Tính toán thiết bị sấy muối bằng phương pháp sấy thùng quay

PHẨN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY Vật liệu sấy là muối có các thông số cơ bản sau: Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy là( theo vật liệu ẩm): 1 = 6% = 0,06 Độ ẩm cuối của vật liệu sấy (nt) : 2 = 0.2% = 0.002 Khối lượng riêng (r =2350 kg/m3 Khối lượng riêng xốp( thể tích) (v =1020 kg/m3 Nhiệt dung riêng của vật liệu khô Cvl = 0.712 kJ/kg.K Đường kính hạt d =[ 0.2-0.9 mm (60%), < 0.2 mm (20%), 1- 2 mm (20%)] Dtb = 0.5 mm Năng suất theo sản phẩm G2 = 2000 kg/h TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY Dùng tác nhân sấy là không khí Nhiệt độ đầu t0 = 300C , thông số này lấy từ nhiệt độ trung bình ở Phan Thiết – Bình Thuận) Nhiệt độ vào thiết bị gia nhiệt t1 = 2000 C, Nhiệt độ ra thiết bị sấy t2 = 900C Tính các thông số của tác nhân Trạng thái không khí ngoài trời, được biểu diễn bằng điểm A có (to, (o). Từ thông số đó ta tra giản đồ I-x để tìm các thông số cần thiết hoặc tính toán - Phân áp suất hơi bão hòa của hơi nước trong không khí ầm theo nhiệt độ:
,bar - Độ chứa ẩm
,kg ẩm/kg kkk Entanpi H0 = (1000 + 1,97.103.x0).t0 +2493. 103. x0 =(1000 + 1,97.103.0.0193).30 +2493. 103.0.0193 = 79.25 ,kJ/kg kkk Không khí được đưa vào thiết bị gia nhiệt và được đốt nóng đẳng áp ((x1 = xo) đến trạng thái B (x1, t1). Điềm B : t1 = 55oC x1 = xo = 0,0194 (kg/kgkk) Vì nhiệt độ sấy lớn hon 1000C nên Pb1 =P Nên độ chứa ẩm


Entanpi H1 = (1000 + 1,97.103.x1).t1 +2493. 103. x1 =(1000 + 1,97.103.0.0193).200 +2493. 103.0.0193 = 255.72 ,kJ/kg kkk không khí ở trạng thái B được đưa vào thiết bị sấy và thực hiện quá trình sấy lý thuyết (H1 = H2) trạng thái ổn định của đấu ra thiết bị sấy. t2 = 900C với H1 = H2= 255.72 ,kJ/kg kkk
, bar H2 = (1000 + 1,97.103.x2).t2 +2493. 103. x2
,kg ẩm/kg kkk
Bảng 1. trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết. Ñaïi löôïng  Traïng thaùi khoâng khí ban ñaàu (A)  Traïng thaùi khoâng khí vaøo thieát bò saáy (B)  Traïng thaùi khoâng khí ra khoûi thieát bò saáy (C)   t (oC)  30  200  90   ( (ñôn vò)  0,7  0,03  0,129   x (kg/kgkk)  0,0193  0,0193  0,0624   H (kJ/kgkk)  79,25  255,72  255,72   2 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT Năng suất thiết bị tính thoe nhập liệu:
kg/h Löôïng aåm caàn taùch: W = G1 – G2 = 2123,4 – 2000 =123,4 kg/h Löôïng taùc nhaân khoâ caàn thieát:
kg/h Löôïng taùc nhaân tieâu hao rieâng:
kgkk/kg aåm 3 TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG Ta sấy theo phương pháp ngược chiều để quá trình truyền nhiệt là tốt nhất vì nhiệt dộ mà ta chọn sấy còn rất thấp so với nhiệt độ nóng chảy của muối Do quá trình sấy do nhiều yếu tố mà ta bị mất 1 lượng nhiệt vì thế ta có các loại nhiệt sau Quá trình sấy không có bổ sung nhiệt lượng, QBS = 0 Thiết bị sấy thùng quay không có thiết bị chuyển tải, QCT = 0 Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy gồm: Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong carorife L(I1 – Io) Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: [(G1 - W)Cv1 + WCa].tv1 Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy gồm: Nhiệt lượng do tác nhân sấy mang đi: L(I2 – Io) Nhiệt lượng thất thoát do cơ cấu bao che: Qm Nhiệt lượng do vật liệu mang ra: G2.Cv2.tV2 Với tv1 nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy lấy bằng nhiệt độ môi trường: tv1 = to = 30oC tv2 : nhiệt độ cuối của vật liệu sấy lấy bằng: tv2 = t1 – (5 (10oC) = 200 –10= 190oC Cv1 = Cv2 = Cv.nhiệt dung riêng của vật liệu sấy lấy 2: Cv = Cvk(1-2) + Ca.2 ,kJ/kgoK ä Ca: nhiệt dung riêng của ẩm. Với ẩm là nước thì Ca = Cn = 4,18 kJ/kg.K
Cv = Cvk(1-2) + Ca.2 = 0,712.(1 - 0,002) + 4,18.0,002 = 0,719 (kJ/kgoK) Cân bằng nhiệt lượng cho quá trình sấy: L(H2 –H1) + [(G1 - W)Cv1 + WCa].tv1 = L(H2 – Ho) + Qm + G2.Cv2.tV2 Đặt: Qv = G2Cv(tv2 – tv1) : tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra. Mặt khác: G2 = G1 – W Cv1 = Cv2 = Cv Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy thực: Q = L(H1 – Ho) = L(H2 – Ho) + Qm+ Qv - WCatv1 Nhiệt lượng tiêu hao riêng ( 1 kg lượng ẩm) q = l(H1 –Ho) = l(H2 – Ho) + qBC + qv – Catv1 trong đó:
;
Tổn thất do vật liệu sấy: Qv = G2Cv(tv2 – tv1) =2000.0,719.(190– 30) =230080 (kJ/h)
(kJ/kg aåm) Nhiệt do vật liệu ẩm đưa vào WCatv1 = 123.4.4,18.(30 +273)= 156291,036 (kJ/h) Ca.tv1 = 4,18.(30 + 273)=1266.54 (kJ/kg aåm) Tổn thất cơ cấu bao che: Qm = (0,03 ( 0,05).Qhi [14] Qhi : nhiệt hữu ích là nhiệt làm bay hơi lượng ẩm : Qhi = W.[rtv1 + Ca(t2 – tv1)] [8] Với: rtv1 :ẩn nhiệt hóa hơi của nước , rtv1 = 2500 kJ/kg Ca nhiệt dung riêng của ẩm: Ca = Cpa = 1,9kJ/kg.K
Qhi = 123,4.[2500 + 1,9.(90– 30)] = 322567,6 kJ/h
Qm = 0,05.Qhi = 0,05. 322567,6 = 16128,38 kJ/h
kJ/kg aåm Đặt Catv1 – qBC – qv :nhiệt lượng bổ sung cho quá trình sấy thực nó đặc trưng cho sự khác biet giữa sấy lý thuyết và sấy thực. Vôùi quaù trình saáy lyù thuyeát: = 0 Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết Q = L(H2 – Ho) = 2863,11.(255,72 – 79,25) = 505281.653 kJ/h q = l(H2 –Ho) = 23,20.(255,72 – 79,25) = 4094,104 (kJ/kg aåm) Vôùi quaù trình saáy thöïc teá: ≠ 0  = Catv1 – qBC – qv =1266,54 -1864,51- 130,7= -728,67(kJ/kg aåm) < 0
Catv1 < qBC + qv
H2 < H1
trạng thái tác nhân sấy đường H2 nằm dưới đường sấy lý thuyết điều này xảy ra là do có tổn thất nhiệt trong quá trình sấy. Từ đó ta xác dịnh các tính chất cùa tác nhân sấy ra khỏi thiết bị:
Vì l chưa biết nên ta xác định x2 thông qua cân bằng nhiệt :
H2 = (1000 + 1,97.103.x2).t2 +2493. 103. x2 =(1000+1,97.103.0,0529).90+2493. 103.0,0529 = 231,259 kJ/kg kkk
bar
Bảng 3:trạng thái của tác nhân trong quá trình sấy thực: Ñaïi löôïng  Traïng thaùi khoâng khí ban ñaàu (A)  Traïng thaùi khoâng khí vaøo thieát bò saáy (B)  Traïng thaùi khoâng khí ra khoûi thieát bò saáy (C’)   t (oC)  27  200  90   ( (ñôn vò)  0,7  0,03  0,111   x (kg/kgkk)  0,0193  0,0193  0,0529   H (kJ/kgkk)  79,25  255,72  231,259  
Đồ thị biểu diễn quá trình sấy Lượng tác nhân khô cần thiết
kg/h Lượng nhiệt tiêu hao riêng:
kg/kg aåm Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sấy thực: Q = L(H2 –Ho) + Qm + Qv - WCatv1 = 3672,62.(231,259-79,25) + 728,67 =559000 kJ/h Lượng nhiệt cung cấp riêng:
4530 kJ/kg aåm Hiệu suất sấy:
TÍNH THỜI GIAN SẤY Tính cường độ sấy Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong thiết bị:
oC Ñoä aåm trung bình cuûa taùc nhaân saáy trong thieát bò saáy:
Phaân aùp suaát baõo hoøa cuûa hôi nöôùc trong taùc nhaân saáy:
bar Khoái löôïng rieâng cuûa taùc nhaân:
Thời gian sấy:
Vớilà hệ số chứa đầy ,đối với thiết bị sấy ta chon thiết bị có cánh nâng và sấy ngược chiều ,ta chọn =0,18 % Cường độ bay hơi A= 7,2 kg/m3h (sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2)

h Ta lấy thời gian sấy bằng với thời gian lưu của vật liệu trong thiết bị.  TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH Thể tích thùng sấy:
(m3) Chọn đường kính thường theo tiêu chuẩn: DT = 1,6 m Chiều dài thùng:
(m) Chọn LT = 9m


thoûa ñieàu kieän
Khi đó thể tích thùng sấy
(m3) Thời gian lưu: Thời gian vật liệu lưu trú trong thùng: 
h Thời gian lưu của vật liệu đảm bảo được 1 >=  Tính tốc độ vòng quay của thùng sấy
Trong đó: . k1 : hệ số lưu ý đến đặc tính chuyển động của vật liệu Trường hợp ta chọn sấy ngược chiều k1 = 0,5( 2,0 ( Choïn k1 = 1 . m : hệ số lưu ý đến dạng cánh trong thùng. Đối với cánh nâng, m = 0,5 Chọn góc nghiêng thùng 2,5 ( 3 .chọn 3

(vg/ph) Chọn vòng quay của thùng là 1 vòng. TÍNH VẬN TỐC DÒNG KHÍ: - Lưu lượng dòng khí :
m3/h =1,23 m3/s Tiết diện chảy của tác nhân
m2 vận tốc tác nhân:
m/s ( vận tốc khí này phù hợp khi tra đồ thị vận tốc dòng khí phụ thuộc vào kích thước ở kỹ thuật sấy của Nguyễn Văn Lụa vtra =0,7 m/s) Mặt khác ta có :
m/s Để đảm bảo ta chon vk =0,612 m/s . TÍNH BỀ DÀY CỦA THÙNG SẤY: Vật liệu sấy là vật liệu có độ ăn mòn hóa học cao và làm việc ở nhiệt độ cao vì thế chọn vật liệu 1X18H10T. Các thông số tính toán ,vì nhiệt độ làm việc do khí nóng mang vào nên nhiệt làm việc là 2500 C. Áp suất làm việc bằng với áp suất khí quyển p = 0,1.106 N/m2 = 0,1 N/mm2 Ứng suất tiêu chuẩn []250= 128 N/mm2. Ta dự kiến làm lớp cách nhiệt đồng thời là môi trường ăn mòn nên giới hạn an toàn  Ứng suất cho phép : []=[]250.mm2 Hệ số mối hàn :  - Ta có:
Do đó bề dày than thùng:
Hệ số bổ sung kích thước: C = Ca + Cb + Cc + Co Bảng : các hệ số bổ sung kích thước. STT  Hệ số bổ sung kích thước  Kí hiệu  Giá trị (mm)  Ghi chuù   1  Hệ số bổ sung do an mòn hóa học  Ca  2  Ñoái vôùi vaät lieäu beàn trong moâi tröôøng coù ñoä aên moøn hoùa hoïc khoâng lôùn hôn 0,05 mm/naêm.   2  Hệ số bổ sung do ăn mòn cơ học  Cb  1  Do nguyeân lieäu laø caùc haït raén chuyeån ñoäng, va ñaäp trong thieát bò. Giaù trò Cb choïn theo thöïc nghieäm.   3  Hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo  Cc  0,4  Phụ thuộc vào chiều dày tấm thép làm thùng với vật liệu của ta chon 4 mm ( bảng XIII.9 sổ tay QT&TB tập 2)   4  Hệ số qui tròn kích thước  Co  2,82  Chọn   - Bề dày thực của thùng: S = S’ + C = 0,78 + 2 + 1 + 0,4 + 2,82 = 7 mm. - Kiềm tra :
( thỏa điều kiện
- Ứng suất lớn nhất cho phép của thiết bị:
N/mm2 Vậy với bề dày thiết kế thì phù hợp do [p]>p TÍNH BỀ DÀY CÁCH NHIỆT : Nhằm tránh mất mát nhiệt và đảm bảo an toàn cho người vận hành ta nên làm thêm phầm cách nhiệt. Sơ đồ tính hệ số truyền nhiệt k:
(1 (2 (3 (1 : bề dày thân thùng. (2 : bề dày lớp cách nhiệt. (3 : bề dày lớp bảo vệ. Ta có qm = qxq là lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh khi bay hơi 1 kg ẩm.
- Bề mặt truyền nhiệt F:
m Tổng bề mặt truyền nhiệt:
Nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài: Gọi . t1đ t1c : nhiệt độ đầu và cuối của tác nhân sấy. T1đ = t1 = 2000 C tc1 = t2 = 90oC . t2đ, t2c : nhiệt độ môi trường xung quanh, t2đ = t2c = to = 30oC Hiệu số lưu chất của dòng vào và ra của dòng tác chất tñ = t1đ – t2đ =200 – 30 = 170 oC tc = t1c – t2c = 90 – 30 = 60 oC
oC
W/m2.K Mặt khác:
hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành trong của thiết bị. hệ số cấp nhiết từ thành ngoài thùng vào môi trường xung quanh. i : bề dày của vật liệu lần lượt , bầ dày thùng, bề dày lớp cách nhiệt, bề dày lớp bảo vệ. i : hệ số dẩn nhiệt của các vật liệu. Để đảm bảo được năng suất ta phải chọn bề dày lớp cách nhiệt và vật liệu cách nhiệt sao cho phù hợp. Ta chọn như sau: STT  Đại lượng  Kí hiệu  Giá trị (m)  Vật liệu  Hệ số dẫn nhiệt ( (W/mK)   1  Bể dày thùng  (1  0,0035  1X18H10T  16,3   2  Bề dày lớp cách nhiệt  (2  0,001  Bong thủy tinh  0,05   3  Bề dày lớp bảo vệ  (3  0,001  CT3  50   Tính toán các hệ số cấp nhiệt: Tính toán hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành của thiết bị  Các thông số của tác nhân sấy trong thùng sấy: STT  Thông số  Kí hiệu  Đơn vị  Giá trị   1  Vận tốc  vk  m/s  0,612   2  Nhiệt độ trung bình  tk  oC  145   3  Hệ số dẫn nhiệt  (k  W/m.oK  0,03854   4  Dộ nhớt  (k  Ns/m2  1,7802.10-5   5  Khối lượng riêng  (k  kg/m3  0,8309   6  Độ nhớt động học  (k  m2/s  2,2145.10-5   Chế độ chảy của tác nhân trong thiết bị: Chuẩn số Reynolds:
Re> 104 dòng tác nhân chảy rối trong thùng sấy. quá trình truyền nhiệt trong thùng xem như là quá trình truyền nhiệt trong ống có dòng chảy rối, và quá trình truyền nhiệt là do đối lưu cưỡng bức, dòng chảy trong ống
. Chuẩn số Nusselt: Nu = 0,018. l.Re0,8 trong đó :
Vôùi: Re =0,44218.105

Nu = 0,018.1,135.(0,44218.105)0,8 = 106,35 Hệ số cấp nhiệt :
W/m2.K Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy đến môi trường xung quanh : Quá trình truyền nhiệt từ thành ngoài của thiết bị sấy đến môi trường xung quanh là quá trình truyền nhiệt do đối lưu tự nhiên và bức xạ nhiệt Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên’2: do góc nghiêng hok lớn nên ta coi thiết bị là ống đặt nằm ngang, ta lấy nhiệt độ trung bình ngoài thiết bị. bảng thông số không khí ngoài ống: STT  Thông số  Kí hiệu  Đơn vị  Giá trị   1  Nhiệt độ  to  oC  300C   2  Hệ số dẫn nhiệt  (o  W/m.oK  0,02674   3  Độ nhớt  (o  Ns/m2  1,9302.10-5   4  Áp suất hơi bão hòa  pb  bar  0,0422   5  Khối lượng riêng  (0  kg/m3  1,1889   6  Độ nhớt động học  (0  m2/s  16,235.10-6   Chọn nhiệt độ thành ngoài của thùng tw4 = 400 C , để đảm bảo an toàn cho nguoi vận hành. Đường kính ngoài của thùng sấy: Dng = Dtr + 2.( (1 + (2 + (3) = 1,6 + 2.( 0,0035 + 0,001 + 0,001 ) =1,611 m Chuẩn số Grashof:
Chuẩn số Nuselt: Nu = 0,47.Gr0,25 = 0,47.(5,136.109)0,25 = 125,82 Hệ số cấp nhiệt ’2:
W/m2K Hệ số cấp nhiệt do bức xạ2’’:
( sổ tay tập 1) Trong đó . Qbx :nhiệt trao đổi bức xạ ,W . F :bề mặt bức xạ, m2 . T1 : nhiệt độ của vật thể nóng, oK , T1 = Tw4 . T2 : nhiệt độ của vật thể nguội bao quanh thùng, oK , T2 = To = 30 . : ñộ đen của hệ. Đối với bực xạ giữa khí và vật thể , thì bầ mặt khí lớn hơn bề mặt vật thể nên coi độ đen là độ đen của vật thểå: 1-2 ≈ 1 = 0,8 ( 1 (chọn 1-2 = 0,8.
Hệ số cấp nhiệt chung là: 2 = ’2 +2’’ = 2,088 + 5,33 = 7,42 W/m2.K Tính hệ số truyền nhiệt Ktt:
Vì hệ số Ktt < K nên lớp cách nhiệt ta chọn rất thỏa mãn. TÍNH TRỞ LỰC QUA THÙNG SẤY: Trong hệ thống sấy thùng quay, tác nhân sấy không những đi qua lớp vật liệu nằm trên cánh và tren mặt thùng sấy mà còn di qua dòng hạt rơi từ đỉnh thùng và cánh từ trên xuống. Do đó trở lực tác nhân sấy tính theo công thức thực nghiệm. Chuẩn số Reynolds
Khối lượng riêng dẫn xuất chuyển động trong thùng sấy:
Trở lực dòng tác nhân di qua lớp vật liệu sấy:
,mmH2O Trong đó: a :hệ số thủy động
C :hệ số đặc trung cho độ chặt của lớp hạt
vôùi :
(

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG: Công suất của thùng quay: Coâng suaát caàn thieát ñeå quay thuøng: N = 0,0013.DT2.LT..n. kW vôùi: . DT : ñöôøng kính trong cuûa thuøng, DT = 1,6m. . LT : chieàu daøi thuøng, LT =9m. . : heä soá phuï thuoäc vaøo daïng caùnh. Vôùi caùnh naâng, heä soá chöùa ñaày  = 0,2 thì  = 0,063 (Baûng VII.5, [1]). . n : toác ñoä quay cuûa thuøng, n = 1 vg/ph. .  : khoái löôïng rieâng xoáp cuûa vaät lieäu,  =1020kg/m3 ( N = 0,0013.DT2.LT..n. = 0,0013.1,62.9.0,063.1.1020 = 1,92 kW Choïn ñoäng cô 3K132M8, coù caùc ñaëc tính: . Coâng suaát ñoäng cô: Nñc =3kW . Vaän toác quay: nñc = 730 vg/ph . Hieäu suaát:  = 80% . Heä soá coâng suaát: cos = 0,74 Coâng suaát laøm vieâc cuûa ñoäng cô: Nlv = Nñc. = 3.0,8 = 2,4 kW ( thoûa ñieàu kieän Nlv > N caàn thieát ñeå quay thuøng. Chọn tỉ số truyền động: Tyû soá truyeàn chung cuûa toaøn boä heä thoáng:
Do tyû soá truyeàn quaù lôùn neân phaûi söû duïng heä thoáng truyeàn ñoäng giaûm toác cho thuøng. Söû duïng boä phaän giaûm toác 2 caáp kieåu truïc vít – baùnh raêng. Heä thoáng truyeàn ñoäng nhö sau: truïc ñoäng cô noái thaúng vôùi truïc vít, truïc vít naøy truyeàn ñoäng qua baùnh vít (giaûm caáp i01), töø baùnh vít qua baùnh raêng nhoû cuûa hoäp giaûm toác, roài qua baùnh raêng lôùn (giaûm caáp i12), sau ñoù ra khoûi hoäp giaûm toác, truyeàn qua tang daãn ñoäng vaø ñeán thuøng qua baùnh raêng lôùn gaén vaøo thuøng (giaûm caáp i23). Choïn tyû soá truyeàn: . i23 = 6 . i12 = 4 .
Vaän toác quay: nj-1 = ij-1,j . nj vg/ph Coâng suaát: Nj = Nj-1 . j-1,j kW vôùi: . Hieäu suaát h cuûa boä truyeàn baùnh raêng truï hôû: hbr = 0,93 – 0,95 ( Choïn hbr = 0,93. . Hieäu suaát cuûa boä truyeàn baùnh raêng truï ñöôïc che kín (trong hoäp giaûm toác): hbr’ = 0,96 – 0,98 ( Choïn hbr’ = 0,96. . Hieäu suaát cuûa boä truyeàn truïc vít:
Baûng 1: Baûng sô ñoà truyeàn ñoäng Truïc Thoâng soá  Ñoäng cô  Truïc I  Truïc II  Truïc III   Tyû soá truyeàn i   30,42  4  6    Vaän toác quay n (vg/ph)  730  24  6  1   Coâng suaát N (kW)  2,688  2,15  2,064  1,92   CHỌN KÍCH THƯỚC CÁNH THÙNG: Ta sử dụng vật liệu làm cánh thùng la 1X18H10T sử dụng cánh nâng có các thông số đặc trưng sau: Hệ số chứa đầy 0,18 Góc gấp của cánh  = 140o
,
vôùi: . h: chieàu cao rôi trung bình cuûa haït vaät lieäu . DT : ñöôøng kính thuøng . Fc : beà maët chöùa vaät lieäu cuûa caùnh. ( Fc = 0,122.DT2 = 0,122.1,62 = 0,312 (m2) Choïn: . Chieàu roäng caùnh: b =190 mm . Chieàu cao caùnh: d = 80 mm . Chieàu daøi caùnh:
. Chieàu daøy caùnh:  = 5mm . Soá caùnh treân moät maët caét :8 caùnh. ( Vôùi chieàu daøi thuøng saáy LT = 9m ta laép 9 ñoaïn caùnh doïc theo chieàu daøi thuøng, ôû ñaàu nhaäp lieäu cuûa thuøng laép caùnh xoaén ñeå daãn vaät lieäu vaøo thuøng, vôùi chieàu daøi 0,3m. Tyû leä chöùa ñaày vaät lieäu trong thuøng:
F1 : tieát dieän ngang cuûa thuøng
Fcñ : tieát dieän chöùa ñaày Fcñ = .Ft = 0,18.2 =0,36 (m2) Do:
Chieàu cao chöùa ñaày vaät lieäu trong thuøng: h = R – Rcos = 0,8.(1-cos58) = 0,4 m. TÍNH VÀNH ĐAI VÀ CON LĂN ĐỠ: Tính các tải trọng của thùng sấy: Tải trọng của thân thùng Qt =
.Dt.L.g =3,14.1,6.0,007.9.7900.10 = 25004,45N Tải trọng của cánh đảo Qd = 6228,93 N Tải trọng lớp cách nhiệt Qcn =
.Dc.cL.cg =90,63 N Tải trọng vật liệu trong thùng Qvl =F.vg = 1,57.2350.10 = 36904,69 N Tải trọng vành đai và bánh răng Tính vành đại: Chọn: đường kính trong của vành đai Dv = (1,1-1,2)Dngoài thùng = 1,1.1,6 = 1,76m Bề rộng: B = 150 mm Bề dày: h =
= 77 mm Vật liệu làm bằng CT3 và lắp vào thùng sấy theo cách lắp tự do ( lắp có chân đế). Khối lượng riêng = 7850 kg/m3 Làm 2 vành đai ở 2 đầu cách 2 đầu đầu thùng quay là 1800 mm Tính như vành khăn: Qvd = 2.0,15.0,077.3,14.1,92.7850.10 =10932,32 N Tính bánh răng: Chọn: đường kính trong xem nhu bằng đường kính ngoài thùng D= 1,6m Bề rộng: B = 235 mm , h = 135mm Qbr =12511,8 N Tổng tải trong : Q = Qbr + Qvd + Qvl + Qcn + Qd + Qt = 12511,8 + 10932,32 + 36904,69 + 90,63 + 6228,93 + 25004,45 =91672,82 N. TÍNH CON LĂN ĐỎ:
Lực tác dụng lên con lăn. -Phản lực mỗi con lăn tác dụng lên đai( ta dùng 4 con lăn) nên:
-Bể rộng con lăn đỡ: Bc = Bvành đai + (3 – 5)cm =15+ 5 = 20 cm - Đường kính con lăn thép:
Chọn d = 500mm - kiểm tra đường kính con lăn: 0,25D ( dc ( 0,33D Với D là đường kính ngoài vành đai : D=1,997 m 0,499 ( dc ( 0,659 m Vậy dc = 500 mm chọn là thỏa. TÍNH CÁC LỰC Ờ VĨ TRÍ ĐỞ VÀ ĐỘ BỀN THÙNG TÍNH THIẾT BỊ CẤP NHIỆT: Vì nhiệt độ sấy của ta khá cao 2000 C nên ta sử dụng bộ sấy không khí kiểu ống và tác nhân sấy là khói lò , nhiên liệu đốt là than bùn. Bảng thông số Tác nhân sấy  Không khí  Nhieät ñoä vaøo t2ñ = to  27oC     Nhieät ñoä ra t2c = t1  55oC   Than bùn  Khói lò  Áp suất  1 at     Nhiệt độ khói  250oC   TÍNH CÁC HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT : Tính hệ số cấp nhiệt phía không khí ngoài ống  Tác nhân sấy có nhiệt độ đầu vào thiết bị gia nhiệt là tđ= 300 C và nhiệt độ ra là tr = 2000 C để đi vào thùng sấy. Bảng thông số tác nhân không khí chuyển động ngoài ống STT  Thông số  Kí hiệu  Đơn vị  Giaù trò   1  Nhieät ñoä trung bình  tk  oC  115   2  Heä soá daãn nhieät  (k  W/m.oK  0,0361   3  Khoái löôïng rieâng  (k  kg/m3  0,916   4  Ñoä nhôùt ñoäng  (k  m2/s  24,888.10-6   Lưu lượng không khí cần được gia nhiệt là 1,23 m3/s. chọn đường kính của ống dẫn khí là 1,5 m Vận tốc dòng khí trong đường ống :
m/s Vận tốc dòng khí là tính ở cửa vào thiết bị truyền nhiệt đường kính 0,25m
m/s Chỉ số Renolds là:
Sự cấp nhiệt khi ống xếp thẳng hàng ta có: Nu = 0,21.Re0,65 ở đây ta lấy dòng khí đi vuông góc với ống nên = 1 Nu = 0.21.(0,45.105)0,65 =2168,37 Hệ số cấp nhiệt:
W/m2.K Hệ số cấp nhiệt phía trong ống 2 Sự cấp nhiệt phía trong ống là do khoi lò : Ta tính giống như sự cấp nhiệt chuyển động trong ống thẳng Các thông số của ống ta chọn như sau: Đường kính: D = 0,05m , chiều dài 2 m Bề dày ống m,thép CT20 có hệ số dẫn nhiệt  W/mK Hệ số trao đổi nhiệt cưỡng bức chuyển động trong ống công thức thực nghiệm:
( CT. kĩ thuất sấy của Hoàng Văn Chước) Trong đó: B hệ số và được xác định tại t = 2500 C và B= 3,085 trọng lượng riêng của khí (kg/m3) và kg/m3 W vận tốc của khí trong ống W= 10 m/s D đường kính tương đương D= 0,05 m
W/m2.K Hệ số truyền nhiệt K
Nhiệt độ trung bình
t’ = 250 – 30 = 2200 C t’’ = 220 – 200 = 200 C
0 C Nhiệt lượng cần cấp là Q = L(I1-Io) = 559000kJ/h = 155277,78 J/s Diện tích bề mặt trong ống
m2 Tổng số ống
ống Số ống lấy là 95 ống, và được lắp theo kiểu lục giác. TÍNH VÀ CHỌN XYCLON: Khi tác nhân sấy di trong thùng sấy sau khi thoat ra thì thường mang theo nhìu bụi vì thế cần phải thu hồi để làm sạch không khí. Trong hệ thống sấy thùng quay thường dùng cyclone đơn. Chọn loại cyclone đơn ЦH-15 với góc nghiêng của cửa vào 150 .loại này đảm bảo độ sạch lớn nhất với hệ số sức cản thủy lực nhỏ nhất. Khi thiết kế, đối với loại ЦH-15 thì chọn đường kính từ 40 – 800 mm. hệ số làm sạch buic4 càng tăng nếu bán kính nhỏ nhưng kéo theo năng suất giảm. vì vậy ta sẽ dùng nhiều cyclon làm việc song song. ở đây ta dùng 2 xyclon đơn. lưu lượng xyclone chính là luu lượng tác nhân sấy: Vc = V2 =4428 m3/h = 1,23 m3/s Đường kính D = 700 mm Bảng kích thước của xyclon đơn loại ЦH-15: (sổ tay quá trình thiết bị tập 1) STT  Kích thước loại ЦH-15  Kyù hieäu  Coâng thöùc  Giaù trò  Ñôn vò   1  Đường kính trong  D   700  mm   2  Chiều cao cửa vào  a  0,66D  462    3  Chieàu cao oáng taâm coù maët bích  h1  1,74D  1218    4  Chieàu cao phaàn hình truï  h2  2,26D  1582    5  Chieàu cao phaàn hình noùn  h3  2,0D  1400    6  Chieàu cao phaàn beân ngoaøi oáng taâm  h4  0,3D  210    7  Chieàu cao chung  H  4,56D  3192    8  Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng ra  d1  0,6D  420    9  Ñöôøng kính trong cuûa cöûa thaùo buïi  d2  0,3D  210    10  Chieàu roäng cuûa cöûa vaøo  b1/b  0,26D/0,2D  182/140    11  Chieàu daøi cuûa oáng cöûa vaøo  l  0,6D  420    12  Khoaûng caùch töø taän cuøng xyclon ñeán maët bích  h5  0,32D  224    13  Goùc nghieâng giöõa naép vaø oáng vaøo     15  Độ   14  Heä soá trôû löïc cuûa xyclon     105  Đợn vị   TÍNH TOÁN KHÍ ĐỘNG VÀ CHỌN QUẠT GIÓ: Tính trở lực hệ thống đường ống Do hệ thống sấy dài nên ta dùng 2 quạt đặt ở đầu và cuối hệ thống Quạt đặt ở đầu hệ thống có tác dụng đưa khí vào thiết bị trao đổi nhiệt và đưa khí đó vào thiết bị sấy, qua 2 đoạn ống cong 900. Quạt đặt ở sau hệ thống nhằm đưa khí ra khỏi hệ thống và đưa khí vào thiết bị loc xyclon , qua 1 đoạn ống cong 900.. Ta có bảng lưu lượng khí: Ñaïi löôïng  Kyù hieäu – Ñôn vò  Traïng thaùi khoâng khí ngoaøi trôøi  Traïng thaùi khoâng khí vaøo thieát bò saáy  Traïng thaùi khoâng khí ra khoûi thieát bò saáy   Nhieät ñoä  t (oC)  30  200  90   Löu löôïng  V (m3/h)  3089,09  4923,08  4420,05    V (m3/s)  0,858  1,368  1,228   Khoái löôïng rieâng  k (kg/m3)  1,1889  0,746  0,8309   Ñoä nhôùt  Ns/m2)  1,8935.10-5  3,485.10-5  2,2145.10-5   Ta chọn quạt có áp suất trung bình số hiệu Ц 9-57, No5 có kích thước: Mặt bích cửa ra : hình vuông B =350 mm Mặt bích cửa vào : hình tròn D = 209 mm Bảng thiết kế đường ống: S T T  Baét ñaàu ñoaïn oáng  Ñoaïn oáng  Keát thuùc ñoaïn oáng    Ñieåm baét ñaàu  Kích thöôùc (mm)  Chieàu daøi l (m)  Kích thöôùc (mm)  Löu löôïng khí V (m3/s)  Vaän toác khí v (m/s)  Ñieåm keát thuùc  Kích thöôùc (mm)   1  Cöûa ra quaït ñaåy  ( 350  2  (400  0,858  6,83  Lối vào thiết bị truyền nhiệt  (250   2  Cöûa ra thiết bị truyền nhiệt  (250  2  (400  1,368  10,89  Cöûa vaøo thuøng nhaäp lieäu  (400   3  Cöûa ra thuøng thaùo lieäu  ( 429 x169  2  (429 x169  1,228  26,6  Cửa vào cyclon  ( 429 x169   4  Cöûa ra cuûa nhoùm cyclon  (400  2  (400  1,228  9,78  Cöûa vaøo quaït huùt  (509   SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG:
Hình 2: Sô ñoà ñöôøng oáng cuûa heä thoáng saáy Quaït ñaåy 5. Thuøng thaùo lieäu vaø daãn khí ra Caloriphe 6. Xyclon Thuøng nhaäp lieäu vaø daãn khí vaøo Thuøng saáy TÍNH TRỞ LỰC ĐƯỜNG ỐNG: trở lực ma sát trên đường ống: chuẩn số Renold:
,trong ñoù: v, k, k : vaän toác (m/s), khoái löôïng rieâng (kg/m3), ñoä nhôùt (Ns/m2) cuûa khoâng khí saáy taïi caùc vò trí töông öùng. Dtñ : ñöôøng kính töông ñöông cuûa ñöôøng oáng (m) OÁng troøn : Dtñ = Doáng OÁng hình chöõ nhaät :
. a, b : chieàu daøi 2 caïnh cuûa tieát dieän oáng, (m) . S : dieän tích tieát dieän oáng, (m2). . ( : chu vi tieát dieän oáng, (m). Vôùi khoâng khí chaûy xoaùy roái, Re ( 4000, xem doøng chaûy ôû khu vöïc nhaün thuûy löïc ( heä soá trôû löïc ma saùt , theo Baûng PH 2 (kỹ thuật sấy của Hoàng Văn Chước). AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc ma saùt trong oáng daãn:
Keát quaû tính trôû löïc ma saùt treân ñöôøng oáng STT  Ñoaïn oáng  L (m)  Dtñ (m)  Re    Pl (N/m2)  Pl (mmH2O)   1  Töø sau quaït ñaåy ñeán tröôùc thiết bị truyền nhiệt  2  0,4  2,73.105  0,015  2,08  0,208   2  Töø sau thiết bị truyền nhiệt ñeán tröôùc thieát bò saáy  2  0,4  0,93.105  0,018  3,98  0,398   3  Töø sau thuøng saáy ñeán xyclon  2  0,2425  2,42.105  0,0165  40,00  4   4  Töø sau xyclon ñeán quaït huùt  2  0,4  0,89.105  0,0182  5,96  0,596   tính trở lực cục bộ: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ:
Với: .  : hệ số trở lực cục bộ. a.hệ số trở lực đột mở: Heä soá toån thaát coät aùp cuïc boä cuûa doøng chaûy qua oáng phaân kyø:
vôùi: . A1, A2 : dieän tích tieát dieän oáng nhoû vaø oáng môû roäng, m2. . k : heä soá. Vôùi goùc môû = 6o thì k = 0,1 (sổ tay tập 1 QT và TB) . AÙp suaát Pcb tính theo v2. AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuïc boä do ñoät môû S T T  Vò trí trôû löïc  OÁng nhoû  OÁng môû roäng    Pl (N/m2)  Pl (mmH2O)     Dtñ1 (m)  A1 (m2)  Dtñ2 (m)  A2 (m2)      1  Töø cöûa ra quaït ñaåy ñeán ñöôøng oáng  0,35  0,1225  0,4  0,1257  6,48.10-5  0,002  0,0002   2  Töø cöûa ra thiết bị truyền nhiệt ñeán ñöôøng oáng  0,25  0,0491  0,4  0,1257  0,037  1,64  0,164   3  Töø oáng ñeán cöûa vaøo quaït huùt  0,4  0,1257  0,509  0,2035  0,0146  0,6  0,06   b.Heä soá trôû löïc do ñoät thu: Vò trí coù trôû löïc do ñoät thu laø töø ñöôøng oáng vaøo thiết bị truyền nhiệt. . A2 = 0,0491: dieän tích tieát dieän oáng nhoû (loái vaøo thiết bị truyền nhiệt), m2. . A1 = 0,1257: dieän tích tieát dieän oáng oáng môû roäng (ñöôøng oáng), m2. Heä soá toån thaát coät aùp cuïc boä cuûa doøng chaûy qua oáng hoäi tuï:
vôùi: . k : heä soá. Vôùi goùc hoäi tuï = 60o thì k = 0,2 (sổ tay tập 1 QTva TB) . e : heä soá co heïp. Ta coù: n = A2/A1 = 0,39 < 0,6 thì:
(
Vaän toác khí taïi loái vaøo thiết bị truyền nhiệt: v2 = 10,89 m/s. AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuïc boä do ñoät thu Pcb4 tính theo v2:
Heä soá trôû löïc taïi ñoaïn oáng uoán cong 90o: Ñoái vôùi oáng tieát dieän troøn: Treân heä thoáng coù 2 laàn uoán cong 90o treân oáng troøn laø sau caloriphe ñeå ñeán heä thoáng saáy. Heä soá toån thaát coät aùp cuïc boä cuûa doøng chaûy taïi choã uoán cong, ñoái vôùi oáng tieát dieän troøn:
vôùi: .   Ro : baùn kính uoán D : ñöôøng kính oáng Choïn
( k = 0,29 (
AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuïc boä do 2 laàn uoán cong 90o treân oáng troøn Pcb5:
Ñoái vôùi oáng tieát dieän vuoâng: Vò trí uoán laø tröôùc xyclon, sau thuøng saáy. Heä soá toån thaát coät aùp cuïc boä cuûa doøng chaûy taïi choã uoán cong, ñoái vôùi oáng tieát dieän hình chöõ nhaät:  = A.B.C vôùi: .  ( A = 1 (Baûng II.16, No24, sổ tay tập 1) . Choïn R/Dtñ = 4 ( B = 0,11 (Baûng II.16, No25, sổ tay tập 1) . Ta coù:
( C = 1,59 (Baûng II.16, No26, sổ tay tập 1) (  = A.B.C = 1.0,11.1,59 = 0,1749 AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuïc boä do uoán cong 90o treân oáng tieát dieän chöõ nhaät Pcb6:
Trở lực trên ống thẳng: Heä soá trôû löïc treân oáng thaúng tröïc tieáp: Ta coù :  (Baûng II.16, No23, sổ tay tập 1) AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuïc boä treân oáng thaúng Pcb8:
Tính trở lực cho hệ thống: Toån thaát coät aùp ñoäng taïi cöûa ra cuûa quaït: Vaän toác khí taïi cöûa ra cuûa quaït:
,m/s Toån thaát coät aùp ñoäng:
Toån thaát coät aùp tính toaùn: Ptt = Pt + Pñ N/m2 Toån thaát coät aùp toaøn phaàn, ôû ñieàu kieän laøm vieäc (do söû duïng ñaëc tuyeán thaønh laäp cho ñieàu kieän tieâu chuaån):
,N/m2 (CT II.238a, [1]) vôùi: . t : nhieät ñoä laøm vieäc cuûa khí, oC . B : aùp suaát taïi choã ñaët quaït, B = 760 mmHg . k : khoái löôïng rieâng cuûa khí ôû ñieàu kieän laøm vieäc, kg/m3. Baûng 2: Toån thaát coät aùp maø quaït phaûi khaéc phuïc  Quaït ñaåy  Quaït huùt   Toån thaát ma saùt  Pms  Coâng thöùc  P1 + P2  P3 + P4     Giaù trò (N/m2)  6,06  45,96   Toån thaát cuïc boä  Pcb  Coâng thöùc  P1 + P2 + P4 + P5 + P6  P3 + P7     Giaù trò (N/m2)  125,282  27   Toån thaát coät aùp tónh  Pt  Goàm  Pms + Pcb+Ptbtn  Pms + Pcb + Phaït + Pcyclon     Giaù trò (N/m2)  1705,73  1696,64   Toån thaát coät aùp ñoäng  Pñ (N/m2)  217,25  227,60   Toån thaát coät aùp tính toaùn  Ptt (N/m2)  1922,98  1924,24   Toån thaát coät aùp toaøn phaàn  P (N/m2)  1835,84  1898,73   tính công suất và chọn quạt: Naêng suaát cuûa quaït V (m3/h): ñoái vôùi khoâng khí ít baån thì naêng suaát quaït laáy baèng löu löôïng khoâng khí theo tính toaùn ôû ñieàu kieän laøm vieäc. Trôû löïc maø quaït phaûi khaéc phuïc P (N/m2): laáy toån thaát coät aùp toaøn phaàn ôû ñieàu kieän laøm vieäc. Coâng suaát treân truïc ñoäng cô ñieän, khi vaän chuyeån khoâng khí ôû nhieät ñoä cao:
,kW (CT II.239b, [1]) vôùi: . q : hieäu suaát quaït, laáy theo ñaëc tuyeán . tr : hieäu suaát truyeàn ñoäng. Khi truyeàn ñoäng baèng baùnh ma saùt tr = 0,9 Coâng suaát ñoäng cô ñieän: Nñc = k3.N ,kW (CT II.240, [1]) vôùi: . k3 : heä soá döï tröõ. Baûng 3: Baûng tính coâng suaát vaø choïn quaït STT  Ñaïi löôïng  Kyù hieäu  Quaït huùt  Quaït ñaåy  Ghi chuù   1  Naêng suaát trung bình  V (m3/s)  0,858  1,228    2  Khoái löôïng rieâng trung bình taùc nhaân   (kg/m3)  1,1889  0,8309    3  Toån thaát coät aùp toaøn phaàn  P (N/m2)  360,48  460,15    4  Hieäu suaát quaït  q  0,65  0,65  Tra ñoà thò ñaëc tuyeán quaït ly taâm Ц 9-57, No5 (Hình II.58,tập 1)   5  Coâng suaát treân truïc ñoäng cô ñieän  N (kW)  8,61  8,94    6  Coâng suaát ñoäng cô ñieän  Nñc (kW)  9,47  9,834  Vôùi N > 5 kW thì k3 = 1,1   Nhö vaäy ta choïn quaït Ц 9-57, No5 luùc ñaàu laø hôïp lyù. Caùc thoâng soá cuûa quaït vaø ñoäng cô: ta söû duïng 2 quaït Ц 9-57, No5 coù caùc thoâng soá gioáng nhau. Baûng 4: Caùc thoâng soá cuûa quaït vaø ñoäng cô  Thoâng soá  Kyù hieäu  Giaù trò  Ghi chuù   Quaït  Kyù hieäu quaït  Ц 9-57, No5  Tra ñoà thò ñaëc tuyeán quaït ly taâm Ц 9-57, No5 (Hình II.58, tập 1)    Hieäu suaát    0,65     Toác ñoä voøng cuûa baùnh guoàng  v (m/s)  4,19       (rad/s)  150    Ñoäng cô  Kyù hieäu ñoäng cô  4A160S4Y3  Baûng P1.3, tập 1    Coâng suaát  Nñc (kW)  15     Hieäu suaát  ñc  0,89     Toác ñoä quay  vñc (vg/ph)  1460     Heä soá coâng suaát  cos  0,88    TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ: Tính giaù thaønh vaät tö – thieát bò STT  Vaät lieäu – Thieát bò  Ñôn vò tính  Ñôn giaù  Giaù thaønh (ngaøn ñoàng)   1  Theùp  10000 (kg)  13.000 ñ/kg  130.000   2  Vaät lieäu caùch nhieät  10 (kg)  4 trieäu ñ/m3  250   3  Quaït (caû moâtô)  2 x 15 (kW)  600.000 ñ/HP  24.140   4  Bulon  110 (con)  2000 ñ/con  220   5  Moâtô ñieän quay thuøng  1,5 (kW)  500.000 ñ/HP  1.005   6  OÁng theùp  > 50mm  11 (m)  30.000 ñ/m  330   7  Van theùp,  > 50mm  2 (caùi)  50.000 ñ/caùi  100   8  Löu löôïng keá  > 50mm  2 (caùi)  1.5 trieäu/caùi  3.000    Toång coäng  159.045   Tieàn coâng cheá taïo laáy baèng100% tieàn vaät tö : 159.045 (ngaøn ñoàng) Giaù thaønh heä thoáng: 318.090.000 ñoàng Giá sản phẩm 500đ/kg. sản lượng cần đạt được là 5.840 tấn/năm. Mỗi năm thu vào 2.920.000.000 đồng. KẾT LUẬN: