc cho động Ở đây, ta sử dụng hộp số giảm tốc kiểu trục vít- bánh Hệ thống truyền động sau: trục động nối thẳng với trục vít, trục vít truyền động qua bánh vít (giảm cấp i 01), từ bánh vít qua bánh nhỏ hộp giảm tốc, qua bánh lớn (giảm cấp i 12), sau khỏi hộp giảm tốc, truyền qua tang dẫn động đến thùng qua bánh lớn gắn vào thùng (giảm cấp i23) Chọn tỷ số truyền : i12 = i23 = Tỷ số truyền từ động sang trục vít : Số vòng quay trục: i=nk+1 = Công suất để quay thùng: Nlv Công suất trục: => Nk+1 = n x Nk Trong theo (Bảng 2- 1/27-[7]), chọn hiệu suất truyền động sau: • Bộ truyền bánh trụ hở : ηhở = 0,95 • Bộ truyền bánh trục kín: ηkín = 0,98 Bộ truyền trục vít: ntv = = 0,913 Bảng 5.6 : Bảng sơ đồ truyền động Động Tỷ sô truyền n, vòng/phút N, kW 1500 6,4 Trục 31,25 48 6,08 Trục 12 5,96 Trục 5,44 5.4.3 Bộ truyền bánh Bộ truyền có chức truyền động từ tang dẫn động đến bánh lớn gắn vào thùng Đây truyền động trục song song, ta chọn truyền động bánh trụ thẳng, ăn khớp ngoài, truyền động hở  Chọn vật liệu chế tạo bánh Dựa vào (Bảng 3-8/40-[7]) ta chọn vật liệu sau: Bảng 5.7 : Vật liệu chế tạo bánh Vật liệu Độ rắn Giới hạn bền kéo Giới hạn chảy Bánh lớn Thép C35 thường hóa HB=160 σb = 480 N/mm2 Σch = 240N/mm2 Bánh nhỏ Thép C45 thường hóa HB=190 σb = 580 N/mm2 Σch = 290N/mm2 Chọn nhóm bánh có độ rắn HB [...]... ra của thùng sấy ∆tđ = t1đ – t2đ = 200 – 27 = 1730C ∆tc = t1c – t2c = 90 – 30 = 600C Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài 0 C 4.7 Trở lực qua thùng sấy Trong hệ thống sấy thùng quay, tác nhân sấy không những đi qua lớp hạt nằm trên cánh và trên mặt thùng mà còn đi qua dòng hạt rơi từ đỉnh thùng và cánh từ trên xuống Do đó, trở lực của tác nhân sấy trong thùng sấy có... riêng xốp trung bình của vật liệu trong thùng quay, với = 1020 kg/m3 (Bảng 1.1/8-[2]) : độ ẩm đầu và độ ẩm cuối của vật liệu (% khối lượng) - Thời gian vật liệu lưu trú trong thùng quay : 4.3 Tốc độ quay - Tốc độ quay của thùng quay: (CT VII.52/122-[3])  Chọn vòng quay của thùng là : 2 vòng/phút Trong đó: :góc nghiêng của thùng quay, thường góc nghiêng của thùng dài là 2,5-30 (Trang 122 –[3]), chọn... VIII.3-[3]) Thể tích thùng quay : A =  V = = = 21,25 m3 (CT 10.2/207-[1]) Chọn đường kính thùng theo tiêu chuẩn DT=1,6 m Chiều dài thùng sấy : L = = = 10,56 m (Trang 214-[1])  Chọn L = 11 m Kiểm tra : = = 6,875 thỏa điều kiện = (3,5÷7) (CT 10.1/207-[1]) Vậy thể tích thực của thùng sấy : V = = = 22,11 m3 Tiết diện của thùng quay : F= = = 2,01 m2 Bảng 4.1 : Một số kích thước của thùng quay Thông số Đường... –[3]), chọn = 2,50 m : hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh trong thùng, m=0,5 k: hệ số phụ thuộc vào chiều chuyển động của khí (sấy ngược chiều), k=1,5 (Bảng VII.4/122-[3]) : thời gian lưu của vật liệu trong thùng quay, phút 4.4 Tính vận tốc tác nhân sấy - Lượng tác nhân sấy trung bình trong thùng quay : m3/h = 1,34 m3/s - Tiết diện chảy của tác nhân sấy : F’= (1-β)xF = (1-0,15)x2,01 = 1,71 m2 Mặt khác ta có... mặt cắt : 8 cánh  Với chiều dài thùng sấy là L = 11 m ta lắp 72 đoạn cánh dọc theo chiều dài thùng, ở đầu nhập liệu của thùng lắp cánh xoắn để dẫn vật liệu vào thùng - - - Tỷ lệ vật liệu chứa đầy trong thùng : Trong đó : F1 : tiết diện ngang của thùng F1 = Fcđ : tiết diện chứa đầy  Fcđ = : x F1= 0,15x2,01= 0,3015 m2 Mà : Fcđ =  = 550 Chiều cao chứa đầy vật liệu trong thùng : h = Rx(1-cos) = 0,8x(1-cos550)... calorifer Không khí ngoài trời được quạt đẩy đưa qua calorifer, trao đổi nhiệt rồi đưa vào thùng sấy, qua 2 đoạn ống cong 900 • Quạt đặt ở cuối hệ thống – quạt hút có nhiệm vụ hút tác nhân sấy qua thùng sấy để cấp nhiệt cho vật liệu sấy và qua Xyclon để thu hồi bụi, qua 1 đoạn ống cong 900 - Trở lực qua lớp hạt trong thùng sấy: ∆Phạt = 123,14 mmH2O (Mục 4.7) - Trở lực qua Xyclon : theo kinh nghiệm lấy trở... truyền nhiệt F Đường kính trung bình của máy sấy: Dtb = (D+Dng)/2 = (1,6+1,614)/2 = 1,607 m Bề mặt truyền nhiệt: gồm diện tích xung quanh thùng và diện tích hai đầu của thùng : F = x Dtbx L + 2x = x1,607x11+ 2x = 60 m2 4.6.5 Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài ∆ttb Gọi t1đ, t1c : nhiệt độ đầu và cuối của tác nhân sấy đi qua thùng sấy t2đ, t2c : nhiệt độ môi trường xung quanh... nhân sấy không khí nóng đi qua máy sấy thường mang rất nhiều hạt bụi nhỏ, chúng cần được thu hồi để làm sạch môi trường không khí thải ra Trong hệ thống sấy thùng quay thường sử dụng Xyclon đơn Loại này đảm bảo độ làm sạch bụi lớn nhất với hệ số sức cản thủy lực là nhỏ nhất Theo kinh nghiệm diện tích tiết diện ống chính giữa Xyclon nên lấy bằng (3÷4) lần tiết diện của kênh dẫn Tốc độ tác nhân sấy không... 10.2.3/212-213-[1] - Chuẩn số Reynolds : - Khối lượng riêng dẫn xuất của khối hạt chuyển động trong thùng sấy : (CT 10.23/213-[1]) - Trở lực dòng tác nhân đi qua lớp vật liệu sấy : (CT 10.19/213-[1]) Trong đó : L : chiều dài thùng sấy , L = 11 m v’ : tốc độ của tác nhân sấy , v’ = 0,666 m/s : khối lượng riêng của tác nhân sấy, =0,8309 kg/m3 g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 d : đường kính trung bình hạt,... tụt xuống, do đó ta đặt con lăn chặn sát vách vành đai để giữa thùng ở vị trí ổn định Trên thùng quay, ta lắp hai con lăn chặn nằm về hai phía của vành đai đặt gần bánh răng vòng Đối với thùng có kích thước lớn và nặng, ta làm con lăn chặn mặt nón Khi lắp đặt, lắp sao cho trục con lăn vuông góc với mặt đất KẾT LUẬN Đối với hệ thống sấy thùng quay này, việc thiết kế tính toán dựa nhiều vào các công thức ... bị sấy tầng sôi • Thiết bị sấy khí động 1.2.2 Thiết bị sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay hệ hệ thống sấy dùng để sấy loại hạt, cục nhỏ Nó dùng rộng rãi công nghiệp để sấy loại hạt So với sấy. .. liệu lưu trú thùng quay : 4.3 Tốc độ quay - Tốc độ quay thùng quay: (CT VII.52/122-[3])  Chọn vòng quay thùng : vòng/phút Trong đó: :góc nghiêng thùng quay, thường góc nghiêng thùng dài 2,5-30... thống sấy muối ăn hệ thống sấy thùng quay Thiết bị sấy thùng quay gồm thùng hình trụ đặt nghiên Toàn tải trọng thùng đặt lên bánh đai đỡ Bánh đai đặt lăn đỡ Thùng quay nhà bánh ăn khớp với bánh

Ngày đăng: 13/12/2016, 22:41

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan