Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kgh

Thông tin tài liệu

Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Phần I: MỞ ĐẦU GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Sấy công đoạn quan trọng công nghệ sau thu hoạch loại nông sản Thực tế cho thấy phơi khô sấy không kịp, nhiều nông sản bị mát ẩm mốc biến chất (chiếm khoảng 10–20%, vài loại lên đến 40–50%) Ngồi ra, sấy cịn q trình cơng nghệ quan trọn chế biến nơng sản thành thương phẩm Trong Đồ án môn học này, em trình bày quy trình cơng nghệ thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt với suất 1,000 kg/h I Giới thiệu nguyên liệu bắp: Bắp vừa lương thực vừa thức ăn gia súc quan trọng, đứng hàng thứ ba giới Diện tích trồng bắp hàng năm giới khoảng 129 triệu ha, usất bình quân khảong 3.8 triệu tấn/ha, tổng sản lượng bắp 525 triệu Hầu 100% diện tích bắp nước tiên tiến trồng giống bắp lai nên đạt suất bình quân 7–9.4 tấn/ha Diện tích bắp Việt Nam tăng dần từ 119,000 (1939) lên 392,000 (1985) khoảng 730,000 (1998) Năng suất bắp nước ta thời gian qua tăng nhanh Đến năm 1998, đạt 26.7 tạ/ha Các quan sinh dưỡng bắp gồm: rễ, thân, làm nhiệm vụ trì đời sống bắp Phơi hạt khởi thủy mầm Các quan sinh sản đực (bông cờ) (mầm bắp) khác biệt nằm Ngô giao phấn chéo nhờ gió trùng Khi thu hoạch, người sử dụng hạt ngô làm thực phẩm Hạt ngô thuộc loại dĩnh gồm phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phôi, nội nhũ - Vỏ hạt (chiếm 6–9% khối lượng hạt ngô): màng nhẵn bao bọc xung quanh hạt có màu trắng, màu tím vàng tùy thuộc vào giống - Lớp aleron (6–8%): nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ phơi - Nội nhũ (70–85%): phận chứa đầy chất dinh dưỡng để nuôi phôi Nội nhũ chứa tinh bột Tinh bột nội nhũ gồm loại: bột, sừng pha lê Đặc điểm màu sắc nội nhũ để phân loại ngô - Phôi (8–15%): bao gồm mầm, trụ mầm, rễ mầm, chồi mầm Phôi ngô chiếm gần 1/3 thể tích hạt, bao quanh phơi có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển nước vào phôi ngược lại thuận lợi Thành phần hóa học hạt ngơ cho bảng sau: Thành phần hóa học (% khối lượng) Nước Chất đạm Chất béo Tinh bột Xơ Chất khống Sinh tố Các chất khác II Ngơ nếp Ngô đá vàng 14.67 9.19 5.18 65.34 3.25 1.32 0.08 0.40 13.65 917 5.14 67.02 3.61 1.32 0.05 0.33 Phương pháp thực trình sấy: Để bảo quản dùng để chế biến sản phẩm có chất lượng cao, loại hạt cần sấy khô xuống độ ẩm bảo quản độ ẩm chế biến Để thực q trình sấy, có GVHD: Thầy Hồng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h thể sử dụng nhiều hệ thống sấy khác nhau: hầm sấy, tháp sấy, … Mỗi chế độ công nghệ sấy khác có ảnh hưởng khác đến chất lượng sản phẩm Để sấy bắp hạt, người ta dùng thiết bị sấy tháp, sấy thùng quay Ở đây, ta dùng thiết bị sấy thùng quay, thiết bị chuyên dùng để sấy hạt Loại thiết bị dùng rộng rãi công nghệ sau thu hoạch để sấy loại ngũ cốc Trong hệ thống này, vật liệu sấy đảo trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác nhân sấy, trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy nhanh, độ đồng sản phẩm cao Ngoài ra, thiết bị cịn làm việc với suất lớn Tác nhân sấy sử dụng khói lị, tạo từ trình đốt than Do sản phẩm bắp sau sấy dùng để bảo quản để chế biến thực phẩm, nên khói lị trước khỏi buồng đốt qua nhiều đoạn hình ziczac để tách bớt bụi, sau đưa vào thùng sấy Nguyên liệu bắp nguyên liệu chứa nhiều tinh bột Chế độ công nghệ sấy tinh bột lại phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ hồ hóa sản phẩm Nhiệt độ hồ hóa tinh bột khoảng 65°C, ta cần chọn nhiệt độ tác nhân sấy phù hợp, khơng cao khơng q thấp, mục đích đẩy nhanh q trình sấy, khơng làm cho nhiệt độ nguyên liệu vượt nhiệt độ hồ hóa GVHD: Thầy Hồng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Phần II: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GVHD: Thầy Hồng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Thuyết minh quy trình cơng nghệ: Vật liệu sấy bắp hạt sau rửa sạch, tuốt khỏi cùi, cho vào buồng chứa, sau nhập liệu vào thùng sấy hệ thống gầu tải Bắp hạt vào thùng sấy có độ ẩm 35%, chuyển động chiều với tác nhân sấy Tác nhân sấy sử dụng khói lị, tạo từ nhiên liệu đốt than, sau qua buồng đốt hịa trộn với khơng khí bên ngồi để đạt nhiệt độ thích hợp cho q trình sấy Dòng tác nhân sấy gia tốc quạt đẩy đặt trước thiết bị, quạt hút đặt cuối thiết bị Trên đường ống dẫn khói lị vào buồng hịa trộn đường ống dẫn khơng khí từ mơi trường vào buồng hịa trộn có van, dùng để điều chỉnh lưu lượng dòng Đặt nhiệt kế sau buồng hòa trộn để xác định nhiệt độ tác nhân sấy trước vào thùng sấy, nhiệt độ cao ta mở van để tháo bớt khói lị ngồi, giảm lượng khói lị vào buồng hòa trộn để giảm bớt nhiệt độ, ngược lại nhiệt độ chưa đủ, ta khóa bớt van dẫn khơng khí từ mơi trường vào buồng hịa trộn Thùng sấy có dạng hình trụ đặt nằm nghiêng góc 1.5° 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 Bên thùng có gắn cánh nâng, dùng để nâng đảo trộn vật liệu sấy, mục đích tăng diện tích tiếp xúc vật liệu sấy tác nhân sấy, tăng bề mặt truyền nhiệt, tăng cường trao đổi nhiệt để trình sấy diễn triệt để Trong thùng sấy, bắp hạt nâng lên đến độ cao định, sau rơi xuống Trong q trình đó, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy, thực trình truyền nhiệt truyền khối làm bay ẩm Nhờ độ nghiêng thùng mà vật liệu vận chuyển dọc theo chiều dài thùng Thời gian lưu vật liệu thùng 89 phút Khi hết chiều dài thùng sấy, vật liệu sấy đạt độ ẩm cần thiết cho trình bảo quản 11% Sản phẩm bắp hạt sau sấy đưa vào buồng tháo liệu, sau qua cửa tháo liệu bao gói, để bảo quản hay dùng vào mục đích chế biến khác Dịng tác nhân sấy sau qua buồng sấy chứa nhiều bụi, cần phải đưa qua hệ thống lọc bụi để tránh thải bụi bẩn vào khơng khí gây ô nhiễm Ở đây, ta sử dụng hệ thống lọc bụi nhóm bốn cyclon đơn Khói lị sau lọc bụi thải vào môi trường Phần bụi lắng thu hồi qua cửa thu bụi cyclon xử lý riêng GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Phần III: TÍNH TỐN THIẾT BỊ SẤY GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Vật liệu sấy bắp hạt, có thơng số vật lý sau:  Độ ẩm ban đầu vật liệu sấy (theo vật liệu ướt): ω1 = 35%  Độ ẩm cuối vật liệu sấy (theo vật liệu ướt): ω1 = 11%  Khối lượng riêng hạt vật liệu: ρr = 1,253 kg/m3 (Bảng 2.4/47–[2])  Khối lượng riêng khối hạt: ρr = 850 kg/m3 (Phụ lục 4/230–[3])  Nhiệt dung riêng vật liệu khô: Ck = 1.2 – 1.7 kJ/kg.K (Trang 20–[1]) Chọn Ck = 1.7 kJ/kg.K  Kích thước hạt bắp: (Phụ lục 7/351–[1]) - Dài : l = 4.2 – 8.6 mm - Rộng : b = 1.6 – 4.0 mm - Dày δ = 1.5 – 3.8 mm - Đường kính tương đương: dtđ = 7.5 mm :  Năng suất nhập liệu: G1 = 1,000 kg/h  Cường độ bốc ẩm: A = 32 kg/m3.h GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam (Bảng 10.1/207–[1]) 10 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h I Tính cân vật chất: Ta kí hiệu đại lượng sau: G1, G2 (kg/h) : khối lượng vật liệu sấy vào, thiết bị sấy ω1, ω2 : độ ẩm tương đối vật liệu sấy đầu vào, thiết bị sấy W (kg/h) : lượng ẩm bay Gk (kg/h) : khối lượng vật liệu khơ tuyệt đối Phương trình cân vật chất: W = G1 − G2 (Trang 127–[1]) W = G1ω1 − G2ω2 Lượng ẩm bốc giờ: ω − ω2 0.35 − 0.11 W = G1 = 1,000 = 269.66 (kg / h) − ω2 − 0.11 Lượng vật liệu khô tuyệt đối: Gk = G1 ( − ω1 ) = G2 ( − ω2 ) ⇒ Gk = 1,000 ( − 0.35) = 650 (kg / h) Năng suất sản phẩm sấy: G2 = G1 − W = 1, 000 − 269.66 = 730.34 (kg / h) II Tính cân lượng: Cơng thức xác định thông số tác nhân sấy: - Áp suất bão hòa:  4,026.42  Pb = exp  12 − (bar ) 235.5 + t(°C )    - Độ chứa ẩm: ϕ × Pb (kg ẩm/kg không khí) Pa − ϕ × Pb Pa  ϕ =  0.621  Pb  +   d    ⇒ Pa P = (bar ) b   0.621  ϕ 1 +   d    Pa = 0.981 (bar): ap suất khí Enthalpy: I = ik + d × ia d = 0.621 - (CT 2.31/31–[1]) = C pk × t + d ( r + C pa × t ) Trong đó: ik, ia Cpk = 1.004 Cpa = 1.842 r = 2,500 (kJ/kg) (kJ/kg.K) (kJ/kg.K) (kJ/kg) GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam : : : : (CT 2.18/28–[1]) (CT 2.24/29–[1]) enthalpy 1kg khơng khí khơ 1kg nước nhiệt dung riêng khơng khí khơ nhiệt dung riêng nước ẩn nhiệt hóa nước 11 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h ⇒ I = 1.004 × t + d ( 2,500 + 1.842 × t ) - (kJ / kg) I − 1.004 × t  d= (kg ẩm/kg không khí khô)   2,500 + 1.842 × t ⇒ t = I − 2,500 × d (°C )  1.004 + 1.842 × d  Thể tích riêng: 288 × T ν= (m / kg khói kho) â Pa − ϕ × Pb Trong đó, Pa, Pb lấy đơn vị N/m2 (CT VII.8/94–[6]) Xác định thông số trạng thái tác nhân sấy q trình sấy lý thuyết: a Thơng số trạng thái khơng khí ngồi trời (A): Khơng khí ngồi trời có: - Nhiệt độ : t0 = 27°C - Độ ẩm : ϕ = 75% Áp suất bão hòa: 4,026.42   Pb = exp  12 −  = 0.035 (bar ) 235.5 + 27   Độ chứa ẩm: 0.75 × 0.035 d0 = 0.621 = 0.01707 (kg ẩm/kg không khí) 0.981 − 0.75 × 0.035 Enthalpy: ⇒ I = 1.004 × 27 + 0.01707 ( 2,500 + 1.842 × 27 ) = 70.632 (kJ / kg) Thể tích riêng: 288 × ( 27 + 273 ) × 10 −5 ν0 = = 0.905 (m / kg khói kho) â 0.981 − 0.75 × 0.035 b Thơng số trạng thái khói lị sau buồng đốt (B’), buồng hịa trộn (B):  Tính tốn trình cháy: Thành phần nhiên liệu than sử dụng: chọn than Tuyên Quang Nguyên tố C H O N S Tr (Tro) A (Nước) Hàm lượng (%) 57 4.6 2.6 0.2 1.6 19 15 (Bảng VII–14/219–[5]) Nhiệt trị cao nhiên liệu: GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 12 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Các kích thước cyclon đơn: Đại lượng 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 ngồi ống Đường kính ống tháo bụi (Bảng III.4/524–[6]) a h1 h2 h3 h4 H d1 d2 b1 b2 l h5 α D ξ Chiều rộng cửa vào Chiều dài ống cửa vào Khoảng cách từ đáy cyclon đến mặt bích Góc nghiêng nắp ống vào Đường kính cyclon Hệ số trở lực cyclon Cơng thức tính = 0.66 D (mm) = 1.74 D (mm) = 2.26 D (mm) = 2.0 D (mm) = 0.3 D (mm) = 4.56 D (mm) = 0.6 D (mm) = 0.3 D (mm) = 0.26 D (mm) = 0.2 D (mm) = 0.6 D (mm) = 0.3 D (mm) = 15° = 700 (mm) = 105 Giá trị 462 1,218 1,582 1,400 210 3,192 420 210 182 140 420 210  Bunke: Đối với nhómỡ cyclon, đường kính cyclon 700 mm, tra theo bảng III.5a, ta thể tích làm việc bunke: Vb = 2.6 m3 Chọn góc nghiêng thành bunke 60°  Tính trở lực qua cyclon: Xem lưu lượng khí qua cyclon nhau, ta có lưu lượng khí cyclon: V 5.51 V1 = V2 = tb = ; 1.38 (m / s) 4 Vận tốc quy ước: × V × 1.38 vq = = = 3.586 (m / s) π D π × 0.72 Trở lực qua cyclon: vq 3.5862 ∆P = ξ × × ρ k = 105 × × 0.9944 2 = 671.34 ( N / m ) 671.34 = = 68.43 (mmH 2O ) 9.81 Thiết kế phận truyền động: a Chọn động cơ: Công suất cần để quay thùng: N = 0.13 × 10−2 × Dt3 × Lt × α × n × ρ (kW ) Trong đó: Dt = 1.2m; Lt = 8m α:hệ số phụ thuộc dạng cánh Với hệ số chứa đầy β = 0.18, chọn α = 0.059 n = vòng/phút: số vòng quay thùng ρV = 850 kg/m3 GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 29 (CT VII.54/123–[7]) (Bảng VII.5/123–[7]) SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h ⇒ N = 0.13 × 10−2 × ( 1.2 ) × × 0.059 × 1× 850 = 0.901 (kW ) Chọn động loại