Tài liệu Thiết kế tháp sấy phun sấy bột ceramic, công suất 1,5 triệu m2-năm, dùng nhiên liệu là dầu mazut đen

Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng Thuyết minh đồ án 1 Đề tài : Thiết kế tháp sấy phun sấy bột ceramic, công suất 1,5 triệu m2/năm, dùng nhiên liệu là dầu mazut đen 20 có thành phần cơ bản Cc 85 Hc 11.6 Sc 2.9 Nc 0.25 Oc 0.25 Biết khối lượng thể tích của sản phẩm là: ρ0 = 1950 (kg/m3) Độ ẩm đưa vào nung: 0,5% Độ ẩm sau tháp sấy: 6% Nhiệt độ không khí ngoài trời: 30oC Độ ẩm không khí: 65% Ac 0 Wc 0 Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng 2 Thuyết minh đồ án MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I I.I Vị trí, vai trò của ngành Vật liệu xây dựng trong lĩnh vực xây dựng cơ bản I.2 Giới thiệu về các phương pháp sấy bột ceramic I.3 Đặc điểm, vị trí của thiết bị nhiệt dự kiến thiết kế trong các công nghệ sản xuất Vật liệu xây dựng I.4 Giới thiều chung về yêu cầu của hồ, bột và các yêu tố khác I.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ PHẦN II II.1 Tính quỹ thời gian làm việc II.2 Cần bằng vật chất quá trình sấy II.3 Chọn tháp sấy và số lượng II.4 Tính cháy nhiên liệu II.5 Thiết kế tháp sấy phun II.6 Tính chi pí nhiệt riêng và chất tải nhiệt cho quá trình cháy II.6.1 Tính tổn thât nhiệt của quá trình sấy thực tế II.6.2 Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d II.7 Cân bằng nhiệt buồng sáy của tháp sấy phun II.8 Tính chi phí riêng nhiên liệu, lượng dung tác nhân sấy, nhiên liệu, nhiệt trong một giờ II.8.1 Tính chi phí riêng nhiên liệu II.8.2 Tính lượng dùng tác nhân sấy, nhiên liệu, nhiệt trong một giờ II.9 Tính buồng đốt II.10 Chọn hệ thống lọc bụi II.11 Tính trở lực khí động học II.12 Chọn quạt PHẦN III Thông số kinh tế, kỹ thuật, vật tư của tháp sấy phun PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 3 4 6 Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng Thuyết minh đồ án 3 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng đã và đang được ứng dụng và sử dụng rất nhiều thành tựu,tiến bộ của khoa học kỹ thuật.Các thiết bị máy móc ngày càng hoàn thiện và hiệu quả hơn góp phần không nhỏ vào việc nâng cao năng suất cũng như chất lượng sản phẩm vật liệu xây dựng. Phần lớn các loại vật liệu xây dựng đều phải trải qua một khâu quan trọng đó là quá trình gia công nhiệt. Sấy là một quá trình gia công nhiệt quan trọng và phức tạp trong sản xuất vật liệu xây dựng và nhiều nghành công nghiệp khác. 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 nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đạt chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp. Vấn đề này càng quan trọng và khó khăn hơn khi ta sấy vật liệu dạng bột nhão Chính vì những lý do trên , việc khảo sát, nghiên cứu và chế tạo thiết bị sấy cho vật liệu bột nhão trong các ngành sản xuất nói chung và bột ceramic trong sản xuất gạch lát nền là rất cần thiết. Trong giới hạn phạm vi đồ án môn học “Thiết bị nhiệt trong sản xuất vật liệu xây dựng” được