Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy than với năng suất 3540 kg/giờ

Lời mở đầu:Trong ngành công nghiệp hoá chất, thực phẩm, vật liệu xây dùng thì sấy là một vấn đề rất quan trọng . Trong ngành hóa chất vật liệu xây dựng quá trình sấy dùng để tách nước và hơi nước ra khỏi nguyên liệu và sản phẩm. trong nghành công nghiệp và thực phẩm , sấy là công đoạn quan trọng sau thu hoạch. Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng các thiết bị :buồng sấy, thùng sấy ,hầm sấy Được thầy Vũ Minh Khôi giao cho nhiệm vụ tính toán thiết kế hệ thống sấy thùng quay với  phương thức sấy xuôi chiều ,sản phẩm sấy là than. Mặc dù đã cố gắng rât nhiều song vẫn con rất nhiều thiếu sót vì đây là lần đầu tiên  làm đồ án nên cũng chưa có kinh nghiệm. Bên cạnh đó trình độ tự nghiên cứu và khả năng tư duy còn bị giới hạn, nên đồ án của em không thê tránh nhiều thiếu sót. Qua lần làm đồ án này em  kính mong quý thầy cô chỉ bao để em có thể hoàn thiên tốt hơn đồ án cũng nhu bài tập lớn mà thầy cô giáo cho em vào những lần sau Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Giáo hướng dẫn, các thầy cô giáo và bạn bè dã giúp em hoàn thiện đồ án đúng thời hạn.

doc49 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 05/06/2013 | Lượt xem: 3830 | Lượt tải: 22download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy than với năng suất 3540 kg/giờ, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc -------o0o---------- ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Họ và tên SV : Đào Hồng Quân Lớp : ĐH Hóa 2 Khóa 3 Khoa : Công Nghệ Hoá Giáo viên hướng dẫn : Vũ Minh Khôi NỘI DUNG Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy than với năng suất 3540 kg/giờ Các số liệu ban đầu: Độ ẩm đầu của vật liệu: 8.5% Độ ẩm cuối của vật liệu: 2.5% Nhiệt độ khói đầu vào : 210oC Nhiệt độ khói lò ra: 80oC Phần thuyết minh 1.Mởi đầu. 2.Vẽ và thuyết minh dây chuyền. 3.Tính toán thiết bị chính. 4.Tính toán và chọn thiết bị phụ 5.Tính cơ khí 6.Kết luận TT Tên bản vẽ khổ giấy Số lượng 1 vẽ dây chuyền sản xuất A4 1 2 vẽ máy sấy thùng quay A0 1 Ngày giao đề: 15/11/2010 Ngày hoàn thành:15/01/2010 Trưởng khoa: Giáo viên hướng dẫn NguyÔn Xu©n Tïng Vũ Minh Khôi MỤC LỤC Lời mở đầu: Trong ngành công nghiệp hoá chất, thực phẩm, vật liệu xây dùng…thì sấy là một vấn đề rất quan trọng . Trong ngành hóa chất vật liệu xây dựng quá trình sấy dùng để tách nước và hơi nước ra khỏi nguyên liệu và sản phẩm. trong nghành công nghiệp và thực phẩm , sấy là công đoạn quan trọng sau thu hoạch. Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng các thiết bị :buồng sấy, thùng sấy ,hầm sấy… Được thầy Vũ Minh Khôi giao cho nhiệm vụ tính toán thiết kế hệ thống sấy thùng quay với phương thức sấy xuôi chiều ,sản phẩm sấy là than. Mặc dù đã cố gắng rât nhiều song vẫn con rất nhiều thiếu sót vì đây là lần đầu tiên làm đồ án nên cũng chưa có kinh nghiệm. Bên cạnh đó trình độ tự nghiên cứu và khả năng tư duy còn bị giới hạn, nên đồ án của em không thê tránh nhiều thiếu sót. Qua lần làm đồ án này em kính mong quý thầy cô chỉ bao để em có thể hoàn thiên tốt hơn đồ án cũng nhu bài tập lớn mà thầy cô giáo cho em vào những lần sau Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Giáo hướng dẫn, các thầy cô giáo và bạn bè dã giúp em hoàn thiện đồ án đúng thời hạn. Phần 1: Giới thiệu chung về máy sấy thùng quay 1. Định nghĩa, phạm vi ứng dụng và phân loại: Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu. Quá trình sấy có thể tiến hành tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời , năng lượng gió…(gọi là quá trình phơi hay sây tự nhiên).Dùng các phương pháp này chỉ đỡ tốn nhiệt năng nhưng không chủ động diều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu cầu kĩ thuật sấy, năng suất thấp … Bởi vậy trong ngành công nghiệp người ta thường tiến hành quá trình sấy nhân tạo bằng nguồn năng lượng do con người tạo ra. Tùy theo phương pháp truyền nhiệt, trong kĩ thuật sấy cũng chia ra: -Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không khí nóng khói lò … (tác nhân sấy). -Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho vật liệu sấy tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy. -sấy bằng tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại, do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy -Sấy bằng dòng điện cao tần: Phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày lớp vật liệu -Sấy thăng hoa: phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không rất cao, nhiệt đọ thấp nên độ ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng. Ba phương pháp sấy cuối cùng ít được sử dụng trong công nghiệp nên gọi chung là các phương pháp sấy đặc biệt. Trong công nghiệp hoá chất và thực phẩm, công nghệ và thệt bị sấy đối lưu và tiếp xúc được dùng phổ biến hơn cả, nhất là phương pháp sấy đối lưu. Nó có nhiều dạng khác nhau và có thể sấy được hầu hết các dạng vật liệu sấy.Theo kết cấu nhóm thết bị sấy đối lưu có thể gặp các dạng sau: -Thiết bị sấy buồng: Năng suất thấp, làm việc không thường xuyên. -Thết bị sấy hầm: Năng suất sấy cao, làm việc bán liên tục. -Thiết bị sấy tháp: Sấy vật liệu dạng hạt như thóc ngô… -Thiết bị sấy thùng quay: Năng suất không cao, sấy vật liệu dạng cục, hạt và bột. -Thết bị sấy phun : sấy vật liệu dạng huyền phù như cà phê tan sữa bột… -Thiết bị sấy khí động: Sấy vật liệu dạng bé, nhẹ và có chứa ẩm bề mặt. -Thết bị sấy tầng sôi: năng suất cao. 2. Giới thiệu chung về máy sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ như : cát, than đá ,các loại quặng… Máy sấy thùng quay là 1 thùng hình trụ đặt nghiêng 1- 6o, có 2 vành đai đỡ, vành đai này tỳ vào con lăn đỡ khi thùng quay. Vật liệu vào sấy qua phễu nạp liệu.Vật liệu trong thùng không quá 20 – 25% thể tích thùng. Sau khi sấy xong ,thành phẩm qua bộ phận tháo sản phẩm ra ngoài. Bên trong thùng có lắp các cánh để xáo trộn vật liệu làm cho hiệu suất sấy đạt được cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm còn đầu thùng cắm vào lò đốt hoặc nối với ống tạo tác nhấn sấy.Giữa thùng quay, hộp tháo và lò có cơ cấu bịt kín để không khí nóng và khói lò không thoát ra ngoài. Ngoài ra còn có xyclone để thu hồi sản phẩm bay theo và thải khí sạch ra môi trường. Khí nóng và vật liệu có thể đi cùng chiều hoặc ngược chiều ở bên trong thùng. Phía đầu chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp các cánh xoắn 1 đoạn khoảng 700 – 1000mm, chiều dài của đoạn này phụ thuộc vào đường kính của thùng. Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được >3m/s để tránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng.Vận tốc quay của thùng là 5–8 vòng /phút. Các đệm ngăn trong thùng vừa có tác dụng phân phối vừa có tác dụng phân phối đều cho vật liệu theo tiết diên thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy.Cấu tạo của đệm ngăn(Cánh trộn) Phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy và độ ẩm cửa nó. Các loại đệm ngăn dùng phổ biến là: -Đệm ngăn mái chèo Nâng và loại phối hợp: Dùng khi sấy những vật liệu cực to, ẩm , có xu hướng đóng vón. Loại này có hệ số chất đầy vật liệu không quá 0.1 - 0.2 -Đệm ngăn hình quạt có những khoảng thông với nhau. -Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiêt diện của thùng được dùng để sấy các vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy lớn. -Đệm ngăn kiểu phân khu: Để sấy các vật liệu đã được đập nhỏ, bụi. Loại này chỉ cho phép hệ số điền đầy khoảng 0,15 - 0,25 -Nếu nhiệt độ sấy cần lớn hơn 200oC thì dùng khói lò nhưng không dùng cho nhiệt độ >800oC. *Ưu và nhược điểm của thùng sấy quay -Ưu điểm: +Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100kg ẩm bay hơi/m3h. +thiết bị nhỏ gọn, có thể cơ khí và tự động hóa hoàn toàn. -Nhược điểm: +Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn. Do đó trong nhiều trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm sấy. 3.Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay: 1.Thùng quay 2.Vành đi đỡ 3.Con Lăn đỡ 4.Bánh răng 5.Phễu hứng sản phẩm 6.Quạt hút 7.Thiết bị lọc bụi 8.Lò đốt 9.Con lăn chặn 10.Mô tơ quạt chuyển động 11.Bê tông 12.Băng tải 13.Phểu tiếp liệu 14.Van diều chỉnh 15.Quạt thổi Máy sấy thùng quay gồm 1thùng hình trụ (1) đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang 16o. Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ (2). Bánh đai được đặt trên bốn con lăn đỡ (3), khoảng cách giữa 2 con lăn cùng 1 bệ đỡ (11) có thể thay đổi để điều chỉnh các góc nghiêng của thùng, nghĩa là điều chỉnh thời gian lưu vật liệu trong thùng .Thùng quay được là nhờ có bánh răng (4 ). Bánh răng (4) ăn khớp với với bánh răng dẫn động (12) nhận truyền động của động cơ (10) qua bộ giảm tốc. Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa (14) và được chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn vừa có tác dụng phân bố đều nật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy tính chất và độ ẩm của nó. Vận tốc của khói lò hay không khí nóng đi trong máy sấy khoảng 23 m/s,thùng quay 58 vòng/phút. Vật liệu khô ở cuối máy sấy đươc tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm (5) rồi nhờ băng tải xích (13)vận chuyển vào kho. Khói lò hay không khí thải được quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi,… để tách những hạt bụi bị cuốn theo khí thải. Các hạt bụi thô được tách ra, hồi lưu trở lại băng tải xích (13). Khí sạch thải ra ngoài. 4. Lựa chọn thiết bị. Theo số liệu ban đầu của than đá 25%, quá trình sấy cần thực hiện liên tục với năng suất lớn:3540 kg/h, vật liệu dạng cục có thể tự chảy được nên lựa chọn cánh đảo trộn kiểu mái chèo. Tác nhân sấy là khói lò vì nhiệt độ đầu của khói lò lớn(210oC). Nên chiều chuyển động của tác nhân và vật liệu sấy là xuôi chiều. Phần 2. Giới thiệu về than đá 1. Giới thiệu chung Than đá là một loại nhiên liệu hóa thạch (tên tiếng Anh là anthracite) được hình thành ở các hệ sinh thái đầm lầy nơi xác thực vật được nước và bùn lưu giữ không bị ôxihóa và phân hủy sinh vật (biodegradation). Thành phần chính của than đá là cacbon , ngoài ra còn có các nguyên tố khác như lưu huỳnh . Than đá, là sản phẩm của quá trình biến chất, là các lớp đá có màu đen hoặc đen nâu có thể đốt cháy được. Than đá là nguồn nhiên liệu sản xuất điện năng lớn nhất thế giới, cũng như là nguồn thải khí carbon dioxide lớn nhất, được xem là nguyên nhân hàng đầu gây nên hiện tượng nóng lên toàn cầu. Than đá được khai thác từ các mỏ than lộ thiên hoặc dưới lòng đất (hầm lò). 2. Sơ đồ dây chuyền Than đá Bãi chứa Băng tải Lò cao Bãi chứa Khói lò xỉ lò Sấy thùng quay 2. Các thông số ban đầu Thiết kế hệ thống sấy thùng quay , phương thức sấy xuôi chiều Tác nhân sấy khói lò Nhiệt độ khói lò ban đầu t1 = 210oC Nhiệt độ khói ra thùng : t2 = 80o C Vật liệu sấy là than đá Độ ẩm ban đầu vật liệu khi vào máy sấy : w1 = 8.5 % Độ ẩm ra vật liệu khỏi máy sấy : w2 = 2.5% Nơi tiến đặt thiết máy là Hà Nội chọn các thông số sau: Nhiệt độ môi trường : to = 25oC Độ ẩm tương đối : = 80% Phần 3. Tính toán 3. Tính toán và lựa chọn Trong thiết bị sấy đối lưu (thùng quay) khói lò cũng như không khí nóng được sử dụng như là chất vừa mang nhiệt vừa mang ẩm thải ra môi trường. Khói lò có thể là sản phẩm tận dụng tù các loại lò nung kim lọai tạo ra từ buồng đốt. Trong kĩ thuật sấy ta xem khói lò là hỗn hợp lý tưởng và hơn thế nữa xem nó là một lọai khí tương đương nào đó. Vì vậy chúng ta tính toán quá trình cháy để tạo ra khói lò và xác định entanpi và lượng chứa ẩm của nó để có thể tính toán thiết bị sấy dùng khói lò. 3.1. Nhiệt trị riêng của than: Ct = 837+3,7.to +625.x (CT1.48-STT1-153) Trong đó : x - hàm lượng chất bốc x =3% =0,03 to - nhiệt độ của than đá, chọn to = 25 G = 837+3,7.25 +625.0,03 = 948,25 (J/kg) Thành phần của than đá (sổ tay tập 2) C = 82% N= 1,8% W = 7%(thành phần hơi nước) H = 4,56% S = 4,25% A= 7,6%(thành phần tro) O = 3,44% Từ số liệu trên ta tính các thông số làm việc Độ trơ của nguyên liệu : A==7,6 =7,068% Các thành phần khác: C = = = 70,464% N = N = = 1,547% O= O = = 2,956% H= H = =3,918% S= S = =3,652% 3.2. Nhiệt trÞ cña than: -Nhiệt trị cao của than: Qc= [339C+1256H+109,9(0 – S )] .10 =[339.70,464 + 1256.3,918 – 109,9(2,956 – 3,652)]10 =28884,168(kcal/kg than) (ST2 – VII.37-110) -Nhiệt trị thấp của than: Qth = Qc - 25(W+9H) = 28884,168 – 25(8,5+9.3,918) = 27790,118 (kj/Kg than) 3.3. Lượng khí lý thuyết để đốt cháy 1kg than: L0= 0,115.C+0,346H+0,043(S – O) (kgkkk/kg than) ( sổ tayT2– VII-111) = 0,115.70,464+0,3463,918+0,043(3,625 – 2,956) =9,4877 (kgkkk/kg than) 3.3.1. Entanpi của hơi nước : ih = ro+ Cn.tl (QTTBT T4-273) Trong đó: tl Là nhiệt hoá hơi rn:Nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0C = 2493 (kj/kg) Ch: Nhiệt dng riêng của hơi nước Ch=1,97 (kj/kg) vậy ih = 2493+1,97.210 = 2906,7 (kj/kgC) 3.4.TÝnh hÖ sè d­ kh«ng khÝ ë buång ®èt vµ buång hßa trén. 3.4.1.Nhiệt lượng vào tính khi đốt 1kg than Qvào = Q1+Q2 + Q3 (KJ) Trong đó: Q1:Nhiệt lượng than mang vào(tính theo 1kg than) (KJ) Q2:Nhiêt dung do không khí mang vào buồng đốt (KJ) Q3:Nhiệt do đốt cháy 1kg than (KJ) Ta có: Q1 = G Cn to = 0,96075.25.1= 24,019 (kj) G: Khèi l­îng 1Kg than Cn:Nhiệt dung riêng của than đá Cn = 0,96075 (kj/kg ®é) Q2 = Lo.Io.α (kj) Io :Hàm nhiệt không khí trước khi vào máy sấy to Nhiệt độ của môi trường to = 25C :Độ ẩm tương đối của không khí = 80% Tính Io: Hàm ẩm của không khí ẩm x = (CT10.3a-256-QTTB T2) x o== 0,0256 (kg/kgkkk) với : :Độ ẩm tương đối của không khí = 80% pbh : áp suất hơi nước bảo hoà ở 25C pbh= 23,76torr (bảng BL 32-365-QTTBT1) P: áp suất làm việc của hỗn hợp khí nước P = Pkq= 735,6torr Io = (0,24+0,47.xo).25+595.xo = (0,24+0,47.0,0265).25+595.0,0265 = 16,24 (kj/kgkkk) = 67,964 (kj/kgkkk) Cách 2: Nội suy theo đồ thị I-x (QTTBT2-255) ở: to Nhiệt độ của môi trường to = 25C :Độ ẩm tương đối của không khí = 80% x o=0,0265 (kg/kgkkk) Io= 67,964 (kj/kgkkk) Q2 = 9,4877.67,964 =644,822 (kj/kgkkk) Q3 = Qc. Trong đó: :Hiệu suất lò đốt = 0,95 Q3 = 28884,168.0,95 = 27436,83 (kj/kgthan) Tổng nhiệt lượng vào buồng đốt là: Qvào = Q1+ Q2 + Q3 = 24,019+644,822+27436,83 = 27460,849 + 644,822 Nhiệt lượng ra khỏi buồng trộn Qra = Q4 + Q5 + Qm Trong đó: Q4: Nhiệt do xỉ mang ra (KJ) Q5:Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt (KJ) Qm:Nhiệt mất mát ra môi trường (KJ) Ta có: Q4 = Gxỉ.Cxỉ.Txỉ G:khối lượng khí khi đốt 1kg than Gxỉ = Tr Cxỉ: Nhiệt dung riêng của xỉ: Cxỉ= 0,75kj/kgC (Tra sổ tay T1- 162) Txỉ :Nhiệt do xỉ mang ra Txỉ = 100C Thay số : Q4 = (kj) Có: Q5 = Gk.Ck.t1 Với: t1 : nhiệt độ khói lò ra khỏi buồng trộn t =210 C Gk : khối lượng của chất khí trong lò Ck : nhiệt lượng riêng của khói lò Ck = (j/kgC) (Sổ tay T2- VII.42-112) Q5 = (GSO.CSO +GCO.CCO+GN.CN+GO.CO+GHO.CHO)t1 Thành phần khối lượng vào máy sấy tính theo 1 kg nhiên liệu ở 210C: Khối lượng SO2: GSO = 0,02.S = 0,02.3,625= 0,073 kg/kgthan Khối lượng CO2 GCO= 0,0367C = 0,03677.0,464 = 2,586( kg) khối lượng N2: GN= 0,769..L0 + 0,01N = 0,769..9,4877 + 0,01.1,547 =7,269.+0,01547 (kg/kgthan) Khối lượng ẩm: GHO = mHO + .Loxo = + .Loxo = =0,423 + 0,251. (Kg/kg than) Khối lượng O2: GO.= 0,231( - 1).9,4877 = 2,192. - 2,192 (kg/kgthan) Tính nhiệt dung riêng của các khí ở 210C: CSO = 0,205(kcal/kgC) = 0,858 (kj/kgC) CCO =0,222 + 43.10t1 =0,222 + 43.10.210 = 0,231 (kcal/kgC) = 0,967 (kj/kgC) CN = 0,246 + 189.t1 = 0,246 + 189.10-6.210 = 0,285(kcal/kgC) = 1,193 (kj/kgC) CO = 0,216 + 166.t1 = 0,216 + 166.10-6 .210 =0,25(kcal/kgC) = 1,047 (kj/kgC) CHO = 0,436 + 119.t1 = 0,436 + 119.10.210 0,460(kcal/kgC) = 1,926 (kj/kgC) Q5 = [(0,073.0,858+2,586.1,03+(7,296.+0,01547).1,193+(2,192.- 2,192).1,047+(0,423 + 0,157.).1,926].210 = 231,2+2411,34. (kj) Có : Qm =10%Qvào = 0,1(27460,849 + 644,822) = 2746,0849 + 64,4822. (kj) Qra = Q4 + Q5 + Qm = 5,315+231,2+2411,34. + 2746,0849 + 64,4822. = 2982,63 + 2475,822. 3.4.3.Phương trình cân bằng nhiệt lò đốt than: Qvào = Qra 27460,849 + 644,822= 2982,63 + 2475,822. 24478,219 = 1831. = 13,369 Vậy khối lượng khi đốt 1kg than là: GSO = 0,073 (kg/kgthan) GCO = 2,586 (kg/kgthan) GN = 97,2 (kg/kgthan) G HO = 3,78 (kg/kgthan) GO = 27,11 (kg/kgthan) Vậy lượng không khí thực tế cần cung cấp cho lò đốt là: L = .Lo = 13,369.9,4877 = 126,84 ( kg kkk/kg than) 4. CÂN BẰNG VẬT LIỆU 4.1. Lượng ẩm bốc hơi: Lượng ẩm bay hơi : W= (Kg/h) (7.27-QTTB T4-289) = = 232,131 (kg/h) Lượng vật liệu khô: Gk 3540. = 3451,5 (CT7.22- QTTB T4-289) 4.2. Phương trình cân bằng nhiệt: G1= G2 +w G2 :khối lượng vật liệu khô đi ra khỏi thiết bị: G1= 3540 + 232,131 = 3772,131 (kg/h) 4.3. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY 4.3.1. Thể tích thùng sấy : Vth===7,25 ( m) (CT10.1-T77 -TK máy hoá chất) A : Cường độ bay hơi ẩm( Vì A =3240) chọn A=32 (Bảng VII.3-122-STT2) Đường kính của thùng sấy : Chọn đường kính thùng Dt=1,2m 4.3.2. Chiều dài thùng: Xét tỷ lệ =(3,5 7) (T79-TK máy hoá chất) chọn= 4 Chiều dài thùng sấy Lt = 5m Tính lại thể tích thùng sấy và cường độ bay hơi ẩm (m) (CTVII.51-T121-STT2) At===41,071 (kg/m.h) (CT10.1-TK máy hoá chất) 4.3.3. Chọn chiều dày thùng S=(0,007 0,01) Dt (CT10.15-T83-TKmáy hóa chất) Chọn S = 0,007.Dt = 0,007.1,2 = 0,0084m Chọn S = 0,01 (m) Thời gian sấy: Ta có: (Sổ tay -tập2-trang123) Trong đó: + r : Khối lượng riêng xốp trung bình của vật liệu trong thùng quay, với r=800 kg/m (Bảng 1.1-8-STT1) + W1,W1 : Độ ẩm đầu và cuối của vật liệu, tính bằng % khối lượng chung + b : Hệ số chứa đầy, b = 0,15 (Bảng VII.5-122-STT2) + A : Cường độ bay hơi ẩm, A = 35(kg ẩm/m3.h) (Bảng VII.3-122-STT2) 8,707(phút) Kiểm tra lại thời gian sấy: Ta có thể tích vật liệu vào trong 1 phút là: U= = 0,0466 kg/phút (CT10.7-T81-TKmáy hóa chất) (Theo 408- máy và thiết bị sản xuất hoá chất) Thời gian sấy thực tế sẽ là: = = = 18,21 (phút) (CT10.6-T81-TKmáy hóa chất) 4.3.4. Số vòng quay của thùng sấy: Số vòng quay của thùng xác định theo công thức: (Sổ tay -tập2-trang122). Trong đó : + a : Góc nghiêng của thùng quay, Thường góc nghiêng của thùng dài là 2,5¸3 còn thùng ngắn đến 6, chọn a = 3 + m : Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh trong thùng, m = 1 (Bảng VII.4-T122-STT2) + k : Hệ số phụ thuộc vào phương thức sấy và tính chất của vật liệu,k=0,7 (Bảng VII.5-T122-STT2) + t : Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng quay, phút n=3,6679 (Vòng/phút). Vì n = 3,6679 ) (Theo 10.3-T79-TK máy hoá chất) vậy chọn Dt = 1.2 và Lt = 5m là hợp lý 4.3.5. Công suất cần thiết để quay thiết bị: Ta có: (VII.54-trang123-STT2) Trong đó: + n : Số vòng quay của thùng, vòng /phút + α : Hệ số phụ thuộc vào dạng cánh,Chọn loại cánh phân phối dạng cánh nâng) Chọn α = 0,026 (theo bảng VII.54-123/STT2) + rx : Khối lượng riêng xốp trung bình, rx = 800 kg/m (Bảng1.1-5-STT1) + Dt,Lt : Đường kính và chiều dài của thùng N=(Kw) Công suất chọn động cơ: Ndc =1,25.1,028 = 1,285 (kw) 4.3.6 . Nhiệt tổn thất ra môi trường qua lớp cách nhiệt: (Kj/kg ẩm) F: Diện tích bao quanh thùng sấy m2 W: Lượng ẩm bốc hơi W= 232,131 ( kg/h) K: Hệ số truyền nhiệt W/m2oC (T3- sổ tay quá trình và thiết bị T1 ) : Hệ số cấp nhiệt giữa các tác nhân sấy đến vỏ thiết bị (W/m2 oC) : Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài thiết bị đến môi trường (W/m2 oC) δ : Độ dày thành thiết bị a. Xác định : = (W/m2 oC) k: Hệ số nhám k = 1,21,3 chọn k=1,2 : Hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành thiết bị,phụ thuộc vào chế độ chuyển động của dòng khí (W/m2độ) :Hệ số cấp nhiệt từ không khí đến thành thiết bị (W/m2độ) * Tìm : Chọn tốc độ của dòng khí vào wtb = 2(m/s) (CT V.36-13-STT2) : độ nhớt động của khí Dt : đườmg kính ống thiết bị(m) Nhiệt độ trung bình của dòng khí: oC Tại t= 145`oC Nội suy theo bảng I.255-318 sổ tay T1 hệ số dẫn nhiệt (W/ m oC) Độ nhớt động học (m2/oC) Chế độ chảy xoáy =0.018. (T4.31-QTTBT1-T 198) :Hệ số phụ thuộc vào Tra bảng V.2-sổ tay T2 _ T 15 =1,15 Nu mà (QTTBT1-T 196) = (W/) Tính : Ta có chuẩn số = (QTTBT1-T 206) Gr: Chuẩn số Grashof (CT V.39-T13-STT2) : Hệ số dãn nở thể tích (1/T) Giả sử nhiệt độ trung bình của thiết bị là 95 Nhiệt độ lớp ngăn cách là tl = = 120C Tại 120C Tra bảng (I.255-318-STT1)ta có: = 3.34.10-2 (w/moC) = 25,45.10-2() Ta có: C T Vậy Nu Mặt khác: (Wm2 oC) Vậy (W/m2 oC) b. Xác định : (T-394 sổ tay quá trình và thiết bị T2) Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bị ra môi trường do đối lưu tự nhiên. : Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bị ra môi trường do bức xạ tmt Nhiệt độ thành thùng ở ngoài cùng chọn tng =45 oC 35oC tbg = 35oC tra bảng I.255 (T-318 sổ tay quá trình và thiết bị T1) W/ m m/s :Đường kính ngoài của thiết bị Thùng được cấu tạo gồm 3 lớp : + Lớp vỏ bảo vệ,lớp cách nhiệt và bề dày thùng.Vật liệu làm thùng là thép CT5 có (W/) + Tổng nhiêt trở của thành thiết bị sấy của lớp cách nhiệt và của thành bảo ôn Giả thiết lớp bảo vệ dày b1=8mm = 0,008m Bề mặt lớp cách nhiệt : b=50 mm = 0,05m Lớp trong cùng : b3=10 mm = 0,01m Chọn vật liệu cách nhiệt là amiang có hệ số dẫn nhiệt là =0,144(W/m2 oC) (T-128 sổ tay quá trình và thiết bị T1) Đường kính ngoài của thiết bị D= Dt + 2(b1+b2 +b3) =1,2+2(0,008+0,05+0,0112)=1,336 (m) T=25+273=298 oK oC Mà (W/m2 oC) + Xác định theo công thức: = (W/) Co(Wm2 oK) Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối T,T: nhiệt độ tương đối của bề mặt ngoài thiết bị sấy và môi trường xung quanh T=45+273=318oK T=25+273=298oK : Mức độ đen tuyệt đối của thiết bị =0,95 = =6,402(W/) (W/) Hệ số truyền nhiệt chung của tác nhân sấy đến môi trường xung quanh = K= = 1,635 Xác định bề mặt trao đổi nhiệt =3.14.1,336.6+ =27,97 (m2) (420-Thiết kế máy hoá chất T1) + Xác định = ( Quá trình và thiết bị tập 1- T 193) oC = t1 – to = 80 – 25 = 45 oC =( oC) Vậy nhiệt tổn thất ra ngoài môi trường là = (Kj/kg ẩm) 5. Cân bằng nhiệt lượng trongthiết bị sấy 5.1.Nhiệt lượng vào. Qvào = Q1 + Q2 (kj/s) Q1: Nhiệt lượng do nhiên liệu sấy mang vào máy sấy Q1 = G1.C1.to G1: Nguyên liệu của máy sấy. G1 = m = 3540(kg/h) = 0,98 (kg/s) C1: Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy khi vào máy sấy. C1= 1,3 (kj/kgC) (STT1-162) to : Nhiệt độ của môi trường =25oC Q1 = 0,98.1,3.25 = 31,85 (kj/s) Nhiệt lượng mang vào thiết bị chính là nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt.Vậy Q2 là nhiệt lượng do khói lò mang vào khi sấy : Q2 = n.Q5 Với Q5 = 231,23 + 2411,34. (kj/h) = 13,369 Q2 =( 231,23 + 2411,34.13,369)n = 32468,43.n (kg/h) = 32468,43.n (kg/h) = 9,02.n (kj/s) Vậy tổng nhiệt lượng vào máy sấy: Qvào = 31,85 + 9,02.n (kj/h) 5.2. Nhiệt lượng ra khỏi máy sấy: Qra = Q1 +Q2 +Q3 + Q4 Trong đó : * Q1 :Nhiệt do vật liệu mang ra khỏi máy sấy Q1 = G2.C.t1 C : Nhiệt dung riêng của vật liệu ra khỏi máy sấy:1,09(KJ/Kgđộ) Q1 =0,98.1,09.80=85,46 (kj/s) * Q :Nhiệt do bốc hơi nước và do hơi nước mang ra Q = w.[Cn1.(100 – t0) + r + Cn2(t2 – 100)] Trong đó : W: Lượng ẩm bốc hơi: 232,131(Kg/h)=0,0645(Kg/s) Cn1 ,Cn2 : nhiệt dung riêng của nước ở to , t2 to =25 oCCn1 = 0,99892 (kcal/kg) = 4,182 (kj/kgoC) t2 =80oC Cn2 = 1,00294 (kcal/kg) =4,1991 (kj/kgoC) (Tra bảng I.149 – STT1 – 168) r : nhiệt hoá hơi của hơi nước (nôi suy theo bảng I.212–245–STT1)có: r = 559 (kcal/kg) = 2340,42 (kj/kg) Vậy : Q = 0,0645.[4,182(100 – 25) + 2340,42 + 4,1991(80 – 100)] = 167,222 (kj/s) *Q : Nhiệt do khói lò mang ra khỏi máy sấy ở nhiệt độ 80 oC Q = (GSO.CSO +GCO.CCO+GN.CN+GO.CO+GHO.CHO)thh.n Trong đó: thh: Nhiệt độ hỗn hợp khí: thh = 80 Gi: Khối lượng của các cấu tử trong hỗn hợp khí đốt Ci :Nhiệt dung riêng của các cấu tử tương ứng Khối lượng của các khí khi đốt 1kg than đã tính ở cân bằng nhiệt lò đốt là: GSO = 0,073 (kg/kgthan) GCO = 2,586 (kg/kgthan) GN = 97,2 (kg/kgthan) G HO = 3,78 (kg/kgthan) GO = 27,11 (kg/kgthan) Nhiệt dung riêng của các khí ở t2=80 là: CSO = 0,19(kcal/kgC) = 0,795 (kj/kgC) CCO =0,222 + 43.10.t2 =0,222 + 43.10.80 = 0,225 (kcal/kgC) = 0,924 (kj/kgC) CN = 0,246 + 198.t2 = 0,246 + 198.10-6.80 = 0,247(kcal/kgC) = 1,034 (kj/kgC) CO = 0,216 + 166.t2 = 0,216 + 166.10-6.80 =0,229(kcal/kgC) = 0,958 (kj/kgC) CHO = 0,436 + 119.t2 = 0,436 + 119.10.80 = 0,445(kcal/kgC) = 1,855 (kj/kgC) Vậy : Q = (2,586.0,942+3,78.1,855+0,073.0,795+97,2.1,034+ 27,11.0,958).80. =3,022.n (kj/kgC) * Q: Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường. Q = q.w = 54,7.0,0645 = 3,513 (kj/s) Vậy Qra = 85,46 + 167,22 + 3,022n + 3,513 = 256,193 + 3,022.n (kj/s) 5.3. Phương trình cân bằng nhiệt của thiết bị sấy. Qra = Qvào 256,193 + 3,022.n = 31,85 + 9,02.n 224,343 = 5,998.n n = 37,4 (kg) Lấy n = 37 (kg) 5.4. Trạng thái của khói lò vào và ra khỏi máy sấy khi đi vào và đi ra khỏi máy sấy. * Hàm ẩm của không khí ở 210C tính theo 1kg không khí khô x1 = (kg/kgkkk) (Theo QTTB T2 – 314) Trong đó : mkk : Lượng không khí khô tính theo 1kg than. mkk = 1 + Lo - GHO (STT2 – VII.40 – 111) = 1 +13,369.9,4877 – 3,78 = 124,06 (kg/kg kkk) x1 = = 0,0305 (kg/kgkkk) * Tính hàm nhiệt tại t1 = 210C I1 = (0,24 + 0,47x1).t + 595x1 (CT10.4/T256/QTTBT2) Thay số ta được : I1 = (0,24 + 0,47.0,0305) + 595 0,0305 = 71,56 (kcal/kgkkk) Trạng thái của khói lò trước khi vào máy sấy t1 = 210C x1 = 0,0305 (kg/kgkkk) I1 = 71,56 (kcal/kgkkk) = 299,61 (kj/kgkkk) Nhiệt lượng tiêu hao thực tế trong thiết bị sấy: = l .(I2 – I1) = 4,18.to – qvl – q (kj/kg ẩm) (STT2 – 389) qvl : Nhiệt tiêu hao để nung nóng vật liệu 4,18.to Nhiệt độ ẩm của vật liệu mang vào. q :Nhiệt độ đầu vào của vật liệu sấy * Nhiệt lượng tiêu hao để nung nóng vật liệu : Theo (thiết kế máy sấy – 219) qvl = t : Nhiệt độ vật liệu ra khỏi máy sấy chọn t= 80C C2 :nhiệt dung riêng của vật liệu sau sấy C2 = 1,3 (kj/kgC ) G2:khối lượng vật liệu sau khi sấy G2 = 3540 (kg/h) Vậy qvl = = 1090,376 (kg/h) Thay số ta có: = 4,18.25 – 1090,376 – 54,47 = - 1040,576 (kj/kg ẩm) * Tính hàm nhiệt của khói lò ở nhiệt độ t2 = 80C I2 = (0,24 + 0,47 x2).t2 + 595x2 (kcal/kgkkk) Thay số : I2 = (0,24 + 0,47 x2).80 + 595x2 =19,2 + 632,6x2 (kcal/kgkkk) =80,39 +2648,57x2 ( kj/kgkkk) Mặt khác: = (Theo CT10.8a-QTTBT2-258) == - 1040,576 (kj/kgẩm) x2 = 0,0508 (kg/kgkkk) Từ đó ta suy ra: I2 = 80,39+2648,57.0,0508 = 214,94 (kj/kgkkk) * Vậy khi ra khỏi máy sấy khói lò ở trạng thái : t2 = 80C x2 = 0,0508 (kg/kgkkk) I2 = 214,94 (kj/kgkkk) Lượng không khí tiêu hao thực tế để bốc hơi 1 kg ẩm là: l = = = 48,5(kg/kgkkk) * Tổng lượng khí khô cần thiết : L = w.l = 232,131.48,5 = 11258,35 (kg/kgkkk) Lượng nhiệt tiêu hao riêng: q = l(I1 – I0) (sổ tay T2 – VII.23-103) =48,5.(299,61 – 69,696) (kg/kgkkk) = 11150,83 (kj/kg ẩm) * Lượng khí đưa vào máy sấy: (QTTBT2-317) = .11150,83= 11490,59 (kg/h) * Lượng khí đi vào buồng đốt ở 25C: V25 = (m/h) == 9922,79 ( m/h) = 2,75 ( m/s) Với: G1: Khối lượng khí đi vào máy sấy (kg/h) G1 = 11490,59 (kg) : khối lượng riêng của không khí ở 25C: Nội suy theo bảng I.255-318-STT1) ở 25C ta có = 1,185 (kg/m) Lượng khí đi vào buồng đốt ở 210C: V210 = (m/h) Nội suy theo bảng I.255-318-STT1) ở 210C ta có : = 0,7316 (kg/m) Vậy: V210 = = 15706,11 (m/h) = 4,363(m/s) * Lượng khí đi ra khỏi máy sấy ở nhiệt độ 80C: V80 = (m/h) = = 11494,37 (m/h) = 3,193(m/s) Với: = 1,000 (kg/m) Nhiệt lượng tiêu hao riêng : q = l(I2-I0) = 48,5 .(219,94 – 69,696) = 7044,33 (kj/kgẩm) * Lưu lượng thẻ tích trung bình quá trình sấy: Vtb = 0,5(V210 + V80) = 0,5.(4,363 +3,193) = 3,778 (m/s) * Tốc độ của không khí trong thiết bị sấy: = = = 3,931 (m/s) Trong đó: Ft = 0,0785.1.Dth(1 - ) = 0,0785.1.2(1 – 0,15) = 0,961(m) PHẦN III: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ I:Kiểm tra bền cho thùng quay 1: Trọng lượng vật liệu nằm trong thùng. Gvl===34211,34 (N) (Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1-89) G: Khối lượng vật liệu vào máy sấy : Thời gian sấy g : gia tốc trọng trường 2: Trọng lượng của thùng g + =(D – D + D – D) .Lth..g = 1,2162 – 1,22 + 1,3362 – 1,3162)..5.7850.9,81 = 27713,16 (N) Trong đó vật liệu làm thùng là thép CT5 có khối lượng riêng là 7850 (kg/m3) Dnt: Đường kính ngoài của thùng, Dnt=1,336 m Dth: Đường kính trong cung của thùng , Dth=1,2 m Dn: Đường kính ngoài sát lớp cách nhiệt của thùng , Dn= Dth+2.b1 =1,2+2.0,008 =1,216 (m) Dtt: Đường kính trong của thùng :Dtt = Dth+ 2b1 + 2b2 =1,2+2.0,008+2.0,05 = 1,316 (m) 3:Trọng lượng của vành đai: Đường kính của vành đai chọn sơ bộ =1,496÷1,6032 (m) Chọn Dv=1,5m) Trọng lượng của vành đai (Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1-251) bv: Bề rộng của vành đai bv=0,2 .(N) 4:Trọng lượng của bánh răng vòng : =. Chọn Dr=Dv Qr=Qv=9325,81 (N) 5:Trọng lượng của lớp bảo ôn Chọn vật liệu cách nhiệt là bông thủy tinh có kg/m3 Qbo=. =.5.200.9,81=1949,86 (N) 6:Trọng lượng của cánh múc nâng : Chọn Qc =4000 N Vậy tổng trọng lượng của thùng là Q= Qvl + Qth+ Qv+ Qr+ Qc Qbo = 34211,34+27713,16+9325,81+9325,81+4000+1949,86 =86525,98 (N) +Khoảng cách giữa hai vành đai: ld= 0,586.Lth=0,586.5=2,93 (m) = 239 (cm) + Tải trọng 1 đơn vị chiều dài thùng không kể đến khối lượng bánh răng vòng q===169,15 (N/cm) +Mômen uốn do tải trọng gây ra M1=== 1815169,8 (N/cm) + Mômen uốn do bánh răng vòng gây ra M2=== 683115,6 ( N.cm) +Tổng mômen uốn Mu = M1+ M2 = 1815169,8 +683115,6 = 1132054,2(N.cm) + Mômen chống uốn của thùng : W=S= =0,0127 (m) = 12700 (cm) S chiều dày thùng sấy =0,0112 m +Ứng suất thân thùng (N/cm) Ta có < []CT5 = 6.10 (N/cm) Vậy với chiều dày thùng là S = 0,0112(m) thì thùng đủ bền II . Tính vành đai + Tải trọng trên một vành đai (N) Q: Tải trọng của thùng : Góc nghiêng của thùng =3 + Phản lực con lăn T = ( T85 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) Thông thường chọn (N) + Bề rộng vành đai Pr : Tải trọng riêng tính cho một đơn vị chiều dài với thùng quay chậm Pr=2400 N/cm cm = 104,2 mm Đường kính vành đai Dv =2cm Chọn bề rộng vành đai B= 200 mm Với thùng nặng thì bề dày vành đai là h (mm) * Kiểm tra Mômen uốn : Mu = 2T.R.A = T.Dv.A (N.cm) A: Hệ số phụ thuộc cánh lắp A = 0,080,09 Chọn A=0,08 Mu = 25012,17.200.0,08 = 400194,72 (N/cm) Vành đai có cấu tạo từ thép đúc có ứng suất cho phép : N/ Mô men chống uốn là : () Mặt khác ( T-85 Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) h cm =27,74 (mm) Vậy h=76,92 >27,74 (mm) Vậy vành đai đủ bền Chọn vành đai có tiết diện : Bh = 200 100 mm III : Tính con lăn chặn con lăn đỡ 1 .Tính con lăn đỡ Bề rộng con lăn đỡ được tính theo công thức Bc = B + 50 = 200 + 50 = 250(mm) = 25 (cm) (T 250 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) Chọn sơ bộ đường kính con lăn đỡ theo công thức d c (T 250 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) (cm) Kiểm tra đường kính theo tiêu chuẩn (T 250 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) D: Đường kính ngoài của vành đai D = Dv +2h = 1,5 + 2.0,07692m =1,654m = 165,4 cm 0,25.165,4 dc 0,33.165,4 41,35 dc 54,58 Vậy chọn đường kính con lăn đỡ dc = 50 (cm) + Lực tác dụng lên 1 đơn vị chiều dài tiếp xúc N/cm + Ứng suất tiếp xúc tính theo công thức (N/cm) R: Bán kính ngoài của vành đai R = cm r: Bán kính con lăn đỡ r =cm E:Mômen đàn hồi của vật liệu E = 1,75.10(N/cm) = 12781,13 (N/cm) Ứng suất tiếp xúc cho phép của CT5 là [ ] = 6.10 (N/cm) (N/cm) Vậy đảm bảo điều kiện bền 2. Tính con lăn chặn Lực tác dụng lớn nhất lên con lăn chặn: Pmax = Q (sin + f) (T 249 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) f : hệ số ma sát giữa vành đai và con lăn chặn f=0,1 Q: Trọng lượng của toàn bộ thùng : Góc nghiêng Pmax = 86525,98(sin3+ 0,1) = 13181,02 (N) Đường kính con lăn đỡ : dcc= D.cm Lực tác dụng lên một đơn vị chiều dài tiếp xúc : Chọn chiều dài tiếp xúc là l=40 cm Vậy (N/cm) Ứng suất khi vành đai tiếp xúc với con lăn: (T 285 - Hướng dẫn thiết kế máy hóa T1) R : Bán kính con lăn chặn R= cm E: Momen đàn hồi của vật liệu, E= (N/cm) P: lưc tác dụng lên một đơn vị chiều dài tiếp xúc (N/cm) Đảm bảo điều kiện bền vì (N/cm) (TK máy hóa chất) IV) Tính toán hệ thống bánh răng dẫn động 1) Chọn động cơ Ta chọn loại động cơ nhãn hiệu 4A100L8Y3 (do lien xô cũ chế tạo): N = 1,5 kw nên ta chọn Số vòng quay n = 698 vòng/phút, hiệu suất = 0,74, cos = 0,65 (bảng P.13-tính toán thiết kế dẫn động cơ khí t1-238) 2) Tỷ số truyền và số vòng quay * Tỷ số truyền của toàn bộ hệ dẫn động là = 190,3 190 * Chọn hộp giảm tốc bánh răng hình trụ 2 cấp có tỷ số truyền giữa hộp giảm tốc và động cơ là Uh=40 * Vậy tỷ số truyền của cặp bánh răng dẫn động cơ là U=40 (CT323-48-TTHDĐCKT1) * Số vòng quay của bánh răng nhỏ ăn khớp với bánh răng gắn trên thùng quay (vòng/phút) ≈ 18(vòng/phút) 3) Công suất và momen xoắn trên trục của bánh răng nhỏ * Công suất trên trục của bánh răng nhỏ là : hiệu suất truyền động của hệ dẫn động tính từ động cơ đến bánh răng nhỏ = hộp .01.ms bánh răng =0,9 01: hiệu suất ổ lăn 0,990,995 chọn 01 =0,99 : hiệu suất của ma sát 0,90,96 chọn = 0,96 Công suất trên trục bánh răng nhỏ là N1 = 0,85.1,5 = 1,3 (kw) * Momen xoắn tác dụng lên trục của bánh răng là: (N/mm) 4) Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 4.1 Xác định khoảng cách trục ( Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí ) T: Momen xoắn trên trục bánh răng 1 : T=6,9.10 (N/mm) Ka:Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của bánh răng và loại răng.Với răng thẳng và vật liệu bánh răng là thép ta có: Ka=49,5 u: Tỷ số truyền của cặp bánh răng dẫn động thùng quay : Ứng suất tiếp xúc cho phép của vật liệu chọn =481,8MPa Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ là thép 45 có kích thước không lớn hơn 60 mm có độ rám : 241285 KHP:Hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng và răng.Chọn KHP=1,06 ba=0,3 bd=5,3. (u 1) = 0,53.0,3.(4,75+1) = 0,91 Dấu (+) đối với răng ăn khớp ngoài Dấu(-) đối với răng ăn khớp trong Vậy aw = 49,5.(4,75+1). (mm) 4.2 Xác định thông số ăn khớp * Modun bánh răng m =(0,010,02)aw =3,7087,416 (mm) Chọn modun theo bảng IX-99 (Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí) m=4 mm *Số bánh răng nhỏ: z== chọn z= 33 (vòng) * Số bánh răng lớn : z=u.z=4.33 = 132 (vòng) Số răng tổng là : z=z+z=33+132=165 (vòng) * Tính lại khoảng cách trục a= (mm) 4.3 Tính răng và độ bền tiếp xúc * Ứng xuất tiếp xúc trên mặt răng phải thỏa mãn điều kiện sau: (T-105-Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí) z:Hệ số hình dạng bề mặt tiếp xúc :Góc nghiêng của răng hình trụ cơ sở =0 :Góc ăn khớp.Theo tiêu chuẩn VN 1065-71 : ZH==1,76 z:Hệ số tính đến vật liệu của bánh răng khớp MPa (Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí) :Hệ số tính đến sự trùng khớp của răng (khi =0) = [1,88 – 3,2()]cos = =1,76 ≈ 1,8 * Đường kính bánh răng nhỏ =mm (T-96,Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí) T:Momen xoắn tác động lên bánh răng 1. T=24.10 K: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc K=K.K.K Hệ số phân bố không đều tải trọng =1,06 =1 ( bánh răng thẳng ) = Với V= =0,006 Tra bảng 6.15 -Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí – T 107 : Hệ số ảnh hưởng sai lệch các bánh răng 1 và 2 =100 m/s * :Chiều rộng bánh răng nhỏ =mm = 1,071 = MPa Vậy =390 MPa Nên độ bền tiếp xúc được đảm bảo 4.4 Kiểm tra độ bền uốn qua tải Để đảm bảo độ bền uốn cho răng thì ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt quá ứng suất uốn cho phép (Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí) Tính K K:Hệ số tải trọng K=K.K.K K:Hệ số phân bố không đều K=1,14 K:Hệ số kể đến sự không đều tải trọng K=1,22 K: Hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp K= Với V= Tra bảng G = 100 V= K= K=1,14.1,22.1=1,39 Y:Hệ số kể đến độ nghiêng của răng Y=1 Y:Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng Y= : Hệ số dạng răng với hệ số dịch chuyển x = 0 = 4 = 3,6 Thay số vào ta được MPa Nhận xét MPa MPa <MPa Vậy bộ truyền đảm bảo về điều kiện bền uốn Các thông số kích thước bộ truyền Khoảng cách trục =264 Đường kính vòng chia d1 = m.z1 = 4.33 = 132 (mm) d2 = m.z2 = 4.132 =528 (mm) Đường kính đỉnh răng da1 = d1 + 2.m =132 + 2.4 = 140 (mm) da2 = d2 + 2.m = 528 +2.4 = 536 (mm) Chiều rộng vành bánh răng nhỏ b1 = bw = 79,2 (mm) Chiều rộng vành bánh răng lớn b2 = aw.0,2 =264.0,2 = 52,8 (mm) Đường kính đáy răng df1 = d1 – 2m = 132 - 2.4 = 124 (mm) df2 = d2 – 2m = 528 – 2.4 = 520 (mm) PHẦN V: CÁC THIẾT BỊ PHỤ I ) TÍNH TOÁN LÒ ĐỐT *Nhiệt cháy của than + Nhiệt cháy cao của than. Qcao=28884,168 (KJ/KG) + Nhiệt cháy thấp của than. Qthấp=27790,118 (KJ/KG) = 6637,6 (Kcal/KG) * Lượng không khí cần thổi vào lò đốt +V25 = 9922,79 ( m/h) * Thể tích buồng đốt ( m) ( T-109, Lò công nghiệp) q:Cường độ nhiệt thể tích của buồng đốt phụ thuộc vào từng loại lò đốt Theo bảng II-Lò công nghiệp ta lấy q=260.10 (kcal/mh) =0,945 ( m) Diên tích ghi lò: ( T-103, Lò công nghiệp) r=550.10 (W/m) Vậy diện tích ghi lò là : = 0,523 ( m) Chiều cao lò: = = 1,8 (m) Chọn loại ghi lò có kích thước một tấm ghi (34045) mm kích thước tương đương của lỗ thông gió (35) mm Vậy số tấm ghi là: tấm 34 tấm II ) Quạt thổi vào máy sấy Lượng không khí đưa vào máy sấy ở 25 V25=9922,79 ( m/h) Công suất động cơ quạt được xác định theo công thức: Q: Năng suất quạt Q=17181,52 ( m/h) :Hiệu suất thủy lực =0,6 H: Tổng trở lực cần khắc phục ( mm HO) H= + + =m. ( T-107, Lò công nghiệp) S:Diện tích ghi lò F = 0,523 ( m) : Lượng than đốt :37 (Kg/h) m:Hệ số phụ thuộc vào hàm lượng tro than và loại ghi lò theo T-106, Lò công nghiệp chọn m=40 =40. =8,897 ( mm HO) : Trở lực của lớp than.Chọn trở lực của lớp than và trở lực của ghi lò là 120 mm HO ( T-107, Lò công nghiệp) = ( mm HO) :hệ số ma sát phụ thuộc vào chuẩn số Re l:Tổng chiều dài của đường ống d:Đường kính trong của ống :Hệ số trở lực cục bộ :Khối lượng riêng của không khí ở 25 Kg/m :Vận tốc khí đi trong ống Chọn vận tốc khí đi trong ống là 20 m/s ( m) + Xác định Ta có chuẩn số Reynol Re = (T-197, QTTBT1) D:Đường kính trong của ống :Độ nhớt động lực của khí ở 25 oC Tra bảng I.255,T-318, STT1) ta có =18,4.10 ( Ns/m) =1,2 Kg/m Re= >10 Vậy chế độ chảy xoáy ( T-378,STT1) Ta thiết kế hệ thống đường ống từ quạt đến buồng đốt có chiều dài là 2m trên hệ thống có đặt một van chắn tiêu chuẩn = ( mm HO) Vậy ta có ; = + + =8,897+120+33,82=162,717 ( mm HO) Công suất động cơ quạt trước máy sấy là: ( KW) Chọn quạt có kí hiệu No4 có các thông số sau: A = 5500 , Pd = 20mmH20, = 57% Kết luận Qua thời gian thực thực hiện đồ án này dưới sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Vũ Minh Khôi cũng như các thầy cô trong khoa. Em đã hoàn thành đồ án với nội dung tính toán và thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc với năng suất 3540 kg/h.Các số liệu được tra cứu ở nhiều tài liệu khác nhau ví dụ như các sách tâp 1,2,3 … quá trình thiết bị ,sổ tay tập 1 và tập 2, hệ dẫn động cơ khí tâp1 …nên công thức tra cứu đúng theo quy định, đảm bảo việc tính toán là chính xác và hợp lý. Tuy nhiên do lần đầu tiên làm quen với kiểu tính toán và thiết kế như thế này nên không thể tránh được nhưng sai sót. Em rất mong được thầy hướng dẫn và các thầy trong bộ môn châm chước cho nhưng lỗi mà em gặp phải. Việc làm đồ án môn học này dã thực sự đem lại cho em hiệu quả cho em nói riêng và cho sinh viên trong nghành nói chung .Qua đó sinh viên được năng cao kĩ năng tính toán cũng như nhìn nhận vấn đề thiết kế 1 cách hệ thống. Đặc biệt giúp cho sinh viên biết cách sử dụng, tra cứu tài liệu. Có thể nói đây là một sự chuẩn bị tốt cho việc làm đồ án sắp tới. Tuy nhiên do hạn chế về thời gian cũng như trình độ nên bản thuyết minh của em còn nhiều thiếu sót. Em rẩt mong được sự giúp đỡ của thày cô và các bạn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Minh Khôi và một số thầy cô khác trong khoa đã giúp đỡ chỉ bảo tận tình cho em trong thời gian qua. Em xin chân thành cảm ơn! Tài liệu tham khảo 1. Sổ tay hoá công tập 1 – NXBKHKT 2. Sổ tay hóa công tâp 2 – NXBKHKT 3. Tính toán quá trình thiết bị tâp 1,2.3.4 4.Hướng dẫn thiết kế hệ thống máy sấy - Trần Văn Phú – ĐHBKHN 5.Lò công nghiệp 6. Tính toán hệ dẫn động cơ khí T1 - Trịnh Chất,Lê Uyển 7. Hướng dẫn tính toán và thết kế thiết bị máy hoá chất và một số tài liệu trên mạng

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy than với năng suất 3540 kg-giờ.doc
Luận văn liên quan