A02–41–8, có thơng số sau: (Bảng 2P/323–[8]) - Công suất động : Nđc = 2.2kW - Tốc độ quay : nđc = 720 vòng/phút - Hiệu suất : η = 0.81 Công suất làm việc động cơ: N lv = N đc ×η = 2.2 × 0.81 = 1.782 (kW ) Vậy Nlv > N, thỏa điều kiện cần để quay thùng b Chọn tỉ số truyền động: Tỉ số truyền động chung hệ thống: n 720 i = ñc = = 720 nthuøng Do tỉ số truyền động lớn, nên cần phải sử dụng giảm tốc cho động Ở đây, ta sử dụng hộp giảm tốc trục vít – bánh Cấu tạo hộp giảm tốc hình vẽ: Chọn tỉ số truyền: i12 = i23 = Tỉ số truyền từ động sang trục vít: i 720 i01 = = = 30 i12 × i23 × Số vòng quay trục: n i = k ⇒ nk +1 = i × nk nk +1 Cơng suất cần để quay thùng: N 0.901 N′ = = = 1.112 (kW ) ηđc 0.81 Cơng suất trục: N η = k +1 ⇒ N k +1 = η × N k Nk Trong đó, theo bảng 2–1/27–[8], chọn hiệu suất truyền sau: - Bộ truyền bánh trụ hở: ηhở = 0.93 - Bộ truyền bánh trụ kín: ηkín = 0.96 ηđc 0.81 ηtv = = = 0.91 - Bộ truyền trục vít: η hở ×η kín 0.93 × 0.96 GVHD: Thầy Hồng Minh Nam 30 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Ta có bảng kết sau: Trục động i n (vòng/phút) N (kW) c I 30 720 1.112 II 24 1.012 III 0.972 0.904 Tính truyền bánh răng: 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 bánh trụ thẳng, ăn khớp ngoài, truyền động hở  Chọn vật liệu chế tạo bánh răng: Chọn nhóm bánh có độ rắn HB ≤ 350, cắt gọt xác sau nhiệt luyện (do độ rắn tương đối thấp), khơng địi hỏi phải qua nguyên công tu sửa đắt tiền mài, mài nghiền … Bánh có khả chạy mịn tốt Để tránh dính bề mặt làm việc răng, lấy độ rắn bánh nhỏ lớn bánh lớn 30–50HB, chọn mác thép bánh nhỏ khác bánh lớn o Bánh lớn: (Bảng 3–8/40–[8]) - Vật liệu : thép C35 thường hóa - Độ rắn : HB = 160 - Giới hạn bền kéo : σb = 480 N/mm2 - Giới hạn chảy : σch = 240 N/mm2 o Bánh nhỏ: - Vật liệu : thép C45 thường hóa - Độ rắn : HB = 190 - Giới hạn bền kéo : σb = 580 N/mm2 - Giới hạn chảy : σch = 290 N/mm2  Xác định ứng suất uốn cho phép: Đối với làm việc mặt: 1.5 × σ −1 ( N / mm ) [σu ] = (CT 3–5/42–[8]) n × kσ Trong đó: - σ–1 (N/mm2): giới hạn mỏi uốn o Thép C45: σ −1 = 0.45 × 580 = 261 ( N / mm ) o Thép C35: σ −1 = 0.45 × 480 = 216 ( N / mm ) - n: hệ số an toàn Đối với bánh thép rèn thường hóa, chọn n = 1.5 - kσ: hệ số tập trung ứng suất chân Đối với bánh làm thép thường hóa, chọn kσ = 1.8 Ứng suất uốn cho phép của: 1.5 × 261 = 145 ( N / mm ) - Bánh nhỏ: ⇒ [ σ u ] nhỏ = 1.5 × 1.8 1.5 × 216 = 120 ( N / mm ) - Bánh lớn: ⇒ [ σ u ] lớn = 1.5 × 1.8  Chọn hệ số tải trọng: K = 1.3–1.5 GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 31 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Do ta sử dụng truyền chế tạo vật liệu có khả chạy mòn, vận tốc thấp, nên chọn hệ số tải trọng K = 1.3  Chọn chiều dài tương đối răng: Đối với truyền bánh trụ thẳng, trục ổ tương đối cứng (HB ≤ 350), theo bảng 3–17/51–[8]: b ψ m = = 20 ÷ 30 m Trong đó: b (mm): chiều rộng bánh m (mm): mođun bánh Chọn ψm = 20  Chọn số hệ số dạng răng: Chọn số bánh nhỏ (bánh dẫn động) Z1 = 35 (răng) Theo bảng 3–18/52–[8], chọn hệ số dạng y1 = 0.4135  Tính mođun bánh răng: 19.1× 106 × K × N 19.1× 106 × 1.3 × 0.972 m≥ =3 = 8.32 (mm) y1 × Z1 × n ×ψ m × [ σ ] u 0.4135 × 35 × 1× 20 × 145 (CT 3–29/51–[8]) Chọn mođun bánh trụ theo tiêu chuẩn (Bảng 3–1/34–[8]): ⇒ m = 10 mm  Xác định khoảng cách trục A, số chiều rộng bánh răng: Khoảng cách trục xác định theo cơng thức sau: m = ( 0.01 ÷ 0.02 ) A (CT 3–22/49–[8]) 10 ⇒A= = 500 ÷ 1,000 (mm) 0.01 ÷ 0.02 Chọn khoảng cách trục bánh A = 875 mm 2A × 875 = ; 35 (raêng) Số bánh dẫn (nhỏ) : Z1 = m ( i + 1) 10 ( + 1) (CT 3–24/49–[8]) Số bánh bị dẫn (lớn) : Z2 = i × Z1 = × 35 = 140 (raêng) Chiều rộng bánh dẫn : b = ψ m × m = 20 × 10 = 200 (mm) Chiều rộng bánh bị dẫn : b’ = 200 – 10 = 190 (mm)  Kiểm nghiệm sức bền uốn răng: 19.1× 106 × K × N σu = ≤ [σu ] (CT 3–33/49–[8]) y × m2 × Z × n × b Hệ số dạng y xác định theo bảng 3-18/52–[8]: - Bánh nhỏ : y = 0.4135 - Bánh lớn : y = 0.5170 Ứng suất uốn chân bánh nhỏ: 19.1× 106 × 1.3 × 0.972 σ u1 = ; 20.85 ( N / mm ) ≤ [ σ u ] = 145 ( N / mm ) 0.4135 × 10 × 35 × × 200 Ứng suất uốn chân bánh lớn: 19.1× 106 × 1.3 × 0.972 σ u2 = ; 18.58 ( N / mm ) ≤ [ σ u ] = 120 ( N / mm ) 0.517 × 102 × 140 × 1× 190 Vậy bánh thỏa điều kiện bền uốn GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 32 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h  Các thơng số hình học chủ yếu truyền: Góc ăn khớp: α = 20° STT Thơng số Mođun Số Đường kính vịng lăn Kí hiệu – Đơn vị m (mm) Z (răng) dl (mm) Khoảng cách trục A (mm) Chiều rộng bánh Đường kính vịng đỉnh Đường kính vịng chân Chiều cao đầu Chiều cao b (mm) Bánh dẫn (nhỏ) Cơng thức tính Bánh bị dẫn (lớn) 10 35 350 dl = m × Z d +d A= 2 140 1,400 875 200 190 De (mm) De = dl + 2m 370 1,420 Di (mm) Di = dl − 2.5m 325 1,375 hd (mm) H hd = m h = 2.25m 10 22.5  Tính lực tác dụng lên trục: (không xét lực ma sát) Moment xoắn Mx: 9.55 × 106 × N 9.55 × 106 × 0.972 Mx = = = 2,320,650 ( Nmm) n (CT 3–53/55–[8]) M x × 2,320,650 = ; 13,260.9 ( N ) Lực vòng P: P = (CT 3–49/54–[8]) d1 350 Lực hướng tâm Pr : Pr = P × tgα = 13,260.9 × tg20° ; 4,826.6 ( N ) Lực dọc trục truyền bánh trụ thẳng: Pa =  Khối lượng bánh răng: Bánh làm thép C35, ρ = 7,850 kg/m3 π π M = ρ × V = ρ × dl2 − Dng × b = 7,850 × 1.42 − 1.2162 × 0.19 = 563.9 (kg) 4 Tính vành đai: Chọn sơ thông số vành đai sau: o Bề rộng vành đai: B = 100 mm o Bề dày vành đai hiệu bán kính ngồi bán kính vành đai Đối với thùng tải trọng nặng, bề dày vành đai xác định sau: ( ) ( ) B 100 = = 38.46 (mm) Ta chọn h = 40 mm 2.6 2.6 o Vật liệu làm vành đai: thép CT3, ρ = 7,850 kg/m3 o Gân để lắp vành đai: - Chiều cao: h1 = 70 mm - Bề rộng: h2 = 40 mm o Chân đế: - Chiều cao: h3 = 80 mm h= GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 33 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h - Bề rộng: h4 = 90 mm Đường kính ngồi vành đai: Dđai = ( 1,200 + × 8) + ( 100 + 40 ) = 1,496 (mm) Khối lượng vành đai: (xem vành đai có dạng vành khăn) π 2 M = × ρ × V = × 7,850 × Dñai − Dng B π = × 7,850 × 1.4962 − 1.2162 0.1 = × 468.2 = 936.4 (kg) ( ) ( ) Tính lăn đỡ: Khối lượng thùng quay: π 2 mthùng = ρ × V = 7,900 × × Dng − Dtr LT π = 7,900 × × 1.2162 − 1.22 × = 1,918.8 (kg) Tải trọng thùng: Q = ( mthuøng + mcánh + mđai + mbánh + mvật liệu ) g ( ( ) ) = ( 1,918.8 + 666.1 + 936.4 + 563.9 + 1,000 ) 9.81 = 5, 085.2 × 9.81 = 49,885.8 ( N ) Chọn góc lăn đỡ 2ϕ = 60° ⇒ ϕ = 30° Phản lực lăn đỡ lên vành đai: Q 49,885.8 T= = = 28,801.6 ( N ) × cos ϕ × cos30° Phản lực T gồm thành phần: - Lực đẩy lăn trượt theo phương ngang: S = T × sin ϕ = 28,801.6 × sin 30° = 14,400.8 ( N ) - Lực ép gối đỡ lăn lên bệ: N = T × cos ϕ = 28,801.6 × cos30° = 24,942.9 ( N ) Bề rộng lăn đỡ: BC = B + = 10 + = 15 (cm) Đường kính lăn thép: T 28,801.6 dC ≥ = = 6.4 (cm) = 64 (mm) 300 × BC 300 × 15 Mặt khác: 0.25 × Dñai ≤ dC ≤ 0.33 × Dđai ⇒ 0.25 × 1,496 ≤ dC ≤ 0.33 × 1,496 (CT 5–27/245–[11]) (CT 5–34/245–[11]) (CT 5–36/245–[11]) (CT 5–37/245–[11]) ⇒ 374 ≤ dC ≤ 493.68 (mm) Vậy chọn đường kính lăn đỡ dC = 400 mm Tính lăn chặn: Lực dọc thùng U xác định sau: GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 34 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h U = Q × sin α = 40,610.5 × sin1.5° = 1, 063.1 ( N ) Lực U có khuynh hướng kéo thùng tụt xuống, ta đặt lăn chặn sát vành đai để thùng vị trí ổn định Trên thùng quay, ta lắp hai lăn chặn nằm hai phía vành đai đặt gần bánh vịng Đối với thùng có kích thước lớn nặng, ta làm lăn chặn mặt nón Khi lắp đặt, lắp cho trục lăn vng góc với mặt đất Góc nghiêng lăn: d sin α = Dđai Trong d: đường kính lăn chặn α = 1.5°: góc nghiêng thùng quay d ⇒ sin ( 1.5° ) = 0.026 = ⇒ d = 39.16 (mm) 1, 496 Chọn d = 40 mm Lực lớn tác dụng lên lăn chặn: Fmax = Q ( f + sin α ) Trong đó, f hệ số ma sát vành đai lăn chặn, chọn f = 0.1 ⇒ Fmax = 1,063.1( 0.1 + sin1.5° ) = 134.14 ( N ) Tính gầu tải nhập liệu: Ta chọn cấu nhậpliệu gầu tải chúng có ưu điểm sau: cấu tạo đơn giản, kích thước gọn, có khả vận chuểyn vật liệu lên độ cao lớn, suất cao Do vật liệu sấy bắp hạt có đường kính trung bình 7.5 mm, dạng hạt, ẩm; ta chọn gầu tải băng vận tốc cao, gầu nông, gắn cố định Bắp vật liệu có bề mặt ma sát nhỏ, ta chọn phương pháp nhập liệu sau: đổ vật liệu xuống đáy gầu, dùng gầu để múc, vận chuyển lên a Chọn chi tiết gầu tải:  Bộ phận kéo: Băng làm vải cao su Chọn chiều rộng băng 400mm, theo bảng 5.9/199–[12], chọn số lớp vải z = (do vật liệu dạng hạt)  Gầu: Chọn loại gầu nông đáy trịn có kích thước sau: A = 145 mm B = 320 mm h = 190 mm: chiều cao gầu R = 70 mm i = 2.7 m3: dung tích gầu Các gầu đáy trịn lắp phận kéo cách khoảng: a = ( 2.5 ữ 3) h = ì 190 = 570 (mm) Khi bắt gầu vào băng, ta dập lõm phần kim loại xung quanh lỗ bắt vít, để ghép gầu với băng, mặt băng đầu bulông nằm mặt phẳng, băng ôm khít với tang  Tang dẫn động: Tang gầu tải băng chế tạo cách hàn Đường kính tang xác định: GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 35 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h D = ( 125 ÷ 150 ) z = 150 × = 750 (mm) Chọn đường kính tang theo tiêu chuẩn D = 800 mm Theo bảng 5.11/201–[12], chọn chiều dài tang L = 450 mm b Xác định suất công suất gầu tải:  Năng suất gầu tải: i Q = 3.6 × × ϕ × ρ × v (kg/h) a Trong đó: v = m/s : vận tốc cấu kéo băng ρV = 850 kg/m : khối lượng riêng vật liệu ϕ = 0.6 : hệ số chứa đầy vật liệu gầu, cho vật liệu dạng hạt 2.7 ⇒ Q = 3.6 × × 0.6 × 850 × = 26, 091 (kg/h) = 26.1 (tấn/h) 0.57  Cơng suất gầu tải: Cơng suất cần thiết động truyền chuyển động cho gầu tải dùng băng: Q× H 26.1× 2.5 N đc = = = 0.25 (kW ) 367 ×η 367 × 0.7 Trong đó: H = 2.5m : chiều cao nâng vật liệu gầu tải η = 0.7 : hiệu suất gầu tải băng, H ≤ 30m Thiết kế tính trở lực đường ống: Do hệ thống sấy dài, có trở lực lớn, nên ta sử dụng quạt để vận chuyển khơng khí, tác nhân sấy qua hệ thống, thực trình sấy Quạt đặt trước buồng hòa trộn – quạt đẩy, cung cấp khơng khí vào buồng hịa trộn để hịa trộn với khói lị sau buồng đốt Quạt đặt cuối hệ thống – quạt đẩy, có nhiệm vụ hút tác nhân sấy qua thùng sấy để thực sấy, sau hút qua cyclon để thu hồi bụi Đường ống từ sau thùng sấy đến cửa vào cyclon có tiết diện hình chữ nhật tiết diện cửa vào cyclon, đường ống có chỗ uốn cong 90°, rẽ nhánh vào nhóm cyclon Chọn quạt ly tâm áp suất trung bình Ư 9–57, N°5, ta có: - Mặt bích cửa vào: D = 509 mm - Mặt bích cửa ra: B = 350 mm Ta chọn hệ thống đường ống sau: Đoạn đầu ống STT Điểm bắt đầu Cửa quạt đẩy Cửa buồng hòa trộn Cửa thùng tháo Kích thước (mm) Kích thước (mm) Đoạn ống Lưu Chiều lượng dài khí (m) (m3/s) Đoạn cuối ống Vận tốc khí (m/s) Điểm kết thúc Kích thước (mm) 350 x 350 φ 574.7 4.805 20 Cửa vào buồng hòa trộn φ 574.7 φ 596.9 φ 596.9 5.748 20 Cửa vào thùng sấy φ 596.9 462 x 182 462 x 182 1.5 5.51 65.53 GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 36 Đoạn ống rẽ nhánh 462 