Đề tài Tìm hiểu thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt

PHAÀN 1: MÔÛ ÑAÀU Saáy laø moät quaù trình coâng ngheä ñöôïc söû duïng raát nhieàu trong thöïc teá saûn xuaát vaø ñôøi soáng. Trong coâng nghieäp nhö cheá bieán noâng – haûi saûn, cheá bieán goã, saûn xuaát vaät lieäu xaây döïng…, kyõ thuaät saáy ñoùng moät vai troø quan troïng trong daây chuyeàn saûn xuaát. Trong noâng nghieäp, saáy laø moät trong nhöõng coâng ñoaïn quan troïng cuûa coâng ngheä sau thu hoaïch… Saûn phaåm sau quaù trình saáy coù ñoä aåm thích hôïp, thuaän tieän cho vieäc baûo quaûn, vaän chuyeån, cheá bieán, ñoàng thôøi naâng cao chaát löôïng saûn phaåm. ÔÛ Ñoà aùn moân hoïc naøy, em xin trình baøy veà quy trình coâng ngheä vaø thieát bò saáy thuøng quay ñeå saáy ñaäu xanh nguyeân haït, naêng suaát 1 taán/h theo saûn phaåm. SÔ LÖÔÏC VEÀ NGUYEÂN LIEÄU Ñaäu xanh, coøn goïi laø luïc ñaäu, boubour, haricotdore, green bean. Teân khoa hoïc: Phaseolus aureus Roxb., Vigna aurea Roxb. Thuoäc hoï ñaäu Fabaceae (Papilonaceae). Moâ taû caây: caây thaûo, moïc ñöùng, ít phaân nhaùnh, cao 0,6m , laù coù 3 laù cheùt, laù cheùt hình traùi xoan, ba caïnh, maøu luïc saãm, coù loâng nhaùp. Hoa maøu vaøng hoaëc luïc, raát daøy ñaëc, xeáp thaønh chuøm ôû naùch, quaû naèm ngang hình truï, coù loâng roài nhaün, coù ñaàu nhoïn ngaén. Haït 10–15, phaân caùch nhau bôûi caùc vaùch, maøu luïc, boùng. Ñaäu xanh, cuøng vôùi ñaäu naønh, ñaäu ñen, ñaäu traéng, ñaäu Haø Lan.. ñeàu ñöôïc xeáp vaøo haøng hoï ñaäu. Ñaëc ñieåm chung cuûa chuùng laø chöùa nhieàu protein (25 –50%). Do ôû reã cuûa caây hoï ñaäu coù caùc noát saàn, ôû ñoù caùc vi khuaån coäng sinh phaùt trieån, coù khaû naêng laáy Nitô töø khoâng khí neân khoâng nhöõng cung caáp ñuû Nitô cho caây maø coøn laøm cho ñaát ñai theâm maøu môõ baèng nguoàn Nitô thöøa thaûi ra. Veà maët caáu taïo, hoï ñaäu thuoäc caùc haït hoï hoøa thaûo. Chuùng khoâng coù noäi nhuõ, noäi nhuõ cuûa chuùng bò maát trong quaù trình hình thaønh haït. Caáu taïo chuû yeáu cuûa hoï ñaäu goàm 3 phaàn: voû, töû dieäp (laù maàm) vaø phoâi (moäng). Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa haït ñaäu xanh: haït ñaäu xanh coù trung bình: 13,7% nöôùc 2,4% lipid 4,6% xenluloza 23% protit 52% glucid Moãi 100g ñaäu xanh cung caáp cho cô theå: 329 calo 62,7 mgCa 369,5 mgP 4,75% Fe 0,06mg% caroten 0,71mg% vitB1 0,15mg% vitB2 2,4mg% vitPP 4mg% vitC Ñaäu xanh ñöôïc troàng ôû khaép nöôùc ta, laáy haït chuû yeáu laøm thöïc phaåm, thöôøng ñöôïc cheá bieán ngay thaønh thöùc aên. Ñaäu xanh, ngoaøi protid coøn coù nhieàu glucid, chuû yeáu laø tinh boät, vaø ít lipid. Thaønh phaàn protein cuûa noù chöùa ñaày ñuû caùc acid amin khoâng thay theá. Tinh boät ñaäu xanh coù tyû leä amyloza töông ñoái raát cao (45 – 50%), ñöôïc duøng nhieàu ñeå cheá bieán mieán, laøm baùnh keïo … Vaán ñeà baûo quaûn ñaäu xanh cuõng nhö caùc nguyeân lieäu hoï ñaäu noùi chung laø khoù, vì ñaäu laø moâi tröôøng raát thích hôïp cho caùc loaïi saâu moït phaù hoaïi. Maët khaùc, neáu ñieàu kieän baûo quaûn khoâng toát nhö nhieät ñoä, ñoä aåm cao, ñaäu seõ bò “söôïng” (hoùa giaø) laøm giaûm chaát löôïng ñaäu. Muoán baûo quaûn laâu daøi thì haït phaûi coù chaát löôïng ban ñaàu toát, khoâng saâu moït vaø coù ñoä aåm an toaøn. Vì vaäy, quaù trình phôi, saáy haït sau khi thu hoaïch coù vai troø raát quan troïng trong baûo quaûn, cheá bieán cuõng nhö naâng cao chaát löôïng haït. Ñaäu xanh Thu hoaïch Phôi (saáy sô boä) Ñaäp, taùch haït Voû Laøm saïch Taïp chaát Phaân loaïi Saáy Laøm nguoäi Kieåm tra côõ haït Ñoùng goùi Thaønh phaåm QUY TRÌNH SAÁY ÑAÄU XANH HAÏT Ñaäu ñöôïc thu hoaïch töø ñoàng ruoäng, ngöôøi ta chaët caây vaø nhaët ñaäu ra. Khi môùi thu hoaïch töø ruoäng veà, haït thöôøng coù ñoä aåm cao trung bình 20 – 25%. Ñoái vôùi ñaäu xanh thu hoaïch caû voû thì phaûi phôi, saáy sô boä tôùi ñoä khoâ nhaát ñònh môùi taùch, laáy haït khoûi voû thuaän lôïi. Vieäc ñaäp vaø taùch haït ñaäu ra khoûi quaû coù theå laøm baèng maùy hoaëc baèng tay. Sau ñoù tieán haønh laøm saïch, taùch nhöõng taïp chaát trong haït nhö coû, raùc, maûnh, caønh laù, ñaát soûi, ñaù, maûnh kim loaïi… laãn vaøo haït khi thu hoaïch, taùch haït…. Coù theå taùch baèng saøng, raây: taïp chaát höõu cô (coû, raùc, caønh, laù…) lôùn hôn haït neân ôû lôùp treân cuøng, lôùp giöõa laø haït, lôùp döôùi cuøng laø ñaát, caùt, raùc vuïn nhoû hôn haït. Sau khi coù khoái ñaäu saïch thì tieán haønh laáy maãu ño ñoä aåm baèng maùy ño ñoä aåm ñeå xaùc ñònh ñoä aåm ban ñaàu. Tieáp theo, ngöôøi ta phaân loaïi ñaäu theo loaïi 1, 2, 3… theo kích côõ, coù theå duøng saøng vôùi caùc lôùp löôùi coù ñöôøng kính loã khaùc nhau. Sau khi phaân loaïi, tieán haønh saáy theo töøng loaïi ñaäu. Sau thôøi gian saáy phaûi kieåm tra laïi ñoä aåm, ñoä aåm thaønh phaåm ñaït 14% thì quaù trình saáy keát thuùc. Sau khi saáy, ñaäu ñöôïc laøm nguoäi töï nhieân hoaëc coù quaït thoåi ñeå giaûm noùng, traùnh duøng khoâng khí coù ñoä aåm cao ñeå thoâng gioù seõ laøm taêng ñoä aåm haït. Tieáp theo, khoái ñaäu ñöôïc kieåm tra laïi côõ haït ñeå loaïi boû nhöõng haït leùp, hoûng sau khi saáy. Coù theå duøng saøng ñeå phaân loaïi haït. Cuoái cuøng, ñaäu ñöôïc ñoùng goùi theo yeâu caàu thò tröôøng: 50 kg, 25 kg, 10 kg, 5 kg, 1kg. Saûn phaåm ñaäu xanh nguyeân haït. PHÖÔNG PHAÙP THÖÏC HIEÄN QUAÙ TRÌNH SAÁY Muoán baûo quaûn löông thöïc hoaëc cheá bieán saûn phaåm coù chaát löôïng cao, caùc loaïi haït caàn ñöôïc saáy khoâ xuoáng ñoä aåm baûo quaûn hoaëc cheá bieán. Ñeå thöïc hieän quaù trình saáy coù theå söû duïng nhieàu heä thoáng saáy nhö buoàng saáy, haàm saâùy, thaùp saáy, thuøng saáy… Moãi heä thoáng coù nhöõng öu, khuyeát ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng khaùc nhau. Cheá ñoä saáy coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán chaát löôïng saûn phaåm vì saáy laø moät quaù trình trao ñoåi nhieät – chaát phöùc taïp vaø laøm thay ñoåi khoâng nhöõng caáu truùc vaät lyù maø coøn caû thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nguyeân lieäu. Ñeå saáy ñaäu xanh laø noâng saûn daïng haït, ngöôøi ta thöôøng duøng thieát bò saáy thaùp hoaëc saáy thuøng quay. ÔÛ Ñoà aùn moân hoïc naøy, em choïn thieát bò saáy thuøng quay, laø thieát bò chuyeân duøng ñeå saáy vaät lieäu daïng haït, cuïc nhoû vaø ñöôïc duøng roäng raõi trong coâng ngheä sau thu hoaïch. Trong thieát bò saáy thuøng quay, vaät lieäu ñöôïc saáy ôû traïng thaùi xaùo troän vaø trao ñoåi nhieät ñoái löu vôùi taùc nhaân saáy. Trong quaù trình saáy, haït ñöôïc ñaûo troän maïnh vaø tieáp xuùc toát vôùi taùc nhaân saáy neân toác ñoä saáy nhanh vaø haït ñöôïc saáy ñeàu. Heä thoáng saáy thuøng quay coù theå laøm vieäc lieân tuïc vôùi naêng suaát lôùn. Taùc nhaân saáy söû duïng cho quaù trình saáy coù theå laø khoâng khí noùng hoaëc khoùi loø. Quaù trình saáy ñaäu xanh haït duøng laøm thöùc aên ñoøi hoûi ñaûm baûo tính veä sinh cho saûn phaåm, neân ôû ñaây em choïn taùc nhaân saáy laø khoâng khí, ñöôïc laøm noùng trong caloriphe, nhieät cung caáp cho khoâng khí trong caloriphe laø töø quaù trình ngöng tuï hôi nöôùc baõo hoøa. Nhieät ñoä taùc nhaân saáy ñöôïc choïn phuï thuoäc vaøo baûn chaát cuûa haït. Coù loaïi haït saáy ôû nhieät ñoä cao vaãn giöõ ñöôïc tính chaát vaät lyù, sinh lyù vaø coâng ngheä, nhöng coù loaïi khoâng cho pheùp saáy ôû nhieät ñoä cao. Ñoái vôùi ñaäu xanh laø loaïi nguyeân lieäu chöùa löôïng ñaïm cao thì saáy ôû nhieät ñoä thaáp, vôùi nhieät ñoä khoâng khí saáy töø 40 – 55oC Theo Ñoaøn Duï, Buøi Duy Haân, Voõ Vaên Maân, Loø saáy thuû coâng, NXB KHKT, Haø Noäi, 1971. . Do ñoù, em choïn nhieät ñoä taùc nhaân saáy ñöa vaøo thuøng saáy laø 55oC, cheá ñoä saáy cuøng chieàu. Quaù trình hoaït ñoäng cuûa heä thoáng: Ñaäu xanh coù ñoä aåm ban ñaàu 20% ñöôïc chuyeån vaøo thuøng saáy baèng baêng taûi vaø di chuyeån trong thuøng saáy cuøng chieàu vôùi taùc nhaân, vôùi ñoä chöùa ñaày 18%. Thuøng saáy hình truï troøn, ñaët nghieâng 1,7o so vôùi maët phaúng ngang, treân heä thoáng con laên ñôõ vaø con laên chaën. Toác ñoä quay thuøng laø 1 voøng/phuùt. Heä thoáng truyeàn ñoäng cho thuøng quay goàm baùnh raêng voøng laép treân voû thuøng, ñoäng cô truyeàn ñoäng vaø hoäp giaûm toác. Beân trong thuøng coù gaén caùc caùnh naâng doïc theo ñöôøng sinh cuûa thuøng ñeå naâng vaø ñaûo vaät lieäu, laøm taêng dieän tích tieáp xuùc giöõa vaät lieäu vaø taùc nhaân saáy, taêng beà maët trao ñoåi nhieät giuùp ñaåy nhanh quaù trình saáy. ÔÛ ñaàu nhaäp lieäu cuûa thuøng, caùnh naâng ñöôïc boá trí xoaén ñoùng vai troø nhö cô caáu höôùng doøng cho vaät lieäu saáy ñi vaøo thuøng. Khi thuøng quay, haït ñöôïc mang leân cao tôùi goùc rôi roài ñoå xuoáng, trong luùc ñoù taùc nhaân saáy noùng 55oC, ñöôïc quaït huùt vaän chuyeån ñi vôùi vaän toác 2,6 m/s, thoåi qua, trao ñoåi nhieät aåm vaø laøm khoâ haït. Nhôø ñoä nghieâng cuûa thuøng maø haït seõ ñöôïc vaän chuyeån daàn ra phía thaùo lieäu. Thôøi gian löu cuûa vaät lieäu trong thuøng saáy laø 0,8 giôø. Keát thuùc quaù trình saáy, ñaäu xanh coù ñoä aåm 14%, ñöôïc daãn ra ngoaøi baèng baêng taûi, ñöa vaøo heä thoáng ñoùng bao. Khoâng khí noùng ñöôïc ñöa qua xyclon ñeå laéng buïi roài thaûi ra ngoaøi. Hình 1: Moät soá heä thoáng saáy thuøng quay PHAÀN 2: TÍNH TOAÙN THIEÁT BÒ SAÁY Vaät lieäu saáy laø ñaäu xanh nguyeân haït coù caùc thoâng soá cô baûn nhö sau: Ñoä aåm ban ñaàu cuûa vaät lieäu saáy (theo nguyeân lieäu aåm): w1 = 20% = 0,2 Ñoä aåm cuoái cuûa vaät lieäu saáy (theo nguyeân lieäu aåm): w2 = 14% = 0,14 Ñoä xoáp cuûa khoái haït vaät lieäu (laáy theo haït ñaäu naønh): [11] e = 0,44 Khoái löôïng rieâng cuûa haït vaät lieäu: [5] rr = 1000 4 1400 kg/m3 Khoái löôïng rieâng theå tích cuûa vaät lieäu: kg/m3 Choïn rv = 650 kg/m3 Nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu khoâ: [6] Cvk = 1,2 4 1,7 kJ/kg.oK Choïn Cvk = 1,5 kJ/kg.oK Ñöôøng kính trung bình cuûa haït vaät lieäu: d = 5 mm = 0,005m Naêng suaát (theo saûn phaåm): G2 = 1000 kg/h. TÍNH CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT Tính caùc thoâng soá cuûa taùc nhaân saáy: Caùc coâng thöùc söû duïng: [1], [10] Duøng taùc nhaân saáy laø khoâng khí. Phaân aùp suaát baõo hoøa cuûa hôi nöôùc trong khoâng khí aåm theo nhieät ñoä: ,bar (CT 2.31, [10]) Ñoä chöùa aåm: ,kg/kgkk (CT 2.18, [10]) vôùi: . B: aùp suaát khí trôøi, B = 1at = 0,981 bar Enthapy cuûa khoâng khí aåm: ,kJ/kgkk (CT 2.25, [10]) vôùi: . Cpk : nhieät dung rieâng cuûa khoâng khí khoâ, Cpk = 1,004 kJ/kgoK . Cpa : nhieät dung rieâng cuûa hôi nöôùc, Cpa = 1,842 kJ/kgoK . r : aån nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc, r =2500 kJ/kg Theå tích rieâng cuûa khoâng khí aåm: ,m3/kgkk (CT VII.8, [1]) vôùi: . R : haèng soá khí, R =8314 J/kmol.ñoä . M : khoái löôïng khoâng khí, M = 29 kg/kmol . B, pb : aùp suaát khí trôøi vaø phaân aùp suaát baõo hoøa cuûa hôi nöôùc trong khoâng khí, N/m2 Löu löôïng khoâng khí aåm: V = v.L ,m3/kg vôùi: . L : löu löôïng khoâng khí khoâ, kg/h . v : theå tìch rieâng cuûa khoâng khí aåm, m3/h Khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí aåm: ,kg/m3 (CT 1.11, [8]) trong ñoù: . ro = 1,293 kg/m3: khoái löôïng rieâng khoâng khí khoâ ôû ñieàu kieän chuaån . To = 273oK : nhieät ñoä khoâng khí ôû ñieàu kieän chuaån. Tính caùc thoâng soá cuûa taùc nhaân saáy: Traïng thaùi khoâng khí ngoaøi trôøi: ñöôïc bieåu dieãn baèng traïng thaùi A, xaùc ñònh baèng caëp thoâng soá (to, wo). Do vaät lieäu saáy laø ñaäu xanh coù theå ñöôïc troàng vaø thu hoaïch nhieàu vuï trong moät naêm, tuy nhieân tính theo muøa möa, ít naéng thì thieát bò seõ laøm vieäc toát quanh naêm. Vì vaäy, ta choïn traïng thaùi A theo giaù trò trung bình vaøo thaùng 9 ôû Thaønh phoá Hoà Chí Minh: [1] A: to = 27 oC wo = 84% (bar) (kg/kgkk) (kJ/kgkk) (m3/kgkk) Khoâng khí ñöôïc quaït ñöa vaøo caloriphe vaø ñöôïc ñoát noùng ñaúng aåm (x1 = xo) ñeán traïng thaùi B (x1, t1). Traïng thaùi B cuõng laø traïng thaùi cuûa taùc nhaân saáy vaøo thuøng saáy. Nhieät ñoä t1 taïi ñieåm B laø nhieät ñoä cao nhaát cuûa taùc nhaân saáy, do tính chaát cuûa vaät lieäu saáy vaø cheá ñoä coâng ngheä quy ñònh. Nhieät ñoä cuûa taùc nhaân saáy ôû B ñöôïc choïn phaûi thaáp hôn nhieät ñoä hoà hoùa cuûa tinh boät ñaäu xanh. Do ñaäu xanh laø loaïi haït giaøu tinh boät, ban ñaàu khi ñoä aåm cuûa vaät lieäu saáy coøn cao, neáu vaät lieäu tieáp xuùc vôùi taùc nhaân saáy nhieät ñoä cao thì lôùp beà maët cuûa haït tinh boät bò hoà hoùa vaø taïo thaønh moät lôùp keo moûng bòt kín beà maët thoaùt aåm töø trong loøng vaät lieäu ra ngoaøi. Quy taéc saáy ñoái vôùi loaïi nguyeân lieäu chöùa löôïng ñaïm cao thì saáy ôû nhieät ñoä thaáp, ví duï nhö saáy moät soá loaïi ñaäu haït chöùa nhieàu ñaïm thì nhieät ñoä khoâng khí saáy töø 40 – 55oC. Do ñoù, choïn ñieåm B: t1 = 55oC x1 = xo = 0,0194 (kg/kgkk) (bar) (kJ/kgkk) (m3/kgkk) Khoâng khí ôû traïng thaùi B ñöôïc ñaåy vaøo thieát bò saáy ñeå thöïc hieän quaù trình saáy lyù thuyeát (I1 = I2). Traïng thaùi khoâng khí ôû ñaàu ra cuûa thieát bò saáy laø C (t2, w2). Nhieät ñoä cuûa taùc nhaân saáy ra khoûi thieát bò saáy t2 tuøy choïn sao cho toån thaát nhieät do taùc nhaân saáy mang ñi laø beù nhaát, nhöng phaûi traùnh hieän töôïng ñoïng söông, nghóa laø traùnh traïng thaùi C naèm treân ñöôøng baõo hoøa. Ñoàng thôøi, ñoä chöùa aåm cuûa taùc nhaân saáy taïi C phaûi nhoû hôn ñoä aåm caân baèng cuûa vaät lieäu saáy taïi ñieåm ñoù ñeå vaät lieäu saáy khoâng huùt aåm trôû laïi. ª tñs ≈ 31oC Vôùi I2 = I1 = 105,8369 kJ/kgkk w = 100% Choïn t2 = 35oC. (bar) (kg/kgkk) (m3/kgkk) So saùnh x2 vôùi ñoä aåm caân baèng cuûa vaät lieäu saáy: Baûng 1: Haøm aåm caân baèng wcb cuûa vaät lieäu saáy (vôùi vaät lieäu saáy laø ñaäu naønh): [5], [9] (kg aåm/kg chaát khoâ) toC Ñoä aåm khoâng khí, j% 20 30 40 50 60 70 80 90 100 30 - 0,0563 0,06 0,068 0,0846 0,103 0,142 0,199 0,304 20 0,054 0,065 0,071 0,08 0,095 0,116 0,153 0,209 - Ta thaáy, taïi ñieåm C (t2 = 35oC, w2 = 78,4%), haøm aåm caân baèng cuûa vaät lieäu saáy wcb » 0,128 (kg/kg) ª Ñoä chöùa aåm cuûa khoâng khí x2 < wcb, vaät lieäu saáy khoâng huùt aåm trôû laïi. Toùm laïi, traïng thaùi taùc nhaân saáy trong quaù trình saáy lyù thuyeát: Baûng 2 : Traïng thaùi taùc nhaân saáy trong quaù trình saáy lyù thuyeát: Ñaïi löôïng Traïng thaùi khoâng khí ban ñaàu (A) Traïng thaùi khoâng khí vaøo thieát bò saáy (B) Traïng thaùi khoâng khí ra khoûi thieát bò saáy (C) t (oC) 27 55 35 w (ñôn vò) 0,84 0,1915 0,7844 x (kg/kgkk) 0,0194 0,0194 0,0290 I (kJ/kgkk) 76,7213 105,8369 105,8369 pb (bar) 0,0355 0,1556 0,0558 v (m3/kgkk) 0,9083 0,9931 0,9465 Tính caân baèng vaät chaát: [8] Naêng suaát thieát bò saáy theo nhaäp lieäu: (kg/h) Löôïng aåm caàn taùch: W = G1 – G2 = 1075 – 1000 = 75 (kg/h) Löôïng taùc nhaân khoâ caàn thieát: (kg/h) Löôïng taùc nhaân tieâu hao rieâng: (kgkk/kg aåm) TÍNH CAÂN BAÈNG NAÊNG LÖÔÏNG [10] Quaù trình saáy khoâng coù boå sung nhieät löôïng, QBS = 0 Thieát bò saáy thuøng quay khoâng coù thieát bò chuyeån taûi, QCT = 0 Nhieät löôïng ñöa vaøo thieát bò saáy goàm: Nhieät löôïng do taùc nhaân saáy nhaän ñöôïc trong caloriphe: L(I1 – Io) Nhieät löôïng do vaät lieäu saáy mang vaøo: [(G1 - W)Cv1 + WCa].tv1 Nhieät löôïng ñöa ra khoûi thieát bò saáy goàm: Nhieät löôïng toån thaát do taùc nhaân saáy mang ñi: L(I2 – Io) Nhieät löôïng toån thaát qua cô caáu bao che: QBC Nhieät löôïng do vaät lieäu saáy mang ra: G2.Cv2.tV2 Vôùi: tv1 : nhieät ñoä ban ñaàu cuûa vaät lieäu saáy, thöôøng laáy baèng nhieät ñoä moâi tröôøng: tv1 = to = 27oC tv2 : nhieät ñoä cuoái cuûa vaät lieäu saáy sau khi ra khoûi thieát bò saáy: tv2 = t2 – (5 410oC) = 35 – 5 = 30oC Cv1 = Cv2 = Cv : nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu saáy vaøo vaø ra khoûi thieát bò saáy laø nhö nhau. ÔÛ ñaây, Cv laø nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu saáy vôùi ñoä aåm w2: Cv = Cvk(1-w2) + Ca.w2 ,kJ/kgoK ä Ca: nhieät dung rieâng cuûa aåm. Vôùi aåm laø nöôùc thì: Ca = Cn = 4,18 kJ/kgoK Cv = Cvk(1-w2) + Ca.w2 = 1,5.(1 - 0,14) + 4,18.0,14 = 1,8752 (kJ/kgoK) Caân baèng nhieät löôïng vaøo vaø ra heä thoáng saáy: L(I2 – I1) + [(G1 - W)Cv1 + WCa].tv1 = L(I2 – Io) + QBC + G2.Cv2.tV2 Ñaët: Qv = G2Cv(tv2 – tv1) : toån thaát nhieät do vaät lieäu saáy mang ñi. Maët khaùc: G2 = G1 – W Cv1 = Cv2 = Cv Nhieät löôïng tieâu hao cho quaù trình saáy thöïc: Q = L(I1 – Io) = L(I2 – Io) + QBC + Qv - WCatv1 Nhieät löôïng tieâu hao rieâng (cho 1kg aåm caàn boác hôi): q = l(I1 – Io) = l(I2 – Io) + qBC + qv – Catv1 trong ñoù: ; Toån thaát nhieät do vaät lieäu saáy: Qv = G2Cv(tv2 – tv1) = 1000.1,8752.(30 – 27) = 5625,6 (kJ/h) (kJ/kg aåm) Nhieät do aåm trong vaät lieäu ñöa vaøo: WCatv1 = 75.4,18.27 = 8464,5 (kJ/h) Ca.tv1 = 4,18.27 = 112,86 (kJ/kg aåm) Toån thaát nhieät qua cô caáu bao che: QBC = (0,03 4 0,05).Qhi [14] Qhi : nhieät höõu ích, laø nhieät caàn thieát ñeå laøm bay hôi aåm trong vaät lieäu: Qhi = W.[rtv1 + Ca(t2 – tv1)] [8] vôùi: rtv1 : aån nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc trong vaät lieäu saáy ôû nhieät ñoä vaøo, rtv1 = 2500 kJ/kg Ca : nhieät dung rieâng cuûa aåm. Vôùi aåm laø hôi nöôùc thì: Ca = Cpa = 1,842 kJ/kgoK Qhi = 75.[2500 + 1,842.(35 – 27)] = 188605,2 (kJ/h) QBC = 0,03.Qhi = 0,03.188605,2 = 5658,156 (kJ/h) (kJ/kg aåm) Ñaët: D = Catv1 – qBC – qv : nhieät löôïng rieâng caàn boå sung cho quaù trình saáy thöïc, laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho söï sai khaùc giöõa quaù trình saáy thöïc teá vaø saáy lyù thuyeát. Vôùi quaù trình saáy lyù thuyeát: D = 0 Nhieät löôïng tieâu hao cho quaù trình saáy lyù thuyeát: Q = L(I2 – Io) = 7837,742.(105,8369 – 76,7213) = 228200,399 (kJ/h) q = l(I2 – Io) = 104,503.(105,8369 – 76,7213) = 3042,672 (kJ/kg aåm) Vôùi quaù trình saáy thöïc teá: D ≠ 0 D = Catv1 – qBC – qv = 112,86 – 75,4421 – 75,008 = -37,5901 (kJ/kg aåm) D < 0 Catv1 < qBC + qv I2 < I1 traïng thaùi taùc nhaân saáy sau quaù trình saáy thöïc naèm döôùi ñöôøng I1 (ñöôøng saáy thöïc teá naèm döôùi ñöôøng saáy lyù thuyeát) Töø ñoù ta xaùc ñònh laïi caùc tính chaát cuûa taùc nhaân saáy khi ra khoûi thuøng saáy: Tuy nhieân vì l chöa bieát neân ta xaùc ñònh ñoä chöùa aåm x2 tröôùc thoâng qua t2 ñaõ bieát: (kg/kgkk) (kJ/kgkk) (bar) (m3/kgkk) Toùm laïi, traïng thaùi cuûa taùc nhaân saáy trong quaù trình saáy thöïc teá: Baûng 3: Traïng thaùi cuûa taùc nhaân saáy trong quaù trình saáy thöïc: Ñaïi löôïng Traïng thaùi khoâng khí ban ñaàu (A) Traïng thaùi khoâng khí vaøo thieát bò saáy (B) Traïng thaùi khoâng khí ra khoûi thieát bò saáy (C’) t (oC) 27 55 35 w (ñôn vò) 0,84 0,1915 0,7436 x (kg/kgkk) 0,0194 0,0194 0,0274 I (kJ/kgkk) 76,7213 105,8369 105,5365 pb (bar) 0,0355 0,1556 0,0558 v (m3/kgkk) 0,9083 0,9931 0,9442 Hình 2: Ñoà thò I – d khoâng khí aåm Löôïng taùc nhaân khoâ caàn thieát: (kg/h) Löôïng taùc nhaân tieâu hao rieâng: (kg/kg aåm) Löôïng nhieät caàn cung caáp cho quaù trình saáy thöïc: Q = L(I2 – Io) + QBC + Qv - WCatv1 = 9383,8531.(105,5365-76,7214) + 5658,156 + 5625,6 – 8464,5 = 273216,3084 (kJ/h) Löôïng nhieät cung caáp rieâng: (kJ/kg aåm) Hieäu suaát saáy: TÍNH THÔØI GIAN SAÁY [8] Tính cöôøng ñoä saáy: Nhieät ñoä trung bình cuûa taùc nhaân saáy trong thieát bò saáy: (oC) Ñoä aåm trung bình cuûa taùc nhaân saáy trong thieát bò saáy: Phaân aùp suaát baõo hoøa cuûa hôi nöôùc trong taùc nhaân saáy: (bar) Khoái löôïng rieâng cuûa taùc nhaân: (kg/m3) Choïn caùc thoâng soá ñeå tính cöôøng ñoä saáy: Baûng 4 : Caùc thoâng soá choïn ñeå tính cöôøng ñoä saáy: STT Ñaïi löôïng Kyù hieäu Ñôn vò Khoaûng giôùi haïn Taøi lieäu tham khaûo Choïn 1 Toác ñoä trung bình cuûa taùc nhaân trong thuøng saáy vk m/s 2 4 3 [1] 2,6 2 Soá voøng quay cuûa thuøng n v/ph 1 4 8 [8] 1 3 Heä soá chöùa ñaày cuûa vaät lieäu trong thuøng b phaàn ñôn vò Ñoái vôùi thuøng coù caùnh naâng, b = 0,18 [8] 0,18 4 Goùc nghieâng cuûa thuøng a ñoä 1,15 4 3,82 (1/15 4 1/50 rad) [8] 1,7 5 Goùc nghieâng töï nhieân cuûa vaät lieäu c ñoä 24 4 32 (ñoái vôùi ñaäu naønh) [12] 27 6 Ñöôøng kính trung bình haït vaät lieäu d m 0,005 7 Khoái löôïng rieâng theå tích vaät lieäu rv kg/m3 560 4 784 [5], [12] 650 8 Soá caùnh trong thuøng Z caùnh 8 Khi söû duïng daïng caùnh naâng thì caùc thoâng soá ñaëc tröng cuûa caáu truùc daïng caùnh: [8] ; vôùi: . h : chieàu cao rôi trung bình cuûa haït vaät lieäu, m . DT : ñöôøng kính trong cuûa thuøng saáy, m . Fc : beà maët chöùa vaät lieäu cuûa caùnh, m2 Cöôøng ñoä bay hôi theå tích A xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc nghieäm ñoái vôùi vaät lieäu daïng haït: ,kg/m3h trong ñoù: B : yeáu toá caáu truùc cuûa thuøng quay Whmax : ñoä huùt aåm cöïc ñaïi cuûa vaät lieäu. Theo [8], tröôøng hôïp neáu W2 á Whmax thì laáy Whmax ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: vôùi: . Wcb : ñoä aåm caân baèng cuûa vaät lieäu, % . B : heä soá phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä. Vì w < 1 ln w < 0 ñeå B > 0 thì Wcb > Whmax (1) Maø quaù trình saáy ôû ñaây coù ñoä aåm cuoái (W2 = 14%) > ñoä aåm caân baèng (Wcb = 12,8%): W2 > Wcb (2) (1), (2) W2 á Whmax Vaäy ta laáy trong coâng thöùc tính A. (kg/m3h) Tính thôøi gian saáy: (h) = 47,37 (ph) TÍNH THIEÁT BÒ CHÍNH [8] Tính kích thöôùc thuøng quay: Theå tích thuøng saáy: (m3) Choïn ñöôøng kính thuøng, theo tieâu chuaån: DT = 1,2m Chieàu daøi thuøng: (m) Choïn LT = 6,5m thoûa ñieàu kieän Khi ñoù, theå tích cuûa thuøng saáy: (m3) Thôøi gian löu: Thôøi gian maø vaät lieäu löu truù trong thuøng (thôøi gian vaät lieäu ñi heát chieàu daøi thuøng): (h) = 48,01 (ph) thoûa ñieàu kieän t1 á t Kieåm tra toác ñoä quay cuûa thuøng: ,vg/ph trong ñoù: . k1 : heä soá löu yù ñeán ñaëc tính chuyeån ñoäng cuûa vaät lieäu. Tröôøng hôïp saáy xuoâi chieàu: k1 = 0,2 4 0,7 ª Choïn k1 = 0,5 . m : heä soá löu yù ñeán daïng caùnh trong thuøng. Ñoái vôùi caùnh naâng, m = 0,5 (vg/ph) Sai soá so vôùi giaù trò choïn: e < 5% ª choïn n = 1 vg/ph laø hôïp lyù. Kieåm tra vaän toác taùc nhaân saáy: Baûng 5: Löu löôïng vaø khoái löôïng rieâng khoâng khí saáy taïi caùc ñieåm cuûa quaù trình saáy thöïc: Ñaïi löôïng Kyù hieäu – Ñôn vò Traïng thaùi khoâng khí ban ñaàu – A (traïng thaùi 1) Traïng thaùi khoâng khí vaøo thieát bò saáy – B (traïng thaùi 2) Traïng thaùi khoâng khí ra khoûi thieát bò saáy - C’ (traïng thaùi 3) Ghi chuù Nhieät ñoä t (oC) 27 55 35 Baûng 3 Ñoä aåm w (ñôn vò) 0,84 0,1915 0,7436 Baûng 3 Löu löôïng V (m3/h) 8523,6411 9319,1810 8860,1435 V (m3/s) 2,3677 2,5887 2,4612 Khoái löôïng rieâng r (kg/m3) 1,1631 1,0638 1,1277 Löôïng taùc nhaân saáy trung bình trong thuøng saáy: (m3/h) = 2,5249 (m3/s) Tieát dieän chaûy cuûa taùc nhaân: (m2) Vaän toác taùc nhaân saáy: (m/s) Sai soá so vôùi vaän toác choïn: e < 5% ª choïn vk = 2,6 m/s laø hôïp lyù. Tính beà daøy caùch nhieät cuûa thuøng: Maùy saáy coù theå coù hay khoâng coù boïc lôùp caùch nhieät. Ñeå traùnh nhieät trong maùy saáy maát maùt nhieàu vaø ñeå ñaûm baûo nhieät doä beân ngoaøi maùy saáy coù theå cho pheùp coâng nhaân laøm vieäc beân caïnh ñöôïc thì thöôøng boïc lôùp caùch nhieät cho maùy saáy. 5.1. Heä soá caáp nhieät töø doøng taùc nhaân saáy ñeán thaønh trong cuûa thuøng a1: Baûng 6 : Caùc thoâng soá cuûa taùc nhaân saáy trong thuøng saáy: STT Thoâng soá Kí hieäu Ñôn vò Nguoàn – Coâng thöùc Giaù trò 1 Vaän toác vk m/s (III.1) 2,6 2 Nhieät ñoä trung bình tk oC (III.1) 45 3 Heä soá daãn nhieät lk W/m.oK Baûng 30, [3] 0,02755 4 Ñoä nhôùt mk Ns/m2 Baûng I.114, [1] 1,9314.10-5 5 Khoái löôïng rieâng rk kg/m3 (III.1) 1,0910 6 Ñoä nhôùt ñoäng nk m2/s 1,7702.10-5 Cheá ñoä chaûy cuûa taùc nhaân saáy trong thieát bò: Chuaån soá Reynolds: Re > 104 ª doøng taùc nhaân chaûy roái trong thuøng saáy. Quaù trình truyeàn nhieät trong thuøng xem nhö laø quaù trình truyeàn nhieät trong oáng coù doøng chaûy xoaùy roái, laø quaù trình truyeàn nhieät do söï troän laãn cuûa caùc lôùp löu chaát trong vaø ngoaøi xa truïc cuûa doøng chaûy. Coù theå boû qua söï truyeàn nhieät do ñoái löu töï nhieân. [2] Vaäy, quaù trình truyeàn nhieät giöõa taùc nhaân saáy vaø thaønh thieát bò laø truyeàn nhieät do ñoái löu cöôõng böùc, doøng chaûy trong oáng coù . Chuaån soá Nusselt: Nu = 0,018.el.Re0,8 (CT 3.32, [3]) trong ñoù: ª el = 1,135 (Baûng II-2, [2]) Vôùi: Re = 1,76.105 Nu = 0,018.1,135.(1,7625.105)0,8 = 321,4382 Heä soá caáp nhieät a1: (W/m2.K) Heä soá caáp nhieät töø thaønh ngoaøi cuûa thuøng saáy ñeán moâi tröôøng xung quanh a2: Quaù trình truyeàn nhieät töø thaønh ngoaøi cuûa thieát bò saáy ñeán moâi tröôøng xung quanh laø quaù trình truyeàn nhieät do ñoái löu töï nhieân vaø do böùc xaï nhieät. Heä soá caáp nhieät do ñoái löu töï nhieân a’2 : Do thuøng saáy ñaët naèm ngang vôùi goùc nghieâng a = 1,7o neân vieäc xaùc ñònh heä soá caáp nhieät do ñoái löu töï nhieân xem nhö laø xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa oáng naèm ngang khi khoâng khí coù theå tích lôùn chuyeån ñoäng töï do. Theo [3], ñoái vôùi tröôøng hôïp naøy, caùc haèng soá vaät lyù khi tính chuaån soá Nu, Gr laáy theo nhieät ñoä trung bình cuûa löu chaát ôû xa oáng, töùc laø laáy theo nhieät ñoä trung bình cuûa khoâng khí moâi tröôøng. Baûng 7: Caùc thoâng soá cuûa khoâng khí beân ngoaøi thuøng saáy: STT Thoâng soá Kí hieäu Ñôn vò Nguoàn – Coâng thöùc Giaù trò 1 Nhieät ñoä to oC (II) 27 2 Heä soá daãn nhieät lo W/m.oK Baûng 30, [3] 0,02629 3 Ñoä nhôùt mo Ns/m2 Baûng I.114, [1] 1,8464.10-5 4 AÙp suaát hôi baõo hoøa pb bar (II) 0,0355 5 Khoái löôïng rieâng ro kg/m3 CT1.11, [8] 1,1631 6 Ñoä nhôùt ñoäng no m2/s 1,5875.10-5 Choïn nhieät ñoä thaønh ngoaøi cuûa thuøng (phía tieáp xuùc vôùi khoâng khí): tw4 = 35oC ª laø nhieät ñoä thích hôïp ñeå nhieät töø taùc nhaân saáy sau khi truyeàn qua vaùch thuøng vaø lôùp caùch nhieät ñeán phía thaønh ngoaøi cuûa thuøng thì khoâng coøn quaù noùng, an toaøn cho ngöôøi laøm vieäc. Do heä soá daãn nhieät cuûa theùp lôùn neân xem nhö nhieät ñoä khoâng ñoåi khi truyeàn qua beà daøy thaân thuøng vaø lôùp baûo veä. Sô ñoà truyeàn nhieät: to tw4 tw1 d1 d2 d3 tk d1 : beà daøy thaân thuøng d2 : beà daøy lôùp caùch nhieät d3 : beà daøy lôùp baûo veä Hình 3: Sô ñoà truyeàn nhieät qua vaùch thuøng Choïn caùc beà daøy cuûa thuøng: Baûng 8: Caùc beà daøy thuøng vaø vaät lieäu: STT Ñaïi löôïng Kyù hieäu Giaù trò choïn (m) Vaät lieäu Heä soá daãn nhieät l (W/mK) 1 Beà daøy thuøng d1 0,008 CT3 50 2 Beà daøy lôùp caùch nhieät d2 0,001 Boâng thuûy tinh 0,05 3 Beà daøy lôùp baûo veä d3 0,001 CT3 50 Ñöôøng kính ngoaøi cuûa thuøng saáy: Dng = DT + 2.( d1 + d2 + d3) = 1,2 + 2.(0,008 + 0,001 + 0,001) = 1,22 (m) Chuaån soá Grashof: [2] Chuaån soá Nusselt: [1] Nu = 0,47. Gr0,25 = 0,47. (1,8849.109)0,25 = 97,9312 Heä soá caáp nhieät a’2 : (W/m2K) Heä soá caáp nhieät do böùc xaï nhieät a’’2 : [1] (CT V.135, [1]) ,W/m2K trong ñoù: . Qbx : nhieät trao ñoåi do böùc xaï, W . F : beà maët böùc xaï, m2 . T1 : nhieät ñoä cuûa vaät theå noùng, oK , T1 = Tw4 . T2 : nhieät ñoä cuûa vaät theå nguoäi, laø nhieät ñoä khoâng khí bao quanh thuøng, oK , T2 = To . e1-2 : ñoä ñen cuûa heä. Ñoái vôùi böùc xaï giöõa khí vaø beà maët vaät theå, do beà maët cuûa khí lôùn hôn beà maët vaät theå neân ñoä ñen cuûa heä xem nhö baèng ñoä ñen cuûa vaät theå: e1-2 ≈ e1 = 0,8 4 1 ª Choïn e1-2 = 0,8. ª (W/m2.K) (CT V.134, [1]) Heä soá caáp nhieät chung a2 : [1] (W/m2.K) Heä soá truyeàn nhieät K: [3] Heä soá truyeàn nhieät K ñoái vôùi töôøng hình oáng coù chieàu daøy khoâng daøy laém so vôùi ñöôøng kính, khi boû qua nhieät trôû cuûa lôùp caùu: (W/m2.K) Tính beà maët truyeàn nhieät F: [14] Ñöôøng kính trung bình cuûa maùy saáy: (m) Beà maët truyeàn nhieät: goàm dieän tích xung quanh thuøng vaø dieän tích hai maët ñaàu cuûa thuøng: (m2) Tính hieäu soá nhieät ñoä trung bình giöõa taùc nhaân saáy vaø khoâng khí beân ngoaøi Dttb: [14] Goïi: . t1ñ, t1c : nhieät ñoä ñaàu vaø cuoái cuûa taùc nhaân saáy khi ñi qua thuøng saáy tñ1 = t1 = 55oC tc1 = t2 = 35oC . t2ñ, t2c : nhieät ñoä moâi tröôøng xung quanh, t2ñ = t2c = to = 27oC Hieäu soá nhieät ñoä cuûa 2 doøng löu chaát ôû ñaàu vaøo vaø ra cuûa thuøng saáy: Dtñ = t1ñ – t2ñ = 55 – 27 = 28 (oC) Dtc = t1c – t2c = 35 – 27 = 8 (oC) Hieäu soá nhieät ñoä trung bình giöõa taùc nhaân saáy vaø khoâng khí beân ngoaøi: (oC) Tính löôïng nhieät maát maùt ra xung quanh: [14] Xem nhieät truyeàn töø beân trong thuøng saáy qua lôùp caùch nhieät, ñeán moâi tröôøng beân ngoaøi laø oån ñònh. Löôïng nhieät ñoù chính laø löôïng nhieät maát maùt ra moâi tröôøng xung quanh khi boác hôi 1kg aåm qxq. Ñoái vôùi maùy saáy thuøng quay thì löôïng nhieät maát maùt ra moâi tröôøng xung quanh naøy cuõng laø nhieät toån thaát qua cô caáu bao che qBC. Theo phöông trình truyeàn nhieät: (J/kg aåm) So saùnh vôùi löôïng nhieät toån thaát qua cô caáu bao che ñaõ giaû thieát ban ñaàu: e < 5% ª giaû thieát veà chieàu daøy lôùp caùch nhieät ban ñaàu laø hôïp lyù. Kieåm tra beà daøy thuøng: [15] Vaät lieäu cheá taïo thuøng choïn laø theùp CT3, coù caùc tính chaát sau: Baûng 9: Caùc tính chaát cuûa vaät lieäu cheá taïo thuøng: [15] STT Thoâng soá Kí hieäu Ñôn vò Nguoàn – Coâng thöùc Giaù trò 1 ÖÙng suaát tieâu chuaån [s*] N/mm2 Hình 1.1 140 2 Giôùi haïn an toaøn h ñôn vò trang 26 1 3 Heä soá beàn moái haøn jh ñôn vò Baûng 1.7 0,95 4 ÖÙng suaát cho pheùp [s] N/mm2 [s] = jh.[s*] (CT 1.9) 140 AÙp suaát laøm vieäc cuûa heä thoáng: thuøng saáy laøm vieäc ôû aùp suaát thöôøng (khoâng coù aùp suaát), theo [1], chieàu daøy thaønh thieát bò tính theo thieát bò laøm vieäc vôùi aùp suaát trong nhöng laáy p khoâng beù hôn 0,1.106 N/m2. ª aùp suaát laøm vieäc cuûa heä thoáng, laáy: p = 0,1.106 N/m2 = 0,1 N/mm2 Ta coù : Do ñoù beà daøy toái thieåu cuûa thaân thuøng: (CT 5.3, [15]) Heä soá boå sung kích thöôùc: C = Ca + Cb + Cc + Co (CT 1.10, [15]) Baûng 10: Caùc heä soá boå sung kích thöôùc cho beà daøy thuøng: STT Heä soá boå sung kích thöôùc Kí hieäu Giaù trò (mm) Ghi chuù 1 Heä soá boå sung do aên moøn hoùa hoïc Ca 0 Ñoái vôùi vaät lieäu beàn trong moâi tröôøng coù ñoä aên moøn hoùa hoïc khoâng lôùn hôn 0,05 mm/naêm. 2 Heä soá boå sung do baøo moøn cô hoïc Cb 1 Do nguyeân lieäu laø caùc haït raén chuyeån ñoäng, va ñaäp trong thieát bò. Giaù trò Cb choïn theo thöïc nghieäm. 3 Heä soá boå sung do sai leäch khi cheá taïo Cc 0,8 Phuï thuoäc vaøo chieàu daøy cuûa taám theùp laøm thuøng. Vôùi thuøng baèng theùp CT3, daøy 8mm thì C3 = 0,8 mm (Baûng XIII.9, [1]) 4 Heä soá quy troøn kích thöôùc Co 5,75 Choïn. C = Ca + Cb + Cc + Co = 0 + 1 + 0,8 + 5,75 = 7,55 (mm) Beà daøy thöïc cuûa thaân thuøng: S = S’ + C = (0,45 + 7,55).10-3 = 8.10-3 (m) ª giaû thieát beà daøy thuøng 8 mm laø chaáp nhaän ñöôïc. Kieåm tra: ª thoûa ñieàu kieän AÙp suaát lôùn nhaát cho pheùp trong thaân thieát bò: (N/mm2) Vaäy thuøng saáy coù beà daøy laø 8mm, thoûa ñieàu kieän laøm vieäc p < [p]. Tính trôû löïc qua thuøng saáy: [10] Trong heä thoáng saáy thuøng quay, taùc nhaân saáy khoâng nhöõng ñi qua lôùp haït naèm treân caùnh vaø treân maët thuøng saáy maø coøn ñi qua doøng haït rôi töø ñænh thuøng vaø caùc caùnh töø treân xuoáng. Do ñoù, trôû löïc cuûa taùc nhaân saáy trong thuøng saáy coù nhöõng ñaëc thuø rieâng vaø ñöôïc tính theo caùc coâng thöùc kinh nghieäm. Chuaån soá Reynolds: Khoái löôïng rieâng daãn xuaát cuûa khoái haït chuyeån ñoäng trong thuøng saáy: (CT 10.23, [10]) Trôû löïc cuûa doøng taùc nhaân ñi qua lôùp vaät lieäu trong thuøng saáy: ,mmH2O (CT 10.19, [10]) trong ñoù: a : heä soá thuûy ñoäng (CT 10.20, [10]) C : heä soá ñaëc tröng cho ñoä chaët cuûa lôùp haït (CT 10.21, [10]) vôùi : (CT 10.22, [10]) ª ª THIEÁT KEÁ BOÄ PHAÄN TRUYEÀN ÑOÄNG Tính coâng suaát quay thuøng: Coâng suaát caàn thieát ñeå quay thuøng: N = 0,0013.DT2.LT.a.n.r ,kW (CT VII.54, [1]) vôùi: . DT : ñöôøng kính trong cuûa thuøng, DT = 1,2m. . LT : chieàu daøi thuøng, LT = 6,5m. . a : heä soá phuï thuoäc vaøo daïng caùnh. Vôùi caùnh naâng, heä soá chöùa ñaày b = 0,18 thì a = 0,059 (Baûng VII.5, [1]). . n : toác ñoä quay cuûa thuøng, n = 1 vg/ph. . r : khoái löôïng rieâng xoáp cuûa vaät lieäu, r = 650 kg/m3 ª N = 0,0013.DT2.LT.a.n.r = 0,0013.1,22.6,5.0,059.1.650 = 0,56 (kW) Choïn ñoäng cô 4A100L8Y3, ([4]), coù caùc ñaëc tính: . Coâng suaát ñoäng cô: Nñc = 1,5 kW . Vaän toác quay: nñc = 698 vg/ph . Hieäu suaát: h = 74% . Heä soá coâng suaát: cosj = 0,65 Coâng suaát laøm vieâc cuûa ñoäng cô: Nlv = Nñc.h = 1,5.074 = 1,11 (kW) ª thoûa ñieàu kieän Nlv > N caàn thieát ñeå quay thuøng. Choïn tyû soá truyeàn ñoäng: [4] Tyû soá truyeàn chung cuûa toaøn boä heä thoáng: Do tyû soá truyeàn quaù lôùn neân phaûi söû duïng heä thoáng truyeàn ñoäng giaûm toác cho thuøng. Söû duïng boä phaän giaûm toác 2 caáp kieåu truïc vít – baùnh raêng. Heä thoáng truyeàn ñoäng nhö sau: truïc ñoäng cô noái thaúng vôùi truïc vít, truïc vít naøy truyeàn ñoäng qua baùnh vít (giaûm caáp i01), töø baùnh vít qua baùnh raêng nhoû cuûa hoäp giaûm toác, roài qua baùnh raêng lôùn (giaûm caáp i12), sau ñoù ra khoûi hoäp giaûm toác, truyeàn qua tang daãn ñoäng vaø ñeán thuøng qua baùnh raêng lôùn gaén vaøo thuøng (giaûm caáp i23). Hình 4: Sô ñoà heä thoáng truyeàn ñoäng cho thuøng : Sô ñoà heä thoáng truyeàn ñoäng Choïn tyû soá truyeàn: . i23 = 5 . i12 = 4 . Vaän toác quay: nj-1 = ij-1,j . nj (vg/ph) Coâng suaát: Nj = Nj-1 . hj-1,j (kW) vôùi: . Hieäu suaát h cuûa boä truyeàn baùnh raêng truï hôû: hbr = 0,93 – 0,95 ª Choïn hbr = 0,93. (Baûng 2.3, [4]) . Hieäu suaát cuûa boä truyeàn baùnh raêng truï ñöôïc che kín (trong hoäp giaûm toác): hbr’ = 0,96 – 0,98 ª Choïn hbr’ = 0,96. (Baûng 2.3, [4]) . Hieäu suaát cuûa boä truyeàn truïc vít: Baûng 11: Baûng sô ñoà truyeàn ñoäng Truïc Thoâng soá Ñoäng cô Truïc I Truïc II Truïc III Tyû soá truyeàn i 29,083 4 6 Vaän toác quay n (vg/ph) 698 24 5 1 Coâng suaát N (kW) 0,698 0,6272 0,602 0,56 Tính boä truyeàn baùnh raêng [13] Boä truyeàn baùnh raêng truyeàn chuyeån ñoäng töø tang daãn ñoäng ñeán baùnh raêng lôùn gaéùn vaøo thuøng. Ñaây laø cô cheá truyeàn ñoäng giöõa hai truïc song song neân ta söû duïng boä truyeàn ñoäng baùnh raêng truï (raêng thaúng), truyeàn ñoäng hôû, baùnh raêng aên khôùp ngoaøi. Choïn vaät lieäu laøm baùnh raêng: Baùnh raêng lôùn: theùp 45 thöôøng hoùa, coù ñoä raén HB 180. Baùnh raêng nhoû: Ñoái vôùi 2 baùnh raêng aên khôùp nhau, baùng raêng nhoû laøm vieäc nhieàu, chaân raêng beù neân moøn nhieàu vaø choùng bò gaõy hôn baùnh raêng lôùn, do vaäy caàn ñöôïc cheá taïo baèng vaät lieäu toát hôn. Neáu söû duïng 2 baùnh raêng cuøng vaät lieäu thì phaûi coù phöông phaùp nhieät luyeän ñeå baùnh raêng nhoû coù ñoä raén maët raêng lôùn hôn. Baùnh raêng chòu taûi troïng trung bình, söû duïng theùp 45 thöôøng hoùa coù caùc thoâng soá cô tính: . Ñoä raén HBbr nhoû = (1,1 – 1,4)HBbr lôùn = 1,1.180 = 198 . Giôùi haïn beàn: sB = 600 N/mm2 . Giôùi haïn chaûy: sC = 340 N/mm2 ÖÙng suaát uoán cho pheùp: vôùi: . Giôùi haïn moûi: s-1 = 0,25.(sb + sch) + 50 = 285 (N/mm2) . Heä soá an toaøn: n = 1,5 – 2,2 ª choïn n = 1,5 . Heä soá taäp trung öùng suaát ôû chaân raêng: Ks = 1,2 – 1,8 (trò soá lôùn duøng cho baùnh raêng theùp thöôøng hoùa vaø toâi) ª Ks = 1,8 ª Tính moñun sô boä: ,mm vôùi: N3 : coâng suaát truyeàn cuûa boä truyeàn. Ñoái vôùi boä truyeàn baùnh raêng truï hôû coù heä soá truyeàn hbr = 0,93 –0,95 ª choïn hbr = 0,93. ª g : heä soá ñoä moøn raêng Vôùi ñoä moøn 20% ª g = 1,5 ym : heä soá chieàu daøi raêng, ym = 10 – 12 ª choïn ym = 12. Z : soá raêng. Vôùi baùnh raêng nhoû (chuû ñoäng) quay baèng ñoäng cô : Z1 = 17 – 30 ª Choïn Z1 = 28 raêng Vôùi baùnh raêng lôùn: Z2 = i.Z1 = 5.28 = 140 raêng y : heä soá daïng raêng, phuï thuoäc Z Baùnh raêng nhoû: y = 0,411 Baùnh raêng lôùn: y = 0,488 K : heä soá taûi troïng, choïn sô boä K = 1,5 (baùnh raêng ñaët ôû ñaàu truïc) Tính moñun theo baùnh raêng coù tích y.[s]u nhoû, coøn neáu baùnh raêng cuøng vaät lieäu thì tích y.[s]u laáy cuûa baùnh raêng nhoû: ª Choïn moñun theo tieâu chuaån (theo TCVN 1064-71) : m = 10 mm. Kieåm nghieäm söùc beàn uoán raêng: vôùi: b : chieàu daøi raêng, mm. b = ym . m =12.10 = 120 (mm) K = Kt.Kñ : heä soá taûi troïng Kt : heä soá taûi troïng taäp trung. Vôùi ñoä raén maët raêng HB < 350 ª Choïn Kt = 1. Kñ : heä soá taûi troïng ñoäng, phuï thuoäc vaäb toác tieáp tuyeán vaø caáp chính xaùc cuûa baùnh raêng. . Goïi A: khoaûng caùch giöõa 2 taâm baùnh raêng m = (0,01 – 0,02).A ª choïn m = 0,012A ª (mm) laøm troøn A = 835mm . Soá raêng baùnh nhoû: ª Z1 = 28 raêng ª choïn Z1 = 28 raêngluùc ñaàu laø hôïp lyù. . Xem vaän toác quay thuøng baèng vaän toác quay cuûa baùnh raêng lôùn vaø baèng 1vg/ph. ª Vaän toác quay cuûa baùnh raêng nhoû: nII = i. nI = 6.1 = 6 (vg/ph) . Vaän toác voøng: v < 2 m/s ª choïn caáp chính xaùc cuûa baùnh raêng = 9 ª Kñ = 1,2 ª Heä soá taûi troïng: K = Kt . Kñ = 1.1,2 =1,2 ª Ñoä beàn uoán: ª su < [s]u ª heä an toaøn veà uoán. Tính kích thöôùc chuû yeáu cuûa caëp baùnh raêng: S T T Thoâng soá Kyù hieäu Coâng thöùc tính Baùnh raêng daãn (Baùnh raêng nhoû) Baùnh raêng bò daãn (baùnh raêng lôùn) 1 Moñun m (mm) 10 2 Tyû soá truyeàn i 6 3 Soá raêng Z (raêng) 28 140 4 Ñöôøng kính voøng laên D (mm) D = Z.m 280 1400 5 Ñöôøng kính voøng ñænh Dñ (mm) Dñ = D + 2m 300 1420 6 Ñöôøng kính voøng ñaùy Dc (mm) Dc = D – 2,5m 255 1375 7 Chieàu cao chaân raêng hc (mm) hc = 1,25m 12,5 8 Chieàu cao ñænh raêng hñ (mm) hñ = m 10 9 Chieàu cao raêng h (mm) h = hñ + hc 22,5 10 Khoaûng caùch giöõa 2 taâm baùnh raêng A (mm) 770 CHOÏN KÍCH THÖÔÙC CAÙNH ÑAÛO TRONG THUØNG Hình 5: Hình daïng moät soá caùnh ñaûo trong thuøng Söû duïng caùnh naâng coù caùc thoâng soá ñaëc tröng nhö sau: (Baûng 6.1, [8]): Heä soá chöùa ñaày: b = 18% Goùc gaáp cuûa caùnh: Dj = 140o ; vôùi: . h: chieàu cao rôi trung bình cuûa haït vaät lieäu . DT : ñöôøng kính thuøng . Fc : beà maët chöùa vaät lieäu cuûa caùnh. ª Fc = 0,122.DT2 = 0,122.1,22 = 0,1757 (m2) Choïn: . Chieàu roäng caùnh: b =155mm . Chieàu cao caùnh: d = 80 mm . Chieàu daøi caùnh: . Chieàu daøy caùnh: d = 5mm . Soá caùnh treân moät maët caét : 8 caùnh. ª Vôùi chieàu daøi thuøng saáy LT = 6,5m ta laép 8 ñoaïn caùnh doïc theo chieàu daøi thuøng, ôû ñaàu nhaäp lieäu cuûa thuøng laép caùnh xoaén ñeå daãn vaät lieäu vaøo thuøng, vôùi chieàu daøi 0,5m. Tyû leä chöùa ñaày vaät lieäu trong thuøng: F1 : tieát dieän ngang cuûa thuøng Ft R a h Fcñ Hình 6: Dieän tích phaàn chöùa vaät lieäu trong thuøng Fcñ : tieát dieän chöùa ñaày Fcñ = b.Ft = 0,18.1,1304 =0,2034 (m2) Do: Chieàu cao chöùa ñaày vaät lieäu trong thuøng: h = R – Rcosa =0,255 (m). TÍNH VAØNH ÑAI VAØ CON LAÊN ÑÔÕ Tính taûi troïng thuøng saáy: Vaønh ñai: Choïn sô boä beà roäng vaønh ñai: B = 100mm Beà daøy vaønh ñai: ñoái vôùi thuøng taûi troïng naëng choïn ª Choïn h = 40mm Vaät lieäu laøm vaønh ñai: choïn theùp CT3, r = 7850 kg/m3 Gaân ñeå laép vaønh ñai vaøo thaân thuøng: cao 50mm, daøy 40mm Khoaûng caùch giöõa gaân vaø thaân thuøng ñeå laép chaân ñeá: 60mm Ñöôøng kính maët ñôõ ngoaøi chaân ñeá (ñöôøng kính trong cuûa gaân): Dñeá = DT + 2.60 = 1200 + 2.60 = 1320 (mm) Ñöôøng kính ngoaøi vaønh ñai: Dñai = 1200 + 2.(60 + 50 + 40) = 1520 (mm) Khoái löôïng 2 vaønh ñai: Mñai = 2.r.(Vñai + Vgaân) = 2.7850.p.[(1,52+0,1).0,1.0,04 + (1,320+0,04).0,04.0,05] = 433,32 (kg) Thuøng saáy Baûng 12: Khoái löôïng thuøng saáy, LT = 6,5m Thoâng soá Vaät lieäu Khoái löôïng rieâng (kg/m3) Ñöôøng kính trong (m) Ñöôøng kính ngoaøi (m) Khoái löôïng (kg) Thaân thuøng CT3 7850 1,2 1,216 1549,14 Lôùp caùch nhieät Boâng thuûy tinh 200 1,216 1,218 4,97 Lôùp baûo veä CT3 7850 1,218 1,220 195,41 ª Khoái löôïng thuøng : Mthuøng = 1749,52 (kg) Baùnh raêng Baùnh raêng xem töông ñöông vaät coù tieát dieän hình vaønh khaên: . Ñöôøng kính ngoaøi xem nhö baèng ñöôøng kính voøng laên, Dng = 1400mm . Roäng B = 120mm, daøy h = 30mm . Khoái löôïng rieâng 7850 kg/m3 ª Mbraêng = 161 (kg) Gaân: . Choïn chieàu roäng B = 60mm, daøy h = 55mm . Ñöôøng kính trong cuûa gaân: D1 = Dñaùy raêng – 2.(hgaân + hraêng) = 1375 – 2.(30+55) = 1205 (mm) ª Mgaân = 85,45 (kg) ª Mbraêng = 246,45 (kg) Caùnh ñaûo: Choïn vaät lieäu baèng theùp CT3, r = 7850 kg/m3 Caùc kích thöôùc ñaõ choïn ôû VI. ª Mcaùnh = 441,36 (kg) Khoái löôïng vaät lieäu trong thuøng: Naêng suaát thuøng theo nhaäp lieäu: G1 = 1075 (kg/h) Thôøi gian löu cuûa vaät lieäu trong thuøng: t = 0,8h ª Khoái löôïng vaät lieäu trong thôøi gian laøm vieäc: Mhaït = G1.t = 860 (kg) Vaäy taûi troïng toång coäng cuûa thuøng saáy ñeø leân con laên laø: Q = M.g = 36600 (N) Tính con laên ñôõ: [15] Q a S N T Hình 7: Löïc taùc duïng leân con laên ñôõ Phaûn löïc cuûa moãi con laên leân ñai: Löï c eùp con laên leân beä: N = Tcosa = Q/2 = 18300 (N) Löïc ñaåy con laên theo chieàu ngang: S = Tsina = 10560,5 (N) Beà roäng con laên, choïn: Bc = B + (3 – 5)cm = 10 + 5 = 15 (cm) Ñöôøng kính con laên theùp: ª Choïn dc = 500mm. Kieåm tra laïi ñöôøng kính con laên: 0,25D £ dc £ 0,33D vôùi: D : ñöôøng kính ngoaøi cuûa vaønh ñai, D = 1520mm. ª dc = 500mm thoûa ñieàu kieän: 380 £ dc £ 501,6 (mm) TÍNH CALORIFER CAÁP NHIEÄT Calorifer laø thieát bò truyeàn nhieät duøng ñeå gia nhieät giaùn tieáp cho khoâng khí saáy. Trong kyõ thuaät thöôøng duøng hai loaïi calorifer laø calorifer khí – hôi vaø calorifer khí – khoùi. ÔÛ ñaây ta choïn calorifer khí – hôi, loaïi thieát bò truyeàn nhieät kieåu oáng chuøm. Trong oáng laø hôi nöôùc baõo hoøa ngöng tuï vaø ngoaøi oáng laø khoâng khí chuyeån ñoäng. Heä soá trao ñoåi nhieät cuûa nöôùc ngöng lôùn hôn nhieàu so vôùi heä soá trao ñoåi nhieät ñoái löu giöõa maët ngoaøi cuûa oáng vôùi khoâng khí, do ñoù, beân ngoaøi oáng phía khoâng khí ñöôïc laøm caùnh ñeå taêng cöôøng truyeàn nhieät. Vaäy calorifer söû duïng laø loaïi oáng chuøm vôùi oáng coù caùnh. Calorifer ñöôïc boá trí naèm ngang. Baûng 13: Caùc thoâng soá cuûa caùc taùc nhaân qua calorifer Taùc nhaân saáy Khoâng khí Nhieät ñoä vaøo t2ñ = to 27oC Nhieät ñoä ra t2c = t1 55oC Hôi ñoát Hôi nöôùc baõo hoøa ngöng tuï AÙp suaát p 2 at Nhieät ñoä ngöng tuï T 119,6oC Choïn moät soá kích thöôùc cuûa calorifer ñeå söû duïng trong tính toaùn: Baûng 14: Moät soá kích thöôùc cuûa calorifer Thoâng soá Kyù hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù OÁng Chieàu daøi L m 1,5 Choïn theo tieâu chuaån, [2] Ñöôøng kính ngoaøi d2 m 0,016 Choïn theo tieâu chuaån: oáng 16 x 1,6 [2] Beà daøy oáng d m 0,0016 Ñöôøng kính trong d1 m 0,0128 d1 = d2 – 2d Böôùc oáng ngang doøng löu chaát s1 m 0,05 Choïn theo tieâu chuaån ñoái vôùi chuøm oáng coù caùnh, ([2], trang 75) Böôùc oáng doïc doøng löu chaát ngoaøi oáng s2 m 0,0433 Tröôøng hôïp xeáp oáng so le (ôû ñænh tam giaùc ñeàu), ([2], trang 75): s2 = 0,866.s1 Caùnh Chieàu daøi caùnh h m 0,001 Choïn Khoaûng caùch giöõa 2 caùnh lieân tieáp tc m 0,005 Beà daøy caùnh dc m 0,0005 Ñöôøng kính caùnh dc m 0,018 dc = d2 + 2h Heä soá daãn nhieät cuûa vaät lieäu laøm oáng vaø caùnh l W/mK 57 Theùp CT20 dc dc t d2 s1 s1 s2 Hình 8: Caùc kích thöôùc cuûa caùnh troøn Tính hieäu soá nhieät ñoä trung bình: Hieäu soá nhieät ñoä cuûa 2 doøng löu chaát ôû ñaàu vaøo vaø ra cuûa calorifer: Dtñ = T – t2ñ = 119,6 – 27 = 92,6 (oC) T t2c t2ñ t F Dtc = T – t2c = 119,6 – 55 = 64,6 (oC) Hieäu soá nhieät ñoä trung bình giöõa taùc nhaân saáy vaø hôi nöôùc caáp nhieät: Hình 9: Sô ñoà truyeàn nhieät Tính heä soá caáp nhieät phía khoâng khí ngoaøi oáng a2: [6] Caùc thoâng soá cuûa khoâng khí ngoaøi oáng: Taùc nhaân saáy laø khoâng khí ôû nhieät ñoä moâi tröôøng t2ñ = to = 27oC sau khi qua calorifer seõ ñöôïc gia nhieät leân t2c = t1 = 55oC ñeå ñi vaøo thuøng saáy. Baûng 15: Caùc thoâng soá cuûa khoâng khí di chuyeån ngoaøi oáng STT Thoâng soá Kí hieäu Ñôn vò Nguoàn – Coâng thöùc Giaù trò 1 Nhieät ñoä trung bình tk oC 41 2 Ñoä aåm trung bình jk ñôn vò 0,516 3 Heä soá daãn nhieät lk W/m.oK Baûng 30, [3] 0,0273 4 Ñoä nhôùt mk Ns/m2 Baûng I.114, [1] 1,9125.10-5 5 AÙp suaát hôi baõo hoøa pb bar (II) 0,0771 6 Khoái löôïng rieâng rk kg/m3 CT 1.11, [8] 1,1069 7 Ñoä nhôùt ñoäng nk m2/s 1,7278.10-5 2.2. Tính heä soá caáp nhieät a2: l : dieän tích phaàn caùnh cuûa moät oáng. : dieän tích phaàn khoâng caùnh cuûa moät oáng. : dieän tích ngoaøi cuûa moät oáng coù caùnh (phía khoâng khí). : dieän tích trong cuûa moät oáng coù caùnh (phía hôi nöôùc ngöng tuï). Hình 10: Caùc dieän tích beà maët cuûa oáng coù caùnh Böôùc caùnh: sc = t + dc = 0,005 + 0,0005 = 0,0055 (m) Soá caùnh treân moät oáng: (caùnh) ª laøm troøn nc = 273 caùnh. Dieän tích phaàn khoâng laøm caùnh cuûa moät oáng: (m2) Dieän tích phaàn caùnh cuûa moät oáng: (m2) Ñöôøng kính töông ñöông cuûa oáng: (m) Löu löôïng khoâng khí vaøo calorifer: Vo = vo.L = 0,9083.9383,8531 = 8523,6411 (m3/h) = 2,3677 (m3/s) trong ñoù: . vo : theå tích rieâng cuûa khoâng khí taïi 27oC, m3/kg, (Baûng 3) . L : löu löôïng taùc nhaân khoâ, kg/h, (II). Choïn ñöôøng kính cuûa oáng daãn khí trong heä thoáng laø 0,4m. Vaän toác doøng khí ñi trong ñöôøng oáng: (m/s) ª thoûa ñieàu kieän choïn ñöôøng kính oáng sao cho vaän toác khí ñi trong oáng laø 15 ¸ 20 m/s. Choïn ñöôøng kính cöûa vaøo cuûa calorifer laø 0,25m. Khi ñoù seõ coù söï taêng vaän toác cuûa doøng khí taïi cöûa vaøo calorifer do ñoät môû, vaø giaù trò cuûa vaän toác ñoù laø: (m/s) Vaän toác khoâng khí taïi khe heïp nhaát cuûa calorifer: (m/s) Chuaån soá Reynolds: Vôùi oáng xeáp so le, chuaån soá Nusselt: Heä soá caáp nhieät cuûa caùnh: (W/m2.oK) Heä soá caáp nhieät töông ñöông phía oáng coù caùnh: trong ñoù: : dieän tích ngoaøi cuûa moät oáng coù caùnh (m2) Hieäu suaát caùnh troøn hc: vôùi: Vaäy, heä soá caáp nhieät phía ngoaøi oáng: (W/m2K) Heä soá laøm caùnh: Tính heä soá caáp nhieät phía trong oáng a1: [3] Söï caáp nhieät phía trong oáng laø caáp nhieät do hôi nöôùc baõo hoøa ngöng tuï trong oáng ñöùng. Baûng 16: Caùc thoâng soá cuûa hôi nöôùc baõo hoøa ngöng tuï trong oáng: STT Thoâng soá Kyù hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù 1 AÙp suaát cuûa hôi nöôùc ngöng tuï p at 2 Choïn 2 Nhieät ñoä nöôùc ngöng T oC 119,6 Baûng Phuï luïc 57, [3] 3 Nhieät ñoä thaønh oáng phía tieáp xuùc hôi nöôùc ngöng tuï tw oC 111 Choïn 4 Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng nöôùc ngöng tuï tm oC 115,3 5 Heä soá daãn nhieät ln W/m.oK 0,6851 - Laáy ôû tm - Baûng I.249, [1] 6 Ñoä nhôùt mn Ns/m2 0,2473.10-3 7 Khoái löôïng rieâng rn kg/m3 946,813 8 Ñoä nhôùt ñoäng nn m2/s 2,614.10-7 9 AÅn nhieät ngöng tuï r J/kg 2208.103 - Laáy ôû T. - Baûng Phuï luïc 57, [3] Heä soá caáp nhieät khi ngöng tuï hôi nöôùc baõo hoøa treân oáng ñöùng, khi maøng chaát ngöng tuï chaûy taàng: ,W/m2K trong ñoù: Dt1 : hieäu soá nhieät ñoä: Dt1 = T – tw = 119,6 – 111 = 8,6 (oC) ª (W/m2K) Heä soá truyeàn nhieät K: [6] Tyû soá giöõa ñöôøng kính ngoaøi vaø ñöôøng kính trong cuûa oáng: Vôùi d2/d1 < 1,4 thì heä soá truyeàn nhieät K ñöôïc tính nhö vôùi vaùch phaúng: (W/m2K) Kieåm tra laïi vieäc choïn tw: Theo phöông trình truyeàn nhieät, ta coù maät ñoä doøng nhieät truyeàn qua töôøng phaúng: Ta coù: q = K.Dttb = 448,1314.78,6 = 35223,1327 (W/m2) q1 = a1.Dt1 = 4246,5453.8,6 = 36520,2893 (W/m2) Sai soá: ª sai soá e < 5% ª vieäc choïn tw = 111oC laø chaáp nhaän ñöôïc. Tính dieän tích beà maët truyeàn nhieät vaø kích thöôùc calorifer: Nhieät löôïng caàn cung caáp cho calorifer: Q = L(I1 – Io) = 273216,3084 (kJ/h) (II) = 75893,419 (J/s) Dieän tích beà maët trong caùc oáng: (m2) Toång soá oáng trong calorifer: (oáng) ª choïn theo tieâu chuaån, laáy n = 37 oáng. (Baûng V.II, [1]) Vôùi kieåu boá trí oáng treân maïng oáng theo hình saùu caïnh ñeàu, ta coù caùc thoâng soá nhö sau (Baûng V.II, [1]): Toång soá oáng cuûa thieát bò: n = 37 oáng. Soá hình saùu caïnh: 3 Soá oáng treân ñöôøng xuyeân taâm cuûa hình saùu caïnh: b = 7 oáng. Ñöôøng kính trong cuûa calorifer: D = s1.(b – 1) + 4.d2 = 0,05.(7 – 1) + 4.0,0128 = 0,364 (m) ª choïn theo tieâu chuaån, laáy D = 0,4m, ([2]). Trôû löïc qua calorifer: Heä soá trôû löïc: Trôû löïc cuïc boä qua calorifer: (N/m2) = 147,4246 (mmH2O) TÍNH BAÊNG TAÛI NHAÄP LIEÄU [9] Baêng taûi laø loaïi thieát bò vaän chuyeån lieân tuïc ñöôïc söû duïng roäng raõi ñeå vaän chuyeån vaät lieäu rôøi. Noù coù theå laøm vieäc trong thôøi gian daøi, chuyeån vaät lieäu ñi theo höôùng ñaõ ñònh moät caùch lieân tuïc, ñeàu ñaën. Öu ñieåm cô baûn cuûa baêng taûi laø caáu taïo ñôn giaûn, beàn, coù khaû naêng vaän chuyeån vaät lieäu theo höôùng naèm ngang, naèm nghieâng (hay keát hôïp caû hai) vôùi khoaûng caùch lôùn, laøm vieäc eâm, naêng suaát cao vaø tieâu hao naêng löôïng khoâng lôùn laém. Nhöôïc ñieåm cuûa baêng taûi laø toác ñoä vaän chuyeån khoâng cao, ñoä nghieâng cuûa baêng taûi nhoû (goùc nghieâng < 24o), khoâng vaän chuyeån ñöôïc theo ñöôøng cong. Ñoái vôùi baêng taûi nhaäp lieäu, ta söû duïng baêng taûi ñaët nghieâng ñeå ñöa haït töø döôùi thaáp leân cao vaø ñoå vaøo ñaàu nhaäp lieäu cuûa thuøng saáy. Ñaäu xanh ñöôïc nhaäp vaøo baêng taûi qua maùng nhaäp lieäu. Lôùp vaät lieäu treân baêng ñoàng ñeàu vaø coù theå ñieàu chænh theo chieàu cao cuûa taám chaén ôû maùng, thaùo lieäu ôû phía ñaàu tang daãn ñoäng. Naêng suaát cuûa baêng taûi: Naêng suaát cuûa baêng taûi: Qbt = (1+k).G1 ,kg/h trong ñoù: . G1 : naêng suaát nhaäp lieäu cuûa thuøng saáy, G1 = 1075 kg/h. . k : heä soá döï tröõ ñoái vôùi naêng suaát baêng taûi, so vôùi naêng suaát nhaäp lieäu vaøo thuøng saáy, tính ñeán söï hao huït vaät lieäu treân ñöôøng di chuyeån. Choïn k = 10% = 0,1. Qbt = (1+k).G1 = (1+0,1).1075 = 1182,5 (kg/h) Baêng: Baêng laø chi tieát chuû yeáu vöøa ñoùng vai troø laø boä phaän keùo, vöøa laø boä phaän vaän chuyeån vaät lieäu. Ñeå vaän chuyeån ñaäu xanh, laø vaät lieäu rôøi daïng cuïc nhoû, thì söû duïng loaïi baêng nhieàu lôùp, hai maët phuû cao su. Loaïi baêng naøy caáu taïo goàm loõi vaûi ñaët phía trong, beân ngoaøi ñöôïc phuû lôùp cao su coù chieàu daøy nhaát ñònh, coù ñoä beàn cao vaø coù ñoä cuoán toát. Baûng 17: Caùc thoâng soá choïn ñeå tính toaùn baêng taûi nhaäp lieäu: STT Thoâng soá Kyù hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù 1 Vaän toác cuûa baêng taûi v m/s 0,4 Töø 0,1 – 0,5 m/s ([9], trang 26) 2 Beà daøy lôùp vaät lieäu treân baêng h m 0,01 Choïn 3 Chieàu cao naâng cuûa vaät lieäu H m 2,5 Choïn, ñeå chieàu cao töø maët ñaát leân ñeán maùng nhaäp lieäu khoâng quaù 0,7 – 0,8m, thuaän tieän cho ngöôøi laøm vieäc. 4 Goùc nghieâng cuûa baêng so vôùi maët phaúng naèm ngang a ñoä 20 Ñoái vôùi haït nguõ coác, goùc nghieâng giôùi haïn cuûa baêng taûi laø 20o – 22o ([9], trang 194) Naêng suaát cuûa baêng taûi khi vaän chuyeån vaät lieäu treân baêng taûi nghieâng: Qbt = 3600.F.r.v.K ,kg/h (CT 5.9, [9]) trong ñoù: . F : dieän tích tieát dieän ngang cuûa lôùp vaät lieäu treân baêng, m2. . r : khoái löôïng rieâng cuûa vaät lieäu, r = 650 kg/m3. . K : heä soá tính tôùi vieäc giaûm naêng suaát khi baêng taûi ñaët nghieâng. Ñoái vôùi baêng phaúng, nghieâng 20 – 22o thì K = 0,85 (Baûng 5.6, [9]) ª Dieän tích tieát dieän ngang cuûa lôùp vaät lieäu treân baêng: Beà roäng maët baêng khi söû duïng baêng phaúng: (m2) (CT 5.7, [9]) ª Choïn B = 0,3m = 300mm. Chieàu daøi ñoaïn baêng taûi giöõa hai truïc tang: ª Choïn l = 7,4m Chieàu daøi baêng taûi: L = 2.l = 2.7,4 = 14,8 (m) a Hình 11: Baêng taûi nhaäp lieäu Coâng suaát cuûa baêng taûi: Taûi troïng rieâng cuûa nhaùnh khoâng taûi cuûa baêng taûi (troïng löôïng cuûa 1m baêng): q2 = (B.d).r.g ,N/m trong ñoù: . d : beà daøy cuûa baêng taûi, choïn d = 2mm = 0,002m. . r : khoái löôïng rieâng cuûa baêng taûi, xem nhö baèng khoái löôïng rieâng cuûa cao su, r = 930 kg/m3 (Baûng I.1, [1]) q2 = (0,3.0,002).930.9,81 = 5,4740 (N/m) Troïng löôïng cuûa vaät lieäu treân 1m chieàu daøi baêng: (N/m) Taûi troïng rieâng cuûa caùc phaàn chuyeån ñoäng treân nhaùnh coù taûi, goàm troïng löôïng cuûa 1m baêng vaø troïng löôïng vaät lieäu chuyeån ñoäng treân ñoù: q1 = q2 + q3 = 5,4740 + 8,0558 = 13,5298 (N/m) Baûng 18: Caùc thoâng soá duøng trong tính coâng suaát baêng taûi STT Thoâng soá Kyù hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù 1 Taûi troïng rieâng cuûa caùc phaàn chuyeån ñoäng treân nhaùnh coù taûi q1 N/m 13,5298 q1 = q2 + q3 2 Taûi troïng rieâng cuûa nhaùnh khoâng taûi q2 N/m 5,4740 q2 = (B.d).r.g 3 Troïng löôïng cuûa vaät lieäu treân 1m baêng q3 N/m 8,0558 4 Chieàu daøi nhaùnh coù taûi L1 m 7,4 Do thaùo lieäu ôû phía ñaàu tang daãn ñoäng. Laáy baèng chieàu daøi giöõa 2 truïc tang. 5 Chieàu daøi nhaùnh khoâng taûi L2 m 7,4 6 Chieàu daøi vaän chuyeån vaät lieäu L3 m 7,4 7 Heä soá trôû löïc cuûa nhaùnh coù taûi C1 ñôn vò 0,04 Choïn, khi tæ soá giöõa ñöôøng kính ngoãng truïc cuûa con laên ñôõ vaø ñöôøng kính con laên ñôõ dn/Dtl = ¼, ([10], trang 195) 8 Heä soá trôû löïc khi caùc con laên ñôõ chòu taûi C2 ñôn vò 0,05 Choïn, khi con laên ñôõ laép oå bi laên, ([9], trang 196) 9 Heä soá xeùt ñeán trôû löïc khi baêng bò uoán taïi caùc tang vaø ma saùt trong caùc ngoãng truïc k ñôn vò 0,8 Choïn töø 0,8 – 0,85, ([9], trang 197) 10 Heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa chieàu daøi baêng taûi ñoái vôùi coâng suaát K ñôn vò 1,4 Khi chieàu daøi baêng taûi töø 10 – 15m, (Baûng 5.8, [9]) 11 Heä soá truyeàn ñoäng coù ích h ñôn vò 0,9 Choïn, khi truyeàn ñoäng baèng baùnh ma saùt. Coâng suaát ñoäng cô duøng cho baêng taûi: ,kW (CT5.10, [9]) trong ñoù: Coâng suaát duøng ñeå khaéc phuïc trôû löïc nhaùnh coù taûi cuûa baêng taûi: (CT 5.11, [9]) Coâng suaát duøng ñeå khaéc phuïc trôû löïc nhaùnh khoâng taûi cuûa baêng taûi: (CT 5.13, [9]) Coâng suaát duøng ñeå vaän chuyeån vaät lieäu theo chieàu daøi baêng taûi: Coâng suaát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuûa cô caáu thaùo lieäu: N4 = 0 (kW), do söû duïng caùch thaùo lieäu ôû ñaàu tang daãn ñoäng cuûa baêng taûi. Coâng suaát ñeå naâng vaät lieäu: (CT 5.18, [9]) ª Choïn ñoäng cô ñieän 4A50B4Y3, coù: . Coâng suaát N = 0,06kW . Hieäu suaát h = 0,5 . Vaän toác quay n = 1500vg/ph. . Heä soá coâng suaát cosj = 0,6. (Baûng P.13, [4]) Caùc chi tieát cô baûn cuûa baêng taûi: Tang daãn ñoäng: Boä phaän daãn ñoäng cuûa baêng taûi goàm coù cô caáu truyeàn ñoäng töø ñoäng cô tôùi tang daãn ñoäng. Ñöôøng kính cuûa tang: D / 125.z ,mm vôùi: . z : soá lôùp ñeäm cuûa baêng, choïn z = 2. D / 125.2 = 250 (mm) Choïn D = 250mm. Chieàu daøi cuûa tang: L = B + 2C ,mm (CT 5.1, [9]) vôùi: . B : chieàu roäng baêng, B = 300mm . C = 60 – 70mm L = 300 + 2.60 = 420 (mm). Vaän toác tang quay: (vg/s) = 96 (vg/ph) Tyû soá truyeàn cuûa hoäp giaûm toác caàn duøng: ª Ñeå truyeàn ñoäng cho tang daãn ñoäng töø ñoäng cô coù theå truyeàn qua hoäp giaûm toác baùnh raêng truï hai caáp, tæ soá truyeàn cuûa hoäp giaûm toác töø 8 – 40, ([4]). Cô caáu caêng baêng: Boä phaän caêng baêng goàm coù tang caêng baêng, laép leân caùc goái truïc coù khaû naêng dòch chuyeån, coù nhieäm vuï taïo ra löïc caêng caàn thieát cuûa taám baêng, ñaûm baûo cho baêng baùm chaët vaøo tang daãn vaø laøm giaûm ñoä voõng cuûa baêng theo chieàu daøi. Ñoái vôùi baêng taûi coù chieàu daøi khoâng lôùn laém thì duøng cô caáu caêng baêng cô khí, trong quaù trình laøm vieäc baêng bò giaõn ñoøi hoûi phaûi caêng nhieàu laàn. Con laên ñôõ: Con laên ñôõ coù nhieäm vuï ñaûm baûo vò trí cuûa taám baêng theo chieàu daøi vaän chuyeån vaø hình daïng taám baêng treân nhaùnh coù taûi. Duøng loaïi con laên ñôõ thaúng, duøng cho caû nhaùnh coù taûi vaø khoâng taûi. Khoaûng caùch giöõa 2 con laên treân nhaùnh coù taûi: lt = A – 0,625.B ,mm (CT 5.2, [9]) vôùi: . A : haèng soá phuï thuoäc khoái löôïng rieâng cuûa vaät lieäu vaän chuyeån. Vôùi ñaäu xanh, r < 1000 kg/m3 thì A = 1750mm. lt = 1750 – 0,625.300 = 1562,5 (mm) Khoaûng caùch giöõa 2 con laên treân khoâng coù taûi: lo = 2.lt = 2.1562,5 = 3125 (mm) Cô caáu nhaäp lieäu vaø thaùo lieäu: Vaät lieäu ñöôïc nhaäp vaøo baêng taûi qua maùng nhaäp lieäu, thaùo lieäu ôû phía ñaàu tang daãn ñoäng. Chieàu roäng ñaùy maùng nhaäp lieäu: B1 = (0,6 4 0,7).B ,mm (CT 5.4, [9]) Choïn B1 = 0,6.B = 0,6.300 = 180 (mm) Goùc nghieâng cuûa maùng nhaäp lieäu: a = y + (5o 4 10o) (CT 5.5, [9]) vôùi: . y = 27o : goùc nghieâng cuûa vaät lieäu Choïn a = 27o + 5o = 32o. TÍNH VAØ CHOÏN XYCLON Khi taùc nhaân saáy khoâng khí noùng ñi qua maùy saáy thöôøng coù mang theo raát nhieàu haït buïi nhoû, chuùng caàn ñöôïc thu hoài ñeå laøm saïch moâi tröôøng khoâng khí thaûi. Trong heä thoáng saáy thuøng quay thöôøng duøng xyclon ñôn. Choïn loaïi xyclon ñôn ЦH-15 vôùi goùc nghieâng cöûa vaøo a = 15o. Loaïi naøy ñaûm baûo ñoä laøm saïch buïi lôùn nhaát vôùi heä soá söùc caûn thuûy löïc nhoû nhaát. Khi thieát keá xyclon, ñoái vôùi loaïi ЦH-15 thì choïn ñöôøng kính töø 40 4 800mm. Heä soá laøm saïch buïi caøng taêng neáu baùn kính xyclon caøng beù, vì vaäy neân duøng xyclon coù baùn kính nhoû. Naêng suaát cuûa xyclon ñôn khaù lôùn, muoán taêng naêng suaát coù theå gheùp nhieàu xyclon laøm vieäc song song. Löu löôïng khí vaøo xyclon chính laø löu löôïng taùc nhaân saáy ra khoûi thuøng saáy: Vxyclon = V2 = 8860,143 (m3/h) = 2,4612 (m3/s) Ñöôøng kính xyclon: choïn nhoùm 2 xyclon, ñöôøng kính D = 650mm, duøng khi naêng suaát cuûa xyclon ЦH töø 7650 4 8920 m3/h, (Baûng III.5, [1]). Kích thöôùc cô baûn cuûa xyclon ЦH-15: Baûng 19: Kích thöôùc cô baûn cuûa xyclon ñôn loaïi ЦH-15: (Baûng III.4, [1]) STT Kích thöôùc cuûa xyclon ЦH-15 Kyù hieäu Coâng thöùc Giaù trò Ñôn vò 1 Ñöôøng kính trong cuûa xyclon D 650 mm 2 Chieàu cao cöûa vaøo a 0,66D 429 3 Chieàu cao oáng taâm coù maët bích h1 1,74D 1131 4 Chieàu cao phaàn hình truï h2 2,26D 1469 5 Chieàu cao phaàn hình noùn h3 2,0D 1300 6 Chieàu cao phaàn beân ngoaøi oáng taâm h4 0,3D 195 7 Chieàu cao chung H 4,56D 2964 8 Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng ra d1 0,6D 390 9 Ñöôøng kính trong cuûa cöûa thaùo buïi d2 0,3D 195 10 Chieàu roäng cuûa cöûa vaøo b1/b 0,26D/0,2D 169/130 11 Chieàu daøi cuûa oáng cöûa vaøo l 0,6D 390 12 Khoaûng caùch töø taän cuøng xyclon ñeán maët bích h5 0,32D 208 13 Goùc nghieâng giöõa naép vaø oáng vaøo a 15 ñoä 14 Heä soá trôû löïc cuûa xyclon x 105 ñôn vò Hình 12: Xyclon ñôn Bunke chöùa buïi: Theå tích laøm vieäc cuûa bunke ñoái vôùi nhoùm 2 xyclon: Vbunke = 1,1m3 (Baûng II.5a, [1]). Goùc nghieâng cuûa thaønh bunke: choïn 60o. Ñeå giaûm chieàu cao chung cuûa bunke, ta ñaët bunke chung cho nhoùm xyclon. Ñoä laøm saïch cuûa xyclon: h = 45 4 85%, ñöôøng kính cuûa haït buïi ñöôïc taùch laø 5 4 100mm. Ñoái vôùi nhoùm xyclon duøng chung bunke, ñeå xyclon laøm vieäc bình thöôøng phaûi traùnh söï ñoåi doøng khi khí ñi töø xyclon naøy ñeán xyclon khaùc, baèng caùch ñaûm baûo khí ñi vaøo vaø ñi ra phaân boá ñeàu ñaën giöõa caùc xyclon. Vì vaäy, nhöõng xyclon trong nhoùm coù trôû löïc nhö nhau. Xem löu löôïng khí vaøo moãi xyclon trong nhoùm 2 xyclon laø baèng nhau vaø baèng: (m3/s) Toác ñoä quy öôùc cuûa khí: ,m (CT VII-90, [14]) (m/s) Trôû löïc qua xyclon: (CT III.50, [1]) TÍNH TRÔÛ LÖÏC VAØ CHOÏN QUAÏT Thieát keá ñöôøng oáng: Do heä thoáng saáy daøi, coù trôû löïc lôùn neân ta duøng 2 quaït ñaët ôû ñaàu vaø cuoái heä thoáng: Quaït ñaët ôû ñaàu heä thoáng – quaït ñaåy, coù nhieäm vuï cung caáp khoâng khí cho caloriphe. Khoâng khí ngoaøi trôøi ñöôïc quaït ñaåy ñöa qua caloriphe, trao ñoåi nhieät roài ñöa vaøo thuøng saáy, qua 2 ñoaïn oáng cong 90o. Quaït ñaët ôû cuoái heä thoáng – quaït ñaåy, coù nhieäm vuï huùt taùc nhaân saáy qua thuøng saáy ñeå caáp nhieät cho vaät lieäu saáy vaø qua xyclon ñeå thu hoài buïi. Ñöôøng oáng töø sau thuøng saáy ñeán tröôùc cyclon coù tieát dieän hình chöõ nhaät vaø baèng tieát dieän cöûa vaøo cyclon, coù 1 ñoaïn cong 90o vaø reõ laøm 2 nhaùnh ñeå ñi vaøo nhoùm 2 xyclon. Löu löôïng khí laáy theo Baûng 5. Ñoái vôùi 2 nhaùnh reõ treân ñöôøng oáng tröôùc xyclon thì löu löôïng baèng ½ löu löôïng nhaùnh chính. Vaän toác khí: ,m/s vôùi: . Soáng : dieän tích tieát dieän ngang cuûa oáng. Choïn quaït ly taâm aùp suaát trung bình Ц 9-57, No5 coù kích thöôùc: Maët bích cöûa ra : hình vuoâng, B = 350mm. Maët bích cöûa vaøo: hình troøn, D = 209mm. Baûng 20: Baûng toùm taét caùc thoâng soá cuûa khoâng khí treân ñöôøng oáng Ñaïi löôïng Kyù hieäu – Ñôn vò Traïng thaùi khoâng khí ngoaøi trôøi Traïng thaùi khoâng khí vaøo thieát bò saáy Traïng thaùi khoâng khí ra khoûi thieát bò saáy Nhieät ñoä t (oC) 27 55 35 Ñoä aåm w (ñôn vò) 0,84 0,1915 0,7436 Löu löôïng V (m3/h) 8523,6411 9319,1810 8860,1435 V (m3/s) 2,3677 2,5887 2,4612 Khoái löôïng rieâng rk (kg/m3) 1,1631 1,0638 1,1277 Ñoä nhôùt mk (Ns/m2) 1,8464.10-5 1,9775.10-5 1,8842.10-5 Baûng 21: Baûng thieát keá ñöôøng oáng S T T Baét ñaàu ñoaïn oáng Ñoaïn oáng Keát thuùc ñoaïn oáng Ñieåm baét ñaàu Kích thöôùc (mm) Chieàu daøi l (m) Kích thöôùc (mm) Löu löôïng khí V (m3/s) Vaän toác khí v (m/s) Ñieåm keát thuùc Kích thöôùc (mm) 1 Cöûa ra quaït ñaåy ÿ 350 2 Æ400 2,3677 18,8414 Loái vaøo caloriphe Æ250 2 Cöûa ra caloriphe Æ250 2 Æ400 2,5887 20,5999 Cöûa vaøo thuøng nhaäp lieäu Æ400 3 Cöûa ra thuøng thaùo lieäu ÿ 429 x169 2 (nhaùnh chính) ÿ4 29 x169 2,4612 33,9464 ÿ 429 x169 1,5x2 (2 nhaùnh reõ) ÿ 429 x169 1,2306 16,9736 Cöûa vaøo xyclon ÿ 429 x169 4 Cöûa ra cuûa nhoùm cyclon Æ400 2 Æ400 2,4612 19,5852 Cöûa vaøo quaït huùt Æ509 Hình 13: Sô ñoà ñöôøng oáng cuûa heä thoáng saáy Quaït ñaåy 5. Thuøng thaùo lieäu vaø daãn khí ra Caloriphe 6. Xyclon Thuøng nhaäp lieäu vaø daãn khí vaøo 7. Quaït huùt Thuøng saáy Tính trôû löïc ñöôøng oáng: Trôû löïc ma saùt treân ñöôøng oáng: Chuaån soá Reynolds: ,trong ñoù: v, rk, mk : vaän toác (m/s), khoái löôïng rieâng (kg/m3), ñoä nhôùt (Ns/m2) cuûa khoâng khí saáy taïi caùc vò trí töông öùng. Dtñ : ñöôøng kính töông ñöông cuûa ñöôøng oáng (m) OÁng troøn : Dtñ = Doáng OÁng hình chöõ nhaät : . a, b : chieàu daøi 2 caïnh cuûa tieát dieän oáng, (m) . S : dieän tích tieát dieän oáng, (m2). . P : chu vi tieát dieän oáng, (m). Vôùi khoâng khí chaûy xoaùy roái, Re ³ 4000, xem doøng chaûy ôû khu vöïc nhaün thuûy löïc ª heä soá trôû löïc ma saùt l , theo Baûng II.12, [1]. AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc ma saùt trong oáng daãn: (CT II.55, [1]) Baûng 22: Keát quaû tính trôû löïc ma saùt treân ñöôøng oáng STT Ñoaïn oáng L (m) Dtñ (m) Re l DPl (N/m2) DPl (mmH2O) 1 Töø sau quaït ñaåy ñeán tröôùc caloriphe 2 0,4 4,75.105 0,0132 13,6256 1,389 2 Töø sau caloriphe ñeán tröôùc thieát bò saáy 2 0,4 4,43.105 0,0135 15,2359 1,553 3 Töø sau thuøng saáy ñeán xyclon Nhaùnh chính 2 0,2425 4,93.105 0,0131 70,2006 7,156 2 nhaùnh reõ 3 0,2425 2,46.105 0,0251 50,4021 5,138 4 Töø sau xyclon ñeán quaït huùt 2 0,4 4,69.105 0,0133 14,3827 1,466 2.2. Tính trôû löïc cuïc boä: [11] A1, V1 A2, V2 A2, V2 q q A1, V1 Hình 14: OÁng hoäi tuï vaø oáng phaân kyø AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuïc boä trong oáng daãn: (CT II.56, [1]) vôùi: . x : Heä soá trôû löïc cuïc boä. Heä soá trôû löïc do ñoät môû: Heä soá toån thaát coät aùp cuïc boä cuûa doøng chaûy qua oáng phaân kyø: (CT P8.5, [11]) vôùi: . A1, A2 : dieän tích tieát dieän oáng nhoû vaø oáng môû roäng, m2. . k : heä soá. Vôùi goùc môû q = 6o thì k = 0,1 (Baûng b2, [14]) . AÙp suaát DPcb tính theo v2. Baûng 23: AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuïc boä do ñoät môû S T T Vò trí trôû löïc OÁng nhoû OÁng môû roäng y DPl (N/m2) DPl (mmH2O) Dtñ1 (m) A1 (m2) Dtñ2 (m) A2 (m2) 1 Töø cöûa ra quaït ñaåy ñeán ñöôøng oáng 0,35 0,1225 0,4 0,1257 6,67 .10-5 0,0138 0,0014 2 Töø cöûa ra caloriphe ñeán ñöôøng oáng 0,25 0,0491 0,4 0,1257 0,2434 54,9314 5,5995 3 Töø oáng ñeán cöûa vaøo quaït huùt 0,4 0,1257 0,509 0,2035 0,0383 3,1633 0,3224 Heä soá trôû löïc do ñoät thu: Vò trí coù trôû löïc do ñoät thu laø töø ñöôøng oáng vaøo caloriphe. . A2 = 0,0491: dieän tích tieát dieän oáng nhoû (loái vaøo caloriphe), m2. . A1 = 0,1257: dieän tích tieát dieän oáng oáng môû roäng (ñöôøng oáng), m2. Heä soá toån thaát coät aùp cuïc boä cuûa doøng chaûy qua oáng hoäi tuï: (CT P8.9, [11]) vôùi: . k : heä soá. Vôùi goùc hoäi tuï q = 60o thì k = 0,2 (Baûng b4, [14]) . e : heä soá co heïp. Ta coù: n = A2/A1 = 0,39 < 0,6 thì: (CT P8.7, [11]) ª Vaän toác khí taïi loái vaøo caloriphe: v2 = 33,4960 m/s. AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuïc boä do ñoät thu DPcb4 tính theo v2: Heä soá trôû löïc taïi ñoaïn oáng uoán cong 90o: q Ro a R D b q Hình 15: OÁng uoán cong goùc q Ñoái vôùi oáng tieát dieän troøn: Treân heä thoáng coù 2 laàn uoán cong 90o treân oáng troøn laø sau caloriphe ñeå ñeán heä thoáng saáy. Heä soá toån thaát coät aùp cuïc boä cuûa doøng chaûy taïi choã uoán cong, ñoái vôùi oáng tieát dieän troøn: (CT P8.10, [11]) vôùi: . q = 90o . Ro : baùn kính uoán D : ñöôøng kính oáng Choïn ª k = 0,29 (Baûng b7, [11]) ª AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuïc boä do 2 laàn uoán cong 90o treân oáng troøn DPcb5: Ñoái vôùi oáng tieát dieän vuoâng: Vò trí uoán laø tröôùc xyclon, sau thuøng saáy. Heä soá toån thaát coät aùp cuïc boä cuûa doøng chaûy taïi choã uoán cong, ñoái vôùi oáng tieát dieän hình chöõ nhaät: x = A.B.C vôùi: . q = 90o ª A = 1 (Baûng II.16, No24, [1]) . Choïn R/Dtñ = 4 ª B = 0,11 (Baûng II.16, No25, [1]) . Ta coù: ª C = 1,59 (Baûng II.16, No26, [1]) ª x = A.B.C = 1.0,11.1,59 = 0,1749 AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuïc boä do uoán cong 90o treân oáng tieát dieän chöõ nhaät DPcb6: Heä soá trôû löïc treân oáng 3 ngaû: [1] V1, F1, v1 V2, F2, v2 V3, F3, v3 a Hình 16: OÁng 3 ngaû . F1, F2, F3 : dieän tích maët caét ngang cuûa oáng taäp trung, oáng thaúng vaø oáng nhaùnh, m2. Ta coù: F1 = F2 = F3. . a : goùc phaân nhaùnh, choïn a = 45o . v1, v2, v3 : vaän toác doøng taïi caùc maët caét töông öùng, m/s. . AÙp suaát DPcb tính theo v1. Trôû löïc treân oáng reõ: Heä soá trôû löïc treân oáng reõ: Ta coù : ª x3 = 0,58 (Baûng II.16, No22, [1]) AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuïc boä treân oáng reõ DPcb7: Trôû löïc treân oáng thaúng: Heä soá trôû löïc treân oáng thaúng tröïc tieáp: Ta coù : ª x2 = 0,1 (Baûng II.16, No23, [1]) AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuïc boä treân oáng thaúng DPcb8: Tính trôû löïc cho heä thoáng: Toån thaát coät aùp ñoäng taïi cöûa ra cuûa quaït: Vaän toác khí taïi cöûa ra cuûa quaït: ,m/s Toån thaát coät aùp ñoäng: Toån thaát coät aùp tính toaùn: DPtt = DPt + DPñ N/m2 Toån thaát coät aùp toaøn phaàn, ôû ñieàu kieän laøm vieäc (do söû duïng ñaëc tuyeán thaønh laäp cho ñieàu kieän tieâu chuaån): ,N/m2 (CT II.238a, [1]) vôùi: . t : nhieät ñoä laøm vieäc cuûa khí, oC . B : aùp suaát taïi choã ñaët quaït, B = 760 mmHg . rk : khoái löôïng rieâng cuûa khí ôû ñieàu kieän laøm vieäc, kg/m3. Baûng 24: Toån thaát coät aùp maø quaït phaûi khaéc phuïc Quaït ñaåy Quaït huùt Toån thaát ma saùt DPms Coâng thöùc DP1 + DP2 DP3 + DP4 Giaù trò (N/m2) 28,8615 134,9854 Toån thaát cuïc boä DPcb Coâng thöùc DP1 + DP2 + DP4 + DP5 + DP6 DP3 + DP7 + DP8 Giaù trò (N/m2) 230,6374 142,0366 Toån thaát coät aùp tónh DPt Goàm DPms + DPcb + DPcaloriphe DPms + DPcb + DPhaït + DPxyclon Giaù trò (N/m2) 1705,7338 1691,0777 Toån thaát coät aùp ñoäng DPñ (N/m2) 217,2534 227,6036 Toån thaát coät aùp tính toaùn DPtt (N/m2) 1922,9873 1924,2461 Toån thaát coät aùp toaøn phaàn DP (N/m2) 1835,8403 1898,7318 Tính coâng suaát vaø choïn quaït: Naêng suaát cuûa quaït V (m3/h): ñoái vôùi khoâng khí ít baån thì naêng suaát quaït laáy baèng löu löôïng khoâng khí theo tính toaùn ôû ñieàu kieän laøm vieäc. Trôû löïc maø quaït phaûi khaéc phuïc DP (N/m2): laáy toån thaát coät aùp toaøn phaàn ôû ñieàu kieän laøm vieäc. Coâng suaát treân truïc ñoäng cô ñieän, khi vaän chuyeån khoâng khí ôû nhieät ñoä cao: ,kW (CT II.239b, [1]) vôùi: . hq : hieäu suaát quaït, laáy theo ñaëc tuyeán . htr : hieäu suaát truyeàn ñoäng. Khi truyeàn ñoäng baèng baùnh ma saùt htr = 0,9 Coâng suaát ñoäng cô ñieän: Nñc = k3.N ,kW (CT II.240, [1]) vôùi: . k3 : heä soá döï tröõ. Baûng 25: Baûng tính coâng suaát vaø choïn quaït STT Ñaïi löôïng Kyù hieäu Quaït huùt Quaït ñaåy Ghi chuù 1 Naêng suaát trung bình V (m3/s) 2,4782 2.5249 2 Khoái löôïng rieâng trung bình taùc nhaân r (kg/m3) 1,1069 1,0910 3 Toån thaát coät aùp toaøn phaàn DP (N/m2) 1835,8403 1898,7318 4 Hieäu suaát quaït hq 0,65 0,65 Tra ñoà thò ñaëc tuyeán quaït ly taâm Ц 9-57, No5 (Hình II.58, [1]) 5 Coâng suaát treân truïc ñoäng cô ñieän N (kW) 8,61 8,94 6 Coâng suaát ñoäng cô ñieän Nñc (kW) 9,47 9,834 Vôùi N > 5 kW thì k3 = 1,1 Nhö vaäy ta choïn quaït Ц 9-57, No5 luùc ñaàu laø hôïp lyù. Caùc thoâng soá cuûa quaït vaø ñoäng cô: ta söû duïng 2 quaït Ц 9-57, No5 coù caùc thoâng soá gioáng nhau. Baûng 26: Caùc thoâng soá cuûa quaït vaø ñoäng cô Thoâng soá Kyù hieäu Giaù trò Ghi chuù Quaït Kyù hieäu quaït Ц 9-57, No5 Tra ñoà thò ñaëc tuyeán quaït ly taâm Ц 9-57, No5 (Hình II.58, [1]) Hieäu suaát h 0,65 Toác ñoä voøng cuûa baùnh guoàng v (m/s) 4,19 w (rad/s) 150 Ñoäng cô Kyù hieäu ñoäng cô 4A160S4Y3 Baûng P1.3, [4] Coâng suaát Nñc (kW) 15 Hieäu suaát hñc 0,89 Toác ñoä quay vñc (vg/ph) 1460 Heä soá coâng suaát cosj 0,88 TÍNH GIAÙ THAØNH THIEÁT BÒ Baûng 27: Tính giaù thaønh vaät tö – thieát bò STT Vaät lieäu – Thieát bò Ñôn vò tính Ñôn giaù Giaù thaønh (ngaøn ñoàng) 1 Theùp 3725,68 (kg) 10.000 ñ/kg 37.300 2 Vaät lieäu caùch nhieät 4,97 (kg) 4 trieäu ñ/m3 100 3 Quaït (caû moâtô) 2 x 15 (kW) 600.000 ñ/HP 24.140 4 Bulon 110 (con) 2000 ñ/con 220 5 Moâtô ñieän quay thuøng 1,5 (kW) 500.000 ñ/HP 1.005 6 OÁng theùp f > 50mm 11 (m) 30.000 ñ/m 330 7 Van theùp, f > 50mm 2 (caùi) 50.000 ñ/caùi 100 8 Löu löôïng keá f > 50mm 2 (caùi) 1.5 trieäu/caùi 3.000 9 Nhieät keá ñieän trôû 2 (caùi) 150.000 ñ/caùi 300 10 AÙp keá töï ñoäng 1 (caùi) 400.000 ñ/caùi 400 Toång coäng 66.895 Tieàn coâng cheá taïo laáy baèng 300% tieàn vaät tö : 200.685 (ngaøn ñoàng) Giaù thaønh heä thoáng: 267.580.000 ñoàng PHAÀN 3: KEÁT LUAÄN Ñoái vôùi heä thoáng saáy thuøng quay naøy, vieäc thieát keá, tính toaùn döïa nhieàu vaøo caùc coâng thöùc thöïc nghieäm, ñöôïc cho trong nhieàu taøi lieäu khaùc nhau. Maët khaùc, do nguyeân lieäu saáy laø ñaäu xanh khoâng coù nhieàu taøi lieäu tham khaûo, neân trong quaù trình tính toaùn ñaõ söû duïng caùc soá lieäu thay theá cuûa ñaäu naønh hoaëc caùc loaïi nguõ coác khaùc. Vieäc söû duïng coâng thöùc, soá lieäu nhö vaäy khoâng traùnh khoûi sai soá trong quaù trình thieát keá. Ñeå coù theå thieát keá ñöôïc chính xaùc ta caàn laäp heä thoáng hoaït ñoäng thöû ñeå kieåm tra vaø choïn cheá ñoä laøm vieäc toái öu. Ñoàng thôøi, vieäc thieát keá heä thoáng döïa nhieàu treân taøi lieäu lyù thuyeát chöù khoâng coù thöïc teá kinh nghieäm, neân coù theå coù nhieàu ñieàu chöa thaät hôïp lyù, em raát mong ñöôïc söï höôùng daãn, goùp yù theâm cuûa caùc thaày, coâ ñeå heä thoáng hoaøn thieän hôn.