Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy MỤC LỤC ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ .4 Chương : GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung kỹ thuật sấy .6 1.1.1 Khái niệm mục đích .6 1.1.2 Phân loại phương pháp sấy .6 1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy a Ảnh hưởng nhiệt độ không khí b.Ảnh hưởng tốc độ chuyển động không khí c Ảnh hưởng độ ẩm tương đối không khí .9 d Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu 10 e Ảnh hưởng trình ủ ẩm .10 f Ảnh hưởng thân nguyên liệu 10 1.1.4 Vai trò sấy kỹ thuật đời sống 10 1.2.1 Cấu tạo .12 1.2.2 Nguyên lý hoạt dộng .14 1.2.3 Ưu, nhược điểm sấy thùng quay .15 1.2.4 Lựa chọn thiết bị .16 1.3 Quặng apatit trình sản xuất phân lân nung chảy 16 1.3.1 Quặng apatit 16 CHƯƠNG : TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU 24 2.1.3 Vật liệu sấy cát với thông số 25 2.2.2 Nhiệt dung riêng than đá 26 2.2.3 Nhiệt trị than .26 2.2.4 Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy kg than 26 2.2.5 Entanpi nước hỗn hợp khói .27 2.2.6 Hệ số không khí thừa sau trình hoà trộn 27 2.2.6.1 Nhiệt lượng vào buồng đốt đốt kg than 28 2.2.6.2 Nhiệt lượng khỏi buồng đốt buồng trộn 29 2.2.7 Trạng thái khói trước vào thùng sấy 32 2.2.7.1 Nhiệt độ khói .32 2.2.7.2 Hàm ẩm khói .32 2.2.7.3 Hàm nhiệt khói 32 2.2.7.4 Độ ẩm .32 3.1.2 Lượng phân lân nung chảy khỏi thùng sấy 34 3.2 Các thông số thùng sấy 34 3.2.1 Thể tích thùng sấy 34 3.2.2 Chiều dài ,đường kính bề dày thùng 34 3.2.2.1 Đường kính thùng 34 3.2.2.2 Chiều dài thùng .35 3.2.2.3 Chiều dày thân thùng .35 3.2.3 Thời gian lưu vật liệu thùng 35 3.2.4 Số vòng quay thùng 35 3.2.5 Công suất cần thiết để quay thùng 36 3.2.6 Các thông số thùng sấy 36 3.2.6.1 Cấu tạo thân thùng 36 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy 3.2.6.2 Đường kính thùng 36 3.2.6.3 Chiều dài thùng .37 3.2.6.4 Loại cánh 37 3.2.6.5 Tốc độ quay 37 3.3 Quá trình sấy lý thuyết 37 3.3.1 Trạng thái khói khỏi thùng sấy .37 3.3.1.1 Nhiệt độ 37 3.3.1.2 Hàm nhiệt 37 3.3.1.3 Hàm ẩm 37 3.3.1.4 Độ ẩm 37 3.3.2 Cân nhiệt lượng trình sấy 38 3.4 Quá trình sấy thực tế .38 3.4.1 Nhiệt tổn thất môi trường 38 3.4.1.1 Xác định hệ số truyền nhiệt K 39 3.4.1.2 Diện tích xung quanh thùng sấy .44 3.4.1.3 Hiệu số nhiệt độ trung bình 44 3.4.2 Tổn thất phân lân nung chảy mang khỏi thùng sấy 45 3.4.3 Xác định giá trị ∆ (Lượng nhiệt bổ sung thực tế) 46 3.4.4 Trạng thái khói khỏi thùng sấy .46 3.4.4.1 Nhiệt độ 46 3.4.4.2 Hàm ẩm 46 3.4.4.4 Hàm nhiệt .47 3.4.5 Lượng khói cần thiết để bốc kg ẩm 47 3.4.6 Lượng than cần thiết cho trình 47 3.4.7 Cân nhiệt lượng thiết bị sấy 47 3.4.8 Kiểm tra lượng nhiệt mát môi trường 48 3.4.9 Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy 48 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 49 4.1 Tính toán hệ thống dẫn động 49 4.1.1 Tính toán lựa chọn động 49 Công suất cần thiết để quay thùng : Pt = Nt = 16,636 ( kW ) 49 4.1.2 Tính toán động học hệ thống dẫn động khí 50 4.1.2.1 Xác định tỷ số truyền hệ thống dẫn động 50 4.1.2.2 Phân tỷ số truyền hệ dẫn động 50 4.1.2.3 Số vòng quay bánh chủ động 50 4.1.2.4 Công suất trục bánh chủ động 50 4.1.2.5 Momen quay trục bánh chủ động .51 4.2.2.1 Ứng suất tiếp xúc 52 4.2.2.2 Ứng suất uốn 52 4.2.2.3 Ứng suất tải cho phép 53 4.2.3 Các thông số truyền 54 4.2.3.1 Khoảng cách trục 54 4.2.3.2 Các thông số ăn khớp .54 4.2.3.3 Đường kính .55 4.2.3.4 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 56 4.2.3.5 Kiểm nghiệm độ bền uốn 58 4.2.3.6 Kiểm nghiệm tải 60 4.2.3.7 Các thông số kích thước truyền bánh trụ 60 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy 4.3 Kiểm tra độ bền thân thùng .60 4.3.1 Trọng lượng vật liệu thùng 