Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường năng suất 2000 kgh

45 10 0
  • Loading ...
1/45 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 26/11/2018, 10:14

Về độ ẩm đầu vật liệu sấy: Sấy đường là gian đoạn qua trọng để tạo ra đường thành phẩm sau giai đoạn ly tâm trong quy trình sản xuất đường. Đường sau giai đoạn ly tâm có độ ẩm 0,22% cần sang giai đoạn sấy khô và làm nguội đường trước khi đóng bao để tránh đường bị ướt. Chọn độ ẩm đầu của vật liệu sấy cho đồ án là 2%. u1 = 2% = 0,02 (theo vật liệu ướt)Về độ ẩm cuối của vật liệu sấy: Sấy đường nhằm mục đích làm đường khô, màu sắc của đường trắng, bóng, ..., không bị biến đổi chất lượng khi bảo quản. Độ ẩm đường sau khi sấy giữ ở mức dưới 1% để tránh đường bị vón cục do đường hấp thu lại nước trong không khí. Chọn độ ẩm cuối của vật liệu sấy cho đồ án là 0,15%. u2 = 0,15% = 0,0015 (theo vật liệu ướt)Về tác nhân sấy: Trong đồ án, tác nhân sấy được sử dụng là không khí từ bên ngoài môi trường vì không khí có sẵn trong tự nhiên, không gây độc hại và không làm bẩn sản phẩm sấy. Giả sử đường được sấy tại nhà máy ở Tây Ninh. Không khí tại khu vực này có nhiệt độ 270C, độ ẩm tương đối là 85% và được gia nhiệt bằng hệ thống calorife khíhơi.Về độ ẩm đầu vật liệu sấy: Sấy đường là gian đoạn qua trọng để tạo ra đường thành phẩm sau giai đoạn ly tâm trong quy trình sản xuất đường. Đường sau giai đoạn ly tâm có độ ẩm 0,22% cần sang giai đoạn sấy khô và làm nguội đường trước khi đóng bao để tránh đường bị ướt. Chọn độ ẩm đầu của vật liệu sấy cho đồ án là 2%. u1 = 2% = 0,02 (theo vật liệu ướt)Về độ ẩm cuối của vật liệu sấy: Sấy đường nhằm mục đích làm đường khô, màu sắc của đường trắng, bóng, ..., không bị biến đổi chất lượng khi bảo quản. Độ ẩm đường sau khi sấy giữ ở mức dưới 1% để tránh đường bị vón cục do đường hấp thu lại nước trong không khí. Chọn độ ẩm cuối của vật liệu sấy cho đồ án là 0,15%. u2 = 0,15% = 0,0015 (theo vật liệu ướt)Về tác nhân sấy: Trong đồ án, tác nhân sấy được sử dụng là không khí từ bên ngoài môi trường vì không khí có sẵn trong tự nhiên, không gây độc hại và không làm bẩn sản phẩm sấy. Giả sử đường được sấy tại nhà máy ở Tây Ninh. Không khí tại khu vực này có nhiệt độ 270C, độ ẩm tương đối là 85% và được gia nhiệt bằng hệ thống calorife khíhơi.Về độ ẩm đầu vật liệu sấy: Sấy đường là gian đoạn qua trọng để tạo ra đường thành phẩm sau giai đoạn ly tâm trong quy trình sản xuất đường. Đường sau giai đoạn ly tâm có độ ẩm 0,22% cần sang giai đoạn sấy khô và làm nguội đường trước khi đóng bao để tránh đường bị ướt. Chọn độ ẩm đầu của vật liệu sấy cho đồ án là 2%. u1 = 2% = 0,02 (theo vật liệu ướt)Về độ ẩm cuối của vật liệu sấy: Sấy đường nhằm mục đích làm đường khô, màu sắc của đường trắng, bóng, ..., không bị biến đổi chất lượng khi bảo quản. Độ ẩm đường sau khi sấy giữ ở mức dưới 1% để tránh đường bị vón cục do đường hấp thu lại nước trong không khí. Chọn độ ẩm cuối của vật liệu sấy cho đồ án là 0,15%. u2 = 0,15% = 0,0015 (theo vật liệu ướt)Về tác nhân sấy: Trong đồ án, tác nhân sấy được sử dụng là không khí từ bên ngoài môi trường vì không khí có sẵn trong tự nhiên, không gây độc hại và không làm bẩn sản phẩm sấy. Giả sử đường được sấy tại nhà máy ở Tây Ninh. Không khí tại khu vực này có nhiệt độ 270C, độ ẩm tương đối là 85% và được gia nhiệt bằng hệ thống calorife khíhơi.Về độ ẩm đầu vật liệu sấy: Sấy đường là gian đoạn qua trọng để tạo ra đường thành phẩm sau giai đoạn ly tâm trong quy trình sản xuất đường. Đường sau giai đoạn ly tâm có độ ẩm 0,22% cần sang giai đoạn sấy khô và làm nguội đường trước khi đóng bao để tránh đường bị ướt. Chọn độ ẩm đầu của vật liệu sấy cho đồ án là 2%. u1 = 2% = 0,02 (theo vật liệu ướt)Về độ ẩm cuối của vật liệu sấy: Sấy đường nhằm mục đích làm đường khô, màu sắc của đường trắng, bóng, ..., không bị biến đổi chất lượng khi bảo quản. Độ ẩm đường sau khi sấy giữ ở mức dưới 1% để tránh đường bị vón cục do đường hấp thu lại nước trong không khí. Chọn độ ẩm cuối của vật liệu sấy cho đồ án là 0,15%. u2 = 0,15% = 0,0015 (theo vật liệu ướt)Về tác nhân sấy: Trong đồ án, tác nhân sấy được sử dụng là không khí từ bên ngoài môi trường vì không khí có sẵn trong tự nhiên, không gây độc hại và không làm bẩn sản phẩm sấy. Giả sử đường được sấy tại nhà máy ở Tây Ninh. Không khí tại khu vực này có nhiệt độ 270C, độ ẩm tương đối là 85% và được gia nhiệt bằng hệ thống calorife khíhơi. Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỒ ÁN 1.1 Nội dung đồ án Thiết kế thiết bị sấy thùng quay dùng để sấy đường với suất 2000 kg/h 1.2 Lựa chọn thông số ban đầu  Về độ ẩm đầu vật liệu sấy: Sấy đường gian đoạn qua trọng để tạo đường thành phẩm sau giai đoạn ly tâm quy trình sản xuất đường Đường sau giai đoạn ly tâm có độ ẩm 0,2-2% cần sang giai đoạn sấy khô làm nguội đường trước đóng bao để tránh đường bị ướt Chọn độ ẩm đầu vật liệu sấy cho đồ án 2%  u1 = 2% = 0,02 (theo vật liệu ướt)  Về độ ẩm cuối vật liệu sấy: Sấy đường nhằm mục đích làm đường khơ, màu sắc đường trắng, bóng, , khơng bị biến đổi chất lượng bảo quản Độ ẩm đường sau sấy giữ mức 1% để tránh đường bị vón cục đường hấp thu lại nước khơng khí Chọn độ ẩm cuối vật liệu sấy cho đồ án 0,15%  u2 = 0,15% = 0,0015 (theo vật liệu ướt)  Về tác nhân sấy: Trong đồ án, tác nhân sấy sử dụng không khí từ bên ngồi mơi trường khơng khí có sẵn tự nhiên, không gây độc hại không làm bẩn sản phẩm sấy Giả sử đường sấy nhà máy Tây Ninh Khơng khí khu vực có nhiệt độ 270C, độ ẩm tương đối 85% gia nhiệt hệ thống calorife khí-hơi Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan sấy Quá trình sấy trình làm bốc nước khỏi vật liệu nhiệt Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm dẫn nhiệt, đối lưu, xạ lượng điện trường có tần số cao Mục đích q trình sấy làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền bảo quản tốt Trong trình sấy, nước cho bay nhiệt độ khuếch tán chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu môi trường xung quanh Sấy trình khơng ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian thời gian Tùy theo trình cấp nhiệt cho ẩm mà người ta phân phương pháp sấy khác nhau: Cấp nhiệt đối lưu gọi sấy đối lưu, cấp nhiệt dẫn nhiệt gọi sấy tiếp xúc, cấp nhiệt xạ gọi sấy xạ Ngồi có phương pháp sấy đặc biệt: Sấy trường siêu âm, sấy thăng hoa, … Đối tượng trình sấy đa dạng: bao gồm nguyên liệu bán thành phần thành phẩm giai đoạn khác trình sản xuất chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh tế khác Nói cách khác, kỹ thuật sấy ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp đời sống 2.2 Tổng quan nguyên liệu sấy Nước ta nước nhiệt đới nên đường sản xuất chủ yếu từ mía Đường đem sấy tinh thể đường saccarose Tính chất nguyên liệu: - Là chất rắn kết tinh, khơng màu, suốt, vị Đường kính tương đương hạt đường: 0,8 mm Khối lượng riêng đường: = 793-810 g/cm3 Nhiệt dung riêng đường: C = 1,04 – 1,07 kJ/kg.K Hệ số dẫn nhiệt đường: λ = 0,120W/m.K Nhiệt nóng chảy: 1860C Tuy nhiên, nhiệt độ 1000C đường bị caramen hóa phần làm đường bị sẫm màu Dễ tan nước, độ tan tỉ lệ thuận với nhiệt độ Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h Tổng quan thiết bị sấy 2.3 Có nhiều chủng loại máy sấy đường khác sử dụng nhà máy đường như: • • • Máy sấy đường sàn rung băng tải đường Máy sấy đường thùng quay Máy sấy đường nhiều ống, Trong đồ án, ta sử dụng thiết bị sấy thùng quay để sấy đường với ưu điểm như: trình sấy đặn nhờ tiếp xúc tốt đường tác nhân sấy, thiết bị gọn, dễ dàng giới hóa tự động hóa  Hệ thống sấy thùng quay sấy đường Cấu tạo hệ thống sấy thùng quay thùng sấy hình trụ tròn Thùng sấy đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang theo tỷ lệ 1/15 1/50 Thùng sấy quay nhờ động điện thông qua hộp giảm tốc bánh Đường từ phễu chứa vào thùng sấy với tác nhân sấy Q trình sấy diễn xi chiều ngược chiều Trong đồ án này, ta chọn trình sấy xuôi chiều đường tác nhân sấy với lí do: Q trình sấy xi chiều đường tác nhân sấy chiều nhau, cường độ sấy cao, thời gian sấy ngắn, thiết bị có cấu tạo đơn giản so với sấy ngược chiều • Với q trình sấy xi chiều, đường khỏi thiết bị sấy có nhiệt độ sấy khoảng 400C Trong sấy ngược chiều, đường khỏi thiết bị sấy khơ lại có nhiệt độ cao khiến đường bị caramen hóa khiến đường bị sẫm màu làm giảm chất lượng sản phẩm • Sau đường tác nhân sấy vào thùng, thùng sấy quay tròn, vật liệu sấy vừa bị xáo trộn vừa dần vào đầu cao thùng xuống đầu thấp Trong trình này, tác nhân sấy vật liệu sấy trao đổi nhiệt ẩm cho Đường hết chiều dài thùng sấy lấy vận chuyển vào kho chứa tác nhân sấy qua xyclon để thu hồi vật liệu sấy theo thải mơi trường Để tăng cường q trình xáo trộn trình trao đổi nhiệt ẩm người ta bố trí thùng sấy cánh khuấy Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h 3.1 CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Sơ đồ quy trình cơng nghệ Đường Khơng khí Gầu tải Khơng khí Cơ cấu nhập liệu Quạt hút Thùng sấy Xyclon Hơi nước Quạt đẩy Calorife Băng tải Bụi đường Nước ngưng Đường sau sấy Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h 3.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ  Dòng tác nhân sấy: Khơng khí điều kiện bình thường (270C, 85%) quạt đẩy vào hệ thống qua ống dẫn khí vào hệ thống calorife khí-hơi để tiến hành trao đổi nhiệt lên 900C Calorife gia nhiệt nước bão hòa lấy từ lò Nước ngưng tụ từ hệ thống gia nhiệt đưa bồn chứa nước ngưng Sau tác nhân sấy dẫn vào thùng sấy chuyển động chiều với vật liệu sấy Tại thùng sấy, tác nhân sấy tiến hành trình truyền nhiệt dẫn ẩm khỏi vật liệu Nhiệt độ tác nhân sấy giảm dần đến khỏi thùng sấy 400C Trong dòng tác nhân sấy khỏi thùng có lẫn bụi đường, hỗn hợp khí-bụi dẫn vào cyclon để lọc thu bụi đường, khơng khí sau lọc bụi theo quạt hút thải ngồi mơi trường  Dòng vật liệu: Đường đưa đến gầu tải để vận chuyển lên cao đưa vật liệu vào cấu nhập liệu vào thùng sấy Thùng sấy có dạng hình trụ đặt nằm nghiêng góc 3-60C so với mặt phẳng ngang, đặt hệ thống lăn đỡ chặn Chuyển động quay thùng thực nhờ truyền động từ động sang hộp giảm tốc đến bánh gắn thùng Tại thùng sấy, đường sâu vào thùng sấy xáo trộn cánh đảo thùng quay Đồng thời, diễn trình trao đổi ẩm với tác nhân sấy Nhờ độ nghiêng thùng mà vật liệu vận chuyển dọc theo chiều dài thùng Quá trình diễn từ đường bắt đầu vào thùng đến khỏi thùng để đạt độ ẩm theo yêu cầu kĩ thuật Tại cuối thùng sấy, đường sau tách ẩm tháo liệu ngoài, vận chuyển hệ thống băng tải ngồi để đóng bao đưa vào khu vực bảo quản Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH  Thơng số công nghệ Năng suất nhập liệu G1 = 2000 kg/h Độ ẩm ban đầu vật liệu sấy: u1 = 2% = 0,02 Độ ẩm cuối vật liệu sấy: u2 = 0,15% = 0,0015 Thiết bị sấy đặt nhà máy Tây Ninh Nhiệt độ khơng khí trước vào calorife: t = 270C Độ ẩm tương đối khơng khí: Chọn q trình sấy xi chiều Tác nhân sấy: khơng khí nóng Chọn cường độ sấy: A = kg/m3h (Trang 179-[5]) 2.1 Các công thức xác định thông số tác nhân sấy  Áp suất bão hòa: (CT 2.11-p14-[3])  Hàm ẩm: (CT VII.11-p95-[8]) Suy ra: Trong đó: P áp suất khí quyển, P = 1,01325 bar  Enthanpy: (CT VII.13-P95-[8]) Trong đó: • Ck = 1kJ/kg.độ - Nhiệt dung riêng khơng khí khơ • Ch = 1,97kJ/kg.độ - Nhiệt dung riêng nước • r0 = 2493 kJ/kg - Ẩn nhiệt hóa nước • t - Nhiệt độ khơng khí (t0C) • x - Hàm ẩm (kg ẩm/kg khơng khí khơ)  Thể tích riêng khơng khí ẩm: (CT VII.8-p94-[8]) Trong đó: Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h • R - Hằng số khí: R = 8314 J/kmol.độ • M - Khối lượng khơng khí: M = 29 kg/kmol • P, Pb - Áp suất khí áp suất bão hòa nước khơng khí (N/m 2) 2.2 Xác định thơng số trạng thái tác nhân sấy q trình sấy lí thuyết  Thông số trạng thái tác nhân sấy trước vào calorife (A):  t0 = 270C;  Áp suất bão hòa:  Hàm ẩm:  Enthanpy:  Thể tích riêng khơng khí ẩm:  Thơng số trạng thái tác nhân sấy trước vào thùng sấy (B): Khơng khí ngồi trời từ trạng thái (A) đưa vào calorife nhờ quạt đẩy đốt nóng đẳng ẩm đến trạng thái B (x1, t1) (x0 = x1 = 0.0191) để đưa vào thùng sấy Nhiệt độ t1 điểm B nhiệt độ cao tác nhân sấy, quy định bới tính chất vật liệu sấy, chế độ công nghệ chọn phần Do đường bị ngả màu vàng nhiệt độ 1000C nên ta cần chọn nhiệt độ tác nhân sấy nhiệt độ Tại thời điểm B: t1 = 900C, x1 = x0 = 0,0191 kg ẩm/kg khơng khí khơ Sử dụng cơng thức để xác định thông số trạng thái tác nhân sấy thời điểm B: Áp suất bão hòa: Pb1 = 0,6908 bar Hàm ẩm: x1 = 0,0191 kg ẩm/kg khơng khí khơ Độ ẩm tương đối: = 0,044 =4,4% Enthanpy: I1 = 141,0 kJ/kg không khí khơ Thể tích riêng khơng khí ẩm: ν1 = 1,064 m3/kg  Thông số trạng thái tác nhân sấy sau khỏi thùng sấy (C):      Nhiệt độ tác nhân sấy sau khỏi thùng sấy t2 chọn cho tổn thất nhiệt tác nhân sấy mang bé tránh tượng đọng sương (trạng thái C nằm đường bão hòa) Đồng thời, độ chứa ẩm tác nhân sấy C phải nhỏ độ ẩm cân vật liệu sấy thời điểm để vật liệu sấy khơng hút ẩm trở lại Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h Với q trình sấy lí thuyết, ta có: I1 = I2 = 141,0 kJ/kg khơng khí khơ, = 100% Dựa vào giản đồ trạng thái khơng khí ẩm => ts = 24,60C => Chọn t2 = 400C Áp dụng công thức nêu ta xác định thông số tác nhân sấy thời điểm C:      Áp suất bão hòa: Pb2 = 0,0732 bar Hàm ẩm: x2 = 0,0393 kg ẩm/kg khơng khí khơ Độ ẩm tương đối: = 0,823 = 82,3% Enthanpy: I2 = 141,0 kJ/kg khơng khí khơ Thể tích riêng khơng khí ẩm: ν2 = 0,946 m3/kg Ta tóm tắt thông số trạng thái tác nhân sấy q trình sấy lí thuyết bảng sau: Bảng 1: Trạng thái tác nhân sấy trình sấy lý thuyết Trạng thái khơng khí ban đầu (A) 27 Trạng thái khơng khí vào thiết bị sấy (B) 90 Trạng thái khơng khí khỏi thiết bị sấy (C) 40 0,85 0,044 0,823 x(kg/kgkkk) 0,0191 0,0191 0,0393 I(kJ/kgkkk) 75,63 141,0 141,0 Pb(bar) 0,03548 0,6908 0,0732 ν(m3/kg) 0,879 1,064 0,946 Đại lượng t(0C) 2.3 Tính cân vật chất • Phương trình cân vật chất: (CT VII.17-p102-[8]) G1 = G + W Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h G1u1 = G2u2 + W • Lượng ẩm