THIẾT KẾ MÁY SẤY KHÍ ĐỘNG DÙNG ĐỂ SẤY HẠT NHỰA, NĂNG SUẤT 1000KG ẨM TRÊN 1H

mình có bản vẻ luôn nhưng không biết tải lên như nào bạn nào mua rồi muốn có bản vẽ thì nhắn tin riêng cho mình nha

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH

PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY SẤY KHÍ ĐỘNG DÙNG ĐỂ SẤY

HẠT NHỰA, NĂNG SUẤT 1000KG ẨM/H

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ SVTH: LÊ THỊ CẨM TÚ

MSSV: 2004181251

LỜI MỞ ĐẦU

Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều quá trình công nghệ Trong nông nghiệp sấy là một trong những công đoạn quan trọng của công nghệ sau thu hoạch Trong công nghiệp như công nghiệp chế biến nông - hải sản, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến gỗ, công nghệ sản xuất vật liệu xây

dựng Kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất

Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà một quá trình công nghệ Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp Chẳng hạn trong chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm không được nứt nẻ, cong vênh Trong chế biến nông - hải sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo yêu cầu về màu sắc, hương vị, các vi lượng Sản phẩm cần được sấy nhằm để bảo quản, tăng

độ bền, dễ dàng vận chuyển đi xa Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng nhiều phương pháp sấy khác nhau như: phương pháp sấy nóng( hệ thống sấy đối lưu, hệ thống sấy tiếp xúc, hệ thống sấy bức xạ ), phương pháp sấy lạnh ( hệ thống sấy thăng hoa, hệ thống sấy lạnh )

Hạt nhựa chính là nguyên liệu đầu vào trong sản xuất các sản phẩm nhựa.Hạt nhựa

PP tái chế được dùng để dệt bao xi măng, bao đựng thức ăn chăn nuôi, bao đựng thực phẩm, bao đựng khoáng sản,…Ngoài ra, người ta còn phân loại nhựa PP thành: nhựa PP tráng màng và PP thổi Trong đó, PP tráng màng khi phủ lên các loại bao đựng trên thì cần phải tránh tiếp xúc với không khí, tránh ẩm; còn hạt nhựa PP thổi vào nilon thì yêu cầu có độ cứng và chịu được vật nặng chứa trong

nó Như các bạn đã biết, hạt nhựa nguyên sinh thông thường có dạng viên và được các nhà sản xuất đóng gói vào bao giấy hoặc bao bạt (thường là 25kg/bao) Trong quá trình phân phối, vận chuyển và lưu kho Hạt nhựa hút ẩm từ không khí Tùy theo đặc tính môi trường ở từng vị trí và địa lý mà độ ẩm này là cao hay thấp.Nếu chúng ta không làm công việc sấy nhựa trước khi sản xuất thì rất có thể tính chất vật lý của nhựa sẽ thay đổi Ngoài ra, sản phẩm ép ra có thể bị các lỗi như bọt khí,

rỗ khí làm ảnh hưởng đến ngoại quan sản phẩm Để hạn chế những vấn đề trên, việc sấy nhựa trước sản xuất là điều vô cùng cần thiết

Và trong đồ án này em chọn trình bày cách thiết kế máy khí động dùng để sấy hạt nhựa, năng suất 1000kg ẩm/h

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Những thông tin cơ bản của hạt nhựa nguyên sinh:

Hạt nhựa nguyên sinh là những sản phẩm được tạo ra từ quá trình khai thác dầu

mỏ và chưa qua sử dụng Là loại nhựa tổng hợp từ nhiều phân tử hữu cơ để tạo ra những loại hạt nhựa với tên gọi và đặc tính khác nhau Với mỗi loại hạt nhựa nguyên sinh thường có những tính chất đặc trưng và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau

1.2 Một số loại hạt nhựa phổ biết:

1.2.1.Hạt nhựa ABS:Là loại hạt nhựa nguyên sinh có màu trắng tự nhiên hoặc trắng đục Nhựa thường cứng rắn nhưng không giòn, có khả năng cách điện tốt và không thấm nước Đặc trưng của ABS là chống va đập và độ bền được áp dụng để sản xuất mũ bảo hiểm, thùng chứa cùng một số loại linh kiện xe máy Nhựa ABS còn được ứng dụng rộng rãi trong một số sản phẩm điện tử và hợp bảo vệ máy móc, ổ cấm, phích cấm điện

- Đặc tính vật lý của hạt nhựa ABS nguyên sinh:

+Độ cứng cao nên khó bị xước nếu xảy ra va chạm nhẹ

+Chịu bền khi tiếp xúc với nhiệt trong thời gian dài

+Dễ tạo màu sáng hoặc phát quang

+Cách điện tốt

+Khối lượng riêng hạt nhựa nguyên sinh ABS: 1,05g/cm3

+Nhiệt độ nóng chảy hạt nhựa nguyên sinh ABS: 190-220°C

+Nhiệt độ khuôn thích hợp khi ép nhựa ABS: 50-60°C

+Nhiệt độ phá hủy nhựa ABS: 310°C

+Độ co rút hạt nhựa nguyên sinh ABS: 0.4〜0.9%

1.2.2 Hạt nhựa PP: Không khác gì với hạt nhựa ABS hạt nhựa nguyên sinh PP

cũng là một trong những loại hạt nhựa được phổ biến nhất hiện nay được nhiều người quan tâm và đánh giá cao Hạt nhựa PP thường có màu trắng trong suốt hoặc

cũng có thể pha thêm hạt tạo màu khác tùy theo nhu cầu sử dụng của nhiều người

PP thường có tính bền cơ học cao, khá cứng, không dẻo như PE, không bị kéo giãndài do đó được chế tạo thành sợi

PP thường không màu, không mùi, không vị, không độc và cháy sáng với ngọn lửamàu xanh, mùi cháy thường giống mùi của cao su CHúng thường được sử dụng đểsản xuất đồ chơi, thau, rổ, cốc, quần áo, cùng nhiều loại đồ gia dụng khác

- Đặc tính vật lý hạt nhựa PP nguyên sinh:

+Tỷ trọng tương đối nhẹ, dẻo và độ bề cao

+Dòn, dễ bị phá vỡ thành mãnh ở nhiệt độ thấp

+Lão hóa nhanh nến để ngoài trời trong thời gian dài

+Cách điện tốt

+Khối lượng riêng hạt nhựa nguyên sinh PP: 0,92g/cm³

+Nhiệt độ nóng chảy hạt nhựa nguyên sinh PP: 170-200°C

+ Nhiệt độ khuôn thích hợp khi ép nhựa PP: 55-65°C

+Nhiệt độ phá hủy nhựa PP: 280°C

+Độ co rút hạt nhựa nguyên sinh PP: 1.0〜2.5%

1.2.3: Hạt nhựa HDPE: Hạt nhựa nguyên sinh HDPE được sử dụng rộng rãi trong

ngành công nghiệp sản xuất ống dẫn khí, dẫn các chất lỏng hay làm ống bảo vệ chocáp điện,… Một số loại sản phẩm HDPE thường gặp trong đời sống hàng ngày nhưcan nhựa, thùng nhựa…

- Đặc tính vật lý của hạt nhựa nguyên sinh HDPE:

+Tính kết nối cao nên có độ kín cao, không bị hở – rò rỉ

+Tuổi thọ cao, có khi tới 50 năm mới lảo hóa

+Chống an mòn do hóa chất

+Chịu áp lực và va đập tốt

+Khối lượng riêng hạt nhựa nguyên sinh HDPE: 0,94-0,97g/cm3.

+Nhiệt độ nóng chảy hạt nhựa nguyên sinh HDPE: 170-200°C

+Nhiệt độ khuôn thích hợp khi ép nhựa HDPE 40-60°C

+Độ co rút hạt nhựa nguyên sinh HDPE: 2〜6%

1.2.4 Hạt nhựa PVC: Ta có thể gặp hạt nhựa PVC thường ở 2 dạng là dạng cứng

và dạng mềm Tỷ lệ trộn dầu là một trong những yếu tố quyết định đến độ cứng của nhựa PVC Tỷ lệ trộn dầu càng cao thì hạt nhựa càng mềm Chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp các sản phẩm loại hạt nhựa này trong y tế, vỏ dây điện hoặc trong một số loại ống nước dân dụng,…

- Đặc tính vật lý của hạt nhựa nguyên sinh PVC:

+Độ bền cơ học cao

+Chịu được điều kiện thời tiết khắc nghiệt

+Có nhiều biến thể khác nhau nên sử dụng trong nhiều điều kiện khác nhau

+Cách điện, cách nhiệt tốt

+Khối lượng riêng hạt nhựa nguyên sinh PVC: khoảng 1.4g/cm3

+Nhiệt độ nóng chảy hạt nhựa nguyên sinh PVC: 150-180°C (PVC mềm) và 190°C (PVC cứng)

+Nhiệt độ khuôn thích hợp khi ép nhựa PVC 45-60°C

+Độ co rút hạt nhựa nguyên sinh PVC: 0.4〜0.6%

1.2.5 Hạt nhựa PS: là một trong những loại hạt nhựa nguyên sinh có giá trị thẩm

mỹ cao và có màu trong suốt Đây là loại hạt nhựa phù hợp nhất đối với những sản phẩm đòi hỏi giá trị thẩm mỹ cao như hộp đựng mỹ phẩm, mặt kính đèn chiếu xe, đĩa DVD, mặt kính bảo vệ đồng hồ…

- Đặc tính vật lý của hạt nhựa nguyên sinh PS:

+Trong suốt

+Giòn và độ cứng cao.

+Cách điện, cách nhiệt tốt

+Khối lượng riêng hạt nhựa nguyên sinh PS: khoảng 1.05g/cm3

+Nhiệt độ nóng chảy hạt nhựa nguyên sinh PS: 180-210°C

+Nhiệt độ khuôn thích hợp khi ép nhựa PS 40-60°C

+Độ co rút hạt nhựa nguyên sinh PS: 0.4〜0.7%

1.3 Sơ đồ quy trình và lựa chọn phương pháp sấy:

1.3.1 Sơ đồ quy trình sấy:

1.3.2 Lựa chọn phương pháp sấy:

- Phương sấy gồm có: phương pháp sấy nóng và phương pháp sấy lạnh

+Phương pháp sấy lạnh là phương pháp sấy mà nhiệt độ của vật và môi trường sấy nhỏ hơn nhiệt độ môi trường xung quanh Dùng để sấy hải sản, các vật liệu sấy

có giá trị cao, và dễ thay đổi tính chất vật lý hóa học khi tiếp xúc với nhiệt độ cao

Hệ thống sấy lạnh thường phức tạp giá thành cao, chi phí vận hành tốn kém

+Phương pháp sấy nóng: đây là phương pháp sấy phổ biến Là phương pháp sấy

mà nhiệt độ tác nhân sấy và vật liệu sấy cao hơn nhiệt độ môi trường Dùng để sấy các loại vật liệu có tính chất vật lý ít thay đổi, hoặc không đòi hỏi yêu cầu cao về chất lượng Các hệ thống sấy dùng phương pháp sấy nóng có cấu tạo đơn giản, giá thành và chi phí vận hành thấp

Căn cứ vào tính chất của hạt nhựa, và yêu cầu về chất lượng của hạt nhựa ta chọn phương pháp sấy nóng

- Lựa chọn hệ thống sấy: Trong phương pháp sấy nóng người ta căn cứ vào

phương pháp cấp nhiệt người ta phân ra thành các hệ thống sấy khác nhau: hệ thống sấy đối lưu, hệ thống sấy bức xạ hệ thống sấy tiếp xúc và hệ thống sấy khác nhau Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo của tinh bột, và liên kết ẩm trong tinh bột ta chọn hệ thống sấy khí động Hệ thống sấy khí động có đầu tư và chi phí bảo dưỡngthấp, tốc độ sấy cao, phù hợp với những loại vật liệu sấy có kích thước nhỏ

1.3.3 Lựa chọn nhiệt độ sấy:

Lựa chọn nhiệt độ sấy hạt nhựa là 80 Bởi vì bước chọn nhiệt độ sấy là bước ℃ Bởi vì bước chọn nhiệt độ sấy là bước quan trọng trong việc thiết kế máy sấy, nếu chọn nhiệt độ sấy quá thấp thì dù có sấy với thời gian dài cũng không thể đạt được hiệu suất tối ưu nhất Ngược lại nếu sấy với nhiệt độ quá cao sẽ gây biết đổi tính chất của vật liệu sấy và có thể làm hư hỏng vật liệu sấy Vậy nên đối với đồ án thiết kế này em chọn nhiệt độ sấy là 80 ℃ Bởi vì bước chọn nhiệt độ sấy là bước

CHƯƠNG 2: TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG 2.1 Các thông số ban đầu:

2.1.1 Vật liệu sấy:

Khối lượng vật liệu khi đi vào thiết bị sấy: L1=1000kg

Nhiệt độ hạt nhựa vào thiết bị sấy: 30 ℃ Bởi vì bước chọn nhiệt độ sấy là bước

Nhiệt độ hạt nhựa ra khỏi thiết bị sấy: 45 ℃ Bởi vì bước chọn nhiệt độ sấy là bước

Độ ẩm ban đầu: x1= 14%

Độ ẩm sau khi sấy: x2= 5%

Nhiệt độ sấy: 80℃ Bởi vì bước chọn nhiệt độ sấy là bước

2.1.2 Tác nhân sấy: không khí

- Trạng thái A: Trước khi vào Caloripher

Không khí tại Tp HCM có nhiệt độ là 30 có độ ẩm 80% ℃ Bởi vì bước chọn nhiệt độ sấy là bước

- Trạng thái B: Trước khi vào thiết bị sấy: chọn nhiệt độ sấy t =80 ℃ Bởi vì bước chọn nhiệt độ sấy là bước

- Trạng thái C: Sau khi ra khỏi thiết bị sấy

2.2 Tính toán cân bằng năng lượng:

- Khối lượng sản phẩm khi ra khỏi thiết bị:

L2=L1(1−x1)

1−x2 =

1000(1−0,14) 1−0,05 =905,26(

kg

h )

kgkkk kgam)

- Lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy:

Fe: tiêu chuẩn Phêđôrov

dtd: đường kính tương đương của hạt nhựa, dtđ=3mm=0,003m

ρv: khối lượng riêng của hạt nhựa, chọn ρv =920kg/m3

g : gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2

ρk: khối lượng riêng của không khí

Kỹ Thuật Sấy (2009) của GS Trần Phú )

Chọn tốc độ làm việc theo tốc độ giới hạn:

3.2 Tính đường kính của ống sấy:

- Tính lưu lượng thể tích trong ống sấy:

=> v k = 6767.281.05225=0.95(m3/h)

- Đường kính ống sấy:

D=√v k4

πω=√6428,916.4π 3600 7 =0,57 (m).

3.3 Chiều dài của ống sấy:

- Chiều dài phần bổ sung cho ống sấy: ( công thức 10.53 trang 169 sách Kỹ Thuật Sấy (2009) của GS Trần Văn Phú )

+ Hệ số dẫn nhiệt của inox 304 là: λinox304 = 25 W/m.độ.

+ Chiều dài của ống: l = 1.5m

- Hệ số truyền nhiệt qua ống ứng với bề mặt không làm cánh F1 theo công thức truyền nhiệt qua vách phẳng:

Với: α1 là hệ số tỏa nhiệt của hơi nước vào ống, W/m2.độ

α2 là hệ số tỏa nhiệt từ thành ống ra không khí, W/m2.độ

Re1 = ω1 ⅆ1

ν

với: ω1 là tốc độ lưu lượng dòng nóng, chọn ω1=5m/s

d1 là đường kính trong của ống, d1=0,048m/s

υ là độ nhớt của dòng nóng tại 120°C

=> Re1 = 5.0,048

0,252.10−6=952380,5924 > 104

=> nước trong ống chảy rối

=> Nu1=0,021.Re0,8.Prf0,43.¿ ( công thức 8.7 trang 167 sách Cơ

Sở Truyền Nhiệt – Thiết Kế Thiết Bị Trao đổi Nhiệt )

Prf là tiêu chuẩn Prandtl tại nhiệt độ nước ngưng 120°C, Prf = 1,47

Prw là tiêu chuẩn Prandtl tại nhiệt độ vách ống

υ là độ nhớt của không khí ở nhiệt độ trung bình của không khí trong calorifer

0,001

25 +

1 75,527

với: Qc là nhiệt lượng mà calorifer cung cấp cho tác nhân sấy, Qc = 103,7179 kW

ηc là hiệu suất của calorifer, chọn ηc = 0,5

- Khoảng cách từ ống này đến ống kia là 0,03m.

- Khoảng cách ống ngoài cùng đến calorifer là a = 0,03m

với: V là lưu lượng không khí vào xiclôn, m3/s

V = 6428,916 m3/h = 1,78581 m3/s

ωq là tốc độ qui ước, chọn ωq = 2,5 m/s

=> D=√0,785.2,51,78581 =0,95 m

Chọn xic lôn kiểu ЦH-24 có kích thước như sau: ( đơn vị m )H-24 có kích thước như sau: ( đơn vị m )

4.3 Tính chọn quạt:

- Cột áp toàn phần Δp cho hệ thống sấy:p cho hệ thống sấy:

Δp cho hệ thống sấy:p = Δp cho hệ thống sấy:pm + Δp cho hệ thống sấy:pc + Δp cho hệ thống sấy:pca + Δp cho hệ thống sấy:px + Δp cho hệ thống sấy:pđ

với: Δp cho hệ thống sấy:pm là trở lực ma sát của đường ống sấy và đường ống dẫn tác nhân sấy, N/m2

Δp cho hệ thống sấy:pc là trở lực cục bộ trên đường ống sấy và đường ống dẫn tác nhân sấy, N/m2

Δp cho hệ thống sấy:pca là trở lực của calorifer, N/m2

Δp cho hệ thống sấy:px là trở lực của xiclôn, N/m2

Δp cho hệ thống sấy:pđ là áp suất động của khí thoát ra khỏi ống thải ẩm, N/m2

+ Tính Δp cho hệ thống sấy:pm :

với: l là chiều dài ống trong calorifer, l = 1,5m

d2 là đường kính trong của ống trong calorifer, d2 = 0,048m

ρ là khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ nước ngưng 120°C, ρ = 943,1 kg/m3

ω là lưu lượng vận tốc dòng nóng trong calorifer, ω = 5m/s

vì Re = 952380,5924 nên λ = 0,012 ( bảng II.12 trang 379 sổ tay Quá Trình và Thiết Bị Công Nghệ Hóa Chất tập 1 )

N=k G ρ0 Δt p

3600.102 ρ2 η q(kW ) ( công thức 15.17 trang 229 sách Kỹ Thuật Sấy ( 2009 ) của GS Trần Văn Phú )

với: k là hệ số dự phòng, chọn k = 1,1

ηq là hiệu suất quạt, ηq = 0,57

G là lượng không khí khô cần cung cấp cho quá trình sấy, G = 6767,28 kgkkk/h

ρ là khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy,

0,53

0,197

0,473

0,645

0,58

0,35

0,55

0,64

0,1

0,4

lương,kg

3