giao, chúng em đã thiết kế được tháp sấy phun sấy phun bột ceramic, công suất 1,5 triệu m2/năm và tính toán phục vụ việc thiết kế sơ bộ được một số thiết bị phụ trợ như: Kích thước của các cyclon trong tháp trao đổi nhiệt, chọn quạt cho thiết bị. Với trình độ có hạn và phạm vi của đồ án môn học đầu tiên nên còn nhiều sai xót. Chúng em rất mong và chân thành cảm ơn nếu được sự đóng góp ý kiến hướng dẫn nhận xét,bổ xung của các thầy, cô giáo. Sinh viên thực hiện Nguyễn Quang Hưng Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng 4 Thuyết minh đồ án PHẦN I I. VỊ TRÍ, VAI TRÒ CỦA NGÀNH VẬT LIỆU XÂY DỰNG TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG CƠ BẢN Ngành vật liệu xây dựng chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực xây dựng cơ bản. Chất lượng vật liệu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và tuổi thọ của công trình. Chi phí về vật liệu xây dựng chiếm một tỷ lệ cao trong tổng giá thành công trình: 74 – 75% đối với các công trình dân dụng, 70% đối với các công trình giao thông, 50% đối với các công trình thủy lợi. Nhu cầu vật liệu xây dựng ở Việt Nam trong thời gian qua và trong tương lai là rất lớn cả về giá trị, số lượng lẫn yêu cầu chất lượng, chủng loại, mẫu mã theo thị hiếu của người tiêu dùng trong tiến trình hội nhập quốc tế Nước ta giàu tài nguyên khoáng sản làm vật liệu xây dựng, tuy phân bố không đều nhưng có ở hầu hết các vùng trong cả nước. Đồng thời, Việt Nam là một thị trường tiêu thụ lớn về vật liệu xây dựng. Chính phủ đã lập quy hoạch tổng thể phát triển ngành vật liệu xây dựng thành ngành kinh tế mũi nhọn trong tương lai. Quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam vừa được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, nêu rõ: “Phát triển vật liệu xây dựng (VLXD) phải bảo đảm tính bền vững, góp phần phát triển kinh tế, tạo sự ổn định xã hội và bảo vệ môi trường; phù hợp với các quy hoạch khác liên quan. Tiềm năng về tài nguyên khoáng sản, thị trường, công nghệ, lao động sẽ được khai thác để phát triển ngành VLXD thành ngành kinh tế mạnh, từ năm 2010, đáp ứng về số lượng, chất lượng và các chủng loại VLXD cơ bản cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Mọi nguồn lực sẽ được thu hút vào phát triển sản xuất VLXD. Khuyến khích các thành phần kinh tế tham gia sản xuất và kinh doanh VLXD” Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng 5 Thuyết minh đồ án II GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY BỘT CERAMIC Quá trình sấy bột có thể được tiến hành trong các thiết bị sấy trục, sấy phun hay là trong các thiết bị sấy tầng sôi. Trong sấy trục, giới hạn nhiệt độ của tác nhân sấy là 70 - 800C, trong sấy phun 3000C, trong sấy tầng sôi 3000C.Máy sấy kiểu trục quay được ứng dụng để sấy nguyên liệu dạng lỏng, dạng bột nhão ở áp suất khí quyển hay trong chân không. Thiết bị sấy một trục ở áp suất khí quyển (hình vẽ) có tang quay 2 với bộ dẫn động 3. Hơi được nạp vào bên trong tang quay. Một phần tang quay nằm trong thùng 