Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa

52 303 1
Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa

Đang tải... (xem toàn văn)

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

Thông tin tài liệu

Bách Khoa TpHCM đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em được tiếp cận với môn học mà theo em là rất hữu ích đối với sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, đó là môn học “Đồ án Quá trình – Thiết bị”. Môn học này tập hợp tất cả kiến thức mà em đã được học trong suốt thời gian, đưa đến cho em vốn kiến thức tổng hợp từ những môn học em đã được học trước đây như: Truyền khối, Các quá trình cơ học, Truyền nhiệt,... Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đình Quân đã tận tâm hướng dẫn em trong suốt thời gian qua. Nếu không có những lời hướng dẫn, chỉ bảo của thầy thì bài báo cáo này của em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy. Bài thu hoạch được thực hiện trong khoảng thời gian gần 3 tháng. Bước đầu đi vào thiết kế, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn Bách Khoa TpHCM đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em được tiếp cận với môn học mà theo em là rất hữu ích đối với sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, đó là môn học “Đồ án Quá trình – Thiết bị”. Môn học này tập hợp tất cả kiến thức mà em đã được học trong suốt thời gian, đưa đến cho em vốn kiến thức tổng hợp từ những môn học em đã được học trước đây như: Truyền khối, Các quá trình cơ học, Truyền nhiệt,... Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đình Quân đã tận tâm hướng dẫn em trong suốt thời gian qua. Nếu không có những lời hướng dẫn, chỉ bảo của thầy thì bài báo cáo này của em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy. Bài thu hoạch được thực hiện trong khoảng thời gian gần 3 tháng. Bước đầu đi vào thiết kế, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn Bách Khoa TpHCM đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em được tiếp cận với môn học mà theo em là rất hữu ích đối với sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, đó là môn học “Đồ án Quá trình – Thiết bị”. Môn học này tập hợp tất cả kiến thức mà em đã được học trong suốt thời gian, đưa đến cho em vốn kiến thức tổng hợp từ những môn học em đã được học trước đây như: Truyền khối, Các quá trình cơ học, Truyền nhiệt,... Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đình Quân đã tận tâm hướng dẫn em trong suốt thời gian qua. Nếu không có những lời hướng dẫn, chỉ bảo của thầy thì bài báo cáo này của em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy. Bài thu hoạch được thực hiện trong khoảng thời gian gần 3 tháng. Bước đầu đi vào thiết kế, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn

Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q Thầy Cơ, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa Kỹ thuật Hóa học – Trường Đại Học Bách Khoa TpHCM với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Và đặc biệt, học kỳ này, Khoa tổ chức cho chúng em tiếp cận với môn học mà theo em hữu ích sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, mơn học “Đồ án Q trình – Thiết bị” Mơn học tập hợp tất kiến thức mà em học suốt thời gian, đưa đến cho em vốn kiến thức tổng hợp từ môn học em học trước như: Truyền khối, Các trình học, Truyền nhiệt, Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đình Quân tận tâm hướng dẫn em suốt thời gian qua Nếu khơng có lời hướng dẫn, bảo thầy báo cáo em khó hồn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Bài thu hoạch thực