Đồ án Tính toán và thiết kế thiết bị sấy tinh bột sắn bằng phương pháp tấng sôi

ốn theo ra khỏi thiết bị . Lúc này xảy ra quá trình vận chuyển hạt rắn bằng khí thổi, vf còn được gọi là vận tốc treo tự do, vì tại đây độ xốp của lớp hạt rất lớn, thực tế là các hạt bị treo lơ lửng trong dòng khí không lắng xuống mà cũng không bị kéo ra ngoài, thoả mãn điều kiện cân bằng giữa trọng lượng của hạt ( có tính đến sức đẩy Acsimet) và sức cản của không khí, chỉ cần tăng vận tốc khí vượt quá vf một chút là các hạt rắn bắt đầu bị kéo theo ra ngoài Quan hệ giữa tổn thất áp suất và vận tốc khí qua lớp hạt Nếu vận tốc dòng khí giảm xuống dưới vs thì sự phụ thuộc của trỏ lực vào vận tốc sẽ không theo đường 1,2,3 nữa mà theo đường 4. Còn chiều cao lớp hạt thì theo đương CD và lớn hơn khi chưa sôi. Độ xốp của lớp hạt lớn hơn lúc ban đầu . Nếu tác nhân gây lỏng giảm là chất khí thì thường xảy ra hiện tượng sôi không đều: Một phần khí đi qua lớp sôi dưới dạng các bọt khí, túi khí ( chứ không phải ở dạng pha liên tục), các túi khí này khi lên tới bề mặt lớp sôi thì vỡ ra làm cho chiều cao của lớp sôi giao động ( đường CE và CF trên hình I – 6a). Khi số tần sôi chưa lớn thì hiện tượng này không gây ảnh hưởng xấu đến quá trình mà chỉ làm tăng mức độ khuấy trộn trong lớp mà thôi. Tuy nhiên, nếu tăng số tần sôi lên thì các bọt khí lớn xuất hiện nhiều trong kớp sôi và làm các hạt bị bắn tung lên cao và bị kéo theo ra khỏi thiết bị. Hiện tượng này càng dễ xảy ra khi tăng kích thước hạt, tăng vận tốc dòng khí và giảm đường kính thiết bị. Chế độ sôi phân tầng có ảnh hưởng xấu đến quá trình như: Làm sự tiếp xúc giữa các hạt rắn và pha khí kém đi, trở lực của tầng sôi bị dao động vì vậy cần tránh không để cho hiện tượng này xảy ra. Trong thực tế sản xuất, thường gặp các lớp hạt có kích thước khác nhau, nhưng hình dạng như nhau hoặc cùng kích thước và hình dạng nhưng khối lượng riêng khác nhau thì sẽ tạo ra sự phân lớp: Những hạt lớn hơn hoặc nặng hơn sẽ ở dưới, còn những hạt nhỏ hơn sẽ ở lớp trên. Hạt càng nhỏ và càng nhẹ sẽ ở càng xa ghi phân phối khí. Qua nghiên cứu cho thấy, vật liệu dạng hạt có kích thước trong giải 0.001ữ 65mm đều có thể tạo ra được lớp sôi. Nhưng để tạo được một lớp sôi đồng nhất thì hạt có kích thước 0.01ữ 0.2mm là dễ có khả năng nhất. Những hạt lớn gây ra sự dao động chiều cao lớp sôi rất lớn, còn những hạt nhỏ lại dễ dính với nhau và tạo nên hiện tượng vòi rồng. Trạng thái lỏng giả còn có thể được tạo ra nhờ các tác động cơ học, ví dụ như khuấy trộn hoặc rung. Khi đó ta có hiện tượng lỏng giả cơ học ( phân biệt với trường hợp lỏng giả khí động và lỏng giả thuỷ lực). PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TẦNG SÔI THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 1THIẾT BỊ LỌC BỤI TAY ỎO 4.VỚT TẢI NẠP LIỆU 7, 9. XẢ LIỆU KIỂU CỎNH 2.XYCLON 5.LŨ đốt. 8.Quạt ly tâm. 3.THIẾT BỊ SẤY TẦNG SỤI 6.VAN LỎ 10.VỚT TẢI VẬN CHUYỂN Nguyên liệu được đưa vào thiết bị sấy tầng sôi (3) bằng vít tải nạp liêu (4). Nguyên liệu ở trong thiết bị tầng sôi (3) được sấy bằng tác nhân sấy là không khí nóng, không khí này được gia nhiệt gián tiếp bằng khói lò. Vật liệu được sấy khô được chia làm hai dạng, dạng cục sẽ được đưa ra nhờ cửa ra liệu kiểu cánh (7), còn dạng bụi sẽ được quạt ly tâm (8) hút và được thu hồi nhờ xyclon lắng (2) và lọc bụi tay áo (1). CHƯƠNGI: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ Ta có các thông số ban đầu của công nghệ sấy tinh bột sắn bằng phương pháp tầng sôi: Năng suất: G2=500kg/h Độ ẩm trước khi sấy: W1=25% Độ ẩm sau khi sấy: W2=12% Với các thông số trên ta bắt đầu các bước tính toán sau: 1. TÍNH LƯỢNG ẨM CẦN BỐC HƠI: Ta tính lượng ẩm cần bay hơi (128 - III) Trong đó: G2 là năng suất của thiết bị sấy: G2= 500 kg/h W1 là độ ẩm đầu của VLS: W1= 25 % W2 là độ ẩm của VLS sau quá trình sấy: W2= 12 % Ta có: W=G1- G2 (kg/ h) → G1=W + G2 = 86,7+ 500 = 586,7 (kg / h) 2. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 2.1). Xác định thông số không khí ngoài trời Ta xác định bởi cặp thông số không khí ngoài trời ở khí hậu Việt Nam (t0; ử0)= ( 250C; 85%) tương ứng với điểm A trên đồ thị I – d Từ đồ thị I – d ta có thể xác định được d0 và I0 Đồ thị sấy lý thuyết Hoặc theo /III/ ta có thể tính được d0 và I0 a) Tính áp suất bão hoà (Pbho) tại nhiệt độ t0= 250C Ta có : Pbh = exp bar (30 - III) =expbar b)Tính lượng chứa ẩm ( d0) (41 - III) Trong đó: φ0: Độ ẩm tương đối của không khí ở điều kiện không khí ngoài trời φ0 = 85 % Pbh0: áp suất bão hoà của không khí tại nhiệt độ t0 = 250C; Pbh0 = 0,031 bar Với B= 1 at = 0,98 bar là nếu áp suất khí trời c) Tính Entanpy ( I0) (kJ/kgkk) ( kJ/ kgkk) Trong đó: t0: là nhiệt độ không khí ngoài trời ; t0= 25 0C d0: là lượng chứa ẩm của không khí, d0 = 0,017 (kg ẩm/ kg kk) Vậy ta có các thông số không khí ngoài trời:t0= 25 0C φ= 85% d0= 0,017 kg ẩm / kg kk I0 = 68,4 kJ/ kg kk 2.2). Xác định thông số của tác nhân sấy trước khi vào TBS ( sau khi ra khỏi Caloriphe) Ta chọn nhiệt độ tác nhân sấy trước khi vào buồng sấy (t1= 80 0 C) là theo kinh nghiệm. Khi đó ta có cặp thông số: (t1; d1)= (t0; d0) tương ứng với điểm B trên đồ thị I- d Tính áp suất bão hoà của tác nhân sấy (Pbht) tại nhiệt độ t1= 800C Pbh1 = exp bar (30 - III) = exp bar b) Tính Entapy của tác nhân sấy (I1) (kJ / kg kk) (41- III ) kJ/kgkk Trong đó : t1: là nhiệt độ tác nhân sấy sau khi ra khỏi Calorife; t1 = 800C d1: là lượng chứa ẩm tác nhân sấy sau khi ra khỏi Calorife; ( kg ẩm/kg kk) c) Tính độ ẩm tương đối của tác nhân sấy (φ1) (%) (28 - -III) = 5,7 % Trong đó : Pbh0 :là áp suất bão hoà của tác nhân sấy ở t1 = 800C d1: là lượng chứa ẩm của tác nhân sấy sau khi ra khỏi Calorife; d1 = 0,017 (kg ẩm / kg kk) Vậy ta có các thông số của không khí trước khí vào TBS là: t1 = 800C φ1 = 5,7 % d1 = 0,017 (kgam / kg kk ) I1 = 125,3 ( kJ / kg kk) 2.3). Xác định các thông số của TNS sau quá trình sấy lý thuyết Để tìm trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết ta chọn t2 = 400C Vậy ta có cặp thông số (t2; I2) = (t2 ;I1) tương ứng với điểm C0 trên đồ thị I - d a). Tính áp suất bão hoà của tác nhân sấy ( Pbh2) tại t2 = 400C bar (bar) b). Tính lượng chứa ẩm của TNS sau quá trình sấy lý thuyết (d20) (kgam/kgkk) (132 - III) Trong đó : +) t1: là nhiệt độ của TNS trước khi vào thiết bị sấy t1 = 800C +) t2: là nhiệt độ của TNS sau khi ra khỏi thiết bị sấy +) i2: là Entapy của hơi nước tính theo công thức: ( kJ/kg) (29 – III) r: ẩm nhiệt hoá hơi của hơi nước: Cpa = 1,842 ( kJ / kg kk) Cpa: nhiệt dung riêng của hơi nước : Cpa = 1,842 (kJ / kg kk) (kJ/kg) +) Cdx (d1)nhiệt dung riêng dẫn xuất không khí ẩm ứng với độ ẩm chứa d1 (kJ/kg kk) Theo (III) ta có: Với: Cpx là nhiệt dung riêng của không khí khô: Cpx = 1,004 (kJ/kg kk) Cpa là nhiệt dung riêng của hơi nước : Cpa = 1,842 kJ / kg kk d1 là lượng chứa ẩm của TNS trước khi vào thiết bị sấy d1 = 0,017 kg ẩm / kg kk (kJ / kg ) Vậy ta có; (kgam / kgkk) c) Tính độ ẩm tương đối của TNS sau quá trình sấy lý thuyết (φ2) % (28 - III) % Trong đó: Pbh2: là áp suấtbáo hào của TNS sau quá trình sấy lý thuyết Pbh2 = 0,07 bar d20: là lượng chứa ẩm của TNS sau quá trình sấy lý thuyết d20 = 0,033 (kg ẩm / kg kk ) Vậy ta có thông số của TNS sau quá trình sấy lý thuyết là: t2 = 400C φ20 = 78,5 % d20 = 0,033 (kgam / kgkk) I20 = 125,3 ( kJ / kgkk) 2.4). Tính lượng không khí lý thuyết. Theo (III) ta có: (kgKK / kgam) (kgKK / h) 3. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC 3.1). Xác định tốc độ là việc tối ưu (wt) Trước hết ta tính tiêu chuẩn Fe (263 - III) Trong đó: +) g: là gia tốc trọng trường ; d = 9,8 m/s2 +) Fe: là công thức Phêđôrov +) Ở điều kiện là việc: Tra bảng thông số nhiệt vật lý của không khí khô ta được () (kg / m3) +) Trước khi vào sấy thì tinh bột sắn sau quá trình lắng cho qua máy đánh tơi để làm nhỏ kích thước. Giả sử ta cho máy đánh tơi thành các hạt nhỏ như hạt đậu với dtb = 0,003 (m) Pv = 1300 ( kg / m3) Ta có: Ta thấy tốc độ làm việc tối ưu theo phương trình tiêu chuẩn (264 - III) Do đó ta có: (264 - III) (m / s) Trong đó : Ret: là trị số Reynol tối ưu; Ret= 324,8 Vk: là độ nhớt động của TNS; Vk = 18,97 10-6 m2/s dtb: là đường kính trung bình của tinh bột sắn trước khi sấy 3.2). Xác định sơ bộ diện tích lưới và chiều cao VLS a) Tính diện tích lưới Ta có: (264 - III) (m2) Trong đó: FG : là diện tích lưới (m) L0 : lượng không khí khô lý thuyết cần thiết : L0 = 5418,8 (kg kk / h) Wt : là tốc độ làm việc tối ưu : Wt = 2,1 (m/s) Pk : là khối lượng riêng của TNS ; Pk = 1,06 (kg / m3) bính đường kính sơ bộ của lưới (m) Chiều cao lớp VLS nằm trên ghi chúng ta chọn sơ bộ : H = 0,25 (m) Chiều cao sơ bộ của buồng sấy : Hb = 4 H = 1(m) Diện tích bao quanh buồng sấy là Thiết bị nồi sấy 3.3). Tính toán thiết bị nhiệt cho thiết bị sấy Tính toán nhiệt cho thiết bị sấy tầng sôi với nội dung là tính tổng tổn thất nhiệt trong tất cả các trường hợp để từ đó biết được nguồn năng lượng loại và sẽ được sử dụng bao nhiêu kg than để có thể cho nhiệt lượng đã tổn thất trong quá trình sấy. Hoặc nói một cách cụ thể là tổng tổn thất bằng nhiệt sinh ra. Sau đây ta tính tổng nhiệt cần tiêu tốn trong quá trình sấy: Tính nhiệt lượng có ích để bốc hơi 1 kg ẩm q1 q1= i2 - Ca x 1 = (2500 + 1,842 x 40) - 4,19 x 25 (265-III) = 2468 (kj/kgam) Trong đó : I2 = r + Cpa x t2 entanpi Cpa : Nhiệt dung riêng của hơi nước; Cpa =1,842 ( kJ/kg độ) r = 2500 kJ/ kg nhiệt ẩm hoá hơi t2 : nhiệt đọ của TNS khi ra t2 = 400C 1 = 250C nhiệt độ của nước Ca : nhiệt dung riêng của nước : Ca = 4,18 ( kJ / kg độ) Hoặc nhiệt lượng càn thiết để bốc hơi W kg ẩm trong 1 giờ sẽ là: Q1 = W x q1 = 86,7 x 2403 = 214056(kJ/h) b)Tính tổn thất nhiệt do 1 kg vật liệu sấy mang đi (q2) Ta có (kJ / kgam) (265-III) Trong đó: G2: năng suất sấy. G2 = 500 kg/h Cv: nhiệt dung riêng của VLS Cv = 1,55+0,0263xw2 = 1,55 + 0,0263 x 0,12 (21 - III) = 1,55 W: lượng ẩm cần bay hơi: W = 86,7 kg/h tv0 : nhiệt độ đầu của VLS bằng nhiệt độ môi trường: tv0 = 250C tv2 : nhiệt độ VLS ra khỏi buồng sấy : tv2 = 40 Vậy ta có: (kJ / kgam) =134,1 (kJ / kgam) Hoặc nhiệt lượng tổn thất do bốc W kg ẩm của vật liệu trong 1 giờ Q2 = q2 x W = 134,1 x 86,7 = 11626,5 (kJ / h) c)Tính tổn thất ra môi trường xung quanh Tổn thất ra môi trường xung quanh ở đây là tổn thất do thành thiết bị. Thiết bị sấy coi như là một hình trụ tròn, có thể xem buồng sấy như vách phẳng với một phía là đối lưu tự nhiên có nhiệt độ bằng nhiệt độ môi trường và phía kia là trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức với tốc độ wt = 2,1 m/s2 và nhiệt độ bằng nhiệt độ trung bình của TNS t1v = 60 Ta có: (kJ / kgam) (25 - III) Trong đó: +)K là hệ số truyền nhiệt từ tác nhân sấy ra môi trường xung quanh (142 –III) *) 1 là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành thiết bị sấy (w / m2 0C) Trong đó: wt là vận tốc làm việc tối ưu wt = 2,1 m / s2 *)Dòng nhiệt do tác nhân truyền cho mặt trong thành thiết bị (143 - III) Trong đó: tlv: là nhiệt độ trung bình trong thiết bị sấy tlv = 0,5 x (80 + 40) = 6O0C tT: là nhiệt độ mạt tường trong thành thiết bị sấy Giả sử tlv và chênh nhau 50C. Ta có: = 60 - 5 = 55 và qt = 14,9 x (60 - 55) = 74,5 (w/m2) *)Tính 2Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên giữa mặt ngoài kết cấu bao che và không khí Ta có : Trong đó: 1 là chiều dày thành thiết bị sơ bộ chọn: 1 = 0,01 (m) 1 là hệ số dẫn nhiệt của thép CT3 : 1 = 50,2 (w/m.độ) 2 là chiều dày lớp cách nhiệt sơ bộ chọn: 2 = 0,06 (m) 2 là hệ số dẫn nhiệt bông thuỷ tinh: 2 = 0,4 (w/m. độ) 3 là chiều dày của lớp nhôm bảo vệ: 3 = 0,001 (m) 3 là hệ số dẫn nhiệt của nhôm : 3 = 250 (w/m.độ) → = - qt = 55- 74,5 x 0,2 = 43,80C Giả sử nhiệt trong phòng đặt thiết bị t0 = 250C. Ta tìm được nhiệt độ chênh lệch giữa mặt thành ngoài và môi trường t0 =- t2 = 43,8 -25 = 18,80C Nhiệt độ trung bình của không khí gần mặt ngoài thiết bị Từ nhiệt độ này ta tìm được các thông số của không khí hệ số giãn nở thể tích Thông số vật lý ở nhiệt độ môi trường(t=25) là: = 2,9 x 10-2 (w / m. độ) V = 18,97 x 10-6 (m/ s) Pr = 0,7 = Tiêu chuẩn Nuxen trong truyền nhiệt đối lưu tự nhiên: Nu = C x ( Gr x Pr)n = 0,135 x (1,6 x 109 x 0,7)1/3 = 140,2 (143-III) Ta có hệ số cấp nhiệt 2 Như vậy dòng truyền nhiệt từ mặt ngoài vào môi trường là: (w / m 2) Sai số giữa dòng nhiệt từ thiết bị sấy ra thành thiết bị và mặt ngoài thiết bị ra môi trường Sai số này nhỏ hơn 5% nên cho phép chúng ta xem kết quả tính toán trên là đáng tin cậy K Như vậy: ( kJ / kgam) d).Tổng các tổn thất là: q∑ = q2 + q3 = 134,1 + 14 = 148 ( kJ / kg ẩm) 3.4).Xác định thông số TNS sau quá trình sấy thực Đồ thị sấy thực tế a) Quá trình sấy thực Quá trình sấy thực là quá trình lượng nhiệt bổ xung thực tế # 0. Ta có tính xem giá trị cụ thể như thế nào: = Ca.tvl - q2 - q3 = 4,186.25 - 134,1 -14 = - 43,5 ( kJ / kgam ) Trong đó: q2 : là tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi: q2 = 134,1 ( kJ / kg ẩm) q3 : tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh ; q3 =14 ( kJ/kg ẩm ) Ca : là nhiệt dung riêng của nước Ca = 4,186 (kJ/kg K) → < 0 →Trạng thái TNS sau quá trình sấy thực có điểm C nằm phía bên dưới điểm C0 b) Lượng chứa ẩm d2 Ta tính được lượng chứa ẩm d2 (132- III) (kgam / khkk) Trong đó: d0 : là lượng chứa ẩm d0= 0,017 kg ẩm / kg KK Cdx(d0) là nhiệt dung riêng dẫn xuất không khí ẩm ứng với độ chứa ẩm d1; Cdx(d0) = 1,035 kJ / kg KK t1 : nhiệt độ sấy ; t1 = 800C t2 : nhiệt độ tác nhân sấy sau quá trình sấy ; t2 = 400C i2: entanpi ; i2 = 2573,7 : tổn thất nhiệt = - 43,5 ( kJ / kg ẩm) c) Emtanpy (I2) Ta có: I2 = Cpx x t2+d2 x i2 (29 - III) = 1,004 x 40 + 0,0328 x 2582,7 = 124,7 ( kJ / kgam ) Trong đó: Cpx : là nhiệt dung riêng của không khí khô Cpx = 1,004 ( kJ / kg KK) t2 : là nhiệt độ của TNS sau khi sấy t2 = 400C d2 : là lượng chứa ẩm d2 = 0,0328 kg ẩm / kg KK i2 : entanpi i2 = 2582,9 d) Xác định độ ẩm tương đối 2 Ta có: (28 -III) = Trong đó: B : là áp suất không khí ngoài trời B = 0,98 bar d2 : là lượng chứa ẩm d2 = 0,0328 kg ẩm / kg KK Pbh: là áp suất bão hoà tại t = 400C ; Pbh = 0,07 bar Vậy ta có các thông số TNS sau quá trình sấy thực: d2 = 0,0328 ( kg ẩm/kg KK) I2 = 124,8 ( kJ / kg KK) t2 = 400C 2 = 70% e) Lượng không khí thực tế (kgkk / kgam) L = l.w = 63,2 x 86,7 = 5487 (kgkk / h) 3.5). Cân bằng nhiệt và hiệu suất buồng sấy a) Tổn thất nhiệt do TNS mang đi (q4) Ta có: q4 = l x Cdx (d0) x (t2 -t0) ( kJ/kgam) =63,31,035(40-25)=982,7 ( 263-II ) Trong đó: l: là lượng không khí thức tế cần để làm bay hơi 1 kg ẩm ; l = 63,3 kg (KK / kg ẩm) Cdx (d0) : là nhiệt dung riêng dẫn xuất của không khí ẩm ứng với độ chứa ẩm d0 ; Cdx (dc) = 1,035 kJ / kg KK t2 : là nhiệt độ sau quá trình sấy ; t2 = 400C t0 : là nhiệt độ môi trường ; t0 = 250C Nhiệt lượng tiêu hao (q5) Ta có: q=lx(I1-I0) (266 - III) = 63,3 x (125,3 - 68,4) = 3601,77 (kJ / kgam) Trong đó: L: là lượng không khí cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm I1;I2 là entanpy Nếu tính theo phương trình cân bằng ta có: q5 = q1 + q4 + q2 + q3 = 2468 +982,7 +134,1 + 14 = 3598 ( kJ / kgam ) Hay Q = q5 x w = 3598 x 86,7 = 311946 Như vậy ta có thể thấy sai số tương đối do tính toán c) Bảng cân bằng nhiệt và hiệu suất buồng sấy TT Đại lượng Kí hiệu KJ/kg ẩm % 1 Nhiệt lượng có ích q1 2468 68,6 2 Tổn thất do VLS q2 134,1 3,72 3 Tổn thất ra môi trường q3 14 0.38 4 Tổn thất do TNS q4 981,2 27,2 5 Tổng nhiệt lượng tiêu hao tính toán ( ở calorife) q5 3598 6 Tổng nhiệt lượng tiêu hao q5 3532 100 Hiệu suất buồng sấy: 4.TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH TRUYỀN NHIỆT VÀ LƯỢNG THAN CHO QUÁ TRÌNH SẤY Lò đốt 4.1). Tính bề mặt truyền nhiệt Chúng ta sấy tinh bột sắn bằng khói lò gián tiếp. Than cháy sinh khói lò, khói lò đốt nóng ống dẫn nhiệt, quạt thổi gió đi trong ống nhiệt ở đây không khí nhận nhiệt từ thành ống rồi đi vào thiết bị để sấy vật liệu. Ta có phương trình cân bằng nhiệt sau đây. Lượng nhiệt khói mất đi bằng nhiệt lượng không khí sấy nhận ( bỏ qua tổn thất) Qk = Gk x Ck ( tkv - tkr) = Gkk ( t1 - t2) Trong đó: GK ; Gkk : lượng khói. Ck ; Ckk nhiệt dung riêng trung bình của khói và không khí sấy tkv : nhiệt độ của khói vào tkr : nhiệt độ của khói ra Gkk : lượng không khí chuyển động trong ống t1 và t2 : nhiệt độ ra và vào của không khí sấy 0C: t1 = 800C t2 = 250C Ta có phương trình truyền nhiệt Qk = K.F.t (27-III) Trong đó: K : hệ số truyền nhiệt (W / m2 độ) F : bề mặt trao đổi nhiệt t : hiệu nhiệt độ trung bình (28 - VIII) Ở đây: k hệ số cấp nhiệt của khói đến bề mặt ngoài ống kk hệ số cấp nhiệt của bề mặt trong ống đến không khí trong ống bề dày và hệ số dẫn nhiệt của thành ống thép = 0,005 (m) = 46,5 W / m độ Chọn nhiệt độ của khói vào là: Tkv = 6000C có Ck = 1,214 (Kj / kg độ) Lưu lượng của khói ngoài ống : GK = 1 kg/s Ta tính được nhiệt lượng tiêu hao ( nhiệt lượng cần thiết ) cho quá trình sấy ( Kw) Khi bỏ qua tổn thất của môi trường thì nhiệt độ thì nhiệt lượng của tác nhân sấy nhận Q2 bằng nhiệt lượng của khói nhả QK và bằng nhiệt lượng tiêu hao Q = QK = Q2 = 86,7 (kJ / s) Để tìm nhiệt độ của khói ta có: (50 - VIII) Ta có: Nhiệt độ trung bình của khói: +)Xác định hệ số cấp nhiệt của khói lò cho thành ống (233 - I) Trong đó: D2 : đường kính ngoài của ống d = 60 = 0,06 m 2 : hệ số dẫn nhiệt của khói lò : 2 = 0,074 w / m độ k : hệ số cấp nhiệt của khói Mặt khác các hàng ống ở đây ta xếp sole theo chuẩn số Nuxen ta có thể tính theo công thức sau: Nu = 0,41 x Re0,6 x P433 x A x ồS (30 - VIII) Trong đó: Pr = 0,62 (347 - VIII) Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dòng nhiệt. Do Pr thay đổi ít nên ồS = 1 ống thẳng (44 - VIII) Trong đó : Wk : tốc độ khói chọn Wk = 1m/s d2 = 0,06 m : đường kính ngoài của ống ồk = 93,61 . 10-6 ( m2 / s) Thay số vào ta có: Vậy ta có: Nu = 0,41 x R0,6 x Pr0,33 x A x ồS Nu = 0,41 x (64000)0,6 x (0,62)0,33 x 1 x 1= 123 Hệ số cấp nhiệt k như sau: (w / m2 độ) +) Xác định hệ số cấp nhiệt kk từ mặt ống đến không khí sấy (tác nhân sấy) (233 - I) Trong đó: d1 đường kính ống dẫn d1 = 0,06 m (d1 = d2) kk hệ số dẫn nhiệt của tác nhân sấy kk= 0,0283 w/m độ kk hệ số cấp nhiệt của mặt trong ống đến tác nhân sấy Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy: Trong đó: kk = 18,25 . 10-6 độ nhớt của tác nhân ở 550C d1 = 0,06 đường kính trong ống Wkk = 3,5 m/s Và Re > 1.104 nên không khí sấy trong ống chảy rối ta áp dụng công thức là: Nu = 0,021 x Re0,8 x Pr0,43 x A x ồr x ồ1 (30 - VIII) Trong đó: Pr : chuản số Prant : Pr = 0,697 A = 1 ồ1 = 1 (347 - VIII) ồr = 1 Thay vào tính Nu Nu = 0,21 x ( 1,15 x 104 )0,8 x ( 0,697 )0,43 x 1 x 1 x 1 = 210 Thay vào tính kk (W/m độ) Và hệ số truyền nhiệt (W / m2 do) +) Xác định hiệu nhiệt độ trung bình t (28 - VIII) Trong đó: tC = tkkR - tkkV = 80-25 = 550C tđ = tkV - tkR = 600 - 524 = 760C Thay số vào ta có: +) Thay các giá trị vào ta tìm được diện tích truyền nhiệt +) Tính số ống dẫn nhiệt Nếu ống ử 60 dài 1,2 m thì diện tích bề mặt ngoài của 1,2 m là : Vậy số ống trao đổi nhiệt là: (ống) 4.2).Tính lượng than tiêu thụ Nếu lấy hiệu suất của buồng đốt là = 60% =0,6 Nhiên liệu ta sử dụng là than có các thành phần tính theo phần trăm (%) như sau: C = H = 2,7 N = 0,7 36,70 A = 20,6 O = S = 3,2 11,1 W = 25 Nhiệt dung riêng của nhiên liệu Cnl = 0,5 (Kcal / kg độ) Nhiệt trị cao của nhiên liệu xác định theo công thức sau: QC = 81 C + 300H - 26 (0 - S) Thay số vào ta có: QC = 81.36,7 + 3000.2,7 - 26 (11,1 - 3,2) (kcal / kg) = 3575 (kcal / kg) = 14.952 (kj /kg) Chúng ta đã có nhiệt lượng tiêu hao cần cho quá trình sấy là: Q = 306224 (kJ /h) Vậy lượng than cần cho quá trình sấy là: ( kg / h) 4.3). Diện tích ghi lò Số ống : ử 60 ; L = 1200 là 110 ống Bố trí ống như sau: +) Chiều ngang 10 ống, cách nhau trung bình 120 mm +) Chiều cao 11 hàng ống, hai hàng ống liên tiếp xếp sole nhau, khoảng cách hàng theo chiều cao th = 60 mm Vậy diện tích ghi lò chọn: Bg = 1000 mm Dg = 700 mm Lượng than cho vào đọt đầu, lớp than dày 50 (HT) Tđ = Bg x Dg x Ht x = 1 x 0,7 x 0,05 x 1,3 = 0,0455 tấn = 45,5 kg Trong đó : khối lượng riêng của than đá = 1,3 (T/m3) 5. TÍNH LẠI MỘT SỐ KÍCH THƯỚC 5.1). Tính lại kích thước lưới a)Diện tích lưới thực tế (267 - III) Trong đó: L : là lượng TNS cần thiết để làm bay hơi W kg ẩm trong 1 giờ Wt : là vận tốc tối ưu Pk : là khối lượng của không khí khô b) Đường kính lưới (267-III) Đây là diện tích có ích, vì vậy ta phải cộng thêm một lượng không có ích trên diện tích lưới thực tế vì thế ta có DG = 1,5 (m) 5.2).Khối lượng VLS nằm trên lưới a)Trước hết ta tính theo tiêu chuẩn Feđorốp (III) Ở điều kiện Tra bảng thông số nhiệt vật lý của không khí khô ta được vk = 18,97.10-6 ( m/s2 ) k = 1,06 ( kg / m3) k = 2,9 x 10-2 ( w / m.do ) Khi đó ta có: Dtd = 0,003 (m) v = 1300 (kg / m3) Ta tính được chuẩn số Reynol tối ưu Ret = (0,19 0,285) x Fe1,56 (III ) = 0,285 x 106,31,56 = 413,3 Ta có: Nu = 0,028 x Fe0,6 x (413,3)0,65 x ( 0,25 / 0,003)-0,34 = 5,1337 Từ đó ta tính được hệ số cấp nhiệt tâng sôi giữa VLS và TNS Độ chênh nhiệt độ trung bình giữa TNS và VLS được tính ( 147 - XI) : Nhiêt độ đầu vào củaTNS.C : Nhiêt độ cuối củaTNS.C Khối lượng vật liệu sấy thường xuyên nằm trên lưới Ta có: (III) Tính lại chiều cao lớp sôi nằm trên ghi ta có: Trong đó kh là khối lượng riêng của khối hạt kh = v . (1 - ồ) Với ồ là độ xốp của lớp hạt sôi: ồ = 0,55 0,7 kh = 1300 (1 -0,55) = 585 (kg/m3) Khối lượng hạt thực tế nằm trên ghi. Trước đây ta chọn sơ bộ H = 0,25 (m) nhưng thực tế thì H = 0,63 (m) do đó khối lượng hạt thường xuyên nằm trên ghi là: 5.3). Thời gian sấy Theo (III) ta tính được thời gian sấy: (h) →T = 17 phut 5.4). Xác định trở lực trong thiết bị sấy Trở lực của lớp sôi: Plophat = H x (v-k) x ( 1 - ồ) x g = 0,29 x ( 1300 - 1,06 ) x ( 1 - 0,5 x9,81 (142 - I) =1662 ( N / m2 ) Trở lực của ghi lò Theo kinh nghiệm thì Pghilo (30 40)% xPlớp hạt →Pghilo = 498 N / m2 Vậy trở lực trong thiết bị sấy là: P1 = Plớp hạt + Pghi lò =1662 +498 =2160 (N/m2) CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN KẾT CẤU 1). TÍNH TOÁN LƯỚI THIẾT BỊ SẤY a). Xác định chiều dày lưới Ta phải xác định chiều dày h, và độ võng lớn nhất của ghi. Ta coi ghi như một tấm tròn đục lỗ bị ngăm theo chu vi và chịu áp suất phân bố đều. Ta giả sử khi thiết bị ngừng hoạt động thì trong thiết bị chứa đầy nguyên liệu, khi đó áp suất phân bố đều là trọng lượng của nhiên liệu. Khi thiết bị hoạt động thì nó chịu áp suất do quạt gây ra theo chiều ngược lại nhưng vì áp suất của quạt nhỏ hơn nên ta tính p do nguyên liệu gây ra. Áp suất phân bố đều mà ghi phải chịu là: (N/m2) (345 - V) hay P = 0,5 N / cm2M Ta thấy thép CT3 làm vật liệu chế tạo ghi. Ta có các thông số đặc trưng: +) Mođun đàn hồi: E = 2,1 . 107 (N / cm2) +) Hệ số Poatxông: = 0,28 +) Giới hạn bền: x = 3,8 . 103 ( N/cm2) ch = 24 . 103 (N/cm2) +) Tỷ số giữa giới hạn chảy của vật liệu khi kéo và nén: = 0 Trước hết ta xác định lức cắt Q từ điều kiện cân bằng phần trung tâm của bản: (350 - V) Ta có: ( 350-V) Sau khi phân tích được: Đạo hàm bậc nhất của Nm là độ cứng của bản khi uốn Ta xác định hằng số tích phân C1 và C2 tâm của bản khi r = R; = 0. Điều kiện = chỉ có thể khi C2 = 0 Khi r = R; = 0 ta có: Thay C1 vào công thức tính và ’ ta có: Thay vào biểu thức tính momen uốn: Để tính bề dày h, ta phải xác định trạng thái ứng suất ở 4 điểm nằm trên bề mặt ở tâm và gần chỗ ghép chặt. Đó là các điểm A,B,C,D trên hình. +). Tại điểm A (vùng nén) r = 0 P r A t Ta tính được các ứng suất theo công thức Trong trường hợp này ta có các ứng suất chính là: Theo thuyêt bền M0 ta có ứng suất tương đương là” Vì tỷ số lớn nên có thể bỏ qua 1 so với 0,384 điều đó có nghĩa là có thể lấy . Khi đó +) Ở điẻm B ( vùng kéo ) r = 0 Trong trường hợp này các US chính là: +) Tại điểm C ( vùng kéo ) r = R Trong trường hợp này ta có: Cũng tương tự như điểm A, vì tỷ số rất lớn nên ta có thể lấy Khi đó: +) Tại điểm D ( vùng nén ) r = R r D t Các ứng suất chính là: So sánh giá trị ở 4 điểm , ta thấy ứng suất tương đương ở điểm C là lớn nhất. Vậy điều kiện bền để xác định bề dày h là: Nhưng vì đây là bản đục lỗ nên ta phải có thêm hệ số điều chỉnh: Vậy ứng suất tương đương tại điểm C khi bản đục lỗ là: nch dự trữ bền theo tỷ lệ đối với giới hạn chảy Ta chọn chiều dày của ghi là h = 5 mm b).Để xác định độ võng của tâm, theo (V) ta có Thay trị số: vào ta được Sau khi tích phân ta được: Hằng số phân tích C3 tìm từ điều kiện để ghép chặt nghĩa là khi r = R, lúc đó: Vậy ta được biểu thức tính độ võng Trong đó: là độ cứng của bản Độ võng lớn nhất sẽ ở tâm bản khi r = 0 2. TÍNH CHIỀU DÀY THÂN THIẾT BỊ Ta chọn chiều dày làm thân thiết bị là thép Inox có ứng suất cho phép tiêu chuẩn là: là hệ số chính xác định theo điều kiện làm việc của thiết bị, vì thiết bị có bọc cách nhiệt nên ta chọn = 0,95 Ta tính: Với h là hệ số bền của mối hàn. Theo bảng (1-7)/ (25 - VI) Ta có: h = 0,95 Do đó bề dày tối thiểu của thân được xác định theo (VI) (mm) Bề dày thực của thân là: S = S’ + C Với C là hệ số bổ xung C = Ca + Cb + Cc + C0 +) Ca là hệ số do ăn mòn hoá học Ca = 1 mm +) Cb là hệ số do bào mòn Cb = 1 mm +) Cc là hệ số bổ xung do sai lệch Cc = 0 +) C0 là hệ số bổ xung làm tròn kích thước Vậy S = 0,8 + 1+ 1+ 0 + 0,2 = 3 (mm) Ta kiểm tra điều kiện bền Nghĩa là hoàn toàn thoả mãn PHẦN III: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ Chương I : TÍNH TOÁN XYCLON VÀ THIẾT BỊ LỌC BỤI TAY ÁO 1.TÍNH TOÁN XYCLON Vì vậy không khí thực tế đi vào thiết bị sấy là L = 5487 (kg/h) do đó lượng không khí đi vào xyclon cũng có năng suất là: V = L0 = 5487 (kg/h) Do ở nhiệt độ t2 = 40 0C thì Vì ta còn qua một lần lọc túi tay áo nữa nên ta sẽ xử dụng ,ột xyclon. Ta chọn kiểu DH – 15, loại này có góc nghiêng cửa vào = 150, nó được sử dụng nhiều nhất, loại này đảm bảo độ làm sạch lớn nhất với hệ số sức của thuỷ lực nhỏ nhất. Ta có các thông số của xyclon như sau: +) Góc nghiêng = 150 +) Hệ số trở lực = 105 Ta xác định được đường kính của xyclon là: (522 - VI) Với V là lưu lượng khí đi vào xyclon (m3/s) Wq là tốc độ quy ước (m/s) Để xác định tốc độ quy ước ta chọn tỷ số (522 - VI) Sau đó ta xác định tốc độ quy ước theo công thức ( m/s) (522 - VI) Trong đó: P : là trở lực của xyclon (N/m2) k : là khối lượng riêng của không khí (kg/m3) : là hệ số trở lực (m/s) Ta chọn xyclon Dựa vào kích thước tiêu chuẩn cho ở bảng (III.3) (522 - VI) Ta chọn D = 600 mm Theo bảng (III.4) (524 - VI) ta có các kích thước cơ bản của xyclon +) Chiều cao của vào ( kích thước bên trong) a = 0,66 x D = 396 (mm) +) Chiều cao ống tâm có mặt bích h1 = 1,74 x D = 1044 (mm) +) Chiều cao phần hình trụ h2 = 2,26 x D = 1356 (mm) +) Chiều cao phần hình nón h3 = 2 x D = 2 x 600 = 1200 (mm) +) Chiều cao phần bên ngoài ống tâm h4 = 0,3 x D = 180 (mm) +) Chiều cao chung H = 4,56 x D = 2736 (mm) +) Đường kính ngoài của ống ra d1 = 0,6 x D = 360 (mm) +) Đường kính trong của cửa tháo bụi d2 = 0,3 x D = 180 (mm) +) Chiều rộng của cửa vào b1/b = 0,26 x D/0,2 x D = 156/120 (mm) +) Chiều dài của ống cửa vào l = 0,6 x D = 360 (mm) +) Khoảng cách của tận cùng xyclon đến mặt bích h5 = 0,3 x D = 180 (mm) +) Góc nghiêng giữa nắp và ống vào = 150 +) Đường kính trong của xyclon D = 600 (mm) +) Hệ số trở lực của xyclon = 105 Trở lực của xyclon được xác định theo công thức: (522 - VI) TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LỌC TAY ÁO Cửa xả liệu Thân thiết bị Cửa vào Túi lọc Bộ phân gõ Ta tính được bề mặt lọc (547 - VI) Trong đó : V là năng suất lọc (m3/h) chính là lượng khí đi từ xyclon sang V = 4864 (m3/h) v : cường độ lọc ( m3/m2.h ) : hiệu suất làm việc của bề mặt lọc, thường lấy = 0,85 Số ống tay áo: Trong đó: D : đường xích ống tay áo: D = 0,2 0,4 (m) L : là chiều dài làm việc của ống tay áo l = 23,5 (m) F : bề mặt lọc m2 Vậy ta chọn ống tay áo là: n = 18 “ống” Ta xác địng trở lực của thiết bị lọc vì là túi lọc sẽ thường xuyên bẩn nên: Trong đó: A : hệ số thực nghiệm , đối với từng loại vải kể đến độ bào mòn , bẩn n :hệ số thực nghiệm v: cường độ lọc m3/m2.h CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN QUẠT CHO HỆ THỐNG 1. TÍNH QUẠT CHO THIẾT BỊ TẦNG SÔI Trong các thiết bị sấy đối lưu thường dung quạt ly tâm, căn cứ vào lượng thể tích không khí cần thiết V và trỏ lực của hệ thông H ta có thể chọn được quạt gió. Công suất của quạt được xác định theo công thức (223 - XIX) Trong đó: V : lưu lượng thể tích của không khí (m3/s) V = 4864 (m3/h) = 1,35 (m3/s) H0 : tổng trở lực của hệ thống đã quy về điều kiện chuẩn (mmH2O) Trong đó: 0 : khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn 0 = 1,29 (kg/m3) tb : khối lượng riêng trung bình của không khí trong buồng sấy q : hiệu suất của quạt Công suất động cơ điện là: Trong đó: Kđc : hệ số an toàn K : hiệu suất của khớp nối H : trở lực thuỷ lực của an toàn bộ hệ thống (N/m2) Tính trở lực của hệ thống: Áp suất của quạt bằng tổng áp suất động năng Hđ và năng suất bỏ qua chiều cao địa lý vì khối lượng riêng của không khí nhỏ H = Ht + Hđ Trong đó: Ht : tổn thất trở lực chung trên đường ống, caloriphe thiết bị sấy: Hđ : tổn thất trở lực do động năng a).Tính P1: Tổng thất tĩnh của đường ống bao gồm tổn thất cục bộ và tổn thất do ma sát của đường ống và hệ thống (126 - I) Ht cũng có thể tính như sau: (mmH2O) Trong đó: : hệ số ma sát giữa dong khí và ống l , d : chiều dài và đường kính ống (m) : hệ số trở lực cục bộ w : vận tốc không khí trong lòng ống (m/s) : khối lượng riêng của không khí (kg/m3) R : hệ số tổn thất trở lực do ma sát trên 1 m ống thẳng (mmH2O). Tra đồ thị (127 - IV) Z : trở lực cục bộ (mmH2O) : phụ thuộc vào cấu tạo các đoạn ống to, nhỏ, đột thu, đột mở, van, cút... *). Tính trở lực cục bộ và ma sát trên đoạn ống cong và ống thẳng +). Trở lực của cút cong tại các vị trí 1 ;2; 3 ;5 ;7 ;9 ;12 trên sơ đồ Ống đưa tác nhân đến thiết bị sấy có tiết diện 300 x 300 thì đường kính tương đương là: (127 - I) Trong đó: a,b : kích thước của cạnh ống a = b = 300 mm = 0,3 (mm) Vậy Z được xác định như sau: (mmH2O) Ở đây : : trở lực cục bộ, tra bảng (129 - I) R* = 600; D = 300 = 0,1 : trọng lượng riêng của không khí = g.k = 9,8 . 1,029 = 10 ( N/m3) g: gia tốc trọng trường : g = 9,8 m/s2 : khối lượng riêng của không khí ở 600C k = 1,029 (kg/m3) w : vận tốc không khí trong ống (m/s) Trong đó: L = 5487 (kgkk/h). Lượng không khí thực tế Ta có: Thay số vào ta tính Z. Có tất cả 7 cút nên ta có: +) Trở lực tại các ống thẳng tại vị trí 4 ; 6 ; 8 ; 10 Tổng các đoạn ống thăng 12.000 mm = 12 m Trở lực trên đoạn ống thẳng : LR R : tổn thất trở lực do ma sát trên 1 m chiều dài R phụ thuộc vào : R = f ( w; d; v) Với tốc độ : w = 16,3 (m/s) Đường kính ống dtd = 300 (mm) Lưu lượng gió Trên đồ thị (127 - I) ta tra được R = 1,2 (mmH2O/m) Vậy trở lực trên đoạn ống thẳng Ta có: *) Trở lực của Calorige Calorife khói lò Số ống là 110 ống 0 = 60 Ống xếp sole 22 hàng theo chiều cao và 5 hàng theo chiều ngang Các hàng ngang cách nhau 120 mm Các hàng theo chiều cao ống cách nhau 60 mm Gió được quạt hút đi trong ống Tính tốc độ gió trong ống Tiết diện của 110 ống Lượng khí quạt hút: V = 1,4 m3/s Tốc độ gió trong ống: vô = 1,4 : Sô = 1,4 : 0,31 = 4,5 m/s Với các thông số v = 4,5 (m/s) ; V = 1,4 m3/s ; d = 60 mm Tra bảng (127 - I) ta được R = 0,5 Số ống 60 dài: 110 x 1,2 = 132 (m) Vậy trở lực của buồng đốt *) Trở lực của thiết bị tầng sôi P1 = 1786 (N/m2) = 182,2 (mmH2O) *) Trở lực của 1 Xyclon P21 = 835 (N/m2) = 85,2 mmH2O *) Trở lực của thiết bị lọc bụi tay áo P3 = 131,2 (N/m2) = 13 (mmH2O) b). Trở lực do động năng của dòng khí Khi chuyển động trong ống dẫn và hệ thông chung, áp lực toàn phần của quạt được xác định không chỉ bởi áp suất tĩnh ( mà ta đã tính ở trên) mà còn bởi áp suất do động năng Áp suất động năng do dòng khí gây ra là Trong đó: C2 : áp suất của dòng khí ở cửa đẩy Ở đây V : lưu lượng quạt : V = 1,4 m3/s F : diện tích cửa ra : F = 0,3 * 0,3 = 0.09 m2 Vậy Thay vào ta có: Đổi ra mmH2O ta có công thức (107 - I) Trong đó: =1000 (kg/m3 )khối lượng riêng của nước k = 1 (kg / m3)khối lượng riêng của không khí 500C hk: chiều cao tổn thất Và Vậy tổng trở chung (hay gọi là áp suất chung của quạt) H = Ht + Hđ = ( 13 + 85,2 + 182,2 + 66 + 111) + 12,8 = 470,2 (mmH2O) 1.2). Tính chọn quạt Lưu lượng không khí cần cho quả trình sấy là: L = 5487 (kg/h) Áp suất toàn phần của quạt là : H = 470,2 (mmH2O) Khối lượng riêng của không khí k40 = 1,128 (kg/m3 Ở 400C cột áp của không khí Hk là k . Hk = .H (121 - I) Trong đó: : khối lượng riêng của nước H = 470 mmH2O = 0,47 mH2O Thay số vào ta có: cot kk Lưu lượng thể tích qua quạt trong trường hợp quạt đẩy (121 - I) Ở đây Gk = L = 5487 (kg kk/h) k80 = 1 kg/m3 khối lượng riêng của không khí ở 800C Công suất quạt: Trong đó: K : là hệ số an toàn : K = 1,5 : khối lượng riêng của không khí ở 800C g : gia tốc trọng trường : g = 9,8 m/s2 HK = 416 m cột kk Q = 1,35 m3/s = 0,6 : hiệu suất quạt Ta có: (Kw) Chọn công suất quạt: Nđc = 13 (KW) Q = 5487/1,128 = 4846 (m3/h) H = 470 mm H2O Ta chọn quạt của công ty Toàn Cầu ở 368 Trường Chinh có thông số sau: Quạt có kí hiệu: QLT - 303 – 66 Q = 6000 m3/h H = 600 mmH2O N = 2900 ( v / ph ) Nđc = 18 Kw CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN VÍT TẢI VÀ BỘ PHẬN XẢ LIỆU KIỂUCÁNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÍT TẢI NẠP LIỆU Ở VỊ TRÍ SỐ 1 +) Vít tải thường được dùng để vận chuyển các loại vật liệu rắn ở dạng bột, hạt nhỏ, cục vừa theo các phương nằm ngang, nghiêng và thẳng đứng. Nó có các ưu điểm như sau: chiếm diện tích mặt bằng ít hơn so với các loại máy khác có cùng năng suất, làm việc không gây ra tiếng ồn vaf thoát bụi bẩn ra môi trường xung quanh; có thể thực hiện nạp liệu và tháo liệu ở bất cứ vị trí nào của vít, giá thành hạ, dễ lắp ráp, sửa chữa. +) Những thông số chủ yếu để tính toán các vít tải nằm ngang. Năng suất của vít tải nằm nang được xác định theo công thức (100 - II) Trong đó: D : đường xích ngoài của cánh vít n : số vòng quay của trục trong một phút : khối lượng thể tích của vật liệu vận chuyển (t/m3) = 1,3 (t/m3) S : bước vít để vạn chuyển hạt đối với vít tải nằm ngang có thể lấy: S = (0,8- 1)D : hệ số đầy = 0.35 C1 : hệ số xét đến độ dốc của vít tải so với mặt phẳng ngang Đường kính D của vít xoắn xác định sơ bộ theo công thức (m) (100 - II) Giá trị D tính toán trên đây đươcj quy tròn theo tiêu chuẩn 120 ; 150; 200 ; 300 ;500 ; 600 mm Trong đó: là hệ số chọn = 0,6 C1 = 1 là hệ số xét đến độ dốc của vít tải Giả sử ta chọn đường kính D theo tiêu chuẩn là D = 120 (mm) S = 0,6 x D = 0,6 x 120 = 72 (mm) Khi đó ta xác định số vòng quay của vít tải là : Như vậy số vòng quay được xác định theo tiêu chuẩn là n = 45 v/ph Khi vít tải làm việc công sinh ra để khắc phục các lực sau: Lực ma sát giữa vật liệu và máng với vít soắn, lực giữa vật liệu với nhau, lực tac dụng lên các ổ treo, lực làm vỡ vật liệu. Ta có thể xác định được công suất cần thiết trên trục của vít nằm ngang và nằm nghiêng theo công thức sau: (kw) (101 - II) Trong đó: Q : năng suất kg/h L : chiều dài phần làm việc của vít tải, nghĩa là từ nạp liệu đến tháo liệu Chọn L = 0,8 (m) hệ số trở lực , cản trở sự dịch chuyển của vật liêu. Hệ số này chỉ sự cản ma sát của vật liệu với cánh vít và máng. Ở đây đã chọn = 1,5 H : chiều cao nâng vật liệu (m) H = 0 (m) K : là hệ số xét đến sự mất mát do ma sát trong ổ trục K = 1,5 2 Công suất đông cơ điện xác định theo công suất sau: Chọn động cơ truyền động cho trục vít: Từ phần tính toán trên ta tính được công suất yêu cầu của động cơ là Nđc = 0,47 kw, từ bảng P1.1 của /XII/ ta chọn động cơ có ký hiệu 4A71B6Y3 có các thông số sau: P = 0,55 kw n= 920 v/ph cos = 0,71 Động cơ truyền động qua hộp giảm tốc và khớp nối và khớp nối đàn hồi tới trục vít. Tốc độ yêu cầu của vít là n = 45 v/ph nên bộ truyền động trung gian ( hộp giảm tốc ) yêu cầu tỷ số truyền là: Theo bảng (3 - I) của /43 – XII/ta phân phối tỷ số truyền như sau: u1 = 6,07 ; u2 = 3,29 Momen trên trục 3 của hộp giamt tốc (XII) Trong đó: Plv : Công suất làm việc yêu cầu k : Hiệu suất khớp nối k = 0,95 ol : Hiệu suất ổ lăn ol = 0,99 Trong đó: P3 : Công suất trên trục 3 br : Hiệu suất cặp bánh răng ăn khớp br = 0,95 ol : Hiệu suất ổ lăn ol = 0,99 Công suâts trên trục 1 là: (XII) Trong đó: P2 : Công suất trên trục 2 br : Hiệu suất cặp bánh răng ăn khớp br = 0,95 ol : Hiệu suất ổ lăn ol = 0,99 Số vòng quay trên trục 1bằng số vòng quay trên trục động cơ n1 = nđc = 920 v/ph Số vòng quay trục 2: n2 = n1/u1 = 920/6,07 = 151,6 v/ph Số vòng trục 3: N3 = n2/u2 =151,6 / 3,29 = 46 v/ph Momen xoắn trên trục 1: Momen xoắn trên trục 2: Momen xoắn trên trục 3: Momen xoắn trên trục động cơ: Ta có bảng sau: Trục Thông số Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Công suất P (kw) 0,55 0,67 0,63 0,59 Tỷ số truyền 1 6,07 3,29 Số vòng quay 920 920 151 46 Momen xoắn 5709 6955 36897 12248 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÍT TẢI XẢ LIỆU Ở THIẾT BỊ LỌC BỤI TAY ÁO Ở VỊ TRÍ 2 +) Những thông số chủ yếu để tính toán các vít tải nằm ngang. Năng suất của vít tải nằm nang được xác định theo công thức (100 - II) Trong đó: D : đường xích ngoài của cánh vít n : số vòng quay của trục trong một phút : khối lượng thể tích của vật liệu vận chuyển (t/m3) = 1,3 (t/m3) S : bước vít để vạn chuyển hạt đối với vít tải nằm ngang có thể lấy: S = (0,8- 1)D : hệ số đầy = 0.35 C1 : hệ số xét đến độ dốc của vít tải so với mặt phẳng ngang Đường kính D của vít xoắn xác định sơ bộ theo công thức (m) (100 - II) Giá trị D tính toán trên đây đươcj quy tròn theo tiêu chuẩn 120 ; 150; 200 ; 300 ;500 ; 600 mm Trong đó: là hệ số chọn = 0,6 C1 = 1 là hệ số xét đến độ dốc của vít tải Giả sử ta chọn đường kính D theo tiêu chuẩn là D = 120 (mm) S = 0,6 x D = 0,6 x 120 = 72 (mm) Khi đó ta xác định số vòng quay của vít tải là : Như vậy số vòng quay được xác định theo tiêu chuẩn là n = 45 v/ph Khi vít tải làm việc công sinh ra để khắc phục các lực sau: Lực ma sát giữa vật liệu và máng với vít xoắn, lực đẩy giữa vật liệu với nhau, lực tác dụng lên các ổ treo, lực làm vỡ vật liệu. Ta có thể xác định được công suất cần thiết trên trục của vít nằm ngang và nằm nghiêng theo công thức sau: (kw) (101 - II) Trong đó: Q : năng suất kg / h L : chiều dài phần làm việc của vít tải , nghĩa là từ nạp liệu đến tháo liệu Chọn L = 1,5 (m) hệ số trở lực, cản trở sự dịch chuyển của vật liệu. Hệ số này chỉ sự cản ma sát của vật liệu với cánh vít và máng. Á Ơ đây ta chọn = 1,21,3 H : chiều cao nâng vật liệu (m) H = 0 (m) K : hệ số xét đến sự mất ma sát trong ổ trục K = 1,5 2 =0,35(Kw) Công suất động cơ điện xác định theo công thức sau: Chọn động cơ truyền động cho trục vít: Từ phần tính toán trên ta tính được công suất yêu cầu của động cơ là N đc = 0,47 kw từ bảng P1.1 của / XII / ta chọn động cơ có ký hiệu 4A71B6Y3 có các thông số sau: P = 0,55 Kw n = 920 v/ph cos = 0,71 Động cơ truyền động qua hộp giảm tốc và khớp nối đàn hồi tới trục vít. Tốc độ yêu cầu của trục vít là n = 45 v/ph nên bộ truyền động trung gian ( hộp giảm tốc ) yêu cầu tỷ số truyền là: Theo bảng (3 - 1) của /43 – XII/ ta phân phối tỷ số truyền như sau: u1 = 6,07 ; u2 = 3,29 Momen trên trục 3 của hộp giảm tốc (XII) Trong đó: Plv : Công suất làm việc yêu cầu k : Hiệu suất khớp nối k = 0,95 ol : Hiệu suất ổ lăn ol = 0,99 Công suất trên trục 2: (XII) Trong đó: P3 : Công suất trên trục 3 br : Hiệu suất cặp bánh răng ăn khớp br = 0,95 ol : Hiệu suất ổ lăn ol = 0,99 Số vòng quay trên trục 1 bàng số vòng quay trên trục động cơ n1 = nđc = 920 v/ph Số vòng quay trục 2: n2 = n1 /u1 = 920 / 6,07 = 151,6 v/ph Số vòng quay trục 3: n3 = n2 / u2 = 151,6 / 3,29 = 46 v/ph Momen xoắn trên trục 1: Momen xoắn trên trục 2: Momen xoắn trên trục 3: Momen xoắn trên trục động cơ: Ta có bảng sau: Trục Thông số Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Công suất P (kw) 0,55 0,67 0,36 0,59 Tỷ số truyền 1 6,07 3,29 Số vòng quay 920 920 151 46 Momen xoắn 5709 6955 39686 12248 3. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XẢ LIỆU KIỂU CÁNH Thiết bị sấy tầng sôi và Xyclon +) Thiết bị xả liệu kiểu cánh nằm ở xả liệu của Xyclon và thiết bị tâng sôi như trên hình vẽ +) Thiết bị xả liệu kiểu cánh làm việc giống như thiết bị định lượng kiểu cánh. Vì vậy ta dùng các công thức của phần tính toán thiết bị định lượng kiểu cánh để tính cho thiết bị xả liệu kiểu cánh +) Năng suất của máy nạp liệu đinh lượng kiểu cánh được xác đinh theo công thức sau: Q = 60 x f x 1 x m x x k x n (kg/h) (143 - II) Trong đó: f : diện tích tiết diện quay của hốc hay ngăn (m2) l : chiều dài của thùng (m) : l = 200 (mm) m : số ngă n trong thùng m = 6 : khối lượng riêng của vật liệu = 100 kg / m3 k : hệ số đổ đầy trung bình của hốc : k = 0,2 n : số vòng quay của thùng trong 1 phút n = 20 v/ph Công suất trên trục của tang quay là: (143 - II) Ở đây lực F được xác định theo công thức Và lực Pn được xác định như sau (143 - II) Trong đó: R : bán kính thuỷ lực cửa vào (m) (m) f = a*b là diện tích cửa vào hay diện tích cửa thảo ở bunke: d2 là KT của xyclon a.b : chiều rộng và chiều dài của cửa (m2) c : chu vi cửa vào : (m) c = 2(a+b) (m) 0 góc nghiêng tự nhiên của vật liệu (độ) Kn : hệ số chuyển động của vật liệu g: gia tốc trọng trường , m/s2 : khối lượng riêng của vật liệu ’0 : góc nghiêng tự nhiên của vật liệu ở trạng thái chuyển động Ta có: +) +) (m) Trong đó: Công suất của động cơ điện: Trong đó : k2 : Hệ số kể tới ma sát của các bộ phạn k2 = 1,2 : Hiệu suất của bộ truyền = 0,85 Chọn động cơ truyền động cho trục vít : Từ phần tính toán trên ta tính được công suất yêu cầu của động cơ là Nđc = 0,47 kw từ bảng P 1.1 của (XII) ta chọn động cơ có ký hiệu 4A80B8Y3 có các thông số sau: P = 0,55 Kw n = 675 v/ph cos = 0,65 Động cơ truyền động qua hộp giảm tốc và khớp nối đàn hồi tới trục vít. Tốc độ yêu cầu của trục vít là n = 30 v/ph nên bộ truyền động trung gian ( hộp giảm tốc ) yêu cầu tỷ số truyền là: Theo bảng (3-1) của /43 – XII / ta phân phối só truyền như sau: u1 = 6,48 ; u2 = 3,47 Momen trên trục 3 của hộp giảm tốc (XII) Trong đó: Plv : Công suất làm việc yêu cầu k : Hiệu suất khớp nối k = 0,95 ol : Hiệu suất ổ lăn ol = 0,99 Công suất trên trục 2: (XII) Trong đó: P3 : Công suất trên trục 3 br : Hiệu suất cặp bánh răng ăn khớp br = 0,95 ol : Hiệu suất ổ lăn ol = 0,99 ] Công suất trên trục 1 là: (XII) Trong đó : P2 : Công suất trên trục 2 br : Hiệu suất cặp bánh răng ăn khớp br = 0,95 ol : Hiệu suất ổ lăn ol = 0,99 Số vòng quay trên trục 1 bằng số vòng quay trên trục động cơ n1 = nđc =920 v / ph Số vòng quay trục 2: n2 = n1/u1 = 920/6,48 = 104,2 v/ph Số vòng quay trục 3: n3 = n2/u2 = 104,2 / 3,47 = 30 v/ph Momen xoắn trên trục 1: Momen xoắn trên trục 2: Momen xoắn trên trục 3: Momen xoắn trên trục động cơ: Ta có bảng sau: Trục Thông số Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Công suất P(kw) 0,55 0,67 0,63 0,59 Tỷ số truyền 1 6,48 3,47 Số vòng quay 675 675 104,2 30 Momen xoắn 7781 9479 57740 187816 4. BỘ PHẬN RUNG VÀ TÍNH TOÁN. Bộ phận gây dao động gồm có trục lệch tâm và các miếng đối trọng để điều chỉnh biên độ dao động. Bộ truyền động cho khung chỉ nên dùng bánh đai và dây đai vì khi dao động thì bánh đai cũng dao động theo khung nên khoảng cách giữa hai bánh đai có xê dịch nhưng nhờ dây đai nên khắc phục được sự xê dịch đó. Bộ phận rung có thể làm việc với số vòng quay của trục lệch tâm 300 1500 v/ph biên độ dao động nằm trong khoảng 1 6 mm. Bộ phận rung được trình bày trên hình vẽ dưới đây: Cơ cấu rung 4.1). Quan hệ giưũa khối lượng khung và khối lượng đối trọng, giữa biên độ dao động và bán kính quay của đối trọng. Giả sử khung được đỡ (treo) bằng lò xo thì lực nén (kéo) trên 1 lò xo sẽ là: (N) Trong đó: Gs là trọng lượng của khung, N. Gọi K là độ cứng của lò xo tức là lực cần thiết để là cho lò xo bị nén (kéo) bằng một đơn vị chiều dài N /m, ta có thể thấy chu kỳ dao động của khung theo thuyết dao động đàn hồi sẽ là: Chu kỳ dao động của khung do lực ly tâm kích thích P của bộ phận rung gây nên thì bằng thời gian của vòng quay của trục lệch tâm, nghĩa là: Trong đó: n tính bằng vòng / phút. Khi khung làm việc thì chu kỳ dao động của khung phải bằng chu kỳ dao động cảu lực kích thích, nghĩa là: Hay là: Độ cứng cảu lò xo: Lực ly tâm kích tác dụng lên một lò xo, bằng: (XIII) Độ cứng của lò xo sẽ là: (XIII) Từ hai giá trị của K ta có: Từ đây rút ra: Gs x e = GQ x R. Trong đó: Gs : là trọng lượng khung, N. Trọng lượng của khung được tính như sau: Khung được cấu tạo từ: Thân, các thanh thép liên kết. . . . Khung làm từ thép V 70 x 70 dày 5 mm, có tổng chiều dài là: 15 m Do đó khối lượng của thân là: m = V x d Mà V = 0,04 x 1 x 0,005 x 15 = 0,003 (m3) D là khối lượng riêng của thép, d = 7850 kg/ m. Nên ta có : Khối lượng của khung là : m = 0,003 x 7850 = 23 kg. Trọng lượng của khung là : p = m.g = 23 x 10 = 230 N GQ : Là trọng lượng đối trọng, m. e : Là biện độ dao động, m. R : là bán kính quay của trọng tâm đối trọng, m. Bán kính quay của trọng tâm đối trọng được thay đổi biên độ dao động dao động của sàng, với bán kính quay khác nhau của đối trọng thì sẽ cho một biên độ dao động của sàng khác nhau. Ở đây, với biên độ dao động là 0,05 mm. Theo công thức trên ta có: GS x e = Gq x R Trong đó: GS là trọng lượng khung e là biên độ dao động Gq là trọng lượng khung R là bán kính quay củautrọng tâm đối trọng Quan hệ đã xét ở trên chỉ đúng khi lò xo làm việc ở trạng thái đàn hồi, nghĩa là vùng cộng hưởng. Thường lấy tốc độ làm việc lớn hơn tốc độ lúc công hưởng, nghĩa là lv = 2. ch. Để điều chỉnh biên độ dao động người ta phân trọng lượng của đối tượng làm hai phần: Phần thứ nhất ở trục lệch tâm có trọng lượng là GQl và có bán kính quay là r1, phần thứ hai là quả nặng lắp trên vô lăng có thể điều chỉnh vị trí của quả nặng. Khi đó quan hệ giữa đối trọng và bán kính quay của chúng được quay như sau: (XIII) Khi thay đổi góc đặt quả nặng một góc thì biên độ của sàng e sẽ thay đổi. Khi góc đặt = 0 thì sàng có biên độ lớn nhất: (XIII) Còn khi góc đặt = 1800 thì sàng có biên độ bé nhất và bằng : 4.2). Công suất của bộ phận rung Năng lượng tiêu hao của bộ phận rung chủ yếu để tạo ra động năng cho khối chuyển động và để khắc phục ma sát ở các ổ đỡ trục lệch tâm Động năngg cung cấp cho khối chuyển động sau một vòng quay của trục lệch tâm được tinh như sau: (N.m) Trong đó: GS : là trọng lượng khung , N. GS = 230 N. e : Biên độ dao động , m. e = 0,01 m. n : Số vòng quay của trục lệch tâm, vòng / phút. N = 300v/phút. Công suất bằng: Nđ = (Kw). Thay giá trị A vào ta có: Nđ = (Kw) (XIII) Ta có: Nđ = Công suất để thắng ma sát ở các ổ đỡ trục bằng (Kw). Trong đó: PQ : Lực ly tâm do đối trọng gây ra , N. V1 : Vận tốc vòng ở ổ đỡ của trục, m/s. Mà: Trong đó: GQ: Trọng lượng của đối trọng, N. R : Bán kính quay của đối trọng, m. r0 : Bán kính cổ trục chỗ lắp ổ đỡ, m. n : Số vòng quay của trục, vòng / phút. f : Hệ số ma sát trong ổ đỡ. Thay giá trị của PQ và v1 vào ta có: Công suất của động cơ điện sẽ là: Trong đó: : là hiệu suất truyền động. K : Hệ số dự trữ, K = 1,11,2. Vậy ta chọn động cơ có ký hiệu là 4A90LA8Y3 có P = 0,75 (Kw) và n = 05 v/p 4.3). Tính bộ truyền đai từ động cơ sang bộ phận rung. - Xác định các thông số của bộ truyền đai Trong đó: T là mômen xoắn ở trục đầu ra của động cơ (XII) Ta có: Chọn d1 theo tiêu chuẩn : d1 = 60 (mm) - Vận tốc của đai : (XII) - Đường kính bánh đai lớn: d2 = U x d1 (1 - ) =2,35 x 60 (1 – 0,01) = 126 (mm) Chọn d2 theo tiêu chuẩn : d2 = 140 (mm) - Tỷ số truyền thực tế: Sai lệch tỷ số truyền thoả mãn - Tính khoảng cách trục: aS = 1,5 (2,24 + 60) = 486 (mm) Tính lại chiều dài đai: (XII) Chọn l = 1500 (mm) - Số vòng chạy của đai (imax = 3...5) thoả mãn - Góc ôm ở bánh đai Thoả mãn - Xác định tiết diện và chiều rộng bánh đai: Ta có Tư tỷ số = dùng dai vải cao su chọn loại 5800 - ứng suất có ích cho phép Trong đó: ứng suất cho phép xác định bằng thực nghiệm :Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm :Hế số kể đến ảnh hưởng của lực ly tâm :Hệ số kể đến ảnh hưởng của bộ truyền đặt trong không gian =0,99 =1,03 =1 =K-K (XII) Trong đó: K=2,3 ; =9 Ta có: Tính bề rộng đai b= (XII) Trong đó là hệ số tải động, =,25 b= (mm) Vởy chiều rộng bánh đai B=50 (mm) Xác định lực tác dụng lên trục (XII) +)Ta có: Trong dó: là ứng suất ban đầu (N) +) Lực tác dụng lên đầu trục tai liệu tham khảo I) Bơm quạt máy nén Nguyễn Văn May II) Máy và thiết bị vận chuyển định lượng TS. Tôn Anh Minh III) Tính toán và thiết kế hệ thống sấy Trần Văn Phú IV)Hướng dẫn thiết kế hệ thống sấy Trần Văn Phú V) Cơ sơ thiết kế hệ thống sấy Xokolov VI) Sổ tay quá trình và thiết bị hoá chât TậpI Hồ Lê Viên VII) Tính toán thiết kế máy hoá chất Hồ Lê Viên VIII) Thiết bị trao đổi nhiệt Hà Mạnh Thư IX) Kỹ thuật sấy Hoàng Văn Chước X) Sổ tay quá trình hoá chât Tập II XI) kỹ thuật sấy Nguyễn Văn May XII) Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí TậpI+II Trịnh Chất – Lê Uyển XIII) Các máy gia công vật liệu rắn dẻo Tập I Hồ Lê viên