Đồ án Tính toán thiết kế máy sấy lúa kiểu sấy tháp tam giác năng suất 6 tấn/mẻ

thức sau: q1 = a1(tf1 – tw1) = 26.5(47.5 – tw1) (20) q2 = (l/d).(tw1 – tw2) = (54/ 0.003).(tw1 – tw2) (21) q3 = a2(tf2 – tw2) = 1.715(tw2 – 28)( 1 + 0.333) (22) q1 = q2 = q3 (23) Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 58 Khi mật độ dòng nhiệt thỏa mãn các đẳng thức trên thì cũng thỏa mãn phương trình sau: q = k(tf1 – tf2) (24) Trong đó k là hệ số truyền nhiệt 21 111 1 a l da ++ =k Để giải được phương trình (20) (21) (22) (23) ta dùng phương pháp lặp: Bảng 4-6: tính toán tìm mật độ dòng nhiệt cho từng giá trị tương ứng của tw1 tw1 ( 0C) q1 (W/m 2) tw2 ( 0C) q3 (W/m 2) 47 13.25 46.99 86.8 46 39.75 45.99 80.76 45 66.25 44.99 74.84 44 92.75 43.99 69.02 43 119.25 42.99 63.33 Theo bảng ta có thể chọn nhiệt độ 2 vách của tháp sấy ở vùng 3: tw1 = 45 0C, tw2 = 44.99 0C, q = 74.84 W/m2 Nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung quanh Q1: Q1 = q.Fxq2 = 74.84 × 32 = 2395 W Nhiệt lượng tổn thất qua đáy tháp Q2: Q2 = q.Fđ = 74.84´ (3.8 x 2) = 569 W Vậy tổng tổn thất nhiệt ra môi trường: Qmt3 = Q1 + Q2 = 2395 + 569 = 2964 W kgâmkJ W Q q mtmt / 11273 2964 3 3 3 ==S = Khi đó: qmt = qmt1 + qmt2 + qmt3 = 22 + 13 +11 = 46 kJ/kgẩm 4.2 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi 4.2.1 Vùng sấy 1 Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra khỏi vùng sấy 1 Qm1 = Gtb12.Cm1.(tm12 – tm11) Trong đó: Gtb12 = 5565.5 kg khối lượng lúa trung bình đầu ra qua 4 lần đảo trộn ở vùng 1 Nhiệt độ vật liệu sấy vào vùng 1: tm11 = tv11 = 280C Nhiệt độ vật liệu sấy ra vùng 1: tm12 = tv12 = 340C Cm1: nhiệt dung riêng của hạt lúa ở vùng 1 121 .100 tb ka km CC CC w - += Trong đó: Ck: Nhiệt dung riêng của vật liệu khô. Các vật liệu khô trong sản phẩm thực phẩm có nhiệt dung riêng Ck = 1.2 ¸ 1.7 kJ/kg.độ. Ta chọn Ck = 1.2 kJ/kg.độ Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 59 Ca = Ch = 4.182 kJ/kg.độ: nhiệt dung riêng của ẩm wtb12 = 21.125%: độ ẩm tương đối trung bình của hạt lúa ở đầu ra qua 4 lần đảo trộn ở vùng 1 Do đó: đokg kJCC CC tb ka km . 83.1125.21 100 2.1182.4 2.1. 100 121 =´ - += - += w Khi đó: Qm1 = 5565.5 x 1.83 x (34 – 28) = 61109 kJ Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra khỏi vùng sấy: kgam kJ W Q q mv 214286 61109 1 1 1 === Như vậy tổng tổn thất nhiệt ở vùng 1 là: D1 = Ca.t0 – (qv1 + qmt1) = 4.182 x 28 – (214 + 22) = – 119 kJ/kg 4.2.2 Vùng sấy 2 Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra khỏi vùng sấy 2 Qm2 = Gtb22.Cm2.(tm22 – tm21) Trong đó: Gtb12 = 5495.5 kg khối lượng lúa trung bình đầu ra qua 4 lần đảo trộn ở vùng 2 Nhiệt độ vật liệu sấy vào vùng 2: tm21 = tv21 = 340C Nhiệt độ vật liệu sấy ra vùng 2: tm22 = tv22 = 400C Cm2: nhiệt dung riêng của hạt lúa ở vùng 2 222 .100 tb ka km CC CC w - += Trong đó: Ck: Nhiệt dung riêng của vật liệu khô. Các vật liệu khô trong sản phẩm thực phẩm có nhiệt dung riêng Ck = 1.2 ¸ 1.7 kJ/kg.độ. Ta chọn Ck = 1.2 kJ/kg.độ Ca = Ch = 4.182 kJ/kg.độ: nhiệt dung riêng của ẩm wtb22 = 20.125%: độ ẩm tương đối trung bình của hạt lúa ở đầu ra qua 4 lần đảo trộn ở vùng 2 Do đó: đokg kJCC CC tb ka km . 8.1125.20 100 2.1182.4 2.1. 100 222 =´ - += - += w Khi đó: Qm2 = 5495.5 x 1.8 x (40 – 34) = 59 351.4 kJ Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra khỏi vùng sấy: kgam kJ W Q q mv 212280 4.59351 2 2 2 === Như vậy tổng tổn thất nhiệt ở vùng 1 là: D2 = Ca.t0 – (qv2 + qmt2) = 4.182 x 28 – (212 + 13) = – 108 kJ/kg 4.2.3 Vùng sấy 3 Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra khỏi vùng sấy 3 Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 60 Qm3 = Gtb32.Cm3.(tm32 – tm31) Trong đó: Gtb32 = 5427.25 kg khối lượng lúa trung bình đầu ra qua 4 lần đảo trộn ở vùng 3 Nhiệt độ vật liệu sấy vào vùng : tm31 = tv31 = 400C Nhiệt độ vật liệu sấy ra vùng 3: tm32 = tv32 = 460C Cm3: nhiệt dung riêng của hạt lúa ở vùng 3 323 .100 tb ka km CC CC w - += Trong đó: Ck: Nhiệt dung riêng của vật liệu khô. Các vật liệu khô trong sản phẩm thực phẩm có nhiệt dung riêng Ck = 1.2 ¸ 1.7 kJ/kg.độ. Ta chọn Ck = 1.2 kJ/kg.độ Ca = Ch = 4.182 kJ/kg.độ: nhiệt dung riêng của ẩm wtb32 = 19.125%: độ ẩm tương đối trung bình của hạt lúa ở đầu ra qua 4 lần đảo trộn ở vùng 2 Do đó: đokg kJCC CC tb ka km . 77.1125.19 100 2.1182.4 2.1. 100 323 =´ - += - += w Khi đó: Qm3 = 5427.25 x 1.77 x (46 – 40) = 57 637.395 kJ Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra khỏi vùng sấy: kgam kJ W Q q mv 211273 395.57637 3 3 3 === Như vậy tổng tổn thất nhiệt ở vùng 1 là: D3= Ca.t0 – (qv3 + qmt3) = 4.182 x 28 – (211 + 11) = – 105 kJ/kg 4.3 Các thông số sau quá trình sấy thực 4.3.1 Vùng sấy 1 · Lượng chứa ẩm của tác nhân sấy ra khỏi vùng sấy thực Nhiệt dung riêng dẫn xuất Cdx: Cdx1 = 1.0048 + 1.842 x d11 = 1.0048 + 1.842 x 0.021 = 1.043482 kJ/kg.độ kgkk kgam i ttC dd dx 035.0 119416.2588 )4885(043482.1 021.0 )( 112 12111 1112 =+ -´ += D- - += Với i12 = 2500 + 1.842 x 48 = 2588.416 kJ/kg Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy ra khỏi vùng sấy. %48 )035.0621.0(1105.0 035.01 )621.0.( . 1212 12 12 =+´ ´ = + = dP dP bh j Lượng tác nhân sấy thực tế: kgam kgkk dd l 71 021.0035.0 11 1112 1 =- = - = L1 = l1.W1 = 71 × 286 = 20306 kgkk/h Thể tích tác nhân sấy trung bình của vùng sấy 1: Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 61 Với t11 = 850C và j11 = 6% kg m PP t V bh 3 55 1111 11 11 0638.110)5695.006.01( )85273(287 10).( )273(287 = ´´- + = ´- + = j t12 = 48 0C và j12= 48% kg m PP t V bh 3 55 1212 12 12 2678.110)1105.048.01( )48273(287 10).( )273(287 = ´´- + = ´- + = j Do đó, Thể tích tác nhân sấy trung bình của vùng sấy: V1 = L1 x 0.5(v11 + v12) = 20306 x 0.5 x (1.0638 + 1.2678) = 23673 m 3/h 4.3.2 Vùng sấy 2 · Lượng chứa ẩm của tác nhân sấy ra khỏi vùng sấy thực Nhiệt dung riêng dẫn xuất Cdx: Cdx2 = 1.0048 + 1.842 x d21 = 1.0048 + 1.842 x 0.02 = 1.04164 kJ/kg.độ kgkk kgam i ttC dd dx 031.0 10868.2573 )4070(04164.1 02.0 )( 222 22212 2122 =+ -´ += D- - += Với i22 = 2500 + 1.842 x 40 = 2573.68 kJ/kg Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy ra khỏi vùng sấy. %65 )031.0621.0(073.0 031.01 )621.0.( . 2222 22 22 =+´ ´ = + = dP dP bh j Lượng tác nhân sấy thực tế: kgam kgkk dd l 91 02.0031.0 11 2122 2 =- = - = L2 = l2.W2 = 91 × 280 = 25480 kgkk/h Thể tích tác nhân sấy trung bình của vùng sấy 2: Với t21 = 700C và j21 = 10% kg m PP t V bh 3 55 2121 21 21 0156.110)3073.01.01( )70273(287 10).( )273(287 = ´´- + = ´- + = j t22 = 40 0C và j22= 65% kg m PP t V bh 3 55 2222 22 22 9431.010)073.065.01( )40273(287 10).( )273(287 = ´´- + = ´- + = j Do đó, Thể tích tác nhân sấy trung bình của vùng sấy: V2 = L2 x 0.5(v21 + v22) = 25480 x 0.5 x (1.0156 + 0.9431) = 24954 m 3/h 4.3.3 Vùng sấy 3 · Lượng chứa ẩm của tác nhân sấy ra khỏi vùng sấy thực Nhiệt dung riêng dẫn xuất Cdx: Cdx3 = 1.0048 + 1.842 x d31 = 1.0048 + 1.842 x 0.019 = 1.039798 kJ/kg.độ kgkk kgam i ttC dd dx 028.0 10547.2564 )3560(039798.1 019.0 )( 332 32313 3132 =+ -´ += D- - += Với i32 = 2500 + 1.842 x 35 = 2564.47 kJ/kg Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 62 Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy ra khỏi vùng sấy. %77 )028.0621.0(056.0 028.01 )621.0.( . 3232 32 32 =+´ ´ = + = dP dP bh j Lượng tác nhân sấy thực tế: kgam kgkk dd l 111 019.0028.0 11 3132 3 =- = - = L3 = l3.W3 = 111 × 273 = 30303 kgkk/h Thể tích tác nhân sấy trung bình của vùng sấy 3: Với t31 = 600C và j31 = 15% kg m PP t V bh 3 55 3131 31 31 9848.010)1968.015.01( )60273(287 10).( )273(287 = ´´- + = ´- + = j t32 = 35 0C và j32= 77% kg m PP t V bh 3 55 3232 32 32 9238.010)056.077.01( )35273(287 10).( )273(287 = ´´- + = ´- + = j Do đó, Thể tích tác nhân sấy trung bình của vùng sấy: V3 = L3 x 0.5(v31 + v32) = 30303 x 0.5 x (0.9848 + 0.9238) = 29133 m 3/h 4.4 Tính toán cân bằng nhiệt quá trình sấy thực 4.4.1 Vùng sấy 1 · Tổng nhiệt lượng cần thiết thực tế q1’: q1’ = l1× (I12 – I0) - D1 Với entanpy ở điểm C: I12 =Cpk .t12 + d12.(2500 + 1.842t12)=1.0048 x 48 + 0.035´(2500 + 1.842 x 48)= 139 kJ/kg Khi đó: q1’ = l1× (I12 – I0) - D1 = 71 x (139 – 72) + 119 = 4876 kJ/kg và Qs1 = q1’ x W1 = 4876 x 286 = 1 394 536 kJ · Nhiệt lượng có ích q11 = i11 – Ca.tv11 = (2500 + 1.842 x 85) – 4.186 x 28 = 2539 kJ/kgam với tv11 = 280C là nhiệt độ vào vùng sấy 1 của vật liệu sấy. · Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi q12 = l1.Cdx1.(t12 – t0) = 71 x 1.043482 x (48 – 28) = 1482 kJ/kgam · Tổng tổn thất và nhiệt lượng có ích q1 = q11 + q12 + qmt1 + qv1 = 2539 + 1482 + 22 + 214 = 4257 kJ/kgam Về nguyên tắc q1 = q1’ nhưng trong quá trình tính toán ta đã làm tròn các con số và do nhiều nguyên nhân khác chẳng hạn ta chọn tốc độ sấy vs = 0.4 ¸ 0.6 m/s nhưng không thể kiểm tra lại. Do đó, ta đã phạm phải sai số tuyệt đối Dq1 Dq1 = q1’ – q1 = 4876 – 4257 = 619 kJ/kgam Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 63 Sai số tương đối: %7.12127.0 4876 619 , 1 1 , 1 1 === - = q qq e Như vậy mọi tính toán của ta đều chấp nhận được. Bảng4-7 : cân bằng nhiệt của vùng sấy thực. Stt Đại lượng Kí hiệu Giá trị % 1 Nhiệt lượng có ích q11 (= q1) 2539 52.07 2 Tổn thất do tác nhân sấy q12 (= q2) 1482 30.39 3 Tổn thât do vật liệu sấy qv1 (= q3) 214 4.39 4 Tổn thất ra môi trường qmt1 (=q4) 22 0.45 5 Tổng lượng nhiệt tính toán q1 4257 87.31 6 Sai số Dq1 619 12.7 7 Tổng lượng nhiệt cần thiết q1’ 4876 100 4.4.2 Vùng sấy 2 · Tổng nhiệt lượng cần thiết thực tế q2’: q2’ = l2× (I22 – I0) - D2 Với entanpy ở điểm C: I22 =Cpk .t22 + d22.(2500 + 1.842t22)=1.0048 x 40 + 0.031´(2500 + 1.842×40)=120 kJ/kg Khi đó: q2’ = l2× (I22 – I0) - D2 = 91 x (120 – 72) + 108 = 4476 kJ/kg và Qs2 = q2’ x W2 = 4476 x 280 = 1 253 280 kJ · Nhiệt lượng có ích q21 = i21 – Ca.tv21 = (2500 + 1.842 x 70) – 4.186 x 34 = 2487 kJ/kgam với tv21 = 340C là nhiệt độ vào vùng sấy 2 của vật liệu sấy. · Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi q22 = l2.Cdx2.(t22 – t0) = 91 x 1.04164 x (40 – 28) = 1137 kJ/kgam · Tổng tổn thất và nhiệt lượng có ích q2 = q21 + q22 + qmt2 + qv2 = 2487 + 1137 + 13 + 212 = 3849 kJ/kgam Dq2 = q2’ – q2 = 4476 – 3849 = 627 kJ/kgam Sai số tương đối: %1414.0 4476 627 , 2 2 , 2 2 === - = q qq e Như vậy mọi tính toán của ta đều chấp nhận được. Bảng : cân bằng nhiệt của vùng sấy thực. Stt Đại lượng Kí hiệu Giá trị % 1 Nhiệt lượng có ích q21 (= q1) 2487 55.56 2 Tổn thất do tác nhân sấy q22 (= q2) 1137 25.41 3 Tổn thât do vật liệu sấy qv2 (= q3) 212 4.74 4 Tổn thất ra môi trường qmt2 (=q4) 13 0.29 5 Tổng lượng nhiệt tính toán q2 3849 85.99 6 Sai số Dq2 627 14 7 Tổng lượng nhiệt cần thiết q2’ 4476 100 Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 64 4.4.3 Vùng sấy 3 · Tổng nhiệt lượng cần thiết thực tế q3’: q3’ = l3× (I32 – I0) - D3 Với entanpy ở điểm C: I32 =Cpk .t32 + d32.(2500 + 1.842t32)=1.0048 x 35 + 0.028´(2500 + 1.842×35)=107 kJ/kg Khi đó: q3’ = l3× (I32 – I0) - D3 = 111 x (107 – 72) + 105 = 3990 kJ/kg và Qs3 = q3’ x W3 = 3990 x 273 = 1 089 270 kJ · Nhiệt lượng có ích q31 = i31 – Ca.tv31 = (2500 + 1.842 x 60) – 4.186 x 40 = 2443 kJ/kgam với tv31 = 400C là nhiệt độ vào vùng sấy 2 của vật liệu sấy. · Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi q32 = l3.Cdx3.(t32 – t0) = 111 x 1.039798 x (35 – 28) = 808 kJ/kgam · Tổng tổn thất và nhiệt lượng có ích q3 = q31 + q32 + qmt3 + qv3 = 2443 + 808 + 11 + 211 = 3473 kJ/kgam Dq3 = q3’ – q3 = 3990 – 3473 = 517 kJ/kgam Sai số tương đối: %1313.0 3990 517 , 3 3 , 3 3 === - = q qq e Như vậy mọi tính toán của ta đều chấp nhận được. Bảng4-8 : cân bằng nhiệt của vùng sấy thực. Stt Đại lượng Kí hiệu Giá trị % 1 Nhiệt lượng có ích q31 (= q1) 2443 61.22 2 Tổn thất do tác nhân sấy q32 (= q2) 808 20.23 3 Tổn thât do vật liệu sấy qv3 (= q3) 211 5.27 4 Tổn thất ra môi trường qmt3 (=q4) 11 0.28 5 Tổng lượng nhiệt tính toán q3 3473 87.04 6 Sai số Dq3 517 13 7 Tổng lượng nhiệt cần thiết q3’ 3990 100 Bảng 4-9: Thông số thu được của quá trình sấy thực tế Không khí Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Khói Thông số A 0 H 1 C 2 H 1 C 2 H 1 C 2 K t (0C) 28 85 48 70 40 60 35 1027 j (%) 70 6 48 10 65 15 77 0.002 d (kg/kgkk) 0.017 0.021 0.035 0.02 0.031 0.019 0.028 0.088 I (kJ/kg) 72 141 139 123 120 110 107 1418 tư 24 G10 G11 G10 G11 G10 G11 Gk G (kgkk/kgnl) 132 139.05 183 190.05 243 250.05 7.05 Lượng nước tách được (kg) 286 280 273 Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 65 5. Tính toán vùng làm mát Hình 4-8: quá trình làm mát Nhiệt lượng vật liệu sấy nhả ra cho không khí trong buồng làm mát Qlm: Qlm = G42.Cvlm.(t42 – t41) Trong đó: G42 = 5410.5 kg: khối lượng trung bình của vật liệu sấy sau quá trình làm mát qua 4 lần đảo trộn Cvlm: Nhiệt dung riêng trung bình của vật liệu sấy trong vùng làm mát wtblm = 19% Cvlm = Ca.wtblm + (1 – wtblm).Ck = 4.186 x 0.19 + (1 – 0.19) x 1.2 = 1.76734 kJ/kg.độ Vậy: Qlm = 5410.5 x 1.76734 × (35 – 28) = 66935 kJ/h hay kgam kJ W Q q lmlm 99967 66935 4 === Nếu bỏ qua nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh kết cấu bao che của buồng làm mát ta có: Dlm = qlm = 999 kJ/kgam Các thông số của không khí sau buồng làm mát Quá trình làm mát là quá trình đốt nóng tăng ẩm. Lượng chứa ẩm: kgkk kgam i ttC dd lm dx 022.0 999)35842.12500( )2835(036.1 017.0 )( 42 0420 042 =-´+ -´ += D- - += Độ ẩm tương đối: 61.0 )022.0621.0(056.0 022.01 )621.0.( . 4242 42 42 =+ ´ = + = xdP dP bh j hay j42 = 61% Lượng không khí cần thiết cho quá trình làm mát: Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 66 kgam kgkk dd l 200 017.0022.0 11 042 42 =- = - = L42 = l42.W4 = 200 x 67 = 13400 kgkk/h Thể tích tác nhân sấy trung bình của vùng làm mát: Với t0 = 280C và j0 = 70% kg m PP t v bh 3 55 00 0 0 887.010)038.07.01( )28273(287 10).( )273(287 = ´´- + = ´- + = j t42 = 35 0C và j42= 61% kg m PP t v bh 3 55 4242 42 42 9152.010)056.061.01( )35273(287 10).( )273(287 = ´´- + = ´- + = j Do đó, Thể tích tác nhân sấy trung bình của vùng sấy: Vlm = L42 x 0.5(v0 + v42) = 13400 x 0.5 x (0.887+0.9152) = 12075 m 3/h 6. Tính tiêu hao nhiên liệu Lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giờ: h kg Q Wq B bdC ii i . ., h = · Vùng sấy 1 q1’ = 4876 kJ/kg: tổng nhiệt lượng cần thiết thực tế cho vùng 1 W1 = 286 kg: lượng nước tách được qua vùng 1 h kg Q Wq B bdC 162 0.614342.24 2864876 . . 1 , 1 1 =´ ´ == h · Vùng sấy 2 q2’ = 4476 kJ/kg: tổng nhiệt lượng cần thiết thực tế cho vùng 2 W2 = 280 kg: lượng nước tách được qua vùng 2 h kg Q Wq B bdC 146 0.614342.24 2804476 . . 2 , 2 2 =´ ´ == h · Vùng sấy 3 q3’ = 3990 kJ/kg: tổng nhiệt lượng cần thiết thực tế cho vùng 3 W3 = 273 kg: lượng nước tách được qua vùng 3 h kg Q Wq B bdC 127 0.614342.24 2733990 . . 3 , 3 3 =´ ´ == h Tổng lượng nhiên liệu tiêu hao B = B1 + B2 + B3 = 162 + 146 + 127 = 435 kg/h 7. Bố trí kênh dẫn và kênh thải Ta chọn kích thước và cách bố trí các kênh dẫn và kênh thải như hình . Do đó, theo chiều ngang ta bố trí 19 hàng và theo chiều cao là 21 hàng. Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 67 Ở vùng sấy 1 đặt 14 hàng theo chiều cao gồm 7 hàng kênh dẫn và 7 hàng kênh thải xen kẽ nhau. Ở vùng sấy 2 đặt 10 hàng theo chiều cao gồm 5 hàng kênh dẫn và 5 hàng kênh thải xen kẽ nhau. Ở vùng sấy 3 đặt 10 hàng theo chiều cao gồm 5 hàng kênh dẫn và 5 hàng kênh thải xen kẽ nhau. Ở vùng làm mát đặt 8 hàng theo chiều cao gồm 4 hàng kênh dẫn và hàng kênh thải xen kẽ nhau. Hình 4-9: bố trí các kênh dẫn và kênh thải trong tháp sấy Từ cách bố trí và chọn kích thước các kênh như trên, ta tính tốc độ tác nhân sấy đi trong các kênh ở các vùng: · Diện tích 19 kênh trên một tiết diện ngang: Fh = 19 ×(0.5 × (65 × 100) + (60 × 100)) = 0.17575 m 2 · Tổng diện tích các kênh dẫn hoặc kênh thải của vùng sấy 1: F1 = 7 × Fh = 7 × 0.17575 = 1.23025 m 2 · Tổng diện tích các kênh dẫn hoặc kênh thải của vùng sấy 2 và 3: F2 = F3 = 5 × Fh = 5 × 0.17575 = 0.87875 m 2 · Tổng diện tích các kênh dẫn hoặc kênh thải của vùng làm mát: Flm = 4 × Fh = 4 × 0.17575 = 0.703 m 2 Do đó, tốc độ tác nhân sấy đi trong các kênh của các vùng như sau: sm F V v /3.5 2325.13600 23673 1 1 1 »´ == Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 68 sm F V v /9.7 87875.03600 24954 2 2 2 »´ == sm F V v /2.9 87875.03600 29133 3 3 3 »´ == sm F V v /77.4 703.03600 12075 4 4 4 »´ == Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 69 CHƯƠNG 5 CÁC THIẾT BỊ PHỤ CỦA THÁP SẤY Bên cạnh việc nghiên cứu về cơ chế sấy vật liệu là chủ yếu trong buồng sấy thì việc nghiên cứu các bộ phận của máy sấy cũng không kém phần quan trọng. Việc nắm vững cấu tạo, nguyên lí hoạt động và tính toán các thông số cơ bản của các thiết bị phụ đó là hết sức cần thiết. Các thiết bị phụ của máy sấy gồm: · Buồng đốt cung cấp nhiệt cho máy sấy (buồng đốt trấu) · Quạt thổi cấp tác nhân vào buồng sấy · Thiết bị lọc và thải bụi từ buồng sấy · Thiết bị vận chuyển vật liệu sấy vào và chuyển sản phẩm ra khỏi buồng sấy. 1. Buồng đốt 1.1 Đặc điểm và mục đích của buồng đốt. Buồng đốt trong hệ thống sấy được sử dụng với một trong hai mục đích: · Buồng đốt tạo ra khói lò có nhiệt độ cao dùng làm dịch thể nóng cung cấp nhiệt hòa trộn với không khí để đưa vào buồng sấy. · Buồng đốt tạo ra khói lò có nhiệt độ thích hợp dùng để làm tác nhân sấy trực tiếp cấp vào máy sấy. Nhiệt độ tác nhân sấy thông thường có nhiệt độ thấp nên nhiên liệu dùng trong các buồng đốt của hệ thống sấy không cần loại có nhiệt trị cao. Khi dùng khói lò làm tác nhân sấy thì thông thường sau buồng đốt là buồng hòa trộn giữa khói và không khí ngoài trời để có một tác nhân sấy với nhiệt độ thích hợp. Nhiên liệu dùng trong buồng đốt chủ yếu là nhiên liệu rắn và lỏng. Dùng nhiên liệu lỏng và nhiên liệu khí thì buồng đốt được gọn, sạch sẽ, dễ điều chỉnh và tự động hóa quá trình cháy. Tuy nhiên, chi phí cho 1 kg sản phẩm sẽ cao hơn so với khi dùng nhiên liệu rắn như than đá, củi, trấu… Buồng đốt nhiên liệu rắn tuy dễ xây dựng nhưng cồng kềnh và đặc biệt là khói trong buồng đốt loại này chứa nhiều bụi bẩn gồm có tro và các hạt nhiên liệu chưa cháy hết bay theo. Đặc điểm của buồng đốt: Buồng đốt của thiết bị sấy có vài đặc điểm khác với buồng đốt của lò nung và các lò luyện là thường đốt với cường độ cháy thấp, đốt cháy hoàn toàn với hệ số, tiêu hao không khí rất lớn. Khói ra khỏi buồng đốt được dùng để sấy nên cần phải tách bụi và triệt tiêu lửa, do đó sau buồng đốt còn có bộ phận lắng bụi và triệt tiêu lửa. Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 70 Buồng đốt trực tiếp: Đối với hệ thống sấy tháp này, khí đốt thổi trực tiếp vào buồng sấy qua lớp vật liệu cùng với không khí sấy nhờ quạt. Buồng đốt dạng này đơn giản, hiệu suất cao nhưng cần hạn chế tối đa khói lò để không ảnh hưởng để chất lượng vật liệu sấy. Buồng đốt loại này thích hợp với các loại vật liệu dạng hạt có vỏ bao như lúa, bắp… Hình 5-1: Buồng đốt ghi nghiêng 1.2 Thiết kế buồng đốt · Thể tích buồng đốt )(m . 3 q BQ V tbd = Trong đó: Qt: nhiệt trị thấp của nhiên liệu (kCal/kg) B: lượng tiêu hao nhiên liệu (kg/h) q: mật độ nhiệt thể tích của buồng đốt (kCal/m3.h). q = (250 ¸ 300).103 kCal/m3.h vậy: Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 71 )(m 5.5 10250 4353145 . 3 3 = ´ ´ == q BQ V tbd · Diện tích ghi lò )(m 2 b B Fgh = Với b = 70 ¸ 120 kg/m2.h: cường độ cháy của ghi Vậy: )(m 3.6 120 435 2=== b B Fgh · Chiều dày lớp nhiên liệu trên ghi: (m) .F B h r = Trong đó: r: khối lượng riêng thể tích của nhiên liệu trên ghi. r = 1500 ¸ 2000 kg/m3 F: tiết diện sống của ghi = diện tích mắt ghi / diện tích mặt ghi (m2) Diện tích mắt ghi bằng tổng diện tích các khe hở trên ghi Do đó: (m) 0.145 21500 435 . = ´ == F B h r 2. Thiết bị lọc và khử bụi thải từ tháp sấy 2.1 Cyclone phân ly thu bụi khô Trong hệ thống sấy, thường dùng cyclone để thu hồi sản phẩm sấy bay theo tác nhân và khử bụi trước khi thải tác nhân sấy ra môi trường. Cyclone hoạt động theo nguyên lí li tâm. Cấu tạo và kích thước cơ bản của nó như trong hình Hình 5-2: Cyclone thu bụi Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 72 2.2 Thiết kế cyclone Hình 5-3: Các kích thước cơ bản của cyclonee Diện tích tiết diện ống chính giữa cyclone lấy bằng 3 ¸ 4 lần tiết diện của kênh dẫn. Tốc độ tác nhân sấy trong kênh dẫn £ 20 ¸ 25 m/s. Thể tích cyclone tính theo lưu lượng lấy xấp xỉ 0.6 m3 cho 1 m3 tác nhân sấy đưa vào. · Quan hệ giữa bán kính cyclone và ống trung tâm Nếu kênh dẫn có tiết diện hình chữ nhật (hoặc nếu tiết diện tròn thì qui về tiết diện chữ nhật), với kích thước b/a = 1.5 ¸ 2 thì bán kính cyclone R và bán kính ống trung tâm R1 là: R – R1 = a · Đường kính cyclone: (m) 2.11 a C d D k vv + ´´ ´´ = rj r Trong đó: dv: đường kính hạt (m) rv: khối lượng riêng của một hạt (kg/m3) rk: khối lượng riêng của tác nhân sấy (kg/m3) a: chiều rộng của tiết diện kênh dẫn (m) j : hệ số hình dáng Nếu hạt có nhân là hình tròn thì j = 2.75 Nếu là các mảnh thì j = 3.49 Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 73 · Đường kính ống trung tâm: D1 = D – 2a · Chiều dài ống trung tâm cắm vào cyclone h1: (m) 4 2 1 aD a h - = · Chiều cao phần hình trụ của cyclone h2: h2 = h1 + 2a · Chiều cao phần hình côn của cyclone h3: (m) . 23 btgdDh -= với tgb là hệ số ma sát Dựa vào bảng 17.3/321 [5] hoặc bảng 7.5/207 [1] , ta xác định các kích thước cơ bản của cyclonee thu bụi theo lưu lượng như sau: Tên Lưu lượng (m3/h) Tên cyclone Lưu lượng cyclone D a b d h1 h2 h3 D1 D – a Vùng 1 23763 Vùng 2 24954 1 50000 2.5 0.625 1.25 0.5 0.88 1.145 2 1.2 1.875 Vùng 3 29133 Vùng 4 12075 2 42000 2 0.5 1 0.4 0.67 0.916 1.6 1 1.5 Thu lúa 3 12000 1.2 0.3 0.6 0.24 0.4 0.55 0.96 0.6 0.9 Lọc bụi 4 10000 1 0.25 0.5 0.2 0.33 0.458 0.8 0.5 0.75 3. Tính chọn quạt Khi thiết kế một hệ thống sấy, ngoài việc tính toán quá trình sấy, chọn nguyên tắc và thiết kế không gian sấy đúng, tính toán nhiệt đúng thì việc tính toán và chọn quạt không kém phần quan trọng. Quạt là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống sấy xét về thiết kế và cấu tạo. Nếu quạt chỉ cho 2/3 lượng gió so với yêu cầu thì thời gian sấy tăng gần gấp rưỡi, như thế làm giảm năng suất sấy, tăng chi phí chất đốt, giảm chất lượng sấy vì độ ẩm cuối không đồng đều. 3.1 Tính trở lực của quạt 3.1.1 Quạt cho vùng sấy 1 Để chọn quạt ta phải tính trở lực của tác nhân sấy đi trong các kênh dẫn, kênh thải và qua lớp hạt trong tháp · Tính tiêu chuẩn Renold Đường kính trung bình của hạt lúa d = 0.0035 m Ở nhiệt độ trung bình ttb = 0.5(t11 + t12) = 0.5(85 + 48) = 66.50C Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 74 Theo phụ lục [1] ta có: n = 19.6525 x 10-6 m2/s Do đó: 89 106525.19 0035.05.0. Re 6 = ´ ´ == -n w ds · Hệ số thủy động a theo công thức 22 89 100 89 490 85.5 Re 100 Re 490 85.5 =++=++=a · Khối lượng dẫn xuất 1 1211 275.0 )(25.0 t tbtb dx V GG ´´ + = b r Chọn b = 0.33 Gtb11 = (6000 + 5744 + 5510 + 5294)/4 = 5637 kg: khối lượng lúa trung bình ở đầu vào Gtb12 = (5919 + 5670 + 5442 + 5231)/4 = 5565.5 kg: khối lượng lúa trung bình ở đầu ra Thể tích vùng sấy Vt1 = Hs1.B.L = 2.8 × 3.8 × 2 = 21.28 m3 nên 3 1 21 95.28 28.21275.0 )5.55655637(33.025.0 275.0 )(25.0 m kg V GG t dx =´´ +´´ = ´´ + = b r · Hệ số z Khối lượng riêng của Lúa rv = 500 kg/m3 9421.0 500 95.28500 = - = - = v dxv r rr x · Hệ số Cl 065.0 9421.0 9421.011 22 = - = - = x x lC · Trở lực qua lớp hạt OmmH m kg dg CvHa P lksh 22 22 1 49.1749.17 0035.081.92 065.02.15.08.222 .2 .... == ´´ ´´´´ ==D r Trong đó: Hs1 =2.8 m: chiều cao vùng sấy 1 rk = 1.2 kg/m 3: khối lượng riêng trung bình của không khí v: vận tốc tác nhân sấy chuyển động qua lớp hạt. v = 0.5 m/s Trở lực qua buồng đốt DPbd = 3mmH2O Trở lực qua cyclone DPC = 20mmH2O Trở lực cục bộ và các tổn thất phụ lấy bằng 5% Tổng trở lực của quạt phải khắc phục bằng: DPt = DPh + DPbd + DPC + 0.05(DPh + DPbd + DPC) = 1.05(DPh + DPbd + DPC)= 1.05´(17.49 + 3 + 20) = 42.5 mmH2O Giả sử: tốc độ tác nhân sấy ra khỏi quạt có tốc độ v = 25m/s, khi đó áp động bằng: Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 75 OmmH m kg g v P kd 22 22 22.3822.38 81.92 252.1 2 . == ´ ´ ==D r Cột áp của quạt: DP = DPt + DPd = 42.5 + 38.22 = 80.72 mmH2O = 67 mkk Lưu lượng thể tích trung bình Vtb = V1 = 23673 m3/h = 6.6 m3/s Công suất của quạt, với hiệu suất quạt h = 0.6 kW PVg N tb 8.7 6.01000 676.681.92.1 1000 = ´ ´´´ = ´ D´´´ = h r Công suất động cơ: Ndc = k.N = 1.1 x 8.7 = 9.6 kW (với k = 1.1 hệ số an toàn). Chọn quạt căn cứ vào: Cột áp DP = 80.72 mmH2O Áp tĩnh DPt = 42.5 mmH2O Lưu lượng V1 = 6.6 m3/s Công suất động cơ N = 9.6 kW Chọn quạt cho vùng sấy 1 theo [13] Sau khi tính toán các thông số, ta chọn quạt 40LSW của hãng FanTech với các thông số quạt như sau: 3.1.2 Quạt cho vùng sấy 2 · Tính tiêu chuẩn Renold Đường kính trung bình của hạt lúa d = 0.0035 m Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 76 Ở nhiệt độ trung bình ttb = 0.5(t21 + t22) = 0.5(70 + 40) = 550C Theo phụ lục [1] ta có: n = 18.46 x 10-6 m2/s Do đó: 95 1046.18 0035.05.0. Re 6 = ´ ´ == -n w ds · Hệ số thủy động a theo công thức 3.21 95 100 95 490 85.5 Re 100 Re 490 85.5 =++=++=a · Khối lượng dẫn xuất 2 2221 275.0 )(25.0 t tbtb dx V GG ´´ + = b r Chọn b = 0.33 Gtb21 = (5919 + 5670 + 5442 + 5231)/4 = 5565.5 kg: khối lượng lúa trung bình ở đầu vào Gtb22 = (5840 + 5598 + 5375 + 5169)/4 = 5495.5 kg: khối lượng lúa trung bình ở đầu ra Thể tích vùng sấy Vt2 = Hs2.B.L = 2.0 × 3.8 × 2 = 15.2 m3 nên 3 2 21 40 2.15275.0 )5.54955.5565(33.025.0 275.0 )(25.0 m kg V GG t dx =´´ +´´ = ´´ + = b r · Hệ số z Khối lượng riêng của Lúa rv = 500 kg/m3 92.0 500 40500 = - = - = v dxv r rr x · Hệ số Cl 0945.0 92.0 92.011 22 = - = - = x x lC · Trở lực qua lớp hạt OmmH m kg dg CvHa P lksh 22 22 2 6.176.17 0035.081.92 0945.02.15.00.23.21 .2 .... == ´´ ´´´´ ==D r Trong đó: Hs2 = 2.0 m: chiều cao vùng sấy 2 rk = 1.2 kg/m 3: khối lượng riêng trung bình của không khí v: vận tốc tác nhân sấy chuyển động qua lớp hạt. v = 0.5 m/s Trở lực qua buồng đốt DPbd = 3mmH2O Trở lực qua cyclone DPC = 20mmH2O Trở lực cục bộ và các tổn thất phụ lấy bằng 5% Tổng trở lực của quạt phải khắc phục bằng: DPt = DPh + DPbd + DPC + 0.05(DPh + DPbd + DPC) = 1.05(DPh + DPbd + DPC)= 1.05´(17.6 + 3 + 20) = 42.63 mmH2O Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 77 Giả sử: tốc độ tác nhân sấy ra khỏi quạt có tốc độ v = 25m/s, khi đó áp động bằng:; OmmH m kg g v P kd 22 22 22.3822.38 81.92 252.1 2 . == ´ ´ ==D r Cột áp của quạt: DP = DPt + DPd = 42.63 + 38.22 = 80.85 mmH2O = 67.1055 mkk Lưu lượng thể tích trung bình Vtb = V2 = 24954 m3/h = 6.9 m3/s Công suất của quạt, với hiệu suất quạt h = 0.6 kW PVg N tb 9 6.01000 1055.679.681.92.1 1000 = ´ ´´´ = ´ D´´´ = h r Công suất động cơ: Ndc = k.N = 1.1 x 9 = 10 kW (với k = 1.1 hệ số an toàn). Chọn quạt căn cứ vào: Cột áp DP = 80.85 mmH2O Áp tĩnh DPt = 42.63 mmH2O Lưu lượng V2 = 6.9 m3/s Công suất động cơ N = 10 kW Chọn quạt cho vùng sấy 2 theo [13] Sau khi tính toán các thông số, ta chọn quạt 40LSW của hãng FanTech với các thông số quạt như sau: 3.1.3 Quạt cho vùng sấy 3 · Tính tiêu chuẩn Renold Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 78 Đường kính trung bình của hạt lúa d = 0.0035 m Ở nhiệt độ trung bình ttb = 0.5(t31 + t32) = 0.5(60 + 35) = 47.50C Theo phụ lục [1] ta có: n = 17.7025 x 10-6 m2/s Do đó: 99 107025.17 0035.05.0. Re 6 = ´ ´ == -n w ds · Hệ số thủy động a theo công thức 95.20 99 100 99 490 85.5 Re 100 Re 490 85.5 =++=++=a · Khối lượng dẫn xuất 3 1211 275.0 )(25.0 t tbtb dx V GG ´´ + = b r Chọn b = 0.33 Gtb31 = (5840 + 5598 + 5375 + 5169)/4 = 5495.5 kg: khối lượng lúa trung bình ở đầu vào Gtb32 = (5763 + 5527 + 5310 + 5109)/4 = 5427.25 kg: khối lượng lúa trung bình ở đầu ra Thể tích vùng sấy Vt3 = Hs2.B.L = 2.0 × 3.8 × 2 = 15.2 m3 nên 3 3 21 52.39 2.15275.0 )25.54275.5495(33.025.0 275.0 )(25.0 m kg V GG t dx =´´ +´´ = ´´ + = b r · Hệ số z Khối lượng riêng của Lúa rv = 500 kg/m3 92096.0 500 52.39500 = - = - = v dxv r rr x · Hệ số Cl 093.0 92096.0 92096.011 22 = - = - = x x lC · Trở lực qua lớp hạt OmmH m kg dg CvHa P lksh 22 22 3 1717 0035.081.92 093.02.15.00.295.20 .2 .... == ´´ ´´´´ ==D r Trong đó: Hs3 = 2.0 m: chiều cao vùng sấy 3 rk = 1.2 kg/m 3: khối lượng riêng trung bình của không khí v: vận tốc tác nhân sấy chuyển động qua lớp hạt. v = 0.5 m/s Trở lực qua buồng đốt DPbd = 3mmH2O Trở lực qua cyclone DPC = 20mmH2O Trở lực cục bộ và các tổn thất phụ lấy bằng 5% Tổng trở lực của quạt phải khắc phục bằng: DPt = DPh + DPbd + DPC + 0.05(DPh + DPbd + DPC) Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 79 = 1.05(DPh + DPbd + DPC)= 1.05´(17 + 3 + 20) = 42 mmH2O Giả sử: tốc độ tác nhân sấy ra khỏi quạt có tốc độ v = 25m/s, khi đó áp động bằng:; OmmH m kg g v P kd 22 22 22.3822.38 81.92 252.1 2 . == ´ ´ ==D r Cột áp của quạt: DP = DPt + DPd = 42 + 38.22 = 80.22 mmH2O = 66.6 mkk Lưu lượng thể tích trung bình Vtb = V3 = 29133 m3/h = 8.1 m3/s Công suất của quạt, với hiệu suất quạt h = 0.6 kW PVg N tb 10.58 6.01000 6.661.881.92.1 1000 = ´ ´´´ = ´ D´´´ = h r Công suất động cơ: Ndc = k.N = 1.1 x 10.58 = 11.6 kW (với k = 1.1 hệ số an toàn). Chọn quạt căn cứ vào: Cột áp DP = 80.22 mmH2O Áp tĩnh DPt = 42 mmH2O Lưu lượng V3 = 8.1 m3/s Công suất động cơ N = 11.6 kW Chọn quạt cho vùng sấy 3 theo [13] Sau khi tính toán các thông số, ta chọn quạt 44LSW của hãng FanTech với các thông số quạt như sau: 3.1.4 Quạt cho vùng làm mát Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 80 · Tính tiêu chuẩn Renold Đường kính trung bình của hạt lúa d = 0.0035 m Ở nhiệt độ trung bình ttb = 0.5(t41 + t42) = 0.5(28 + 35) = 31.50C Theo phụ lục [1] ta có: n = 16.144 x 10-6 m2/s Do đó: 13 10144.16 0035.006.0. Re 6 = ´ ´ == -n w ds · Hệ số thủy động a theo công thức 28.71 13 100 13 490 85.5 Re 100 Re 490 85.5 =++=++=a · Khối lượng dẫn xuất 4 4241 275.0 )(25.0 t tbtb dx V GG ´´ + = b r Chọn b = 0.33 Gtb41 = (5763 + 5527 + 5310 + 5109)/4 = 5427.25kg: khối lượng lúa trung bình ở đầu vào Gtb42 = (5744 + 5510 + 5294 + 5094)/4 = 5410.5kg: khối lượng lúa trung bình ở đầu ra Thể tích vùng làm mát Vt4 = Hlm.B.L = 1.6 × 3.8 × 2 = 12.16 m3 nên 3 4 21 49 16.12275.0 )5.541025.5427(33.025.0 275.0 )(25.0 m kg V GG t dx =´´ +´´ = ´´ + = b r · Hệ số z Khối lượng riêng của Lúa rv = 500 kg/m3 902.0 500 49500 = - = - = v dxv r rr x · Hệ số Cl 12.0 902.0 902.011 22 = - = - = x x lC · Trở lực qua lớp hạt OmmH m kg dg CvHa P lklmh 22 22 86.086.0 0035.081.92 12.02.106.06.128.71 .2 .... == ´´ ´´´´ ==D r Trong đó: Hlm = 1.6 m: chiều cao vùng làm mát rk = 1.2 kg/m 3: khối lượng riêng trung bình của không khí v: vận tốc tác nhân sấy chuyển động qua lớp hạt. v = 0.06 m/s Trở lực qua cyclone DPC = 20mmH2O Trở lực cục bộ và các tổn thất phụ lấy bằng 5% Tổng trở lực của quạt phải khắc phục bằng: DPt = DPh + DPC + 0.05(DPh+ DPC) Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 81 = 1.05(DPh+ DPC)= 1.05´(0.86 + 20) = 22 mmH2O Giả sử: tốc độ tác nhân sấy ra khỏi quạt có tốc độ v = 25m/s, khi đó áp động bằng:; OmmH m kg g v P kd 22 22 22.3822.38 81.92 252.1 2 . == ´ ´ ==D r Cột áp của quạt: DP = DPt + DPd = 22+ 38.22 = 60.22 mmH2O = 50 mkk Lưu lượng thể tích trung bình Vtb = Vlm = 12075 m3/h = 3.4 m3/s Công suất của quạt, với hiệu suất quạt h = 0.6 kW PVg N tb 3.3 6.01000 504.381.92.1 1000 = ´ ´´´ = ´ D´´´ = h r Công suất động cơ: Ndc = k.N = 1.1 x 3.3 = 3.63 kW (với k = 1.1 hệ số an toàn). Chọn quạt căn cứ vào: Cột áp DP = 60.22 mmH2O Áp tĩnh DPt = 22 mmH2O Lưu lượng Vlm = 3.4 m3/s Công suất động cơ N = 3.63 kW Chọn quạt cho vùng làm mát theo [13] Sau khi tính toán các thông số, ta chọn quạt 30LSW của hãng FanTech với các thông số quạt như sau: Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 82 4. Máy vận chuyển kiểu gàu tải Gàu tải được sử dụng để vận chuyển các vật dạng cục, dạng hạt và dạng bụi như than gỗ, than bùn, sỏi, đá dăm, cát, xi măng, đất, hóa chất, hạt, bột, tro, xỉ… Gàu tải được sử dụng ở các nhà máy, công trường, nhà máy điện, kho ngũ cốc, máy xay, cảng… Phân loại: · Theo chiều vận chuyển vật, các gàu tải được chia làm gàu tải thẳng đứng và gàu tải nghiêng. Loại gàu tải nghiêng thì phức tạp hơn nhiều về kết cấu và được sử dụng ít hơn. · Theo kiểu bộ phận kéo, các gàu tải được chia thành: gàu tải băng, gàu tải một xích, gàu tải hai xích và ít hơn là gàu tải cáp. Trong hai kiểu gàu tải đầu thì các gàu được bắt cứng vào bộ phận kéo cả ở phần lưng lẫn ở các thành bên. Gàu tải băng được dùng để vận chuyển các vật thể dạng bột, dạng hạt và dạng cục nhỏ, khô. Chúng dễ dàng được xúc vào gàu và đổ ra khỏi gàu. Các loại gàu tải này làm việc êm và cho phép tốc độ chuyển động đáng kể của băng trong giới hạn từ 0.8 ¸ 3.5 m/s nhưng chúng có giới hạn về độ bền của băng: năng suất 80 m3/h và chiều cao nâng tới 50m. Gàu tải xích cho năng suất cao hơn đến 300 m3/h và được sử dụng để vận chuyển các vật thể dạng cục to, ẩm, khó xúc cũng như làm việc ở chế độ nặng. Tốc độ chuyển động của gàu tải xích được lấy trong khoảng 0.4 ¸ 1.2 m/s. Đối với vật liệu dạng cục cũng như các vật liệu dạng hạt, dạng cục nhỏ không mài mòn và ít mài mòn thì tốc độ được lấy đến 1.6 m/s. Gàu tải một xích làm việc với các gàu có chiều rộng 160 ¸ 250 mm, gàu tải hai xích thì làm việc với các gàu rộng hơn. Tùy thuộc vào sự bố trí các gàu ở trên băng hoặc ở trên các xích mà gàu tải có thể có gàu đặt cách nhau (khoảng cách giữa các gàu) và có gàu tiếp hợp (bố trí sát nhau từng cái một). Sự bố trí gàu phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu cần vận chuyển và xác định trước phương pháp chất tải và tháo tải. Khi bố trí gàu tiếp hợp thì ống chất tải được bố trí cao và sự chất tải được tiến hành trực tiếp bằng sự truyền vào gàu. Phương pháp này được dùng cho các vật dạng cục lớn và mài mòn, với tốc độ chuyển động 1 m/s. Máy vận chuyển kiểu gàu tải dùng vận chuyển vật liệu theo phương thẳng đứng, các vật liệu này khi xúc không gây lực cản lớn. Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 83 Hình 5-4: Gàu tải 5. Máy vận chuyển kiểu băng tải 5.1 Băng tải Các băng tải thường được sử dụng để vận chuyển các loại vật liệu đơn chiếc và vật liệu rời theo phương ngang và phương nghiêng. Băng tải có chiều dài vận chuyển lớn, năng suất cao, kết cấu đơn giản, nhỏ, làm việc tin cậy và sử dụng thuận tiện. Băng tải phù hợp với các dạng chu tuyến vận chuyển; giá thành công trình không lớn do kết cấu các phần nâng băng theo đường vận chuyển đơn giản và nhẹ và vẫn đảm bảo an toàn; năng lượng tiêu tốn không cao; số người phục vụ khi thiết bị hoạt động không nhiều và điều khiển dễ dàng. Hình 5-5: băng tải 5.2 Tính toán băng tải ÷÷ ø ö çç è æ = hu B V 3 0 m . . r b Trong đó: B: năng suất khối lượng của băng tải (tấn/h) r: khối lượng riêng của khối hạt (tấn/m3) Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 84 u: vận tốc băng tải (m/s) b: hệ số an toàn phụ thuộc góc nghiêng của băng tải. Bảng 7.4/212 [1] Do đó: ÷÷ ø ö çç è æ = ´ ´ == hu B V 3 0 m 12 10.5 16 . . r b Để vật liệu sấy không rơi ra hai bên băng tải thì chiều rộng của băng tải không nên nhỏ hơn 500mm. Các thông số của băng tải được xác định theo năng suất thể tích V0 và được cho trong bảng 7.7/212 [1] như sau: · Chiều rộng băng tải: b = 650 mm · Tốc độ tối đa : umax = 1.6 m/s · Tốc độ tối thiểu: umin = 0.8 m/s · Hệ số phụ thuộc chiều rộng băng tải: k = 40 · Năng suất trên trục băng tải (kW) 36.1100 ..37..2..4.7 ´ ++ = HBLBuLk N Trong đó: L: chiều dài băng tải giữa hai trục (m) H: chiều cao vật liệu sấy ở tâm băng tải (m) k: hệ số phụ thuộc chiều rộng của băng tải do đó: (kW) 10.2 1.36100 0.036374.56214.5407.4 36.1100 ..37..2..4.7 = ´ ´´+´´+´´´ = ´ ++ = HBLBuLk N Đối với những băng tải ngắn (L < 15m) thì công suất trên trục nên tăng lên 20%, do đó: N = 10.2 + 10.2×0.2 = 1.02×10.2 = 10.4 kW · Năng suất của băng tải Q = 3600.F.g.v (tấn/giờ) Trong đó: F: tiết diện ngang của băng tải (m2) g: tỉ trọng của vật liệu (tấn/m3) v: vận tốc băng tải (m/s) do đó: Q = 3600.F.g.v = 3600 × (0.650 × 0.005) × 1.04 × 1 = 12 (tấn/giờ) · Hệ số cản di chuyển Lq W v . =w Trong đó: qv.L: trọng lượng của lúa được vận chuyển W: lực cản chung. W = 555 N Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 85 Do đó: 5.92 6 555 . === Lq W v w · Công suất động cơ kW6.13 367 5.925.412 367 .. = ´´ == wLQ N · Công suất thực tế của động cơ kW 15 9.0 6.13 === h N Ndc Với h: hiệu suất truyền động Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 86 CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH SẢN PHẨM Biểu giá tháng 12/2009 1. Tính toán đầu tư về nhiên liệu đốt - đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng Trấu là nhiên liệu đốt để cấp nhiệt trực tiếp cho hệ thống sấy. Mặc dù ở Đồng Bằng Sông Cửu Long và nhất là tỉnh Đồng Tháp, trấu là sản phẩm sau khi xay xát lúa có rất nhiều và đôi khi người ta phải đốt hoặc đổ bỏ xuống sông. Tuy nhiên, không phải nơi nào cũng thế mà thực tế hiện nay giá trấu nơi đây gần khoảng 2500 đồng/1 bao 2 giạ (khoảng 10 kg). Bản kê chi phí nhiên liệu cấp Tên Giá (đồng/kg) Khối lượng tiêu thụ (kg/h) Thời gian cấp (giờ) Thành tiền (đồng/mẻ) Trấu 200 435 6.4 556800 Chi phí riêng 93 đồng/kg 2. Lượng tiêu thụ điện (giá điện sản xuất - giờ bình thường: 955 đồng / kW.h) [17] stt Tên thiết bị Công suất (kW) Thời gian làm việc (giờ/mẻ) Lượng điện tiêu thụ (kW.h/mẻ) Thành tiền (đồng/mẻ) 1 Gàu tải 5.5 7 38.5 36768 2 Băng chuyền 15 7.5 112.5 107437 3 Quạt vận chuyển 5.5 0.5 2.75 2626 4 Quạt sấy 1 5.5 6.5 35.75 34141 5 Quạt sấy 2 5.5 6.08 33.44 31935 6 Quạt sấy 3 7.5 6.2 34.1 32566 7 Quạt làm mát 1.5 5.78 8.67 8280 8 Xả liệu 1.5 7 10.5 10028 9 Cấp trấu 1.5 6.5 9.75 9311 Tổng chi phí về điện 273092 Chi phí riêng 46 đồng/kg 3. Tính toán giờ công của công nhân vận hành [14] Công nhân Tiền công (đồng/mẻ) Số lượng công nhân (người) Thành tiền (đồng/mẻ) Vận hành 115 000 2 230 000 Bốc vác 100 000 4 400 000 Tổng số tiền 630 000 Chi phí riêng 105 đồng/kg 4. Tính toán chi phí đầu tư và chi phí bảo dưỡng stt Tên chi phí Đơn vị (đồng) Thời gian hoạt động Thành tiền (đồng/mẻ) 1 Hệ thống máy 200 000 000 1200 mẻ 167000 2 Bảo dưỡng 5năm×6 lần×1000000 1200 mẻ 25000 Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 87 Tổng số tiền 192000 Chi phí riêng 32 5. Tính toán giá thành sản phẩm stt Tên chi phí Tổng số tiền (đồng/mẻ) Chi phí riêng (đồng/kg) % 1 Nhiên liệu 556 800 93 33.7 2 Tiền điện 273 092 46 16.7 3 Nhân công 630 000 105 38.0 4 Đầu tư Bảo dưỡng 167 000 25 000 28 4 11.6 Tổng cộng 1 651 892 276 100 6. Hiệu quả kinh tế xã hội mà hệ thống mang lại · Giải quyết được việc làm cho 6 người lao động. · Đối với chủ máy sấy khoảng 2 năm 8 tháng (200 000 000/((300 – (276 – 28))×6000×1200)/5 = 2.67 năm) thì thu hồi lại được số vốn đầu tư (tính cho trường hợp chủ máy sấy không vay nợ ngân hàng để đầu tư cho máy sấy, không mặt bằng…) với giá cho mỗi kg lúa đem vào máy sấy là 300 đồng/kg. · Nâng cao được chất lượng hạt lúa, giảm thời gian phơi nắng tự nhiên đối với mùa nắng, bảo quản lúa tốt vào mùa mưa. Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 88 CHƯƠNG 7 VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG SẤY 1. Vận hành hệ thống sấy 1.1 Nhiệm vụ vận hành hệ thống sấy Duy trì được sự làm việc bình thường của hệ thống để đạt được các chế độ nhiệt độ và độ ẩm theo yêu cầu thiết kế của hệ thống sấy, đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế, kĩ thuật, đồng thời phát hiện những hư hỏng, sự cố để khắc phục trong những điều kiện có thể được qui định trong qui trình vận hành và kỹ thuật an toàn vệ sinh. 1.2 Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật chủ yếu · Đảm bảo chế độ làm việc hợp lí, an toàn theo đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật. · Đạt được các chỉ tiêu về định mức tiêu hao điện, nhiên liệu, số giờ làm việc của máy móc và nhân công…. Đảm bảo được các chỉ tiêu đó sẽ đảm bảo hoặc giảm được chi phí sản xuất và vận hành. 1.3 Tổ chức vận hành Hệ thống máy sấy tháp dùng trong nhà máy xay xát, trung tâm nông sản…là hệ thống bán tự động nên phải định ra chế độ trong coi, quản lí của con người và phải được tổ chức một cách hợp lí. Công nhân vận hành phải được tập huấn qua một lớp huấn luyện về vận hành máy và thiết bị. Các phương tiện hỗ trợ cho công nhân vận hành máy bao gồm: sơ đồ bố trí máy, thiết bị, sơ đồ điện, các qui trình hướng dẫn vận hành máy và thiết bị, các qui trình xử lí sự cố, qui định vệ sinh an toàn, phòng chống cháy nổ, cấp cứu người bị nạn, sổ theo dõi vận hành, các phương tiện đo kiểm, các phụ tùng thay thế và cả tủ thuốc cấp cứu. 1.4 Qui trình vận hành hệ thống sấy · Nguyên tắc chung khi vận hành hệ thống: Trước khi vận hành hệ thống, người vận hành cần phải xem sổ trực để biết rõ mẻ sấy trước đó vấn đề gì hay không. Nếu có vấn đề thì đã giải quyết xong chưa. Nếu hệ thống được dừng bình thường thì công nhân có quyền vận hành máy. Thực hiện công việc kiểm tra: xem xét bên ngoài tháp sấy, buồng đốt, các quạt để đảm bảo cho việc vận hành đúng và an toàn. Sau khi lắp ghép và sửa chữa phải lấy hết các dụng cụ, các chi tiết còn lại và các vật liệu thừa ra khỏi tháp, buồng đốt hay quạt. · Qui trình vận hành Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 89 Lúa từ ghe (tàu) trên sông hoặc từ xe tải được quạt hút hút qua cyclone và tách bớt bụi sau đó được đưa qua băng tải nạp liệu đưa vào gàu tải rồi vào tháp. Sau khi lúa được sấy trong tháp qua 4 lần đảo trộn được đưa qua cửa xả ra ngoài. 2. Bảo trì hệ thống sấy · Bảo trì – sửa chữa định kì: theo các catalogue của nhà sản xuất động cơ điện, quạt tới thời hạn định kì cần tra dầu bôi trơn vào các ổ bi, hộp giảm tốc nhằm tăng tính ổn định, an toàn và kéo dài tuổi thọ thiết bị khi hoạt động. Ngoài ra, cần vệ sinh buồng đốt, bồn cấp trấu, quạt, thu gom bụi từ cyclone. Bảo trì sửa chữa định kì cần tiến hành trong thời gian tháp sấy không hoạt động. · Bảo trì – sửa chữa lúc có sự cố: ngừng ngay hệ thống và tìm ra chỗ phát sinh sự cố. Sau khi khắc phục xong sự cố cần thu gom tất cả các dụng cụ ra khỏi nơi sửa chữa rồi mới được vận hành máy Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 90 CHƯƠNG 8 BẢN VẼ Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 91 TỔNG KẾT Máy sấy tháp có cấu trúc vững chắc với hệ thống nhập tải và tháo tải cơ học, nhập trấu cơ học với bảng điện điều khiển hoàn thiện giúp máy vận hành dễ dàng. Ẩm độ cuối của lô hạt đồng đều và màu sắc đẹp. Tuy nhiên, hệ thống vẫn còn nhiều khuyết điểm: nhiệt độ sấy khó điều khiển đồng đều và đúng như thiết kế; lưu lượng gió, thời gian nhập/tháo tải lâu không đồng bộ với năng suất sấy và tuy có cyclone thu bụi nhưng bụi tại cửa tháo tải cũng gây khó chịu cho công nhân vận hành máy. Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 92 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu k (W/m.K) Temperature (0C) Temperature (0C) Material/ Substance 25 125 225 Material/ Substance 25 125 225 Acetone 0.16 Ether 0.14 Arylic 0.2 Epoxy 0.35 Air 0.024 Felt insulation 0.04 Alcohol 0.17 Fiberglass 0.04 Aluminum 250 255 250 Fiber insulating board 0.048 Aluminum Dioxide 30 Fireclay brick 500oC 1.4 Amonia 0.022 Foam glass 0.045 Antimony 18.5 Freon 12 0.073 Argon 0.016 Gasoline 0.15 Asbestos-cement board 0.744 Glass 1.05 Asbestos-cement sheets 0.166 Glass, Pearls, dry 0.18 Asbestos-cement 2.07 Glass, Pearls, saturated 0.76 Asbestos, loosely packed 0.15 Glass, window 0.96 Asbestos mill board 0.14 Glass, wool Insulation 0.04 Asphalt 0.75 Glycerol 0.28 Balsa 0.048 Gold 310 312 310 Balsa 0.17 Granite 1.7-4.0 Benzene 0.16 Gypsum or plaster board 0.17 Beryllium 218 Hairfelt 0.05 Brass 109 Hardboard high density 0.15 Brick dense 1.31 Hardwoods (oak, maple..) 0.16 Brick work 0.69 Helium 0.142 Cadmium 92 Hydrogen 0.168 Carbon 1.7 Ice (0oC, 32oF) 2.18 Carbon dioxide 0.0146 Insulation materials 0.035- 0.16 Cement, portland 0.29 Iridium 147 Cement, mortar 1.73 Iron 80 68 60 Chalk 0.09 Iron, wrought 59 Chrome Nickel Steel (18% Cr, 8 % Ni) 16.3 Iron, cast 55 Clay, dry to moist 0.15-1.8 Kapok insulation 0.034 Clay, saturated 0.6-2.5 Kerosene 0.15 Cobalt 69 Lead Pb 35 Concrete, light 0.42 Leather, dry 0.14 Concrete, stone 1.7 Limestone 1.26- 1.33 Constantan 22 Magnesia insulation (85%) 0.07 Copper 401 400 398 Magnesite 4.15 Corian (ceramic filled) 1.06 Magnesium 156 Corkboard 0.043 Marble 2.08- 2.94 Cork, regranulated 0.044 Mercury 8 Cork 0.07 Methane 0.03 Cotton 0.03 Methanol 0.21 Carbon Steel 54 51 47 Mica 0.71 Cotton Wool insulation 0.029 Mineral insulation materials, wool blankets 0.04 Diatomaceous earth (Sil-o-cel) 0.06 Molybdenum 138 Earth, dry 1.5 Monel 26 Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 93 Temperature (0C) Temperature (0C) Material/ Substance 25 125 225 Material/ Substance 25 125 225 Nickel 91 Sand, moist 0.25-2 Nitrogen 0.024 Sand, saturated 2-4 Nylon 6 0.25 Sandstone 1.7 Oil, machine lubricating SAE 50 0.15 Sawdust 0.08 Olive oil 0.17 Silica aerogel 0.02 Oxygen 0.024 Silicone oil 0.1 Paper 0.05 Silver 429 Paraffin Wax 0.25 Snow (temp < 0oC) 0.05- 0.25 Perlite, atmospheric pressure 0.031 Sodium 84 Perlite, vacuum 0.00137 Softwoods (fir, pine ..) 0.12 Plaster, gypsum 0.48 Soil, with organic matter 0.15-2 Plaster, metal lath 0.47 Soil, saturated 0.6-4 Plaster, wood lath 0.28 Steel, Carbon 1% 43 Plastics, foamed (insulation materials) 0.03 Stainless Steel 16 17 19 Plastics, solid Straw insulation 0.09 Platinum 70 71 72 Styrofoam 0.033 Plywood 0.13 Tin Sn 67 Polyethylene HD 0.42- 0.51 Zinc Zn 116 Polypropylene 0.1-0.22 Urethane foam 0.021 Polystyrene expanded 0.03 Vermiculite 0.058 Porcelain 1.5 Vinyl ester 0.25 PTFE 0.25 Water 0.58 PVC 0.19 Water, vapor (steam) 0.016 Pyrex glass 1.005 Wood across the grain, white pine 0.12 Quartz mineral 3 Wood across the grain, balsa 0.055 Rock, solid 2-7 Wood across the grain, yellow pine 0.147 Rock, porous volcanic (Tuff) 0.5-2.5 Wood, oak 0.17 Rock Wool insulation 0.045 Wool, felt 0.07 Sand, dry 0.15- 0.25 · 1 W/(m K) = 1 W/(mo C) = 0.85984 kcal/(h m oC) = 0.5779 Btu/(ft h oF) · Nguồn Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Thầy Bùi Trung Thành - Giáo trình Lí Thuyết và Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Sấy – Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.Hồ Chí Minh – Năm 2009. 2. Thầy Nguyễn Đức Lợi – Hướng Dẫn Thiết Kế Hệ Thống Điều Hòa Không Khí - NXB Khoa Học và Kĩ Thuật – Năm 2005. 3. Ts. Nguyễn Thanh Hào – Thiết Kế Lò Hơi – NXB Đại Học Quốc Gia Tp.HCM – Năm 2009 4. Thầy Lê Chí Hiệp – Kĩ Thuật Điều Hòa Không Khí – NXB Khoa Học và Kĩ Thuật – Năm 2001 5. PGS – TSKH Trần Văn Phú – Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống Sấy – NXB Giáo Dục – Năm 2002 6. Hội Nông Dân Việt Nam 7. Trung Tâm Khí Tượng Thủy Văn Quốc Gia 8. Viện Cơ Điện Nông Nghiệp và Công Nghệ Sau Thu Hoạch 9. Thầy Bùi Trung Thành – Xác định một số thông số vật lí cơ bản của hạt muối tinh để ứng dụng trong tính toán thiết kế sấy bằng máy sấy tầng sôi liên tục – Tạp chí Cơ Khí Việt Nam số tháng 9/2009 10. Thầy Bùi Trung Thành – Xác định thông số hình học của hạt muối tinh ứng dụng sấy lớp sôi – Tạp chí Cơ Khí Việt Nam 11. UNIT OPERATONS IN FOOD PROCESSING 12. Hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu - The engineering toolbox 13. FANTECH catalogue – Fans by Fantech software 3.0 – 14. Ts. Phan Hiếu Hiền – Đề án CARD – Tiểu hợp phần sấy tĩnh – 2007 báo cáo lần 2 15. Thầy Bùi Trung Thành – Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển lúa bằng phương pháp khí động. 16. Thầy Bùi Trung Thành – Giáo trình Lí Thuyết và Sử Dụng Quạt Bơm Máy Nén Công Nghiệp – Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM – Tháng 9/2008 17. Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam – Filename: Do an say Lua Directory: D:\TAI LIEU KHAC\Tat ca cac tieu luan Template: C:\Documents and Settings\Administrator\Application Data\Microsoft\Templates\Normal.dot Title: Subject: Author: IT TECHNICAL SUPPORT Keywords: Comments: Creation Date: 9/9/2009 3:46:00 PM Change Number: 11,184 Last Saved On: 12/8/2009 3:52:00 PM Last Saved By: Tao!!! Total Editing Time: 6,301 Minutes Last Printed On: 8/30/2011 1:38:00 PM As of Last Complete Printing Number of Pages: 94 Number of Words: 17,895 (approx.) Number of Characters: 102,008 (approx.)