x 182 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h liệu Đoạn ống rẽ nhánh Đoạn ống rẽ nhánh a 462 x 182 462 x 182 0.5 x 2.76 32.77 0.5 x 1.38 16.39 Đoạn ống rẽ nhánh Cửa vào cyclon Đoạn ống L ρ × v2 × (mmH 2O ) Dtñ × g L (m ) Dtđ (m) ν x 106 (m2/s) Re x 10-5 λ Từ cửa quạt đẩy đến cửa vào 0.58 15.72 7.38 0.012 buồng hòa trộn Từ cửa buồng hòa trộn đến cửa 0.60 20.02 5.99 0.013 vào thùng sấy Từ cửa thùng tháo liệu đến 1.5 0.26 16.58 10.28 0.012 đoạn ống rẽ nhánh Từ đoạn ống rẽ nhánh đến đoạn 0.26 16.58 5.14 0.013 ống rẽ nhánh Từ đoạn ống rẽ nhánh đến cửa 0.26 16.58 2.57 0.016 vào cyclon ⇒ ∆pms = 0.47 + 0.43 + 15.86 + 2.87 + 0.88 = 20.51 (mmH 2O ) b 462 x 182 462 x 182 Tính trở lực ma sát đường ống: Chế độ dòng chảy xác định: v × Dtđ Re = ν Trong đó: v (m/s) : vận tốc dịng khí ν (m /s) : độ nhớt động Dtđ (m) : đường kính tương đương ống - Đối với ống tròn : Dtđ = Dống 4× S 4× a× b - Đối với ống hình chữ nhật : Dtđ = Π = a + b ( ) a, b (m) : chiều dài cạnh tiết diện ống Khi Re ≥ 4,000: dịng khí chế độ chảy xốy, xem dịng chảy khu vực nhẵn thủy lực Từ xác định hệ số trở lực ma sát λ theo bảng II.12/378–[6] Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực ma sát ống: L ρ × v2 ∆pms = λ × × (N / m2 ) Dtđ = λ× STT 462 x 182 462 x 182 ρ (kg/ m3) ∆ pms (mmH2O) 1.105 0.47 0.963 0.43 1.047 15.86 1.047 2.87 1.047 0.88 Tính trở lực cục bộ: GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 37 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục ống dẫn: v2 × ρ ∆pcb = ξ (mmH 2O ) 2× g Trong đó: ξ : hệ số trở lực  Hệ số trở lực đột mở: F0 (m2) : tiết diện ống dẫn khí từ quạt F1 (m2) : tiết diện ống dẫn khí đến buồng hịa trộn 2 F0 D0  350  ⇒ = =  = 0.36 F1 D12  580  Theo bảng N°11/387–[6], xác định ξ = 0.416 202 × 1.105 ⇒ ∆pcb1 = 0.416 × = 9.37 (mmH 2O ) × 9.81  Hệ số trở lực đoạn ống uốn cong 90°: Đối với ống tiết diện hình chữ nhật, vị trí uốn sau thùng sấy, trước vào cyclon Hệ số tổn thất cột áp cục dòng chảy chỗ uốn cong 90°: ξ = B ×C Trong đó: θ = 90° : A=1 (Bảng N°24/393–[6]) R = : B = 0.11 Chọn (Bảng N°25/393–[6]) Dtd a 182 = = 0.39 : C = 1.6 (Bảng N°26/393–[6]) b 462 ⇒ ξ = 1× 0.11× 1.6 = 0.176 65.532 × 1.047 = 40.33 (mmH 2O ) × 9.81  Hệ số trở lực ống ngả: F1, F2, F3 (m2): tiết diện ống tập trung, ống thẳng, ống nhánh v1, v2, v3 (m2): vận tốc dòng ống tập trung, ống thẳng, ống nhánh Ta có F1 = F2 = F3 Chọn góc phân nhánh α = 45° v2 = ⇒ ξ3 = 0.58 Hệ số trở lực ống nhánh: (Bảng N°22/392–[6]) v3 v2 = 0.5 ⇒ ξ2 = 0.1 Hệ số trở lực ống thẳng: (Bảng N°23/393–[6]) v1 Tổn thất áp suất đường ống rẽ thứ nhất: 65.532 × 1.047 = 132.91 (mmH 2O ) - Trên ống nhánh: ⇒ ∆pcb = 0.58 × × 9.81 65.532 × 1.047 ⇒ ∆pcb = 0.1× = 22.92 (mmH 2O ) - Trên ống thẳng: × 9.81 Tổn thất áp suất đường ống rẽ thứ hai: 32.772 × 1.047 = 33.24 (mmH 2O ) - Trên ống nhánh: ⇒ ∆pcb = 0.58 × × 9.81 ⇒ ∆pcb = 0.176 × GVHD: Thầy Hồng Minh Nam 38 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h 32.772 × 1.047 = 5.73 (mmH 2O ) × 9.81 Vậy tổn thất áp suất trở lực cục đường ống: - Trên ống thẳng: ⇒ ∆pcb = 0.1× ∆pcb = ∑ ∆pcbi = 9.37 + 40.33 + 132.91 + 22.92 + ( 33.24 + 5.73) = 283.47 (mmH 2O ) i =1 c Tính trở lực cho hệ thống: Tổn thất cột áp tĩnh: ∆pt = ∆pms + ∆pcb + ∆pht + ∆phaït = 20.51 + 283.47 + 4.88 + 115.13 = 423.99 (mmH 2O ) Tổn thất cột áp động: v × ρ 16.382 × 1.047 ∆pđ = = = 14.32 (mmH 2O ) 2× g × 9.81 Tổn thất cột áp tính tốn: ∆ptt = ∆pt + ∆pđ = 423.99 + 14.32 = 438.31 (mmH 2O ) Tổn thất cột áp toàn phần: 273 + t 760 ρ k ∆p = ∆ptt × × × × (mmH 2O ) (CT II.238a/463–[6]) 293 Pa ρ 9.81 Trong đó: t = 27°C ρ = 1.293 kg/m3: khối lượng riêng khí điều kiện chuẩn ρk = 1.105 kg/m3: khối lượng riêng khí điều kiện làm việc Pa = 760mmHg : áp suất nơi đặt quạt 273 + 27 760 1.105 ⇒ ∆p = 438.31× × × = 383.53 (mmH 2O ) 293 760 1.293 10.Tính tốn chọn quạt: Do ∆p > 300 mmH2O, nên ta chọn quạt trung áp Ư 9–57, N°5 ∆p1 = ∆p2 = 191.77 mmH2O Công suất trục động điện vận chuyển khói lị: V × ∆p × ρ × g N= (kW ) (CT II.239b/463–[6]) 1,000 ×η q ×η tr Trong đó: V = 5.51 m3/s = 19,836 m3/h ρ = 1.083 kg/m3 ηtr = 0.98 : chọn nối trục quạt với trục động khớp trục ηq = 0.5 (tra giản đồ đặc tuyến quạt ly tâm Ư 9–57, N°5) (H.II.58/489–[6]) Cơng suất quạt: 5.51× 191.77 × 1.083 × 9.81 N1 = = 22.91 (kW ) = 31 HP 1, 000 × 0.5 × 0.98 Cơng suất động điện: N đc = 1.1× N = 1.1× 22.91 = 25.2 (kW ) GVHD: Thầy Hồng Minh Nam 39 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 40 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h VI Tính giá thành thiết bị: STT Vật liệu –Thiết bị Số lượng Đơn vị tính Thép khơng rỉ Thép thường Quạt (cả motor) Bulông Motor điện quay thùng Ống thép (D > 50 cm) Ống thép (D < 30 cm) Van thép (D > 50 cm) Nhiệt kế điện trở 2,584.9 1,500.3 x 31 100 kg kg HP Cái Đơn giá (đồng/đơn vị tính) 50,000 10,000 600,000 2,000 HP 500,000 m 30,000 3.5 m 15,000 Cái 50,000 Cái 150,000 Tổng tiền vật tư Tiền công chế tạo lấy 100% tiền vật tư Giá thành thiết bị GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 41 Thành tiền (đồng) 129,245,000 15,003,000 37,200,000 200,000 1,500,000 60,000 52,500 100,000 300,000 183,660,500 183,660,500 367,321,000 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Phần IV: KẾT LUẬN GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 42 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Thiết bị sấy thùng quay thiết kế làm việc với thơng số kĩ thuật sau: - Năng suất 1,000 kg/h - Độ ẩm 35% → 11% - Thời gian mẻ sấy: 89 phút - Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị: 70°C - Nhiệt độ tác nhân sấy khỏi thiết bị: 36°C Nhìn chung, với hệ thống sấy thùng quay này, đảm bảo suất độ ẩm yêu cầu với thời gian sấy phù hợp Tuy nhiên, hệ thống số nhược điểm sau: chi phí cho nhiên liệu lớn; nhiệt độ khói lị khơng ổn định, khó điều chỉnh; thiết bị cồng kềnh; chi phí chế tạo cao GVHD: Thầy Hồng Minh Nam 43 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu ... Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Phần IV: KẾT LUẬN GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 42 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000. .. Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 40 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h... Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt suất 1,000 kg/h Phần III: TÍNH TỐN THIẾT BỊ SẤY GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp

Ngày đăng: 17/11/2012, 11:39

Xem thêm: Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kgh, Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kgh, Giới thiệu về nguyên liệu bắp: Phương pháp thực hiện quá trình sấy:, Cân bằng năng lượng cho thiết bị sấy lý thuyết: Cân bằng năng lượng cho thiết bị sấy thực:, Các thơng số của tác nhân sấy sau q trình sấy thực: Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trong q trình sấy thực: Lượng nhiên liệu tiêu hao: Hiệu suất thiết bị sấy:, Kiểm tra bề dày thùng: Tính tốc độ của tác nhân sấy trong thiết bị:, Tính trở lực qua thùng sấy: Tính chọn cánh đảo trộn:, Tính tốn buồng hòa trộn:, Tính chọn cyclon: Thiết kế bộ phận truyền động:, Tính vành đai: Tính con lăn đỡ: Tính con lăn chặn:, Tính gầu tải nhập liệu: Thiết kế và tính trở lực đường ống: