Đồ án quá trình thiết bị Sấy thùng quay Cuo năng suất 7,89 tấn

Trong nghànhcông nghiệp hóa chất, thực phẩm ,chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, đồgốm….Kỹ thuật sấy đóng vai trò quan trọng trong các dây chuyền sản xuất.Trongnghành hóa chất vật l

MỤC LỤC

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ 5

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG 8

1.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy 8

1.2 Giới thiệu về máy sấy thùng quay 15

1.3 Giới thiệu về vật liệu sấy Đồng(II) oxit 17

1.4 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy thùng quay 19

CHƯƠNG 2 22

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU 22

2.1 Thông số ban đầu 22

2.2.Tính toán các thông số của nhiên liệu 24

CHƯƠNG 3 36

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 36

3.1 Cân bằng vật liệu 36

3.2 Các thông số cơ bản của thùng sấy 36

3.2.4 Số vòng quay của thùng 38

3.3 Quá trình sấy lý thuyết 41

3.4 Quá trình sấy thực tế 43

CHƯƠNG 4 57

TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 57

4.1 Tính toán hệ thống dẫn động 57

4.1.1 Tính toán và lựa chọn động cơ 57

4.1.2 Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí 58

4.2 Tính toán bộ truyền động bánh răng 60

4.2.1 Chọn vật liệu 60

4.2.2 Xác định ứng suất cho phép 61

4.2.3 Các thông số cơ bản của bộ truyền 63

4.3 Kiểm tra độ bền thân thùng 72

4.3.2 Trọng lượng thùng rỗng 72

4.3.3 Trọng lượng bánh răng vòng 73

4.3.4 Trọng lượng cánh xới 74

4.3.5 Trọng lượng vành đai 74

4.3.6 Khoảng cách hai vành đai 75

4.3.7 Tải trọng trên một đơn vị chiều dài thùng không kể bánh răng vòng75 4.3.8 Momen uốn do tải trọng này gây ra 75

4.3.9 Momen uốn do bánh răng vòng gây ra 75

4.3.10 Momen chống uốn 76

4.3.11 Ứng suất thân thùng 76

4.4 Tính toán vành đai 76

4.4.1 Tải trọng trên một vành đai 76

4.4.2 Phản lực của con lăn 77

4.4.3 Bề rộng của vành đai 77

4.4.4 Bề dày của vành đai 77

4.4.5 Momen uốn 78

4.4.6 Momen chống uốn 78

4.4.7 Các thông số của vành đai 79

4.5 Tính toán con lăn đỡ 79

4.5.1 Bề rộng của con lăn 79

4.5.2 Đường kính của con lăn 79

4.5.3 Ứng suất tiếp xúc 80

4.5.4 Các thông số của con lăn đỡ 81

4.6 Tính toán con lăn chặn 81

4.6.1 Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn 81

4.6.2 Xác định bán kính con lăn chặn 81

4.6.3 Kiểm tra độ bền của con lăn chặn 82

4.6.4 Các thông số của con lăn chặn 83

CHƯƠNG 5 83 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà Khoa: CN Hóa

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 83

5.1 Tính toán buồng đốt 83

5.1.1 Diện tích bề mặt ghi lò 83

5.1.2 Thể tích buồng đốt 84

5.1.3 Chiều cao của buồng đốt 84

5.1.5 Tỉ lệ mắt ghi: f/F 85

5.2 Tính toán và chọn quạt 85

5.2.1 Năng suất quạt 85

5.2.2 Công suất của quạt 86

5.2.3 Chọn quạt 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

Kết luận: 93

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Họ và tên SV :Nguyễn Thị Thu Hà Mã SV: 1041120164

Khoa:Công nghệ kĩ thuật Hoá học

Giáo viên hướng dẫn : PGS.Nguyễn Thế Hữu

NỘI DUNG

Thiết kế hệ thống máy sấy thùng quay dùng để sấy Đồng(II)oxit CuO năngsuất 7,89 tấn/giờ

Các số liệu ban đầu:

- Độ ẩm đầu của vật liệu: 8,79%

- Độ ẩm cuối của vật liệu: 1,1%

- Nhiệt độ không khívào :2790C

- Nhiệt độ không khíra :800

Phần thuyết minh

1.Mở đầu

2.Vẽ và thuyết minh dây chuyền

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà Khoa: CN Hóa

3.Tính toán thiết bị chính.

4.Tính toán và chọn thiết bị phụ

5.Tính toán về cơ khí

6.Kết luận

SLỜ I

MỞ ĐẦU

quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất Trong nghànhcông nghiệp hóa chất, thực phẩm ,chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, đồgốm….Kỹ thuật sấy đóng vai trò quan trọng trong các dây chuyền sản xuất.Trongnghành hóa chất vật liệu xây dựng, quá trình sấy dùng để tách nước và hơi nước rakhỏi nguyên liệu và sản phẩm do đólàm nâng cao chất lượng sản phẩm Đồ án về nội dung Sấy là một trong những bài tập lớn nằm trong chương trình

của bộ môn Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm thuộc khoa

Công nghệ kĩ thuật hoá học của trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội, nó giúp chosinh viên có kĩ năng hơn trong các quá trình tra cứu số liệu, tính toán, đồng thời nắmvững hơn về công nghệ sấy nói riêng và các quá trình trong công nghệ Hoá học nóichung

Được cô giáo() giao nhiêm vụ: “Tính toán và thiết kế hệ thốngmáysấy thùng quay để sấy Đồng(II) oxit với năng suất 7,89 tấn/giờ” Dựa trên những kiến thức đã

học cùng với sự hướng dẫn tận tình của cô em đã hoàn thành đồ án của mình

Em xin chân thành cảm ơn cô ( ) cùng các thầy cô trong khoa Công Nghệ Hoá

đã chỉ bảo, giúp đỡ tận tình em trong suốt thời gian em thực hiện đồ án này Do hạnchế về tài liệu tham khảo và các kiến thức nên bản đồ án này chắc chắn không tránhkhỏi sai sót, em mong nhận được sự góp ý, sửa chữa của các thầy cô để bài làm của

em được hoàn thiện nhất Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện:Nguyễn ThịThu Hà

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà Khoa: CN Hóa

ST

Lớp : ĐH Hoá3—K10

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy

1.1.1 Khái niệm về sấy

Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu Quá trìnhsấy có thể tiến hành tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời ,năng lượng gió…(gọi là quá trình phơi hay sây tự nhiên).Dùng các phương phápnày tuy đỡ tốn nhiệt năng nhưng không chủ động diều chỉnh được vận tốc của quátrình theo yêu cầu kĩ thuật sấy, năng suất thấp … Bởi vậy trong ngành công nghiệpngười ta thường tiến hành quá trình sấy nhân tạo bằng nguồn năng lượng do conngười tạo ra

Quá trình sấy được thực hiện như sau: Vật thể được gia nhiệt để đưa nhiệt độ lênđến nhiệt độ bão hòa ứng với áp suất của hơi nước trên bề mặt của vật thể Vật thểđược cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm sau đó được thoát ra ngoài môi trường

Tóm lại, trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụthể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền ẩm từtrong vật sấy ra ngoài bề mặt sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy ra ngoàimôi trường Các quá trình truyền nhiệt, chuyển khối trên được xảy ra đồng thờitrên vật sấy và chúng có quan hệ qua lại lẫn nhau

1.1.2 Phương pháp sấy

Có nhiều cách để phân loại các phương pháp sấy Thông thường, người ta thườngchia ra thành các phương pháp như sau:

a.Dựa vào tác nhân sấy:

b Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy

- Sấy đối lưu : Là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp giữa vật liệu sấy vớitác nhân sấy

- Sấy tiếp xúc : Là phương pháp sấy mà tác nhân sấy tiếp xúc gián tiếp với vậtliệu sấy qua một vách ngăn

- Sấy thăng hoa : Là phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không rấtcao, nhiệt độ rất thấp nên ẩm trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắnthành trạng thái khí

Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, công nghệ và thiết bị sấy đôi lưuđược sử dụng phổ biến hơn cả

c Dựa vào phương pháp làm việc

- Máy sấy liên tục

- Máy sấy gián đoạn

d Dựa vào áp suất làm việc

- Sấy chân không

- Sấy áp suất thường

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà Khoa: CN Hóa

e Dựa vào cấu tạo thiết bị

- Thiết bị sấy buồng

- Thiết bị sấy hầm

- Thiết bị sấy tháp

- Thiết bị sấy phun

- Thiết bị sấy thùng quay

1.1.3 Một số yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy

a Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí

Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió…, việcnâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nước trong nguyênliệu giảm xuống càng nhiều Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạn cho phép vìnhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm chonguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sựchuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặt ngoài Nhưng với nhiệt độ làmkhô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sựthối rữa, hủy hoại nguyên liệu Nhiệt độ sấy thích hợp được xác định phụ thuộcvào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ chức của thịt quả và đối với các nhân tốkhác Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thì nguyên liệu có những biến đổi khácnhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩm trong quá trình sấy cao hơn 600 Ο C thì protein bịbiến tính, nếu trên 900 Ο C thì fructaza bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ramelanoidin tạo polyme cao phân tử chứa N và không chứa N, có màu và mùi thơmxảy ra mạnh mẽ Nếu nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mấtgiá trị dinh dưỡng và mất giá trị cảm quan của sản phẩm

Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếch tán ngoại

bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội thì chậm lạidẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làm khô

b.Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí

Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc độ gióquá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Vì tốc độ chuyển độngcủa không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá tŕnhsấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại Vì vậy, cần phải có mộttốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô

Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá tŕnh làm khô, khi hướng gió song songvới bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh Nếu hướng gió thổi tớinguyên liệu với góc 45oC thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổi thẳng vuônggóc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm

c Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí

Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quátrình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm lại Cácnhà bác học Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ ẩm tương đối củakhông khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm tương đốicủa không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừng lại và bắt đầu xảy

ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại

Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránh hiện tượngtạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn tức là vừa sấyvừa ủ

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà Khoa: CN Hóa

Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí 50%đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó, một trongnhững phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến hành làm lạnh đểcho hơi nước ngưng tụ lại Khi hạ thấp nhiệt độ của không khí dưới điểm sươnghơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí cũng được hạthấp Như vậy để làm khô không khí người ta áp dụng phương pháp làm lạnh.

d Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy Nguyên liệu càng bé,càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích thước quá bé

và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ

Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí quyển) thìtốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyênliệu δ

e.Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm

Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội và khuếch tánngoại phù hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô Trong khi làm khô quátŕnh ủ ẩm người ta gọi là làm khô gián đoạn

f Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu

Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp,cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit, chất khoáng,protein, vitamin và kết cấu tổ chức thịt quả chắc hay lỏng lẻo

1.1.4 Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống

Sấy là quá trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt Ngày xưangười ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản là phơi nắng Tuy

nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn là cần diện tích sân phơi rộng và phụ thuộc vàothời tiết, đặc biệt bất lợi trong mùa mưa Vì vậy, trong các ngành công nghiệpngười ta thường phải tiến hành quá trình sấy nhân tạo.

- Kết quả của qúa trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên Điều

đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau

- Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạngthái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trong quá trình sảnxuất đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm Như vậy trong thực

tế có thể xem sấy là qúa trình tách ẩm bằng phương pháp nhiệt

- Việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong qúa trình sấy được tiến hànhtheo các phương pháp truyền nhiệt đã biết

Ví dụ :

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà Khoa: CN Hóa

+ Cấp nhiệt bằng đối lưu gọi là sấy đối lưu.

+ Cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc

+ Cấp nhiệt bằng bức xạ gọi là sấy bức xạ

+ Ngoài ra, còn có các phương pháp sấy đặc biệt như sấy bằng dòng điệncao tần, sấy thăng hoa, sấy chân không…

- Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trong qui trìnhcông nghệ sản xuất của nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấy khô

- Để chất lượng sản phẩm ngày càng được nâng cao, công nghệ sấy cũng đượccải tiến và phát triển như trong nghành hải sản, rau quả và nhiều loại thực phẩmkhác Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu…sau khi thu hoạchcần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ bị giảm chất lượng thậm chí bị hỏngdẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch

Do nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bị sấy đểsấy các loại sản phẩm khác nhau.Ngoài ra đôi khi cùng một loại sản phẩm nhưngnếu yêu cầu về qui mô sấy khác nhau thì cũng đòi hỏi thiết bị sấy phù hợp Đối vớitừng loại sản phẩm đã được biết trước, nhằm đạt được các yêu cầu của sản phẩmsấy với chi phí nhiên liệu và đầu tư thiết bị ban đầu thấp nhất

1.2 Giới thiệu về máy sấy thùng quay

Hệ thống máy sấy thùng quay là hệ thống máy sấy làm việc liên tục chuyêndùng để sấy các vật liệu dạng bột, hạt, cục nhỏ như: cát, than đá, các loại quặng,đường, muối, và các loại hóa chất như : NaHCO , BaCl …ngũ cốc, mì chính Hệthống dùng nhiên liệu đốt có thể là dầu hoặc than cấp nhiệt cho buồng đốt

Hình 1: Máy sấy thùng quay trong một quá trình sản xuất thực tế

Cấu tạo của máy sấy thùng quay gồm 3 phần chính:

- Buồng đốt

- Thùng quay để trao đổi nhiệt liên tục với vật liệu sấy

- Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò

Cấu tạo chính của máy sấy thùng quay là thùng sấy Thùng sấy là một ốnghình trụ tròn bằng vật liệu thép, trong đó có lắp các cánh xáo trộn để phân vùnghoặc không Tùy theo đường kính của ống thép mà chiều dày của thành ống có thể

từ 10 - 14 mm Ống thép này được đặt nghiêng 1 - 6 trên 2 ổ trục quay, để tránhtình trạng ống bị trôi khi quay ở 2 ổ trục có bệ đỡ bằng con lăn chống trôi Đầu caocủa ống có buồng đốt cấp nhiệt và bên trên có ống dẫn vật liệu vào Đầu thấp củaống có buồng cuối lò, bên dưới có ống dẫn vật liệu ra khỏi thùng sấy sang gầu tảiđưa lên silo chứa Bên trong buồng cuối lò có gắn quạt hút, ống khói và xyclonlắng bụi tạo thành hệ thống thông gió bên trong máy sấy

Bên trong thùng sấy người ta lắp các cánh để xáo trộn vật liệu làm quá trìnhtrao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn Các đệm ngăn trong thùngvừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theo tiết diện thùng vừa làm tăng bề mặttiếp xúc Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy và độ ẩmcủa nó Các loại đệm ngăn được dùng phổ biến trong máy sấy thùng quay gồm :

- Đệm ngăn loại mái chèo nâng và loại phối hợp dùng khi sấy những vậtliệu cục to, ẩm, có xu hướng đóng vón lại, loại này có hệ số chứa đầy vật liệukhông quá 10 - 20 %

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà Khoa: CN Hóa

- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng không thông với nhau.

- Đệm ngăn phân phối hình chữ thập và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiếtdiện của thùng, được dùng để sấy vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng quay vậtliệu được đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc pha lớn

- Đệm ngăn kiểu phân khu để sấy các hạt đã đập nhỏ, bụi loại này chophép hệ số chứa đầy từ 15 - 25 %

Nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 200C thì dùng khói lò nhưng không dùng cho nhiệt

độ lớn hơn 800C

 Ưu điểm của hệ thống sấy thùng quay:

- Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy

và tác nhân sấy Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100 kg ẩm bay hơi/ m.h

- Thiết bị gọn, có thể cơ khí hóa và tự động hóa toàn bộ khâu sấy

 Nhược điểm của hệ thống sấy thùng quay:

- Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn Do đó trong nhiều

trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm

- Không sấy được các vật liệu dễ vỡ.

1.3 Giới thiệu về vật liệu sấy Đồng(II) oxit

1.3.1 Tính chất

a Tính chất vật lí

Đồng(II)oxit (công thức là CuO), tên tiếng Anh là

Copper(II)oxide là chất bột, màu đen có kiến trúc tinh

thể chưa biết được chính xác CuO có phân tử gam là

79,54 g/mol, nóng chảy ở nhiệt độ 1026°C ở trên nhiệt độ này thì sẽ bị mất bớt oxibiến thành Cu2O.

3CuO + P2O5 -> Cu3(PO4)2

 Tính phi kim loại: Thể hiện trong quá trình hòa tan trong kiềm nóngchảy để hình thành muối cuprit tương ứng

2MOH + CuO + H2O M2[Cu(OH)4]

 Có khả năng tạo phức với một số chất, điển hình là với NH3

CuO + 4NH3 + H2O [Cu(NH3)4](OH)2

 Khi đun nóng với các tác nhân khử như H2, CO… thì CuO bị khửthành kim loại Cu

Hoặc làm mất nước từ Cu(OH)2

Cu(OH)2 50-80°C CuO + H2O

1.3.3 Ứng dụng của CuO

CuO được ứng dụng nhiều trong công nghiệp chế tạo thủy tinh và gốm sứ Nó còn

là điểm khởi đầu cho việc sản xuất các muối đồng khác

 CuO được dung trong men gốm để tạo ra màu lục Thủy tinh có chứa keo đồng có màu đỏ thắm

 CuO có thể được sử dụng để xử lý một cách an toàn các chất độc hại như xyanua, hidrocacbon, hidrocacbon halogen hóa và dioxin thông qua quá trình oxi hóa

 Các chất bảo quản gỗ có thành phần chủ yếu là từ CuO

1.4 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy thùng quay

4.1.1 Sơ đồ công nghệ

Hình 2:Máy sấy thùng quay

4.Bánhrăng 5.Phễuhứngsảnphẩm 6.Quạthút

10.Môtơ quạtchuyểnđộng 11.Bêtông 12.Băngtải

13.Phểutiếpliệu 14.Vandiềuchỉnh

4.1.2 Nguyên lí hoạt động của máy sấy thùng quay

Máy sấy thùng quay gồm một thùng hình trụ đặt nghiêng với mặt phẳng nằmngang 1÷6 o Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ

Bánh đai được đặt trên bốn con lăn đỡ , khoảng cách giữa 2 con lăn cùngmột bệ đỡ có thể thay đổi để điều chỉnh góc nghiêng của thùng, nghĩa là điều chỉnhthời gian lưu vật liệu trong thùng Thùng quay được là nhờ có bánh răng Bánh

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà Khoa: CN Hóa

răng ăn khớp với bánh răng dẫn động nhận truyền động của động cơ qua bộ giảmtốc.

Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa và đượcchuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn Các đệm ngăn vừa có tác dụngphân bố đều theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúcgiữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thướccủa vật liệu sấy,tính chất và độ ẩm của nó Vận tốc của khói lò hay không khí nóng

đi trong máy sấy khoảng 2÷3 m/s, thùng quay 3÷8 vòng/phút Vật liệu khô ởcuối máy sấy được tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm rồi nhờ băng tải xích vậnchuyển vào kho

Khói lò hay không khí thải được quạt hút vào hệ thống tách bụi,… để tách nhữnghạt bụi bị cuốn theo khí thải Các hạt bụi thô được tách ra, hồi lưu trở lại băng tảixích Khí sạch thải ra ngoài

Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được lớn hơn 3m/s bởinếu tốc độ lờn hơn 3m/s thí vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng

Các đệm ngăn trong thùng vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theo tiết diệnthùng, vừa đảo trộn vật liệu làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhânsấy Cấu tạo của các đệm ngăn( cánh đảo trộn) phụ thuộc vào kích thước vật liệu

và độ ẩm của nó Các loại đêm ngăn được dùng phổ biền trong máy sấy thùng quaygồm:

a b c

Sơ đồ cấu tạo cánh trong thiết bị sấy thùng quay:

a) Cánh nâng

b) Cánh nâng chia khoang

c) Cánh phân bố đều( cánh phân phối chữ thập)

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU

2.1 Thông số ban đầu

2.1.1 Kiểu thiết bị sấy

Thùng quay, phương thức sấy xuôi chiều

2.1.2 Điều kiện môi trường.

- Trạng thái của không khí ngoài trời nơi đặt thiết bị sấy

+ Nhiệt độ môi trường: 23,60C+ Độ ẩm tương đối của không khí:79%

- Hàm ẩm của không khí :

xo = 0,622

.

→xo =

0,622.0,79.0,029 760

750−0,029.0,79

= 0,014 ( kg ẩm/kg kkk )

- Hàm nhiệt của không khí :

2.1.3 Vật liệu sấy là CuO với các thông số

- Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy: 8,79%

- Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy là: 1,1%

- Lượng vật liệu đưa vào máy sấy: 7,89 tấn/h hay 7890 kg/h.

2.1.4 Tác nhân sấy

Khói lò :

- Nhiệt độ khói lò vào thùng sấy : t = 2790C

- Nhiệt độ khói lò ra khỏi thùng : t2 = 800C

2.2.Tính toán các thông số của nhiên liệu

2.2.1 Thành phần của than

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà Khoa: CN Hóa

Nhiên liệu than đá bao gồm các thành phần sau:

Chuyển các thành phần sang trạng thái làm việc:

+ Độ tro của nhiên liệu ở chế độ làm việc được xác định :

2.2.2 Nhiệt dung riêng của than đá

Áp dụng công thức tính nhiệt dung riêng của than đá

2.2.3 Nhiệt trị của than

Nhiệt trị cao của than :

Nhiệt trị thấp của than :

Qth = Qc – 25.( 9Hlv + W ) (2.24-Kỹ thuật sấy-20)

= 27751,039– 25.( 9.3,645 + 5 )

= 26805,914 ( kJ/kg )

2.2.4 Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg than

Để cung cấp cho các phản ứng cháy, thành phần của oxi trong không khí là 20,9%.Các phản ứng cháy xảy ra:

= 9,123 (kg không khí khô/kg than )

2.2.5 Entanpi của nước trong hỗn hợp khói

In= (2493 + 1,97.t).103 (J/kg)

Trong đó: t là nhiệt độ hỗn hợp khói vào lò (t = 279 Ο C )

In = (2493 + 1,97.279).103 = 3042630(J/kg)

= 3042,63 (kJ/kg)

2.2.6 Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn

Do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, vì thế trong thiết bịsấy thùng quay dùng khói lò làm tác nhân sấy người ta phải tổ chức hoà trộn vớikhông khí ngoài trời để cho một hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp Vì vậy, trong hệthống sấy thùng quay người ta xem hệ số không khí thừa là tỷ số giữa không khíkhô cần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vàobuồng hoà trộn với lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy

Để tính hệ số không khí thừa không khí ở buồng đốt và trộn người ta sử dụngphương pháp cân bằng nhiệt lò đốt than

2.2.6.1 Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than

Qv = Q1 + Q2 + Q3 ( kJ )Trong đó :

Q1 : Nhiệt lượng than mang vào ( tính cho 1kg than )

Q2 : Nhiệt lượng do không khí mang vào

Q3 : Nhiệt do đốt 1 kg than

a Nhiệt lượng do than mang vào :

Q1 = Cn.tnTrong đó :

Cn : Nhiệt dung của than ; Cn = 1036,82.10-3 ( kJ/kgoC )

tn : Nhiệt độ của than ( nhiệt độ môi trường ); tn = 23,6oC

→Q1 = 23,6 1036,82 10-3 = 24,469( kJ )

b Nhiệt lượng do không khí mang vào :

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà Khoa: CN Hóa

Q2 = Lo.Io.

Trong đó :

Lo : Lượng không khí lý thuyết cho quá trình cháy; Lo = 9,123 kg/kg than

Io : Hàm nhiệt của không khí vào buồng đốt ; Io = 59,153 (kJ/kg kkk )

 : Hệ số thừa không khí

Q2 = 9,123.59,153 α = 539,653 α (kJ)

c.Nhiệt lượng do đốt 1 kg than :

Q3 = Qc.ηTrong đó :

η : hiệu suất buồng đốt η = 0,9

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 27751,039kJ/kg

Qr = Q4 + Q5 + Q6Trong đó :

Q4 : Nhiệt do xỉ mang ra

Q5 : Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt

Q6 : Nhiệt mất mát ra môi trường.

a Nhiệt do xỉ mang ra :

Q4 = Gxỉ.Cxỉ.TxỉTrong đó :

Gxỉ : Khối lượng xỉ tạo thành khi đốt 1 kg than

Gkhí : Khối lượng của chất khí trong lò

Ckhí : Nhiệt dung riêng của khói lò

Tk : Nhiệt độ của khói , Tk = 279°C

( T57 – TTVTKHTS )

Trong đó :

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 27751,039( kJ/kg )

η bd : Hiệu suất buồng đốt.Trong trường hợp này ta chọn η bd = 90% = 0,9.

Ct : Nhiệt dung riêng của than; Ct = 1036,82.10-3 kJ/kgºC

to : Nhiệt độ không khí; to = 23,6ºC

t1 : Nhiệt độ của khói ra khỏi buồng trộn; t1 =279°C

Lo : Lượng không khí lý thuyết để đốt 1kg than;Lo= 9,123 kg/kg than

2.2.7 Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy

2.2.7.1 Nhiệt độ của khói

Ga = ( 9.Hlv + Wd ) + α.Lo.xo( kg/kg than )

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà Khoa: CN Hóa

= ( 9.3,645 + 5).10-2 + 9,366.9,123 0,014

= 1,574( kg/kg than )

→ x 1 =

a k

G

L =

1,574 86,282

→ φ1 =4,386 10-4 = 0,044%

Vậy, trạng thái của khói lò trước khi vào thùng sấy :

3.1.1 Lượng ẩm bay hơi

W = G1 W1 −W2

100−W2 , ( kg/h) (7.26-QTTB T4-289)Trong đó :

G1 : lượng CuO vào thùng sấy; G1 = 7890 ( kg/h )

W1: Độ ẩm đầu của vật liệu; W1 = 8,79%

W2: Độ ẩm cuối của vật liệu; W2 = 1,1%

3.2 Các thông số cơ bản của thùng sấy

3.2.1 Thể tích của thùng sấy

Vt = \f(W,A , ( m3) (CT VII.50 – STT2-121)

Trong đó :

W : Lượng ẩm bay hơi; W = 613,489( kg/h )

A : Cường độ bay hơi ẩm của CuO, chọn A = 83 kg ẩm/m 3. h

L

D = 3,5÷ 7 Chọn

t t

L

D = 5 Lt= 5DtThay vào công thức ta được:

W1,W2 : Độ ẩm đầu và cuối của vật liệu; W1 = 8,79%, W2 = 1,1%

 : Hệ số chứa đầy; chọn  = 0,15 (Bảng VII.5-122-STT2)( 0,1 <β<0,25 )β<β<0,25 )0,25 )

A : Cường độ bay hơi ẩm; A = 71 ( kg ẩm/m3.h )

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà Khoa: CN Hóa

τ = 120.0,15 1200 (8,79−1,1)

71.[200−( 8,79+1,1)] = 12,3 (phút)

3.2.4 Số vòng quay của thùng

-  : Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng quay

 : Khối lượng riêng xốp trung bình của CuO:  = 1200( kg/m3 )

Dt,Lt : Đường kính và chiều dài của thùng: Dt = 1,3 và Lt = 6,5 ( m )

a : Hệ số; chọn a = 0,053 ( Bảng VII.5 – 123 – STT2 )

 N = 0,13.10-2.1,33.6,5.0,053.2,3.1200 = 2,72( kW )

Công suất động cơ điện

Nđc = 1,25.N = 1,25.2,72 = 3,4( kW )

3.2.6 Các thông số cơ bản của thùng sấy

3.2.6.1 Cấu tạo thân thùng

Thân thùng cấu tạo từ ba lớp :

- Lớp bảo vệ : làm từ vật liệu là thép CT3, có chiều dày δ1 = 0,002 ( m )

- Lớp cách nhiệt : làm từ vật liệu là bê tông xốp, có chiều dày δ2 = 0,05 ( m )

- Lớp thân thùng : làm từ vật liệu là thép CT3, có chiều dày δ3 = 0,01 ( m )

3.3 Quá trình sấy lý thuyết

3.3.1 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy

= 0,358 = 35,8%

Vậy trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy là :

t2 = 80oC

qo : Nhiệt lượng tiêu hao riêng

lo : Lượng khói cần để bốc hơi 1 kg ẩm

lo = x 1

2 −x0=

1 0,123−0,014 = 9,174( kg/kg ẩm )

Tổng lượng khói cần thiết :