Đồ án Tìm hiểu công nghệ và dây chuyền thiết bị sản xuất bột cá, tính toán thiết kế một số thiết bị chính trong dây chuyền như máy sấy với năng suất 2000 Tấn bột cá/năm

t. Vậy ta kiểm tra với lượng nhiệt cần cấp như thế có đảm bảo thời gian cho quá trình. ta có Q2 = k.F.Dttb2.t2 nhiệt lượng cấp cho giai đoạn thư hai Q2 = 13560000 kJ Dttb2 = 630C ; K = 487 W/m2 0C ; F = 67.88 m2 Vậy thời gian : = = 1,8 h = 108 phút Mặt khác theo lý thuyết giai đoạn cấp nhiệt cho quá trìng bốc hơi cần thời gian lá 120 phút, vậy thời gian cấp nhiệt thực tế là ít hơn. Để đảm bảo lượng nhiệt cung cấp ta giảm áp suất hơi bão hoà của hơi nước xuống thấp hơn 7at, khi đó nhiệt độ của hơi nước và nước ngưng sẽ thấp hơn III. Tính toán cơ khí cho thiết bị sấy: 3.1. Tính bích thiết bị: 3.1.1. Xác định kích thước cơ bản: Do thiết bị sấy cần bảo đảm độ chân không trong quá trình sấy do đó hai bích phía hai đầu thùng sấy phải đảm bảo tiêu chuẩn. Dựa vào đường kính của thiết bị ta xác định được kích thước của bích: Đường kính trong của thiết bị: Dt = 2000 mm Đường kính ngoài của thiết bị: D0 = 2015 mm Ta có: Đường kính ngoài bích: D = 2141 mm Đường kính tâm bulông: Db = 2090 mm D1 = 2060 m Bu lông M20, db = 28 mm, Z = 44 cái Bề dày bích: h = 32 m m 3.1.2. Lực vận hành Tính bích giữa thân và nắp thùng khuấy: + Tính bu lông ghép bích: Theo {V} ta có lực nén chiều trục sinh ra do xiết bu lông: Dt - đường kính trong của thiết bị, Dt = 2000 mm. p - áp suất môi trường trong thiết bị, p = 0,1 N/mm2. Dtb - đường kính trung bình của đệm. Các loại đệm bít kín chọn vật liệu đệm là thép không rỉ với nhiệt độ lớn nhất của môi trường là 2000C. Dtb = 2040 mm. b0 – bề rộng tính toán của đệm b0 = ( 0,5 á 0,8 ) b b – bề rộng thực của đệm, b = 10 mm -> b0 = 50 mm. m – hệ số áp suất riêng, phụ thuộc vào vật liệu và loại đệm. q0 - áp suất riêng cần thiết để làm biến dạng dẻo đệm. Giá trị đại lượng q0 với thép m = 5,5 : q0 =120 ( N/ mm2 ) nên lực ép chiều trục sinh ra do xiết chặt bu lông: Lực cần thiết ép chặt đệm ban đầu: Q2 = p. Dtb .b0 .q0 = p.2040.50.120 = 3,85.106 (N) Lực tác dụng lên bu lông là: Q = Q1 + Q2 = 8,75.106 (N) Lực tác dụng lên một bu lông theo công thức : với z: số bu lông đã chọn là z = 44 chiếc. Đường kính chân ren của bu lông xác định theo công thức: Chọn dt = 32 mm. với [s]- ứng suất cho phép của vật liệu làm bu lông. Tra bảng {II} ứng suất cho phép của vật liệu làm bu lông [s] phụ thuộc vào nhiệt độ {s}=280 N/mm2 với thép 25X2MFA. - ứng suất tác dụng lên bu lông được xác định theo công thức {II}: 3.2. Tính toán bộ truyền động: 3.2.1. Chọn động cơ: Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ là giai đoạn đầu tiên trong qúa trình tính toán thiết kế máy. Trong trường hợp dùng hộp giảm tốc và động cơ thì việc chọn đúng loại động cơ ảnh hưởng rất nhiều đến việc lựa chọn hộp giảm tốc cũng như bộ truyền ngoài hộp. Muốn chọn đúng động cơ cần hiểu rõ đặc tính và phạm vi hoạt động của từng loại. Với thiết bị này ta chọn động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ rô to ngắn mạch với ưu điểm: kết cấu đơn giản, giá thành tương đối hạ, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi dòng điện. Nhược điểm là: hiệu suất và công suất thấp (so với động cơ ba pha đồng bộ), không điều chỉnh được vận tốc ( so với động cơ một chiều và động cơ ba pha không đồng bộ rôto dây cuốn). Nhờ có nhiều ưu điểm cơ bản, động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch được sử dụng rất phổ biến trong các nghành công nghiệp. Để dẫn động các thiết bị vận chuyển, băng tải, xích tải, thùng trộn. Công suất động cơ: Trong đó: + k = 2: hệ số quá tải khi khởi động. + htd : hiệu suất truyền động: htd =hgt .ho8 .hnt. .hđ .hx Với: hgt = 0,97: hiệu suất hộp giảm tốc. ho = 0,99: hiệu suất ổ. hnt= 0,95: hiệu suất nối trục. hx = 0,96: hiệu suất bộ truyền xích hd =0,95: hiệu suất bộ truyền đai ị htd =0,97. 0,998. 0,95.0.96.0,95 = 0,775 + hhd = 0,9 : hiệu suất hộp đệm. Do đó công suất động cơ: Ta có công suất động cơ Nđc = 9,34 (KW) và số vòng quay của trục khuấy là n = 2,4 vòng/phút. Do đó, theo trang 238 bảng phụ lục (P1.3 - VI). Các thông số kỹ thuật của động cơ 4A chọn kiểu động cơ: 4A- 132M4Y3 với các thông số: . Công suất N = 11 kW. . Vận tốc vòng n = 1458 vòng/phút. . Cos j = 0,87. . h = 89% . . TMax/ TDN = 2,2 . . TK/ TDN = 2 . Theo trang 242 bảng phụ lục (P1.7- VI). Kích thước của động cơ 4A: . Kích thước lắp đặt: L30 = 530; H31 = 350; D30 = 302. . Trọng lượng động cơ G = 93 kg. 3.2.2. Xác định bộ truyền động: Trong các hệ dẫn động cơ khí thường sử dụng các bộ truyền bánh răng hoặc trục vít dưới dạng một tổ hợp biệt lập, được gọi là hộp giảm tốc. Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi và được dùng để giảm vận tốc góc và tăng mômen xoắn. Tuỳ theo tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc, người ta phân ra hộp giảm tốc một cấp và hộp giảm tốc nhiều cấp. Tuỳ theo loại truyền động trong hộp giảm tốc phân ra: hộp giảm tốc bánh răng trụ, hộp giảm tốc bánh răng côn hoặc côn - trụ, hộp giảm tốc trục vít, trục vít - bánh răng hoặc bánh răng - trục vít, hộp giảm tốc bánh răng hành tinh, hộp giảm tốc bánh răng vòng và động cơ - hộp giảm tốc. Hộp giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong các nghành cơ khí, luyện kim hoá chất,… 3.2.2.1. Xác định tỷ số truyền của hệ dẫn động nđ/c – số vòng quay của động cơ đã chọn, vòng/phút. nlv – số vòng quay của trục máy công tác, vòng/phút. Phân tỷ số truyền của hệ dẫn động: chọn kết cấu truyền động giữa động cơ và hộp giảm tốc, do đó tỉ số truyền của hộp giảm tốc là: Uh = 24. Với tỉ số truyền này ta chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp. 3.2.2.2. Phân tỷ số truyền của hệ dẫn động: ut = un . uh un - tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc. ( un có thể là tỉ số truyền của bộ truyền đai uđ, bộ truyền xích ux, của bộ truyền bánh răng u br … ) là tích của các tỉ số truyền của các bộ truyền này. uh - tỉ số truyền của hộp giảm tốc. Chọn bộ truyền của hộp giảm tốc là truyền động bánh răng trụ hai cấp, tỷ số truyền là : uh = 24 Chọn bộ truyền ngoài hộp giảm tốc gồm : Truyền động xích từ động cơ đến hộp giảm tốc, tỷ số truyền ux = 5 Truyền động đai từ hộp giảm tốc đến trục, tỷ số truyền uđ = 4 Sơ đồ truyền động cho trục 1- Động cơ điện ; 2 – Truyền động xích: 3 – Hộp giảm tốc 4 – truyền động đai: 5: Khớp nối 3.2.2.3. Xác định sơ bộ các bộ truyền động: 2.3.1. Bộ truyền xích: Đĩa nhỏ có số vòng quay cùng trục động cơ : n = 1458 vòng/phút Với tỷ số truyền là: ux = 5, ta có số vòng quay của đĩa lớn nx = vòng/phút Số răng của đĩa nhỏ: z1 = 22; Số răng của đĩa lớn: z2 = ux.z1 = 5.22 = 110 Chọn bộ truyền xích một dây có bước xích : p = 25,4 mm khoảng cách trục: a = 40.p = 40 .25,4 = 1016 mm Đường kính đĩa xích: = = 178 mm = = 889 mm 2.3.2. Bộ truyền hộp giảm tốc: Với tỷ số truyền uh = 24, chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, Chọn hộp giảm tốc 2 cấp phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc uh cho các cấp theo bảng 3.1-Trang 43-{VI}: u1 = 6,48 u2 = 3,5 Số vòng quay của trục một băng số vòng quay trục đĩa lớn của bộ truyền xích n1 = 291,6 vòng/phút Số vòng quay trục hai: (vòng/phút) Số vòng quay trục hai: (vòng/phút) 2.3.3. Bộ truyền đai: Số vòng quay của đai nhỏ : n = vòng/phút Chọn đường kính đai nhỏ: d1 = 300 mm đường kính đa lớn: d2 = ud.d1(1-e) = 4.300.(1 - 0,02) = 1200 mm Khoảng cách trục : a = 1,5.( d1 + d2 ) = 1,5.(1200+300) = 2250 mm 3.3. Tính kiểm tra bền cho hệ thống: 3.3.1.Kiểm tra bền cho vỏ thiết bị sấy: Thiết bị vỏ mỏng khi chụi áp suất ngoài hoặc áp suất chân không vượt qua giá trị tới hạn, sẽ mất tính ổn định. Tức là mất hình dạng ban đầu và bị bẹp thành nhiều múi, mặc dầu ưng suất nến trong vỏ đang thấp hơn ứng suất cho phét rất nhiều. Thiết bị sấy là loại vỏ trụ ngắn có thể bẹp thành nhiều múi cho nên có nhiều giá trị áp suất tới hạn tuỳ theo số múi. áp suất tính toán bên ngoài tác dụng lên thành thiết bị bao gồm áp suất do độ chân không trong thiết bị và áp suất trong bao hơi gây ra là: pn = pck + ph = 0,7.106 + 0,1.106 = 0,8.106 N/m2 Trong đó: - pck áp suất gây ra bởi độ chân không, pck= 0,1.106 N/m2 - ph áp suất gây ra do hơi bão hoà, ph = 0,7.106 N/m2 Kiểm tra điều kiện theo XIII.30- {II}: và điều kiện theo XIII.31- {II}: „ = 0,00528 „ 0,523 trong đó D : đường kính của thiết bị D = 2000 mm L : chiều cao thiết bị H = 6000 mm Et : môđun đàn hồi ở nhiệt độ t của thành thiết bị Et = 191 .109 N/m2 (tại t = 500C) Vì thỏa mãn hai điều trên nên ta có thể tính chiều dày thoe công thức XIII.32-{II}: S = 1,25.Dt. + C = 1,25.2.0,00528 + C = 13,2 + C ,m trong đó: C đại lượng bổ sung phụ thuộc vào độ ăn mòn, độ bào mòn và dung sai của chiều dày: C = C1 + C2 + C3 = 1 + 0 + 0,8 = 1,8 m m chọn C1 = 1mm; C2 = 0 mm; C3 = 0,8mm Vậy chiều dày vỏ thiết bị lấy S = 15mm 3.3.2. Kiểm tra bền trục: Trục chịu tác dụng bởi trọng lực của các đĩa, ta xem như trục chịu tải trọng phân bố đều trên đoạn chiều dài mà trục gắn các cánh đĩa. * Xác định tải trọng tác dụng lên thùng: Các cánh đĩa có hình vằn khăn với đường kính trong và ngoài là: d = 110 mm; D = 860 mm ; bề dày h = 9 mm Khối lượng của một cánh đĩa: m = r.V (kg) Trong đó: - r là khối lượng riêng của vật liệu làm trục, chọn thép CT3 có khối lượng riêng r = 7580 kg/m3 - V thể tích của cánh đĩa: V = (p.D2/4 - p.d2/4).h = (3,14.8602/4 – 3,14.1102).9 = 5140000 mm3 Vậy m = 7580.0,00514 = 40 kg Có 30 cánh đĩa trên trục, vậy tải trọng tác dụng lên thùng là: P = 30.g.m = 30.9,81.40 = 11772 N Tải trọng phân bố đều tác dụng lên trục: q = P/L = 11772/6 = 1926 N/m * Mô men uốn lớn nhất tác dụng lên trục: Mu = q.L.(a + L/2) = 1926.6.( 0,5 + 6/2) = 41202 N.m *Mô men xoắn sinh ra khi trục quay: Mx = 9736. (N.m) Trong đó: - N công suất tiêu hao N = 3,72 KW - n số vòng quay của trục n = 2,4 vòng/phút Thay số vào ta có: Mx = 9736. = 97,36.15090,8 N.m * Mô men tính toán khi thùng chịu uốn và chịu xoắn: M = N.m * Mô men chống uốn: W = 0,785.d3.S (cm3 ) Trong đó: d là đường kính ngoài trục d = 22 cm S là chiều dày của trục S = 1 cm Ta có W = 0,785.d3.S = 0,785.223.1 = 8358 (cm3 ) Vậy ứng suất sinh ra : s = N/cm2 Vật liệu làm trục là thép CT3 có ứng suất cho phép là : [s] = 40.000 N/cm2 mà theo tính toán ta có : s = 420 N/cm2 < [s] = 40.000 N/cm2 Vậy trục đảm bảo bền. * Xác định độ võng của trục: Độ võng lớn nhất của trục là điểm chính giữa 0, theo Vêrêsaghin ta có: yo = Trong đó: - W = = = 188748 N.m2 - Mk = (L/2+a).4/3 = (6/2 + 0,5).4/3 = 4,6 - E môđun đàn hồi E = 2,2.107 N/cm2 - J mômen quán tính J = cm4 Vậy độ võng yo = = = 1,1 cm khoảng cách giữa cánh đĩa với thân thùng : s = 3cm > y0 = 1,1cm Vậy khoảng cách đảm bảo a L/2 L/2 b q M yo 3.3.3. Chọn ổ lăn cho trục : Tải trọng hướng tâm: Fr = 11772 N Tải trọng dọc trục: Fa = 0 Mô men uốn Mu = 41202 N.m Mô men xoắn Mx = 15090,8 N.m Vậy chọn ổ đũa ngắn đỡ theo bảng P2.8-{VI}: khí hiệu ổ 2416 đường kính trong d = 200 mm đường kính ngoài D = 450 mm chương ii: tính toán và thiết kế thiết bị barômét I. Giới thiệu chung về thiết bị ngưng tụ Barụmột Thiết bị ngưng tụ là 1 bộ phận rất quan trọng và cần thiết đối với hệ thống thiết bị cụ đặc dưới chõn khụng. Vỡ trong ngành cụng nghiệp hoỏ chất, cụng nghiệp thực phẩm…khụng yờu cầu thu nước ngưng sạch, cho nờn thường dựng thiết bị ngưng tụ hỗn hợp, nú cú ưu điểm là đơn giản, rẻ tiền hơn thiết bị ngưng tụ bề mặt. Nguyên tắc làm việc chủ yếu trong các thiết bị ngưng tụ trực tiếp là cho hơi nước và nước làm lạnh phun trực tiếp vào nhau. Hơi nước vào thiết bị từ dưới lên, nước làm lạnh được phun từ trên thiết bị xuống. Nước lạnh thu nhiệt lượng do hơi nước thải ra và hơi ngưng tụ lại trộn lẫn với nhau hợp thành dòng chảy, chảy tràn qua cạnh tấm ngăn và đồng thời một phần chui qua các lỗ của tấm ngăn.Hỗn hợp nước làm nguội và chất lỏng đã ngưng tụ chảy xuống ống baromet rồi thoát ra ngoài. Khí không ngưng được dẫn ra ngoài ống dẫn đặt ở vị trí thích hợp sang thiết bị thu hồi bọt, phần bọt thu hồi được cho quay lại ông baromet, khí không ngưng được hút ra ngoài qua ống phía trên bằng bơm chân không màng nước. Khi làm việc giữa hơi và nước cần có bề mặt tiếp xúc lớn thì hiệu quả cao. Vì thế người ta thường phun nước bằng các vòi phun hoặc cho chảy qua nhiều tấm ngăn hình bán nguyệt nằm ngang chứa nhiều lỗ nhỏ. Khoảng cách giữa các tấm ngăn thường tăng dần từ trên xuống dưới bởi vì thể tích riêng của hơi nước vào lớn hơn. ống baromet thường cao khoảng 11m, để khi đọ chân không trong thiết bị tăng thì nước vẫn không dăng lên ngập tràn thiết bị. Dựa vào chiều của dòng hơi và dòng lỏng mà người ta chia thiết bị ngưng tụ thành loại ngược chiều và loại xuôi chiều. Loại ngược chiều hợp lý hơn cả, vì có thể thu được nước ngưng ở nhiệt độ cao, thể tích khí thải bé và nhiệt độ của khí thải gần với nhiệt độ ban đầu của nước vì thế mà giảm thấp công suất của bơm chân không. Tính toán thiết bị ngưng tụ barômét bao gồm: Xác định số đĩa cần thiết để ngưng tụ hơi vào và thu được nước chảy ra có nhiệt độ yêu cầu và tính toàn đó dựa vào quy luật đun nóng chất lỏng khi trộn trực tiếp nó với hơi. Hình vẽ thiết bị ngưng tụ barômét 1.cửa nước vào; 2.tấm ngăn hình bán nguyệt; 3.thân; 4.cửa hơi vào 5.ống barômét; 6.thiết bị thu hồi bọt; 7.bơm chân không II. Tính Toán Công Nghệ 2.1.Cơ sở lý thuyết để tính toán thiết bị Để tính toán ta dựa vào quy luật đun nóng chất lỏng khi trộn trực tiếp nó với hơi có nhiệt độ nhất định. Giả sử có một luồng nước chảy theo vòng tròn. Khi nước chảy qua lỗ sẽ xảy ra sự trao đổi nhiệt giữa hơi và nước lạnh. Theo phương trình cân bằng nhiệt của luồng nước: a(t” - t)dF = fwcrdt trong đó: a: Hệ số cấp nhiệt từ hơi đến nước, W/m2,0C; t”: nhiệt độ bão hoà, 0C; t : Nhiệt độ của lỏng ở tiết diện đang xét, oC’ F: bề mặt tiếp xúc của hơi và lỏng, m3; f : diện tích tiết diện của luồng hơi nước, m2; w: tốc độ chảy của chất lỏng ở tiết diện đã cho, m/s; c: nhiệt dung riêng của chất lỏng, kj/kg, 0C; r: khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m3; biến đổi phương trình cân bằng nhiệt ta có: tích phân lên ta có: Dạng cụ thể của phương trình này tìm được trên cơ sở hiệu chỉnh các số liệu thực nghiệm đối với luồng lỏng chảy tròn, và ta có: lg=0.29()() dtd= trong đó: b:chiều rộng của luồng nước; d: chiều dày luồng nước; w0:tốc độ chảy ban đầu của luồng nước; H-chiều cao rơi của luồng nước; Phương trình này cho phép tính toán quá trình đun nóng nước khi cho nó chảy từ đĩa này lên đĩa khác và tính toán lượng hơi ngưng tụ khi đó. 2.2. Tính toán các thông số công nghệ của thiết bị: 2.2.1.Xác định lượng nước làm lạnh áp suất tuyệt đối trong thiết bị ngưng tụ: ptđ = 0.2 at Ta tra bảng thông số về hơi nước ta được các thông số: bảng I.251-{I} i” = 2607 kj/kg r = 2358 kj/kg t” = 59,7 0C v” = 7,977 m3/kg Nhiệt độ cuối của nước thấp hơn hơi, vậy ta chọn nhiệt độ cuối của nước là 50 0C. Phương trình cân bằng nhiệt cho thiết bị: D.i’’ + W.c.tbd = D.tng.c + W.c.tng D : lượng hơi ngưng tụ đi vào thiết bị, kg/s W: lượng nước làm nguội đưa vào thiết bị, kg/s i’’: nhiệt lượng riêng(hàm nhiệt) của nước, J/kg c : nhiệt dung riêng của nước, J/kg0C tbd, tng : nhiệt độ đầu và cuối của nước làm nguội Tính cho 1 kg hơi: i’’ + M.tbd.c = (1 + M).tng.c M = , kg nước/1 kg hơi Vậy lượng nước để ngưng tụ 1 kg hơi: M = ==19,07 kg Vậy lượng hơi nước làm lạnh trong 1 h: W = M.D = 19,07.12000 = 228840 kg/h = 0,0635 m3/h 2.2.2. Xác định đường kính thiết bị ngưng tụ: (dt) Xác định đường kính của thiết bị ngưng tụ theo công thức {III}: dt== 0.0188=0.0188= 1,5m D : lượng hơi vào thiết bị, kg/h v’’: thể tích riêng của hơi w : vận tốc hơi trung bình trong thiết bị (vuông góc với thiết diện ngang) ta lấy w0=15 m/s chọn dt= 1.6 m = 1600 mm * Xác định các kích thước của các đĩa ngăn trong thiết bị: Ta sử dụng các đĩa ngăn hình viên phân. Ta tính được kích thước cơ bản của đĩa ngăn như sau: bề rộng của đĩa ngăn l = dt/2 + 50 = 850 mm Trên tấm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ,dùng nước sạch lấy đường kính các lỗ là 2 m m, các lỗ xếp theo hình lục giác đều chiều dày của đĩa d = 4 mm; 2.2.3. Tính toán nhiệt cho thiết bị ngưng tụ: Để kiểm tra chế độ nhiệt của thiết bị ngưng tụ, ta tiến hành tính số đĩa và chiều cao của nó Ta chọn khoảng cách trung binh giữa cac tấm ngăn và tổng chiều cao hữu ích của thiết bị là dựa vào mức độ nóng nước và thời gian lưu lại trong thiết bị Tính toán cần phải xác định rằng : với số đĩa và khoảng cách đã chọn , lượng nước làm lạnh đã được tính toán ở trên phải được đun nong đến nhiệt đọ đã cho là 500C 2.2.3.1. Tính sự biến đổi nhiệt của nước khi chảy từ đĩa thứ nhất qua đĩa thứ hai: theo công thức {III} : lg=2,029 trong đó dtd = Vận tốc nước chảy khỏi đĩa w0= trong đó V: lượng nước tiêu hao m3/s b: chiều rộng của đĩa , m h: chiều cao của lớp nươc trên đĩa, m Theo công thức đối với trường hợp nước chảy tràn V = 2/3h b ở đây h hệ số tiêu hao h = o,63 vậy V = 0,42b suy ra h = thay số vào công thức h = = 0,077 m vậy w0 = = 0,52 m/s Vận tốc chảy trung bình của dòng từ đĩa thứ nhất: wtb = = = 1,85 m/s Chiều dày của dòng chảy: s = = = 0,0215 m dtb = = 0,042 m Thay gía trị vào công thức lg= 2,029 suy ra lg = 0,157 Giải phương trình này đối với t2, ta tìm nhiết độ của nước khivào đĩa thứ hai t2 = 31,90C Lượng nhiệt do nước lấy đi Q = 63,5 (31,9 - 20).4,19 = 3166 kJ/s Lượng hơi nước ngưng tụ: = = 1,28 kg/s Lượng nước chảy ra khỏi đĩa hai 25,6 + 1,28 = 64,78 kg/s 2.2.3.2.Tính sự biến đổi nhiệt của nước khi chảy từ đĩa thứ hai qua đĩa thứ ba: Tương tự như trên với , ta có: h = = 0,078 m vậy w0 = = 0,52 m/s Vận tốc chảy trung bình của dòng từ đĩa ba: wtb = = = 1,85 m/s Chiều dày của dòng chảy: s = = = 0,0219 m dtb = = 0,043 m Thay gía trị vào công thức lg= 2,029 suy ra lg = 0,155 Giải phương trình này đối với t3, ta tìm nhiết độ của nước khi vào đĩa thứ ba t3 = 40,20C Lượng nhiệt do nước lấy đi Q = 64,78 (40,2 - 31,9).4,19 = 2253 kJ/s Lượng hơi nước ngưng tụ: = = 0,924 kg/s Lượng nước chảy ra khỏi đĩa hai 64,78 + 0,924 = 65,704 kg/s 2.2.3.3.Tính sự biến đổi nhiệt của nước khi chảy từ đĩa thứ ba qua đĩa thứ tư: h = = 0,079 m vậy w0 = = 0,52 m/s Vận tốc chảy trung bình của dòng từ đĩa tư: wtb = = = 1,85 m/s Chiều dày của dòng chảy: s = = = 0,022 m dtb = = 0,043 m Thay gía trị vào công thức lg= 2,029 suy ra lg = 0,155 Giải phương trình này đối với t4, ta tìm nhiết độ của nước khi vào đĩa thứ tư t4 = 46,060C Lượng nhiệt do nước lấy đi Q = 65,7 (46,06 - 40,2).4,19 = 1613 kJ/s Lượng hơi nước ngưng tụ: = = 0,668 kg/s Lượng nước chảy ra khỏi đĩa hai 65,7 + 0,668 = 66,37 kg/s 2.2.3.4.Tính sự biến đổi nhiệt của nước khi chảy từ đĩa thứ tư qua đĩa thứ năm h = = 0,079 m vậy w0 = = 0,525 m/s Vận tốc chảy trung bình của dòng từ đĩa tư: wtb = = = 1,997 m/s Chiều dày của dòng chảy: s = = = 0,021 m dtb = = 0,0415 m Thay gía trị vào công thức lg = 2,029 suy ra lg = 0,1788 Giải phương trình này đối với t5, ta tìm nhiết độ của nước khi vào đĩa thứ năm t5 = 50,60C Lượng nhiệt do nước lấy đi Q = 66,37. (50,6 - 46,06).4,19 = 1263 kJ/s Lượng hơi nước ngưng tụ: = = 0,527 kg/s Lượng nước chảy ra khỏi đĩa năm: 66,37 + 0,527 = 66.897 kg/s Nhìn vào bản ta thấy n = 5 (đĩa) thì nhiệt độ cuối của nước đã đạt yêu cầu. Vậy ta đã tìm được n =5. 2.2.4.Tính ống Barômét Đường kính ống barômét được xác định theo công thức sau {III}: dống = D = 16000 kg/h ; W = 228840 kg/h; Lấy w = 0.6 m/s. ta có : dống= = 0.37 m Chọn dống= 0.37 ; m = 400 mm *Xác định chiều cao của ống: Chiều cao cột nước ứng với áp suất tuyệt đối : p = 0,2 at H = 10,33 - 10,33.0,2 = 8,3 m Chọn chiều cao sơ bộ của ống: H = 10 m xét chuẩn số Re: Re==104077 Trong đó n là độ nhớt của nước ở t0 = 500C Hệ số ma sát l đối với ống nhẵn trong giới hạn Re = 105 á 108 xác định theo: l = 0.032 + = 0.04236 Tổn thất áp suất trong ống barômét: H2 = = 0.067 m Chiều cao của ống barômét: Hống=8.3 + 0.067 + 1= 9.367 m đlấy Hống=10 m S = 12236 5 4 3 2 1 N0 khoảng 0.7 0.6 0.5 0.5 0.5 Khoảng cách giữa các đĩa 0.0663 0.066 0.065 0.064 Lượng nước vào đĩa V, m3/s 0.079 0.079 0.078 0.077 Chiều cao của lớp nước trên đĩa h(m) 0.525 0.52 0.52 0.52 Vận tốc ban đầu của nước w0 (m/s) 1.997 1,85 1.85 1.85 Vận tốc trung bình của nước (m/s) 0.021 0.022 0.0219 0.0215 Chiều dày của dòng chảy d (m) 0.041 5 0.043 0.043 0.042 Đường kính tương đương dtd (m) 59.7 59.7 59.7 59.7 Nhiệt độ của hơi t”,0C 46.06 40.2 31.9 20 Nhiệt độ ban đầu của nước T1 50.6 46.06 40.2 31.9 Nhiệt độ cuối của nước T2 1263 1613 2253 3166 Nhiệt lượng được lấy đi kJ/s 0.527 0.668 0,924 1,28 Lượng hơi đã ngưng tụ kg/s 0.0668 0.0664 0.0657 0.0648 Lượng nước chảy ra khỏi đĩa đã cho m3/s 2.2.5.Tính các miệng ống: - Miệng ống nước vào: lấy vận tốc nước vào w = 0.6 m/s; lưu lượng nước V=0.0635 m3/s dống= lấy dống=400 mm - Miệng ống hơi: lấy vận tốc hơi wh= 70 m/s Vs= m; đ dh= 2.2.6. Bảng những kích thước cơ bản của thiết bị: Dựa vào đường kính trong của thiết bị dt = 1600 mm. Dùng bảng VI.8_{II} ta chọn các kích thước tiêu chuẩn của thiết bị ngưng tụ barômét như sau: + Đường kính trong của thiết bị: dT=1600 mm + Khoảng cách từ ngăn trên cùng đến nắp: a=1300 (mm) + Khoảng cách từ ngăn cuối cùng đến nắp: p=1200 (mm) + Bề rộng của tấm ngăn : b =1000 mm + Đường kính các cửa ra, vào: + Hơi vào: d1 = 700 mm + nước vào: d2 = 400 mm + hỗn hợp khí và hơi ra: d3 = 200 mm + ống baromet: d4 = 400 mm + Chọn sơ bộ chiều dày thành thiết bị là S = 6 mm Vật liệu chính để chế tạo thiết bị là loại thép : CT3, thân hình trụ được lắp ghép bằng các tấm thép hàn lại với nhau III. Tính toán cơ khí cho thiết bị 3.1. Tính toán độ bền , kiểm tra bề dày thành thiết bị: Đối với các thiết bị thành mỏng làm việc chịu áp suất chân không thì thành của nó có thể bị nén vào trong, để tránh hiện tượng này ta cần gia công hình dạng hình trụ phải chính xác, chiều dầy S của thiết bị phải đảm bảo. Do áp suất trong thiết bị là chân không, nên trong tính toán dùng áp suất bên ngoài: pn = 0,1.106 N/m2 Thiết bị thoả mãn điều kiện: 1„ H/D „ 8 „ 0,523 trong đó D : đường kính của thiết bị D = 1600 mm H : chiều cao thiết bị H = 4600 mm Et : môđun đàn hồi ở nhiệt độ t của thành thiết bị Et = 1.91 .105 N/mm2 (tại t = 500C) Thân tháp là vỏ mỏng hình trụ hàn thẳng đứng. Chọn vật liệu làm vỏ là thép CT3 sk = 380.106 N/m2 bảng XII.4 –{II}. Chọn tốc độ gỉ C = 0,06 mm/năm ( C1 = 1.10-5m ; C2 = 0 ); r = 1000 kg/m3; Pmt = 106 N/m2 ; - ứng suất cho phép của thép CT3 theo giới hạn bền xác định theo công thức XIII.1 và bảng XIII.3 – {II} với thiết bị thuộc nhóm loại II - h = 1,0 bảng XIII.2 – {II} - ứng suất cho phép thép CT3 giới hạn chảy theo công thức (XIII.2 và bảng XIII.3 – {II}): Từ đó có giá trị nhỏ là giá trị ƯS cho phép để tính toán:[s] = [sc] ,ta lấy giá trị bé hơn trong hai kết quả vừa tính được để tính toán tiếp : Vì Nên có: jh = 0,95 . ( Hàn dọc, hàn bằng tay, hồ quang, hàn giáp nối hai mặt; hệ số bền hàn jh = 0,95 ). * Xác định bề dày tối thiểu theo công thức sau: S’= 1.25D + C S’=1,25.1600 + 1 = 6,1 mm< 10 mm Kiểm tra lại theo công thức sau: 1.5 < < 1.5 =0.16 < =2,875 < = 9,4 Điều kiện này đã được thoả mãn 2,8 ³ 0.187 Điều kiện này cũng thoả mãn. Vậy ta chọn được bề dày thành thiết bị là S =6 mm 3.2. Tính toán nắp của thiết bị: Nắp là bộ phận quan trọng của thiết bị và thường được chế tạo cùng loại vật liệu với thân thiết bị, được nối với thân bằng mối ghép bích - Chọn sơ bộ bề dày của nắp Snắp= 6 mm Ta có Rt = Ta chọn nắp e líp theo tiêu chuẩn để dễ dàng cho việc chế tạo và lắp đặt, tức là =0.25 đ Rt=Dt Xét = > Vậy áp suất ngoài cho phép là [pn] là: [pn]=0.09Et()2=0.32 N/mm2 > 0.015 N/mm2 Vậy ra xác định được Snắp= 6 mm 3.3.Tính toán mối ghép bích: Ta cần chọn mối ghép bích ở chỗ nối giữa nắp và thân thiết bị, các bích chờ ở các cửa nước, cửa hơi vào của thiết bị. Ta chọn bích lắp ghép chủ yếu ở đây là các loại bích liền. Ngoài ra còn phải xét đến sự thuận tiện khi lắp ghép với mạng đường ống. Ta chọn áp suất gọi ở đây là 100000 N/m2=0.1 106 N/m2 Từ các đường kính của các đường ống ra tra ra được các kích thước của các bích như sau: 3.3.1.Tính bích thiết bị Căn cứ yêu cầu về kỹ thuật ta chọn bích có các thông số sau: Hình vẽ – Sơ đồ kích thước hình học bích Đường kính trong của thiết bị: Dt = 1600 mm Đường kính ngoài của thiết bị: D0 = 1610 mm Ta có: Đường kính ngoài bích: D = 1740 mm Đường kính tâm bulông: Db = 1690 mm D1 = 1660 m Bu lông M20, db = 20 mm, Z = 32 cái Bề dày bích: h = 28 m m 3.3.2.Lực vận hành Tính bích giữa thân và nắp thùng khuấy: + Tính bu lông ghép bích: Theo trang 146 - {V} với công thức ta có lực nén chiều trục sinh ra do xiết bu lông: Dt - đường kính trong của thiết bị, Dt = 1600 mm. p - áp suất môi trường trong thiết bị, p = 0,1 N/mm2. Dtb - đường kính trung bình của đệm. Các loại đệm bít kín chọn vật liệu đệm là thép không rỉ với nhiệt độ lớn nhất của môi trường là 2000C. Dtb = 1642 mm. b0 – bề rộng tính toán của đệm b0 = ( 0,5 á 0,8 ) b b - bề rộng thực của đệm, b = 10 mm -> b0 = 50 mm. m - hệ số áp suất riêng, phụ thuộc vào vật liệu và loại đệm. q0 - áp suất riêng cần thiết để làm biến dạng dẻo đệm. Giá trị đại lượng q0 với thép m = 5,5 ; q0 =120 ( N/ mm2 ) Nên lực ép chiều trục sinh ra do xiết chặt bu lông: Lực cần thiết ép chặt đệm ban đầu: Q2 = p. Dtb .b0 .q0 = p.1642.50.120 = 1,51.106 (N) Lực tác dụng lên bu lông là: Q = Q1 + Q2 = 3,77.106 (N) Lực tác dụng lên một bu lông theo công thức với z: số bu lông đã chọn là z = 24 chiếc. Đường kính chân ren của bu lông xác định theo công thức: Chọn dt = 20 mm. Với {s}- ứng suất cho phép của vật liệu làm bu lông. Tra bảng 7.5 – {II} ứng suất cho phép của vật liệu làm bu lông {s}, phụ thuộc vào nhiệt độ {s}=280 N/mm2 với thép 25X2MFA. ứng suất tác dụng lên bu lông được xác định theo công thức (7.6 - VIII): IV. Tính bơm chân không vòng nước 4.1.Nguyên lý cấu tạo và hoạt đông : w Hình vẽ nguyên lý cấu tạo và hoạt động của bơm chân không vòng nước 1.rôto có cánh; 2. vỏ bơm; 3.vòng nước; 4. cửa đẩy; 5 cửa hút D1, D2. đường kính chân và đỉnh cánh của rôtô a. phần chiều cao của cánh ngập trong nước để đảm bảo không thông áp giữa khoang đẩy và khoang hút Loại bơm chân không vòng nước làm việc theo nguyên lý thể tích.Thường dùng để hút chất khí nhằm duy trì độ chân không trong các thiết bị sấy hoăc cô đặc.Độ chân không mà nó tạo ra dươc là từ - 0,8 đến - 0,9 átmốtphe( bằng 0,2 đến 0,1 átmốtphe áp suất tuyệt đối) Nguyên lý cấu tạo và hoạt động được thể hiện ở hình bên.Bơm được cấu tạo gồm rôtô có cánh 1 đăc trong vỏ bơm hình trụ 2 lệch tâm với rôtô.Khi rôtô không quay thì nước sẽ tập trung ở phía dưới. Khi rôtô quay với vận tốc w theo chiều kim đồng hồ thì các cành của rôtô sẽ gạt nước quay thoe và nhờ lực ly tâm mà nước dạt thành vòng 3 bên trong vỏ bơm 2. Khi quay từ A đến C, các không gian giữa hai cánh kế tiếp nhau sẽ lớn dần, nhờ vậy mà bơm thực hiện quá trình hut thông qua cửa 5. Khi quay từ C đến A thì các không gian giữa hai cánh nhỏ dần và đẩy chất khí qua cửa 4. Để bơm hoạt động bình thường thì vòng nước phải luôn đủ để tại điểm C không làm thông áp giữa khoang đẩy và hút. Nếu khi làm việc nước bị hút dần do đi theo chất khí thì phải bổ sung đầy đủ, lượng nước cần bổ sung thường 200 - 300 l/h. Nhiệt độ của nước 400 -500. Khe hở giữa rôtô có cánh và vách ngang đầu cuối của bơm khoảng 100 micrông. 4.2. Lưu lượng không khí: Lượng hỗn hợp (không khí+hơi nước) được hút ra từ thiết bị được xác định theo công thức kinh nghiệm {III}: Gkk = 0,001.[ 0.025( D + W) + 10.D ] = 0,001 [ 0.025( 12000 + 228840 ) + 10.12000 = 126 kg/h Xác định nhiệt độ của không khí được hút ra: Tkk = Tđầunước + 4 + 0,1.( Tng-Tđ ) = 20 + 4 + 0.1( 50 - 20 ) = 270C áp suất trong thiết bị: 0.2 at = 2000N/m2 áp suất riêng phần của hơi ở Tkk = 27 0C là 3630 N/m2 áp suất riêng phần của không khí pkk = 20000 - 3630 = 16370(N/m2) Lưu lượng của không khí trong 1 giờ V = = = 0.184 m/s Vận tốc không khí: wkk = 15m/s Đường kính của miệng ống dẫn hỗn hợp (không khí+hơi nước): dok==0.125 m ; lấy dok = 150 Công suất của bơm chân không xác định theo công thức {III}: N = Trong đó: h = 0.75 m chỉ số đa biến đối với hơi m = 1.25 pkk = p1 = 16370 N/m2 Vkk = 663 m3/h ; p2 = 1.05 at Thay các số trên vào ta được : N = = 9,04 KW Công suất của bơm chân không vòng nước : N = 9,04 KW Hiệu suất của bơm chân không vòng nước thường không quá 0,5 Với công suất bơm N = 9,04 KW, chọn bơm theo bảng: + nhãn hiệu : BHB-4 + kích thước bánh guồng: đường kính D1 = 200 mm chiều dài L = 210 m + độ chân không cực đại : 90% + số vòng quay : 1450 vòng/ phút + công suất động cơ :10 KW + lưu lượng nước phun :15 lít/phút + khối lượng thiết bị không có động cơ điện : 175 kg Chương IV: Vít tải I. Giới thiệu chung về vít tải 1.1. Khái niệm chung về vít tải: 1.1.1. Công dungcủa vít tải: Vít tải dùng để vận chuyển nhiều loại vật liệu rời theo hướng nằm ngang, nghiêng hoặc thẳng đứng trong các xí nghiệp chế biến lương thực, thực phẩm. Ngoài ra vít tải còn được sử dụng trong một số ngành công nghiệp khác để vận chuyển nguyên liệu trong dây chuyền sản xuất đã được định sẵn như ở trong nhà máy sản xuất hoá chất. Vít tải thuộc nhóm máy vận chuyển liên tục không có bộ phận kéo. Bộ phận công tác của vít tải là vít cánh xoắn chuyển động quay trong một vỏ kín tiết diện tròn. Khi vít tải chuyển động, cánh xoắn đẩy vật liệu di chuyển của nó và lực ma sát giữa vật liệu và vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong máng theo nguyên lý truyền động vít đai ốc. Vít tải có thể có một cánh xoắn hoặc nhiều cánh xoắn vật liệu chuyển động sẽ êm hơn. Vật liệu nạp vào vít tải phía trên nắp máng, còn liệu ra qua lỗ trên máng cố định ở đầu kia của vít tải. 1.1.2. Vít tải có những ưu điểm: Chúng chiếm chỗ ít, với cùng nắng suất thì diện tích tiết diện ngang của vít tải nhỏ hơn rất nhiều so với diện tích tiết diện ngang của các máy vận chuyển khác. Số lượng ổ bi và các chi tiết chịu mài mòn không nhiều, do đó dễ dàng vân hành và thao tác. Bộ phân công tác của máy nằm trong máng kín, cho nên có thể nối máng với một vì trí nào đó của hệ thống thông gió. Tốc độ quay của trục vít tương đối lớn, vì thế có thể cho nó làm việc với động cơ điện riêng. So với các máy vận chuyển khác thì giá thành của vít tải thấp hơn việc sửa chữa vận hành đơn giản. Vật liệu vận chuyển trong máng kín có thể nhận và được tải ở các trạm trung gian, không tổn thất rơi vãi vật liệu, an toàn trong làm viềc và sử dùng rất thuận lợi cho việc vận chuyển vật liệu nóng và độc hại. Làm việc tương đối yên tĩnh ít ồn, không gây bụi ra môi trường 1.1.3. Các nhược điểm của vít tải : Chiều dài vận chuyển cũng như năng suất bị giới hạn. Chiều dài lớn nhất của một vít tải không quá 30-35m. Năng suất tối đa không quá 100T/h vì với chiều dài lớn, năng suất lớn thì trang bị cũng phực tạp và tiêu hao năng lượng lớn. Chỉ thuận lợi dùng để vận chuyển những vật liệu tương đối đồng nhất. Những vật liệu chứa tạp chất không thể vận chuyển bằng vít tải được vì có khả năng quấn vào trục vít (như thóc còn lẫn rác) Khi vít tải làm việc, vật liệu được đảo trộn mãnh liệt và một phần bị nghiền nát hoặc bị phân loại ra theo khối lượng riêng. Vì vậy không dùng vít tải để vận chuyển những vật liệu không cho phép làm dập nát. Cánh vít và máng dễ bị mòn khi vận chuyển những vật liệu cứng và sắc cạnh. Năng lượng tiêu tốn nhiều hơn so với băng tải do vậy người ta không dùng vít tải để vận chuyển những vật liệu dính. 1.2. Phân loại các vít tải: 1.2.1. Vít tải nằm ngang: Người ta phân loại vít tải theo các tính chất sau đây : Theo công dụng thì có: Máy vận chuyển thuần tuý, máy để trộn, máy để thu hồi, máy để thực hiện các quá trình công nghệ Theo dạng cấu tạo của cánh thì có: Cánh liệu một mối , cánh liệu nhiều mối, cánh bằng một mối, cánh băng nhiều mối, cánh mái chèo, cánh định hình. Theo sự làm việc của trục vít vận chuyển thì có: Trục vít quay chậm trục vít quay nhanh. Theo hướng vận chuyển vật liệu thì có: vít tải nằmg nghiêng, vít tải thẳng đứng. Trong thực tế sản xuất để kết hợp với giải pháp công nghệ trên một tuyến vận chuyển có thể dùng các kiểu vít tải khác nhau. Trên cùng một trục vít có thể đoạn đầu là cánh mái chèo và đoạn sau là cánh liền một mối hoặc đoạn đầu là cánh băng hai mối và đoạn sau là cánh liền một mối. 1.2.2. Vít tải thẳng đứng: Vít tải thẳng đứng dùng để vận chuyển vật liệu rời và vật liệu dạng cục nhỏ (hạt, bột, thức ăn gia súc, các loại củ). Cũng có thể dùng loại vít tải này để vận chuyển các vật liệu đơn chiếc. Chiều cao của các vít tải thẳng đứng thườn không quá 12 - 15 m và năng suất. Những ưu điểm chủ yếu của các vít thẳng đứng là: mặt bằng chiếm chỗ không lớn, có thể tháo liệu theo hướng tuỳ ý, đồng thời có thể tháo liệu tại những vị trí trung gian dọc theo chiều cao của máy. Những nhược điểm của các vít tải thẳng đứng là: Tiêu tốn năng lượng tương đối lớn, cánh vít cũng như máng bị mài mòn nhanh. Nguyên lý làm việc của các vít tải thẳng đứng như sau: Vật liêu được đưa vào trục vít thẳng đứng trong vỏ trụ kín, nhờ ma sát với cánh vít và thực hiện chuyển động quay. Dưới tác dụng của lực ly tâm vật liệu được áp sát vào bề mặt trong của máng. Hiện tượng ma sát của vật liệu với máng làm cho quá trình quay của vật liệu bị hãm bớt lại, vì thế tốc độ vong của nó giảm xuống. Kết quả là vật liệu trượt theo bề mặt xoắn ốc và được nâng lên phía trên. II. Cấu tạo của vít tải 2.1. Cấu tạo chung của vít tải: Hình dưới đây giới thiệu cấu tạo một vít vận chuyển. Trục vít tải được lắp trong thân máng . Hai đầu trục quay được lắp vào hai gối đỡ hai đầu và gối đỡ trung gian . Trục quay được nhờ động cơ và hộp giảm tốc. Vật liệu từ bunke xuông phễu (nếu cần định lượng nguyên liệu người ta lắp bộ phận định lượng vào cuối phễu sát nắp trên thân máy) vào và được trục quay có các cánh vít làm cho vật liệu dịch chuyển dần theo chiều trục đến cửa 9 thì rơi ra khỏi vít tải. Người ta chỉ làm thêm gối đỡ trung gian khi chiều dài vận chuyển quá dài, nghĩa là trục vít quá dài. Đặt thêm gối đỡ trung gian để hạn chế sự võng của trục vít. 7 5 6 4 3 2 1 8 9 1.Động cơ điện 4.Bích 7. Thân máy 2.Hộp giảm tốc 5.phễu vào liệu 8.Bu lông 3.Nối trục 6.Cánh vít 9.Cửa tháo liệu Kết cấu của vít tải cố định công dụng chung phải thoả mãn các yêu cầu sau: Thuận tiện cho việc kiểm tra xem xét, bôi trơn các bộ phận quay dễ dạng, tháo lắp bộ phận dẫn động và vít xoẵn độc lập với nhau. Các chi tiết và các bộ phận của vít tải phải đảm bảo tính đổi lẫn. Cấu tạo vít tải thẳng đứng gồm có gối trục dưới của một vít tải thẳng đứng được dẫn động qua bộ giảm tốc. Đối với những vít tải có chiều cao từ 4m - 6m không cần các gối trục trung gian. Phương pháp nạp liệu và cấu tạo của bộ phận nạp liệu được xác định bởi các tính chất cơ lý của vật liệu vận chuyển và điều kiện làm việc của vít tải. Phương pháp nạp liệu trọng lực được thực hiện bằng cách nhúng chìm các cánh vít hở của trục vít vào trong đông vật liệu hoặc đổ sản phẩm cần được vận chuyển vào trong phễu nạp. Phương pháp nạp liệu này dùng cho các vật liệu dễ tơi. Đối với những vật liệu khó tơi cần phải dùng những bộ phận nạp liệu đặc biệt kiểu vít tải hoặc cánh gạt. Qua phần phân tích vít tải ở trên và chiều cao thùng trộn ta đặt vít tải thẳng đứng để vận chuyển vật liệu lên thùng trộn .Vì không thể dùng vít tải nằm ngang trong trường hợp này và nếu như dùng vít tải nằm nghiêng thì chiều dài vít lớn lên. 2.2. Trục Vít Bộ phận chủ yếu cảu vít tải là trục vít. Trục vít là bộ phận chủ yếu để vận chuyển vật liệu dọc theo máng. Trục vít xoắn gồm nhiều đoạn vít nối với nhau; chiều dài mỗi đoạn không quá 3m. Mỗi đoạn vít xoắn gồm có trục và cánh xoắn(cánh vít) hàn với trục. Cánh xoắn gồm nhiều đoạn hàn với nhau, chiều dìa mỗi đoạn bằng một bước xoắn. Người ta chế tạo cánh xoắn bằng cách dập thép lá có chiều dầy 2-4 mm. Trục của cánh xoắn làm bằng ống thép. Các đoạn ống được nối với nhau bàng chốt với đinh ốc hay hàn. Trục vít có các loại đường kính ngoài vòng xoắn từ 100 – 400 mm và dài tới 30 mét. Bước cánh xoắn bằng 0,8-1 đường kính cánh vít. Vít tải cánh xoắn liên tục liền trục dùng để vận chuyển vật liệu dạng bột khô, vật liệu dạng hạt kích thước nhỏ và trung bình. Loại cánh xoắn này không cho vật liệu chuyển ngược lại, do đó khi cùng đường kính và cùng tốc độ quay, năng suất vận chuyển của vít tải cánh xoắn liên tục liền trục lớn hơn các loại vít tải khác Vít tải liên tục không liền trục dùng để vận chuyển vật liệu dạng hạt cỡ lớn hoặc vật liệu dính. Vít tải cánh mái chèo dùng để vận chuyển vật liệu dính kết hoặc dùng để trộn. 2.3. Thân máy Thân vít tải còn gọi là vỏ máy hay máng là bộ phận để chứa vật liệu.Thân vít tải được chế tạo từ thép tấm có chiều dầy từ 3-5mm và được uốn cong theo hình máng, có đường kính lớn hơn đường kính trục vít từ 5-10mm. Chiều dài từ 2-3m. Thân máy cũng như trục vít được nối dài khi vận chuyển vật liệu đi xa. Trong các nhà máy sản xuất lương thực thực phẩm chỉ nên dùng những vít tải có chiều dài không quá 15m. Nếu cần vận chuyển theo độ dài lớn (30 m chẳng hạn) thì nên lắp đồng trục hai vít tải có bộ phận truyền động đối đầu với nhau và trong trượng hợp này thân máy cũng phải uốn dài theo vít tải, lắp ghép các đoạn thân máy bằng bullông. Trên nắp của thân máy có cửa nạp liệu thường có kích thước chiều dài bằng (1- 2)D. Trên đáy của thân máy phía liệu ra có đặt cửa tháo liệu. Cửa tháo liệu thường có kích thước vuông cạnh là 0,8D. Nắp của thân thì đơn giản thường là tấm phẳng có chiều dầy là 2-5mm. Mỗi đoạn thân người ta còn lắp chân đỡ xuống nền. Tuỳ theo vận chuyển vật liệu có đặc thù khác nhau như: Vật liệu có độ nóng cao (xỉ than); vật liệu độc hại; vật liệu bụi nhiều hoặc vật liệu sắc mòn hay làm nắp thân máy cho thất kín để tánh khí độc. Bụi bay ra môi trường xung quanh. Trường hợp vận chuyển các loại vật liều đòi hỏi sạch, không có sắt thì người ta chế tạo thân máy và trục vít bằng thép không gỉ. Trong sản suất lương thực và thức ăn gia súc người ta còn sử dụng máng bằng gỗ. 1 2 4 5 3 1: Nắp 2: Bích 3: Bích nối 4: Vỏ máy 5: Chân đỡ Để thuận tiện cho việc quan sát sự làm việc của các ổ treo, các ổ chắn hai đầu vít xoắn cũng như quan sát sự phân bố vật liệu vận chuyển ở đoạn máng có ổ treo, người ta làm các lỗ quan sát có nắp ở trên nắp thân (máng) gồm các lỗ treo vít xoắn. Đối với vít tải có nhiều trạm đỡ tải trung gian (thường dùng để pha trộn sản phẩm) trên tiết diện ống đỡ tải dưới đáy mán người ta lắp một tấm kéo. Khi cần đỡ tải thì kéo tấm kéo ra vật liệu rời vào cửa tháo liệu. Khi không cần tháo liệu thì đóng cửa tháo liệu lại. Việc kéo tấm chắn đóng mở được thực hiện băng tay hoạc bằng truyền động điều chỉnh từ xa. 2.4. Gối đỡ trục Mỗi vít tải có hai ổ đỡ đầu: ổ đỡ đầu vít nối với động cơ và một ở phía cuối vít. Khi vít tải làm việc các ổ đỡ này chịu tải trọng hướng trục khá lớn, do đó các ổ đỡ hai đầu thường là các ổ đỡ chặn.Kêt cấu và cách lắp đặt ổ đỡ đầu vít cho trên hình và ổ đỡ cuối vít. Mỗi một ổ đều có hai cách lắp ghép: Lắp theo cách I lắp trên mặt bích đầu máng và cách lắp II lắp công xôn nhô ra ngoài đầu máng. Kết cấu chi tiết đỡ cuối vít cho phép chuyển dịch dọc trục để đề phòng sự giãn nở của trục. Khi cần thiết do tốc độ chuyển động của vít tải người ta lắp bộ phận cảm biến vào cuối vít. Đối với những vít tải ngẵn người ta không sử dụng ổ đỡ trung gian, đối với những vít tải dài thì người ta dùng ổ trung gian để nối và treo vít xoắn. Muốn cho vật liệu dịch chuyển thuận lợi qua các ổ treo trung gian có thể là ổ trượt hoặc ổ lăn, ổ treo trung gian treo một đoạn hoặc đoạn trục lắp với đoạn vít xoán bằng ống nối và chốt bullông. Kết cấu ổ treo như vậy cho phép lắp trục vít dễ dàng và cho phép trục giãn nở khi vận chuyển vật liệu ở nhiệt độ cao. Các ổ treo phải được bôi trơn đầy đủ. Nếu dùng ổ treo là ổ bi lòng cầu hai dẫy thì đảm bảo cho trục vít xoay được một góc nhỏ III. Thiết kế và tính toán vít tải 3.1. Xác định công suất vít tải 3.1.1. Đặc tính của nguyên liệu và các thông số của vít tải : Vít tải vận chuyển cá lên cửa vào máy sấy với độ cao hơn 2m, vì vậy chọn vít tải quay nhanh có góc nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang b = 300 Do máy sấy làm việc gián đoạn, thời gian chuẩn bị giữa các mẻ làm liệc là t = 25 phút. Vậy để bảo đảm thời gian vận chuyển 8 tấn cá lên thùng sấy thì năng suất của vít tải phải đạt: Q = 20 tấn/h Các thông số cơ bản: - Khối lượng thể tích của vật liệu : r = 1,5 tấn/m3. - hệ số ma sát của vật liệu và thép làm vít tải: f2 = 0,4. - Số vòng quay của trục vít: n = 40 vòng/phút. - đường kính trong của cánh vít d = 70 mm - Hệ số chứa vật liệu : m = 0,4. 3.1.2. Đường kính của vít: Xác định đường kính ngoài của vít theo công thức (22-9) – {IX} Trong đó: Q- Năng suất của vít tải: Q = 20 tấn/giờ. r - Khối lượng thể tích của vật liệu vận chuyển: r = 1,5 (tấn/m3). m - Hệ số đầy của vít tải: m = 0,4 x - hệ số giữa bước vít và đường kính cánh vít x = 0,8 K - hệ số chỉ sự giảm tiết diện do góc nghiêng đặt vít tải K = 0,7 Thay số: (m). Chọn đường kính cánh vít D = 350( mm) Khi trục vít quay thì vật liệu chịu tác dụng của lực ly tâm và phân bố đều ra thành máy và nó được nâng lên theo một đường xoắn ốc có góc xoắn là q và được xác định theo : 3.1.3. Vận tốc vật liệu: Vận tốc vận chuyển vật liệu dọc theo trục vít Vận tốc tuyệt đối của vật liệu: (m/s) Vận tốc quay của vật liệu: ( m/s) 3.1.4. Các lực tác dụng: - Lực ly tâm tác dụng lên thành máy: Trong đó: L chiều dài vận chuyển: L = 6 m D và d là đường kính ngoài và trong của cánh vít: D = 350 mm d = 70 mm : tốc độ góc của vật liệu: (1/s) Vậy (N) - Lực cản vòng tại bán kính trung bình của cánh vít: [N] Trong đó :` a góc nghiêngcủa khối vật liệu a = 210 a2 góc ma sát a2 = 21,80 G: khối lượng vật liệu nằm trong thành máy: (kg) : góc nâng cánh vít tại vị trí đường kính trung bình Dtb: đường kính trung bình cánh vít : mm suy ra a0 = 230 Vậy (N) - Lực cản vòng tại bán kính ngoài của cánh vít: 3.1.5. Công suất vít tải: Công suất của vít tải được xác định là công suất tiêu hao của máy dùng để khắc phục ma sát của vật liệu với thân máy, ma sát của vật liệu với cánh vít và ma sát ở các gối đỡ, theo công thức (22-17) – {IX}: [kW] Trong đó: K0 là hệ số kể đến sự dịch chuyển và làm vỡ vụn vật liệu K0 = 1,2 h0 là hiệu suất ở các ổ đỡ trục vít h0 = 0,8 N1 là công suất tiêu hao để khác phục ma sát của vật liệu với thành máy N2 là công suất tiêu hao để khắc phục ma sát của vật liệu với cánh vít Trong đó: r0: bán kính trung bình của cánh vít: 105 mm r: bán kính ngoài của cánh vít: 175 mm : tốc độ góc của trục vít : (1/s) Vậy (kw) Vậy tổng công suất: = kW 3.2. Tính bền trục vít và cánh vít: 3.2.1. Xác định các lực tác dụng lên trục: Xác định trọng lượng vật liệu trên 1m chiều dài vít: Theo công thức : + D- Đường kính cánh vít: 0,35 (m). + d- Đường kính trục vít: 0,07 (m). + m - -Hệ số đầy: 0,4 + K- Hệ số: 0,7 + r- Khối lượng riêng của vật liệu.1500kg/m3 + g- Gia tốc trọng trường: 10(m/s2). Thay số: * Xác định lực dọc trục tác dụng lên trục vít xác địng theo (22-30)-{IX} T0 = q.L.(sinb + f2 .cosb) [N] q- Khối lượng vật liệu trên 1m chiều dài vận chuyển. f2 - Hệ số ma sát của vật liệu với vật liệu làm vít tải: f2 = 0,4 Góc nghiêng đặt vít tải : = 300 L- chiều dài vít tải: L = 6 m Thay số vào công thức trên: * Xác định lực vòng: Tp = q.L.(cosb + f2 .sinb) = 2630 [N] * Trọng lượng vít tải: Gv=qv.L qv - trọng lượng của vít tải trên 1m chiều dài vít tải qv = 330(N/m). Thay số: Gv = 330.6 = 1980 (N) * Xác định tải trọng hướng tâm theo : R= Gv.cosb + q.L.cosb Thay số: R = 1980.cos30 + 420.6.cos30 = 3897 (N). 3.2.2. Xác định mô men trục vít: - Mômen xoắn trên trục vít được xác định theo công thức (22-29) -{IX} [N.m] Trong đó: N công suất tiêu hao của máy N = 4.98 kW n số vòng quay của trục vít n = 40 vòng/phút Thay số: = - Xác định mô men uốn trục: Giả sử tải trọng tác dụng là phân bố đều thì lực phân bố: q’= (N/m). R- Lực hướng tâm tác dụng lên trục vít R =3897 N L- Chiều dài vít L = 6 m Khi đó: q’=(N/m) Mômen uốn trên trục: (Nm) - Mô men tương đương: Mtđ=(N.m). - ứng suất sinh ra trong trục vít: s =(N/m2) Chọn vật liệu làm vít tải thép CT3 có [s] = 24.107 Ta thấy s < [s] = 24.107 trục vít thoả mãn điều kiện bền. * Tính khai triển cánh vít: ( hình vẽ ) Đường kính đường tròn khai triển của cánh vít là: b- Bề rộng cánh vít: ( mm) b- Góc nghiêng đặt vít tải. a- Góc nâng cánh vít. Thay số vào công thức trên ta có: (mm) - Chiều dài đoạn cung bị cắt trên đường tròn khai triển là: thay số: (mm) 3.3. Tính cơ khí: 3.3.1. Chọn động cơ truyền động cho trục vít: Từ phần tính toán trên ta tính được công suất yêu cầu của vít tải là N = 4,98(Kw). Khi đó công suất cần thiết của động cơ được xác định theo công thức (2-11) -{VI} Trong đó; N : công suất yêu cầu vít tải : 4.98 KW : hiệu suất truyền động được : 0,85 k : hệ số an toàn : 1,2 Thay số: ( Kw) - Từ bảng phụ lục P1.1-{VI} ta chọn động cơ có ký hiệu: K160S2 với các thông số kỹ thuật: + Công suất: N = 7,5 Kw + Tần số: 50Hz + Số vòng quay của trục động cơ: n = 1468 vòng/phút. + Hiệu suất: h = 0,86 + Hệ số: cosj = 0,93 + Tỷ số: Ik/Idn = 7,3 + Tỷ số:Tk/Tdn=2,2 + Khối lượng: 92(kg) 3.3.2. Tính một số thông số trên hộp giảm tốc : Tỷ số truyền yêu cầu: Chọn hộp giảm tốc 2 cấp phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc uh cho các cấp theo bảng 3.1-Trang 43-{VI}: u1 = 8,32 u2 = 4,41 Mômen trên trục 3 của hộp giảm tốc: N- Công suất yêu cầu làm việc: 4,98 Kw hol- Hiệu suất ổ lăn. Từ bảng 2- Trang 19--{VI}: hol=0,99. : hiệu suất truyền động bắnh răng cấp chậm : 0,95 Thay số: - Công suất trên trục hai: hbr- Hiệu suất cặp bánh răng ăn khớp cấp nhanh . Theo bảng 2- Trang 19-{VI}: hbr=0,95. Thay số: - Công suất trên trục một: hK- Hiệu suất khớp nối: 0,99 thay số: - Số vòng quay trên trục một bằng số vòng quay trên trục động cơ: n1= n =1445(vòng/phút). - Số vòng quay trục hai: (vòng/phút) - Số vòng quay trục ba: (vòng/phút). - Mômen xoắn trên trục một: - Mômen xoắn trên trục hai: - Mômen xoắn trên trục ba: - Mômen xoắn trên trục động cơ: trong đó: : công suất động cơ : 7,5 Kw thay số vào trên: 3.3.3. Chọn ổ lăn cho trục vít: - Lực dọc trục: T0 = 2134 (N) - Lực vòng: Tp= 2630 (N) - Mômen xoắn: Mx = 1213(Nm) - Mômen uốn: Mu= 2925 (Nm) Ta thấy: đchọn ổ đỡ chặn, theo bảng P2.11-{VI} chọn ổ ký hiệu: 7214 với các thông số kỹ thuật sau: d = 60(mm) ; D =125(mm) ; B =24(mm) ; a =13,830 ; C = 95,9 (KN) ; C0 = 82,1 (KN). - Kiểm tra bền cho trục ổ lăn: Tải trọng động theo công thức (11.3)-Trang 214-{VI}: X,Y- Hệ số phụ thuộc tỷ số (tra bảng 11.4-Trang 215) V- Hệ số (V=1) Fr=Tp- Lực vòng. Fa=T0- Lực dọc trục Kt- Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, do ở nhiệt độ thường nên chọn Kt=1. Kđ- Hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng động, tra bảng 11.3 ta được Kđ=1,1. e- hệ số tra bảng 11.4 ta được :e=0,014 = nên theo bảng (11.4) ta có: X=0,4; Y=0,4.cotg : góc tiếp xúc đối với ổ bi đỡ chặn: 120 Y=0,4.cotg=0,4.cotg12=1,57 thay số vào công thức trên ta được: Q=(0,4.1.2630 + 1,57.2134).1.1,1 = 4843 (N) Theo công thức (11.1)-Trang 213--{VI}, ta có khả năng tải động của ổ lăn là: (kN) trong đó: Cđ - Khả năng tải động của ổ lăn. Q - Tải trọng qui ước (Kw) m - Bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn (với ổ lăn chọn m=3). L- Tuổi thọ của ổ lăn tính bằng triệu vòng quay và được xác định theo công thức (11.2)-Trang 213-TTTK Hệ dẫn động cơ khí: trong đó: Lh- Tuổi thọ tính bằng giờ. Tra bảng 11.2-Trang 214, ta có: Lh=(40-50).103 (giờ) n- Số vòng quay của trục. Thay số: (triệu vòng) Khả năng tải động của ổ lăn: Ta nhận thấy ổ đảm bảo điều kiện bền. Kết luận Được sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Mai Xuân Kỳ và tham khảo các tài liệu liên quan đến công nghệ sản xuất bột cá, cũng như từ thực tế sản xuất của nhà máy sản xuất bột cá Bình Dần, em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này. Bản đồ án đã đề cập đến: tổng quan về công nghệ sản xuất bột cá, tính toán và thiết kế một số thiết bị trong dây chuyền như máy sây, thiết bị ngưng tụ Bản đồ án tốt nghiệp đã được hoàn tất nhưng do trình độ chuyên môn và kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế nên bản đồ án vẫn còn có nhiều sai sót, kính mong các thầy cô giáo xem xét và chỉ bảo thêm cho em. Em hy vọng sẽ tiếp thu được những kiến thức quý báu thông qua sự góp ý của các thầy cô để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Mai Xuân Kỳ đã chỉ bảo tận tình giúp em hoàn thành bản đồ án này. Hà Nội, ngày 19 tháng 5 năm 2006 Sinh viên Phan Quốc Phong tài liệu tham khảo {I} Pts.Trần Xoa; Pgs, Pts Nguyễn Trọng Khuông, Pts Phạm Xuân Toản Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất, tập 1. Nxb Khoa học & kỹ thuật Hà Nội - 1999 . {II} Pts.Trần Xoa; Pgs, Pts Nguyễn Trọng Khuông, Pts Phạm Xuân Toản Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất, tập 2. Nxb Khoa học & kỹ thuật Hà Nội - 1999 . {III} I.I.Trenôbưnxki, G.Bônda, ... Máy và thiết bị sản xuất hoá chất NXB khoa học và kỹ thuật {IV} Nguyễn Văn May Bơm quạt máy nén. NXB khoa học và kỹ thuật. {V} Hồ Hữu Phương Giáo trình cơ sở tính toán thiết bị hoá chất {VI} Trịnh Chất – Lê Văn Uyển Tính toán – thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập I. Nhà xuất bản Giáo Dục năm 1999. {VII} Trịnh Chất – Lê Văn Uyển Tính toán – thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập II. Nhà xuất bản Giáo Dục năm 1999. {VIII} Hồ Lê Viên Các máy gia công vật liệu rắn dẻo, tập I Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật {IX} Hồ Lê Viên Các máy gia công vật liệu rắn dẻo, tập II Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật {X} Tôn An Ninh Máy vận chuyển và định lượng Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật