Đề tài Tính toán thiết bị sấy muối bằng phương pháp sấy thùng quay

cuối của vật liệu sấy lấy bằng: tv2 = t1 – (5 410oC) = 200 –10= 190oC Cv1 = Cv2 = Cv.nhiệt dung riêng của vật liệu sấy lấy w2: Cv = Cvk(1-w2) + Ca.w2 ,kJ/kgoK ä Ca: nhiệt dung riêng của ẩm. Với ẩm là nước thì Ca = Cn = 4,18 kJ/kg.K Cv = Cvk(1-w2) + Ca.w2 = 0,712.(1 - 0,002) + 4,18.0,002 = 0,719 (kJ/kgoK) Cân bằng nhiệt lượng cho quá trình sấy: L(H2 –H1) + [(G1 - W)Cv1 + WCa].tv1 = L(H2 – Ho) + Qm + G2.Cv2.tV2 Đặt: Qv = G2Cv(tv2 – tv1) : tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra. Mặt khác: G2 = G1 – W Cv1 = Cv2 = Cv Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy thực: Q = L(H1 – Ho) = L(H2 – Ho) + Qm+ Qv - WCatv1 Nhiệt lượng tiêu hao riêng ( 1 kg lượng ẩm) q = l(H1 –Ho) = l(H2 – Ho) + qBC + qv – Catv1 trong đó: ; Tổn thất do vật liệu sấy: Qv = G2Cv(tv2 – tv1) =2000.0,719.(190– 30) =230080 (kJ/h) (kJ/kg aåm) Nhiệt do vật liệu ẩm đưa vào WCatv1 = 123.4.4,18.(30 +273)= 156291,036 (kJ/h) Ca.tv1 = 4,18.(30 + 273)=1266.54 (kJ/kg aåm) Tổn thất cơ cấu bao che: Qm = (0,03 4 0,05).Qhi [14] Qhi : nhiệt hữu ích là nhiệt làm bay hơi lượng ẩm : Qhi = W.[rtv1 + Ca(t2 – tv1)] [8] Với: rtv1 :ẩn nhiệt hóa hơi của nước , rtv1 = 2500 kJ/kg Ca nhiệt dung riêng của ẩm: Ca = Cpa = 1,9kJ/kg.K Qhi = 123,4.[2500 + 1,9.(90– 30)] = 322567,6 kJ/h Qm = 0,05.Qhi = 0,05. 322567,6 = 16128,38 kJ/h kJ/kg aåm Đặt D = Catv1 – qBC – qv :nhiệt lượng bổ sung cho quá trình sấy thực nó đặc trưng cho sự khác biet giữa sấy lý thuyết và sấy thực. Vôùi quaù trình saáy lyù thuyeát: D = 0 Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết Q = L(H2 – Ho) = 2863,11.(255,72 – 79,25) = 505281.653 kJ/h q = l(H2 –Ho) = 23,20.(255,72 – 79,25) = 4094,104 (kJ/kg aåm) Vôùi quaù trình saáy thöïc teá: D ≠ 0 D = Catv1 – qBC – qv =1266,54 -1864,51- 130,7= -728,67(kJ/kg aåm) D < 0 Catv1 < qBC + qv H2 < H1 trạng thái tác nhân sấy đường H2 nằm dưới đường sấy lý thuyết điều này xảy ra là do có tổn thất nhiệt trong quá trình sấy. Từ đó ta xác dịnh các tính chất cùa tác nhân sấy ra khỏi thiết bị: Vì l chưa biết nên ta xác định x2 thông qua cân bằng nhiệt : H2 = (1000 + 1,97.103.x2).t2 +2493. 103. x2 =(1000+1,97.103.0,0529).90+2493. 103.0,0529 = 231,259 kJ/kg kkk bar Bảng 3:trạng thái của tác nhân trong quá trình sấy thực: 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) 27 200 90 w (ñôn vò) 0,7 0,03 0,111 x (kg/kgkk) 0,0193 0,0193 0,0529 H (kJ/kgkk) 79,25 255,72 231,259 Đồ thị biểu diễn quá trình sấy Lượng tác nhân khô cần thiết kg/h Lượng nhiệt tiêu hao riêng: kg/kg aåm Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sấy thực: Q = L(H2 –Ho) + Qm + Qv - WCatv1 = 3672,62.(231,259-79,25) + 728,67 =559000 kJ/h Lượng nhiệt cung cấp riêng: 4530 kJ/kg aåm Hiệu suất sấy: TÍNH THỜI GIAN SẤY Tính cường độ sấy Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong thiết bị: 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: Thời gian sấy: Với b là hệ số chứa đầy ,đối với thiết bị sấy ta chon thiết bị có cánh nâng và sấy ngược chiều ,ta chọn b =0,18 % Cường độ bay hơi A= 7,2 kg/m3h (sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) h Ta lấy thời gian sấy bằng với thời gian lưu của vật liệu trong thiết bị. t=t1 TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH Thể tích thùng sấy: (m3) Chọn đường kính thường theo tiêu chuẩn: DT = 1,6 m Chiều dài thùng: (m) Chọn LT = 9m thoûa ñieàu kieän Khi đó thể tích thùng sấy (m3) Thời gian lưu: Thời gian vật liệu lưu trú trong thùng: h Thời gian lưu của vật liệu đảm bảo được t1 >= t Tính tốc độ vòng quay của thùng sấy Trong đó: . k1 : hệ số lưu ý đến đặc tính chuyển động của vật liệu Trường hợp ta chọn sấy ngược chiều k1 = 0,54 2,0 ª Choïn k1 = 1 . m : hệ số lưu ý đến dạng cánh trong thùng. Đối với cánh nâng, m = 0,5 Chọn góc nghiêng thùng 2,5 4 3 .chọn a = 3 (vg/ph) Chọn vòng quay của thùng là 1 vòng. TÍNH VẬN TỐC DÒNG KHÍ: - Lưu lượng dòng khí : m3/h =1,23 m3/s Tiết diện chảy của tác nhân m2 vận tốc tác nhân: m/s ( vận tốc khí này phù hợp khi tra đồ thị vận tốc dòng khí phụ thuộc vào kích thước ở kỹ thuật sấy của Nguyễn Văn Lụa vtra =0,7 m/s) Mặt khác ta có : m/s Để đảm bảo ta chon vk =0,612 m/s . TÍNH BỀ DÀY CỦA THÙNG SẤY: Vật liệu sấy là vật liệu có độ ăn mòn hóa học cao và làm việc ở nhiệt độ cao vì thế chọn vật liệu 1X18H10T. Các thông số tính toán ,vì nhiệt độ làm việc do khí nóng mang vào nên nhiệt làm việc là 2500 C. Áp suất làm việc bằng với áp suất khí quyển p = 0,1.106 N/m2 = 0,1 N/mm2 Ứng suất tiêu chuẩn [d*]250= 128 N/mm2. Ta dự kiến làm lớp cách nhiệt đồng thời là môi trường ăn mòn nên giới hạn an toàn h=0,95. Ứng suất cho phép : [s]=[d*]250. h=0,95.128=115,2 N/mm2 Hệ số mối hàn : jh = 0,9 - Ta có: Do đó bề dày than thùng: Hệ số bổ sung kích thước: C = Ca + Cb + Cc + Co Bảng : các hệ số bổ sung kích thước. STT Hệ số bổ sung kích thước Kí hiệu Giá trị (mm) Ghi chuù 1 Hệ số bổ sung do an mòn hóa học Ca 2 Ñoái vôùi vaät lieäu beàn trong moâi tröôøng coù ñoä aên moøn hoùa hoïc khoâng lôùn hôn 0,05 mm/naêm. 2 Hệ số bổ sung do ăn mòn cơ học Cb 1 Do nguyeân lieäu laø caùc haït raén chuyeån ñoäng, va ñaäp trong thieát bò. Giaù trò Cb choïn theo thöïc nghieäm. 3 Hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo Cc 0,4 Phụ thuộc vào chiều dày tấm thép làm thùng với vật liệu của ta chon 4 mm ( bảng XIII.9 sổ tay QT&TB tập 2) 4 Hệ số qui tròn kích thước Co 2,82 Chọn - Bề dày thực của thùng: S = S’ + C = 0,78 + 2 + 1 + 0,4 + 2,82 = 7 mm. - Kiềm tra : ª thỏa điều kiện - Ứng suất lớn nhất cho phép của thiết bị: N/mm2 Vậy với bề dày thiết kế thì phù hợp do [p]>p TÍNH BỀ DÀY CÁCH NHIỆT : Nhằm tránh mất mát nhiệt và đảm bảo an toàn cho người vận hành ta nên làm thêm phầm cách nhiệt. Sơ đồ tính hệ số truyền nhiệt k: d1 d2 d3 d1 : bề dày thân thùng. d2 : bề dày lớp cách nhiệt. d3 : bề dày lớp bảo vệ. Ta có qm = qxq là lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh khi bay hơi 1 kg ẩm. - Bề mặt truyền nhiệt F: m Tổng bề mặt truyền nhiệt: Nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài: Gọi . t1đ t1c : nhiệt độ đầu và cuối của tác nhân sấy. T1đ = t1 = 2000 C tc1 = t2 = 90oC . t2đ, t2c : nhiệt độ môi trường xung quanh, t2đ = t2c = to = 30oC Hiệu số lưu chất của dòng vào và ra của dòng tác chất Dtñ = t1đ – t2đ =200 – 30 = 170 oC Dtc = t1c – t2c = 90 – 30 = 60 oC oC W/m2.K Mặt khác: a1 : hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành trong của thiết bị. a2 : hệ số cấp nhiết từ thành ngoài thùng vào môi trường xung quanh. di : bề dày của vật liệu lần lượt , bầ dày thùng, bề dày lớp cách nhiệt, bề dày lớp bảo vệ. li : hệ số dẩn nhiệt của các vật liệu. Để đảm bảo được năng suất ta phải chọn bề dày lớp cách nhiệt và vật liệu cách nhiệt sao cho phù hợp. Ta chọn như sau: STT Đại lượng Kí hiệu Giá trị (m) Vật liệu Hệ số dẫn nhiệt l (W/mK) 1 Bể dày thùng d1 0,0035 1X18H10T 16,3 2 Bề dày lớp cách nhiệt d2 0,001 Bong thủy tinh 0,05 3 Bề dày lớp bảo vệ d3 0,001 CT3 50 Tính toán các hệ số cấp nhiệt: Tính toán hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành của thiết bị a1. Các thông số của tác nhân sấy trong thùng sấy: STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị 1 Vận tốc vk m/s 0,612 2 Nhiệt độ trung bình tk oC 145 3 Hệ số dẫn nhiệt lk W/m.oK 0,03854 4 Dộ nhớt mk Ns/m2 1,7802.10-5 5 Khối lượng riêng rk kg/m3 0,8309 6 Độ nhớt động học nk m2/s 2,2145.10-5 Chế độ chảy của tác nhân trong thiết bị: Chuẩn số Reynolds: Re> 104 dòng tác nhân chảy rối trong thùng sấy. quá trình truyền nhiệt trong thùng xem như là quá trình truyền nhiệt trong ống có dòng chảy rối, và quá trình truyền nhiệt là do đối lưu cưỡng bức, dòng chảy trong ống . Chuẩn số Nusselt: Nu = 0,018. el.Re0,8 trong đó : ª el = 1,135 (sổ tay tập 1) Vôùi: Re =0,44218.105 Nu = 0,018.1,135.(0,44218.105)0,8 = 106,35 Hệ số cấp nhiệt a1: W/m2.K Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy đến môi trường xung quanh a2: Quá trình truyền nhiệt từ thành ngoài của thiết bị sấy đến môi trường xung quanh là quá trình truyền nhiệt do đối lưu tự nhiên và bức xạ nhiệt Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên a’2: do góc nghiêng hok lớn nên ta coi thiết bị là ống đặt nằm ngang, ta lấy nhiệt độ trung bình ngoài thiết bị. bảng thông số không khí ngoài ống: STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị 1 Nhiệt độ to oC 300C 2 Hệ số dẫn nhiệt lo W/m.oK 0,02674 3 Độ nhớt mo Ns/m2 1,9302.10-5 4 Áp suất hơi bão hòa pb bar 0,0422 5 Khối lượng riêng r0 kg/m3 1,1889 6 Độ nhớt động học n0 m2/s 16,235.10-6 Chọn nhiệt độ thành ngoài của thùng tw4 = 400 C , để đảm bảo an toàn cho nguoi vận hành. Đường kính ngoài của thùng sấy: Dng = Dtr + 2.( d1 + d2 + d3) = 1,6 + 2.( 0,0035 + 0,001 + 0,001 ) =1,611 m Chuẩn số Grashof: Chuẩn số Nuselt: Nu = 0,47.Gr0,25 = 0,47.(5,136.109)0,25 = 125,82 Hệ số cấp nhiệt a’2: W/m2K Hệ số cấp nhiệt do bức xạ a2’’: ( sổ tay tập 1) Trong đó . Qbx :nhiệt trao đổi bức xạ ,W . F :bề mặt bức xạ, m2 . T1 : nhiệt độ của vật thể nóng, oK , T1 = Tw4 . T2 : nhiệt độ của vật thể nguội bao quanh thùng, oK , T2 = To = 30 . e1-2 : ñộ đen của hệ. Đối với bực xạ giữa khí và vật thể , thì bầ mặt khí lớn hơn bề mặt vật thể nên coi độ đen là độ đen của vật thểå: e1-2 ≈ e1 = 0,8 4 1 ªchọn e1-2 = 0,8. Hệ số cấp nhiệt chung là: a2 = a’2 +a2’’ = 2,088 + 5,33 = 7,42 W/m2.K Tính hệ số truyền nhiệt Ktt: Vì hệ số Ktt < K nên lớp cách nhiệt ta chọn rất thỏa mãn. TÍNH TRỞ LỰC QUA THÙNG SẤY: Trong hệ thống sấy thùng quay, tác nhân sấy không những đi qua lớp vật liệu nằm trên cánh và tren mặt thùng sấy mà còn di qua dòng hạt rơi từ đỉnh thùng và cánh từ trên xuống. Do đó trở lực tác nhân sấy tính theo công thức thực nghiệm. Chuẩn số Reynolds Khối lượng riêng dẫn xuất chuyển động trong thùng sấy: Trở lực dòng tác nhân di qua lớp vật liệu sấy: ,mmH2O Trong đó: a :hệ số thủy động C :hệ số đặc trung cho độ chặt của lớp hạt vôùi : ª ª THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG: Công suất của thùng quay: Coâng suaát caàn thieát ñeå quay thuøng: N = 0,0013.DT2.LT.a.n.r ,kW vôùi: . DT : ñöôøng kính trong cuûa thuøng, DT = 1,6m. . LT : chieàu daøi thuøng, LT =9m. . a : heä soá phuï thuoäc vaøo daïng caùnh. Vôùi caùnh naâng, heä soá chöùa ñaày b = 0,2 thì a = 0,063 (Baûng VII.5, [1]). . n : toác ñoä quay cuûa thuøng, n = 1 vg/ph. . r : khoái löôïng rieâng xoáp cuûa vaät lieäu, r =1020kg/m3 ª N = 0,0013.DT2.LT.a.n.r = 0,0013.1,62.9.0,063.1.1020 = 1,92 kW Choïn ñoäng cô 3K132M8, coù caùc ñaëc tính: . Coâng suaát ñoäng cô: Nñc =3kW . Vaän toác quay: nñc = 730 vg/ph . Hieäu suaát: h = 80% . Heä soá coâng suaát: cosj = 0,74 Coâng suaát laøm vieâc cuûa ñoäng cô: Nlv = Nñc.h = 3.0,8 = 2,4 kW ª thoûa ñieàu kieän Nlv > N caàn thieát ñeå quay thuøng. Chọn tỉ số truyền động: 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). Sô ñoà heä thoáng truyeàn ñoäng cho thuøng : Sô ñoà heä thoáng truyeàn ñoäng Choïn tyû soá truyeàn: . i23 = 6 . 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. . 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. . Hieäu suaát cuûa boä truyeàn truïc vít: Baûng 1: Baûng sô ñoà truyeàn ñoäng Truïc Thoâng soá Ñoäng cô Truïc I Truïc II Truïc III Tyû soá truyeàn i 30,42 4 6 Vaän toác quay n (vg/ph) 730 24 6 1 Coâng suaát N (kW) 2,688 2,15 2,064 1,92 CHỌN KÍCH THƯỚC CÁNH THÙNG: Ta sử dụng vật liệu làm cánh thùng la 1X18H10T sử dụng cánh nâng có các thông số đặc trưng sau: Hệ số chứa đầy b=0,18 Góc gấp của cánh 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 = 0,122.1,62 = 0,312 (m2) Choïn: . Chieàu roäng caùnh: b =190 mm . 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 = 9m ta laép 9 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 0,3m. Tyû leä chöùa ñaày vaät lieäu trong thuøng: F1 : tieát dieän ngang cuûa thuøng Ft R a h Fcñ Hình 1: Dieän tích phaàn chöùa vaät lieäu trong thuøng Fcñ : tieát dieän chöùa ñaày Fcñ = b.Ft = 0,18.2 =0,36 (m2) Do: Chieàu cao chöùa ñaày vaät lieäu trong thuøng: h = R – Rcosa = 0,8.(1-cos58) = 0,4 m. TÍNH VÀNH ĐAI VÀ CON LĂN ĐỠ: Tính các tải trọng của thùng sấy: Tải trọng của thân thùng Qt = .Dt.s.L.rt.g =3,14.1,6.0,007.9.7900.10 = 25004,45N Tải trọng của cánh đảo Qd = 6228,93 N Tải trọng lớp cách nhiệt Qcn = .Dc.sc.L.rc.g =90,63 N Tải trọng vật liệu trong thùng Qvl =F. rv.g = 1,57.2350.10 = 36904,69 N Tải trọng vành đai và bánh răng Tính vành đại: Chọn: đường kính trong của vành đai Dv = (1,1-1,2)Dngoài thùng = 1,1.1,6 = 1,76m Bề rộng: B = 150 mm Bề dày: h = = 77 mm Vật liệu làm bằng CT3 và lắp vào thùng sấy theo cách lắp tự do ( lắp có chân đế). Khối lượng riêng = 7850 kg/m3 Làm 2 vành đai ở 2 đầu cách 2 đầu đầu thùng quay là 1800 mm Tính như vành khăn: Qvd = 2.0,15.0,077.3,14.1,92.7850.10 =10932,32 N Tính bánh răng: Chọn: đường kính trong xem nhu bằng đường kính ngoài thùng D= 1,6m Bề rộng: B = 235 mm , h = 135mm Qbr =12511,8 N Tổng tải trong : Q = Qbr + Qvd + Qvl + Qcn + Qd + Qt = 12511,8 + 10932,32 + 36904,69 + 90,63 + 6228,93 + 25004,45 =91672,82 N. TÍNH CON LĂN ĐỎ: N T Q a S Lực tác dụng lên con lăn. -Phản lực mỗi con lăn tác dụng lên đai( ta dùng 4 con lăn) nên: -Bể rộng con lăn đỡ: Bc = Bvành đai + (3 – 5)cm =15+ 5 = 20 cm - Đường kính con lăn thép: Chọn d = 500mm - kiểm tra đường kính con lăn: 0,25D £ dc £ 0,33D Với D là đường kính ngoài vành đai : D=1,997 m 0,499 £ dc £ 0,659 m Vậy dc = 500 mm chọn là thỏa. TÍNH CÁC LỰC Ờ VĨ TRÍ ĐỞ VÀ ĐỘ BỀN THÙNG TÍNH THIẾT BỊ CẤP NHIỆT: Vì nhiệt độ sấy của ta khá cao 2000 C nên ta sử dụng bộ sấy không khí kiểu ống và tác nhân sấy là khói lò , nhiên liệu đốt là than bùn. Bảng thông số Tác nhân sấy Không khí Nhieät ñoä vaøo t2ñ = to 27oC Nhieät ñoä ra t2c = t1 55oC Than bùn Khói lò Áp suất 1 at Nhiệt độ khói 250oC TÍNH CÁC HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT : Tính hệ số cấp nhiệt phía không khí ngoài ống a1 Tác nhân sấy có nhiệt độ đầu vào thiết bị gia nhiệt là tđ= 300 C và nhiệt độ ra là tr = 2000 C để đi vào thùng sấy. Bảng thông số tác nhân không khí chuyển động ngoài ống STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giaù trò 1 Nhieät ñoä trung bình tk oC 115 2 Heä soá daãn nhieät lk W/m.oK 0,0361 3 Khoái löôïng rieâng rk kg/m3 0,916 4 Ñoä nhôùt ñoäng nk m2/s 24,888.10-6 Lưu lượng không khí cần được gia nhiệt là 1,23 m3/s. chọn đường kính của ống dẫn khí là 1,5 m Vận tốc dòng khí trong đường ống : m/s Vận tốc dòng khí là tính ở cửa vào thiết bị truyền nhiệt đường kính 0,25m m/s Chỉ số Renolds là: Sự cấp nhiệt khi ống xếp thẳng hàng ta có: Nu = 0,21.e y.Re0,65 ở đây ta lấy dòng khí đi vuông góc với ống nên e y = 1 Nu = 0.21.(0,45.105)0,65 =2168,37 Hệ số cấp nhiệt: W/m2.K Hệ số cấp nhiệt phía trong ống a2 Sự cấp nhiệt phía trong ống là do khoi lò : Ta tính giống như sự cấp nhiệt chuyển động trong ống thẳng Các thông số của ống ta chọn như sau: Đường kính: D = 0,05m , chiều dài 2 m Bề dày ống d = 0,001 m,thép CT20 có hệ số dẫn nhiệt l = 57 W/mK Hệ số trao đổi nhiệt cưỡng bức chuyển động trong ống công thức thực nghiệm: ( CT. kĩ thuất sấy của Hoàng Văn Chước) Trong đó: B hệ số và được xác định tại t = 2500 C và B= 3,085 g trọng lượng riêng của khí (kg/m3) và g = 2,166 kg/m3 W vận tốc của khí trong ống W= 10 m/s D đường kính tương đương D= 0,05 m W/m2.K Hệ số truyền nhiệt K Nhiệt độ trung bình Dt’ = 250 – 30 = 2200 C Dt’’ = 220 – 200 = 200 C 0 C Nhiệt lượng cần cấp là Q = L(I1-Io) = 559000kJ/h = 155277,78 J/s Diện tích bề mặt trong ống m2 Tổng số ống ống Số ống lấy là 95 ống, và được lắp theo kiểu lục giác. TÍNH VÀ CHỌN XYCLON: Khi tác nhân sấy di trong thùng sấy sau khi thoat ra thì thường mang theo nhìu bụi vì thế cần phải thu hồi để làm sạch không khí. Trong hệ thống sấy thùng quay thường dùng cyclone đơn. Chọn loại cyclone đơn ЦH-15 với góc nghiêng của cửa vào a = 150 .loại này đảm bảo độ sạch lớn nhất với hệ số sức cản thủy lực nhỏ nhất. Khi thiết kế, đối với loại ЦH-15 thì chọn đường kính từ 40 – 800 mm. hệ số làm sạch buic4 càng tăng nếu bán kính nhỏ nhưng kéo theo năng suất giảm. vì vậy ta sẽ dùng nhiều cyclon làm việc song song. ở đây ta dùng 2 xyclon đơn. lưu lượng xyclone chính là luu lượng tác nhân sấy: Vc = V2 =4428 m3/h = 1,23 m3/s Đường kính D = 700 mm Bảng kích thước của xyclon đơn loại ЦH-15: (sổ tay quá trình thiết bị tập 1) STT Kích thước loại ЦH-15 Kyù hieäu Coâng thöùc Giaù trò Ñôn vò 1 Đường kính trong D 700 mm 2 Chiều cao cửa vào a 0,66D 462 3 Chieàu cao oáng taâm coù maët bích h1 1,74D 1218 4 Chieàu cao phaàn hình truï h2 2,26D 1582 5 Chieàu cao phaàn hình noùn h3 2,0D 1400 6 Chieàu cao phaàn beân ngoaøi oáng taâm h4 0,3D 210 7 Chieàu cao chung H 4,56D 3192 8 Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng ra d1 0,6D 420 9 Ñöôøng kính trong cuûa cöûa thaùo buïi d2 0,3D 210 10 Chieàu roäng cuûa cöûa vaøo b1/b 0,26D/0,2D 182/140 11 Chieàu daøi cuûa oáng cöûa vaøo l 0,6D 420 12 Khoaûng caùch töø taän cuøng xyclon ñeán maët bích h5 0,32D 224 13 Goùc nghieâng giöõa naép vaø oáng vaøo a 15 Độ 14 Heä soá trôû löïc cuûa xyclon x 105 Đợn vị TÍNH TOÁN KHÍ ĐỘNG VÀ CHỌN QUẠT GIÓ: Tính trở lực hệ thống đường ống Do hệ thống sấy dài nên ta dùng 2 quạt đặt ở đầu và cuối hệ thống Quạt đặt ở đầu hệ thống có tác dụng đưa khí vào thiết bị trao đổi nhiệt và đưa khí đó vào thiết bị sấy, qua 2 đoạn ống cong 900. Quạt đặt ở sau hệ thống nhằm đưa khí ra khỏi hệ thống và đưa khí vào thiết bị loc xyclon , qua 1 đoạn ống cong 900.. Ta có bảng lưu lượng khí: 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) 30 200 90 Löu löôïng V (m3/h) 3089,09 4923,08 4420,05 V (m3/s) 0,858 1,368 1,228 Khoái löôïng rieâng rk (kg/m3) 1,1889 0,746 0,8309 Ñoä nhôùt mk (Ns/m2) 1,8935.10-5 3,485.10-5 2,2145.10-5 Ta chọn quạt có áp suất trung bình số hiệu Ц 9-57, No5 có kích thước: Mặt bích cửa ra : hình vuông B =350 mm Mặt bích cửa vào : hình tròn D = 209 mm Bảng thiết kế đường ống: 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 0,858 6,83 Lối vào thiết bị truyền nhiệt Æ250 2 Cöûa ra thiết bị truyền nhiệt Æ250 2 Æ400 1,368 10,89 Cöûa vaøo thuøng nhaäp lieäu Æ400 3 Cöûa ra thuøng thaùo lieäu ÿ 429 x169 2 ÿ429 x169 1,228 26,6 Cửa vào cyclon ÿ 429 x169 4 Cöûa ra cuûa nhoùm cyclon Æ400 2 Æ400 1,228 9,78 Cöûa vaøo quaït huùt Æ509 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG: Hình 2: 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 Thuøng saáy TÍNH TRỞ LỰC ĐƯỜNG ỐNG: trở lực ma sát trên đường ống: chuẩn số Renold: ,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 PH 2 (kỹ thuật sấy của Hoàng Văn Chước). AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc ma saùt trong oáng daãn: 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 thiết bị truyền nhiệt 2 0,4 2,73.105 0,015 2,08 0,208 2 Töø sau thiết bị truyền nhiệt ñeán tröôùc thieát bò saáy 2 0,4 0,93.105 0,018 3,98 0,398 3 Töø sau thuøng saáy ñeán xyclon 2 0,2425 2,42.105 0,0165 40,00 4 4 Töø sau xyclon ñeán quaït huùt 2 0,4 0,89.105 0,0182 5,96 0,596 tính trở lực cục bộ: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ: Với: . x : hệ số trở lực cục bộ. a.hệ số trở lực đột mở: Heä soá toån thaát coät aùp cuïc boä cuûa doøng chaûy qua oáng phaân kyø: 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 (sổ tay tập 1 QT và TB) . AÙp suaát DPcb tính theo v2. 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 x 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 6,48.10-5 0,002 0,0002 2 Töø cöûa ra thiết bị truyền nhiệt ñeán ñöôøng oáng 0,25 0,0491 0,4 0,1257 0,037 1,64 0,164 3 Töø oáng ñeán cöûa vaøo quaït huùt 0,4 0,1257 0,509 0,2035 0,0146 0,6 0,06 b.Heä soá trôû löïc do ñoät thu: Vò trí coù trôû löïc do ñoät thu laø töø ñöôøng oáng vaøo thiết bị truyền nhiệt. . A2 = 0,0491: dieän tích tieát dieän oáng nhoû (loái vaøo thiết bị truyền nhiệt), 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: vôùi: . k : heä soá. Vôùi goùc hoäi tuï q = 60o thì k = 0,2 (sổ tay tập 1 QTva TB) . 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 thiết bị truyền nhiệt: v2 = 10,89 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 3: 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: vôùi: . q = 90o . Ro : baùn kính uoán D : ñöôøng kính oáng Choïn ª k = 0,29 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, sổ tay tập 1) . Choïn R/Dtñ = 4 ª B = 0,11 (Baûng II.16, No25, sổ tay tập 1) . Ta coù: ª C = 1,59 (Baûng II.16, No26, sổ tay tập 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: Trở lực trên ống thẳng: Heä soá trôû löïc treân oáng thaúng tröïc tieáp: Ta coù : x2 = 0,1 (Baûng II.16, No23, sổ tay tập 1) AÙp suaát caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc cuïc boä treân oáng thaúng DPcb8: Tính trở lực cho hệ thống: 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 2: Toån thaát coät aùp maø quaït phaûi khaéc phu