Thiết kế hệ thống sấy phun

Kỹ thuật sấy là một khâu quan trọng trong dây chuyền công nghệ sản suất vật liệu xây dựng.Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ khá phức tạp, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm theo một chỉ tiêu nào đó, hoặc tạo cho vật liệu có cường độ nhất định trước khi qua công đoạn tiếp theo trong dây chuyền sản suất, hoặc giúp việc vận chuyển trở nên dễ dàng hơn với mức chi phí năng lượng và chi phí vận hành thấp nhất. Việc lựa chọn các thiết bị cần cho một hệ thống sấy (HTS) đồng thời lựa chọn phương thức sấy phù hợp phụ thuộc rất nhiều vào đặc trưng của vật liệu (dạng cục, huyền phù, khối đã tạo hình…), yêu cầu về kỹ thuật (năng suất, độ ẩm đầu và cuối) và chất lượng sản phẩm, tính chất của nguyên liệu, nhiên liệu. Chẳng hạn, sấy thùng quay vật liệu sấy dưới dạng hạt và cục nhỏ; sấy thăng hoa đối với vật liệu dễ phân hủy ở nhiệt độ cao; HTS buồng làm việc từng mẻ năng suất không lớn; HTS hầm làm việc với năng suất cao, liên tục hoặc bán liên tục; HTS phun chuyên dùng để sấy các vật liệu dạng dung dịch huyền phù. Trong đồ án này yêu cầu thiết kế hệ thống sấy đất sét trong nhà máy gạch men Dacera. Do đất sét trong thiên nhiên lẫn rất nhiều tạp chất hữu cơ vì vậy nó được hòa trộn với nước lọc bỏ tạp chất tạo thành dung dịch huyền phù với độ ẩm ; đồng thời yêu cầu đất sét ra dưới dạng bột có độ ẩm khoảng từ , có độ tơi xốp thích hợp, có cường độ cơ học nhất định, có độ xốp và khả năng hút nước nhỏ. Để đảm bảo tất cả những yêu cầu trên, việc sấy đất sét phải được thực hiện qua HTS phun là thích hợp nhất. Trong các HTS, TNS khói lò bao giờ cũng chứa một lượng nhất định tro bay theo và những chất độc hại vốn có trong nhiên liệu. Do đó không được sử dụng nhiều trong chế biến thực phẩm mà chủ yếu trong quá trình sản xuất vật liệu xây dựng. Mặt khác do đặc thù của công nghệ sấy trực tiếp và yêu cầu chất lượng sản phẩm cho nên TNS khói lò yêu cầu hàm lượng tro bụi nhỏ để đảm bảo chỉ tiêu chất lượng không gây ố màu trong sản phẩm. Vì vậy TNS khói lò từ việc đốt nhiên liệu khí, lỏng (vì hàm lượng tro ít hơn trong nhiên liệu rắn) được sử dụng hoặc nếu sử dụng nhiên liệu rắn thì phải thực hiện đốt nhiên liệu trong lò bán khí.

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI MỞ ĐẦU 2

1 LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH SẤY 4

1.1.Độ ẩm tuyệt đối ()[Kg/m3] 5

1.2.Độ ẩm tương đối của không khí ()[%] 5

1.3.Hàm ẩm của không khí ẩm (d) 6

1.4.Nhiệt lượng riêng hay entalpy của không khí ẩm (I) 7

1.5.Nhiệt độ điểm sương ts 7

1.6.Nhiệt độ bầu ướt tư 8

2.CÁC KÍ HIỆU SỬ DỤNG 10

3.SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG SẤY PHUN 13

4.CÂN BẰNG VẬT CHẤT 15

4.1 Các thông số ban đầu 15

4.2 Cân bằng vật liệu 15

5.TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 16

5.1 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KHÔNG KHÍ ẨM Ở 26OC 16

5.1.1 Áp suất hơi bão hòa tại nhiệt độ t0 16

5.1.2 Hàm ẩm của không khí hay độ chứa hơi d của không khí ở t0 16

5.1.3 Entanpy của không khí ẩm ở t0 16

5.2-TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY SAU KHI RA KHỎI LÒ ĐỐT VÀ BUỒNG TRỘN KHÔNG KHÍ 16

5.2.1.Tính toán quá trình cháy nhiên liệu 16

5.2.2 Khối lượng hơi nước trong khói sau buồng đốt 18

5.2.3.Khối lượng khói khô sau buồng đốt 18

5.2.4.Hàm ẩm của khói lò sau buồng đốt 19

5.2.5 Khối lượng hơi nước trong khói sau buồng hòa trộn 19

5.2.6.Khối lượng khói khô sau buồng hòa trộn 19

5.2.7.Hàm ẩm của khói lò sau buồng hòa trộn 19

5.2.8.Entanpy của khói sau buồng đốt 19

5.2.9.Entanpy của khói sau buồng hòa trộn và trước khi vào thiết bị sấy 20

5.2.10.Độ ẩm tương đối của khói lò sau buồng hòa trộn 20

5.2.11.Nhiệt độ của khói sau buồng đốt t1' 20

5.2.12 Áp suất hơi bão hòa tại nhiệt độ t1’ 20

5.2.13 Độ ẩm tương đối của khói lò sau buồng đốt 21

6.TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 21

6.1.Hàm ẩm của khói sau quá trình sấy lý thuyết 21

6.2.Độ ẩm tương đối của khói lò sau quá trình sấy lý thuyết 22

6.3 Khối lượng ẩm đã di chuyển từ vật liệu sấy (huyền phù đất sét) vào khói lò sau quá trình sấy lý thuyết 22

6.4.Nhiệt độ điểm sương tương ứng trạng thái bão hòa 22

6.5.Lượng khói khô cần thiết để làm bốc hơi 1 kg ẩm 23

6.6 Lượng khói khô cần thiết để làm bốc hơi W [Kg ẩm/h] 23

6.7.Trong quá trính sấy lý thuyết, nhiệt lượng tiêu hao để lam bốc hơi 1 kg ẩm ra khỏi vật liệu 23

6.8 Tổng lượng nhiệt cần thiết cho cả quá trình sấy lý thuyết 23

7-XÂY DỰNG ĐỒ THỊ I - d CỦA QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 24

7.1 Bảng các thông số 24

7.2 Đồ thị I-d sấy lý thuyết 24

8-TÍNH TOÁN KẾT CẤU BUỒNG SẤY PHUN 26

8.1 Thể tích buồng sấy V(m3) 26

8.2 Chiều cao buồng sấy H (m) 26

8.3 Tính toán nắp và đáy hình nón 26

8.3.1 Đáy hình nón 26

8.3.2 Kết cấu nắp thiết bị sấy 29

9-TÍNH TOÁN TỔN THẤT NHIỆT: 29

9.1.Nhiệt do ẩm trên vật liệu mang vào qa 29

9.2.Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi qv 30

9.3.Tổn thất nhiệt qua kết cấu tường phẳng qt 30

9.3.1 Tính toán hệ số cấp nhiệt .30

10- TÍNH TOÁN CHO QUÁ TRÌNH SẤY THỰC 35

10.1 Thông số TNS sau quá trình sấy thực 35

10.1.2 Entanpy của TNS sau quá trình sấy thực I2 36

10.1.3 Độ ẩm tương đối sau quá trình sấy thực 36

10.2 Lượng khói khô thực tế L cần để bốc hơi W (kg ẩm/h) 36

10.3 Kiểm tra lại tốc độ của TNS khói lò (Tốc độ của khói lò trong quá trình sấy thực tế)37 11.CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 40

11.1 Nhiệt lượng có ích q1 40

11.2 Tổn thất nhiệt do TNS mang đi q2 40

11.3 Tổng nhiệt lượng có ích và cả các tổn thất 41

11.4 Nhiệt lượng tiêu hao trong cả quá trình sấy tính cho 1Kg ẩm 41

11.5 Bảng cân bằng nhiệt 41

11.6 Nhiên liệu tiêu hao 41

12.TÍNH TOÁN TRỞ LỰC VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 42

12.1.Tính toán thiết bị Cyclon 42

12.1.1 Xyclon thu hồi bụi 42

12.2 Tính toán và chọn quạt đẩy 45

12.2.1 Tính trở lực từ đầu ra buồng hòa trộn đến cuối thiết bị sấy 46

12.3 Tính toán và chọn quạt hút 51

12.3.1 Trở lực khí qua cyclon 51

12.3.2 Trở lực cục bộ 51

12.3.3 Trở lực ma sát qua các đoạn đường ống thẳng 53

LỜI MỞ ĐẦU

Kỹ thuật sấy là một khâu quan trọng trong dây chuyền công nghệ sản suất vật liệu xây dựng

Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ khá phức tạp, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm theo một chỉ tiêu nào đó, hoặc tạo cho vật liệu có cường độ nhất định trước khi qua công đoạn tiếp theo trong dây chuyền sản suất, hoặc giúp việc vận chuyển trở nên dễ dàng hơn với mức chi phí năng lượng và chi phí vận hành thấp nhất Việc lựa chọn các thiết bị cần cho một hệ thống sấy (HTS) đồng thời lựa chọn phương thức sấy phù hợp phụ thuộc rất nhiều vào đặc trưng của vật liệu (dạng cục, huyền phù, khối đã tạo hình…), yêu cầu về kỹ thuật (năng suất, độ ẩm đầu và cuối) và chất lượng sản phẩm, tính chất của nguyên liệu, nhiên liệu Chẳng hạn, sấy thùng quay vật liệu sấy dưới dạng hạt và cục nhỏ; sấy thăng hoa đối với vật liệu dễ phân hủy ở nhiệt độ cao; HTS buồng làm việc từng mẻ năng suất không lớn; HTS hầm làm việc với năng suất cao, liên tục hoặc bán liên tục; HTS phun chuyên dùng để sấy các vật liệu dạng dung dịch huyền phù Trong đồ án này yêu cầu thiết kế hệ thống sấy đất sét trong nhà máy gạch men Dacera Do đất sét trong thiên nhiên lẫn rất nhiều tạp chất hữu cơ vì vậy nó được hòa trộn với nước lọc bỏ tạp chất tạo thành dung dịch huyền phù với độ ẩm 32÷35%; đồng thời yêu cầu đất sét ra dưới dạng bột có độ ẩm khoảng

từ 6,2÷6,8%, có độ tơi xốp thích hợp, có cường độ cơ học nhất định, có độ xốp và khả năng hút nước nhỏ Để đảm bảo tất cả những yêu cầu trên, việc sấy đất sét phải được thực hiện qua HTS phun là thích hợp nhất

Trong các HTS, TNS khói lò bao giờ cũng chứa một lượng nhất định tro bay theo và những chất độc hại vốn có trong nhiên liệu Do đó không được sử dụng nhiều trong chế biến thực phẩm mà chủ yếu trong quá trình sản xuất vật liệu xây dựng Mặt khác do đặc thù của công nghệ sấy trực tiếp và yêu cầu chất lượng sản phẩm cho nên TNS khói lò yêu cầu hàm lượng tro bụi nhỏ để đảm bảo chỉ tiêu chất lượng không gây

ố màu trong sản phẩm Vì vậy TNS khói lò từ việc đốt nhiên liệu khí, lỏng (vì hàm lượng tro ít hơn trong nhiên liệu rắn) được sử dụng hoặc nếu sử dụng nhiên liệu rắn thì phải thực hiện đốt nhiên liệu trong lò bán khí

Đối với các loại nhiên liệu lỏng nhiệt sinh trong khoảng 40000 - 44000 KJ/Kg Nhiệt lượng sinh ra khá cao đảm bảo các yêu cầu công nghệ đặc biệt là yêu cầu về độ ẩm cuối nên trong đồ án này ta chọn nhiên liệu là dầu DO

Nội dung chính đồ án gồm:

Phần 1: LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH SẤY VÀ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

Phần 2: TÍNH CÔNG NGHỆ

Phần 3: TÍNH TOÁN TRỞ LỰC VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ

Sau 2 tháng làm việc được sự chỉ dẫn tận tình của thầy và có cơ hội được tham quan thực tế tại nhà máy gạch men Dacera dưới sự giúp đỡ nhiệt tình của anh Long- Quản đốc và anh Vinh- công nhân vận hành hệ thống sấy phun về cơ bản em đã hoàn thành

đồ án này Tuy nhiên do thời gian ngắn và đây cũng là đồ án đầu tiên nên sẽ không tránh được những thiếu xót Rất mong được sự đóng góp ý kiến và sửa chữa từ thầy để

đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn

1 LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH SẤY

Quá trình sấy là một quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất phức tạp bao gồm cả quá trình khuyếch tán bên trong và bên ngoài vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt Đây là quá trình nối tiếp, nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi, sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu

Động lực của quá trình là sự chênh lệch độ ẩm ở trong lòng vật liệu và trên bề mặt vật liệu Quá trình khuyếch tán này xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí xung quanh Tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ là yếu tố thúc đẩy hay cản trở quá trình di chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt vật liệu sấy.

Khi nghiên cứu quá trình sấy cần chú ý đến 2 mặt của quá trình:

*Mặt tĩnh lực học

Dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng ta sẽ tìm được mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuối của vật liệu sấy và của tác nhân sấy từ đó xác định thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy và nhiệt lượng cần thiết cho quá trình sấy

Các thông số cơ bản của không khí ẩm:

1.1.Độ ẩm tuyệt đối (ρh )[Kg/m 3 ]

Là khối lượng hơi ẩm trong 1m3 không khí ẩm Giả sử trong V (m3) không khí ẩm

có chứa Gh (kg) hơi nước thì độ ẩm tuyệt đối ký hiệu là ρh được tính như sau:

p

h h

h = =ρ

ph - Phân áp suất của hơi nước trong không khí chưa bão hoà, N/m2

Rh - Hằng số của hơi nước Rh = 462 J/kg.oK

T - Nhiệt độ tuyệt đối của không khí ẩm, tức cũng là nhiệt độ của hơi nước, oK

1.2.Độ ẩm tương đối của không khí (ϕ)[%]

Độ ẩm tương đối của không khí ẩm, ký hiệu là ρ (%) là tỉ số giữa độ ẩm tuyệt đối ρh của không khí với độ ẩm bão hòa ρmax ở cùng nhiệt độ với trạng thái đã cho

,%

max

ρρ

ϕ= h

Độ ẩm tương đối biểu thị mức độ chứa hơi nước trong không khí ẩm so với không khí

ẩm bão hòa ở cùng nhiệt độ

Khi ϕ= 0 đó là trạng thái không khí khô

0 < ϕ < 100 đó là trạng thái không khí ẩm chưa bão hoà

ϕ= 100 đó là trạng thái không khí ẩm bão hòa

- Độ ẩm ϕ là đại lượng rất quan trọng của không khí ẩm có ảnh hưởng nhiều đến cảm giác của con người và khả năng sử dụng không khí để sấy các vật phẩm

- Độ ẩm tương đốiϕcó thể xác định bằng công thức, hoặc đo bằng ẩm kế.

- Gh: Khối lượng hơi nước chứa trong không khí, kg

- Gk: Khối lượng không khí khô, kg

Ta có quan hệ:

h

K K

h K

h K

h

R

R p

p G

G

ρρ

P = ph+ pk suy ra pk = P-ϕ.Pbh

pk: áp suất riêng phần của không khí khô

ph: áp suất riêng phần của hơi nước

Ta có:

bh

bh

P P

P d

.621,0

ϕ

ϕ

−

1.4.Nhiệt lượng riêng hay entalpy của không khí ẩm (I)

Entanpi của không khí ẩm bằng entanpi của không khí khô và của hơi nước chứa trong

nó

Entanpi của không khí ẩm được tính cho 1 kg không khí khô Ta có công thức:

I = Cpk.t + d (ro + Cph.t) kJ/kg kkk

Trong đó:

Cpk - Nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí khô: Cpk = 1,004 kJ/kg.oK

Cph - Nhiệt dung riêng đẳng áp của hơi nước ở 0 oC: Cph = 1,842 kJ/kg.oK

ro - Nhiệt ẩn hóa hơi của nước ở 0oC: ro= 2500 kJ/kg

Như vậy:

I = 1,004.t + d.(2500 + 1,842.t) (KJ/Kg kkk)

1.5.Nhiệt độ điểm sương t s

Nhiệt độ của hỗn hợp khí tương ứng với trạng thái bão hòa hơi nước gọi là nhiệt độ điểm sương

Điểm sương là giới hạn của quá trình làm lạnh không khí ẩm trong điều kiện hàm ẩm d

P d

.621,0

P P

P d

bh

bh bh

621,0

5,235ln

12

42,

−

=

bh s

P t

1.6.Nhiệt độ bầu ướt t ư

Khi cho hơi nước bay hơi đoạn nhiệt vào không khí chưa bão hòa (I=const) Nhiệt độ của không khí sẽ giảm dần trong khi độ ẩm tương đối tăng lên Tới trạng thái bão hoà

ϕ = 100% quá trình bay hơi chấm dứt Nhiệt độ ứng với trạng thái bão hoà cuối cùng này gọi là nhiệt độ nhiệt độ nhiệt kế ướt và ký hiệu là tư Người ta gọi nhiệt độ nhiệt kế ướt là vì nó được xác định bằng nhiệt kế có bầu thấm ướt nước

Như vậy nhiệt độ nhiệt kế ướt của một trạng thái là nhiệt độ ứng với trạng thái bão hòa

và có entanpi I bằng entanpi của trạng thái không khí đã cho Giữa entanpi I và nhiệt

độ nhiệt kế ướt tư có mối quan hệ phụ thuộc Trên thực tế ta có thể đo được nhiệt độ nhiệt kế ướt của trạng thái không khí hiện thời là nhiệt độ trên bề mặt thoáng của nước

Cách xác định nhiệt độ điểm sương và nhiệt độ bầu ướt trên đồ thị

Khi cho hơi nước bay hơi đoạn nhiệt vào không khí chưa bão hòa từ điểm A đến điểm

C (không trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài) I = const Đường AC cắt đường độ

ẩm không khí ở trạng thái bão hòa ϕ=100% tại 1 điểm Đường nhiệt độ trên đồ thị I-d qua điểm đó cho ta nhiệt độ bầu ướt

Nếu trạng thái không khí tại điểm A ta hạ nhiệt độ không khí trong điều kiện hàm ẩm không đổi dA = const theo đường thẳng song song trục I Khi đó nó sẽ cắt đường độ

ẩm không khí trạng thái bão hòaϕ= 100 %tại điểm B Đường nhiệt độ qua điểm B cho

ta nhiệt độ điểm sương

* Mặt động lực học

Nghiên cứu mối quan hệ sự biến thiên của độ ẩm vật liệu với thời gian sấy và các thông số của quá trình như: tính chất, cấu trúc, kích thước của vật liệu sấy và các điều kiện thủy động lực học của tác nhân sấy để từ đó xác định chế độ sấy tốc độ sấy

và thời gian sấy thích hợp

Trong các quá trình sấy, môi trường không khí ẩm xung quanh có ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến vận tốc sấy Do vậy cần phải nghiên cứu các thông số cơ bản của không khí ẩm Trong đồ án này ta chủ yếu xét đến khói lò, do khói lò cũng gồm 2 thành phần khói khô và hơi nước, với tư cách như một tác nhân sấy ta xem khói lò như một dạng nào đó của không khí ẩm

Mọi vật liệu ẩm đều có khả năng hút ẩm từ môi trường xung quanh ngược lại có thể nhã ẩm từ vật liệu ra ngoài môi trường

Điều đó phụ thuộc vào trạng thái của môi trường và tính chất của vật liệu

- Môi trường xung quanh là hỗn hợp của không khí ẩm Lượng hơi nước trong hỗn hợp không khí ẩm được đặc trưng bởi độ ẩm tương đốiϕ hay áp suất riêng phần của hơi nước ph

- Trên bề mặt vật liệu ẩm do có một lượng nước ở một nhiệt độ nhất

định nên sẽ gây nên một giá trị áp suất riêng phần của hơi nước ngay trên

bề mặt vật liệu là pvl pvl phụ thuộc vào độ ẩm của vật liệu, nhiệt độ và dạng liên kết ẩm

với vật liệu pvl tăng khi độ ẩm của vật liệu tăng, nhiệt độ tăng và lực liên kết ẩm với

vật liệu giảm

khi pvl < ph: vật liệu sẽ hút ẩm từ môi trường

khi pvl > ph: vật liệu sẽ nhã ẩm ra môi trường – quá trình sấy

Trong quá trình sấy thì pvl giảm dần cho đến khi pvl = ph Khi đó thiết lập trạng thái cân bằng động giữa môi trường và vật liệu Độ ẩm của vật liệu ở điều kiện này gọi là độ

ẩm cân bằng wcb

wcb phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của không khí ϕ, nghĩa là wcb = f(ϕ).

Đặc điểm viêc sử dụng TNS khói lò

Khói lò tạo ra bằng cách đốt cháy nhiên liệu với hệ số không khí thừa (αbđ) thích hợp để quá trình cháy tốt nhất, khói ở nhiệt độ cao t1’trên 1200oC sẽ được hoà trộn với không khí để TNS có nhiệt độ thích hợp t1 Vì trong khói cũng có hai thành phần là khói khô và nước, vì vậy có thể xem khói lò như một dạng nào đó của không khí ẩm

nên các công thức sử dụng để tính toán các thông số của không khí ẩm có thể được áp dụng cho tính toán các thông số của khói lò.

2.CÁC KÍ HIỆU SỬ DỤNG

- P: Áp suất của không khí ngoài trời (bar)

- Pb: Áp suất bão hòa của không khí hay khói lò ở nhiệt độ t nào đó (bar)

- t0: Nhiệt độ của không khí ngoài trời (oC)

- t’: Nhiệt độ của TNS sau buồng đốt (oC)

- t1: Nhiệt độ vào của TNS (không khí hay khói) sau buồng hòa trộn trước khi vào thiết bị sấy(oC)

- t2: Nhiệt độ ra TNS sau quá trình sấy(oC)

- tnl: Nhiệt độ của nhiên liệu (oC)

- tvl: Nhiệt độ vào của vật liệu sấy (oC)

- tV2: Nhiệt độ ra của vật liệu sấy (oC).

- ttb: Nhiệt độ trung bình trong không gian TBS (oC)

- ts: Nhiệt độ điếm sương (oC)

- tf1: Nhiệt độ của dịch thể nóng (TNS trong không gian TBS) (oC)

- tf2: nhiệt độ dịch thể lạnh (môi trường ngoài) (oC)

- tω1,tω4:Nhiệt độ vách trong và ngoài trên TBS (oC)

- tω2,tω3:Nhiệt độ biên tại lớp 1 với lớp 2 và giữa lớp 2 và lớp 3 (oC)

- ϕ0,ϕ1',ϕ1,ϕ2: Độ ẩm tương đối của không khí ngoài trời; khói lò sau buồng đốt;

khói lò sau buồng hòa trộn trước khi vào TBS và khói lò sau quá trình sấy (%)

- d0, d1’, d1, d2: Hàm ẩm của không khí (khói lò) ở nhiệt độ t0, t1, t1’ và t2 (Kg ẩm/Kg KK)

-d20: Hàm ẩm của TNS khói lò ở nhiệt độ t2 trong quá trình sấy lý thuyết(Kg ẩm/KgKK)

- I0, I1’, I1, I2: Entanpyl (hàm nhiệt) của không khí hay khói lò ở nhiệt độ t0, t1’, t1, t2 (KJ/KgKK)

- I20: Entanpyl (hàm nhiệt) của TNS ở nhiệt độ t2 trong quá trình sấy lý thuyết (KJ/KgKK)

- G1, G2: Lượng vật liệu ẩm trước và sau khi ra khỏi thiết bị sấy (tấn /h) hay (Kg/h)

- W: Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu (tấn/h hay Kg/h)

- w1, w2: Độ ẩm đầu và cuối của vật liệu ẩm (%)

- Qc, Qt: Nhiệt tri cao và nhiệt trị thấp của nhiên liệu (KJ/Kg nhiên liệu)

- L0, L: Lượng không khí khô lý thuyết và thực tế tính cho 1Kg nhiên liệu (KgKKK/Kg nl)

(Kg/h) ra khỏi vật liệu (Kg Khói khô/h)

- l0, l :Lượng khói khô lý thuyết và thực tế cần thiết để bốc hơi 1Kg ẩm (Kg KK/Kg ẩm)

- Ga’, Ga: Lượng hơi nước trong khói sau buồng đốt và buồng hòa trộn (Kg ẩm/Kg nl)

- Lk’,Lk: Lượng khói khô sau khi ra khỏi buồng đốt và buồng hòa trộn (Kg KK/Kg nl)

- V: Thể tích thiết bị (m3).

- H: chiều cao thiết bị (m)

-Ftd: Tiết diện tự do trong TBS (m2)

- δ :Chiều dày lớp kết cấu bao che (m)

- α : Hệ số cấp nhiệt (W/m2.K)

- λ: Hệ số dẫn nhiệt tương ứng (W/m.K)

- K: Hệ số truyền nhiệt (W/m2.K)

- ∆: nhiệt bổ sung thực tế (KJ/Kg ẩm)

- qa: nhiệt do ẩm trên vật liệu mang vào (KJ/Kg ẩm)

- qv: Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi (KJ/Kg ẩm)

- qt (qmt): Tổn thất nhiệt qua kết cấu tường( KJ/Kg ẩm)

- qCT = 0 : tổn thất nhiệt do thiết bị chuyển tải (KJ/Kg ẩm)

- V B , V C , V C0 : Lưu lượng thể tích của TNS tại các điểm B, C, C0 trên đồ thị I-d

- v: Thể tích riêng của khói lò (m3/Kg)

- Cpk,Cph: Nhiệt dung riêng của khói khô và hơi nước quá nhiệt ( KJ/Kg.độ)

- Cnl: Nhiệt dung riêng của nhiên liệu ( KJ/Kg.độ)

- Cvk,Cv: Nhiệt dung riêng của vật liệu tương ứng với trạng thái khô và với độ ẩm

w2.(KJ/Kg.K)

- Cdx(d): nhiệt dung riêng dẫn xuất của TNS (KJ/Kg.K)

- ΔPđ áp suất động cần thiết để tạo tốc độ cho dòng khí vào và ra khỏi ống dẫn.(N/m2)

- ΔPm trở lực do ma sát

-ΔPc trở lực cục bộ

- ΔPh trở lực khí qua thùng sấy

-∆P x trở lực qua xiclon.

-Q : năng suất quạt (m3/h)

-Nđc : Công suất động cơ (KW)

1.Buồng đốt; 2.Buồng hòa trộn với không khí; 3.Buồng sấy; 4.Xyclon thu hồi bụi; 5.Quạt hút, 6.Quạt đẩy, 7.Van

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nhiên liệu DO được phun vào buồng đốt (1) qua các vòi phun Không khí ngoài trời với các thông số (ϕ0,t0,d0,I0) được thổi vào nhờ quạt đẩy với vai trò cung cấp

oxy cho quá trình đốt cháy dầu Ra khỏi buồng đốt khói lò( , , , ')

1

' 1

' 1

1

1,t ,d ,I

ϕ ) Sau đó được thổi vào buồng từ đỉnh của thiết bị sấy phun (3) Đồng thời phối liệu sau khi đã nghiền và hòa trộn với nước rồi được bơm pittông vận chuyển lên các vòi phun, phun trong không gian buồng sấy Quá trình bốc hơi nước

ra khỏi vật liệu diễn ra chủ yếu khi cả vật liệu sấy và TNS cùng di chuyển xuống theo chiều cao của TBS, vật liệu với độ ẩm thích hợp w2 rơi vào đáy chóp nón xuống băng tải rồi được chuyển đến các silô chứa Tác nhân sấy khói lò ra khỏi thiết bị sấy với các thông số trạng thái (ϕ2,t2,d2,I2) cuốn theo nguyên liệu dưới

dạng bụi, được dẫn qua các xiclon (4) để thu hồi bụi, không khí sạch được quạt hút (5) đưa ra ngoài qua ống khói

TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ

4.CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Các thông số ban đầu

-Địa điểm thiết kế phân xưởng tại Đà Nẵng

-Độ ẩm tương đối của không khí ϕ0 =81%

-Nhiệt độ của tác nhân sấy khói lò vào buồng sấy t1 = 600 oC

-Nhiệt độ của khí thải t2 = 100 oC (chọn)

-Độ ẩm ban đầu của vật liệu (theo vật liệu ướt) w1 = 32 %

-Độ ẩm cuối của vật liệu (theo vật liệu ướt) w2 = 6,8 %

-Tác nhân là khói lò sinh ra khi đốt cháy dầu DO sau khi đã hạ nhiệt độ trong buồng hòa trộn đến nhiệt độ theo yêu cầu

-Phương thức sấy cùng chiều: Mặc dầu tác được nhân được thổi từ đỉnh thiết bị sấy xuống không gian sấy, vật liệu dạng huyền phù phun lên không gian sấy Tuy nhiên ở đây phương thức sấy được quy ước theo quá trình trao đổi nhiệt chủ yếu giữa TNS và vật liệu sấy (tức là thời gian trao đổi nhiệt khi 2 lưu thể chuyển động cùng chiều là đáng kể so với khoảng thời gian vật liệu được phun lên tiếp xúc tác nhân sấy)

4.2 Cân bằng vật liệu

Ta có phương trình cân bằng vật liệu chung:

G1 = G2 +W (1) (7.16/203-E)Lượng vật liệu ẩm trước khi đi vào thiết bị sấy G1:

1

2 2

8,6100.10

Hay 7.10 10032 632,8

100

3 1

2 1

5.TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU

5.1 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KHÔNG KHÍ ẨM Ở 26 O C

42,402612

exp [bar] (2.11/14-B)

Suy ra: 0 = − + 0 

5,235

42,402612

t

P b

265,235

42,402612

.621,0

bh

bh

P P

P d

03346,0.81,0.621,0

= 70,486 [KJ/Kg KK]

5.2-TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY SAU KHI

RA KHỎI LÒ ĐỐT VÀ BUỒNG TRỘN KHÔNG KHÍ

5.2.1.Tính toán quá trình cháy nhiên liệu

Nhiên liệu sử dụng dầu DO với thành phần như sau:

Qc = 42581,92[KJ/Kg nhiên liệu]

5.2.1.2 Nhiệt trị thấp của nhiên liệu

Qt= Qc-2500.(9Hd+Wd) (2.24/20-B)Suy ra Qt = 42581,92 - 2500.(9.0,105+0,018)

Qt = 40167,17 [KJ/Kg nhiên liệu]

5.2.1.3.Lượng không khí khô lý thuyết cần thiết khi cháy 1 kg nhiên liệu

L0 = 0,115Cd + 0,346Hd +0,043( Sd - Od) (CT/111-D)Suy ra L0 =0,115.86,8 + 0,346.10,5 + 4,3.(0,3-0,3)

5.2.1.4 Hệ số không khí thừa chung cho cả buồng đốt và buồng hòa trộn

Nhiệt độ nhiên liệu tnl = t0 = 26oC

Nhiệt dung riêng của không khí khô Cpk = 1,004 [KJ/Kg.độ]

Nhiệt dung riêng của hơi nước quá nhiệt Cph = 1,842 [KJ/Kg.độ]

Nhiệt ẩn hóa hơi r = 2500 [KJ/Kg ]

*Etanpy của 1kg hơi nước trong hỗn hợp khói lò và không khí ở nhiệt độ t1

ih1 = r + Cph.t1 = 2500 + 1,842.t1 (CT/22-B) = 2500 + 1,842.600 = 3605,2 [KJ/Kg]

*Entanpy của 1Kg hơi nước trong không khí ngoài trời ở nhiệt độ t0

ih0 = r + Cph.t0 =2500 + 1,842.t0 (CT/22-B) = 2500 + 1,842 26 = 2547,892 [KJ/Kg]

* Nhiệt dung riêng của dầu DO là Cnl:

( )0 , 5

32.5

9.886,1

1625

t t

nl

d

t C

(1)

9(

0 1 0

1 0 0

1 1

t t C i i d L

t C A W H i

W H t

C

Q

pk h

h

pk d d d h

d d nl

nl bđ

C

−+

−

++

−

−+

−+

{0,01742.(3605,2 2547,892) 1,004(600 26)} 4,298

62,13

600.004,1.)0018,0105,0.9(12,3605)

018,0105,0.9(26.982,190,0

−

++

−

−+

−+

5.2.3.Khối lượng khói khô sau buồng đốt

Lk' =(αbđ.L0+1)-{Ad+(9Hd+Wd)} (3.23/59-A)

Lk’=(1,25.13,62+1)-(0+9.0,105+0,018)= 17.06

Suy ra Lk' = 17,06 [Kg khói khô/Kgnl]

5.2.4.Hàm ẩm của khói lò sau buồng đốt

c

L

I L t

= (3.31/60-A)

06,17

486,70.62,13.25,126.982,19,0.92

=

I

Vậy I1' = 2316,65 [KJ/Kg kk]

5.2.9.Entanpy của khói sau buồng hòa trộn và trước khi vào thiết bị sấy

K

nl nl bđ

c

L

I L t

585,58

486,70.62,13.298,426.982,19,0.92,42581

1

++

P d

5,235

42,402612

42,402612

' 1

d

d I

,

1

074,0.250065

1

5,235

42,402612

exp

t

P b

42,402612

6.TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT

Khói lò sau khi hoà trộn với không khí và trước khi vào thiết bị sấy có các thông số như sau:

Độ ẩm tương đối: ϕ1 =0,0039%

Áp suất hơi bão hoà: Pbh1 = 1313,992975 [bar]

Hàm ẩm d1 = 0,0338 [Kg ẩm/KgKK] Nhiệt lượng riêng I1 = 725,48 [KJ/KgKK]

Nhiệt độ khói lò vào t1 = 600 0C

Nhiệt độ khí thải t2 =100oC

Và xét quá trình sấy lý thuyết nên ∆=0 ta có I20 =I1 = 725,48[KJ/KgKK]

6.1.Hàm ẩm của khói sau quá trình sấy lý thuyết

2

2 20

20

.842,12500

.004,1

t

t I

100.004,148,

ϕ

6.2.Độ ẩm tương đối của khói lò sau quá trình sấy lý thuyết

( 20) 2

20 20

.621,0

b

P d

P d

42,402612

621,0

20

20 20

20

d

P d d

P d

P bs

+

=+

=

ϕ

(0,621 0,23287).1 0,271[ ]

99333,0.23287,0

t Exp

P

5,235

42,402612

Suy ra:

Như vậy giả thiết chọn t2= 100oC ( thỏa mãn)

6.5.Lượng khói khô cần thiết để làm bốc hơi 1 kg ẩm

1 20 0

1

d d

1

⇒l

Vậy : l0 = 5,023 [Kg khói khô/Kg ẩm]

6.6 Lượng khói khô cần thiết để làm bốc hơi W [Kg ẩm/h]

L 0 = l0.W (7.14/131-A) ⇒L0 =5,023.2594,12 = 13033,93 [Kg khói khô/ h]

6.7.Trong quá trính sấy lý thuyết, nhiệt lượng tiêu hao để lam bốc hơi 1

kg ẩm ra khỏi vật liệu

q0=l0.(I20-I0) (7.16 /131-A)

3291)

486,7048,725.(

C P

bs

271,0ln12

42,40265

,235ln

12

42,4026

7-XÂY DỰNG ĐỒ THỊ I - d CỦA QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT

7.1 Bảng các thông số

Khí trời TNS sau buồng

đốt

TNS sau buồng hòa trộn

(Thuyết minh đồ thị trong phần sấy thực tế)

8-TÍNH TOÁN KẾT CẤU BUỒNG SẤY PHUN

8.1 Thể tích buồng sấy V(m 3 )

τ

A

W

V = (13.19/273-A) Với W: Lượng ẩm cần bốc hơi(Kg/h)

h

=

τ : thời gian sấy

A: Cường độ bốc hơi phụ thuộc vào nhiệt độ t1

(xác định bằng thực nghiệm, tra bảng 13.1 /274 TT và TKHT sấy)

Với nhiệt độ t1 = 600 oC ta chọn giá trị A = 22 trong khoảng 15 ≤ A≤ 25

1.22

12,2594

D

V H

Vậy Đường kính ngoài của thiết bị: Dngoài = 5,212 [m]

5

212,

Kết cấu của đáy nón

Khi dùng cho chất lỏng nhớt hay dạng huyền phù, vật liệu bột ẩm thông thường đáy hình nón có gờ với góc đáy 60o

Với đường kính trong Dtrong=5m

Đường kính ngoài Dngoài=5.212m

Theo bảng XIII.21 (Đáy nón có gờ bằng thép góc đáy 60o)/394 Sổ tay QTTB Tập 2

Ta chọn

+ Vật liệu đáy nón: thép không rỉ

+ Đường kính trong của nón Dt = 5000mm

+ Hệ số bền của đáy nón theo phương dọc ϕh =0,95

Áp suất ngoài P0 = 99333N/m2 = Plàm việc

Xác định chiều dày đáy nón theo công thức

C y

Với vì thép không rỉ nên chọn C = 0 (đại lượng bổ sung do ăn mòn)

Kiểm tra ứng suất thành khi thử thủy lực theo công thức

2 6

6 6

3

0

/10.3162

,1

10.38010

.20995,0.10

2,1)

σ

(thỏa yêu cầu)

Đường kính D’ được xác định từ công thức:

Suy ra D'=5-2.[0,15.5.(1-cos600)+10.2,5.10-3sin600] = 4,21m

8.3.2 Kết cấu nắp thiết bị sấy

1.Nơi lắp đặt ống đưa khói lò vào

2.Thang leo

Với cấu tạo thân thiết bị hình trụ đặt thẳng đứng thì kết cấu nắp rất đơn giản nắp có dạng cầu đường kính thích hợp cho việc lắp đặt vào thân hình trụ sao cho đảm bảo độ kín