khoảng thời gian gần tháng Bước đầu vào thiết kế, kiến thức em hạn chế nhiều bỡ ngỡ Do vậy, khơng tránh khỏi thiếu sót điều chắn, em mong nhận ý kiến đóng góp q báu q Thầy Cơ để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện Sau cùng, em xin kính chúc q Thầy Cơ Khoa Kỹ thuật Hóa học thật dồi sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau SINH VIÊN THỰC HIỆN CHÂN THÀNH CẢM ƠN Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị Mục lục CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I NGUYÊN LIỆU II CÔNG NGHỆ SẤY III THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY IV QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHƯƠNG II: TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 10 I TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT (CBVC) 10 II TÍNH TỐN CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG (CBNL) CHO THIẾT BỊ SẤY LÝ THUYẾT 10 2.1 Tính thông số tác nhân sấy 10 2.2 Tính tốn cân lượng 15 III TÍNH TỐN CBNL CHO THIẾT BỊ SẤY THỰC 16 IV TÍNH THỜI GIAN SẤY 19 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 21 I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CHO THÙNG SẤY 21 II KIỂM TRA BỀ DÀY THÙNG 21 III KIỂM TRA VẬN TỐC TÁC NHÂN SẤY 22 IV TÍNH BỀ DÀY CÁCH NHIỆT CỦA THÙNG 22 V TÍNH TRỞ LỰC QUA THÙNG SẤY 27 VI TÍNH CHỌN CÁNH ĐẢO TRỘN 28 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN NÂNG CAO THIẾT BỊ CHÍNH 31 I THIẾT KẾ BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG 31 II TÍNH VÀNH ĐAI 35 CHƯƠNG V: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 38 I TÍNH TỐN BUỒNG ĐỐT 38 II TÍNH TỐN BUỒNG HỊA TRỘN 39 III TÍNH CHỌN CYCLON 41 IV TÍNH TRỞ LỰC ĐƯỜNG ỐNG 43 V TÍNH TỐN CHỌN QUẠT 48 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị CHƯƠNG VI: TÍNH TỐN KINH TẾ 50 CHƯƠNG VII: KẾT LUẬN 51 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị Danh mục hình Hình 1: Mùn cưa gỗ Hình 2: Viên nén mùn cưa củi mùn cưa Hình 3: Thiết bị sấy thùng quay thực tế Hình 4: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng 25 Hình 5: Biểu diễn kích thước cánh đảo trộn 29 Hình 6: Biểu diễn lớp vật liệu thùng 30 Hình 7: Lực tác dụng lên đỡ 36 Hình 8: Kí hiệu buồng hòa trộn 39 Hình 9: Kí hiệu cyclon 41 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị Danh mục bảng Bảng 1: Thành phần than 11 Bảng 2: Thông số trạng thái tác nhân sấy trình sấy lý thuyết 15 Bảng 3: Thông số trạng thái tác nhân sấy trình sấy thực 18 Bảng 4: Các thông số tác nhân sấy thùng sấy 23 Bảng 5: Các thơng số khơng khí bên ngồi thùng sấy 24 Bảng 6: Chọn bề dày thùng vật liệu 25 Bảng 7: Bảng sơ đồ truyền động 32 Bảng 8: Các thơng số hình học chủ yếu truyền 35 Bảng 9: Các thông số cyclon 42 Bảng 10: Kích thước đường ống 43 Bảng 11: Các thông số đường ống 45 Bảng 12: Các vị trí trở lực đột mở 45 Bảng 13: Trở lực cho cyclon 47 Bảng 14: Tính toán kinh tế hệ thống 50 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I NGUYÊN LIỆU  Định nghĩa Mùn cưa phế phẩm trình chế biến gỗ, bao gồm trình cắt, mài, khoan,… tạo thành hạt gỗ mịn Hình 1: Mùn cưa gỗ  Đặc điểm mùn cưa Rẻ, dễ kiếm, khả giữ nước tốt, tạo độ ẩm, độ thơng thống cao  Công dụng: - Công dụng lớn mùn cưa nguyên liệu sản xuất viên nén mùn cưa Viên nén mùn cưa viên nén nhiên liệu, loại nhiên liệu sinh khối làm mùn cưa ép q trình vận tốc cao làm cho nén thành dạng viên nhỏ có đường kính – mm chiều dài 10 – 50 mm Viên nén mùn cưa xem giải pháp thay tuyệt vời dành cho nguồn nhiên liệu hóa thạch Tuy xuất khơng lâu nhu cầu viên nén mùn cưa ngày gia tăng mang lại nhiều lợi ích khác nhau, dân dụng công nghiệp Ở thị trường nước loại nhiên liệu sử dụng phổ biến nơng thơn, mục đích ban đầu chất đốt cơng việc nhóm bếp lửa, sau sử dụng làm chất độn chuồng trang trại chăn nuôi giúp cho việc giữ ẩm, tạo mơi trường thơng thống, cho động vật Ngồi lĩnh vực công nghiệp, viên nén mùn cưa nhiên liệu thay quan trọng hoạt động ủi xưởng may, dùng công đoạn trùng, hấp, sấy doanh nghiệp sản xuất đồ uống, thực phẩm Ngoài viên nén mùn cưa sử dụng rộng rãi để làm chất đốt lò sưởi dân dụng, thay điện, than đá, dầu, củi, chúng thường xuất đến thị trường nhiều nước có khí hậu lạnh Bởi lượng nhiệt mà chúng tỏa gấp hai lần so với gỗ, mà lượng tro sinh thấp hơn, khơng có nhiều khói, loại nhiên liệu thân thiện với môi trường Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị - Ngồi ra, mùn cưa ngun liệu sản xuất củi mùn cưa than mùn cưa phục vụ cho nhu cầu đun nấu ngày công nghiệp Hình 2: Viên nén mùn cưa củi mùn cưa II CÔNG NGHỆ SẤY - Nguyên liệu mùn cưa ngành chế biến gỗ nước ta thường có độ ẩm không đều, 30 – 50%, mà dây chuyền sản xuất viên nhiên liệu loại gỗ củi yêu cầu nguyên liệu đầu vào phải đạt độ ẩm từ 10 – 15% Do trước tạo viên mùn cưa phải qua cơng đoạn sấy giảm ẩm để đạt yêu cầu đầu vào - Sấy trình làm bốc nước 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 diện tích sân phỏi cần phải lớn, phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi mùa mưa Vì lĩnh vực sản xuất kinh tế xã hội người ta phải áp dụng biện pháp sấy nhân tạo - Kết trình sấy: hàm lượng chất khơ vật liệu tăng lên, điều có ý nghĩa quan trọng phương diện khác Ví dụ nông sản thực phẩm nhằm tăng cường tính bền vững bảo quản; nhiên liệu (than, củi) nâng cao lượng nhiệt cháy; đốt với gốm sứ làm tăng độ bền học, nói chung vật liệu sau sấy giảm giá thành vận chuyển - Đối tượng trình sấy thật đa dạng: bao gồm nguyên liệu bán thành phần thành phẩm giai đoạn khác trình sản xuất chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực khác Nói cách khác, kỹ thuật sấy ứng dụng rỗng rãi ngành công nông nghiệp - Phân loại trình sấy: điều kiện sấy trường hợp sấy khác nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau: • 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 ngoại hay 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 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị • 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 sâu, • Dựa vào chiều chuyển động tác nhân sấy vật liệu sấy: chiều, nghịch chiều giao chiều Trong này, em tập trung trình bày đề tài: “Thiết kế thiết bị sấy mùn cưa thùng quay”, em tập trung giới thiệu tính tốn thiết bị sấy thùng quay với tác nhân sấy khói lò III THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY Thiết bị sấy thùng quay hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ cát, than đá, loại quặng Thiết bị làm việc áp suất khí quyển, tác nhân sấy khơng khí khói lò Thiết bị sấy thùng quay bao gồm thùng hình trụ đặt nghiêng, có vành đai đỡ, vành đai tỳ vào lăn đỡ thùng quay Vật liệu vào sấy qua phễu nạp liệu Vật liệu thùng không 20 – 25% thể tích thùng Sau sấy xong, vật liệu khơ tháo đầu thấp thùng Khí thải dẫn để thu hồi hạt vật liệu rắn bị dòng khí lơi theo Vận tốc chuyển động tác nhân sấy thùng giữ vào khoảng – m/s, thùng quay với vận tốc – vòng/phút Ưu điểm loại thiết bị sấy thùng quay trình sấy đặn mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt vật liệu tác nhân sấy, cường độ làm việc tính theo lượng ẩm đạt cao Tuy nhiên vật liệu bị đảo trộn nhiều dễ bị gãy vụn, tạo bụi, nên số trường hợp làm giảm phẩm chất sản phẩm Hình 3: Thiết bị sấy thùng quay thực tế Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị IV QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Vật liệu sấy mùn cưa cho vào buồng chứa, sau nhập liệu vào thùng sấy nhờ hệ thống gầu tải Mùn cưa vào thùng sấy có độ ẩm 30%, 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 Thùng sấy có dạng hình trụ đặt nằm nghiêng, 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 cánh đảo, dùng để nâng đảo trộn vật liệu sấy, mục đích tăng diện tích tiếp xúc vật liệu sáy tác nhân sấy, tăng bề mặt truyền nhiệt, tăng cường trao đổi nhiệt để trình sấy diễn triệt để Trong thùng sấy, mùn cưa nâng lên đến độ cao định, sau rơi xuống Trong q trình đó, vật liệu tiếp xúc tác nhân sấy, thực trình truyền nhiệt truyền khối làm bay ẩm Nhờ độ nghiêng thùng mà vật liệu vận chuyển học theo chiều dài thùng Khi hết chiều dài thùng sấy, vật liệu sấy đạt độ ẩm cần thiết 15% Sản phẩm mùn cưa sau sấy đưa xuống băng tải tháo liệu vận chuyển vào kho Khí thải quạt hút vào hệ thống cyclone để giữ lại hạt vật liệu bị kéo theo, theo quạt hút qua ống khói Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị CHƯƠNG II: TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Thông số ban đầu - -  Tác nhân sấy: khói lò Nhiệt độ khói trước thùng sấy: 2100C  Vật liệu sấy: mùn cưa Độ ẩm ban đầu vật liệu trước vào thùng sấy (tính theo vật liệu ướt): 1 = 30% Độ ẩm ban đầu vật liệu sau khỏi thùng sấy (tính theo vật liệu ướt): 2 = 15% Năng suất đầu vào: G1 = tấn/h Khối lượng riêng vật liệu: r = 300 kg/m3 Nhiệt dung riêng vật liệu: Cp = 2,72 kJ/kgK I TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT (CBVC) Lượng ẩm bốc suốt trình sấy:    2   30  15  W  G1     6000     1058,82 kg/h  100  15   100  2  Năng suất thiết bị sấy theo sản phẩm G2  G1  W  6000  1058,82  4941,18 kg/h (Trang 127 – [1]) (Trang 127 – [1]) TÍNH TỐN CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG (CBNL) CHO THIẾT BỊ SẤY LÝ THUYẾT 2.1 Tính thông số tác nhân sấyThông số trạng thái khơng khí ngồi trời (A) Khơng khí ngồi trời có nhiệt độ 270C, độ ẩm 75% II - Áp suất bão hòa -  4026, 42  4026, 42   pb  exp 12    exp 12    0, 0355 bar 235,5  t ( C ) 235,5  27     Độ chứa ẩm   pb d0  0, 621 pa    pb  0, 621 - (CT 2.31/31 – [1]) (CT 2.18/28 – [1]) 0, 75  0, 0355  0, 0173 kg ẩm/kg kk 0,981  0, 75  0, 0355 Enthalpy I  1,004  t  d0  (2500  1,842t ) (CT 2.24/29 – [1])  1,004  27  0,0173  (2500  1,842  27)  71, 22 kJ/kg kk - Thể tích riêng 288  T 288  (27  273)    0,9053 m3/kg kk pa    pb 0,981  0, 75  0, 0355 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa (CT VII.8/94 – [3]) Page 10 Báo cáo Đồ án Q trình – Thiết bị CHƯƠNG V: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ I TÍNH TỐN BUỒNG ĐỐT Ta dùng buồng đốt thủ công ghi phẳng Trong buồng đốt ghi phẳng, than chất lên mặt ghi lớp dày 200 – 250 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 Ghi lò thường đúc gang đặc dầm đỡ ghi 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 Các kích thước buồng đốt: - Diện tích bề mặt ghi lò 0,28  B  Qdt (m2) F r (CT 3.2/105 – [7]) Trong đó: B: lượng than cần đốt giờ, kg/h, B = 296,47 kg/h Qdt nhiệt trị thấp than, kJ/kg, Qdt = 23548,78 kJ/kg r: cường độ nhiệt ghi, W/m2, chọn nhiên liệu than antraxit r = 500.103 W/m2 (Bảng 3.3/105 – [7]) F 0,28  296,47  23548,78  3,91 m2 500.10 Đối với than đá, theo bảng 3-2/100 chọn tỉ lệ mắt ghi f  25% F Vậy diện tích mắt ghi: f  0,25  F  0,25  3,91  0,98 m2 - Thể tích buồng đốt Mật độ thể tích buồng đốt, theo bảng 3-4/106 – [7], than antraxit, chọn q = 300.103 W/m3 Thể tích buồng đốt V - Qdt B 23548,78  296,47   5,88 m3 3,6  q 3,6  330.10 Chiều cao buồng đốt H V 5,88   1,5 m F 3,91 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa (CT 3.4/106 – [7]) Page 38 Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị Theo bảng 3-5/107 – [7], diện tích mặt ghi F > 1,5 m2, chiều cao H = 1,5 m < 1,6 m  thỏa - Chiều dài chiều ngang buồng đốt Ở buồng đốt thủ công, chiều ngang thường lớn chiều dài Thiết kế để trải than mặt ghi, thao tác nhẹ nhàng đánh xỉ bớt khó khăn Chọn tỉ lệ chiều ngang (W) chiều dài (L) Ta có: F  W  L  1,5  L2  L  W  1,5 L F 3,91   1,6 m 1,5 1,5 Vậy chiều dài buồng đốt: L = 1,6 m Chiều ngang buồng đốt: W  1,6 1,5  2,4 m II TÍNH TỐN BUỒNG HỊA TRỘN Hình 8: Kí hiệu buồng hòa trộn 2.1 Tính đường kính ống dẫn khói lò sau buồng đốt - Lượng khói khơ sau buồng đốt: L'k  10,05 kg khói khơ/kg nhiên liệu - Lượng khói khơ cần thiết sau L1  L'k  B  10,05  296,47  2979,5 kg/h - Lưu lượng thể tích khói V1  L1 1  2979,5  4,67  13914,3 m3/h = 3,87 m3/s - Chọn tốc độ dòng khói tron ống v1 = m/s (bảng II.2/370 sổ tay 2) Tiết diện ống dẫn F1  - V1 3,87   1,29 m2 v1 Đường kính ống dẫn Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page 39 Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị 4F1  1,29 -  1,28 m   2.2 Tính đường kính ống dẫn khói lò sau hòa trộn Lượng khói khơ sau hòa trộn: Lk  70,57 kg khói khơ/kg nhiên liệu - Lượng khói khơ cần thiết sau D1   L4  Lk  B  70,57  296,47  20921,9 kg/h - Lưu lượng thể tích khói V4  L4 4  20921,9 1,99  41634,6 m3/h = 11,57 m3/s - Chọn tốc độ dòng khói ống v4 = m/s (bảng II.2/370 sổ tay 2) Tiết diện ống dẫn V4 11,57   3,86 m2 v4 F4  - Đường kính ống dẫn - - 4F4  3,86  2,22 m   2.3 Tính đường kính ống dẫn khơng khí từ mơi trường Lượng khơng khí cần bổ sung L2  L4  L1  20921,9  2979,5  17942,4 kg/h D4   Lưu lượng thể tích khói V2  L2 2  17942,4  0,905  16237,9 m3/h = 4,5 m3/s - Chọn tốc độ dòng khơng khí tron ống v2 = 10 m/s (bảng II.2/370 sổ tay 2) Tiết diện ống dẫn F2  V2 4,5   0,45 m2 v2 10 - Đường kính ống dẫn -  0,76 m   2.4 Tính đường kính vòi phun khói lò Chọn tốc độ dòng khói tron ống vòi phun v3 = 20 m/s (bảng II.2/370 sổ tay 2) Tiết diện ống dẫn D1  F3  - 4F2   0,45 V1 3,87   0,19 m2 v3 20 Đường kính ống dẫn Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page 40 Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị 4F3  0,19  0,49 m   2.5 Tính trở lực qua buồng hòa trộn Trở lực đột thu D3  Re   v3  D3     20  0,49  0,25  38173,9  104 6 64,18.10 Trong   khối lượng riêng độ nhớt động lực học khơng khí khơ (tra 1151,630C) Ta có F3 0,19   0,15 F1 1,29 Theo bảng II.16/388, chọn hệ số trở lực  = 0,43  Trở lực qua buồng hòa trộn p     v22  0,43  0,25 102  5,4 N/m2 II.56/377 sổ tay III TÍNH CHỌN CYCLON  Tính tốn cyclone Khi tác nhân sấy qua thiết bị sấy thường có mang theo nhiều hạt bụi nhỏ, chúng cần thu hồi để làm mơi trường khí thải Chọn loại cyclon đơn ЦH.15 với góc nghiêng cửa vào  = 150 loại đảm bảo độ làm lớn với hệ số sức thủy lực nhỏ nên sử dụng rộng rãi Khi thiết kế cyclon, loại ЦH.15 chọn đường kính từ 40 đến 800 mm Hệ số làm bụi tăng bán kính cyclon bé Vì nên dùng cyclon bán kính nhỏ Nếu suất lớn dùng nhóm cyclon làm việc song song Hình 9: Kí hiệu cyclon Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page 41 Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị - Lưu lượng khí vào cyclon lưu lượng khí khỏi thùng sấy Vcyclon = V2 = 8,6 m3/s = 30960 m3/h - Đường kính cyclon: chọn nhóm cyclon, xếp thành hàng song song, hàng cyclon, đường kính D = 700 mm, theo bảng III.5/524 – [3] Kích thước cyclon ЦH.15, đơn vị mm, bảng III.4/524 – [3] Bảng 9: Các thông số cyclon - Ký hiệu D a h1 h2 h3 h4 H d1 d2 b1/b L h5 13 Kích thước cyclon ЦH.15 Đường kính Chiều cao vào Chiều cao ống tâm có mặt bích Chiều cao phần hình trụ Chiều cao phân hình 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 cyclon đến mặt bích Góc nghiêng giữ nắp ống vào  150 14 Hệ số trở lực cyclon  105 STT 10 11 12 Công thức 0,66D 1,74D 2,26D 20D 0,3D 4,56D 0,6D 0,3D 0,26D/0,2D 0,6D 0,3D Giá trị 700 462 1218 1582 14000 210 3192 420 210 182/140 420 210  Chọn bunke chứa bụi Bunke chứa bụi: nhóm cyclone đơn đường kính D = 700 mm, tra theo bảng III.5a/525, thể tích làm việc bunke Vb = 5,7 m3  Tính trở lực qua cyclone Khi dùng nhóm cyclone có chung bunke phải tránh đổi dòng khí từ cyclone đến cyclone khác Vì cyclone nhóm phải có trở lực Khí phải vào để đảm bảo phân bố đặn qua cyclon - Xem lưu lượng khí vào hàng cyclon nhóm cyclon bằng: V - Vcyclon  8,6  4,3 m3/s Vận tốc quy ước Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page 42 Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị v 4V  4,3   11,17 m/s  D   0,72 - Trở lực qua cyclon p   v2  11,172 1,1  105   7205,4 N/m2 2 IV TÍNH TRỞ LỰC ĐƯỜNG ỐNG 5.1 Tính trở lực ma sát 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 q trình sấy • Quạt đặt trước buồng hóa trộn, quạt đẩy có nhiệm vụ cung cấp khơng khí vào buồng hòa trộn để hòa trộn với khói lò sau buồng đốt • Quạt đặt cuối hệ thống, quật 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 900, rẽ nhánh vào nhóm cyclon - Chọn quạt ly tâm áp suất trung bình Ц 9-57, No8 có kích thước: • Mặt bích cửa vào: hình tròn, D = 800 mm • Mặt bích cửa ra: hình vuông, B = 560 mm - Lưu lượng nhánh rẽ cyclon 1/2 lưu lượng nhánh nhóm cyclon Vận tốc khí v  - V ,m/s S diện tích tiết diện ngang ống F Ta chọn hệ thống đường ống sau: Bảng 10: Kích thước đường ống - STT Đoạn đầu ống Điểm bắt Kích đầu thước (mm) Cửa 350 quạt đẩy Cửa buồng hòa trộn 760 600 400 Đoạn ống Kích Chiều thước dài (m) (mm) 1,5 760 Lưu lượng khí V (m3/s) 4,5 Vận tốc khí v (m/s) 10 760 11,57 2 (nhánh 8,6 chính) Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Đoạn cuối ống Điểm kết Kích thúc thước (mm) Cửa vào 760 buồng hòa trộn Cửa vào 760 thùng sấy 215 Page 43 Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị - Cửa thùng tháo liệu 600 400 600 400 Cửa nhóm cyclon 500 500 1,52 (2 4,3 nhánh rẽ) 8,6 11,17 Cửa vào cyclon 600 400 43,8 Cửa vào quạt hút 800 Chế độ dòng chảy xác định: Re  v.Dtđ  k k Trong đó: v, k , k : vận tốc (m/s), khối lượng riêng (kg/m3), độ nhớt (Ns/m2) tác nhân sấy vị trí tương ứng Dtđ: đường kính tương đương đường ống (m) Đối với ống tròn: Dtđ = Dống Đối với ống hình chữ nhật: Dtñ  4S 4ab    a  b a,b (m): chiều dài cạnh tiết diện ống S (m2): diện tích tiết diện ống  (m): chu vi tiết diện ống - Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực ma sát ống dẫn Pm    L  v2 N  , Dtđ m2 Trong đó: : hệ số ma sát, tra theo bảng II.12/378 – [3] L: chiều dài ống dẫn, m v: tốc độ lưu thể, m/s Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page 44 Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị Bảng 11: Các thông số đường ống 106 Re10-5 (Ns/m2) 9,4 18,66   (kg/m3) 0,012 1,17 Pms (N/m2) 1,39 23,93 8,1 0,012 0,85 0,12 0,48 215 19,68 5,3 0,013 1,01 1264,45 1,52 0,48 11,17 19,68 9,2 0,012 1,01 4,73 0,5 43,8 13,4 0,012 1,16 53,41 STT Đoạn ống L (m) Dtđ (m) v (m/s) 1,5 0,76 10 0,76 2 Từ cửa quạt đẩy đến cửa vào buồng hòa trộn Từ cửa buồng hòa trộn đến cửa vào thùng sấy Từ sau Nhánh thùng sấy đến nhánh cyclon rẽ Từ sau cyclon đến quạt hút 18,9  Pms  1,39  0,12  1264,45  4,73  53,41  1324,1 N/m2 5.2 Tính trở lực cục Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục ống dẫn v2   ,N/m2 với  hệ số trở lực cục pcb    Hệ số trở lực đột mở F0: diện tích mặt cắt ngang ống nhỏ, m2 F1: diện tích mặt cắt ngang ống lớn, m2 Dựa vào bảng II.16/387 – [3], xác định giá trị  theo bảng N011 Re > 103 Bảng 12: Các vị trí trở lực đột mở STT Ống nhỏ Dtđ0 (m) Từ cửa quạt 0,35 đẩy đến đường ống Từ ống đến 0,5 cửa vào quạt hút  F0 (m ) 0,12 Ống lớn F0/F1 Dtđ1 (m) F1 (m ) 0,76 0,45 0,27 0,54 pcb (N/m2) 31,59 0,2 0,8 0,36 400,57 Vị trí trở lực Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa 0,5 0,4 Page 45 Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị  Trở lực đột mở: pcb1 = 31,59 + 400,57 = 432,16 N/m2 -  Hệ số trở lực đoạn ống uốn cong 900  Đối với tiết diện tròn Trên hệ thống uốn cong 900 ống tròn sau buồng hòa trộn để đến thùng sấy Dựa vào bảng II.16/393 – [3], giá trị  tính theo cơng thức:   A.B.C Giá trị A, B, C xác định theo bảng N024, N025, N026/393 – [3]   90  A    R   B  0,17    1 0,17   0,17  D  tñ a / b   C    Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục uốn cong 900 ống tròn pcb - v2  32  0,85   0,17   0,65 N/m2 2  Đối với tiết diện vuông Trên hệ thống uốn cong 900 ống vuông trước cyclon sau thùng sấy Dựa vào bảng II.16/393 – [3], giá trị  tính theo công thức:   A.B.C Giá trị A, B, C xác định theo bảng N024, N025, N026/393 – [3]    90  A    R   B  0,11    1 0,11 0,73  0,08  D  tñ  a 600  1,5  C  0,7    b 400  Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục uốn cong 900 ống tròn pcb   v2  3,722 1,01  0,08   0,56 N/m2 2  Hệ số trở lực ống ngả Tra bảng II.16/392 – [3] F1, F2, F3 (m2): tiết diện ống tập trung, ống thẳng, ống nhánh v1, v2, v3 (m/s): vận tốc dòng khí ống tập trung, ống thẳng, ống nhánh Ta có: F1 = F2 = F3 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page 46 Báo cáo Đồ án Q trình – Thiết bị Chọn góc phân nhánh  = 450 Hệ số trở lực ống thẳng: v2  0,5  2  0,1 v1 Hệ số trở lực ống nhánh: v3   3  0,58 v2 Bảng 13: Trở lực cho cyclon Trở lực cho nhóm cyclon Tổng Ống thẳng  (m3/kg) v (m/s) p (N/m2) Ống nhánh v (m/s) p (N/m2) 1,01 5,6 5,6 9,2 9,2 18,4 5,6 5,6 1,6 1,6 3,2  Trở lực ống ngả: pcb3 = 3,2 + 18,4 = 21,6 N/m2  Tổng trở lực đường ống: pcb = 432,16 + 0,56 + 0,65 + 21,6 = 454,97 N/m2 5.3 Tính trở lực cho hệ thống - Tổn thất cột áp tĩnh ptĩnh = pms + pcb + pht + phạt = 1324,1 + 454,97 + 5,4 + 12185,8 = 13970 N/m2 - Tổn thất cột áp động cửa quạt pđ  vquạ  t  43,82 1,16  1112,7 N/m2 - Tổn thất cột áp tính tốn ptt = ptĩnh + pđ = 13970 + 1112,7 = 15082,7 N/m2 - Tổn thất cột áp toàn phần quạt hút p  ptt  Trong đó: 273  t 760 k   , N/m2 293 B  (CT II.238a/463 – [3]) t = 320C: điều kiện làm việc khí B = 760 mmHg: áp suất chỗ đặt quạt  = 1,293 kg/m3: khối lượng riêng khí điều kiện tiêu chuẩn Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page 47 Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị k = 1,16 kg/m3: khối lượng riêng khí điều kiện làm việc  p  15082,7  - 273  32 760 1,16    14085 N/m2 = 1435,8 mmH2O 293 760 1,293 Tổn thất cột áp toàn phần quạt đẩy p  ptt  Trong đó: 273  t 760 k   , N/m2 II.238a/463 293 B  t = 270C: điều kiện làm việc khí B = 760 mmHg: áp suất chỗ đặt quạt  = 1,293 kg/m3: khối lượng riêng khí điều kiện tiêu chuẩn k = 1,293 kg/m3: khối lượng riêng khí điều kiện làm việc  p  15082,7  273  27 760 1,293    15443 N/m2 = 1574,2 mmH2O 293 760 1,293 V TÍNH TỐN CHỌN QUẠT - Năng suất quạt V (m3/h): khơng khí hay bẩn khói, nhiệt độ thường, lấy thể tích khơng khí theo tính tốn điều kiện làm việc - Công suất trục động điện, vận chuyển khói lò V p. g ,kW 1000qtr N Trong đó: (CT II.239b/463 – [3]) V: suất (m3/s) q = 0,55 : hiệu suất quạt, lấy theo đặc tuyến, quạt đẩy q = 0,63 : hiệu suất quạt, lấy theo đặc tuyến, quạt hút tr = 0,9: hiệu suất truyền động bánh ma sát N - 8,6  1435,8  1,16  9,81  247,8 kW 1000  0,63  0,9 Công suất trục động điện, vận chuyển khơng khí điều kiện tiêu chuẩn N V p. g ,kW 1000qtr Trong đó: (CT II.239b/464 – [3]) V: suất (m3/s) q = 0,55 : hiệu suất quạt, lấy theo đặc tuyến, quạt đẩy Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page 48 Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị tr = 0,9: hiệu suất truyền động bánh ma sát N 5,4  1574,2  1,293  9,81  217,8 kW 1000  0,55  0,9 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page 49 Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị CHƯƠNG VI: TÍNH TỐN KINH TẾ Bảng 14: Tính tốn kinh tế hệ thống STT Vật liệu – Thiết bị Số lượng Đơn vị tính Thép 28978,6 kg thường Thép không 3802,6 kg gỉ Quạt 633,3 HP Ống thép 16,5 m Motor 2,4 HP Bulông 100 Tổng tiền vật tư Tiền công chế tạo lấy 200% tiền vật tư Giá thành thiết bị Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Đơn giá (đồng/đơn vị tính) 10.000 Thành tiền (đồng) 50.000 190.130.000 600.000 30.000 500.000 5.000 379.980.000 495.000 1.200.000 500.000 861.591.000 1.723.182.000 2.584.773.000 289.786.000 Page 50 Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị CHƯƠNG VII: KẾT LUẬN Đối với hệ thống sấy thùng quay này, việc thiết kế, tính tốn dựa nhiều vào cơng thức thực nghiệm, cho nhiều tài liệu khác Mặt khác, nguyên liệu mùn cưa có nhiều kích thước khác với độ ẩm đầu vào không đồng dễ dẫn đến sai số trình thiết kế tính tốn Việc thiết kế tính tốn chủ yếu dựa tài liệu lý thuyết khơng có kinh nghiệm tham khảo thực tế, dẫn đến số liệu cách lựa chọn thiết bị chưa thật hợp lý Em mong thầy, thơng cảm góp ý thêm để hệ thống hoàn thiện Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page 51 Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn Phú, “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy”, NXB Giáo dục, 2002 Nguyễn Văn Lụa, “Kỹ thuật sấy vật liệu”, NXB ĐHQG TPHCM, 2001 Trần Xoa tác giả, “Sổ tay trình – thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 1”, NXB KHKT, 1999 Trần Xoa tác giả, “Sổ tay q trình – thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 2”, NXB KHKT, 1999 Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, “Thiết kế chi tiết máy”, NXB Giáo dục, 2000 Hồ Lê Viên, “Thiết kế - Tính tốn chi tiết thiết bị hóa chất, tập 1”, NXB KHKT, 1978 Phạm Văn Trí tác giả, “Lò cơng nghiệp”, NXB KHKT, 2003 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page 52 ... 48 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page Báo cáo Đồ án Q trình – Thiết bị CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN KINH TẾ 50 CHƯƠNG VII: KẾT LUẬN 51 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay. .. chất sản phẩm Hình 3: Thiết bị sấy thùng quay thực tế Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị IV QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Vật liệu sấy mùn cưa cho vào buồng chứa,... việc: sấy liên tục hay sấy gián đoạn Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mùn cưa Page Báo cáo Đồ án Quá trình – Thiết bị • Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết

Ngày đăng: 19/12/2018, 20:38

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan