Đồ án Thiết kế Sấy thóc dạng tầng sôi

Phaàn I MÔÛ ÑAÀU I . SÔ LÖÔÏC VEÀ THOÙC (LUÙA) ,TÍNH CHAÁT ,ÖÙNG DUÏNG: Luùa laø nguoàn löông thöïc chính cuûa gaàn ½ soádaân treân theá giôùi. Luùa laø loaïi caây öa noùng vaø aåm, do ñoù luùa thöôøng ñöôïc troàng nhieàu ôû caùc vuøng coù khí haäu oân ñôùi vaø caän nhieät ñôùi. Naêng suaát cuûa luùa nöôùc laø cao nhaát, neân luùa thöôøng ñöôïc troàng ôû caùc chaâu thoå soâng lôùn. Nöôùc ta coù khí haäu vaø heä thoáng soâng ngoøi raát phuø hôïp cho vieäc phaùt trieån caây luùa. Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa haït luùa goàm chuû yeáu laø tinh boät, protein, xenlulose. Ngoaøi ra trong haït luùa coøn chöùa moät soá chaát khaùc vôùi haøm löôïng ít hôn so vôùi 3 thaønh phaàn keå treân nhö: ñöôøng, tro, chaát beùo, sinh toá. Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa haït luùa phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá nhö gioáng, ñaát ñai troàng troït, khí haäu vaø cheá ñoä chaêm soùc. Cuøng chung ñieàu kieän troàng troït vaø sinh tröôûng. Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa haït luùa : Thaønh phaàn hoaù hoïc Haøm löôïng caùc chaát ( % ) Nhoû nhaát Lôùn nhaát Trung bình Protein 6.66 10.43 8.74 Tinh boät 47.70 68.00 56.20 Xenluloze 8.74 12.22 9.41 Tro 4.68 6.90 5.80 Ñöôøng 0.10 4.50 3.20 Chaát beùo 1.60 2.50 1.90 Ñectrin 0.80 3.20 1.30 Ôû Vieät Nam, luùa gaïo laø nguoàn löông thöïc chính khoâng theå thieáu trong ñôøi soáng con ngöôøi. Luùa coøn laø nguyeân lieäu ñeå saûn suaát tinh boät, söû duïng nhieàu trong caùc ngaønh coâng nghieäp thöïc phaåm. Luùa cuõng ñöôïc duøng laøm thöùc aên chaên nuoâi gia suùc, gia caàm. Hieän nay, Vieät Nam ñang ñöùng thöù hai theá giôùi veà löôïng gaïo xuaát khaåu treân theá giôùi, vaø tieáp tuïc ñaåy maïnh vieäc xuaát khaåu gaïo sang caùc nöôùc treân theá giôùi. Ñaây laø moät trong nhöõng nguoàn thu ngoaïi teä chính cuûa ñaát nöôùc. II . SÔ LÖÔÏC VEÀ QUÙA TRÌNH SAÁY, SAÁY TAÀNG SOÂI: Saáy laø quaù trình taùch aåm ra khoûi vaät lieäu baèng phöông phaùp nhieät. Keát quaû cuûa quaù trình saáy laø haøm löôïng chaát khoâ trong vaät lieäu taêng leân. Ñieàu naøy coù yù nghóa quan troïng veà nhieàu maët: ñoái vôùi caùc noâng saûn vaø thöïc phaåm nhaèm taêng khaû naêng baûo quaûn; ñoái vôùi goám söù laøm taêng ñoä beàn cô hoïc, ñoái vôùi than cuûi laøm taêng khaû naêng ñoát chaùy… Caùc vaät lieäu sau khi saáy ñeàu giaûm khoái löôïng hoaëc caû theå tích neân giaûm ñöôïc giaù thaønh vaän chuyeån. Nguyeân taéc cuûa quaù trình saáy laø cung caáp naêng löôïng nhieät ñeå bieán ñoåi traïng thaùi pha cuûa loûng trong vaät lieäu thaønh hôi. Cô cheá cuûa quaù trình ñöôïc dieãn taû bôûi 4 quaù trình cô baûn sau : + caáp nhòeât cho beà maët vaät lieäu. + doøng nhieät daãn töø beà maët vaøo vaät lieäu. + khi nhaän ñöôïc löôïng nhieät, doøng aåm di chuyeån töø vaät lieäu ra beà maët. + doøng aåm töø beà maët vaät lieäu taùch vaøo moâi tröôøng xung quanh. Boán quaù trình naøy ñöôïc theå hieän baèng söï truyeàn vaän beân trong vaät lieäu vaø söï trao ñoåi nhieät aåm beân ngoaøi giöõa beà maët vaät lieäu vaø moâi tröôøng xung quanh. Döïa vaøo phöông thöùc cung caáp nhieät cho vaät lieäu ngöôøi ta chia thieát bò saáy ra ba nhoùm chính: + Saáy ñoái löu + Saáy tieáp xuùc + Saáy böùc xaï, chaân khoâng hoaëc thaêng hoa Theo keát caáu nhoùm thieát bò saáy ñoái löu coù theå gaëp caùc daïng thieát bò sau: + TBS buoàng + TBS haàm + TBS thuøng quay + TBS thaùp + TBS phun + TBS taàng soâi + TBS khí ñoäng Saáy taàng soâi laø moät trong caùc phöông thöùc saáy thuoäc nhoùm saáy ñoái löu, thích hôïp cho vieäc saáy caùc haït noâng saûn. Boä phaän chính cuûa TBS taàng soâi laø moät buoàng saáy, phía döôùi buoàng saáy ñaët ghi loø. Ghi buoàng saáy laø moät taám theùp coù ñuïc nhieàu loã thích hôïp hoaëc löôùi theùp ñeå taùc nhaân saáy ñi qua nhöng haït khoâng loït xuoáng ñöôïc. Taùc nhaân saáy coù nhieät ñoä cao, ñoä aåm thaáp ñöôïc thoåi töø döôùi leân ñeå ñi qua lôùp vaät lieäu. Vôùi toác ñoä ñuû lôùn, taùc nhaân saáy naâng caùc haït vaät lieäu leân vaø laøm cho lôùp haït xaùo troän. Quaù trình soâi naøy laø quaù trình trao ñoåi nhieät aåm maõnh lieät nhaát giöõa taùc nhaân saáy vaø vaät lieäu saáy. Caùc haït vaät lòeâu khoâ hôn neân nheï hôn seõ naèm ôû lôùp treân cuûa taàng haït ñang soâi; vaø ôû moät ñoä cao naøo ñoù haït khoâ seõ ñöôïc ñöa ra ngoaøi qua ñöôøng thaùo lieäu. Saáy taàng soâi coù nhöõng öu ñieåm vaø nhöôïc ñieåm nhö sau: * Öu ñieåm: + Naêng suaát saáy cao + Vaät lieäu saáy khoâ ñeàu + Coù theå tieán haønh saáy lieân tuïc + Heä thoáng thieát bò saáy töông ñoái ñôn giaûn + Deã ñieàu chænh nhieät ñoä vaät lieäu ra khoûi buoàng saáy + Coù theå ñieàu chænh thôøi gian saáy * Nhöôïc ñieåm: + Trôû löïc lôùp soâi lôùn + Tieâu hao nhieàu ñieän naêng ñeå thoåi khí taïo lôùp soâi + Yeâu caàu côõ haït nhoû vaø töông ñoái ñoàng ñeàu III. SÔ ÑOÀ QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ: 1: Quaït 4: Thieát bò say 7: Cyclon 2: Calorife 5: Boä phaän nhaäp lieäu 3: Löôùi phaân phoái khí 6: Cöûa thaùo lieäu * Yeâu caàu cuûa baøi toaùn thieát keá: Thieát keá heä thoáng saáy taàng soâi ñeå saáy thoùc vôùi naêng suaát 5000 kg/h (thaønh phaåm). Thieát bò ñöôïc ñaët ôû thò xaõ Cao Laõnh – Ñoàng Thaùp. Vôùi heä thoáng thieát bò saáy taàng soâi, chuû yeáu duøng ñeå saáy thoùc ñaõ qua phôi naéng ñeå cho thoùc ñaït ñoä khoâ caàn thieát vaø khoâ ñeàu hôn, giuùp cho vieäc baûo quaûn toát hôn, phuïc vuï cho vieäc xuaát khaåu. Do ñoù ta choïn ñoä aåm cuûa thoùc tröôùc khi saáy khoâng cao laém, vaø ñoä aåm sau khi saáy thích hôïp cho söï baûo quaûn. Nhieân lieäu söû duïng: ta coù theå choïn daàu FO ñeå ñoát noùng taùc nhaân saáy (khoâng khí). Phaàn II CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG I. CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT: Caùc kyù hieäu söû duïng: G1: naêng suaát nhaäp lieäu cuûa vaät lieäu saáy G2: naêng suaát saûn phaåm sau khi saáy w1: ñoä aåm treân caên baûn vaät lieäu öôùt tröôùc khi saáy w2: ñoä aåm treân caên baûn vaät lieäu öôùt sau khi saáy d1 : haøm aåm cuûa khoâng khí treân caên baûn khoâng khí khoâ tröôùc khi vaøo saáy d2 : haøm aåm cuûa khoâng khí treân caên baûn khoâng khí khoâ sau khi vaøo saáy W : naêng suaát taùch aåm L: löôïng khoâng khí khoâ caàn thieát l : löôïng khoâng khí khoâ caàn thieát ñeå taùch 1Kg aåm ra khoûi vaät lieäu Caùc thoâng soá cô baûn: a) Ñoái vôùi khoâng khí: Traïng thaùi ban ñaàu cuûa khoâng khí: t0 = 270C j0 = 80% Tra ñoà thò I-d ta coù: I0 = 72 KJ/Kg KKK d0 = 18 g aåm/Kg KKK Khoâng khí vaøo thieát bò saáy: Choïn nhieät ñoä vaøo buoàng saáy cuûa khoâng khí : t1 = 900C I1 = 132 Kj/Kg KKK Khoâng khí ra khoûi thieát bò saáy: Choïn nhieät ñoä ra cuûa khoâng khí laø t2 = 450C Döïng chu trình saáy lyù thuyeát treân giaûn ñoà I-d, töø ñoù ta coù: I2 = 139 Kj/Kg KKK d2 = 36 g aåm/Kg KKK b) Ñoái vôùi vaät lieäu saáy (thoùc): Theo taøi lieäu Kyõ Thuaät Saáy Noâng Saûn-Traàn Vaên Phuù, Leâ Nguyeân Döông ta coù caùc thoâng soá kích thöôùc sau cuûa thoùc - Caùc kích thöôùc cuûa thoùc: daøi: l = 8,5 mm roäng: a= 3,4 mm daøy: b = 2 mm ñöôøng kính töông ñöông: d = 2,76 mm heä soá hình daïng: jhd = 1,68 - Caùc thoâng soá khaùc: nhieät dung rieâng: C = 1,5 KJ/Kg heä soá daãn nhieät: l = 0,09 W/mK khoái löôïng rieâng raén: rr = 1150 Kg/m3 ñoä xoáp: e = 0,56 dieän tích beà maët rieâng khoái löôïng: f = 1,31 m2/kg khoái löôïng rieâng xoáp: rv = 500 Kg/m3 - Vaät lieäu tröôùc khi vaøo thieát bò saáy: ta choïn q1 = 270C w1 = 20% - Vaät lieäu sau khi ra thieát bò saáy: choïn nhieät ñoä ra cuûa thoùc nhoû hôn nhieät ñoä cuûa khoâng khí khoaûng 50C q2= 400C w2 = 13% , ñaây laø ñoä aåm thích hôïp ñeå baûo quaûn thoùc. 2) Naêng suaát taùch aåm: Naêng suaát nhaäp lieäu: G1 = G2 + W = 5000 + 437.5 = 5437.5 Kg/h Löôïng vaät lieäu khoâ tuyeät ñoái ñöôïc saáy trong 1 giôø: Gk = G2(1-w2) = 5000(1 - 0,13) = 4350 Kg/h Löôïng khoâng khí khoâ caàn thieát ñeå taùch 1 Kg aåm: Löôïng khoâng khí khoâ caàn thieát cho quaù trình: II. CAÂN BAÈNG NAÊNG LÖÔÏNG: * Nhieät löôïng vaøo: - nhieät löôïng do khoâng khí mang vaøo: LI0 - nhieät löôïng do vaät lieäu saáy mang vaøo: G2Cvlq1+CnWq1 - nhieät löôïng do calorife cung caáp: Qc Toång nhieät löôïng vaøo: LI0+ G2Cvlq1+ CnWq1+ Qc * Nhieät löôïng ra: - Nhieät löôïng do khoâng khí ra: LI2 - Nhieät löôïng do vaät lieäu saáy mang ra: G2Cvlq2 - Nhieät löôïng toån thaát trong quaù trình saáy: Qm Toång nhieät löôïng ra: LI2+ G2Cvlq2 +Qm Töø phöông trình caân baèng naêng löôïng, ta coù: Qc=L(I2-I0)+G2Cvl(q2-q1)+Qm-CnWq1 Vieát cho 1 Kg aåm boác hôi: Vôùi: D=Cnq1- qvl-qm Ñoái vôùi quaù trình saáy lyù thuyeát: D=0 qc=l(I2-I0)=55.5(132-72)= kj/kgaåm Ñoái vôùi quaù trình saáy thöïc teá: luùc naøy giaù trò D seõ khaùc 0 Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: Cn = 4,18 KJ/Kg oK Nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu: Vôùi 1,5 laø nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu khoâ tuyeät ñoái Qvl=G2Cvl(q2-q1)=50001,85(40-27)=120250 KJ/h Nhieät löôïng höõu ích caàn boác hôi moät kg aåm: q0 = 2500 + 1,842t2 + Cnq1 = 2500 + 1,842.45 - 4,18.27 = 2470,03 Kj/Kg aåm Toån thaát cuûa taùc nhaân saáy: qtn=lCk(t2-t0)=55,51,004(45-27)=993,17 Kj/Kg aåm Nhieät toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh: giaû söû nhieät toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh baèng 10% cuûa toång nhieät löôïng Do ñoù ta coù: qm=10%(q0 + qvl+ qtn + qm)=415,3 Kj/Kg aåm D = Cnq1 - qvl - qm = - 577,06 Kj/Kg aåm Ta thaáy D < 0, quaù trình saáy thöïc teá seõ naèm döôùi ñöôøng lyù thuyeát. Ñeå xaây döïng quaù trình saáy thöïc teá ta döïa vaøo phöông trình: * Caùch xaùc ñinh ñöôøng saáy thöïc teá: Ta cho moät giaù trò d baát kyø (d<d2), tính ñöôïc I2” vaø xaùc ñònh ñöôïc ñieåm 2” treân giaûn ñoà. Noái ñöôøng 1-2” caét ñöôøng 45oC ôû ñieåm 2. Ñöôøng 0-1-2 xaùc ñònh nhö treân chính laø ñöôøng saáy thöïc teá. Giaû söû: d = 30 g aåm/Kg KKK I1 = 139 Kj/Kg KKK ( baèng vôùi giaù trò I2 cuûa quaù trình saáy lyù thuyeát) = 132,1 Kj/Kg KKK Ñieåm 2 cuûa quaù trình saáy thöïc teá coù caùc thoâng soá: d2= 0,0325 Kg aåm/Kg KKK I2 = 130 KJ/Kg kkk j2 = 53% Ta coù theå bieåu dieãn chu trình saáy lyù thuyeát vaø thöïc teá treân giaûn ñoà I-d, hình bieåu dieãn coù daïng nhö sau: a) Löôïng taùc nhaân caàn thöïc teá: b) Nhieät löôïng caàn thieát: Q=L(I2-I1)=30172(130 – 72)=1,75.106 KJ/h Phaàn III TÍNH THIEÁT BÒ CHÍNH Choïn thieát bò saáy coù tieát dieän troøn, löôùi phaân phoái coù daïng taám ñöôïc ñuïc loã cho khoâng khí ñi leân. Caùc thoâng soá cuûa taùc nhaân khoâng khí trong thieát bò saáy taàng soâi: Nhieät ñoä taùc nhaân vaøo: t1 = 90oC Nhieät ñoä taùc nhaân ra: t2 = 45oC Nhieät ñoä tính toaùn trung bình: t = 67.5oC Khoái löôïng rieâng: rk= 1,037 Kg/m3 Ñoä nhôùt ñoäng hoïc: nk= 19.75.10-6 m2/s Ñoä nhôùt ñoäng löïc hoïc: mk= 20,45.10-6 Ns/m2 Heä soá daãn nhieät: lk= 2,95.10-2 W/m0K = 10,62.10-2 Kj/mh0K I-XAÙC ÑÒNH TOÁC ÑOÄ TÔÙI HAÏN: Chuaån soá Arsimet: Chuaån soá Reynold tôùi haïn: Toác ñoä tôùi haïn: II- TOÁC ÑOÄ CUÛA TAÙC NHAÂN TRONG TAÀNG SOÂI: Choïn ñoä xoáp cuûa luùa trong taàng soâi laø: e = 0,7 Chuaån soá Arsimet: Ar = 5,88.105 Chuaån soá Ly ñöôïc tra töø ñoà thò Ly = f(Ar), ta coù: Ly = 200 Vaän toác cuûa taùc nhaân trong taàng soâi ñöôïc tính theo coâng thöùc: Heä soá giaû loûng cuûa luùa trong taàng soâi: Vì nhieät ñoä trong buoàng saáy nhoû hôn nhieät ñoä treân beà maët löôùi phaân phoái, neân nhieät ñoä cuûa taùc nhaân ôû treân beà maët löôùi phaân phoái laø: Toác ñoä thöïc cuûa taùc nhaân qua lôùp giaû loûng: III- TOÁC ÑOÄ CAÂN BAÈNG: Khi vaät lieäu baét ñaàu bò loâi cuoán: e = 1 Chuaån soá Reynold: Chuaån soá Liasenco: Vaän toác caân baèng cuûa luùa: Vaän toác chuû ñaïo cuûa doøng khí qua löôùi: vak Choïn: vak = 2vc = 2.8,65 = 17,3 m/s IV- THÔØI GIAN SAÁY: Ñoä aåm tôùi haïn cuûa luùa laø wk = 13,5% (tính treân caên baûn vaät lieäu khoâ tuyeät ñoái: Wk=15,6%), neân quaù trình saáy luùa töø w1 = 20% ñeán wk = 13,5% laø giai ñoaïn saáy ñaúng toác vaø töø wk = 13,5% ñeán w2 = 13% laø giai ñoaïn saáy giaûm toác. Chuaån soá Reynold: Chuaån soá Fedorov: Chuaån soá Nusselt: Choïn chieàu cao lôùp haït ban ñaàu ôû traïng thaùi tónh h0 = 0,05 m Khi ñoù: Heä soá caáp nhieät cuûa taùc nhaân ñeán vaät lieäu: Vôùi K laø heä soá hieäu chænh, laáy K=0,8 Toác ñoä saáy daúng toác: Trong ñoù: Jm: cöôøng ñoä bay hôi cuûa doøng aåm (kg/m2h) f: dieän tích beà maët rieâng khoái löôïng cuûa vaät lieäu (m2/kg) Ta coù: t: nhieät ñoä trung bình cuûa taùc nhaân trong buoàng saáy t = 67,50C qm:nhieät ñoä cuûa vaät lieäu trong buoàng saáy r: aån nhieät hoaù hôi cuûa nöôùc r = 2417,7 kJ/kg N = Jmf = 4,9.1,31 = 6,42 h-1 Nhöng thöïc teá dieän tích beà maët töï do trao ñoåi aåm chæ khoaûng 5060%, neân toác ñoä saáy ñaúng toác thöïc teá laø: N = 6,42.0,5 = 3,21 h-1 Thôøi gian saáy ñaúng toác: Thôøi gian saáy giaûm toác: Vaäy thôøi gian saáy vaät lieäu laø: V- KÍCH THÖÔÙC THIEÁT BÒ: a- Löôùi phaân phoái: Dieän tích: Ñöôøng kính töông ñöông: Ñöôøng kính loã löôùi: döïa vaøo kích thöôùc cuûa haït vaät lieäu, ñeå haït khoâng loït qua, ta choïn loã coù ñöôøng kính 2,5 mm Tyû soá tieát dieän chaûy vaø löôùi: Choïn löôùi coù caùch ñuïc loã nhö sau: Dieän tích löôùi: t2 Dieän tích loã löôùi: d: ñöôøng kính loã löôùi. b- chieàu cao buoàng saáy: Bao goàm chieàu cao lôùp giaû loûng vaø chieàu cao buoàng phaân ly - Chieàu cao lôùp giaû loûng: Ñeå ñaûm baûo cheá ñoä thuyû ñoäng toát, ta choïn chieàu cao lôùp taàng soâi baèng boán laàn chieàu cao vuøng oån ñònh. Töùc laø: - Chieàu cao buoàng phaân ly: Chieàu cao naøy coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc kinh ngieäm: Trong ñoù: Fr: chuaån soá Frude, =3,5 m/s =8,65 m/s D = 1,7 m Tuy nhieân ñeå ñaûm baûo cho quaù trình hoaït ñoäng, ta choïn chieàu cao buoàng phaân ly baèng 2,5 laàn chieàu cao lôùp taàng soâi: Ñöôøng kính buoàng phaân ly: buoàng phaân ly phaûi coù ñöôøng kính lôùn hôn ñöôøng kính vuøng taàng soâi ñeå ñaûm baûo vieäc phaân ly ñöôïc toát. Khaû naêng phaân ly phuï thuoäc khaù nhieàu vaøo ñöôøng kính buoàng phaân ly. Choïn: - Vaäy chieàu cao chính cuûa buoàng saáy tính töø löôùi phaân phoái laø: VI- BEÀ DAØY THIEÁT BÒ: a- Löôùi: Khoái löôïng vaät lieäu thöôøng xuyeân naèm treân löôùi: Aùp suaát treân löôùi: Chieàu daøy löôùi tính theo coâng thöùc: Trong ñoù: -: heä soá haøm yeáu do löôùi coù ñuïc loã. - K =0,187 : Heä soá caáu taïo (laép baèng bulong) - = 140.106 N/m2 - D = 1,7 m -C: heä soá boå sung do tính toaùn vaø ñoä maøi moøn. Choïn: C=1 mm Vaäy beà daøy löôùi laø: 2 mm b- buoàng saáy: Thaân buoàng saáy chòu taùc duïng cuûa löïc neùn chieàu truïc. Theo ñieàu kieän beàn khi ta coù: Trong ñoù: P: löïc neùn chieàu truïc :öùng suaát cho pheùp khi neùn cuûa vaät lieäu cheá taïo = 140 N/mm2 = 140.106 N/m2 (choïn vaät lieäu cheá taïo laø theùp CT3) C: heä soá boå sung Choïn: S=2 mm + Ñieàu kieän oån ñònh: Ta coù: Trong ñoù: (moâdun ñaøn hoài) Khi: thì , thoâng soá naøy phuï thuoäc vaøo trò soá Vaäy: Ta thaáy S=2mm thoaû maõn ñieàu kieän oån ñònh. + Ñieàu kieän beàn: vì neân thoaû ñieàu kieän beàn. Vaäy chieàu daøy thieát bò laø S = 2 mm VII. BOÄ PHAÄN NHAÄP LIEÄU: Choïn boä phaän nhaäp lieäu daïng vít xoaén, vít xoaén ñaët naèm ngang Naêng suaát cuûa vít taûi ñöôïc tính theo coâng thöùc: T/h Trong ñoù: D: ñöôøng kính ngoaøi cuûa caùnh vít, m n: soá voøng quay cuûa truïc vít, v/ph. Soá voøng quay lôùn nhaát cuûa truïc vít coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc nghieäm: v/ph A: heä soá thöïc nghieäm, choïn A=50 s: böôùc vít, s = (0,8 – 1)D. choïn s=D, m : khoái löôïng rieâng cuûa thoùc, T/m3. 1150.10-3 T/m3 : heä soá chöùa ñaày, ñoái vôùi thoùc ta choïn baèng 0,4 C: heä soá tính tôùi vieäc giaûm naêng suaát khi vít taûi ñaët ngieâng. Trong tröôøng hôïp naøy do vít taûi ñaët naèm ngang neân C=1 0,12 m Choïn ñöôøng kính cuûa caùnh vít theo tieâu chuaån laø 0,125m, böôùc vít 0,125 m Coâng suaát cuûa ñoäng cô truyeàn ñoäng cho vít taûi: ñoái vôùi vít taûi naèm ngang ta söû duïng coâng thöùc sau KW Trong ñoù: Q: naêng suaát cuûa vít taûi, T/h C0: heä soá trôû löïc ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Ñoái vôùi thoùc ta choïn baèng 1,2 L: chieàu daøi vít taûi, choïn L=2m : hieäu suaát truyeàn ñoäng cuûa ñoäng cô, choïn baèng 0,85 42W VIII. BOÄ PHAÄN THAÙO LIEÄU: ÔÛ ñaây ta choïn boä phaän thaùo lieäu laø moät oáng hình troøn, ñöôøng kính laø 150mm. Thoùc khi ñaït ñeán ñoä khoâ caàn thieát seõ noåi leân treân vaø töï ñoäng ñöôïc ñöa ra ngoaøi theo oáng thaùo lieäu naøy. Sôû dó thoùc coù theå töï ñoäng ra ngoaøi laø do tính chaát ñaëc bieät cuûa lôùp haït ôû traïng thaùi taàng soâi, luùc naøy lôùp haït gioáng nhö laø moät khoái chaát loûng vaø coù theå töï chaûy ra ngoaøi. Phaàn IV TÍNH THIEÁT BÒ PHUÏ I. CALORIFE Nhieân lieäu söû duïng ôû ñaây laø daàu FO. Ñeå cho nhieät ñoä cuûa khoâng khí ñöôïc oån ñònh khi vaøo buoàng saáy, ta coù theå tieán haønh gia nhieät khoâng khí moät caùch giaùn tieáp; töùc laø ta duøng daàu ñeå ñoát loø hôi taïo ra hôi nöôùc baõo hoaø ôû 2atm (1190C), sau ñoù ñöa löôïng hôi nöôùc baõo hoaø naøy qua thieát bò trao ñoåi nhieät vôùi khoâng khí. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø khoâng khí ra khoûi calorife khoâng coù buïi baån, boà hoùng, thoùc sau khi saáy seõ khoâng bò ñen, baån thuaän lôïi cho vieäc xuaát khaåu. Ngoaøi ra nhieät ñoä cuûa khoâng khí oån ñònh seõ giuùp cho quaù trình saáy hoaït ñoäng oån ñònh. Nhö vaäy calorife ôû ñaây laø thieát bò trao ñoåi nhieät, ta choïn thieát bò trao ñoåi nhieät oáng chuøm, taùc nhaân ñun noùng laø hôi nöôùc baõo hoaø ôû nhieät ñoä 119,60C aùp suaát 2atm. Hôi nöôùc baõo hoaø ñi trong oáng, coøn khoâng khí ñi ngoaøi oáng. Söï bieán ñoåi nhieät ñoä cuûa hôi nöôùc vaø khoâng khí: 119,60C 900C 119,60C 270C =55,24 Nhieät löôïng cung caáp: Q=L(I1 – I0) = 30172(132-72) = 1,81.106 Kj/h Choïn hieäu suaát calorife laø 0,85 Vaäy nhieät löôïng cung caáp coù theå keå ñeán hieäu suaát calorife laø Q=2,13.106 Kj/h Choïn oáng coù ñöôøng kính 38/36 mm Chieàu daøi oáng 3m 1. Heä soá caáp nhieät phía khoâng khí Caùc thoâng soá cuûa khoâng khí ôû nhieät ñoä trung bình 58,50C =18,97.10-6 m2/s =2,9.10-2 W/m0K Choïn vaän toác khí ñi trong thieát bò laø 15m/s Chuaån soá Re: =3,005.104 Chuaån soá Nu ñoái vôùi chuøm oáng xeáp xen haøng coù taám chaén: : heä soá tính tôùi aûnh höôûng cuûa goùc tôùi, laáy baèng 0,6 Nu=180,7 =145,6 W/m2K 2. Heä soá caáp nhieät cuûa hôi nöôùc: Hôi ngöng tuï treân oáng thaúng ñöùng ñöôïc tính gaàn ñuùng theo coâng thöùc r: aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi nöôùc, r=2208 Kj/Kg t: hieäu soá nhieät ñoä Choïn nhieät ñoä töôøng tw = 1170C , trò soá A phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä vaø tra ñöôïc trong baûng A=188 W/m2ñoä 4900 W/m2ñoä 3. Beà maët truyeàn nhieät: Heä soá truyeàn nhieät toång quaùt: Nhieät trôû cuûa caùu tra theo baûng =2800 W/m2ñoä =2900 W/m2ñoä Choïn vaät lieäu cheá taïo laø theùp coù heä soá daãn nhieät laø 46 W/m.ñoä K =128,3 W/m2ñoä Beà maët truyeàn nhieät: =83,5 m2 Soá oáng caàn thieát: =240 Xaép xeáp oáng theo hình saùu caïnh, toång soá oáng: 241 - Soá oáng treân ñöôøng cheùo xuyeân taâm: 17 - Böôùc oáng t=1,2d = 0,046 m Ñöôøng kính thieát bò: D = t(b-1)+4d = 0,046(21-1) + 4.0,038 =0,89m Choïn D=1 m II. CYCLON Trong heä thoáng saáy thöôøng phaûi coù thieát bò cyclon ñi keøm ñeå taùch buïi ra khoûi taùc nhaân saáy hoaëc ñeå thu hoài saûn phaåm bò loâi cuoán theo. Cyclon hoaït ñoäng theo nguyeân lyù ly taâm. Caáu taïo vaø kích thöôùc cô baûn cuûa noù ñöôïc bieåu dieãn treân hình veõ sau: Ñeå tìm kích thöôùc cuûa cyclon ta döïa vaøo baûng quan heä giöõa löu löôïng theå tích taùc nhaân (m3/h) vaø kích thöôùc cyclon cho döôùi daïng baûng 12-2 (Kyõ thuaät saáy noâng saûn – Traàn Vaên Phuù, Leâ Nguyeân Döông). Löu löôïng khoâng khí ñi qua cyclon: =29052 m3/h Döïa vaøo löu löïng khoâng khí vaø tra baûng 12-2, ta ñöôïc cyclon coù caùc kích thöôùc cô baûn nhö sau: D = 1,8 m d = 0,1 m a = 0,45 m b = 0,9 m h1 = 0,6 m h2= 0,825 m h3 = 1,44 m D1=0,9 m III. TÍNH QUAÏT Caùc trôû löïc maø quaït phaûi khaéc phuïc: - Toång trôû löïc ma saùt - Toång trôû löïc cuïc boä - Trôû löïc qua Calorife - Trôû löïc qua Cyclon - Trôû löïc qua buoàng saáy - Trôû löïc do aùp löïc ñoäng ôû ñaàu ra cuûa quaït A. Trôû löïc: 1. Trôû löïc töø quaït tôùi calorife: Choïn oáng daãn coù ñöôøng kính d = 0,5 m, chieàu daøi 5m. Löu löôïng khoâng khí: Qkk = 29052 m3/h = 8,07 m3/s Vaän toác khoâng khí: =41,1 m/s Chuaån soá Reynol: Heä soá nhôùt ñoäng hoïc cuûa khoâng khí ôû 270C: 15,5.10-6 m2/s 1,326.106 Doøng chaûy ôû cheá ñoä roái. Reynol giôùi haïn treân: Trong ñoù laø ñoä nhaùm tuyeät ñoái, choïn mm 1,31.105 Chuaån soá Reynol khi baét ñaàu xuaát hieän vuøng nhaùm: =4,79.106 Ta thaáy Regh<Re<Ren neân heä soá ma saùt ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: =0,0133 =128,8 N/m2 = 13,12mmH2O 2. Trôû löïc qua calorife Bao goàm trôû löïc ma saùt vaø trôû löïc cuïc boä + Trôû löïc ma saùt: Choïn calorife voû coù hai taám ngaên N=2 Coù 3 pass: N2 = 3 Khoaûng caùch giöõa caùc taám ngaên: Trong ñoù: m: soá oáng treân ñöôøng cheùo luïc giaùc ñeàu cuûa chuøm oáng, m=17 N +1: soá khoaûng caùch giöõa caùc taám ngaên, baèng 3 Vaän toác khoâng khí trong calorife: W=15m/s Chuaån soá Re: =30005 Doøng chaûy ôû cheá ñoä roái, heä soá ma saùt: =0,156 =927 N/m2 =94,45 mmH2O + Toån thaát cuïc boä: Do doøng chaûy ñoåi höôùng choã queïo qua caùc taám ngaên vaø phaàn do doøng chaûy quay ñaàu giöõa caùc pass. Ôû ñaây ta laáy toång heä soá trôû löïc moãi pass baèng 4 1350 N/m2 = 137,6 mmH2O vaäy toång trôû löïc qua Calorife laø: =232 mmH2O 3. Trôû löïc ñoät môû vaøo calorife: Vôùi: =41 m/s Khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí ôû 270C: =1,15 kg/m3 389,8 N/m2 = 39,73 mmH2O 4. Trôû löïc ñoät thu ra khoûi calorife: Vôùi: =41 m/s khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí ôû 900C: =0,972 kg/m3 179,7 N/m2 = 18,32 mmH2O 5. Trôû löïc do aùp löïc ñoäng quaït thoåi: =966,6 N/m2 = 98,53 mmH2O =1,15 kg/m3 ( ôû 270C) 6. Trôû löïc ñoaïn uoán cong vaøo buoàng saáy: =0,972 kg/m3 ( ôû 900C) 0,07 57,19 N/m2 = 5,83 mmH2O 7. Trôû löïc ñöôøng oáng töø calorife ñeán buoàng saáy: Choïn oáng daãn coù chieàu daøi 3m. Chuaån soá Reynol: Heä soá nhôùt ñoäng hoïc cuûa khoâng khí ôû 900C: 21,97.10-6 m2/s, vaø khoái löôïng rieâng: 0,972 kg/m3 0,9354.106 Doøng chaûy ôû cheá ñoä roái. Reynol giôùi haïn treân: Trong ñoù laø ñoä nhaùm tuyeät ñoái, choïn mm 1,31.105 Chuaån soá Reynol khi baét ñaàu xuaát hieän vuøng nhaùm: =4,79.106 Ta thaáy Regh<Re<Ren neân heä soá ma saùt ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: =0,0136 =66,91 N/m2 = 6,82 mmH2O 8. Trôû löïc cuûa löôùi phaân phoái: Vak = 17,3 m/s, vaän toác khoâng khí qua loã treân löôùi. Fd=0,4656 m2 : heä soá trôû löïc cuûa löôùi, phuï thuoäc vaøo chieàu daøy cuûa maët löôùi vaø ñöôøng kính loã. Döïa vaøo ñoà thò bieåu dieãn söï phuï thuoäc ta coù 188,4 N/m2 = 19,2 mmH2O 9. Trôû löïc qua lôùp soâi: = 248 N/m2 = 25,28 mmH2O 10. Trôû löïc ñoät môû vaøo buoàng saáy: Vôùi: =41 m/s Khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí ôû 900C: =0,972 kg/m3 326,8 N/m2 = 33,3 mmH2O 11. Trôû löïc ñoät thu ra khoûi buoàng saáy: =767 N/m2 =78,2 mmH2O 0,0625 12. Trôû löïc ñoaïn uoán cong vaøo Cyclon: =1,11 kg/m3 ( ôû 450C) 0,07 65,3 N/m2 = 6,66 mmH2O 13. Trôû löïc ñöôøng oáng töø buoàng saáy ñeán Cyclon: Choïn oáng daãn coù chieàu daøi 5m. Chuaån soá Reynol: Heä soá nhôùt ñoäng hoïc cuûa khoâng khí ôû 450C: 18,51.10-6 m2/s, 1,037kg/m3 1,11.106 doøng chaûy ôû cheá ñoä roái. Reynol giôùi haïn treân: Trong ñoù laø ñoä nhaùm tuyeät ñoái, choïn mm 1,31.105 Chuaån soá Reynol khi baét ñaàu xuaát hieän vuøng nhaùm: =4,79.106 Ta thaáy Regh<Re<Ren neân heä soá ma saùt ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: =0,0134 =117,5 N/m2 = 12mmH2O 13. Trôû löïc löïc Cyclon: :toác ñoä quy daãn cuûa khoâng khí =3,17 m/s Heä soá trôû löïc cuûa Cyclon phuï thuoäc vaøo töøng daïng Cyclon, ôû ñaây ta söû duïng Cyclon loaïi -24 coù heä soá trôû löïc 60 334,63 N/m2 = 43,11 mmH2O 14. Trôû löïc do aùp löïc ñoäng quaït huùt: =933 N/m2 = 95,1 mmH2O =1,11 kg/m3 ( ôû 450C) B. Choïn quaït Töø cô sôû toång coät aùp maø quaït phaûi khaéc phuïc vaø löu löôïng khí Q, ta döïa vaøo ñoà thò ñaëc tuyeán cuûa quaït (soå tay T1) ñeå choïn quaït. Trong heä thoáng saáy ta söû duïng hai quaït, moät quaït huùt vaø quaït ñaåy ñeå ñaûm baûo cho heä thoáng thieát bò hoaït ñoäng ñöôïc toát. Quaït ñaåy ñöôïc ñaët tröôùc calorife, coøn quaït huùt ñaët sau Cyclon. 1. Choïn quaït huùt: Trôû löïc quaït huùt caàn khaéc phuïc laø toång trôû löïc töø luùc ñoät thu ra khoûi buoàng saáy ñeán Cyclon vaø trôû löïc do aùp löïc ñoäng quaït huùt. Choïn phöông phaùp laép ñaët hai quaït ly taâm maéc noái tieáp. Vaäy trôû löïc maø moái quaït caàn khaéc phuïc laø 165,085 mmH2O Q = 8,07 m3/s Choïn loaïi quaït ly taâm 4-70 N016 vôùi hieäu suaát 0,8, soá voøng quay 20 rad/s Coâng suaát cuûa moãi ñoäng cô truyeàn ñoäng: : hieäu suaát cuûa quaït, baèng 0,8 : hieäu suaát truyeàn ñoäng, laáy baèng 0,9 18,8 KW 2. Choïn quaït ñaåy: Trôû löïc quaït ñaåy caàn khaéc phuïc laø toång trôû löïc töø aùp löïc ñoäng ñaàu ra quat huùt cho ñeán ñoät thu ra khoûi buoàng saáy. Ta laép ñaët 3 quaït ly taâm maéc noái tieáp Vaäy trôû löïc moãi quaït caàn khaéc phuïc: 259,35 mmH2O Q = 8,07 m3/s Choïn loaïi quaït ly taâm 4-70 N016 vôùi hieäu suaát 0,78, soá voøng quay 25 rad/s Coâng suaát ñoäng cô: : hieäu suaát cuûa quaït, baèng 0,78 : hieäu suaát truyeàn ñoäng, laáy baèng 0,9 30 KW IV. TÍNH ÑAÙY, NAÉP THIEÁT BÒ SAÁY 1. Naép thieát bò: ÔÛ ñaây ta choïn naép hình noùn khoâng coù gôø, goùc ñaùy baèng 900. ñöôøng kính Dt=2000mm. Choïn ñöôøng kính oáng daãn khí ra khoûi buoàng saáy d = 500mm. khi ñoù chieàu cao cuûa naép laø H = 750mm. Chieàu daøy cuûa naép ñöôïc xaùc ñònh vôùi ñieàu kieän laøm vieäc chòu aùp suaát trong vaø theo coâng thöùc: (m) Trong ñoù: y: yeáu toá hình daïng cuûa hình noùn, ñöôïc xaùc ñònh theo ñoà thò hình XIII-15 (ST-2) vôùi noùn khoâng gôø coù0,01, 0 2,8 = 140.106 N/m2 : heä soá moái haøn, laáy baèng 0,9 P = 1012,25 N/m2 Vaäy: 2,3.10-5 + C (m) Laáy beà daøy cuûa naép laø 2mm * kieåm tra beàn: ÖÙng suaát taùc duïng leân naép phaûi thoaû ñieàu kieän: N/m2 Vaäy naép thoaû ñieàu kieän beàn 2. Ñaùy thieát bò: Ñeå traùnh hieän töôïng khoâng khí thoåi cuïc boä khi ñi qua löôùi, ta choïn ñaùy chæ laø moät hình truï coù ñöôøng kính baèng vôùi ñöôøng kính löôùi. OÁng daãn khí ñi vaøo ñöôïc ñaët beân caïnh. Chieàu cao cuûa ñaùy laáy baèng 0,8m Chieàu daøy cuûa ñaùy coù theå laáy baèng chieàu daøy thaân thieát bò, baèng 2mm 3. Choïn bích: Trong thieát bò chính coù hai bích ñeå gaén ñaùy vaø naép thieát bò. Ta choïn bích döïa theo ñöôøng kính thieát bò. Ôû ñaây ta söû duïng bích lieàn baèng theùp Döïa vaøo baûng cho trong soå tay ta coù caùc thoâng soá, kích thöôùc cuûa bích nhö sau: + Bích duøng ñeå gaén naép thieát bò: Thoâng soá Dt D Db D1 Do db Z h Kích thöôùc 2000 2141 2090 2060 2015 M20 44 32 + Bích duøng ñeå gaén ñaùy thieát bò: Thoâng soá Dt D Db D1 Do db Z h Kích thöôùc 1700 1850 1800 1760 1715 M20 36 28 + Bích duøng ñeå noái ñöôøng oáng: Thoâng soá Dt D Db D1 Do db Z h Kích thöôùc 500 630 580 550 511 M20 16 20 4. Tai ñôõ: Ta söû duïng tai ñôõ cho thieát bò chính, soá löôïng tai ñôõ laø 4 caùi. Ñeå phaûn löïc phaân boá leân treân dieän tích lôùn cuûa thaân vaø ñeå taêng cöùng cho thaân ôû choã haøn tai ñôõ ngöôøi ta loùt moät taám ñeäm baèng theùp giöõa thaân vaø tai. Daïng tai ñôõ söû duïng vaø caùch gaén tai ñôõ vaøo thieát bò: Taûi troïng taùc duïng leân moät tai: q=P/n P: toång taûi troïng, bao goàm taûi troïng cuûa thieát bò chính vaø khoái löôïng thoùc thöôøng xuyeân naèm treân löôùi. P=633+57,5 Kg n: soá löôïng tai ñôõ, n=4 q=173kg Döïa vaøo taûi troïng taùc duïng leân moät tai ñôõ, ta choïn tai ñôõ laøm baèng theùp CT3 coù caùc kích thöôùc theo tieâu chuaån nhö sau: h = 140 mm b = 75 mm c = 90mm a = 65 mm s = 6 mm d = 14 mm Troïng löôïng tai ñôõ laø 10N Phaàn VI KEÁT LUAÄN Saáy laø phöông thöùc baûo quaûn vaø cheá bieán naâng cao chaát löôïng saûn phaåm. Do vaäy ñoái töôïng cuûa saáy raát ña daïng vaø ñöôïc öùng duïng trong caû coâng nghieäp vaø ñaëc bieät laø trong noâng nghieäp. Hieän nay coù nhieàu phöông phaùp saáy khaùc nhau tuyø theo tính chaát cuûa saûn phaåm caàn saáy, trong ñoù phoå bieán hôn caû laø nhoùm thieát bò saáy ñoái löu. Ñoái vôùi vaät lieäu saáy laø caùc khoái haït nhö thoùc, ngoâ, ñaäu…ngöôøi ta thöôøng duøng caùc thieát bò saáy thaùp hoaëc thieát bò saáy thuøng. Thieát bò saáy taàng soâi töông ñoái ít gaëp vaø chöa ñöôïc söû duïng roäng raõi. Maëc duø thieát bò saáy taàng soâi raát thuaän tieän cho vieäc saáy caùc loaïi haït, cho naêng suaát cao vaø chaát löôïng saûn phaåm toát hôn (vaät lieäu khoâ ñeàu hôn). Vieäc tính toaùn vaø thieát keá, laép raùp thieát bò saáy taàng soâi ñoái vôùi caùc vaät lieäu laø caùc loaïi haït noâng saûn noùi chung vaø ñoái vôùi thoùc gaïo noùi rieâng töông ñoái ñôn giaûn, deã thöïc hieän. Nguyeân vaät lieäu duøng ñeå cheá taïo thieát bò thoâng duïng vaø reû tieàn (baèng theùp CT3 hoaëc gang), khoâng ñoøi hoûi coù caùc tính chaát ñaëc bieät. Do vaäy voán ñaàu tö khoâng cao laém, thôøi gian hoaøn voán nhanh. Heä thoáng thieát bò töông ñoái ñôn giaûn, deã vaän haønh, thôùi gian saáy nhanh vaø coù theå tieán haønh theo phöông thöùc saáy lieân tuïc. Maëc duø phaûi tieâu toán nhieàu naêng löôïng cho vieäc khaéc phuïc trôû löïc taïo lôùp soâi, nhöng vaán ñeà naøy deã daøng ñöôïc thöïc hieän hôn khi khoa hoïc coâng ngheä ngaøy caøng phaùt trieån vôùi caùc maùy moùc hoã trôï ngaøy caøng öu vieät. Do ñoù trong töông lai, caùc thieát bò saáy taàng soâi ñoái vôùi caùc saûn phaåm daïng haït seõ ñöôïc söû duïng nhieàu hôn vaø phoå bieán hôn. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [ 1 ] : Traàn Vaên Phuù – Tính toaùn vaø Thieát keá caùc Thieát bò saáy- NXB KHKT [ 2 ] : Phaïm Vaên Boân, Vuõ Baù Minh, Hoaøng Minh Nam – Quaù Trình vaø Thieát Bò trong Coâng ngheä Hoùa Hoïc Taäp 10 ‘’ Ví Duï vaø Baøi Taäp ‘’ – Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa TPHCM [ 3 ] : Traàn Vaên Phuù, Leâ Nguyeân Döông – Kyõ Thuaät Saáy Noâng Saûn – NXBKHKT. [ 4 ]: Caùc taùc giaû – Soå Tay Taäp 2 – NXBKHKT. [ 5 ]: Mai Vaên Leà, Buøi Ñöùc Hôi, Leâ Thò Cuùc, Leâ Hoàng Khanh – Baûo Quaûn Löông Thöïc & Thöïc Phaåm – NXBKHKT1986 [ 6 ]: Hoà Leä Vieân – Cô sôû tính toaùn caùc thieát bò hoaù chaát & thöïc phaåm – Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Haø Noäi 1997. [ 7 ] : Caùc taùc giaû – Soå Tay Taäp1 – NXBKHKT [ 8 ] : Nguyeãn Vaên Luïa – Quaù Trình vaø Thieát Bò trong Coâng ngheä Hoùa Hoïc Taäp 7 ‘’ Kyõ Thuaät Saáy Vaät Lieäu ‘’ – Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa TPHCM