đồ án thiết kế thiết bị Sấy tháp thóc (full cad) – Tài liệu text

đồ án thiết kế thiết bị Sấy tháp thóc (full cad)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (295.51 KB, 37 trang )

Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang1

Phần 1: MỞ ĐẦU
1.1/ Sơ lược về sấy:
Trong công nghiệp hoá chất , quá trình tách nước khỏi vật liệu ( làm khô vật liệu ) là
rất cần thiết . Tuỳ theo tính chất và độ ẩm của vật liệu , tuỳ theo yêu cầu về mức độ làm
khô vật liệu có thể sử dụng nhiều phương pháp tách nước khác nhau : phương pháp cơ
học , phương pháp hoá lý , phương pháp nhiệt…
Trong đó phương pháp nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất . Quá trình làm bốc hơi nước
khỏi vật liệu bằng nhiệt gọi là sấy . Quá trình sấy được phân biệt gồm sấy tự nhiên và
sấy nhân tạo.
Sấy tự nhiên là lợi dụng năng lượng mặt trời để làm bay hơi ẩm trong vật liệu . Biện
pháp này khá đơn giản nhưng phụ thuộc vào điều kiện khí hậu do tiến hành ở ngoài trời
. Vì vậy trong quá trình sản xuất phải tiến hành sấy nhân tạo.
Mục đích của quá trình sấy là làm giảm hàm lượng ẩm trong vật liệu , hàm lượng
chất khô trong vật liệu tăng , nhằm làm tăng tính bền vững trong bảo quản ( nông sản và
thực phẩm ) , tăng độ bền cơ học ( gốm sứ ) , nâng cao nhiệt lượng cháy ( củi , than )
.Đồng thời làm giảm giá thành vận chuyển.
Đối tượng của quá trình sấy , phương pháp cung cấp nhiệt cho vật liệu trong quá trình
sấy rất đa dạng . Do đó có thể lựa chọn phương án , thiết bò tối ưu để đạt hiệu quả sấy
cao nhất.
Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng ( nhiệt năng ) để biến đổi trạng
thái của pha lỏng ( nước ) trong vật liệu thành hơi . Đây là quá trình không ổn đònh , độ
ẩm của vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian.
1.2/ Nguồn gốc và đặc tính vật liệu :
1.2.1/ Nguồn gốc :
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG

SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang2
Lúa là nguồn lương thực chính của gần một nửa dân số trên trái đất . Lúa được
trồng nhiều ở khu vực Đông Nam châu Á . Về diện tích canh tác lúa đứng hàng thứ hai
sau lúa mỳ nhưng về năng suất của lúa là loại cao nhất .
Theo nhiều nguồn tài liệu thì cây lúa xuất hiện từ hơn 3000 năm trước công
nguyên ở vùng Đông Nam châu Á . Tới nay rất nhiều nước trên khắp năm châu đều có
trồng lúa . Lúa nước là loại cây ưa nước và ẩm , do đó láu được trồng nhiều ở châu thổ
các sông lớn thuộc các vùng khí hậu ôn đới và nhiệt đới .
Cây lúa thuộc họ hào thảo và có trên 20 loại khác nhau . Phổ biến nhất và có ý
nghóa kinh tế hơn là loại lúa nùc ( crizasativa ) . Lúa nùc lại được chia làm hai loại là
lúa ngắn hạt ( C.S brevis ) và lúa hạy bình thường ( O.S communis ) . Lúa nước hạt bình
thường là loại phổ biến hơn cả và đã tồn tại đến ngày nay.
Ở nước ta còn có lúa nếp và lúa tẻ ( phân biệt theo sự khác nhau về thành phần
và tính chất của nội nhũ ).
1.2.2/ Cấu tạo và tính chất của hạt lúa:
Lúa là loại hạt lương thực có vỏ trấu bao bọc . Đầu của vỏ trấu có râu . Tuỳ
theo giống và điều kiện sinh trưởng , râu lúa có thể dài hoặc ngắn. Ở cuống của vỏ trấu
có mày hạt .
Màu sắc của vỏ trấu cũng khác nhau tuỳ theo giống lúa và điều kiện trồng trọt ,
thường có màu vàng nhạt , vàng nâu hoặc nâu đen . Tỉ lệ của vỏ trấu so với toàn hạt dao
độ trong một phạm vi khá lớn , khoảng từ 10 đến 30% , thông thường là 17 đến 23% .
Các lớp vỏ ngoài và vỏ trong của gạo lột chiến khỏang 4 đến 5% khối lượng hạt
và chứa sắc tố vàng đục hoặc nâu hồng . Lúa chỉ có 1 lớp tế bào ( riêng ở lưng hạt có
thể có 2 đến 3 lớp ). Lớp tế bào alơrôn chiếm khoảng 2đến 3% . Nội nhủ chiếm tỉ lệ 65 –
67% .
Tuỳ thuộc vào giống và điều kiện sinh trưởng của cây mà nội nhủ hạt lúa có
cấu tạo trong , đụa hoặc vừa trong vừa đục . Khi cắt ngang hạt lúa đục sẽ thấy vết đục
có màu trắng . Vết đục có thể lớn hoặc nhỏ và nằm ở vò trí bất kỳ trong nội nhũ . Nếu
Đồ Án MHQT&TB

GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang3
vết đục nằm ở giữa hạt gọi là hạt bạc lõi , nếu vết đục nằm ở cạnh hạt thì gọi là hạt bạc
bụng . Vết đục ở lõi không bò mất trong quá trìng xay xát . Hạt bạc lõi với vết đục lớn sẽ
bò gãy nát nhiều trong quá trình xay xát .
Giống lúa có độ trong cao thì tỉ lệ thành phẩm thu được trong quá trình xay xát
cũng cao , do đó người ta coi độ trong là 1 chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng lúa .
Trong nhiều tài liệu còn nêu lên một đặc điểm có tính qui luật của lúa là hàm lượng
protein trong lúa phụ thuộc vào độ trong của lúa theo hàm số bậc nhất .
Độ trong của lúa còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện chín của hạt . Hạt chín
trong điều kiện độ ẩm của không khí cao có độ trong thấp hơn so với hạt chín trong điều
kiện không khí khô ráo.
1.2.3/ Thành phần hóa học của hạt lúa:
Thành phần hoá học của hạt lúa gồm chủ yếu là tinh bột , protein ,
xenlulose . Ngoài ra trong hạt lúa còn chứa một số chất khác với hàm lượng ít hơn so với
3 chất kể trên như : đường , tro , chất béo , sinh tố . Thành phần hoá học của hạt lúa phụ
thuộc vào giống , đất đai trồng trọt , khí hậu và độ lớn bản thân hạt lúa . Cùng chung
điều kiện trồng trọt và sinh trưởng , nhưng thành phần hoá học của gạo vỏ ngoài đỏ
khác so với gạo trắng , thông thường hàm lượng chất béo và protein trong gạo vỏ ngoài
đỏ hơn cao hơn đôi chút . Cùng một giống thóc nhưng trồng ở đòa phương khác nhau thì
thành phần hoá học cũng khác nhau :
Thành phần hoá học của hạt lúa :

Thành phần
hoá học
Hàm lượng các chất ( % )
Nhỏ nhất
Lớn nhất

Trung bình
Protein
6.66
10.43
8.74
Tinh bột
47.70
68.00
56.20
Xenluloze
8.74
12.22
9.41
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang4
Tro
4.68
6.90
5.80
Đường
0.10
4.50
3.20
Chất béo
1.60
2.50
1.90
Đectrin

0.80
3.20
1.30
1.3/ Đặc điểm chế độ sấy thóc:
Thóc là một loại vật liệu yêu cầu sấy ở chế độ mềm vì tính bền chòu nhiệt của thóc
rất kém , không cho phép nâng nhiệt độ đốt nóng hạt lên cao . Khác với hạt mỳ tính bền
chòu nhiệt được thể hiện bằng sự xuất hiện biến tính của protein thì của thóc là sự xuất
hiện các vết nứt của nộ nhũ . Nguyên nhân hình thành các vết nứt là do trong quá trình
sấy tạo nên gradient ẩm từ ngoài vào trong trung tâm hạt , độ ẩm của lớp ngoài hạt
giảm nhanh , tạo ra trạng thái căng thể tích của phần trung tâm , khi tăng nhiệt độ làm
cho sức căng đó vượt quá độ bền trắc của hạt thì tạo nên các vết nứt . Các vết nứt xuất
hiện theo các vách protein nhăn cách giũa các hạt tinh bột .
Loại lúa nội nhũ trong thường bền hơn nên ít nứt so với lúa nội nhũ đục . Những hạt
nội nhũ gồm cả phần trong và phần đục thì vết nứt bắt đầu từ ranh giới của phần trong
sang phần đục.
Gradient hàm ẩm không những phụ thuộc vào nhiệt độ sấy mà còn phụ thuộc độ ẩm ban
đầu của vật liệu . Nếu trườc khi sấy độ ẩm hạt càng cao thì gradient hàm ẩm càng cao
hạt càng dễ bò nứt. Khi hạt bò nứt thì đồng thời độ nảy mầm của hạt cũng giảm.
Vì vậy trong quá trình sấy người ta thường sấy xong rồi ủ sau đó mới đem ra sấy tiếp
. Mục đích ủ là làm giảm gradient hàm ẩm giữa trung tâm và lớp ngoài của hạt , do sự
chuyển ẩm dần từ trung tâm ra vòng ngoài . Với phương pháp này thóc ít bò nứt nhưng
thời gian sấy khô kéo dài.

Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang5

Phần 2 : THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NHGỆ
Lúa từ vựa tiếp liệu 13 được cho vào phểu . Từ đó được gầu tải 11 đưa lên phểu
nhập liệu, qua đóa phân phối hạt, lúa sẽ được đổ đầy vào nắp tháp . Củi được đưa vào lò
đốt đặt trên ghi lò , được đốt để tạo ra khói lò trong lò đốt 1 . Khói lò sau khi ra khỏi lò
đốt 1 cho qua buồng lắng bụi rồi sau đó cho qua buồng hoà trộn . Khói lò sau khi ra
buồng hoà trộn được quạt thổi vào tháp sấy 6 . Lúa di chuyển xuống dưới nhờ tác dụng
của trọng lực qua các máng dẫn và máng thải TNS . Khói lò được thổi lên trên thông
qua các máng dẫn khí thải tiếp xúc ngược chiều với lúa . Vật liệu chuyển động len lỏi
qua khe hở giữa các máng tác nhân , từ từ điền đầy các chỗ trống trong tháp.Sau khi sấy
vật liệu được đưa vào buồng làm nguội . Vật liệu sau khi được làm nguội ra ngoài và
được tải ra ngoài nhờ băng tải.

Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI

trang6

Phần 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT
3.1/ Tính toán về khói lò:
Các thông số tự chọn:
Chọn nhiên liệu đốt là củi với các thành phần ẩm : A = 10% ; Tr = 0.9 %
C = 45.5% ; H = 5.4% ; O = 37.8% [1].
Nhiệt độ của không khí là 30
0
C.
Độ ẩm của không khí là 70%.
Tra được nhiệt dung riêng của nhiên liệu C
nl
= 1.2 kJ/kgđộ.
Nhiệt độ của nhiên liệu bằng nhiệt độ của môi trường 30
0
C.
Hiệu suất buồng đốt 75%.
Nhiệt dung riêng của khói khô bằng nhiệt dung riêng của không khí
=1.004kJ/kgđộ.
3.1.1/ Xác đònh lượng không khí khô lí thuyết cho quá trình cháy nhiên liệu:L
0

L
0
=11.6C + 34.8 H + 4.3(S-O) (3.1)
=5.53 kg/kgnl.
Nhiệt trò của gỗ:

Q
c
= 8100C + 30000H – 2600(O-S) (3.2)
=4275 kcal/kgnl = 17870 kJ/kgnl.
3.1.2/ Lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy: L
Ta có L/L
0
=

Chọn


= 1.2

L = 6.636 kg/ kgnl.
3.1.3/ Xác đònh các thông số trạng thái của không khí:
– Trước khi vào lò đốt:


0
= 70% ; t
0
= 30
0
C.
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI

trang7
P
0
= exp(12 –
0
5.235
42.4026
t
) (3.3)
= exp ( 12 –
305.235
42.4026

) = 0.0422 bar.
Lượng chứa ẩm x
0
:
x
0
= 0.612
00
00
PB
P



(3.4)
= 0.621
042.07.0750/745

042.07.0


= 0.019 kg ẩm/ kg kkk
Enthapi của hơi nước:
H
0
= 1.004 t
0
+ x
0
(2500 +1.842t
0
) (3.5)
= 1.004

30 + 0.019 (2500 + 1.842

30 ) = 78.67kJ/ kgkkk
– Xác đònh trạng thái của khói lò sau buồng đốt
Khối lượng hới nước chứa trong khói lò:
G’
a
= ( 9H + A ) +


L
0
x
0

(3.6)

= 9

0.054 + 0.1 + 1.2

5.53

0.019 = 0.712 kg ẩm/ kgnl.
Khối lượng khói khô:
L’
1
= (


L
0
+ 1 ) – { Tr + ( 9H +A )} (3.7)
= 7.041kg kkk / kgnl.
Lượng chứa ẩm
x’
1
= G’
a
/ L’
1
= 0.712 / 7.041 = 0.101 kg ẩm/ kgkkk.
Enthapi của khói lò:
H’
1

=
1
00
‘L
HLtCQ
bđnlnlC


(3.8)
= 1988 kJ / kgkkk.

Nhiệt độ khói lò :
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang8
t’
1
=
)842.1’004.1(
2500”
1
11
x
xH


(3.9)
= 1458

0
C
– Xác đònh trạng thái khói lò sau buồng hoà khí:
Lượng hơi nước chứa trong khói lò:
G
a
= (9H + A ) +

L
0
x
0
(3.10)
= 0.549 + 451A + 5.96

x
0
(1 – A )
Với

=
)}(004.1)(){1(96.5
]004.1)1(43.0)1(451.01[)1(19800
00
0
ttiixA
tAiAtCA
aa
anlnl




(3.11)

Trong đó : nhiệt độ khói lò sau khi trộn lấy bằng nhiệt độ sấy = 60
0
C
i
a
, i
a0
: entapi của hơi nước chúa trong khói lò tương ứng với sau buồng hoà
trộn và không khí ngoài trời được tính như sau:
i = 2500 +1.842t


i
a
= 2619.73 kJ / kg
i
a0
= 2555.26 kJ / kg



= 61.029


G
a

=0.549 + 0.451

0.1 +5.96

61.029

0.019(1 – 0.1) = 6.814 kg ẩm/ kgnl
– Xác đònh trạng thái khói lò sau buồng hoà trộn :
Lượng khói khô sau buồng trộn:
L
1
= (

L
0
+ 1 ) – {Tr + ( 9H + A )} = 337.895 kgkkk/ kgnl.
Lượng chứa ẩm x
1

x
1
= G
a
/L
1
= 0.02 kg ẩm / kgkkk
H
1
= 118.46 kJ/ kgkkk
Độ ẩm tương đối của khói lò sau buồng hoà trộn

1

=
b
Px
Bx
)621.0(
1
1

(3.12)
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang9
Với P
b
=exp {12 –
1
5.235
42.4026
t
} (từ CT 3.3)
= 0.2468 bar


1

= 0.1256 = 12.56%

Bảng tóm tắt các thông số của khói lò :

3.2/ Cân bằng vật chất:

Nhiên liệu
Buồng đốt
Buồng hoà
khí
Buồng sấy
W

Thông số
Không khí
Sau buồng đốt
Sau buồng hoà khí
Nhiệt độ (
0
C )
30
1458
65
Độ chứa ẩm (kg/kgkkk )
0.019
0.101
0.02
enthapi (kgẩm/kgkkk )
78.67
1988
118.46
Độ ẩm (% )

70

12.56
t
1
,
1

,x
1
H
1
,L
1
G
1
,u
1
,
1

G
2
,u
2
,
2

t
2
,
2

,x
2
H
2
,L
2

Giản đồ H-x của HTS dùng khói lò
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang10
2
A
t
0
t
C
H ( kJ/ kgkk)
2
t
1
M
M
B

I
1
I
K
0
C
x ( kg ẩm/ kgkk)

Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy:
W= G
1
– G
2
(3.13a)
= G
1

2
21
1 u
uu


(3.13b)
= 2

13.01

13.04.0


= 0.62069 tấn ẩm / h = 620.69 kg ẩm / h
Lượng vật liệu ra khỏi vùng sấy:
G
2
= G
1
– W ( từ CT 3.13a)
= 2- 0.62069 = 1.37931 tấn / h = 1379.31 kg /h
3.3/ Sấy lý thuyết:
Nếu sấy lý thuyết thì H
2
= H
1
= 118.46 kJ/ kgkkk
Chọn nhiệt độ của khói lò ra dựa vào nhiệt độ đọng sương
Nhiệt độ đọng sương tra trên giản đồ không khí ẩm ta được t
s
= 34
0
C
Suy ra nhiệt độ của khói lò ra khỏi buồng sấy:
t
2
= t
s
+ 6 = 40
0

C
Lượng chứa ẩm tính theo công thức:
x
2
=
2
22
i
tCH
pk

(3.14)
Với i
2
= 2500 + 1.842 t
2

Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang11
= 2573.68 kJ/ kg
Suy ra x
2
= 0.0305 kg ẩm / kgkkk
Độ ẩm tương đối
2

2

=
)621.0(
2
2
xP
Bx
b

(từ CT 3.12)
Với B : áp suất khí quyển
P
b
= exp (12 –
2
5.235
42.4026
t
) (từ CT 3.3)
= exp ( 12 –
405.235
42.4026

)
= 0.07317 bar
Suy ra
2

=

)0305.0621.0(07317.0
035.0
750
745


= 63.55%
Lượng tác nhân sấy lý thuyết cần để bốc hơi hết 1 kg ẩm
L = W / (x
2
– x
1
) (3.15)
= 620.69/ (0.0305 – 0.02 )
= 59113.33 kg/ kgẩm

Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang12

Phần 4: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ &KẾT CẤU THIẾT BỊ CHÍNH
4.1/ Tính thời gian sấy:
Thời gian sấy được chia làm hai giai đoạn : giai đoạn sấy đẳng tốc
1

và giai đoạn
sấy giảm tốc
2

:
4.1.1/ Thời gian sấy giảm tốc
2

:
Các độ ẩm tính trong các công thức dưới nay đều là độ ẩm tuyệt đối liên hệ với độ
ẩm tương đối theo công thức sau:
w
1
=
1
1
1 u
u

Suy ra:
w
1
= 66.7%

w
2
= 14.9%

2

= –
N

1
ln {

( w
2
– w
cb
) (4.1)
Với

=
1
8.1
w
(4.2)
=
7.66
8.1
= 0.027
w
cb

: Độ ẩm cân bằng của lúa ở nhiệt độ 30
0
C và độ ẩm không khí 70% , tra được
trong tài liệu [5] bảng 64 trang 102
u
cb
= 12.6%

w
cb
= 14.4%
Tốc độ sấy ở đầu giai đoạn sấy giảm tốc cũng chính là tốc độ sấy ở giai đoạn sấy
đẳng tốc :
N =

R
J
2
100
(4.3)
R : kích thước đặc trưng của lúa


: khối lượng riêng của lúa
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang13
R và

tra được trong [5]
R = 2.72 mm và

= 550 kg / m
3

Với J
2
: cường độ bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu
J
2
= J
1
/ r (4.4)
Với J
1
: mật độ dòng nhiệt
J
1
=
)(
1 bm
TT 

(4.5)
Với +
1

: hệ số dẫn nhiệt đối lưu cưỡng bức giữa tác nhân sấy và vật liệu
Theo kinh nghiệm

1

được tính như sau : [1] trang 144
Khi tốc độ khói lò đi trong tháp v < 5 m/s

1

= 6.15 + 4.17 v (4.6)
Tốc độ tác nhân sấy đi trong các vùng sấy tháp lấy theo kinh nghiệm
thường vào khoảng (0.3

0.5) m/s [1] trang 241. Ở đây ta chọn 0.5 m/s

1

= 6.15 + 4.17 x 0.4 = 8.125W/ m
2
độ
+ t
m
: nhiệt độ trung bình tác nhân sấy
t
m
= ( 65 + 40 ) / 2 = 52.5
0
C
+ t
b

: nhiệt độ bề mặt vật liệu cũng chính là nhiệt độ nhiệt kế ướt . Tra
trên giản độ không khí ẩm ở trạng thái khói lò trước khi vào buồng sấy ta được :
t
b
= 33.5
0
C
r : ẩn nhiệt hoá hơi của ẩm.
Theo phụ lục tài liệu [2] ta có:
T
0

20
60
70%
2446.9
2359
Nội suy ta có ẩn nhiệt hoá hơi ở 52.5
0
C

r = 2432 kJ / kg độ
Suy ra J
2
=
243 2
)5.335.52(818.7 

= 0.06108W /m
2

Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang14
= 0.22 kJ / m
2
h
Vậy N =
5501072.2
22.0100
3


=14.7% ẩm / h
Suy ra thời gian sấy giảm tốc :

2

= –
4.14027.0.0
1

ln{0.027(14.9 – 14.4 )
= 5.7 h

4.1.2/ Thời gian sấy đẳng tốc :
1

Ta có N =
1
1

th
uu 
(4.7)
Với u
th
được tính từ phương trình :

2

=
N
u
th
ln
cb
cbth
uu
uu


2
(4.8)

th
u
N
2

= ln
cb
cbth
uu
uu


2

Vẽ hai đồ thò y
1
=
th
u
N
2

và y
2
= ln
cb
cbth

uu
uu


2
với ẩn là u
th

Ta tìm được u
th
= 40.37 %
Vậy thời gian sấy đẳng tốc
1

=
7.14
37.407.66 

=1.3 h
Vậy thời gian sấy tổng cộng nếu bỏ qua giai đoạn đốt nóng là


=
21


=5.7+ 1.3 = 7h
4.2/ Tính thể tích và chiều dày thiết bò :
4.2.1/ Tính thể tích thiết bò:
Ta nhập liệu với năng suất 2 tấn / h . Thời gian sấy tính đựơc ở trên la12.5 h . Vậy thể

tích trống ở nhăn sấy cần đủ chứa : V
1
=


1
G
(4.9)
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang15
=
550
72000x

= 25.45 m
3

Chọn bề ngang 3 m
Chọn bề rộng 2 m
Chọn cấu tạo máng dẫn và máng thải như sau:

Suy ra số máng theo chiều ngang :
110100
103
3

= 14 . Vậy chọn 14 máng .
Diện tích mặt cắt ngang : 3*2= 6 m
2
.
Tổng diện tích chóp theo mặt cắt ngang :


chopmcn
S
= n

100

10
-3


b (4.10)
Với :
n: số máng theo mặt cắt ngang
b: chiều rộng thiết bò



chopmcn
S
= 14

0.1

2 = 2.8 m
2

Vậy diện tích mặt cắt ngang còn trống:
S = 6 – 2.8 = 3.2 m
2

Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang16
Suy ra chiều cao tháp :
H =
S
V
=
2.3
45.25
= 8.15 m Vì trong thực tế diện tích bề mặt còn trống nhỏ hơn trong
tính toán nên ta chọn chiều cao tháp là 8 m .
Vậy số máng theo chiều cao là 8*10
3
/ 370 = 21 máng.
Chọn chiều cao buồng làm mát bằng một phần hai chiều cao buồng sấy. Vậy số máng
theo chiều cao buồng làm mát là 10 máng. Buồng làm mát cao 4 m.
4.2.2/ Tính bề dày thiết bò :
Vì áp suất khói lò trước khi vào tháp sấy rất nhỏ ta có thể coi như tháp không
chòu áp lực mà chỉ chòu lực do khối vật liệu sấy tác động lên .
Coi thành tháp là một thanh dầm . Coi toàn bộ vật liệu có khối lượng m . Ta
xét bài toán cơ :

F
ms
P
Q
N

Xét lực tác dụng lên thanh dầm như hình:
Cân bằng lực theo phương thẳng đứng ta có:
F
ms
= P (1)
Cân bằng lực theo phương nằm ngang:
Q = N
Mà : F
ms
=

N
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang17
Với

là hệ số ma sát giữa bề mặt khối vật liệu và bề mặt thanh dầm ở trạng
thái tónh. Chọn vật liệu làm tháp là thép CT
3
ta tra được trong tài liệu [5] bảng 60 được

= 0.6

Q = F
ms
/

. Do (1)

Q = P/

= mg/

Khối lượng toàn bộ vật liệu chứa trong tháp :
m
1
= G


= 2000

7 = 14000kg
Khối lượng của máng:
Tổng số máng trong tháp: 14*(21+10) = 434 máng
Chọn thép làm máng có bề dày 2 mm
Thể tích toàn bộ máng trong tháp:
V = 2*10
-3
*2*(155*2+2*86)*10
-3

*434 = 0.837m
3

Vậy khối lượng thép sử dụng để làm máng là: m
2
= 7.84*10
3
*0.837 = 6562 kg
Suy ra khối lượng tổng cộng mà tháp phải chòu là m = m
1
+ m
2
= 20562 kg


Q =336188 N
Đây là bài toán cơ học thuần tuý khi thanh dầm chòu tác dụng của tải trọng Q . Trên
thanh dầm đó điểm yếu nhất là ở giữa hai thanh vì 2 đầu đã được giữ cố đònh . Ta
chuyển sang bài toán sức bền vật liệu .
Vẽ biểu đồ nội lực :

Q
+

Biểu đồ nội lực
+
biểu đồ

z

Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang18
Ta phải có :
td

][


. Với là ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo thiết bò ở nhiệt độ
làm việc
Theo thuyết bền Tresca:

td

=
zyz
22
4



z

= 0 . Vì hình trên
Mặt cắt hình chữ nhật :

zy

=
F
Q
y

2
3

Với F : diện tích mặt cắt hình chữ nhật
F = S

b
Với S: bề dày tháp
Như ở trên ta chọn vật liệu làm tháp là CT
3
làm việc ở nhiệt độ 65
0
C . Tra trong đồ thò
1.1 trang 18 tài liệu [6] ta được :
][

= 135

10
6
N

td

=2
zy

=3
F
Q
y

][


F

][
3

Q
=
6
10135
2
336188
3

= 37.35

10
-4
m
2


S

b
4
1035.37


= 18.675

10
-4
m = 1.87mm

S

1.87 mm
Theo thuyết bền VonMisses:

zyz
td
22
3



][


F

64.7

10
-4
m
2


S

3.24 mm
Chiều dàu tối thiểu chọn S’
max
= { 1.87 , 3.24 }
Vậy chiều dày tối thiểu của tháp : S’= 3.24 mm
Chiều dày thực : S = S’ + C
0
+ C
a
+ C

1

Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang19
Với C
0
: hệ số bổ sung chiều dày do ăn mòn
C
a
: hệ số bổ sung chiều dày do qui tròn
C
1
: hệ số bổ sung chiều dày do hao mòn

S = 3.24 + 0.76 + 1 = 5 mm
4.3/ Tính các tổn thất nhiệt:
4.3.1/ Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi:
Q
v
=G
VL
C
VL
(t
VL2
-t
0
) (4.9)

Với :
C
VL
= C
K
+ (C
a
–C
K
)u
2

Trong đó: C
K
: nhiệt dung riêng của thóc
C
K
= 1.55 kJ/kg.độ
C
a
:nhiệt dung riêng của nước
C
a
= 4.4868 kJ/kg.độ


C
VL
= 1.8927 kJ/kg.độ


Q
V
= 1379.3*1.8927(35-30)
= 13053.68 kJ/h
Chọn t
VL2
dựa vào nhiệt độ ra của tác nhân sấy:
t
VL2
= t
2
+(5

10)
=35
0
C
Hay q
V
= Q
V
/ W = 21.031 kJ/kg ẩm
4.3.2/ Tổn thất nhiệt ra môi trường:
4.3.2.1/Tính sơ bộ hệ số cấp nhiệt từ khói lò đến thành thiết bò :
Hệ số cấp nhiệt từ khói lò đến thành trong thiết bò:

1

=

1

1



Với
1


: hệ số cấp nhiệt đối lưu cưỡng bức


1

: hệ số cấp nhiệt đối lưu tự nhiên
Hệ số cấp nhiệt đối lưu cưỡng bức :
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang20
Chọn vận tốc dòng khí đi trong tháp :v = 0.5 m/ s
Re =


td
vD

Với :

v: vận tốc dòng khí đi trong tháp
D
td
: đường kính tương đương của tháp sấy:
D
td
=
P
F4
=2.4 m . Với P : chu vi của mặt cắt ngang
F : diện tích mặt cắt ngang


: độ nhớt của khói lò ở nhiệt độ 52.5
0
C tra ở tài liệu [7] bảng 1.114
trang 118 ta được

= 0.02

10
-3
Pas


Re = 65070
Ở chế độ chảy xoáy Nu = 0.018

Re
0.8

= 127.64
Mà Nu =


td
D
1

Với

: hệ số dẫn nhiệt của không khí ở 52.5
0
C
Hệ số dẫn nhiệt của không khí được tính theo công thức sau:

5/1
0
273
T
CT
C273








W/ m.độ (4.10)
Trong đó :

0

: hệ số dẫn nhiệt của không khí ở O
0
C.Tra bảng 1.122 trang
124 tài liệu [7] :
0

= 0.0201.
T: nhiệt độ tuyệt đối của khí
C: hằng số phụ thuộc vào loại khí . Tra đïc trong bảng 1.122
trang 124 tài liệu [7] : C = 122.


=
5/1
273
5.52273
1225.52273
122273
0201.0








= 0.0184 W / m.độ
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang21

1


=
4.2
0184.064.127 

= 0.9786 W / m
2
độ
Chọn sơ bộ hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành thiết bò gấp 2*1.2 lần
1


.


1


2.5 W/ m
2
.độ.
4.3.2.2/ Tính sơ bộ nhiệt độ bề mặt tường và bề dày lớp cách nhiệt :
Chọn vật liệu bên trong là thép CT
3
: chiều dày

= 0.005 m
hệ số dẫn nhiệt

= 54.4 W/ m.độ
Lớp ở giữa là bông thủy tinh :

= 0.035 W/ m.độ
Ngoài cùng là lớp CT
3
: :

= 0.005 m


= 54.4 W/ m.độ
Mật độ dòng nhiệt đối lưu cưỡng bức:
q

1
=
1

( t
f1
– t
w1
)
Mật độ dòng nhiệt qua lớp CT
3
bên trong :
q
2
=
1
1


( t
w1
– t
w2
)
Mật độ dòng nhiệt qua lớp bông thủy tinh :
q
3
=
2
2



( t
w2
– t
w3
)
Mật độ dòng nhiệt qua lớp CT
3
bên ngoài :
q
4
=
3
3


( t
w3
– t
w4
)
Mật độ dòng nhiệt đối lưu tự nhiên :
q
5
=
2

( t
w4

– t
f2
)
với :
2

=1.715 ( t
w4
– t
f2
)
1/3

Khi ổn đònh q
1
= q
2
=q
3
=q
4
= q
5
Tính lặp trong ngôn ngữ pascal với sai số giữa q
1
và q
5
0.001 ta được kết quả như sau :
t
w1

= 45.569
0
C
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang22
t
w2
= 45.568
0
C
t
w3
=35.667
0
C
t
w4
= 35.665
0
C.
Bề dày lớp cách nhiệt : 20mm
4.3.2.3/ Tính các tổn thất nhiệt :
Q = 3.6

F


t

log


K (4.11)
a/ Hệ số truyền nhiệt K:
a.1/ Hệ số cấp nhiệt từ khói lò đến thành thiết bò :
1

1

= k(
1

1


)

1


: được tính ở phần trước = 0.9786 W / m
2
.độ

1

: hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên.
Tính chuẩn số Grakov:
Gr =
T
TgD
2
td
3


. (4.12)
Với
T
: chênh lệch nhiệt độ giữa khói lò và mặt trong thiết bò ;
T
=
1w1f
tt 


Gr = 8490763804
Đối lưu tự nhiên Nu được tính như sau:
Nu = 0.47

Gr
0.25
(4.13)
= 135.8997

1


= 1.093808 W/ m
2
.độ

1

= 2.4868 W/ m
2
.độ . Thoả với giá trò lúc trước đã chọn với sai số
0.8%.
a.2/ Hệ số cấp nhiệt từ thiết bò ra ngoài môi trường :
2

Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên :
2

Hệ số dẫn nhiệt của không khí ở 30
0
C.