7, dung dịch được cho vào đây qua ống nối 5. Bộ khuấy trộn 6 làm chuyển đảo dung dịch trong thùng và tráng lên tang quay một lớp có bề dày 0,1 - 1,0 mm. Khi tang quay một vòng thì lớp sản phẩm sẽ kịp khô và bóc khỏi bề mặt tang nhờ các dao cạo 4. Vít 8 tải sản phẩm khô ra khỏi máy. Hơi có áp suất đến 0,5 MPa được đưa vào qua cổ trục của tang quay, nước ngưng cũng được tháo ra qua chính cổ trục đó theo ống xifông 1. Đường kính của tang quay thường được sản xuất theo các cỡ 600, 800, 1000, 2000 mm. Năng suất của máy sấy tính theo ẩm bốc hơi phụ thuộc vào dạng sản phẩm sấy khoảng 10 -50 kg/(m2/h). Tháp sấy phun thường đặt trong nhà, dùng thiết bị phun ly tâm cho khả năng phun đều sản phẩm chất lỏng và tăng cường quá trình bốc hơi. Dung dịch đem sấy chảy qua Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng 6 Thuyết minh đồ án đĩa có đầu phun với số vòng quay lớn, nhờ đó các tiểu phần chất lỏng biến thành những hạt rất nhỏ và bề mặt hoạt hoá của chất lỏng được tăng lên. Tháp sấy phun có 2 loại: loại có đấy phẳng và loại có đáy nón. Loại đáy phẳng phải có cơ cấu để tháo sản phẩm khô. Còn loại đáy hình nón thì thành phẩm ở dạng bột được đẩy ra dưới tác động của lực ly tâm. Những ưu việt của máy sấy phun là: nhanh chóng trong quá trình sấy, nhiệt độ của vật liệu sấy thấp, sản phẩm nhận được ở dạng bột nhỏ không cần phải nghiền lại và có độ hoà tan lớn. Vì sấy quá nhanh, nhiệt độ của vật liệu trong suốt chu kỳ sấy không vượt quá nhiệt độ của ẩm bốc hơi (60 -700C) và thấp hơn nhiều so với nhiệt độ của tác nhân sấy. Nhược điểm của loại này là kích thước của phòng sấy tương đối lớn, do tốc độ chuyển động của các tác nhân sấy không lớn cũng như sự phức tạp về cơ cấu phun, hệ thu hồi bụi và tháo dỡ sản phẩm. Tháp sấy phun có đáy phẳng có phòng sấy 3, sản phẩm lỏng được phun trong phòng nhờ đĩa quay nhanh 6. Không khí nóng hay khí lò được đẩy vào phòng và sản phẩm chuyển động thành dòng song song với vật liệu (hình vẽ) Hồ khi rơi vào dòng không khí nóng, hay khi chúng bị chất tải nhiệt bao phủ lấy mọi hướng và trong một vài giây ẩm bốc hết và sản phẩm lắng xuống đáy phòng ở dạng bột. Sản phẩm được chuyển dịch nhờ cào 5 và ra khỏi máy sấy nhờ vít tải 4 hay nhờ cơ cấu vận chuyển khác. Tác nhân sấy bị hút liên tục nhờ quạt 1. Khi đi qua bộ lọc 2 để làm lắng, những tiểu phần nhỏ của sản phẩm bị dòng khí Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng Thuyết minh đồ án 7 mang đi. Trong các tháp sấy tương tự, các chất lỏng có thể phân tán bằng các đĩa phun, vòi cơ học, vòi khí động học. Các tháp sấy phun làm việc có đường kính từ 500 đến 15000 mm, năng suất bốc hơi ẩm từ 1500 -3500 kg/h. Với tháp sấy phun có đáy hình nón: thiết bị có năng suất ẩm bốc hơi 500 đến 15000 kg/h. Máy sấy gồm: Vỏ trụ 9 có đáy hình nón để tháo bột khô. Dung dịch đẩy vào sấy bị phun ra nhờ cơ cấu ly tâm 13 có đĩa 10. Tác nhân sấy đưa vào phần trên của thiết bị theo ống dẫn 7. Ở cuối ống dẫn 7 lắp cơ cấu phun hình nón 8. Nhờ cơ cấu 8, tạo ra dòng xoáy của khí đưa vào. Các giọt sản phẩm được phun bằng đĩa bị bao phủ bởi dòng không khí và chuyển xuống dưới. Ẩm được bốc hơi, các phần tử bột nhỏ còn lại lắng xuống ở đáy hình nón và tháo đến cơ cấu 1 để chuyển sản phẩm vào hệ băng tải khí động học. Để tẩy sạch các tiểu phần của sản phẩm bám trên tường, lắp máy rung 17. Tác nhân sấy bị thải có mang theo các tiểu phần nhỏ của sản phẩm ra khỏi thiết bị sấy qua ống dẫn 2 vào xyclon để tách bột. Để khảo sát bên trong, có xe nâng 4, nguồn chiếu sáng 6 và cửa 5. Tấm ngăn máy sấy 11 có các van bảo hiểm ở dạng các đĩa chồng nhau và dạng đường ống 12 để xả khí sấy khi tăng áp suất đáng kể.Đĩa phun 10 quay với tốc độ cao từ động cơ qua hộp giảm tốc. Để bôi trơn cơ cấu phun, ở phần trên của thiết bị có lắp cơ cấu cơ học và bộ lọc mỡ 14. Vô lăng điện 15 dùng để nâng cơ cấu phun. Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng 8 Thuyết minh đồ án Với yêu cầu của đề bài là nhiệt độ của tác nhân sấy là 650oC, lượng bốc hơi một giờ là 5920 kg/h, qua khảo sát chúng em thấy là chọn mô hình tháp sấy phun là có hiệu quả nhất. Do vậy chúng em quyết định chọn mô hình tháp sấy phun để thực hiện tính toán Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng 9 Thuyết minh đồ án II. ĐẶC ĐIỂM, VỊ TRÍ CỦA THIẾT BỊ NHIỆT DỰ KIẾN THIẾT KẾ TRONG CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG Tháp sấy phun được sử dụng để sấy vật liệu ở dạng hồ được phun trong dòng tác nhân sấy nóng nhờ thiết bị phun khí nén hoặc cơ học. Tháp sấy thường được bố trí trong dây chuyền công nghệ sản xuất tấm ốp, lát, gạch xây dựng v.v… từ bột ép theo phương pháp bán khô. Trong tháp sấy phun, vật liệu được phun ra có diện tích bề mặt rất lớn nên quá trình bốc ẩm xẩy ra tích cực, thời gian sấy chỉ kéo dài không đầy 15 – 30 s. Nguyên liệu sơ bộ được nghiền mịn, trộn khuấy đều trong nước, ủ sau đó được chuyển lên sấy tháp phun. Thiết bị sấy tháp phun bao gồm: tháp sấy có chiều cao từ 15-25m, có tỷ lệ H/D = 1,1 ÷ 1,2, thiết bị phun hồ, buồng đốt với quạt đẩy để cấp tác nhân sấy dưới dạng khói lò đố vào tháp sáy, thiết bị lọc bụi, thiết bị vận chuyển vật liệu đã được sấy khô từ tháp sấy vào kho hoặc bunke chứa. Hồ sau khi được phun lên đạt tỷ diện 200 – 300 m2/l. Điều khiển sấy tháp phun ở mức tự động hoặc bán tự động III GIỚI THIỆU VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Công suất 1,5 triệu m2/năm Kích thước sản phẩm: a x b x h = 500 x 500 x 10 (mm) Độ ẩm tương đối của hồ đưa vào hệ thống tháp sấy phun: Wh=33% Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng Thuyết minh đồ án 10 Độ ẩm tương đối của hồ trước khi ra khỏi tháp sấy: Wb=6% Nhiệt độ sấy cao nhất: t = 650oC Nhiệt đọ của hồ trước khi đưa vào tháp sấy: th= 40οC Nhiệt độ của bột khi ra khỏi tháp sấy: tb=75οC Tổn thất bột theo khí thải tháp sấy: Gbtt =1% Khối lượng thể tích của xương gốm: ρ0 = 1950 (kg/m3) Nhiên liệu: dầu mazut đen 20 có thành phần cơ bản và thành phần làm việc cho trong bảng sau Thành phần cơ bản: Cc Hc Sc Nc Oc Ac Wc 85 11.6 2.9 0.25 0.25 0 0 Thành phần làm việc: Clv Hlv 83.3 11.368 Slv 2.842 Nlv 0.245 Nhiệt độ khí thải ra khỏi tháp sấy: t2= 80oC Nhiệt độ không khí ngoài môi trường: t0= 30oC Độ ẩm tương đối của không khí: ϕ0 = 65% Hàm ẩm của không khí: do= 17,43 (g/kg.kkk) Hàm nhiệt: Io= 74,75 kCal/kg Olv 0.245 Alv 0 Wlv 2 Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng 11 Thuyết minh đồ án IV SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Đất sét 1,2,3 Cát thạch anh Phụ gia khác Định lượng Định lượng Định lượng Bunke cân một mẻ Nước (34-36%) Máy nghiền Bể khuấy dự trữ hồ Lọc sắt từ Kiểm tra sản phẩm Bunke phân phối hồ Đưa vào kho Bơm pittong Tháp sấy phun Xilo chứa bột (Wb=6 – 7%) Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng Thuyết minh đồ án 12 Tráng men Sấy PHẦN II I. TÍNH QUỸ THỜI GIAN LÀM VIỆC Số ca làm việc trong một ngày đêm: N cn = 3 Số giờ làm việc trong một ngày đêm: τ c = 24 Số ngày làm việc trong một tuần: N nt = 7 Số tuần làm việc trong một năm: N tn = 50 Hệ số sử dụng thời gian: Kτ = 0,95 II.CÂN BẰNG VẬT CHẤT QUÁ TRÌNH SẤY: Năng suất tính theo giờ của nhà máy là: Gvtc = Gn 1,5.106 = = 188 (m2/h) N tn .N nt .τ c .K t 50.7.24.0,95 Lượng sản phẩm tính theo khối lượng trong một giờ: sản phẩm nung xong: Ghn = Gvtc .h.ρ 0 = 1950.188.0, 01 = 3666 (kg/h) Gạch mộc khô tuyệt đối: Ghn 3666 G = = = 3928 MKN 6, 68 1− 1− 100 100 m h (kg/h) Lượng phối liệu khô tuyệt đối cấp vào tháp sấy có tính đến phần mất mát theo khí thải: Ghm 3928 G = = = 3968 G 1 1 − tt 1 − 100 100 m' h (kg/h) Lượng bột phối liệu ở độ ẩm 6% cần nhận đựoc từ tháp sấy: Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng Ghb = 13 Ghm 3928 = = 4179 Gb 6 1− 1− 100 100 Thuyết minh đồ án (kg/h) Lượng bột phối liệu cần sấy tính cả phần bay theo khí thải: Ghb ' = Ghb 4179 = = 4221 Gtt 1 (kg/h) 1− 1− 100 100 Lượng hồ cần sấy trong tháp sấy phun: G = h h Ghm (1 − Wh G ).(1 − tt ) 1000 100 = 3928 = 5922 33 1 (kg/h) (1 − ).(1 − ) 100 100 Lượng ẩm bay hơi: ∆Gw = Ghh − Ghb ' = 5922 − 4221 = 1701 (kg/h) Từ các số liệu thu được, tiến hành lập cân bằng vật chất quá trình sấy, ta được bảng 1: BẢNG 1: CÂN BẰNG VẬT CHẤT QUÁ TRÌNH SẤY: Các khoản thu Lượng (kg/h) Cấp vào tháp sấy Các khoản chi Lượng (kg/h) Đất sét khô tuyệt đối 3928 Đất sét khô tuyệt đối 3968 Bay theo khí thải 40 Lượng nước 1952 Lượng ẩm còn lại trong bột 251 Lượng ẩm bay hơi 1701 Tổng hợp 5920 Tổng hợp 5920 III. CHỌN THÁP SẤY VÀ SỐ LƯỢNG Thể tích làm việc yêu cầu của buồng sấy Vts đựoc tính theo công thức: Vyc = ∆Gw RWV Với RWV là cường độ thể tích của tháp sấy theo lượng ẩm bay hơi kg/(m3.h) Chọn RWV= 7 kg/(m3.h) Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng ⇒ Vyc = 1690 = 145 11, 7 14 Thuyết minh đồ án m3 , nhận một tháp sấy với hệ số dự trữ 163 − 145 .100 = 12, 4% 145 Tháp tương tự là tháp của hãng Nhiroatomaider của Đan Mạch, có thể tích tháp sấy là 163 kg/(m3.h) IV. TÍNH CHÁY NHIÊN LIỆU Nhiên liệu sử dụng là dầu mazút đen có tính chất như sau: Nhiệt trị làm việc cao của nhiên liệu: Qlvc = 81.C lv + 300.H lv − 26(O lv − S lv ) =81.83,3 + 300.11,368 -26(0,245-2,842) =10225 (kCal/kg) Nhiệt trị làm việc thấp của nhiên liệu: Qlvt = Qlvc − 6(9 H lv + W lv ) =10225 – 6(9.11,368 +2) = 9599 (kCal/kg) Lượng không khí lý thuyết: Vkk0 = 0, 0899(C lv + 0,375S lv ) + 0, 265 H lv − 0, 0333O lv = 0, 0899(83,3 + 0,375.2,842) + 0, 265.11,368 − 0, 0333.0, 245 = 10,6 (m3chuẩn/kg) Thành phần lý thuyết của sản phẩm cháy: VN02 = 0, 79Vkk0 + 0,8 N lv 100 = 0, 7910, 6 + 0,8 0, 245 100 = 8,38 (m3) 0 VRO = 1,867. 2 C lv + 0,375S lv 100 Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng = 1,867. 15 Thuyết minh đồ án 83,3 + 0,375.2,842 100 = 1,58 (m3) 8,94 H lv + W lv + 0, 0016d 0Vkk0 80, 4 VH02O = = 8,9411,368 + 2 + 0, 0016.17, 43.10, 6 80, 4 =1,58 (m3) 0 0 VSPC = VN02 + VRO + VH02O 2 = 8,38 + 1,58 + 1,58 = 11,54 (m3chuẩn/kg) Lớp lót buồng đốt là gạch sa mốt do vậy nhiệt độ thực tế trong buồng đốt là ttt = 1200oC Nhiệt độ Calo: tk = ttt ηnd với ηnd là hệ số cháy ở nhiệt độ cao. Đối với buồng đốt xây nối trực tiếp với tháp sấy,ηnd = 0,9. Khi đó tk = 1200 =1335oC 0,9 Lại có: tk = Qlvt α Vspc .Ckl α spc ⇒V ⇒α = Qlvt = tk .Ckl α Vspc 0 spc V 9599 = 1335.0,37 =19,43 (m3chuẩn/kg) 19, 43 = 11,54 =1,68 0 ∆V = (α − 1)Vspc = (1, 68 − 1).11,54 =7,85 Thể tích thực của sản phẩm cháy: (m3) Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng 16 Thuyết minh đồ án VN 2 = VN02 + 0, 79∆V = 8,38 + 0, 797,85 = 14,58 (m3) 0 VRO2 = VRO = 1,58 (m3) 2 VO2 = 0, 21∆V = 0, 21.7,85 = 1, 65 (m3) VH 2O = VH02O + 0, 0016d 0 ∆V =1,58 + 0, 0016.17, 43.7,85 =1,8 (m3) V α = VN 2 + VRO2 + VO2 + VH 2O =14,58 + 1,58 + 1, 65 + 1,8 =19,81 (m3) Khối lượng riêng của khói lò: γ kl = = 1,964VRO2 + 1, 25VN 2 + 0,804VH 2O + 1,3∆V Vkl 1,964.1,58 + 1, 25.14,58 + 0,804.1,8 + 1,37,85 19, 61 = 1,68 (kg/m3chuẩn) Hàm ẩm của khói lò: d= GH 2O k kl G = 0,804.VH 2O .1000 1,964VRO2 + 1, 25VN 2 + 1, 43VO2 0,804.1,8.1000 = 1,964.1,58 + 1, 25.14,58 + 1,3.1, 65 =61,65 (g/kg. kkk) V.THIẾT KẾ THÁP SẤY PHUN Mất ra môi trường xung quanh qua các kết cấu bao che gồm: nắp tháp, phần trụ, phần chóp của tháp. Tháp sấy được xây dựng nằm trong nhà Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng Thuyết minh đồ án 17 Mật độ dòng nhiệt tổn thất định mức: q = 50 + 0 tmtr 400 = 50 + = 250 2 2 kcal/m2.h Tháp sấy thiết kế thường có tỷ lệ H/D = 1,1 – 1,2 Trong đồ án chọn H/D = 1,15. D= 6m ⇒ H=6,9 m Nắp phẳng của tháp gồm 3 phần: Các lá thép ngoài cùng có δ1 =6mm; λ1 =58 W/m.0C Lớp bông khoáng δ 2 ; λ2 =0.08W/m.0C Các lá thép trong cùng có δ1 =6mm; λ1 =58 W/m.0C Nhiệt độ bên trong nắp tháp:6500C Nhiệt độ bên ngoài: 300C Chiều dày lớp bông khoáng sẽ là: δ2 = λ2 0, 07 (tmt − tmn ) = (650 − 30) = 0,17 m q 250 Diện tích nắp tháp sấy: F= π D 2 3,14.62 = = 28, 26 m2 4 4 1 Hệ số α1 theo thực tế có giá trị khá lớn khi đó nhiệt trở α rất nhỏ , khí bỏ ra 1 khỏi phương trình sai số không quá 3% nên hế số trao đổi nhiệt α 2 là:  t 0 + 273  4  t 0 + 273  4  kk ε .co  mn ÷ − ÷  100   100   α 2 = A 4 tmn − tmt + 0 tmn − tkk0 ε .co = 4 A hệ số phụ thuộc vào vị trí tương đối của bề mặt trao nhiệt, chon A = 2,8 nên :  40 + 273 4  30 + 273  4  4  ÷ − ÷  100   100    4 α 2 = 2,8 40 − 30 + α 2 = 9, 65 40 − 30 Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng Thuyết minh đồ án 18 Hệ số trao nhiệt chung: k= 1 δ 1 δ 2 δ1 1 + + + λ1 λ2 λ1 α 2 = 1 0, 06 0,17 0, 06 1 + + + 58 0, 08 58 9, 65 = 0, 45 kcal/m3 0C.h Dòng nhiệt qua nắp tháp: φ1 = 0, 45.28, 26(650 − 30) = 7885 W Dòng nhiệt bề mặt phẳng của phần trụ kết cấu bao che tháp sấy Chọn phần kết cấu bao che 3 lớp: Các lá thép ngoài cùng có δ1 =6mm; λ1 =58 W/m.0C Lớp bông khoáng δ 2 ; λ2 =0.08W/m.0C Các lá thép trong cùng có δ1 =6mm; λ1 =58 W/m.0C Nhiệt độ bên trong tháp:4500C Nhiệt độ bên ngoài: 300C Chiều dày lớp bông khoáng: δ2 = λ2 0, 07 (tmt − tmn ) = (450 − 40) = 0,115 m q 250 Hệ số trao nhiệt  40 + 273  4  30 + 273 4  4  ÷ − ÷  100   100    4 α 2 = 2, 2 40 − 30 + = 8, 6 40 − 30 Hệ số trao nhiệt chung: k= 1 δ 1 δ 2 δ1 1 + + + λ1 λ2 λ1 α 2 Diện tích: = 1 0, 06 0,17 0, 06 1 + + + 58 0, 08 58 8, 6 = 0, 64 kcal/m3 0C.h F = π DH = 3,14.6.6,9 = 130 m2 =>dòng nhiệt là: φ2 = 0, 64.130.(450 − 30) = 34944 W Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng 19 Thuyết minh đồ án Dòng nhiệt qua phần chóp : Phần chóp được là từ các lá thép có bề dày δ =2mm. lớp cách nhiệt không có Nhiệt độ bên trong tháp:2000C Nhiệt độ bên ngoài: 300C Diện tích bề mặt hình chóp: π D 2 D 2 3,14.6 62 2 F= h + = 6,9 + = 70,88 m2 2 4 2 4 Hệ số truyền nhiệt chung: k = 1 = 8,57 0, 02 1 + 58 8, 6 Dòng nhiệt sẽ là: φ3 = 8.57.70,88(200 − 30) = 103265 W Tổng dòng nhiệt vào môi trường xung quanh: φ = φ1 + φ2 + φ3 = 7885 + 34944 + 103265 = 146094 Hay φ = 146094. 3,61= 527400 kJ//kg VI. TÍNH CHI PHÍ NHIỆT RIÊNG VÀ CHẤT TẢI NHIỆT CHO QUÁ TRÌNH CHÁY Tính toán thực hiện bằng phương pháp đồ thị: sử dụng đồ thị I-d của không khí ẩm. VI.1/ Tính tổn thất nhiệt của quá trình sấy thực tế Dùng cho đốt nóng khối lượng khô của vật liệu: Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng qdn = Thuyết minh đồ án 20 Gkh .Ckh (tb − t h ) ∆GW Trong đó” Gkh là lượng vật liệu khô tuyệt đối trong một giờ, Gkh =3968 kg/h Ckh là nhiệt dung riêng theo khối lượng của vật liệu khô tuyệt đói, Ckh =0,922 kJ/(kg.oC) ∆GW là th và lượng ẩm bay hơi trong một giờ, tb ∆GW = 1701 kg/h tương ứng là nhiệt độ của hồ cấp vào tháp sấy và bột tháo ra từ ( th = 40oC; tb = 75oC) tháp sấy Thay vào ta có: qdn = Gkh .Ckh (tb − th ) 3968.0,922(75 − 40) = = 75, 28 ∆GW 1701 kJ/kg ẩm Để đốt nóng lượng ẩm còn lại: qttw = Với Gw'' là ⇒ qttw = Gw'' .(tb − th ) ∆GW khối lượng ẩm còn lại, theo cân bằng vật chất 251.(75 − 40) = 5 kJ 1701 Tổn thất vào môi trường tính cho 1 kg ẩm: qtt 3 = φ 527400 = 318 kJ ∆Gw 1701 Suy ra tổn thất nhiệt tính cho một kg ẩm : 77,23 + 5 + 318 = 401 kJ Nhiệt tổn thẩt không tính được 5% nên: qtt 4 = 0,05.401 = 20,05 kJ Tổn thất tính cho 1 kg ẩm bay hơi là: n ∆ = ∑ qtt = 401 + 20, 05 = 421,1 kJ 1 Gw'' =1080 kg