Cơ sở tính toán thiết kế thiết bị hóa học chủ đề xây dựng hệ thông sấy thùng quay

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC

CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ HĨA HỌC
Chủ đề

XÂY DỰNG HỆ THƠNG SẤY THÙNG QUAY
GVHG: PGS.TS. Lê Thị Kim Phụng
SVTH: Nguyễn Vũ Luân


THÀNH VIÊN
2013524

Đặng Đình Khơi

1812999

Nguyễn Vũ Ln

2011478

Bùi Đỗ Tuấn Kiệt

2011663

Nguyễn Ngọc Kiêm
Ngân

1937025

Đào Văn Minh

2011681

Đoàn Thái Ngọc


1

TỔNG
QUAN VỀ
THIẾT BỊ
3


TỔNG QUAN
Chức năng và ưu điểm của máy sấy thùng quay
Ứng dụng để sấy khô các loại vật liệu dạng bột hoạt hạt nhỏ ẩm ướt và
liên tục.

Vận hành đơn giản, tiêu thụ điện năng thấp và được sử dụng rộng rãi
trong nhiều ngành cơng nghiệp.

Có cấu tạo chun biệt cho việc làm khơ nhanh chóng các vật liệu


TỔNG QUAN
Nguyên lý hoạt động

TỔNG QUAN
Thơng số thiết kế
Xây dựng quy trình cơng
nghệ
Xác định u cầu thơng số
kỹ thuật

Lựa chọn vật liệu chế tạo

Tính tốn cơng nghệ cho
máy sấy thùng quay

Kích thước cơ
bản thùng sấy

Thời gian sấy
& số vịng
quay

Q trình cháy
của nhiên liệu

Q trình sấy
lý thuyết
Kiểm nghiệm

Lập bản vẽ chi tiết chế tạo

Quá trình sấy
thực

Nhiên liệu tiêu
hao

Trở lực & Chọn
quạt


TỔNG QUAN
Thông số thiết kế chung
Thông số thiết kế
Nhiệt độ thiết kế

Áp
Áp suất
suất thiết
thiết kế
kế
Ứng suất cho phép
Hệ số hiệu chỉnh
Hệ số bền mối hàn
Hệ số bổ sung bề dày tính tốn
Hệ số bổ sung bề dày tính tốn

Cơng thức tính tốn
= max (T)
= max (T) + 20 ˚C ( vật liệu cách nhiệt)
= max T + 50 ˚C tiếp xúc với lửa, khí nóng và ≥ 250 ˚C
Ứng suất cho phép được tra theo: loại vật liệu và nhiệt độ thiết kế
Ứng

phépthầy
được
tra theo:
vật liệu và nhiệt độ thiết kế
( Phụsuất
lục 3cho
– Sách
Nguyễn
Hữuloại
Hiếu)
( Phụ lục 3 – Sách thầy Nguyễn Hữu Hiếu)
Dựa vào kiểu mối hàn và loại thép ta Tra bảng 1-8 (trang 19 – Sách
thầy
Hồ Lê
Viên)
Dựa vào
kiểu
mối hàn và loại thép ta Tra bảng 1-8 (trang 19 – Sách
thầy
C = +Hồ+ Lê
+ Viên)


2

Tính tốn
cân bằng

8

TÍNH TỐN CÂN BẰNG
CƠ SỞ LÝ THUYẾT (CÂN BẰNG VẬT CHẤT)

: lượng ẩm được tách ra (%)
w1 - w 2
w1 - w 2
w = G1.
= G 2.
100 - w 2
100 - w1

G1, G2: lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi máy sấy
• Khối lượng vật liệu vào thùng sấy G1
• G1 = G2 + w
• Lượng vật liệu khô tuyệt đối Gk
100 - w1
100 - w 2
G k = G1.
= G 2.
100
100


TÍNH TỐN CÂN BẰNG
CƠ SỞ LÝ THUYẾT (CÂN BẰNG VẬT CHẤT)

Tính các thơng số của khơng khí ngồi trời
Tính phân áp bão hịa của hơi nước theo nhiệt độ Pb
Tính hàm ẩm ban đầu của khơng khí ngồi trời x0

j o .Pb
x 0 = 0,622.
P - j o .Pb
Suy ra nhiệt lượng riêng của khơng khí ẩm I0

I0 = t 0 + (2493 +1,97.t 0 ).x 0

Suy ra thể tích riêng của khơng khí
ẩm v0
288.T
v0 =

P - j .Pb


TÍNH TỐN CÂN BẰNG
CƠ SỞ LÝ THUYẾT (CÂN BẰNG VẬT CHẤT)

Tính tốn khơng khí đưa ra khỏi calorifer
Tính phân áp bão hòa hơi nước theo nhiệt độ t1 là pbh1
Độ ẩm tương đối của kka ra khỏi calorifer là x1 = x0
Suy ra độ ẩm tương đối khơng khí ra khỏi calorifer j
x1.P
j 1=
Pbh1 (0,622 + x1)

Nhiệt lượng riêng của khơng khí ẩm khi ra khỏi calorifer I1
= t1 + (2493 +1,97.t1).x1
I1
Thể tích riêng của khơng khí ẩm khi ra khỏi calorifer là v1

288.T1
=
P - j 1.Pbh1
v
1


TÍNH TỐN CÂN BẰNG
CƠ SỞ LÝ THUYẾT (CÂN BẰNG VẬT CHẤT)
Tính tốn khơng khí ra khỏi buồng sấy

Nhiệt lượng riêng của kka ra khỏi buồng sấy I2
I2 = t 2 + (2493 +1,97.t 2 ).x 2

Tính phân áp bão hịa hơi nước theo t2 là Pbh2
hàm ẩm x2, độ ẩm tương
đối của kka ra khỏi buồng sấy
I - t
x2 =

2

2

2493 +1,97.t 2

Độ ẩm tương đối của khơng
khí ra khỏi buồng sấy
x 2 .P
j

2

=

Pbh 2 (0,622 + x 2 )

Tính thể tích riêng của khơng khí ẩm khi ra buồng sấy v2
v2 =

288.T2
P - j 2 .Pbh 2


TÍNH TỐN CÂN BẰNG
CƠ SỞ LÝ THUYẾT (CÂN BẰNG VẬT CHẤT)
Cân bằng vật liệu cho tác nhân sấy (cân bằng theo lượng ẩm)

Lượng khơng khí tiêu tốn trong q trình: L
w
L=
x 2 - x1

Lượng khơng khí tiêu tốn cần thiết để làm bốc hơi 1 kg ẩm trong vật liệu
L
1
l
l= =
w

x 2 - x1

V1 = v1.L

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy đi vào máy
Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy đi ra khỏi máy sấy
Lưu lượng thể tích trung bình Vtb
V1 + V2
Vtb =
2

V2 = v2 .L


TÍNH TỐN CÂN BẰNG
QUY TRÌNH TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

G2, w1, w2 , t0,
j0, t1, t2, Pb

w, G1, Gk

P b , x 0 , I 0 , v0

Pbh1, j1, I1, x1,
v1

L, l, V1,V2, Vtb

Pbh2, x2, j2 I2,

v2


TÍNH TỐN CÂN BẰNG
CƠ SỞ LÝ THUYẾT (CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG)

Sấy lý thuyết
Nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy: tvl1 = nhiệt độ môi trường t0
Nhiệt độ cuối của vật liệu sấy khi ra khỏi thết bị: tvl2
Nhiệt dung riêng của nước Cn
Nhiệt dung của vật liệu khô tuyệt đối: Ck
Nhiệt dung của vật liệu: Cvl1 = Cvl2 = Cvl = Ck.(1 – w2) + Cn.w2


TÍNH TỐN CÂN BẰNG
CƠ SỞ LÝ THUYẾT (CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG)

Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy
Nhiệt lượng do tác nhân sấy mang vào: qkkv
qkkv = l.I0
Nhiệt lượng do calorifer cung cấp qs
qs = l.(I1 - I0)

G 2 .C vl .t vl1
+ Cn .t vl1
Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: qvlv =
w
Tổng lượng nhiệt vào qv = qkkv + qs + qvlv

TÍNH TỐN CÂN BẰNG
CƠ SỞ LÝ THUYẾT (CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG)
Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy

Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi: qkkr = l.I2
Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: qvlr = G 2 .Cvl .t vl2
w
Nhiệt lượng tổn thất qua vỏ thiết bị ra môi trường xung quanh:
K.F.D t
qm =
w
Tổng lượng nhiệt ra qr = qkkr + qvlr + qm
Kiểm tra / qv 5%


TÍNH TỐN CÂN BẰNG
CƠ SỞ LÝ THUYẾT (CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG)
Sấy thực tế
Nhiệt lượng bổ sung thực tế = Cn.t0 - (qvl + qm)
Nhiệt lượng để làm nóng vật liệu
G 2 .C vl
=
.(t vl2 - t vl1 )
qvl
w
Lượng ẩm chứa x2 của tác nhấn sấy sau quá trình sấy thực x2’
x2 ’ = x 1 +

Cdx (x1 ).(t1 - t 2 )
i'2 - Δ

Nhiệt lượng riêng của khơng khíx ' ẩm
.B I2’ = Cpk.t2 + x2’.i2’
2
=
Độ ẩm tương đối j2
Pbh .(0,621 + x '2 )
2

1
Lượng khơng khí tiêu tốn cần thiết để làm bốc
l' =hơi 1 kg ẩm cho quá trình sấy thực tế
x '2 - x1

Lượng tác nhân sấy thực tế L’ = l’.w


TÍNH TỐN CÂN BẰNG
CƠ SỞ LÝ THUYẾT (CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG)

Phương trình cân bằng nhiệt lượng
∑qv’= ∑qr’
Nhiệt vào
Nhiệt lượng do calorifer cung cấp qs’ = l’.(I’2 – I0)
Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào qvls
Nhiệt lượng do tác nhân sấy mang vào qkkv
Tổng lượng nhiệt mang vào qv’ = qs’ + qvls + qkkv
Nhiệt ra
Nhiệt do khơng khí mang ra q’kkr = l’.I’2
Nhiệt do vật liệu sấy mang ra qvlr

Nhiệt do tổn thất qua vỏ máy sấy ra môi trường xung quanh q m
Tổng lượng nhiệt mang ra qr’ = qm + qvlr + q’kkr
Kiểm tra / q’v 5%


TÍNH TỐN CÂN BẰNG
QUY TRÌNH TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

Sấy lý thuyết:
tvl, tvl2 , Cvl1 Cvl2

Sấy thực tế: x2’,
I2’, j, l’, L’

Kiểm tra / qv 5%

qkkv , qs , qvlv qv

qkkv , qs’, qvlv qv’

qkkr , qm , qvlr qr

Kiểm tra / q’v 5%

q'kkr , qm , qvlr
q’r