= 0.0191 W/ m.độ (từ CT 4.10)
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang23


Gr = 7455647063
Nu = 138.1081

2


= 1.09911 W / m
2
.độ
Hệ số cấp nhiệt do bức xạ nhiệt :
2

2


=
)/(
100100
21

4
2
4
1
12
TT
TT






















Với
12

= C
0


. Trong đó

chọn theo bảng V.4 tài liệu số [4]
trang 36
C
0
: hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối .
T
1
: nhiệt độ tường ở bên ngoài
T
2
: nhiệt độ không khí ngoài trời

2


= 3.91359 W/m
2
.độ

2

=
2


+
2


= 5.0127 W/m
2
.độ
Hệ số truyền nhiệt K:
K =
23
3
2
2
1
1
1
11
1







(4.14)
= 0.85239 W/m
2
.độ
Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit

l
t
= 65-30 =35
0
C

b
t
= 40-30 = 10
0
C

log
t
=










b
l
bl
t
t
tt
ln
(4.15)
= 19.95589
Tổn thất ra tường :
Diện tích xung quanh:
F
t
= 2*12(2+3) = 120 m
2

Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang24


Q
t
= 3.6*F
t
*

t
log
*K
= 7348.427 kJ/h
Tổn thất ra trần và đáy:
Diện tích = 2*3 = 6m
2


Q = 477.648 kJ/h
Tổng tổn thất tính cho 1kg ẩm :
q
mt
(Q
t
+Q)/W
= 13.3782 kJ/kg ẩm
4.3.3/ Quá trình sấy thực:
Cân bằng năng lượng :
Q
đ
+ L

0
H
1
+G
VL
C
VL
1

+W
OH
C
2
1

= L
0
H
2
+ G
VL
C
VL
2

+Q
m



=
12
12
xx
HH


=
qC
OH

1
2

(4.16)
Tính giá trò


= C
a
1

– (q
VL
+q
mt
)
= 91.1950 kJ/kg ẩm.

Xác đònh các thông số của quá trình sấy thực
– Lượng chứa ẩm x

2
:
x

2
= x
1
+


2
21
)(
i
ttC
dx
(4.17)
Với C
dx
= 1.004 + 1.842*x
1

= 1.04084


x

2
= 0.035 kgẩm/kg kkk
– Độ ẩm tương đối:


= 63.65% ( từ CT 3.12)
– Enthapi:
Từ công thức 4.16 ta có :
Đồ Án MHQT&TB
GVHD: TRỊNH VĂN DŨNG
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang25
H
2
=

(x
2
-x
1
)+H
1
= 112.4 kJ/kg kkk
– Lượng tác nhân sấy thực tế:
l
0
= 1/(x
2
-x
1

) = 95.24 kg kk/ kg ẩm
L
0
= lW = W/(x
2
-x
1
)
= 59215.77 kg kkk/h
4.4/ Bảng cân bằng nhiệt cho vùng sấy:
Tổng nhiệt lượng cần thiết q:
q = l
0
(I
2
– I
0
) = 95.24(112.4 – 78.67) = 3212.45 kJ/ kg ẩm
Nhiệt lượng có ít q
1
q
1
= i
2
– C
a
t
vl1
= 2619.73 – 4.1816

30 = 2494.28 kJ/ kg ẩm
Tổn thất nhiệt do TNS mang đi q
2
:
q
2
= l
0
C
dx
(t
2
– t
0
) = 95.24

1.04084(40 – 30)= 998.5 kJ/ kg ẩm
Tổng nhiệt lượng tính toán và nhiệt lượng có ít q’:
q’= q
1
+ q
2
+ q
vl
+ q
mt

= 2494.28 + 998.5 + 21.031 + 13.3782 = 3527.2 kJ/ kg ẩm
Về nguyên tắc q = q’. Tuy nhiên do trong quá trình tính toán ta đã làm tròn và do
nhiều nguyên nhân khác. Do đó, chúng ta đã phạm phải sai số tuyệt đối


q =
‘qq 
= 314.75 kJ/ kg ẩm
Sai số tương đối:


=
‘qq 
/q = 9.7%
Như vậy mọi tính toán có thể chấp nhận được
4.5/ Tính nhiên lượng tiêu hao:
Nhiên liệu tiêu hao trong một giờ tính theo công thức:
b =
bd
Q
qW


=
75.017870
69.62045.3212

= 148.77 kgnl/h
STT
Đại lượng
Ký hiệu

Giá trò, kJ/kg ẩm
%

SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang2Lúa là nguồn lương thực chính của gần một nửa dân số trên trái đất . Lúa đượctrồng nhiều ở khu vực Đông Nam châu Á . Về diện tích canh tác lúa đứng hàng thứ haisau lúa mỳ nhưng về năng suất của lúa là loại cao nhất .Theo nhiều nguồn tài liệu thì cây lúa xuất hiện từ hơn 3000 năm trước côngnguyên ở vùng Đông Nam châu Á . Tới nay rất nhiều nước trên khắp năm châu đều cótrồng lúa . Lúa nước là loại cây ưa nước và ẩm , do đó láu được trồng nhiều ở châu thổcác sông lớn thuộc các vùng khí hậu ôn đới và nhiệt đới .Cây lúa thuộc họ hào thảo và có trên 20 loại khác nhau . Phổ biến nhất và có ýnghóa kinh tế hơn là loại lúa nùc ( crizasativa ) . Lúa nùc lại được chia làm hai loại làlúa ngắn hạt ( C.S brevis ) và lúa hạy bình thường ( O.S communis ) . Lúa nước hạt bìnhthường là loại phổ biến hơn cả và đã tồn tại đến ngày nay.Ở nước ta còn có lúa nếp và lúa tẻ ( phân biệt theo sự khác nhau về thành phầnvà tính chất của nội nhũ ).1.2.2/ Cấu tạo và tính chất của hạt lúa:Lúa là loại hạt lương thực có vỏ trấu bao bọc . Đầu của vỏ trấu có râu . Tuỳtheo giống và điều kiện sinh trưởng , râu lúa có thể dài hoặc ngắn. Ở cuống của vỏ trấucó mày hạt .Màu sắc của vỏ trấu cũng khác nhau tuỳ theo giống lúa và điều kiện trồng trọt ,thường có màu vàng nhạt , vàng nâu hoặc nâu đen . Tỉ lệ của vỏ trấu so với toàn hạt daođộ trong một phạm vi khá lớn , khoảng từ 10 đến 30% , thông thường là 17 đến 23% .Các lớp vỏ ngoài và vỏ trong của gạo lột chiến khỏang 4 đến 5% khối lượng hạtvà chứa sắc tố vàng đục hoặc nâu hồng . Lúa chỉ có 1 lớp tế bào ( riêng ở lưng hạt cóthể có 2 đến 3 lớp ). Lớp tế bào alơrôn chiếm khoảng 2đến 3% . Nội nhủ chiếm tỉ lệ 65 -67% .Tuỳ thuộc vào giống và điều kiện sinh trưởng của cây mà nội nhủ hạt lúa cócấu tạo trong , đụa hoặc vừa trong vừa đục . Khi cắt ngang hạt lúa đục sẽ thấy vết đụccó màu trắng . Vết đục có thể lớn hoặc nhỏ và nằm ở vò trí bất kỳ trong nội nhũ . NếuĐồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang3vết đục nằm ở giữa hạt gọi là hạt bạc lõi , nếu vết đục nằm ở cạnh hạt thì gọi là hạt bạcbụng . Vết đục ở lõi không bò mất trong quá trìng xay xát . Hạt bạc lõi với vết đục lớn sẽbò gãy nát nhiều trong quá trình xay xát .Giống lúa có độ trong cao thì tỉ lệ thành phẩm thu được trong quá trình xay xátcũng cao , do đó người ta coi độ trong là 1 chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng lúa .Trong nhiều tài liệu còn nêu lên một đặc điểm có tính qui luật của lúa là hàm lượngprotein trong lúa phụ thuộc vào độ trong của lúa theo hàm số bậc nhất .Độ trong của lúa còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện chín của hạt . Hạt chíntrong điều kiện độ ẩm của không khí cao có độ trong thấp hơn so với hạt chín trong điềukiện không khí khô ráo.1.2.3/ Thành phần hóa học của hạt lúa:Thành phần hoá học của hạt lúa gồm chủ yếu là tinh bột , protein ,xenlulose . Ngoài ra trong hạt lúa còn chứa một số chất khác với hàm lượng ít hơn so với3 chất kể trên như : đường , tro , chất béo , sinh tố . Thành phần hoá học của hạt lúa phụthuộc vào giống , đất đai trồng trọt , khí hậu và độ lớn bản thân hạt lúa . Cùng chungđiều kiện trồng trọt và sinh trưởng , nhưng thành phần hoá học của gạo vỏ ngoài đỏkhác so với gạo trắng , thông thường hàm lượng chất béo và protein trong gạo vỏ ngoàiđỏ hơn cao hơn đôi chút . Cùng một giống thóc nhưng trồng ở đòa phương khác nhau thìthành phần hoá học cũng khác nhau :Thành phần hoá học của hạt lúa :Thành phầnhoá họcHàm lượng các chất ( % )Nhỏ nhấtLớn nhấtTrung bìnhProtein6.6610.438.74Tinh bột47.7068.0056.20Xenluloze8.7412.229.41Đồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang4Tro4.686.905.80Đường0.104.503.20Chất béo1.602.501.90Đectrin0.803.201.301.3/ Đặc điểm chế độ sấy thóc:Thóc là một loại vật liệu yêu cầu sấy ở chế độ mềm vì tính bền chòu nhiệt của thócrất kém , không cho phép nâng nhiệt độ đốt nóng hạt lên cao . Khác với hạt mỳ tính bềnchòu nhiệt được thể hiện bằng sự xuất hiện biến tính của protein thì của thóc là sự xuấthiện các vết nứt của nộ nhũ . Nguyên nhân hình thành các vết nứt là do trong quá trìnhsấy tạo nên gradient ẩm từ ngoài vào trong trung tâm hạt , độ ẩm của lớp ngoài hạtgiảm nhanh , tạo ra trạng thái căng thể tích của phần trung tâm , khi tăng nhiệt độ làmcho sức căng đó vượt quá độ bền trắc của hạt thì tạo nên các vết nứt . Các vết nứt xuấthiện theo các vách protein nhăn cách giũa các hạt tinh bột .Loại lúa nội nhũ trong thường bền hơn nên ít nứt so với lúa nội nhũ đục . Những hạtnội nhũ gồm cả phần trong và phần đục thì vết nứt bắt đầu từ ranh giới của phần trongsang phần đục.Gradient hàm ẩm không những phụ thuộc vào nhiệt độ sấy mà còn phụ thuộc độ ẩm banđầu của vật liệu . Nếu trườc khi sấy độ ẩm hạt càng cao thì gradient hàm ẩm càng caohạt càng dễ bò nứt. Khi hạt bò nứt thì đồng thời độ nảy mầm của hạt cũng giảm.Vì vậy trong quá trình sấy người ta thường sấy xong rồi ủ sau đó mới đem ra sấy tiếp. Mục đích ủ là làm giảm gradient hàm ẩm giữa trung tâm và lớp ngoài của hạt , do sựchuyển ẩm dần từ trung tâm ra vòng ngoài . Với phương pháp này thóc ít bò nứt nhưngthời gian sấy khô kéo dài.Đồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang5Phần 2 : THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NHGỆLúa từ vựa tiếp liệu 13 được cho vào phểu . Từ đó được gầu tải 11 đưa lên phểunhập liệu, qua đóa phân phối hạt, lúa sẽ được đổ đầy vào nắp tháp . Củi được đưa vào lòđốt đặt trên ghi lò , được đốt để tạo ra khói lò trong lò đốt 1 . Khói lò sau khi ra khỏi lòđốt 1 cho qua buồng lắng bụi rồi sau đó cho qua buồng hoà trộn . Khói lò sau khi rabuồng hoà trộn được quạt thổi vào tháp sấy 6 . Lúa di chuyển xuống dưới nhờ tác dụngcủa trọng lực qua các máng dẫn và máng thải TNS . Khói lò được thổi lên trên thôngqua các máng dẫn khí thải tiếp xúc ngược chiều với lúa . Vật liệu chuyển động len lỏiqua khe hở giữa các máng tác nhân , từ từ điền đầy các chỗ trống trong tháp.Sau khi sấyvật liệu được đưa vào buồng làm nguội . Vật liệu sau khi được làm nguội ra ngoài vàđược tải ra ngoài nhờ băng tải.Đồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang6Phần 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT3.1/ Tính toán về khói lò:Các thông số tự chọn:Chọn nhiên liệu đốt là củi với các thành phần ẩm : A = 10% ; Tr = 0.9 %C = 45.5% ; H = 5.4% ; O = 37.8% [1].Nhiệt độ của không khí là 30C.Độ ẩm của không khí là 70%.Tra được nhiệt dung riêng của nhiên liệu Cnl= 1.2 kJ/kgđộ.Nhiệt độ của nhiên liệu bằng nhiệt độ của môi trường 30C.Hiệu suất buồng đốt 75%.Nhiệt dung riêng của khói khô bằng nhiệt dung riêng của không khí=1.004kJ/kgđộ.3.1.1/ Xác đònh lượng không khí khô lí thuyết cho quá trình cháy nhiên liệu:L=11.6C + 34.8 H + 4.3(S-O) (3.1)=5.53 kg/kgnl.Nhiệt trò của gỗ:= 8100C + 30000H – 2600(O-S) (3.2)=4275 kcal/kgnl = 17870 kJ/kgnl.3.1.2/ Lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy: LTa có L/LbđChọnbđ= 1.2L = 6.636 kg/ kgnl.3.1.3/ Xác đònh các thông số trạng thái của không khí:- Trước khi vào lò đốt:= 70% ; t= 30C.Đồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang7= exp(12 -5.23542.4026t) (3.3)= exp ( 12 -305.23542.4026) = 0.0422 bar.Lượng chứa ẩm x= 0.6120000PB(3.4)= 0.621042.07.0750/745042.07.0= 0.019 kg ẩm/ kg kkkEnthapi của hơi nước:= 1.004 t+ x(2500 +1.842t) (3.5)= 1.00430 + 0.019 (2500 + 1.84230 ) = 78.67kJ/ kgkkk- Xác đònh trạng thái của khói lò sau buồng đốtKhối lượng hới nước chứa trong khói lò:G’= ( 9H + A ) +bđ(3.6)= 90.054 + 0.1 + 1.25.530.019 = 0.712 kg ẩm/ kgnl.Khối lượng khói khô:L’= (bđ+ 1 ) – { Tr + ( 9H +A )} (3.7)= 7.041kg kkk / kgnl.Lượng chứa ẩmx’= G’/ L’= 0.712 / 7.041 = 0.101 kg ẩm/ kgkkk.Enthapi của khói lò:H’00’LHLtCQbđnlnlC(3.8)= 1988 kJ / kgkkk.Nhiệt độ khói lò :Đồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang8t’)842.1’004.1(2500”11xH(3.9)= 1458- Xác đònh trạng thái khói lò sau buồng hoà khí:Lượng hơi nước chứa trong khói lò:= (9H + A ) +(3.10)= 0.549 + 451A + 5.96(1 – A )Với)}(004.1)(){1(96.5]004.1)1(43.0)1(451.01[)1(1980000ttiixAtAiAtCAaaanlnl(3.11)Trong đó : nhiệt độ khói lò sau khi trộn lấy bằng nhiệt độ sấy = 60, ia0: entapi của hơi nước chúa trong khói lò tương ứng với sau buồng hoàtrộn và không khí ngoài trời được tính như sau:i = 2500 +1.842t= 2619.73 kJ / kga0= 2555.26 kJ / kg= 61.029=0.549 + 0.4510.1 +5.9661.0290.019(1 – 0.1) = 6.814 kg ẩm/ kgnl- Xác đònh trạng thái khói lò sau buồng hoà trộn :Lượng khói khô sau buồng trộn:= (+ 1 ) – {Tr + ( 9H + A )} = 337.895 kgkkk/ kgnl.Lượng chứa ẩm x= G/L= 0.02 kg ẩm / kgkkk= 118.46 kJ/ kgkkkĐộ ẩm tương đối của khói lò sau buồng hoà trộnPxBx)621.0((3.12)Đồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang9Với P=exp {12 -5.23542.4026t} (từ CT 3.3)= 0.2468 bar= 0.1256 = 12.56%Bảng tóm tắt các thông số của khói lò :3.2/ Cân bằng vật chất:Nhiên liệuBuồng đốtBuồng hoàkhíBuồng sấyThông sốKhông khíSau buồng đốtSau buồng hoà khíNhiệt độ (C )30145865Độ chứa ẩm (kg/kgkkk )0.0190.1010.02enthapi (kgẩm/kgkkk )78.671988118.46Độ ẩm (% )7012.56,x,L,u,u,x,LGiản đồ H-x của HTS dùng khói lòĐồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang10H ( kJ/ kgkk)x ( kg ẩm/ kgkk)Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy:W= G– G(3.13a)= G211 uuu(3.13b)= 213.0113.04.0= 0.62069 tấn ẩm / h = 620.69 kg ẩm / hLượng vật liệu ra khỏi vùng sấy:= G– W ( từ CT 3.13a)= 2- 0.62069 = 1.37931 tấn / h = 1379.31 kg /h3.3/ Sấy lý thuyết:Nếu sấy lý thuyết thì H= H= 118.46 kJ/ kgkkkChọn nhiệt độ của khói lò ra dựa vào nhiệt độ đọng sươngNhiệt độ đọng sương tra trên giản đồ không khí ẩm ta được t= 34Suy ra nhiệt độ của khói lò ra khỏi buồng sấy:= t+ 6 = 40Lượng chứa ẩm tính theo công thức:22tCHpk(3.14)Với i= 2500 + 1.842 tĐồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang11= 2573.68 kJ/ kgSuy ra x= 0.0305 kg ẩm / kgkkkĐộ ẩm tương đối)621.0(xPBx(từ CT 3.12)Với B : áp suất khí quyển= exp (12 -5.23542.4026t) (từ CT 3.3)= exp ( 12 -405.23542.4026= 0.07317 barSuy ra)0305.0621.0(07317.0035.0750745= 63.55%Lượng tác nhân sấy lý thuyết cần để bốc hơi hết 1 kg ẩmL = W / (x– x) (3.15)= 620.69/ (0.0305 – 0.02 )= 59113.33 kg/ kgẩmĐồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang12Phần 4: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ &KẾT CẤU THIẾT BỊ CHÍNH4.1/ Tính thời gian sấy:Thời gian sấy được chia làm hai giai đoạn : giai đoạn sấy đẳng tốcvà giai đoạnsấy giảm tốc4.1.1/ Thời gian sấy giảm tốcCác độ ẩm tính trong các công thức dưới nay đều là độ ẩm tuyệt đối liên hệ với độẩm tương đối theo công thức sau:1 uSuy ra:= 66.7%= 14.9%= -ln {( w- wcb) (4.1)Với8.1(4.2)7.668.1= 0.027cb: Độ ẩm cân bằng của lúa ở nhiệt độ 30C và độ ẩm không khí 70% , tra đượctrong tài liệu [5] bảng 64 trang 102cb= 12.6%cb= 14.4%Tốc độ sấy ở đầu giai đoạn sấy giảm tốc cũng chính là tốc độ sấy ở giai đoạn sấyđẳng tốc :N =100(4.3)R : kích thước đặc trưng của lúa: khối lượng riêng của lúaĐồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang13R vàtra được trong [5]R = 2.72 mm và= 550 kg / mVới J: cường độ bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu= J/ r (4.4)Với J: mật độ dòng nhiệt)(1 bmTT (4.5)Với +: hệ số dẫn nhiệt đối lưu cưỡng bức giữa tác nhân sấy và vật liệuTheo kinh nghiệmđược tính như sau : [1] trang 144Khi tốc độ khói lò đi trong tháp v < 5 m/s= 6.15 + 4.17 v (4.6)Tốc độ tác nhân sấy đi trong các vùng sấy tháp lấy theo kinh nghiệmthường vào khoảng (0.30.5) m/s [1] trang 241. Ở đây ta chọn 0.5 m/s= 6.15 + 4.17 x 0.4 = 8.125W/ mđộ+ t: nhiệt độ trung bình tác nhân sấy= ( 65 + 40 ) / 2 = 52.5+ t: nhiệt độ bề mặt vật liệu cũng chính là nhiệt độ nhiệt kế ướt . Tratrên giản độ không khí ẩm ở trạng thái khói lò trước khi vào buồng sấy ta được := 33.5r : ẩn nhiệt hoá hơi của ẩm.Theo phụ lục tài liệu [2] ta có:206070%2446.92359Nội suy ta có ẩn nhiệt hoá hơi ở 52.5r = 2432 kJ / kg độSuy ra J243 2)5.335.52(818.7 = 0.06108W /mĐồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang14= 0.22 kJ / mVậy N =5501072.222.0100=14.7% ẩm / hSuy ra thời gian sấy giảm tốc := -4.14027.0.0ln{0.027(14.9 – 14.4 )= 5.7 h4.1.2/ Thời gian sấy đẳng tốc :Ta có N =thuu (4.7)Với uthđược tính từ phương trình :thlncbcbthuuuu(4.8)th= lncbcbthuuuuVẽ hai đồ thò ythvà y= lncbcbthuuuuvới ẩn là uthTa tìm được uth= 40.37 %Vậy thời gian sấy đẳng tốc7.1437.407.66 =1.3 hVậy thời gian sấy tổng cộng nếu bỏ qua giai đoạn đốt nóng là21=5.7+ 1.3 = 7h4.2/ Tính thể tích và chiều dày thiết bò :4.2.1/ Tính thể tích thiết bò:Ta nhập liệu với năng suất 2 tấn / h . Thời gian sấy tính đựơc ở trên la12.5 h . Vậy thểtích trống ở nhăn sấy cần đủ chứa : V(4.9)Đồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang1555072000x= 25.45 mChọn bề ngang 3 mChọn bề rộng 2 mChọn cấu tạo máng dẫn và máng thải như sau:Suy ra số máng theo chiều ngang :110100103= 14 . Vậy chọn 14 máng .Diện tích mặt cắt ngang : 3*2= 6 mTổng diện tích chóp theo mặt cắt ngang :chopmcn= n10010-3b (4.10)Với :n: số máng theo mặt cắt ngangb: chiều rộng thiết bòchopmcn= 140.12 = 2.8 mVậy diện tích mặt cắt ngang còn trống:S = 6 – 2.8 = 3.2 mĐồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang16Suy ra chiều cao tháp :H =2.345.25= 8.15 m Vì trong thực tế diện tích bề mặt còn trống nhỏ hơn trongtính toán nên ta chọn chiều cao tháp là 8 m .Vậy số máng theo chiều cao là 8*10/ 370 = 21 máng.Chọn chiều cao buồng làm mát bằng một phần hai chiều cao buồng sấy. Vậy số mángtheo chiều cao buồng làm mát là 10 máng. Buồng làm mát cao 4 m.4.2.2/ Tính bề dày thiết bò :Vì áp suất khói lò trước khi vào tháp sấy rất nhỏ ta có thể coi như tháp khôngchòu áp lực mà chỉ chòu lực do khối vật liệu sấy tác động lên .Coi thành tháp là một thanh dầm . Coi toàn bộ vật liệu có khối lượng m . Taxét bài toán cơ :msXét lực tác dụng lên thanh dầm như hình:Cân bằng lực theo phương thẳng đứng ta có:ms= P (1)Cân bằng lực theo phương nằm ngang:Q = NMà : FmsĐồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang17Vớilà hệ số ma sát giữa bề mặt khối vật liệu và bề mặt thanh dầm ở trạngthái tónh. Chọn vật liệu làm tháp là thép CTta tra được trong tài liệu [5] bảng 60 được= 0.6Q = Fms. Do (1)Q = P/= mg/Khối lượng toàn bộ vật liệu chứa trong tháp := G= 20007 = 14000kgKhối lượng của máng:Tổng số máng trong tháp: 14*(21+10) = 434 mángChọn thép làm máng có bề dày 2 mmThể tích toàn bộ máng trong tháp:V = 2*10-3*2*(155*2+2*86)*10-3*434 = 0.837mVậy khối lượng thép sử dụng để làm máng là: m= 7.84*10*0.837 = 6562 kgSuy ra khối lượng tổng cộng mà tháp phải chòu là m = m+ m= 20562 kgQ =336188 NĐây là bài toán cơ học thuần tuý khi thanh dầm chòu tác dụng của tải trọng Q . Trênthanh dầm đó điểm yếu nhất là ở giữa hai thanh vì 2 đầu đã được giữ cố đònh . Tachuyển sang bài toán sức bền vật liệu .Vẽ biểu đồ nội lực :Biểu đồ nội lựcbiểu đồĐồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang18Ta phải có :td][. Với là ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo thiết bò ở nhiệt độlàm việcTheo thuyết bền Tresca:tdzyz22mà= 0 . Vì hình trênMặt cắt hình chữ nhật :zyVới F : diện tích mặt cắt hình chữ nhậtF = SVới S: bề dày thápNhư ở trên ta chọn vật liệu làm tháp là CTlàm việc ở nhiệt độ 65C . Tra trong đồ thò1.1 trang 18 tài liệu [6] ta được :][= 13510td=2zy=3][][10135336188= 37.3510-41035.37= 18.67510-4m = 1.87mm1.87 mmTheo thuyết bền VonMisses:zyztd22][64.710-43.24 mmChiều dàu tối thiểu chọn S’max= { 1.87 , 3.24 }Vậy chiều dày tối thiểu của tháp : S’= 3.24 mmChiều dày thực : S = S’ + C+ C+ CĐồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang19Với C: hệ số bổ sung chiều dày do ăn mòn: hệ số bổ sung chiều dày do qui tròn: hệ số bổ sung chiều dày do hao mònS = 3.24 + 0.76 + 1 = 5 mm4.3/ Tính các tổn thất nhiệt:4.3.1/ Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi:=GVLVL(tVL2-t) (4.9)Với :VL= C+ (C–C)uTrong đó: C: nhiệt dung riêng của thóc= 1.55 kJ/kg.độ:nhiệt dung riêng của nước= 4.4868 kJ/kg.độVL= 1.8927 kJ/kg.độ= 1379.3*1.8927(35-30)= 13053.68 kJ/hChọn tVL2dựa vào nhiệt độ ra của tác nhân sấy:VL2= t+(510)=35Hay q= Q/ W = 21.031 kJ/kg ẩm4.3.2/ Tổn thất nhiệt ra môi trường:4.3.2.1/Tính sơ bộ hệ số cấp nhiệt từ khói lò đến thành thiết bò :Hệ số cấp nhiệt từ khói lò đến thành trong thiết bò:”Với: hệ số cấp nhiệt đối lưu cưỡng bức”: hệ số cấp nhiệt đối lưu tự nhiênHệ số cấp nhiệt đối lưu cưỡng bức :Đồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang20Chọn vận tốc dòng khí đi trong tháp :v = 0.5 m/ sRe =tdvDVới :v: vận tốc dòng khí đi trong tháptd: đường kính tương đương của tháp sấy:tdF4=2.4 m . Với P : chu vi của mặt cắt ngangF : diện tích mặt cắt ngang: độ nhớt của khói lò ở nhiệt độ 52.5C tra ở tài liệu [7] bảng 1.114trang 118 ta được= 0.0210-3PasRe = 65070Ở chế độ chảy xoáy Nu = 0.018Re0.8= 127.64Mà Nu =tdVới: hệ số dẫn nhiệt của không khí ở 52.5Hệ số dẫn nhiệt của không khí được tính theo công thức sau:5/1273CTC273W/ m.độ (4.10)Trong đó :: hệ số dẫn nhiệt của không khí ở OC.Tra bảng 1.122 trang124 tài liệu [7] := 0.0201.T: nhiệt độ tuyệt đối của khíC: hằng số phụ thuộc vào loại khí . Tra đïc trong bảng 1.122trang 124 tài liệu [7] : C = 122.5/12735.522731225.522731222730201.0= 0.0184 W / m.độĐồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang214.20184.064.127 = 0.9786 W / mđộChọn sơ bộ hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành thiết bò gấp 2*1.2 lần2.5 W/ m.độ.4.3.2.2/ Tính sơ bộ nhiệt độ bề mặt tường và bề dày lớp cách nhiệt :Chọn vật liệu bên trong là thép CT: chiều dày= 0.005 mhệ số dẫn nhiệt= 54.4 W/ m.độLớp ở giữa là bông thủy tinh := 0.035 W/ m.độNgoài cùng là lớp CT: := 0.005 m= 54.4 W/ m.độMật độ dòng nhiệt đối lưu cưỡng bức:( tf1– tw1Mật độ dòng nhiệt qua lớp CTbên trong 🙁 tw1– tw2Mật độ dòng nhiệt qua lớp bông thủy tinh 🙁 tw2– tw3Mật độ dòng nhiệt qua lớp CTbên ngoài 🙁 tw3– tw4Mật độ dòng nhiệt đối lưu tự nhiên 🙁 tw4– tf2với :=1.715 ( tw4– tf21/3Khi ổn đònh q= q=q=q= qTính lặp trong ngôn ngữ pascal với sai số giữa qvà q0.001 ta được kết quả như sau :w1= 45.569Đồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang22w2= 45.568w3=35.667w4= 35.665C.Bề dày lớp cách nhiệt : 20mm4.3.2.3/ Tính các tổn thất nhiệt :Q = 3.6logK (4.11)a/ Hệ số truyền nhiệt K:a.1/ Hệ số cấp nhiệt từ khói lò đến thành thiết bò := k(”: được tính ở phần trước = 0.9786 W / m.độ”: hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên.Tính chuẩn số Grakov:Gr =TgDtd. (4.12)VớiT: chênh lệch nhiệt độ giữa khói lò và mặt trong thiết bò ;T1w1ftt Gr = 8490763804Đối lưu tự nhiên Nu được tính như sau:Nu = 0.47Gr0.25(4.13)= 135.8997”= 1.093808 W/ m.độ= 2.4868 W/ m.độ . Thoả với giá trò lúc trước đã chọn với sai số0.8%.a.2/ Hệ số cấp nhiệt từ thiết bò ra ngoài môi trường :Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên :Hệ số dẫn nhiệt của không khí ở 30C.= 0.0191 W/ m.độ (từ CT 4.10)Đồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang23Gr = 7455647063Nu = 138.1081= 1.09911 W / m.độHệ số cấp nhiệt do bức xạ nhiệt :””)/(1001002112TTTTVới12= C. Trong đóchọn theo bảng V.4 tài liệu số [4]trang 36: hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối .: nhiệt độ tường ở bên ngoài: nhiệt độ không khí ngoài trời”= 3.91359 W/m.độ”= 5.0127 W/m.độHệ số truyền nhiệt K:K =2311(4.14)= 0.85239 W/m.độChênh lệch nhiệt độ trung bình logaritt= 65-30 =35t= 40-30 = 10logtblttln(4.15)= 19.95589Tổn thất ra tường :Diện tích xung quanh:= 2*12(2+3) = 120 mĐồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang24= 3.6*Flog*K= 7348.427 kJ/hTổn thất ra trần và đáy:Diện tích = 2*3 = 6mQ = 477.648 kJ/hTổng tổn thất tính cho 1kg ẩm :mt(Q+Q)/W= 13.3782 kJ/kg ẩm4.3.3/ Quá trình sấy thực:Cân bằng năng lượng :+ L+GVLVL+WOH= L+ GVLVL+Q1212xxHHqCOH(4.16)Tính giá trò= C– (qVL+qmt= 91.1950 kJ/kg ẩm.Xác đònh các thông số của quá trình sấy thực- Lượng chứa ẩm x= x21)(ttCdx(4.17)Với Cdx= 1.004 + 1.842*x= 1.04084= 0.035 kgẩm/kg kkk- Độ ẩm tương đối:= 63.65% ( từ CT 3.12)- Enthapi:Từ công thức 4.16 ta có :Đồ Án MHQT&TBGVHD: TRỊNH VĂN DŨNGSVTH: NGUYỄN TÔ HOÀItrang25(x-x)+H= 112.4 kJ/kg kkk- Lượng tác nhân sấy thực tế:= 1/(x-x) = 95.24 kg kk/ kg ẩm= lW = W/(x-x= 59215.77 kg kkk/h4.4/ Bảng cân bằng nhiệt cho vùng sấy:Tổng nhiệt lượng cần thiết q:q = l(I- I) = 95.24(112.4 – 78.67) = 3212.45 kJ/ kg ẩmNhiệt lượng có ít q= i– Cvl1= 2619.73 – 4.181630 = 2494.28 kJ/ kg ẩmTổn thất nhiệt do TNS mang đi q= ldx(t- t) = 95.241.04084(40 – 30)= 998.5 kJ/ kg ẩmTổng nhiệt lượng tính toán và nhiệt lượng có ít q’:q’= q+ q+ qvl+ qmt= 2494.28 + 998.5 + 21.031 + 13.3782 = 3527.2 kJ/ kg ẩmVề nguyên tắc q = q’. Tuy nhiên do trong quá trình tính toán ta đã làm tròn và donhiều nguyên nhân khác. Do đó, chúng ta đã phạm phải sai số tuyệt đốiq =’qq = 314.75 kJ/ kg ẩmSai số tương đối:’qq /q = 9.7%Như vậy mọi tính toán có thể chấp nhận được4.5/ Tính nhiên lượng tiêu hao:Nhiên liệu tiêu hao trong một giờ tính theo công thức:b =bdqW75.01787069.62045.3212= 148.77 kgnl/hSTTĐại lượngKý hiệuGiá trò, kJ/kg ẩm

We will be happy to hear your thoughts

Leave a reply

Đỉnh Review
Logo