thiết kế hệ thống vận chuyển trấu từ ghe lên kho chứa

Với những lý do trên chúng em quyét dinh chon dé tai “ Thiét ké hé thông van chuyén trau từ ghe lên kho chứa” 1.2 Mục tiêu của đề tài Cơ khí hóa khâu vận chuyển trầu giảm bớt sức lao độ

BO GIAO DUC VA DAO TAO A 4

TRUONG DAI HOC CAN THO KHOA CONG NGHE

LUAN VAN TOT NGHIEP

THIET KE HE THONG VAN CHUYEN

TRAU TU GHE LEN KHO CHUA

Cán bộ hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

Chuong 1: MO DAU

1.1 Lý do chọn đề tài

Đồng bằng sông cửu long là vùng trọng điểm sản xuất lương thực của

cả nước, sản lượng lúa hàng năm chiếm hơn 53% tổng sản lượng lúa và đóng góp 90% sản lượng gạo xuất khẩu cả nước (htp:/www.giongnongnghiep.com) Hiện nay nâng suất lúa ở đồng bằng sông cửu long là 21,5 triệu tấn/năm (htip:/www.baomoi.com) với năng suất như vậy thì lượng trẫu trên toàn vùng

do các nhà máy xát lúa gạo tạo ra là gần 4 triệu tấn trâu trên năm, chiếm gần 20% tong sản lượng lúa của toàn vùng Vấn đề đặc ra hiện nay là đầu ra cho

lượng phế phẩm nông nghiệp này, vì thực trạng hiện nay phần lớn các nhà máy

xay xát đồ trâu xuống sông làm ô nhiễm môi trường do không có nơi chứa, một

số ít nơi sử dụng trẫu sống làm chất đốt nhưng chỉ chiếm một phần nhỏ Trước tình hình đó công ty cô phần công nghệ xanh Mê Kông đã tìm ra giải pháp góp

phân giải quyết vấn đề trên là dùng trâu làm củi trầu làm chất đốt mang lại hiệu

quả kinh tế cao Vì hiện nay củi trâu có giá khoảng 1000 đồng/kg (htip://www.maihancompany.com/cuitrau) so sánh với các chất đốt khác tiết kiệm gần 50%

Hiện nay công ty cỗ phần công nghệ xanh Mê Kông đang có nhu cầu

hoàn thiện hệ thống ép củi trâu từ khâu vận chuyển đến củi trâu thành phẩm

theo sơ đồ sau:

Trâu ở chuyền trâu _| Kho sây trâu chuyên trâu

trong ghe ”Ì chứa

Với những lý do trên chúng em quyét dinh chon dé tai “ Thiét ké hé thông van chuyén trau từ ghe lên kho chứa”

1.2 Mục tiêu của đề tài

Cơ khí hóa khâu vận chuyển trầu giảm bớt sức lao động cực nhọc của công nhân

1.3 Các nội dung chính đề tài

Lựa chọn hệ thống vận chuyên phù hợp điều kiện thực tế và nguyên vật liệu cần vận chuyển

Tính toán, thiết kế hệ thống vận chuyền hoàn chỉnh

Thiết kế kết cầu và bó trí phù hợp mặt bằng nhà máy.

Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Thời gian nghiên cứu: từ tháng 8/2010- 11/2010

2.2 Địa điểm nghiên cứu:

Trường đại học cần thơ và công ty cô phần công nghệ xanh Mê Kông 2.3 Đối tượng nghiên cứu

Trấu ở các nhà máy xay xát

Hệ thống vân chuyển vật liệu bằng khí động

2.4 Phạm vỉ nghiên cứu

Thiết kế hệ thống vận chuyển hoàn chỉnh

2.5 Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu hệ thống vận chuyển vật liệu bằng khí động, ưu khuyết điểm của từng bộ phận trong hệ thống vận chuyển, sau đó lựa chọn kết câu hợp lí,

mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Chương 3 : LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

3.1 Sơ lược hệ thống vận chuyền bằng khí nén

Ngày nay thiết bị khí nén được sử dụng rộng rãi để vận chuyền vật liệu thể hạt nhẹ, khô, vật liệu dạnh bụi, dạng hạt dạng cục nhỏ ( như than nghiền, bụi than, xi măng, trâu ) Ngoài ra chúng còn được dùng để thông gió, khuấy trộn, phun bụi với hiệu quả kinh tế cao

Nguyên tắc hoạt động của thiết bị vận chuyển bằng khí nén dựa trên sự vận chuyển vật liệu rời hoặc vật liệu dạng kiện nhỏ dưới tác dụng của dòng khí

trong đường ống vận chuyền, biến thể của thiết bị vận chuyển bằng khí nén là

thiết bị hoạt động theo nguyên lý bão hòa khí (ngậm khí) của các vật liệu đạng bụi và cục nhỏ, cho chúng tính chất chảy lỏng

Hệ thống vận chuyển bằng khí nén bao gồm các bộ phận cơ bản sau:

Quạt đây, máy thôi khí, máy nén khí, quạt hut, quat li tam

Đường ống vận chuyển các phần tử của nó

Các thiết bị chất tải: bộ cấp liệu, van miệng hút thối,

Bộ tách ly: thùng lọc xoáy( xilô) buông lắng

Bộ lọc: ly tâm, vải mềm, lọc ướt, lọc tĩnh điện

Hình 1 : Hệ thống vận chuyển khí động

Ưu điểm của hệ thống vận chuyên bằng khí nén:

Vận chuyển vật liệu nhanh, nâng suất cao cự ly vận chuyển Xa

Có khả năng vận chuyển theo tuyến không gian phức tap gồm

những đoạn ngang, đứng nghiêng

Tiện lợi trong việc bố trí các đường ống vận chuyển (thường có đường kính không lớn) có thể đặt trong rảnh, dưới trần, ở các cột

Có khả năng phối hợp vận chuyển với một vài nguyên công nghệ khác ( hút các phần nhỏ ra, sấy )

Có khả năng đưa vật liệu từ một số chỗ đến trạm

Kết cầu và bảo dướng tương đối đơn giản, độ tin cậy cao trong làm VIỆC

Chỉ phí đầu tư không lớn khi khoảng cách vận chuyên lớn

Gần như tự hóa hoàn toàn khâu vận chuyền

Nhược điểm hệ thống vận chuyển bằng khí nén:

Tiêu tốn năng lượng cao, vượt 10-15 lần tiêu tốn năng lượng ở các thiết bị vận chuyên cơ khí

Độ mài mòn cao của các phần tử riêng biệt của thiết bị vận chuyển trong trường hợp vận chuyển các vật liệu mài mòn

Không thể vận chuyên được các vật liệu âm, vón cục và dính 3.2 Phương pháp tính toán mạng lưới đường ống bằng phương pháp lỗ tương đương

Ta có thể thay thế liên tiếp tất cả các đoạn của mạng lưới bằng các lỗ tương đương để xác định các lực cản của mạng lưới đương ống Giả sử ta có

bình chứa áp suất không đổi H và đường ống đi ra bình chứa có chiều đài / và

đường kính là D Qua ống này, dưới sự ảnh hưởng của áp suất H có một lượng

V không khí chảy qua (hình 2) có thể hình dung ra một lễ có diện tích F„„ ở

ngay trong bình này mà qua đó mà qua đó củng có một lưu lượng khí V chảy qua như chảy qua đường ống Lỗ này được gọi là lỗ tương đương của ống hay của hệ thống ống rẻ nhánh nếu như thay vì một ống ta có một mạng lưới đường ông

Hình 2: Sơ đỗ mạng lưới và lỗ tương đương

Diện tích F„ phụ thuộc vào các lực can sau đây, phát sinh khi không khí chuyên động qua ống:

Lực cản ở lối vào

Lực cản ma sát bên trong ống

Các tôn thất áp suất khi đi ra từ ống

Nếu ở điều kiện không có tồn thất áp suất lỗi vào và lối ra thi F,, duoc

V-năng suất lưu lượng, mm” /phút

Chiều dài quy dẫn của lỗ tương đương toàn phân là:

n° D°

Ly = Fag (CT 16.24 tài liệu [2] )

3.2.1 Lỗ tương đương hệ thống đường ống lắp nỗi tiếp

H); F «2

Hy; Paci |

acl ac2 acn

Ta biểu thị lỗ tương đương theo chiều đài quy dẫn của các ống có

đường kính D

Fừự= ry D

Moa + hay + -< Lm) 3.2.2 Lỗ tương đương hệ thông đường ong lắp song song

Hình 5 : Đoạn ống song song

Nêú các ống có khuỷu thì lực cản của nó được thay bằng chiều dải tương

đương

Ly = 10D 5; (m) ( Trang 327 tài liệu [2| )

œ : góc ở tâm của khuỷu

3.3 Vận chuyền vật trong dòng khí

3.3.1 Nông độ khối lượng hỗn hợp

Là tỷ số giửa năng suất khối lượng của thiết bị vận chuyển với lưu lượng khối lượng của không khí đảm bảo sự vận chuyền này

Q - năng suất khối lượng, 7⁄h

V-lưu lượng đòng khí, m”⁄giây

Giá trị của được lẫy trên cơ sở các số liệu thực nghiệm tùy thuộc vào chiều đài vận chuyển quy đổi, áp suất không khí

Khi có nồng độ khối lượng hỗn hợp ta có thể xác định lưu lượng không

khí cần thiết cho quá trình vận chuyên

3.3.2 Tén that dp suat khi van chuyén vat trong dòng khí

3.3.2.1 Vat van chuyén trong ong ngang

Các phần tử vật chuyển động trong dong khí theo đường ống ngang thì

sẽ có va đập của các phần tử này vào nhau và vào thành ống nên động năng của

chúng bị giảm đi, nếu ta ký hiệu tốn thất áp suất trong đường ống có hỗn hợp

không khí và vật chuyển động là H;, và tốn thất áp suất cũng trong đường ống

này khi có dòng khí nguyên chất chuyển động là H

Ta có tỷ số độ giảm áp suất là: e = > =1+Kyu (CT 3.39 tai liéu [2] )

Mặt khác ta có

2

H, = V

240F

H= V

an Vậy lỗ tương đương vận chuyên vật trong dòng khí ứng với ống nằm ngang là:

acl = N : ( CT 16.40 tài liệu [2] )

l+u 3.3.2.2 Vân chuyển vật trong đường Ống đứng

Ngoài các tôn thất đã nêu ra ở trên còn phải tính thêm phần năng lượng của dòng khí sinh ra để thực hiện công nâng vật từ đưới lên trên

Gọi

h- chiều cao đường ống đứng

Ta có lỗ tương đương ứng với đường ống đứng chỉ tính đến tốn thất

phần năng lượng nâng vật lên là:

Trong phương pháp lỗ tương đương thì mỗi một lực cản cục bộ có thê

tính bằng lỗ tương đương đặc biệt

Fic, cbo =F + Ễ

Vậy lỗ tương đương trong trường hợp này là:

LIF, ZOU

3.3.2.4 Tén thất áp suất để tăng tốc vật liêu vào đường ống

Lỗ tương đương trường hợp này là:

Lu

3.3.3 Tinh va chon quat

Cong suất đặt lên trục của máy quạt là N được tính như sau:

n=] (Kw)

10007,

V- năng suất lưu luong, m’/s

H- áp suất quạt, mmHạO

ø- gia tốc trọng trường, m/⁄27

7¡„- hiệu suất quạt, ( 0,5+0,7)

Công suất động cơ dẫn quạt

quat

Nhe N„=m

rị„ -hiệu suất bộ truyền từ động cơ qua quạt (0,9+0,95)

m- hệ số đự trữ công suất, m=1,05+1,2

3.4 Phân riêng hệ không đồng nhất

3.4.1 Khái quát về hệ không đồng nhất

Trong các ngành công nghiệp thường gặp các hồn hợp khí hay lỏng có lẫn các hạt rắn hay lỏng, các hệ như vậy gọi là hệ không đồng nhất

Phân riêng hệ thống không đồng nhất tức là tách các hạt rắn hay lỏng lơ

lửng trong môi trường khí hay lỏng ra khỏi nó dé:

Thu hồi các hạt ( nếu chúng có giá trị kinh tế cao)

Ngăn ngừa tạo thành các hợp chất có ảnh hưởng xấu đến các quá trình tiếp theo hoặc tránh những tác hại khác của thiết bị

Làm sạch khí hay lỏng trước khi thải ra ngoài tránh gây độc hại môi

trường

Đặt trưng của hệ không đồng nhất là tôn tại ít nhất 2 pha: pha tán và pha

liên tục

3.4.2 Phân riêng hệ không đồng nhất

Trong sản xuất thường đùng các phương pháp sau đây đề tách các hạt lơ

lửng ra khỏi môi trường khí

Làm sạch không khí bằng phương pháp cơ học Trong trường hợp này khí bụi được tách bằng lực cơ học, lực trọng lượng hoặc lực ly tâm

11

Lam sạch bằng phương pháp ướt Khí được thôi qua lớp chất lỏng, hoặc được sục vào chất lỏng

Phương pháp lọc Hỗn hợp khí bụi đưa qua vách ngăn xốp, bụi được giữ lại và khí đi qua

Phương pháp điện trường Bụi được lắng khi hỗn hợp khí đi qua điện trường có điện thế cao

3.4.3 Lắng dưới tác dụng của lực ly tâm ( xilô có kết cầu thường)

3.4.3.1 Nguyên tắc phân ly ly tâm

Để tăng vận tốc lắng của bụi trong khí và làm sạch khí hoàn toàn người

ta dùng lực ly tâm Hình 6 : trình bày nguyên lý hoạt động của xilô Dòng khí chuyên động tròn quanh ống tâm, qua chuyên động xuất hiện trong dòng khí lực ly tâm, làm các hat bụi có khối lượng riêng lớn lắng trên thành rồi rơi xuống đáy nón, dòng khí được giải phóng khỏi bụi (khí sạch) đi qua ống tâm để

ra ngoài, bụi được lăng rơi xuông đáy tháo ra ngoài qua cửa tháo bụi

3-ống tâm khí ra: 4- cửa vào

5-cửa tháo bụi

3.4.3.2, Luc ly tam va yéu to phan ly

Vật thể khi chuyên động quanh một trục sẽ chịu tác dụng của lực ly tâm theo hướng quay Theo định luật 3 của cơ học thì lực xuất hiện ở đây bằng lực

ly tâm theo hướng ngược lại, vì vậy nó được gọi là lực ly tâm, và cũng là lực quán tính xuất hiện do sự thay đổi hướng chuyên động của vật thé

Nếu gọi

m — khôi lượng của vật thể, kg

œ- vận tốc quay của vật thé, m/s

r- ban kinh quay, m

thì lực ly tâm được biểu thị:

ma’

c=”“(w) (CT 5.21 tài liệu [3] )

r

Một yếu tố quan trọng của thiết bị ly tâm là yếu tố phân ly Yếu tố phân

ly được tính bằng tỷ số giữa gia tốc ly tâm và gia tốc trọng trường

2

&

3.4.3.3 Van toc lang ly tam

Vận tốc lắng ly tâm được chia làm ba phạm vi theo chuẩn số Re (chuẩn

số reynolds Re = vb ( CT 16.7 tài liệu [2] ) và Ar (chuẩn số Archimedes )

z¡- khối lượng riêng cua phan ti vat, kg/m?

z;-khối lượng riêng của môi trường ( pha liên tuc), kg/m’

đ„- đường kính tương đương phân tử vật, ?m

u- là độ nhớt động lực, N.s/m?

13

Arg > 84000 thi Re =1,71,/Arg (CT 5.28 tai liéu [3] )

Khi đó vận tốc lắng tính theo công thức

w, =o" (m/s) (CT 5.18 tài liệu [3] )

uỮ2

ọ -hệ số đặt trưng hình dạng của hạt bụi

3.4.3.4 Kích thước xilô và hiệu suất tách

GỌI:

œ- vận tốc vòng của dòng khí trong xil6, m/s

œa- vận tốc khí ở ống tam, m/s

R; -đường kính ngoài của ống tâm, m

Rạ-đường kính trong phần trụ của xilô, m

Ra- đường kính trong của ống tâm, m

n - sô vòng quay của dòng khí trong xilô

7-thời gian lưu của khí trong x1ô, s

Thời gian cần thiết để bụi lắng lại là:

V =7Rio, ( CT 5.30 tài liệu [3] )

Nếu ống tâm có bề dày là ỗ ta có đường kính ngoài của ống tâm là: R,=R,+6

Chiéu cao phan trụ được tính như sau:

nv

HA =—————_ Ryo CT 5.31 tai liéu [3 gu [3] )

Chiều cao phần phễu của xilô

Ca,Cc- nồng độ đầu và cuối của bụi trong hồn hop khi, g/m’

Trong thực tế xilô đạt hiệu suất tách từ 70 đến 80%, tuy nhiên giá trị này

có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn tùy theo tính chất của bụi

Xilô có khả năng tách bụi tốt nhất, nếu kích thước hạt bụi không bé hơn

10-6ưm ngoài ra vận tốc lắng bụi còn phụ thuộc bậc hai vận tốc đòng khí, nên khả năng tách bụi giảm rất nhanh khi vận tốc dòng khí giảm

Nếu kích thước hạt bụi nhỏ hơn 10-6 thì ta có thể tách chúng bằng bộ

lọc khô hay bộ lọc bằng dầu

15

Chuong 4: TINH TOAN HE THONG VAN CHUYEN TRAU

4.1 Chọn hệ thống vận chuyển khí động

Hệ thống vận chuyên khí động bao gồm các hệ sau:

Hệ thống vận chuyên khí động kiểu hút và đây

Ưu điểm: cơ cấu đơn giản, dễ láp ráp, vận chuyển được lượng lớn khí Nhược điểm:

Đối với kiểu hút khi vận chuyển vật liệu cánh quạt mau bị mài mòn,

áp suất nhỏ

Đối với hệ thống kiểu đây cần thêm hệ thống tiếp liệu

Hệ thống vân chuyên kết hợp hút đây:

ƯUu điểm: vận chuyên được lượng khí và áp lớn, không bị mài mòn cánh

4V _ 4x3,08

y= = ~ = 3,92m/ s (CT 4-58 tài liệu [9] ) 314D_ 3,14z1

4.3.1 Tinh kich thwéc airlock

Chon số vòng quay của tang là, n= 40 vòng/phút

Chọn số ngăn của airlock là, Z=6

Chọn hệ số điền đầy của airlock là, ø =0,5

Chon chiéu dai tang 1a, ¡= 0,45m

18

4.3.2 Tính toán và thiết kế bộ truyền

4.3.2.1 Công suất trên trục roto của qừữlock

Ở day fy 1a dién tích 16 thao 6 bunke, m’

ø- là góc nghiêng tự nhiên của vật liệu ở trạng thái chuyển động

p„-là áp suất của vật liệu trong bunke đè lên tang quay được tính như

ø- góc nghiêng tự nhiên của vật liệu

®- bán kính thủy lực của cửa và, mm

a và b là chiều rộng và chiều đài của cửa

C-la chu v1 của cửa vào

C=2(a+b)= 1,4m

K,- hệ số chuyển động của vật liệu

K; -là hệ sô kê đên sự vụn nát của vật liệu, chọn K;=1

Công suât của động cơ điện

19