60 4.3.3 Trọng lượng bánh vòng 61 4.3.4 Trọng lượng cánh xới 62 4.3.5 Trọng lượng vành đai 62 4.3.6 Khoảng cách hai vành đai .62 4.3.7 Tải trọng đơn vị chiều dài thùng không kể bánh vòng .62 ( N/cm ) ( 90 – TTTKMHCT1 ) 62 4.3.8 Momen uốn tải trọng gây 62 4.3.9 Momen uốn bánh vòng gây 63 4.3.10 Momen chống uốn 63 4.3.11 Ứng suất thân thùng 63 4.4 Tính toán vành đai 63 4.4.1 Tải trọng vành đai .63 4.4.2 Phản lực lăn .63 4.4.3 Bề rộng vành đai .64 4.4.4 Bề dày vành đai 64 Với thùng nặng bề dày vành đai là: 64 4.4.5 Momen uốn .64 4.4.6 Momen chống uốn 65 4.4.7 Các thông số vành đai 65 4.5 Tính toán lăn đỡ .65 4.5.1 Bề rộng lăn 66 b = B + = 35 + = 38 ( cm ) (T250- HDTKMHCT1) 66 4.5.2 Đường kính lăn 66 Chọn sơ đường kính lăn đỡ theo công thức: 66 4.5.4 Các thông số lăn đỡ 67 4.6 Tính toán lăn chặn 67 4.6.1 Lực lớn tác dụng lên lăn chặn 67 4.6.2 Xác định bán kính lăn chặn 67 4.6.3 Kiểm tra độ bền lăn chặn 68 4.6.4 Các thông số lăn chặn 68 5.1.1 Diện tích bề mặt ghi lò 69 5.1.2 Thể tích buồng đốt 69 5.1.3 Chiều cao buồng đốt 70 5.1.4 Số ghi lò 70 5.1.5 Tỉ lệ mắt ghi: f/F .70 5.2 Tính toán chọn quạt 70 5.2.1 Năng suất quạt 70 5.2.2 Công suất quạt 70 5.2.3 Chọn quạt 72 Với tổn thất áp suất 158,823 ( mmHg ) suất quạt 29680,535 ( m3/h ) theo hình 15TKHTTBS ta chọn quạt số hiệu quạt ly tâm II - - 70 - No7 ; 72 Bảng phụ lục : 73 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc HÀ NỘI ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ ***_Số : 35_*** Họ tên HS - SV : LÊ VĂN THÀNH Lớp : ĐH Hoá Khoá: Khoa : Công nghệ Hoá Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Hoàn NỘI DUNG Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy bán thành phẩm phân lân nung chảy với suất 9150 kg/giờ Các số liệu ban đầu: - Độ ẩm đầu vật liệu: 15% - Độ ẩm cuối vật liệu: 1% - Nhiệt độ khói vào : 3000C - Nhiệt độ khói : 1050C TT Tên vẽ Vẽ dây chuyền sản xuất Vẽ máy sấy thùng quay Khổ giấy Số lượng A4 01 A0 01 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nguyễn Văn Hoàn GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy LỜI MỞ ĐẦU Nước ta phát triển theo hướng công nghiệp hóa đại hóa, ngành công nghiệp ngành công nghiệp hóa chất trọng phát triển ứng dụng nhiều ngành như: thực phẩm, vật liệu xây dựng, phân bón, dược phẩm, đồ gốm Sấy trình quan trọng dây chuyền sản xuất đó.Trong ngành công nghiệp thực phẩm để bảo quản sản phẩm lâu dài sau thu hoạch, sau sản xuất người ta phải phơi, sấy khô Còn ngành công nghiệp hoá chất, vật liệu xây dựng quy trình kỹ thuật yêu cầu phối trộn nguyên nhiên liệu có độ ẩm phù hợp với yêu cầu công nghệ Ngoài trình sấy mang lại nhiều lợi ích thiết thực đời sống sinh hoạt như: kéo dài thời gian sử dụng, giảm bớt chi phí vận chuyển, vận chuyển dễ dàng hơn,… Đồ án nội dung sấy tập lớn nằm chương trình môn trình thiết bị khoa công nghệ Hoá trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội, giúp cho sinh viên có kĩ trình tra cứu số liệu, tính toán, đồng thời nắm vững công nghệ sấy nói riêng trình công nghệ Hoá Học nói chung Được thầy giáo Nguyển Văn Hoàn giao nhiêm vụ: “Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy bán thành phẩm phân lân nung chảy với suất 9150 kg/giờ.” Dựa kiến thức học với hướng dẫn tận tình thầy em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàn thầy cô khoa Công Nghệ Hoá bảo, giúp đỡ tận tình em thời gian em hoàn thành đồ án Do hạn chế tài liệu tham khảo kiến thức nên đồ án chắn không tránh khỏi sai sót, em mong nhận đóng góp, sữa chữa thầy Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện: LÊ VĂN THÀNH Lớp: ĐH Hoá2 _K GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy Chương : GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung kỹ thuật sấy 1.1.1 Khái niệm mục đích - Khái niệm: Sấy trình dùng nhiệt để làm bốc nước khỏi vật liệu ẩm - Mục đích: + bảo quản nguyên vật liệu ( thực phẩm, hóa chất, quặng ) sấy làm giảm độ ẩm vật liệu đến mức cần thiết vi khuẩn, nấm mốc,nấm men bị ức chế không phát triển hoạt động được, giảm hoạt động enzim + Tiết kiệm lượng tiêu tốn cho trình vận chuyển sấy làm giảm kích thước trọng lượng vật liệu + Đảm bảo thông số kĩ thuật cho trình gia công vật liệu + Đảm bảo tính mĩ thuật 1.1.2 Phân loại phương pháp sấy Có nhiều cách để phân loại: - Phân loại theo nguồn lượng sử dụng để sấy hai loại sấy: + Sấy tự nhiên: Tiến hành bay tự nhiên lượng tự nhiên lượng mặt trời, lượng gió Dùng phương pháp đỡ tốn lượng không chủ động điều chỉnh vận tốc trình theo yêu cầu kĩ thuật, suất thấp + Sấy nhân tạo: sử dụng nguồn lượng người tạo khói lò, nước bão hòa, dòng điện Phương pháp khắc phục nhược điểm phương pháp sấy tự nhiên - Phân loại theo phương pháp truyền nhiệt kĩ thuật sấy: + Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không khí nóng, khói lò ( gọi tác nhân sấy ) + Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mà truyền nhiệt gián tiếp cho vách ngăn GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy + Sấy tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng lượng tia hồng ngoại nguồn nhiệt phát truyền cho vật liệu sấy + Sấy dòng điện cao tầng: Phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng toàn chiều dày lớp vật liệu + Sấy thăng hoa: Phương pháp sấy môi trường có độ chân không cao nhiệt độ thấp nên ẩm tự vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành không qua trạng thái lỏng Ba phương pháp cuối sử dụng công nghiệp nên gọi chung phương pháp sấy đặc biệt Trong công nghiệp hóa chất thực phẩm, công nghệ thiết bị sấy đối lưu tiếp xúc sử dụng phổ biến cả, phương pháp sấy đối lưu Nó có nhiều dạng khác sấy hầu hết dạng vật liệu sấy - Dựa vào phương pháp làm việc + Máy sấy liên tục + Máy sấy gián đoạn - Dựa vào áp suất làm việc: + Sấy chân không + Sấy áp suất thường - Dựa vào cấu tạo thiết bị: + Thiết bị sấy buồng: sấy tất loại vật liệu, cấu tạo thiết bị đơn giản vật liệu không đảo trộn trình sấy dẫn đến sấy không đồng đều, thời gian sấy dài, suất thấp Thiết bị làm việc không liên tục phải ngừng hoạt động để nạp tháo vật liệu làm tổn thất lượng nhiều Khí nóng phân bố không đồng toàn buồng sấy + Thiết bị sấy hầm: hầm cấu tạo đơn giản, suất cao, làm việc bán liên tục, sấy không đồng lớp vật liệu + Thiết bị sấy nhiều băng tải: vật liệu đảo trộn, thời gian sấy nhanh, sấy đồng thích hợp sấy vật liệu dạng hạt bị vỡ vụn rau, quả, sấy ngũ cốc, sấy bánh kẹo không sấy vật liệu khích thước lớn, vật GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy liệu bị vỡ vụn, không sấy vật liệu ẩm có khả bị bết dính lại băng tải làm giảm hiệu sấy + Thiết bị sấy thùng quay: cường độ bốc ẩm lớn có, trình sấy đặn, tiếp xúc khói nóng vật liệu tốt, thời gian sấy nhanh, thiết bị gọn, khí hóa, tự động hóa hoàn toàn, thích hợp sấy nhiều loại vật liệu, suất lớn Vật liệu bị đảo trộn nhiều dễ bị vỡ vụn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, không sấy vật liệu có độ bết dính lớn làm giảm hiệu sấy, cấu tạo thiết bị phức tạp + Thiết bị sấy tầng sôi: cường độ sấy lớn, suất cao, suất cao, thiết bị sấy đồng đều, khí hóa tự động hóa hoàn toàn nhiên khó vật liệu bị vỡ vụn tạo bụi, bào mòn thiết bị, tốn lượng cho thiết bị thu hồi bụi + Thiết bị sấy phun: sấy nhanh, vật liệu dạng bột mịn không cần nghiền, phụ hợp vật liệu không sấy nhiệt độ cao nhiên kích thước phòng sấy lớn, tốc độ tác nhân sấy nhỏ cường độ sấy nhỏ tiêu tốn lượng lớn, cấu tạo thiết bị phức tạp 1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy a Ảnh hưởng nhiệt độ không khí Trong điều kiện khác không đổi độ ẩm không khí, tốc độ gió…, việc nâng cao nhiệt độ làm tăng nhanh tốc độ làm khô lượng nước nguyên liệu giảm xuống nhiều Nhưng tăng nhiệt độ giới hạn cho phép nhiệt độ làm khô cao làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín gây nên tạo màng cứng lớp bề cản trở tới chuyển động nước từ lớp bên bề mặt Nhưng với nhiệt độ làm khô thấp, giới hạn cho phép trình làm khô chậm lại dẫn đến thối rữa, hủy hoại nguyên liệu Nhiệt độ sấy thích hợp xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ chức thịt nhân tố khác Khi sấy nhiệt độ khác nguyên liệu có biến đổi khác ví dụ: nhiệt độ sản phẩm tŕnh sấy cao 600 ΟC protein bị biến tính, 900 ΟC GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy fructaza bắt đầu caramen hóa phản ứng tạo melanoidin tạo polyme cao phân tử chứa N không chứa N, có màu mùi thơm xảy mạnh mẽ Nếu nhiệt độ cao nguyên liệu bị cháy làm giá trị dinh dưỡng giá trị cảm quan sản phẩm Quá trình làm khô tiến triển, cân khuếch tán nội khuếch tán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn tốc độ khuếch tán nội chậm lại dẫn đến tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến trình làm khô b.Ảnh hưởng tốc độ chuyển động không khí Tốc độ chuyển động không khí có ảnh hưởng lớn đến trình sấy, tốc độ gió lớn nhỏ lợi cho trình sấy Vì tốc độ chuyển động không khí lớn khó giữ nhiệt lượng nguyên liệu để cân tŕnh sấy, tốc độ nhỏ làm cho trình sấy chậm lại Vì vậy, cần phải có tốc độ gió thích hợp, giai đoạn đầu trình làm khô Hướng gió ảnh hưởng lớn đến tŕnh làm khô, hướng gió song song với bề mặt nguyên liệu tốc độ làm khô nhanh Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệu với góc 45 oC tốc độ làm khô tương đối chậm, thổi thẳng vuông góc với nguyên liệu tốc độ làm khô chậm c Ảnh hưởng độ ẩm tương đối không khí Độ ẩm tương đối không khí nhân tố ảnh hưởng định đến trình làm khô, độ ẩm không khí lớn trình làm khô chậm lại Các nhà bác học Liên Xô nước khác chứng minh rằng: độ ẩm tương đối không khí lớn 65% trình sấy chậm lại rõ rệt, độ ẩm tương đối không khí khoảng 80% trở lên trình làm khô dừng lại bắt đầu xảy tượng ngược lại, tức nguyên liệu hút ẩm trở lại Để cân ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại tránh tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn tức vừa sấy vừa ủ Làm khô điều tự nhiên khó đạt độ ẩm tương đối không khí 50% đến 60% nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó, GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy phương pháp để làm giảm độ ẩm không khí tiến hành làm lạnh nước ngưng tụ lại Khi hạ thấp nhiệt độ không khí điểm sương nước ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối không khí hạ thấp Như để làm khô không khí người ta áp dụng phương pháp làm lạnh d Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu Kích thước nguyên liệu ảnh hưởng đến trình sấy Nguyên liệu bé, mỏng tốc độ sấy nhanh, nguyên liệu có kích thước bé mỏng làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ Trong điều kiện giống chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí quyển) tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyên liệu δ e Ảnh hưởng trình ủ ẩm Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích làm cho tốc độ khuếch tán nội khuếch tán ngoại phù hợp để làm tăng nhanh trình làm khô Trong làm khô tŕnh ủ ẩm người ta gọi làm khô gián đoạn f Ảnh hưởng thân nguyên liệu Tùy vào thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học nguyên liệu như: nước, lipit, chất khoáng, protein, Vitamin, kết cấu tổ chức thịt hay lỏng lẻo 1.1.4 Vai trò sấy kỹ thuật đời sống Sấy qúa trình tách nước (ẩm) khỏi vật liệu phương pháp nhiệt Ngày xưa người ta biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên đơn giản phơi nắng Tuy nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn cần diện tích sân phơi rộng phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi mùa mưa Vì vậy, ngành công nghiệp người ta thường phải tiến hành trình sấy nhân tạo - Kết qúa trình sấy hàm lượng chất khô vật liệu tăng lên Điều có ý nghĩa quan trọng nhiều phương diện khác Ví dụ: GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 10 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy → Gvl = 9150.9,81.62,253 = 93132,044 ( N ) 60 4.3.2 Trọng lượng thùng rỗng π Gt = g.Lt.{[(Dt+2.δ3)2–Dt2+Dn2–(Dn – 2.δ1 )2].ρ1 +[(Dn – 2.δ1)2–(Dt+ 2δ3)2].ρ2}( N ) Trong : g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 ( m/s2 ) Lt : Chiều dài thùng; Lt = ( m ) Dt : Đường kính thùng; Dt = 1,8 ( m ) Dn : Đường kính thùng; Dn = 1,88 ( m ) δ1 : Độ dày lớp bảo vệ thùng; δ1 = 0,002 ( m ) δ2 : Độ dày lớp cách nhiệt; δ2 = 0,02 ( m ) δ3 : Độ dày thân thùng; δ3 = 0,018 ( m ) ρ1 : Khối lượng riêng thép CT3; ρ1 = 7850 ( kg/m3 ) ρ2 : Khối lượng riêng bê tông xốp; ρ2 = 1500 ( kg/m3 ) → Gt = π 9,81.9.{[( 1,8 + 2.0,018 )2 – 1,82 + 1,882 – ( 1,88 – 2.0,002 ) + [( 1,88 – 2.0,002 )2 – ( 1,8 +2 0,018 )2].1500} = ].7850 135068,41 (N) 4.3.3 Trọng lượng bánh vòng Gbr = π ( d2a2 – d2f2).bw.ρ.g ( N ) Trong : da2 : Đường kính đỉnh bánh vòng; da2 = 2,040 ( m ) df2 : Đường kính đáy vòng; df2 = 1,950 ( m) bw : Bề rộng vành răng; bw = 0,48015 ( m ) ρ : Khối lượng riêng thép CT3; ρ = 7850 ( kg/m3 ) g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 ( m/s2 ) → Gbr = π ( 2,042 – 1,952 ).0,48015.7850.9,81 = 10423,19 ( N ) GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 61 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy 4.3.4 Trọng lượng cánh xới Chọn Gcx = 4000 ( N ) 4.3.5 Trọng lượng vành đai G vd = π ( Dv2 – Dn2 ).bv.ρ.g ( N) Trong : Dv : Đường kính vành đai; Dv = ( 1,1 ÷ 1,2 ).Dn = ( 1,1 ÷ 1,2 ).1,88 = ( 2,068 ÷ 2,256 ) ( m ) Chọn Dv = 2,1 ( m ) bv : Bề rộng vành đai; Chọn bv = 0,2 ( m ) ρ : Khối lượng riêng thép CT3; ρ = 7850 ( kg/m3 ) g : Gia tốc trọng trường; g = 9,81 ( m/s2 ) → Gvd = π ( 2,12 – 1,882 ).0,2.7850.9,81 = 10591,666 ( N ) Vậy, trọng lượng toàn thùng : G = Gvl + Gt + Gbr + 2.Gvd + Gcx = 93132,044 + 135068,41 + 10423,19 + 2.10591,666 + 4000 = 263806,976 ( N ) 4.3.6 Khoảng cách hai vành đai Ld = 0,586.Lt ( m ) ( 84 – TTTKMHCT1 ) Trong : Lt : Chiều dài thùng; Lt = ( m ) → Ld = 0,586.9 = 5,274 ( m ) 4.3.7 Tải trọng đơn vị chiều dài thùng không kể bánh vòng q= G − Gbr ( N/cm ) ( 90 – TTTKMHCT1 ) Lt →q= 263806,976 − 10423,19 = 281,538 ( N/cm ) 900 4.3.8 Momen uốn tải trọng gây M1 = q.L2d ( N.cm ) ( 90 – TTTKMHCT1 ) GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 62 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy → M1 = 281,538.527,4 = 9788751,084 ( N.cm ) 4.3.9 Momen uốn bánh vòng gây M2 = Gbr Ld 110423,19.527,4 = = 1374297,602 ( N.cm ) 4 Tổng momen uốn : M = M1 + M2 = 9788751, 084+ 1374297,602 = 11163048,69 ( N.cm ) 4.3.10 Momen chống uốn π Dt2 S W= ( 90 – TTTKMHCT1 ) Trong : Dt : Đường kính thùng; Dt = 180 ( cm ) S : Bề dày thùng sấy; S = 1,8 ( cm ) →W = π 180 2.1,8 = 45804,421 ( cm3 ) 4.3.11 Ứng suất thân thùng σ= M 11163048,69 = = 243,711 ( N/cm2 ) < [σ]CT3 = 4000 ( N/cm2 ) W 45804,421 Vậy, thùng đảm bảo điều kiện bền có bề dày 1,8 cm 4.4 Tính toán vành đai 4.4.1 Tải trọng vành đai Q' = G cosα Với : G: Trọng lượng toàn thùng , G = 263806,976 (N) α : Góc nghiêng thùng , α = 2,5o → Q' = 263806,976 cos 2,5 = 131777,945 4.4.2 Phản lực lăn T= Q' ( N ) ( 84 – TTTKMHCT1 ) 2.cosϕ GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 63 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy Trong : φ : Góc tạo lăn thùng; Chọn φ = 30o →T = 131777,945 = 76082,032 ( N ) cos 30 4.4.3 Bề rộng vành đai Bề rộng vành đai phụ thuộc vào đại lượng tải trọng riêng cho phép 1cm chiều dài tiếp xúc vành đai bề mặt lăn Bề rộng vành đai phải thỏa mãn điều kiện : B≥ T ( 10.20 – 84 – TTTKMHCT1 ) Po Trong : Po : Tải trọng riêng cho phép, vận tốc quay thùng 1,86 (vg/ph) Po = 2400 ( N/cm ).