bốc giờ: (CT VII.18-p102-[8]) • Lượng vật liệu khơ tuyệt đối: (CT 7.4-p127-[4]) • Năng suất sản phẩm: • Lượng tác nhân khơ cần thiết: (CT VII.21-p102-[8]) • Lượng tác nhân tiêu hao riêng: (CT VII.20-p102-[8]) 2.4 Cân lượng cho q trình sấy lí thuyết Phương trình cân nhiệt cho thiết bị sấy lí thuyết (CT 7.15-131-[4]) Nhiệt lượng tiêu hao q trình sấy lí thuyết: Q0 = 1834,455 (141,0 – 75,63) = 119918,323 kJ/h Nhiệt lượng tiêu hao riêng: 2.5 (CT 7.16-131-[4]) Cân lượng cho q trình sấy thực Vì q trình sấy khơng có bổ sung nhiệt lượng thiết bị sấy thùng quay khơng có thiết bị chuyển tải  Nhiệt lượng bổ sung Qbs = 0, nhiệt lượng thiết bị chuyển tải QCT = Như vậy:  Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy gồm: • Nhiệt lượng tác nhân sấy nhận calorife: L(I - I0) • Nhiệt lượng vật liệu sấy mang vào: [(G1 – W)Cv1 + WCa)]tv1  Nhiệt lượng đưa khỏi thiết bị sấy gồm: Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h • • • Nhiệt lượng tổn thất tác nhân sấy mang đi: L(I2 – I0) Nhiệt lượng tổn thất qua cấu bao che: Qbc Nhiệt lượng vật liệu sấy mang ra: G2.Cv2.tv2 Trong đó: tv1 - Nhiệt độ ban đầu vật liệu sấy, ta lấy nhiệt độ mơi trường tv1 = t0 = 270C ( Trang141-[4]) • tv2 - Nhiệt độ cuối vật liệu sấy sau khỏi thiết bị sấy tv2 = t2 – (50C) = 40 – = 350C (ta chọn nhỏ nhiệt độ đầu tác nhân sấy – 100C) (Trang 141-[4]) • Cv – Nhiệt dung riêng vật liệu sấy với độ ẩm u: Cv = Cvk(1 – u) + Cau (kJ/kg.K) (CT 7.40-p141-[4])  Ca - Nhiệt dung riêng ẩm (nước): Ca = Cn = 4180 J/kg.K  Cvk – Nhiệt dung riêng vật liệu khô: C vk = 1,2-1,7 (kJ/kg.K) (Trang 20-[4]) Chọn Cvk = 1,45 kJ/kg.K •  Cv2 = Cvk.(1 – u2) + Ca.u2 = 1450.(1- 0,0015) + 4180 0,0015 = 1454,095 J/kg.K  Cân nhiệt lượng vào hệ thống sấy (Trang 135-[4]) Đặt Qv – Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang đi: Mặt khác: G2 = G - W  Nhiệt lượng tiêu hao cho trình sấy thực (CT 7.18-p135-[4])  Nhiệt lượng tiêu hao riêng (nhiệt lượng cần để bốc kg ẩm) Trong đó: (CT 7.19-p135-[4])  Tổn thất nhiệt vật liệu sấy: coi Cv1 = Cv2 Suy ra: 10 (Trang 135-[4]) Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h Chiều dài cánh Khoảng cách cánh liên tiếp Cánh Bề dày cánh Đường kính cánh Hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống cánh h m 0,001 tc m 0,005 δc dc m m 0,0005 0,018 λc W/mK 50,6 Chọn dc = d2 + 2h Thép CT20 ( Bảng XII.7-p313-[8]) Bảng 16: Các thơng số khơng khí di chuyển ngồi ống STT Thơng số Kí hiệu Nhiệt độ trung bình T Đơn vị Công thức- Nguồn C Độ ẩm trung bình φ Đơn vị Hệ số dẫn nhiệt λ W/m.K Độ nhớt μ Ns/m2 Áp suất bão hòa pb bar Khối lượng riêng ρ kg/m3 Độ nhớt động υ m2/s  Tính hiệu số nhiệt độ trung bình: Gía trị 58,5 I134-p144-[7] I114-p118-[7] CT 2.11-p14-[3] CT VII.9-p95-[8] 0,447 0,0289 1,9946.10-5 0,1835 1,032 1,9328.10-5 Hiệu số nhiệt độ hai dòng lưu chất đầu vào đầu Calorife: Δtđ = Tc – tw1 = 119,6 – 27 = 92,60C Δtc = Tc – tw2 = 119,6 – 90 = 29,60C Vì hiệu số nhiệt trung bình tác nhân sấy nước cấp nhiệt:  Tính hệ số cấp nhiệt phía khơng khí ngồi ống α2: • Các thơng số khơng khí ngồi ống: Tác nhân sấy khơng khí nhiệt độ mơi trường tw1 = t0 = 270C sau qua calorife gia nhiệt lên tw2 = t1 = 900C • Bước cánh: • Số cánh tối đa có ống: 31 (Trang 106-[15]) Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h Chọn số cánh nc = 182 cánh • Diện tích phần khơng làm cánh ống: • Diện tích phần cánh ống: • Đường kính tương đương ống: (CT 2.127-p105-[15]) Do ta bố trí ống so le tam giác nên bước ống chéo s2’ = s1 => Nên • (CT 2.126-p105-[15]) Lưu lượng khơng khí vào calorife: V0 = v0.L = 0,879 2273,374 =1998,30 m3/h = 0,56 m3/s Trong đó:   • v0 - Thể tích riêng khơng khí 270C (kg/m3) L – Lưu lượng tác nhân khô (kg/h) Chọn đường kính ống dẫn khí hệ thống D = 0,16 m => Vận tốc dòng khí đường ống: • Chọn đường kính cửa vào caloriphe d=0,1m Khi đó, có tăng vận tốc dòng khí cửa vào calorife đột mở giá trị vận tốc là: • Vận tốc khơng khí khe hẹp calorife: • Chuẩn số Reynolds: • Với ống xếp so le, chuẩn số Nuselt: (CT 2.129-p106-[15]) (CT 2.125a-p105-[15]) (CT 2.125-p104-[15]) 32 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h • Hệ số cấp nhiệt cánh: • Hệ số cấp nhiệt tương đương phía ngồi ống có cánh: (CT 2.118-p103-[15]) Trong  F2l – Diện tích ống có cánh F2l = F0l + Fcl = 0,0457 + 0,0194 = 0,0651 m2  Hiệu suất cánh tròn ηc:   h’ = h.(1+ 0,35.lnψ) lnψ = (CT 2.122-p104-[15]) Trong đó:  h’ = 0,001.(1 + 0,35 1,125) = 1,394.10-3 m • Hệ số làm cánh: (CT 2.136-p109-[15])  Tính hệ số cấp nhiệt α2: Sự cấp nhiệt phía ống cấp nhiệt nước bão hòa ngưng tụ ống đứng 33 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h Bảng 17: Các thông số nước bão hòa ngưng tụ ống STT Thông số Áp suất nước ngưng tụ Nhiệt độ nước ngưng Nhiệt độ thành ống phía tiếp xúc nước ngưng tụ Nhiệt độ trung bình màng nước ngưng tụ Kí hiệu Đơn vị Ghi Chọn p at T C 119,6 Bảng I.251-p314-[7] tw 115,6 Chọn tm 117,1 C C μn ρn W/m K Ns/m2 kg/m3 0,243.10-3 945,4 r J/kg 2207.103 Hệ số dẫn nhiệt λn Độ nhớt Khối lượng riêng Ẩn nhiệt ngưng tụ • Giá trị 0,685 - Lấy tm Bảng I.249-p310[7] - Lấy Tc Bảng Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ nước bão hòa ống đứng, màng chất ngưng tụ chảy tấng: Trong đó: λn, ρn, μn – Lần lượt hệ số dẫn nhiệt, khối lượng riêng độ nhớt lấy nhiệt độ trung bình màng nước ngưng tụ  L – Chiều dài ống: L = 1m  Δt1 – Hiệu số nhiệt độ: Δt1 = Tc – tw = 119,6 -115,6 = 40C   Hệ số truyền nhiệt K: • Tỉ số đường kính ngồi đường kính ống: • Với d2/d1 < 1,4 hệ số truyền nhiệt K tính với vách phẳng:  Kiểm tra lại việc chọn tw: 34 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h • Theo phương trình truyền nhiệt, ta có mật độ dòng nhiệt truyền qua tường phẳng: q = q1 Với q = K.Δttb = 758,8 55,24 = 41916 W/m2 q1 = α1.Δt1 = 10372 = 41488 W/m2 • Sai số: Vì sai số ε < 5% nên việc chọn tw = 115,60C chấp nhận  Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt kích thước calorife: • Nhiệt lượng cần cung cấp cho calorife: Q = L.(I1 – I0) = 2273,374 (141 – 75,63) = 148610 kJ/h • Diện tích bề mặt ống: • Tổng số ống calorife: Chọn theo tiêu chuẩn, lấy n = 91 ống (Bảng 3.6-262-[10]) Với kiểu bố trí ống mạng ống theo hình sáu cạnh đều, ta có thông số sau: Tổng số ống thiết bị: n = 91 ống Số hình sáu cạnh: Số ống đường xuyên tâm hình sáu cạnh: b = 11 ống • Đường kính calorife:    D = s1(b-1) + 4d2 = 0,05.(11-1) + 0,016 =0,564 m Chọn theo tiêu chuẩn, lấy D = 0,6 m Chọn đáy nắp ellips theo bảng XIII.10-p382-[8]: Dt = 600 mm ht = 150 mm h = 25 mm s = 0,44 m2  Trở lực qua calorife:     Hệ số trở lực: (Trang 111-[1 35 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h Trở lực cục qua calorife: Tính chọn xyclon Tác nhân sấy sau qua thùng sấy mang theo nhiều hạt bụi đường Do đó, cần có biện pháp để làm khơng khí sau sấy trước thải môi trường Trong hệ thống sấy thùng quay thường dùng xyclon đơn Chọn loại xyclon đơn IIH-15Y với góc nghiêng cửa vào α = 150 Loại đảm bảo độ làm bụi lớn với hệ số sức cản thủy lực nhỏ • Lưu lượng khí vào xyclon lưu lượng tác nhân sấy khỏi thùng sấy: Vxyclon = 2136,972 m3/h = 0,594 m3/s • Căn vào lưu lượng khí xyclon, ta chọn xyclon IIH có suất từ 1450-1690 m3/h với đường kính xyclon D = 400 mm (Bảng II.5-p524-[7]) Ta tra kích thước xyclon IIH-15Y bảng 18 • Bunle chứa bụi:  Thể tích làm việc bunke xyclon đơn: Vbunke = 0,4 m3  Góc nghiêng thành bunke cần phải lấy lớn góc nghiêng rơi tự do, thường lấy 55÷600 => Chọn 600 (Trang 525-[7])  Độ làm xyclon: η = 89% (Bảng III.12-p533-[7]), đường kính hạt bụi tách nhỏ từ 5÷20 μm (Bảng III.13-p533-[7]) Bảng 18: Kích thước xyclon đơn loại IIH-15Y: STT Kích thước xyclon Đường kính Chiều cao cửa vào Chiều cao ống tâm có mặt bích Chiều cao phần hình trụ Chiều cao phần hình Kí hiệu D A Công thức Giá trị 0,66D 400 264 h1 1,5D 600 h2 1,51D 604 h3 1,5D 600 36 Đơn vị Ghi Các kích thước liên hệ với đường kính xyclon bảng mm Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h 10 11 12 13 14 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 Hệ số trở lực xyclon h4 0,3D 120 H 3,31D 1324 d1 0,6D 240 d2 0,4D 160 b1/b 0,26D/0,2D 104/80 L 0,6D 240 h5 0,3D 120 Α 15 Độ ξ 110 Đơn vị Bảng 19: Hiệu suất làm Xyclon loại IIH-15Y Hiệu suất làm η (%) • Tốc độ quy ước khí: • Trở lực qua xyclon: 60 Đường kính loại hạt bụi (μm) 10 88 20 98 Tính trở lực chọn quạt Vì hệ thống sấy dài, trở lực lớn nên ta bố trí quạt đầu cuối hệ thống:  Quạt đẩy: Đặt đầu hệ thống có nhiệm vụ cung cấp khơng khí cho calorife để gia nhiệt sau đẩy vào thùng sấy 37 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h Quạt hút: Đặt cuối hệ thống có nhiệm vụ hút khơng khí sau sấy khỏi thùng sấy qua xyclon để thu hồi bụi • Vận tốc khí:  Với Sống – Diện tích tiết diện ngang ống (m2) • Chọn quạt li tâm áp suất trung bình II9-57 No3 có kích thước:  Mặt bích cửa ra: Hình vng B = 210 mm  Mặt bích cửa vào: Hình tròn D = 312 mm Ta sử dụng lại bảng thơng số khơng khí đường ống để tính tốn cho phần Bảng 20: Thiết kế hệ thống đường ống Điểm bắt đầu STT Vị trí Đầu ống vào quạt đẩy Cửa quạt đẩy Cửa calorife Cửa thùng sấy Cửa xyclon Kích thước (mm) Vận tốc khí υ (m/s) Đoạn ống Điểm kết thúc Vận tốc khí υ (m/s) Chiều dài L (m) Kích thước (mm) Vị trí Kích thước (mm) Ø160 0,25 Ø160 Cửa vào quạt đẩy Ø160 Ø130 0,5 Ø160 Ø160 1,5 Ø160 Ø160 0,5 Ø160 Cửa vào xyclon 104*8 Ø160 0,25 Ø160 Cửa vào quạt hút Ø160 Lối vào calorife Cửa vào thùng sấy Vận tốc khí υ (m/s) Ø100 Ø160 3.1 Tính trở lực đường ống  Trở lực ma sát đường ống • Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống dẫn thẳng: 38 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h Trong đó:       vk, ρk – Lần lượt vận tốc (m/s), khối lượng riêng (kg/m3) khơng khí sấy vị trí tương ứng L – Chiểu dài ống dẫn (m) Dtđ – Đường kính tương đương đường ống (m) Ống tròn: Dtđ = Dống Ống hình chữ nhật: Với a,b – Chiều dài cạnh tiết diện chữ nhật ống (m) λ – Hệ số trở lực ma sát ống, phụ thuộc vào chế độ chuyển động chất lỏng Re độ nhám thành ống Bảng 21: Kết tính trở lực ma sát đường ống STT Đoạn ống L (m) Dẫn vào quạt 0,25 Từ sau quạt đẩy đến trước 0,5 calorife Từ sau calorife đến trước 1,5 thùng sấy Từ sau thùng sấy đến xyclon 0,5 Từ sau xyclon đến quạt hút 0,25 ΣΔpms Dtđ (m) Re λ 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16  Trở lực cục đường ống • Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đột mở ống dẫn: Với:   A1, A2 – Diện tích ống có tiết diện nhỏ ống có tiết diện lớn (m2) u – Vận tốc trung bình tiết diện nhỏ (m/s) Trở lực đột mở tính tốn thu kết bảng 22 Bảng 22: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đột mở 39 Δpl (N/m2) Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h Ống lớn STT Vị trí trở lực Dtđ1 (m) Ống nhỏ A1 (m2) Dtđ2 (m) Ke u (m/s) (N/m2) A2 (m2) Cửa quạt đẩy nối với đường ống Đường ống nối với thân calorife Đường ống nối với buồng sấy Đường ống nối với thân xyclon ΣΔpđm • Trở lực cục đột thu ống dẫn: KC – Hệ số đột thu A1, A2 – Tiết diện ống nhỏ, ống lớn u – Vận tốc trung bình ống có tiết diện nhỏ Bảng 23: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đột thu Ống lớn STT Vị trí trở lực Dtđ1 (m) Ống nhỏ A1 (m2) Dtđ2 (m) Cửa quạt đẩy nối với đường ống Đường ống nối với thân calorife Đường ống nối với buồng sấy Đường ống nối với thân xyclon ΣΔpđm 40 A2 (m2) Ke u (m/s) (N/m2) Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h Tính vành đai lăn Vành đai lắp tự vào thân thùng, dùng chân đế, chân đế thùng có đặt căng cứng dày 5-20 mm Giữa chân đế mặt thùng có đặt thép căng thép mỏng Chọn bề dày căng: mm Chọn bề dày thép mỏng: mm  Chọn kích thước vành đai Đường kính vành đai phụ thuộc vào đường kính ngồi thùng 41 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h 42 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h 43 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngộ, Công nghệ đường mía, Nhà xuất Bách Khoa-Hà Nội, 2011 [2] Nguyễn Văn May, Giáo trình kỹ thuật sấy nơng sản, Nhà xuất KHKT, 2004 [3] Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy, Nhà xuất Giáo Dục, 2008 [4] Trần Văn Phú, Tính tốn hiết kế hệ thống sấy, Nhà xuất Giáo Dục, 2002 [5] Nguyễn Văn Lụa, Kỹ thuật sấy vật liệu, Nhà xuất DHQG-TPHCM, 2014 [6] Hoàng Văn Chước, Kỹ thuật sấy, Nhà xuất KHKT, 1999 [7] Các tác giả, Sổ tay Quá trình Và Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất, tập 1, Nhà xuất KHKT, 1999 [8] Các tác giả, Sổ tay Quá trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất, tập 2, Nhà xuất 44 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h KHKT, 1999 [9] Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, Nhà xuất KHKT, 2006 [10] Phạm Văn Bôn, Nguyễn Đình Thọ, Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm tập 3, Truyền nhiệt, Nhà xuất DHQG-TPHCM, 2015 [11] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất Giáo dục, 1999 [12] Hồ Lê Viên, Tính tốn, thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật, 2006 [13] A.la.XOKOLOV, Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật [14] Nguyễn Hữu Hiếu, Thiết kế khí thiết bị áp lực, Nhà xuất DHQG-TPHCM, 2017 45 ... nhờ tiếp xúc tốt đường tác nhân sấy, thiết bị gọn, dễ dàng giới hóa tự động hóa  Hệ thống sấy thùng quay sấy đường Cấu tạo hệ thống sấy thùng quay thùng sấy hình trụ tròn Thùng sấy đặt nghiêng... 0,501 kW Để quay thùng công suất làm việc động phải lớn công suất cần thiết để quay thùng lượng định để thắng lực ma sát thùng với đệm 22 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h... có tải thùng: L = 6,6 m P – Tải trọng thùng Tiết diện thùng sấy hình vành khăn 14 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường suất 2000 kg/h Thể tích vật liệu làm thùng sấy: Khối lượng thùng:
- Xem thêm -

Xem thêm: Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường năng suất 2000 kgh, Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy đường năng suất 2000 kgh

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay