Đang tải... (xem toàn văn)
Các cơ quan sinh dưỡng của bắp gồm: rễ, thân, lá làm nhiệm vụ duy trì đời sống của cây bắp. Phôi và hạt là khởi thủy của cây mầm. Các cơ quan sinh sản đực (bông cờ) và cái (mầm bắp) khác biệt nhau nhưng nằm trên cùng một cây. Bắp giao phấn chéo nhờ gió và côn trùng. Khi thu hoạch, con người chỉ sử dụng hạt bắp làm thực phẩm. Hạt bắp thuộc loại quả dĩnh gồm 4 bộ phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phôi, và nội nhũ. Vỏ hạt (chiếm 6–9% khối lượng hạt bắp): là một màng nhẵn bao bọc xung quanh hạt có màu trắng, màu tím hoặc vàng tùy thuộc vào giống. Lớp aleron (6–8%): nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ và phôi. Nội nhũ (70–85%): là bộ phận chính chứa đầy các chất dinh dưỡng để nuôi phôi. Nội nhũ chứa tinh bột. Tinh bột nội nhũ gồm 3 loại: bột, sừng và pha lê. Đặc điểm và màu sắc nội nhũ là căn cứ để phân loại bắp. Phôi (8–15%): bao gồm lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm, và chồi mầm. Phôi bắp chiếm gần 13 thể tích hạt, bao quanh phôi có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển nước vào phôi và ngược lại thuận lợi. Thành phần hóa học của hạt bắp được cho Các cơ quan sinh dưỡng của bắp gồm: rễ, thân, lá làm nhiệm vụ duy trì đời sống của cây bắp. Phôi và hạt là khởi thủy của cây mầm. Các cơ quan sinh sản đực (bông cờ) và cái (mầm bắp) khác biệt nhau nhưng nằm trên cùng một cây. Bắp giao phấn chéo nhờ gió và côn trùng. Khi thu hoạch, con người chỉ sử dụng hạt bắp làm thực phẩm. Hạt bắp thuộc loại quả dĩnh gồm 4 bộ phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phôi, và nội nhũ. Vỏ hạt (chiếm 6–9% khối lượng hạt bắp): là một màng nhẵn bao bọc xung quanh hạt có màu trắng, màu tím hoặc vàng tùy thuộc vào giống. Lớp aleron (6–8%): nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ và phôi. Nội nhũ (70–85%): là bộ phận chính chứa đầy các chất dinh dưỡng để nuôi phôi. Nội nhũ chứa tinh bột. Tinh bột nội nhũ gồm 3 loại: bột, sừng và pha lê. Đặc điểm và màu sắc nội nhũ là căn cứ để phân loại bắp. Phôi (8–15%): bao gồm lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm, và chồi mầm. Phôi bắp chiếm gần 13 thể tích hạt, bao quanh phôi có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển nước vào phôi và ngược lại thuận lợi. Thành phần hóa học của hạt bắp được cho
Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h MỤC LỤC MỞ ĐẦU I Tính chất vật liệu Quá trình sấy .1 2.1 Khái niệm chung 2.2 Các phương thức sấy Thiết bị sấy II CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Quy trình cơng nghệ Thuyết minh quy trình cơng nghệ III TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Thông số vật liệu Tính cân vật chất .5 Tính cân lượng .6 IV 3.1 Công thức xác định thông số tác nhân sấy 3.2 Các thơng số tác nhân sấy q trình sấy lý thuyết 3.3 Cân lượng cho thiết bị sấy lý thuyết 12 3.4 Cân lượng cho thiết bị sấy thực 12 3.5 Các thơng số tác nhân sấy sau q trình sấy thực 14 3.6 Lưu lượng thể tích tác nhân sấy trình sấy thực 16 3.7 Lượng nhiên liệu tiêu hao 16 3.8 Hiệu suất thiết bị sấy 16 TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH .17 Thời gian sấy 17 Thời gian vật liệu lưu trú thùng 17 Các kích thước thùng sấy 18 Tốc độ tác nhân sấy thiết bị 18 Công suất cần thiết để quay thùng 18 Chiều cao lớp vật liệu thùng 19 Tính trở lực qua thùng sấy .19 GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h TÍNH TỐN KẾT CẤU THIẾT BỊ CHÍNH 21 V Kiểm tra bề dày thùng sấy .21 Tính chọn cánh đảo trộn 22 Thiết kế phận truyền động 23 3.1 Chọn động 23 3.2 Chọn tỉ số truyền động 23 3.3 Tính truyền bánh 24 Tính vành đai 30 Tính lăn đỡ .31 Tính lăn chặn 32 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 33 VI Tính tốn buồng đốt 33 Tính tốn buồng hòa trộn .34 Tính gầu tải nhập liệu 36 3.1 Chọn chi tiết gầu tải 36 3.2 Xác định suất công suất gầu tải 37 Tính chọn cyclon .37 Thiết kế tính trở lực đường ống .39 5.1 Tính trở lực ma sát đường ống 40 5.2 Tính trở lực cục 41 5.3 Tính trở lực cho hệ thống 42 Tính tốn chọn quạt 43 VII KẾT LUẬN 44 VIII TÀI LIỆU THAM KHẢO .45 GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Thành phần hóa học bắp hạt Bảng 2: Thành phần than sử dụng Bảng 3: Trạng thái tác nhân sấy trình sấy lý thuyết 12 Bảng 4: Trạng thái tác nhân sấy trình sấy thực 15 Bảng 5: Tỉ số truyền động 24 Bảng 6: Kết tính tốn ứng suất tiếp xúc cho phép 25 Bảng 7: Kết tính tốn ứng suất uốn cho phép 26 Bảng 8: Kết tính tốn giá trị mođun 28 Bảng 9: Thơng số hình học chủ yếu truyền 29 Bảng 10: Kích thước cyclon đơn 38 Bảng 11: Các thông số hệ thống đường ống 40 Bảng 12: Trở lực ma sát đường ống 41 Bảng 13: Trở lực cục đột mở 41 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Sơ đồ quy trình cơng nghệ Hình Đồ thị I-d trình sấy thực 15 Hình Chiều cao lớp vật liệu thùng 19 Hình Kích thước cách đảo 22 Hình Cấu tạo hộp giảm tốc 23 Hình Sơ đồ bố trí lăn đỡ 31 Hình Buồng đốt thủ công ghi phẳng 33 Hình Buồng hòa trộn 34 Hình Cyclon đơn ЦH-15 38 GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h I MỞ ĐẦU Tính chất vật liệu Các quan sinh dưỡng bắp gồm: rễ, thân, làm nhiệm vụ trì đời sống bắp Phôi hạt khởi thủy mầm Các quan sinh sản đực (bông cờ) (mầm bắp) khác biệt nằm Bắp giao phấn chéo nhờ gió trùng Khi thu hoạch, người sử dụng hạt bắp làm thực phẩm Hạt bắp thuộc loại dĩnh gồm phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phơi, nội nhũ Vỏ hạt (chiếm 6–9% khối lượng hạt bắp): 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 bắp Phôi (8–15%): bao gồm mầm, trụ mầm, rễ mầm, chồi mầm Phôi bắp 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 bắp cho bảng sau: Bảng 1: Thành phần hóa học bắp hạt Thành phần hóa học (% khối lượng) Nước Chất đạm Chất béo Tinh bột Xơ Chất khoáng Sinh tố Các chất khác Bắp nếp Bắp 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 Quá trình sấy 2.1 Khái niệm chung 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 giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền bảo quản tốt Trong trình sấy, nước cho bay nhiệt độ khuếch tán chênh lệch độ ẩm bề mặt bên vật liệu chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu môi trường chung quanh Sấy q trình khơng ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian thời gian GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h 2.2 Các phương thức sấy Sấy có bổ sung nhiệt phòng sấy: lượng nhiệt cần thiết cho tồn q trình sấy khơng cung cấp phận đốt nóng mà bổ sung phòng sấy Sấy có đốt nóng khơng khí chừng: để giảm nhiệt độ khơng khí sấy, chia phòng sấy làm nhiều khu vực sấy trước khu vực có đặt phận đốt nóng Sấy tuần hồn khí thải: khơng khí sau sấy xong thải ngồi phần, phần lại tuần hồn trở lại trộn lẫn với khơng khí bổ sung vào Thiết bị sấy Dựa vào tác nhân sấy: thiết bị sấy khơng khí thiết bị sấy khói lò Ngồi có thiết bị sấy phương pháp đặc biệt sấy thăng hoa, sấy tia hồng ngoạihay dòng điện cao tần Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy áp suất thường Dựa vào phương thức làm việc: sấy liên tục hay sấy gián đoạn Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy xạ… Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy phun, sấy tầng sôi… Dựa vào chiều chuyển động tác nhân sấy vật liệu sấy: chiều, nghịch chiều giao chiều GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h II CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Quy trình cơng nghệ Hình 1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ 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 lò, tạo từ nhiên liệu đốt than, sau qua buồng đốt hòa 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 lò vào buồng hòa trộn đường ống dẫn khơng khí từ mơi trường vào buồng hòa 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 lò ngồi, giảm lượng khói lò 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 hòa 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 GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h chiều dài thùng Thời gian lưu vật liệu thùng 53.46 phút Khi hết chiều dài thùng sấy, vật liệu sấy đạt độ ẩm cần thiết cho trình bảo quản 12% 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 Dòng tác nhân sấy sau qua buồng sấy chứa nhiều bụi, cần phải đưa qua hệ thống lọc bụi để tránh thải bụi bẩn vào không khí gây nhiễm Ở đây, ta sử dụng hệ thống lọc bụi nhóm hai cyclon đơn Khói lò sau lọc bụi thải vào môi trường Phần bụi lắng thu hồi qua cửa thu bụi cyclon xử lý riêng GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h III TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Thông số vật liệu - - - - Độ ẩm ban đầu vật liệu sấy (theo vật liệu ướt): 1 = 35% Độ ẩm cuối vật liệu sấy (theo vật liệu ướt): 1 = 12% Khối lượng riêng hạt vật liệu: r = 1253 kg/m3 (Bảng 2.4/47–[2]) Khối lượng riêng khối hạt: v = 850 kg/m3 Nhiệt dung riêng vật liệu khô: Ck = 1.2 – 1.7 kJ/kg.K Chọn Ck = 1.7 kJ/kg.K Kích thước hạt bắp: (Phụ lục 7/351–[1]) Dài : l = 5.2 – 14 mm Rộng : b = – 11 mm Dày : = – mm Đường kính tương đương: dtđ = 7.5 mm Năng suất nhập liệu: G1 = 500 kg/h Cường độ bốc ẩm: A = 45 kg/m3.h (Phụ lục 4/230–[3]) (Trang 20–[1]) (Bảng 10.1/207–[1]) Tính cân vật chất Phương trình cân vật chất: W G1 G2 W G11 G22 (Trang 127–[1]) Trong đó: G1, G2 (kg/h) : khối lượng vật liệu sấy vào, thiết bị sấy 1, 2 : 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 khô tuyệt đối Lượng ẩm bốc giờ: W G1 1 2 0.35 0.12 500 130.68 (kg / h) 2 0.12 Lượng vật liệu khô tuyệt đối: Gk G1 1 1 G2 1 2 Gk 500 1 0.35 325 (kg / h) Năng suất sản phẩm sấy: G2 G1 W 500 130.68 369.32 (kg / h) GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h Tính cân lượng 3.1 Công thức xác định thông số tác nhân sấy - Áp suất bão hòa: 4026.42 pb exp 12 (bar ) 235.5 t ( C ) - (CT 2.31/31–[1]) Độ chứa ẩm: d 0.621 pb Pa pb (kg ẩm/kg không khí) (CT 2.18/28–[1]) Pa 0.621 pb d Pa p (bar ) b 0.621 1 d - Pa = 0.981 (bar): áp suất khí Enthalpy: I ik d ia C pk t d r C pa t (CT 2.24/29–[1]) Trong đó: ik, ia (kJ/kg) : enthalpy 1kg khơng khí khơ 1kg nước Cpk = 1.004 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng khơng khí khơ Cpa = 1.842 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng nước r = 2500 (kJ/kg) : ẩn nhiệt hóa nước I 1.004 t d 2500 1.842 t (kJ / kg) I 1.004 t d 2500 1.842 t (kg ẩm/kg không khí khô) t I 2500 d (C ) 1.004 1.842 d - Thể tích riêng: 288 T Pa pb (m3 không khí ẩm / kg không khí khô ) (CT VII.8/94–[5]) Trong đó, Pa, pb lấy đơn vị N/m2 GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h 3.2 Các thông số tác nhân sấy trình sấy lý thuyết 3.2.1 Thơng số trạng thái khơng khí ngồi trời (A) - - Khơng khí ngồi trời có: Nhiệt độ : Độ ẩm : Áp suất bão hòa: t0 = 27C = 75% 4026.42 pb exp 12 0.035 (bar ) 235.5 27 - Độ chứa ẩm: d0 0.621 - Enthalpy: - Thể tích riêng: 0 0.75 0.035 0.01707 (kg ẩm/kg không khí) 0.981 0.75 0.035 I 1.004 27 0.01707 2500 1.842 27 70.632 (kJ / kg) 288 27 273 10 5 0.981 0.75 0.035 0.905 (m3 không khí ẩm / kg không khí kho)â 3.2.2 Thơng số trạng thái khói lò sau buồng đốt (B’), buồng hòa trộn (B) i Tính tốn q trình cháy - Thành phần nguyên liệu than sử dụng (than Tuyên Quang) Bảng 2: Thành phần than sử dụng Nguyên tố Hàm lượng (%) C 57 H 4.6 O 2.6 N 0.2 S 1.6 Tr (Tro) 19 A (Nước) 15 (Bảng VII–14/219–[5]) GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h - Khối lượng thùng MT V 7850 7850 1.016 12 4 795.48 kg - Dng2 DT2 LT Khối lượng vật liệu thùng MV G1 500 0.891 445.5 (kg) - Tải trọng thùng Q M T MC M V M D M R g 795.48 321.80 445.5 672.37 417.64 9.81 2652.79 9.81 26023.91 ( N ) Q 26023.91 13011.96 N 2 Phản lực tác dụng lên lăn đỡ Chọn góc lăn đỡ 2 = 60 = 30 Tải trọng thùng lên vành đai: Q/2 13011.96 7512.46 ( N ) cos cos30 Kiểm tra lại bề rộng vành đai T B (CT 5–27/245–[12]) T 7512.46 0.313 cm 3.13 mm P 24000 Do thùng quay chậm nên chọn Pr =24000 N/cm (CT5.34/250-[12]) Tính lăn đỡ Hình 6: Sơ đồ bố trí lăn đỡ GVHD: Trần Tấn Việt 31 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h Bề rộng lăn đỡ: BC B 10 15 (cm) (CT 5–34/245–[12]) Đường kính lăn thép: dC T 7512.46 1.67 (cm) 16.7 (mm) 300 BC 300 15 (CT 5–36/245–[12]) Mặt khác: 0.25 DD dC 0.33 DD 0.25 1256 dC 0.33 1256 (CT 5–37/245–[12]) 314 dC 414.5 (mm) Vậy chọn đường kính lăn đỡ dC = 350 mm Tính lăn chặn Lực dọc thùng U xác định sau: U Q sin 26023.91 sin1.5 681.23 ( 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 vòng 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 Đường kính lăn Góc nghiêng lăn sin d DNV Trong d: đường kính lăn chặn = 1.5: góc nghiêng thùng quay sin 1.5 0.026 d d 32.66 ( mm) 1256 Chọn d = 40 mm Lực lớn tác dụng lên lăn chặn: Fmax Q f sin Trong đó, f hệ số ma sát vành đai lăn chặn, chọn f = 0.1 Fmax 26023.91 0.1 sin1.5 3283.62 ( N ) GVHD: Trần Tấn Việt 32 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ Tính tốn buồng đốt VI Hình 7: Buồng đốt thủ cơng ghi phẳng Do hệ thống sấy cần thiết kế để sấy bắp, khơng cần phải có cơng suất nhiệt lớn Vì vậy, ta dùng buồng đốt thủ công ghi phẳng Cấu tạo buồng đốt ghi phẳng thể hình Trong buồng đốt, than chất lên mặt ghi lớp dày 200–300 mm qua cửa vào than Phía ghi buồng tích xỉ, phía khơng gian làm việc buồng đốt Khi buồng đốt làm việc, gió cấp vào buồng xỉ qua cửa gió, qua ghi vào lớp than để tham gia trình cháy Để bảo vệ ghi lò khơng bị q nhiệt làm việc, ta trải lên mặt ghi lớp xi mỏng, sau đến lớp than Nhiên liệu đốt sử dụng than có kích thước trung bình lớn, ta dùng ghi Loại ghi chế tạo đơn giản thay dễ dàng bị hư hỏng Diện tích bề mặt ghi lò: F B Qt 3.6 r (m ) (CT 3–2/104–[10]) Trong đó: B = 30.93 kg/h : lượng than cần đốt r = 465000 W/m : cng nhit ca ghi r = (349ữ1744)ì103 (W/m2) (Bảng 3–3/105–[10]) Qt = 23548.78 kJ/kg : nhiệt trị thấp than F 30.93 23548.78 0.435 (m ) 3.6 465000 Đối với than antraxit, theo bảng 3–2/100–[10], chọn tỉ lệ mắt ghi f 0.15 F Vậy diện tích mắt ghi: f 0.15 F 0.15 0.435 0.065 (m ) Thể tích buồng đốt: Mật độ nhiệt thể tích buồng đốt, sử dụng than antraxit: q = 348000 W/m3 (Bảng 3–4/106–[10]) GVHD: Trần Tấn Việt 33 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h Thể tích buồng đốt: V Qt B 23548.78 30.93 0.581 (m2 ) 3.6 q 3.6 348000 Chiều cao buồng đốt: H V 0.581 1.34 (m) F 0.435 (CT 3–4/106–[10]) Chọn H = 1.40 m Chiều ngang (W), dài (L) buồng đốt: Chiều dài buồng đốt chiều mà sản phẩm cháy chuyển động dọc theo vào buồng hòa trộn Ở buồng đốt thủ cơng, ta chọn chiều ngang lớn chiều dài, để trải than, thao tác nhẹ nhàng đánh xỉ bớt khó khăn Chọn tỉ lệ sau: W 1.6 L Ta có: F W L 1.6 L2 L Chiều dài buồng đốt: L F 1.6 0.435 0.521 (m) 1.6 Chọn L = 0.53 m Chiều ngang buồng đốt: W 1.6 L 1.6 0.53 0.85 (m) Tính tốn buồng hòa trộn Tính đường kính ống dẫn khói lò sau buồng đốt: Lượng khói khơ sau buồng đốt: Lk 10.867 (kg khói khô/kg nhiên liệu) Lượng khói khơ cần thiết giờ: L1 Lk B 10.867 30.93 336.116 (kg/h) Lưu lượng thể tích khói: V1 L1 ' 336.116 4.157 1397.234 (m /h) = 0.388 (m /s) Chọn tốc độ dòng khói ống v1 = 10 m/s Hình 8: Buồng hòa trộn Tiết diện ống dẫn: F1 V1 0.388 0.0388 (m ) 38800 (mm ) v1 10 Đường kính ống: D1 F1 38800 222.26 (mm) Chọn ống mã số 10: Bề dày : GVHD: Trần Tấn Việt 34 d = 0.165 inches = 4.19 mm SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h Đường kính : D = 10.42 inches = 264.67 mm (Bảng 9.1/88–[13]) Tính đường kính ống dẫn khói lò sau hòa trộn: Lượng khói khơ sau hòa trộn: Lk 302.969 (kg khói khô/kg nhiên liệu) Lượng khói khơ cần thiết giờ: L4 Lk B 302.969 30.93 9370.831(kg/h) Lưu lượng thể tích khói: V4 L4 9370.8311.038 9726.923 (m3 /h) = 2.702 (m /s) Chọn tốc độ dòng khói ống v4 = 20 m/s Tiết diện ống dẫn: F4 V4 2.702 0.1351 (m ) 13510 (mm ) v4 20 Đường kính ống: D4 F4 135100 414.75 (mm) Chọn ống mã số 10: Bề dày Đường kính : : d = 0.25 inches = 6.35 mm D = 17.5 inches = 444.5 mm (Bảng 9.1/88–[13]) Tính đường kính ống dẫn khơng khí từ mơi trường: Lượng khơng khí cần bổ sung giờ: L2 L4 L1 9370.831 336.116 9034.715 (kg/h) Lưu lượng thể tích khơng khí: V2 L2 9034.715 0.905 8176.427 (m3 /h) = 2.271(m /s) Chọn tốc độ dòng khói ống v2 = 20 m/s Tiết diện ống dẫn: F2 V2 2.271 0.11355 (m ) 113550 ( mm ) v2 20 Đường kính ống: D2 F2 113550 380.23 (mm) Chọn ống mã số 80: Bề dày Đường kính GVHD: Trần Tấn Việt 35 : : d = 0.937 inches = 23.80 mm D = 16.126 inches = 409.60 mm (Bảng 9.1/88–[13]) SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h Tính đường kính vòi phun khói lò: Chọn tốc độ dòng khói ống vòi phun v3 = 700 m/s Tiết diện vòi: F3 V1 0.388 0.554 10 3 (m ) 554 (mm ) v3 700 Đường kính ống: D3 F3 554 26.56 (mm) Chọn ống mã số 40: Bề dày Đường kính : : d = 0.133 inches = 3.38 mm D = 1.049 inches = 26.64 mm (Bảng 9.1/88–[13]) Tính trở lực qua buồng hòa trộn: o Trở lực đột thu: Re v3 D3 700 26.64 103 89783 104 6 v 207.2 10 Trong = 207.2×10–6 m2/s : độ nhớt động khơng khí (tra nhiệt độ 1129C, theo bảng I.255/319–[4]) Ta có: F3 554 0.014 F1 38800 Theo bảng N13/388–[4], chọn hệ số trở lực = 0.50 Trở lực qua buồng hòa trộn: pht v2 g 0.50 0.247 202 5.04 (mmH 2O) 9.81 Tính gầu tải nhập liệu Ta chọn cấu nhập liệu 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 3.1 Chọn chi tiết gầu tải Bộ phận kéo Băng làm vải cao su Chọn chiều rộng băng 400mm, theo bảng 5.9/227–[7], chọn số lớp vải z = (do vật liệu dạng hạt) Gầu Chọn loại gầu nơng, đáy tròn M có kích thước sau: (Bảng 5.9/228–[7]) B = 125 mm GVHD: Trần Tấn Việt 36 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h A = 65 mm h = 85 mm (chiều cao gầu) R = 30 mm Dung tích 0.2 ×10` m3 Các gầu đáy tròn lắp phận kéo cách khoảng: a 2.5 3 h 85 255 (mm) (CT 5.21/229–[7]) 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 phụ thuộc vào lớp vải băng xác định: D 125 150 z 150 750 (mm) (CT 5.22/229–[7]) Chọn đường kính tang theo tiêu chuẩn D = 800 mm Theo bảng 5.11/230–[7], chiều dài tang lấy theo chiều rộng băng chọn chiều dài tang L = 450 mm 3.2 Xác định suất công suất gầu tải Năng suất gầu tải i Q 3.6 (kg/h) a Trong đó: 𝜐 = m/s : 𝜌V = 850 kg/m : = 0.6 : Q 3.6 (CT 5.25/232–[7]) vận tốc cấu kéo băng (Bảng 5.12/233–[7]) khối lượng riêng vật liệu hệ số chứa đầy vật liệu gầu, cho vật liệu dạng hạt 0.2 103 0.6 850 4.32 (tấn/h) 0.255 Cơng suất gầu tải Công suất cần thiết động truyền chuyển động cho gầu tải dùng băng: Nñc Q H 4.32 2.5 0.042 (kW ) 367 367 0.7 Trong đó: H = 2.5m = 0.7 : (CT 5.26/233–[7]) : chiều cao nâng vật liệu gầu tải hiệu suất gầu tải băng, H 30m (Bảng 5.13/233–[7]) Tính chọn cyclon Chọn cyclon loại Ц H suất loại cyclon lớn Năng suất cyclon lưu lượng khí vào cyclon Với Vtb = 2.587 m3/s = 9313.2 m3/h, ta chọn: (Bảng III.5/524–[4]) - Nhóm hai cyclon đơn, đường kính cyclon D = 700 mm, suất 8800–10400 m3/h GVHD: Trần Tấn Việt 37 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h - Cyclon đơn Ц H–15, góc nghiêng = 15 Loại cyclon đảm bảo độ làm lớn Hình 9: Cyclon đơn ЦH-15 - Các kích thước cyclon đơn: (Bảng III.4/524–[4]) Bảng 10: Kích thước cyclon đơn Đại lượng Chiều cao cửa vào (mm) Chiều cao ống tâm có mặt bích (mm) Chiều cao phần hình trụ (mm) Chiều cao phần hình nón (mm) Chiều cao phần bên ngồi ống tâm (mm) Chiều cao chung (mm) Đường kính ngồi ống (mm) Đường kính ống tháo bụi (mm) Cơng thức tính a = 0.66D h1 = 1.74D h2 = 2.26D h3 = 2.0D h4 = 0.3D H = 4.56D d1 = 0.6D d2 = 0.3D b1 = 0.26D b2 = 0.2D l = 0.6D h5 = 0.3D = 15 D = 700 (mm) = 105 Chiều rộng cửa vào (mm) Giá trị 462 1218 1582 1400 210 3192 420 210 182 140 420 210 Chiều dài ống cửa vào (mm) Khoảng cách từ đáy cyclon đến mặt bích (mm) Góc nghiêng nắp ống vào Đường kính cyclon (mm) Hệ số trở lực cyclon Bunke: Đối với nhóm hai cyclon, đường kính cyclon 700 mm, tra theo bảng III.5a/525–[4], ta thể tích làm việc bunke: Vb = 1.3 m3 Chọn góc nghiêng thành bunke 60 GVHD: Trần Tấn Việt 38 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h Tính trở lực qua cyclon: Vận tốc quy ước D V (m) vq vq (CT III.47/522–[4]) V 2.587 6.722 (m / s) D 0.72 Trở lực qua cyclon vq2 6.7222 pcylon 105 1.147 2 2720.94 ( N / m ) (CT III.50/522–[4]) 2720.94 277.36 (mmH 2O ) 9.81 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 hòa trộn để hòa trộn với khói lò sau buồng đốt Quạt đặt cuối hệ thống – quạt hút, 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 Lưu lượng khí nhánh rẽ đường ống trước xyclon lưu lượng 1/2 lưu lượng nhánh Vận tốc khí: V , m /s Soáng với: Sống : tiết diện ngang ống Chọn quạt ly tâm áp suất trung bình Ц 9–57, N5, ta có: - Mặt bích cửa vào: hình tròn, D = 509 mm - Mặt bích cửa ra: hình vng, B = 350 mm Ta chọn hệ thống đường ống sau: GVHD: Trần Tấn Việt 39 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h Bảng 11: Các thông số hệ thống đường ống Đoạn đầu ống STT Đoạn ống Lưu Chiều lượng dài khí (m) (m3/s) Vận tốc khí (m/s) Điểm kết thúc Kích thước (mm) 2.271 20 Cửa vào buồng hòa trộn 409.6 2.702 20 Cửa vào thùng sấy 444.5 444.5 2.587 30.77 Cửa vào cyclon 462 x 182 462 x 182 2.587 30.77 Cửa vào quạt hút 509 Điểm bắt đầu Kích thước (mm) Cửa quạt đẩy 350 x 350 409.6 444.5 444.5 444.5 462 x 182 Cửa buồng hòa trộn Cửa thùng tháo liệu Cửa cyclon Đoạn cuối ống Kích thước (mm) 5.1 Tính trở lực ma sát đường ống Chế độ dòng chảy xác định: Re v Dtđ Trong đó: v (m/s) : (m2/s) : Dtđ (m) : vận tốc dòng khí độ nhớt động đường kính tương đương ống - Đối với ống tròn : Dtđ = Dống - Đối với ống hình chữ nhật : Dtđ 4 S 4 a b a b a, b (m) : chiều dài cạnh tiết diện ống Khi Re 4000: dòng khí chế độ chảy xốy, xem dòng chảy khu vực nhẵn thủy lực Từ xác định hệ số trở lực ma sát theo bảng II.12/379–[4] Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống dẫn thẳng: L v2 pms (N / m2 ) Dtñ (CT II.55/377−[4]) L v2 (mmH 2O ) Dtñ g GVHD: Trần Tấn Việt 40 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h Bảng 12: Trở lực ma sát đường ống Đoạn ống STT Từ cửa quạt đẩy đến cửa vào buồng hòa trộn Từ cửa buồng hòa trộn đến cửa vào thùng sấy Từ cửa thùng tháo liệu đến cửa vào cyclon Từ cửa cyclon đến cửa vào quạt hút pms (kg/m3) (mmH2O) 0.013 1.177 0.761 439560 0.014 1.029 1.336 16.48 485449 0.013 1.147 2.768 16.48 485449 0.013 1.147 2.768 L (m) Dtđ (m) ×106 0.41 Re 15.72 521628 0.44 20.02 0.26 0.26 (m2/s) pms 0.761 1.336 2.768 2.768 7.633 (mmH2O) 5.2 Tính trở lực cục Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục ống dẫn: v2 pcb (mmH 2O ) 2 g (CT II.56/377−[4]) Trong đó: hệ số trở lực Hệ số trở lực đột mở: Bảng 13: Trở lực cục đột mở STT Vị trí trở lực Ống nhỏ Dtđ0 F0 (m) (m2) Ống mở rộng Dtđ1 F1 (m) (m2) F0 F1 Từ cửa quạt đẩy 0.35 0.096 0.41 0.132 0.73 0.075 đến đường ống Từ đường ống đến cửa 0.26 0.053 0.509 0.204 0.26 0.556 vào quạt hút F0, F1 (m2) : tiết diện ống nhỏ tiết diện ống mở rộng Theo bảng N11/387–[4], xác định Pl (mmH2O) 1.80 30.77 pcb1 1.80 30.77 32.57 (mmH2O) 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: A B C Trong đó: = 90 (Bảng N24/393–[4]) : A=1 GVHD: Trần Tấn Việt 41 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h Chọn R 4 Dtd (Bảng N25/393–[4]) : B = 0.11 a 182 0.39 : C= 1.6 b 462 1 0.111.6 0.176 pcb (Bảng N26/393–[4]) 30.772 1.147 0.176 9.74 (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 = 45 v Hệ số trở lực ống nhánh: 3 0.58 (Bảng N22/392–[4]) v3 Hệ số trở lực ống thẳng: v2 0.5 2 0.1 v1 (Bảng N23/393–[4]) Tổn thất áp suất đường ống rẽ: - Trên ống nhánh: pcb 0.58 - Trên ống thẳng: pcb 30.772 1.147 32.10 (mmH 2O ) 9.81 30.772 1.147 0.1 5.54 (mmH 2O) 9.81 Vậy tổn thất áp suất trở lực cục đường ống: pcb pcbi 32.57 9.74 32.10 5.54 79.95 (mmH 2O) i 1 5.3 Tính trở lực cho hệ thống Tổn thất cột áp tĩnh: pt pms pcb pht phaït pcylon 7.633 79.95 5.04 41.767 277.36 411.75 (mmH2O) Tổn thất cột áp động: pñ v2 30.772 1.147 53.35 (mmH 2O) 2 g 9.81 Tổn thất cột áp tính tốn: ptt pt pñ 411.75 53.35 465.1 (mmH2O) Tổn thất cột áp toàn phần: p ptt 273 t 760 k (mmH 2O ) 293 Pa 9.81 GVHD: Trần Tấn Việt 42 (CT II.238a/463–[4]) SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h Trong đó: t = 27C = 1.293 kg/m3: khối lượng riêng khí điều kiện chuẩn k = 1.117 kg/m3: khối lượng riêng khí điều kiện làm việc Pa = 760mmHg : áp suất nơi đặt quạt p 465.1 273 27 760 1.117 411.39 ( mmH 2O) 293 760 1.293 Tính tốn chọn quạt Ta chọn quạt trung áp Ц 9–57, N5 p1 = p2 = 205.70 mmH2O Công suất trục động điện vận chuyển khói lò: N V p g (kW ) 1000 q tr Trong đó: V = 2.587 m3/s = 9313.2 m3/h = 1.085 kg/m3 tr = 0.98 : chọn nối trục quạt với trục động khớp trục q = 0.6 (tra giản đồ đặc tuyến quạt ly tâm Ц 9–57, N5) (H.II.58/489–[4]) Công suất quạt: N1 (CT II.239b/463–[4]) 2.587 205.70 1.085 9.81 9.633 (kW ) 13.11 HP 1000 0.6 0.98 Công suất động điện: Nñc 1.1 N 1.1 9.633 10.60 (kW ) GVHD: Trần Tấn Việt 43 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h VII KẾT LUẬN Thiết bị sấy thùng quay thiết kế làm việc với thông số kỷ thuật sau: - Năng suất 500kg/h - Độ ẩm từ 35% xuống 12% - Thời gian sấy mẻ 53.02 (phút) - Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị: 700C - Nhiệt độ tác nhân sấy khỏi thiết bị: 350C Nhìn chung, với hệ thống sấy thùng quay này, có thề đảm bảo suất độ ẩm yêu cầu với thời gian sấy phù hợp Tuy nhiên, hệ thống số nhược điểm sau: chi phí đầu tư nhiên liệu lớn, nhiệt độ khói lò khơng ổn định, khó điều chỉnh, thiết bị cồng kềnh, chi phí chế tạo cao GVHD: Trần Tấn Việt 44 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h VIII TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, 2002 Nguyễn Văn Lụa, Kĩ thuật sấy vật liệu, NXB ĐHQG TPHCM, 2014 Nguyễn Văn May, Kĩ thuật sấy nông sản thực phẩm, NXB KHKT, 2002 Trần Xoa tác giả, Sổ tay trình – thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 1, NXB KHKT, 1999 Trần Xoa tác giả, Sổ tay trình – thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 2, NXB KHKT, 1999 Hồ Lê Viên, Thiết kế – Tính tốn chi tiết thiết bị hóa chất, NXB KHKT, 2006 Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, Cơ học vật liệu rời, NXB KHKT, 2004 Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyện Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo dục, 2000 Trần Văn Phú, Lê Nguyên Đương, Kĩ thuật sấy nơng sản, NXB KHKT, 1994 Phạm Văn Trí tác giả, Lò cơng nghiệp, NXB KHKT, 2003 Hồng Văn Chước, Kĩ thuật sấy, NXB KHKT, 1999 Hồ Lê Viên, Thiết kế – Tính tốn chi tiết thiết bị hóa chất, tập 2, NXB KHKT, 1978 Trần Hùng Dũng , Nguyễn Văn Lục, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, Các trình thiết bị học, 2, NXB ĐHQG TPHCM, 2009 GVHD: Trần Tấn Việt 45 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 ... 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h chiều dài thùng Thời gian lưu vật liệu thùng 53.46 phút Khi hết chiều dài thùng sấy, vật liệu sấy đạt độ ẩm cần thiết cho.. .Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h TÍNH TỐN KẾT CẤU THIẾT BỊ CHÍNH 21 V Kiểm tra bề dày thùng sấy .21 Tính chọn cánh đảo trộn 22 Thiết. .. Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h V TÍNH TỐN KẾT CẤU THIẾT BỊ CHÍNH Kiểm tra bề dày thùng sấy Thân thùng chế tạo thép loại cacbon