(chọn thùng quay chậm) →B≥ 76082,032 = 31,7 ( cm ) 2400 Chọn B = 35 cm 4.4.4 Bề dày vành đai Với thùng nặng bề dày vành đai là: h= B 35 = = 13,46 (cm) 2,6 2,6 4.4.5 Momen uốn Mu = 2.TRA ( 10.21 – 84 – TTTKMHCT1 ) Trong : T : Tải trọng vành đai; T = 76082,032( N ) R : Bán kính vành đai; R = 2,1 = 105 ( cm ) A : Hệ số phụ thuộc vào tính chất tải trọng phương pháp lắp vành đai với thân thùng; Theo 85 – TTTKMHCT1 ta có với vành đai lắp cứng với thân thùng GVHD: Nguyễn Văn Hoàn A Page 64 = 0,08 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy 0,09; Chọn A= 0,08 → Mu = 2.76082,032.105.0,08 = 1278178,138 ( N.cm ) 4.4.6 Momen chống uốn W= Mu ( cm3 ) ( 91 – TTTKMHCT1 ) [σ ] Trong : [σ] : Ứng suất cho phép vật liệu làm thùng; Chọn vật liệu làm thùng thép đúc với [σ] = 15600 ( N/cm2 ) W= 1278178,138 = 81,934 ( cm3 ) 15600 Kiểm tra lại bề dày vành đai : Ta có : h≥ 6.W B = 6.81,934 = 3,748 ( cm ) 35 Vậy vành đai đủ bền 4.4.7 Các thông số vành đai - Đường kính vành đai : Đường kính : Dt = 1,8 ( m ) Bề dày vành đai : h = 0,1346 ( m ) - Bề rộng vành đai : B = 0,35 ( m ) - Vật liệu làm vành đai : Thép đúc 4.5 Tính toán lăn đỡ Con lăn đỡ tiếp nhận tất trọng lượng thùng quay vật liệu thùng Các gối đỡ lăn phải lắp đặt cho lăn di chuyển theo phương thẳng góc với trục thùng xoay xung quanh tâm thùng để thay đổi góc nghiêng thùng GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 65 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy 4.5.1 Bề rộng lăn b = B + = 35 + = 38 ( cm ) (T250- HDTKMHCT1) 4.5.2 Đường kính lăn Chọn sơ đường kính lăn đỡ theo công thức: dc≥ T (300 ÷ 400) Bc (T 250 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) → dc ≥ 76082,032 = 6,674 (cm) 300.38 Kiểm tra đường kính theo tiêu chuẩn 0,25D ≤ d c ≤ 0,33D (T 250 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) D: Đường kính vành đai D = Dv +2h = 2,1 + 2.0,1346(m) = 2,3692 (m) = 236,92 (cm) → 0,25.236,92 ≤ dc ≤ 0,33.236,92 59,23 ≤ dc ≤ 78,1836 (cm) Vậy chọn đường kính lăn đỡ dc = 60 (cm) 4.5.3 Ứng suất tiếp xúc σ max = 0, 418 P.E R+r ( N/cm2 ) ( 10.27 – 86 – TTTKMHCT1 ) R.r Trong : P : Lực tác dụng đơn vị chiều dài tiếp xúc; P= T 76082,032 = = 2173,772 (N/cm) B 35 E : Hệ số mô men đàn hồi vật liệu Theo 92 – TTTKMHCT1 ta có E = 1,75.107 R : Bán kính vành đai: R = r : Bán kính lăn đỡ; r = GVHD: Nguyễn Văn Hoàn D 236,92 = = 118,46 (cm) 2 d c 60 = = 30 ( cm ) 2 Page 66 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy → σ max = 0,418 2184,319.1,75.10 118,46 + 30 = 16703,657 ( N/cm2 ) 118,46.30 Ta thấy σmax < [σ]CT5 = 60000 (N/cm2) Vậy, độ bền đảm bảo 4.5.4 Các thông số lăn đỡ Đường kính lăn đỡ : dc = 0,6 ( m ) Bề rộng lăn đỡ : b = 0,38 ( m ) Vật liệu làm lăn đỡ : thép CT5 4.6 Tính toán lăn chặn Thùng đặt nghiêng so với mặt phẳng ngang góc α có xu hướng tụt xuống tác dụng trọng lực Vì cần có lăn chặn để ngăn cho thùng không tụt xuống Con lăn chặn hình cầu hình nón Trong trường hợp lựa chọn lăn chặn hình nón 4.6.1 Lực lớn tác dụng lên lăn chặn Umax = G.( sinα + f ) ( N ) ( 10.31 – 86 – TTTKMHCT1 ) Trong : G : Trọng lượng toàn phần thùng; G = 263806,976 ( N ) α : Góc nghiêng thùng; α = 2,5o f : Hệ số ma sát vành đai lăn chặn; f = 0,1 → Umax = 263806,976.( sin2,5 + 0,1 ) = 37887,796 ( N ) 4.6.2 Xác định bán kính lăn chặn Bố trí trục lăn chặn vuông góc với trục thùng quay Khi đó, góc đỉnh nón tính theo công thức : tg β = r ( 19.29 – 87 – TTTKMHCT1 ) R Trong : r : Bán kính lăn chặn β : Góc đỉnh nón; Chọn β = 10o R : Bán kính vành đai; R = 118,46 ( cm ) GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 67 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy → r = tan10.118,46 = 20,888 ( cm ); Chọn r = 21 ( cm ) 4.6.3 Kiểm tra độ bền lăn chặn σ max = 0,148 P.E ( N/cm2 ) ( 10.33 – 88 – TTTKMHCT1 ) R Trong : P : Lực tác dụng lên đơn vị chiều dài tiếp xúc; P= U max ( N ) ( 88 – TTTKMHCT1 ) l Với l chiều dài tiếp xúc; chọn l = 50 ( cm ) P= 37887,796 = 757,756 ( N/cm ) 50 → σ max = 0,148 757,756.1,75.10 = 1565,884 ( N/m2 ) 118,46 Ta thấy σmax < [σ]CT5 = 60000 ( N/cm2 ) Vậy, độ bền đảm bảo 4.6.4 Các thông số lăn chặn Loại lăn : Con lăn chặn hình nón Cách bố trí : Bố trí trục lăn vuông góc với trục thùng quay Bán kính lăn chặn : r = 21 ( cm ) Góc đỉnh nón : β = 10o GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 68 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy CHƯƠNG : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 5.1 Tính toán buồng đốt Để đốt cháy nhiên liệu tạo khói cho thùng sấy dạng khói lò người ta thường sử dụng thiết bị đốt Thiết bị đốt cần đảm bảo đốt cháy nhiên liệu cách hiệu mặt khác phải đơn giản kết cấu dễ sử dụng Để đốt nhiên liệu than đá người ta thường sử dụng thiết bị đốt gọi buồng đốt Do thiết bị sấy thùng quay cần công suất nhiệt nhỏ người ta thường dùng lò đốt thủ công áp dụng hệ thống sấy thùng quay (chủ yếu lò đốt thủ công dạng ghi phẳng ) 5.1.1 Diện tích bề mặt ghi lò F= 0, 28.B.Qt ( m2 ) ( 3-2 – 105 – Lò công nghiệp ) r Trong : B : Lượng than cần đốt 1h; B =223,392 ( kg ) Qt : Nhiệt trị thấp than; Qt = 29480,846 ( kJ/kg ) r : Cường độ nhiệt ghi; ta có : r = (348÷1744).103 (w/m2) (Theo bảng 3-3 – 105 – Lò công nghiệp) Ta chọn r = 450.103 ( W/m2 ) →F = 0,28.223,392 29480,846 = 4,098 ( m2 ) 450.10 5.1.2 Thể tích buồng đốt V= Qt B ( m3 ) ( 3-3 – 105 – Lò công nghiệp ) q Trong : q : Mật độ nhiệt thể tích buồng đốt; q = (290 348).103 (W/m3) chọn : q = 340.103 ( W/m3 ) GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 69 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy ( Theo bảng 3-2 – 106 – Lò công nghiệp) 29480,846 223,392 = 20,237 ( m3 ) 340.10 →V = 5.1.3 Chiều cao buồng đốt H= →H= V ( m ) ( 3-4 – 106 – Lò công nghiệp ) F 20,237 = 4,938 ( m ) 4,098 5.1.4 Số ghi lò Chọn loại ghi lò có kích thước ( 340×45 ) mm Vậy, số ghi : n = F 4,098 = = 267,843 0,34.0,045 0,34.0,045 Chọn số ghi 268 5.1.5 Tỉ lệ mắt ghi: f/F Căn vào loại than , cỡ hạt than mà chọn tỉ lệ mắt ghi, diện tích mặt ghi lò cho phù hợp Với loại than ta chọn tỉ lệ f/F =25÷30% 5.2 Tính toán chọn quạt 5.2.1 Năng suất quạt V = L.v ( 17.34 – 333 – TTTKHTS ) Trong : L : Lượng khói cần thiết cho thùng; L = 21566,081 ( kg/h ) v : Thể tích không khí ẩm kg khói Theo PL5 – 349 – TTVTKHTS nhiệt độ trung bình khói thùng 202,5oC độ ẩm khói vào thùng 0,0003406% ta có v = 1,37626 ( m3/kg ) → V = 21566,081 1,37626 = 29680,535 ( m3/h ) 5.2.2 Công suất quạt N= V H ( kW ) (Bơm – Máy nén – Quạt) 3600.102.η Trong : GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 70 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy V : Năng suất quạt; V = 29680,535 ( m3/h ) η : Hiệu suất thủy lực; η = ( 0,4÷0,6) Chọn η = 0,6 H : Tổng trở lực cần khắc phục ( mmHg ); H = ∑ ∆Pi = ∆P1 + ∆P2 + ∆P3 ( mmHg ) •Tính ∆P1 :  B  ∆P1 = m  ÷  150.F  m : Hệ số phụ thuộc vào hàm lượng tro loại ghi lò; chọn m = 40 B : Lượng than cần đốt 1h; B = 223,392 ( kg/h ) F : Diện tích ghi lò; F = 4,098 ( m2 )  223,392  → ∆P1 = 40.  = 5,283 ( mmHg )  150.4,098  •Tính ∆P2 : ∆P2 trở lực lớp than trở lực ghi lò; chọn ∆P = 120 ( mmHg ) •Tính ∆P3 :  λ l  v ρ ∆P3 =  + ξ + 1÷ ( mmHg )  d  2.g Với : ρ : Khối lượng riêng không khí; ρ = 1,2 ( kg/m3 ) l : Chiều dài đường ống dẫn khói từ quạt đến buồng đốt; l = ( m ) v : Vận tốc khí ống; v = 20 ( m/s ) ξ : Hệ số trở lực van đường ống; ξ = 0,32 λ : Hệ số ma sát phụ thuộc vào chuẩn số Re; Chuẩn số Re : Re = v.d ρ µ Tính đường kính ống : GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 71 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy d= V 29680,535 = = 0,525 ( m ) 3600.0,785.v 3600.0,785.20 Theo bảng I.255 – 318 – STT1 ta có độ nhớt khói 202,5oC : μ = 26,0675.10-6 → Re = →λ = (1,81 lg Re− 1,64 ) = ( Ns/m2 ) 20.0,525.1,2 = 483360,5064 26,0675.10 −6 = 0,01337 (1,81 lg 483360,506 − 1,64)  0,01337.2  20 2.1,2 → ∆P3 =  + 0,32 + 1 = 33,540 ( mmHg )  0,525  2.9,81 → H = 5,283 + 120 + 33,540 = 158,823 ( mmHg ) →N= 29680,535 158,823 = 18,186 ( kW ) 3600.120.0,6 5.2.3 Chọn quạt Chọn vận tốc khói thùng ( m/s ) Với tổn thất áp suất 158,823 ( mmHg ) suất quạt 29680,535 ( m3/h ) theo hình 15- TKHTTBS ta chọn quạt số hiệu quạt ly tâm II - - 70 - No7 ; η = 0,6 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 72 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy Bảng phụ lục : STT Tên chi tiết Ký hiệu Đơn vị Chiều dài thùng Đường kính Thể tích thùng Bề dày thùng Lt Dt Vt δ m m m3 m 1,8 22,0922 0,018 Góc ϕ độ 2,5 nghiêng thùng Vòng quay thùng Khoảng cách trục Kích thước 10 Đường kính đáy nt aw da1 da2 df1 vg/ph mm mm mm mm 1,84 1067 240 2040 150 11 12 Chiều rộng vành df2 bw mm mm 1950 480,15 13 14 15 Đường kính vành đai Dv Bề rộng vành đai bv Khoảng cách hai vành Ld m m m 2,1 0,2 5,274 đai 16 Chọn bề rộng vành B cm 35 17 đai Góc độ 2,5 18 19 thùng Phản lực lăn T Tải trọng Q’ N N 76082,032 132417,322 20 21 22 vành đai Bề dày vành đai H Bề rộng lăn đỡ B Đường kính lăn dc cm cm cm 13,46 38 60 23 đỡ Bán kính vành R cm 118,46 24 25 đai Bán kính lăn đỡ R Chọn chiều dài tiếp L cm cm 30 50 nghiêng GVHD: Nguyễn Văn Hoàn α Page 73 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy 26 xúc Diện tích ghi lò 27 28 Công suât quạt N Đường kính D F m2 4,098 KW m 18,186 0,525 ống GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 74 Lê Văn Thành _CNH2-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB – Sấy TÀI LIỆU THAM KHẢO Tính toán trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm tâp1,2 Quá trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm tập 3,4 Tính toán thiết kế hệ thống sấy; Tác giả Trần Văn Phú; NXB Giáo Dục Kỹ thuật sấy; Tác giả Hoàng Văn Chước; NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội Sổ tay trình thiết bị tập 1,2; Tác giả Nguyễn Bin; NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội Tính toán hệ thống dẫn động khí tập 1; Tác giả Trịnh Chất – Lê Văn Uyển; NXB Giáo Dục Bơm – Máy nén – Quạt; TS Lê Xuân Hòa – ThS Nguyễn Thị Bích Ngọc Trường ĐHSPKT TP HCM Lò công nghiệp 9.Cơ sở thiết kế máy hóa chất; Tác giả Hồ Lê Viên; NXB Đại học Bách Khoa Hà Nội GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Page 75 Lê Văn Thành _CNH2-K7 ... công nghệ Hoá Học nói chung Được thầy giáo Nguyển Văn Hoàn giao nhiêm vụ: Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy bán thành phẩm phân lân nung chảy với suất 9150 kg/giờ.”... Đối với loại sản phẩm biết trước, nhằm đạt yêu cầu sản phẩm sấy với chi phí nhiên liệu đầu tư thiết bị ban đầu thấp 1.2 Giới thiệu máy sấy thùng quay Hình ảnh hệ thống sấy thùng quay Hệ thống sấy. .. Quy trình, công nghệ sản xuất phân lân nung chảy a) Định nghĩa Phân lân nung chảy có thành phần chủ yếu P, Ca, Si số nguyên tố vi lượng Fe, Co, Mn, thành phần phân lân nung chảy viết dạng: 4(Ca,