Tính toán và thiết kế hệ thống sấy thùng quay hạt cà phê với phương thức sấy xuôi chiều

Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................3
PHẦN I. TỔNG QUAN..................................................................................5
I. GIỚI THIỆU CHUNG...................................................................................5
1. Mở đầu......................................................................................................5
2. Giới thiệu chung về cà phê........................................................................5
II. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CAFE............................................................8
3. Giới thiệu về mấy sấy thùng quay.............................................................9
PHẦN II. TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU..........................12
1. Nhiệt dung riêng của than.......................................................................12
2. Nhiệt trị than:..........................................................................................12
3. Lượng khơng khí tiêu hao cần thiết để đốt chát 1Kg than. Lượng khơng
khí lý thuyết L0 để đốt cháy 1Kg than áp dụng công thức:.........................13
4. Etan phi của nước trong hỗn hợp khí là:.................................................13
5. Cân bằng lị đốt than................................................................................13
5.1. Hệ số khơng khí dư lý thuyết..........................................................13
5.2. Hệ số khơng khí dư ở buồng đốt và buồng trộn tình theo cân bằng
nhiệt trong lị đốt than.............................................................................14
PHẦN III. PHẦN TÍNH TỐN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH........................19
1. Lượng ẩm bốc hơi trong q trình sấy....................................................19
2. Lượng vật liệu khơ tuyệt đối...................................................................19
3. Phương trình cân bằng nhiệt....................................................................19
4. Thể tích thùng sấy:..................................................................................20
5. Chiều dài của thùng, đường kính của thùng xét tỷ lệ..............................20
7. Số vịng của thùng sấy là:........................................................................21
8. Cơng suất cần thiết để quay thiết bị........................................................22
9. Nhiệt tổn thất ra môi trường qua lớp cách nhiệt......................................22

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

1

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

10. Cân bằng nhiệt lượng trang thiết bị sấy.................................................25
10.1. Nhiệt lượng vào..............................................................................25
10.2. Nhiệt lượng ra khỏi máy sấy..........................................................26
10.3. Cân bằng nhiệt................................................................................28
3.4. Trạng thái của khói là vào máy sấy khí đốt vào và đi ra khỏi máy sấy
và lưu lượng khí......................................................................................28
PHẦN V: TÍNH TỐN CƠ KHÍ.................................................................32
1. Tính tốn hệ thống bánh răng dần động..................................................32
2. Xác định tải trọng....................................................................................38
3.Trọng lượng vành đai...............................................................................40
4. Kiểm tra độ bền cho thùng quay.............................................................40
5. Tính vành đai:..........................................................................................41
6. Tính con lăn chặn và con lăn đỡ..............................................................43
PHẦN VI: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ...................................................44
1. Tính tốn lị đốt:......................................................................................44
2. Quạt thổi vào máy sấy:............................................................................45
LỜI CẢM ƠN................................................................................................51
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................52

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

2

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, trong các ngành cơng nghiệp hố chất thực phẩm, vật liệu xây
dựng, đồ gốm... Thì sấy là một quá trình quan trọng trong ngành cơng nghiệp
thực phẩm cịn đối với các ngành cơng nghiệp, hố chất, sản xuất vật liệu xây
dựng... thì mỗi quy trình kỹ thuật đều phải yêu cầu phối liệu, ngun liệu có
độ ảm nhất định vì vậy mà người ta sấy để điều chỉnh độ ẩm phù hợp với điều
kiện cơng nghệ mặt khác sấy cịn có nhiều lợi ích thiết thực trong cuộc sống
cũng như trong sinh hoạt ví dụ như giảm bớt các chi phi vận chuyển, bảo vệ
sản phẩm...
Sấy có tác dụng tách nước ra khỏi nguyên vật liệu và sản phẩm. Do đó
để thực hiện q trình sấy người ta sử dụng các thiết bị sấy như: Buồng sấy,
hầm sấy, thùng sấy...
Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống chuyên dùng để sấy vật liệu dạng
cục nhớ, hoặc dạng hạt có độ ẩm ban đầu lớn và có thể làm việc liên tục, cho
năng suất cao.
Em được thầy giáo "Nguyễn Văn Mạnh" giao nhiệm vụ "Tính tốn và
thiết kế hệ thống sấy thùng quay hạt cà phê với phương thức sấy xuôi
chiều" với:

- Năng suất 10 tấn/giờ
- Độ ẩm đầu của vật liệu là 11%
- Độ ẩm đầu ra của vật liệu là 1,0%
- Nhiệt độ khói lị vào là 1500C
- Nhiệt độ khí thải là 400C
- Thiết bị sấy: Sấy thùng quay
Dựa trên những kiến thức đã học cùng với sự chỉ bảo của thầy giáo
Nguyễn Văn Mạnh và các thầy cơ giáo trong khoa Hố của trường Đại học
Cơng nghiệp Hà Nội đã giúp đỡ chỉ bảo cho em. Đến nay em đã hồn thành
đồ án của mình với những nội dung như sau:

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

3

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

Phần I. Phần tổng quan
Phần II. Tính tốn và lựa chọn nhiên liệu
Phần III. Tính tốn thiết bị chính
Phần IV. Tính tốn cơ khí
Phần V. Tính tốn thiết bị phụ
Phần VI. Kết luận
Do trình độ hiểu biết và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án của em
khơng thể tránh khỏi sự thiết sót, em rất mong nhận được sự góp ý và sự giúp

đỡ của thầy cô và các bạn để bài làm của em được hoàn thiện hơn.
Em xin được chân thành cảm ơn thầy cơ giáo trong khoa Hố của trường
Đại học Cơng nghiệp Hà Nội.
Chúc thầy, cơ có sức khoẻ tốt để hoàn thành được các nhiệm vụ được
giao.
Hà Nội, ngày 20 tháng 01 năm 2011
Sinh viên

Lê Anh Tuấn

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

4

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

PHẦN I. TỔNG QUAN
I. GIỚI THIỆU CHUNG
1. Mở đầu
Kỹ thuật sấy là một ngành khoa học đóng vai trị vơ cùng quan trọng
trong đời sống hàng ngày cũng như trong sản xuất, đặc biệt trong các ngành
công nghiệp như: Công nghiệp sản xuất gạch ngói, phân lân. Cơng nghiệp
thực phẩm.
Từ những năm 70 trở lại đây, con người đã phát triển công nghệ sấy
ngày một hiện đại hơn nhằm sấy các nông sản thành những sản phẩm khô,

không những kéo dài thêm thời gian bảo quản mà còn làm phong phú thêm
các mặt hàng như các loại trái cây khô, cà phê bột, muối, cá khô, thịt khô, lúa,
ngô, khoai, sắn...
Nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới khơng khí tương đối ẩm ướt chính
vì vậy cơng nghệ sấy ngày càng được chú trọng hơn. Đặc biệt kết hợp phơi
sất để tiết kiểm năng lượng. Nghiên cứu thiết bị sất và công nghệ sấy phù hợp
với từng loại nguyên vật liệu để đạt được chất lượng cao nhất.
Trong các nguyên liệu sấy thì cà phê đòi hỏi kỹ thuật sấy phải cao bởi cà
phê sau khi sấy phải gói giữ được mùi thơm và màu sắc đặc trưng nên ta phải
lựa chọn phương thức sấy và thiết bị sấy sao cho phù hợp, đạt hiệu quả cao
nhất.
Dựa vào đặc tính của cà phê ta có thể lựa chọn các thiết bị sấy, sấy tháp,
sấy thùng quay, sấy hầm.
2. Giới thiệu chung về cà phê
a. Cấu tạo quả cà phê
Quả cà phê gồm có: lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ chấu, lớp vỏ lụa và lớp
nhân.

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

5

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

Hình vẽ

+ Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngồi mềm, ngồi bì có màu đỏ vỏ quả cà phê
chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít.
+ Dưới lớp vỏ mỏng là lớp vỏ thịt, gọi là trung bì, vỏ thịt cà phê chè
mềm, chứa nhiều chất ngọt, dễ xay sát hơn, vỏ cà phê mít cứng và dày hơn.
+ Hạt cà phê sau khi loại từ các chất nhờn và phơi khô gọi là cà phê thóc.
Bao bọc nhân là một lớp vỏ cứng, nhiều chất xơ gọi là "vỏ trấu" tức là nội bì
vỏ trấu của cà phê chè mỏng hơn và dễ đập vỡ hơn cà phê vối và cà phê mít.
+ Xát cà phê thóc cịn 1 lớp mỏng, mềm gọi là vỏ lụa, chúng có màu sắc
và đặc tính khác nhau tuỳ theo loại cà phê vỏ lụa cà phê chè có màu sắc và
đặc tính khác nhau tùy theo loại cà phê vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc rất
mỏng và dễ long ra khỏi hạt trong quá trình chế biến vỏ cà phê vối có màu
nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít có màu vàng nhạt bám sát vào nhân của cà phê.
+ Trong cùng là nhân cà phê, lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng có
những tế bào nhỏ, trong có chứa những chất dầu, phía trong có những tế bào
lớn và mềm hơn một quả cà phên thường có 1, 2 hoặc 3 nhân, thơng thường
có 2 nhân.

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

6

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

Bảng tỷ lệ các phần cấu tạo của cà phê (tính theo % quả tươi)

Các loại vỏ và nhân
Vỏ quả
Lớp nhớt
Vỏ trấu
Nhân và vỏ lụa

Cà phê chè (%)
43 ÷ 45
20 ÷ 23
6 ÷ 7,5
26 ÷ 30

Cà phê vối(%)
41 ÷ 42
21 ÷ 42
6÷8
26 ÷ 29

b. Cấu tạo của nhân cà phê
Bao gồm 2 bộ phận:

+ Phơi
+ Mơ dinh dưỡng

Thành phần hố học của nhân cà phê
Nước 8 ÷ 12 (g/100g)
Chất dầu 4 ÷ 18 (g/100g)
Đạm 1,8 ÷ 2,5 (g/100g)
Protein 9 ÷ 16 (g/100g)
Caphein 1 (Asubinca)

Cloroenic axit 2 (g/100g)
Trionelline 1(g/100g)
Tomin 2(g/100g)
Caphetomic axit 8 ÷ 9 (g/100g)
Caphe axit 1(g/100g)

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

7

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

II. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CAFE
Thu nhận và bảo quản cà phê

Sàng`phân loại và làm sạch

Xát tươi
Rửa
Làm ráo

Thu được cà phê nhân

Sấy

Đóng bao đưa vào bảo quản

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

8

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

* Thuyết minh dây chuyền
Cà phê sau khi thu hoạch được đưa vào kho bảo quản từ đó đưa đo sàng
để phân loại hạt và làm sạch chúng trước khi tiếp tục chế biến quả cà phê sau
khi phân loại vỏ làm sạch được đưa vào thiết bị trà xát tươi để loại bỏ các lớp
vỏ, thịch. Các chất nhờn ra bên ngoài sau đó tồn bộ hạt cà phê đã được sát
tươi cho vào hệ thống rửa sạch hạt, ráo hết nước thu được cà phê nhân. Đưa
toàn bộ cà phê nhân vào thiết bị sấy và tiến hành sấy làm khô, kết thúc q
trình sấy, tiến hành đóng bao sản phẩm.
Pentotan

5(g/100g)

Tinh bột

5 ÷ 23 (g/100g)

Saccoro

5 ÷ 10 (g/100g)

Xenlulo

10 ÷ 20 (g/100g)

Hemixenlulo

20 (g/100g)

Linhin

4 (g/100g)

Canxi

85 ÷ 100 (g/100g)

Photphat

130 ÷ 165 (g/100g)

Sắt

3 ÷ 10 (mg/100g)

Natri

4 (mg/100g)

Mangan

1 ÷ 4,5 (mg/100g)

3. Giới thiệu về mấy sấy thùng quay
a. Cấu tạo và nguyên lý làm việc:
Máy sấy thùng quay có cấu tạo gồm một hình trị đặt nghiêng góc khoảng
từ 3 ÷ 5o
- Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng
để sấy vật liệu hạt, cực nhỏ như củi, than đá, cà phê, phân lân, các loại quặng
máy sấy thùng quay có cấu tạo là một hình trụ được làm bằng thép có chiều
dày 10 ÷ 14 mm, đường kính của thùng 1,2 ÷ 2,8 (m), chiều dài của thùng từ
6 ÷ 15m. Thân thùng được tựa trên các bệ đờ mỗi lệ bờ có 2 con lăn đỡ và có

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

9

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

một con lăn chặn thùng quay được là nhờ chuyển động bằng bánh răng và hợp
giảm tốc.
- Vật liệu được nạp liên tục vào đầu cao của thùng và được chuyển động
dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn các đệm ngăn này vừa có tác dụng phân bố

đều vật liệu theo tiết diện thùng, đảm bảo vật liệu, vừa làm tăng bề mặt tiếp
xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào
kích thước của vật liệu sấy. Vận tốc của khói lị hay khơng khí nóng đi trong
máy sấy thường là 2 ÷ 3 (m/s)
- Vật liệu thô được tháo ra theo cơ cấu tháo sản phẩm nhờ may vận
chuyển như băng tải, vít tải... rồi đưa vào hệ thống tách bụi như xylon, lọc
bụi, để tránh những hạt bụi bị cuốn theo khí thải các hạt bụi được tách ra khỏi
khí được dẫn về máy vận chuyển, cịn khí sạch được thải ra ngồi.
- Các loại đệm ngăn được dùng phổ biến trong máy sấy thùng quay gồm
6 giai đoạn.
- Đệm ngăn loại mái chèo nâng và loại phối hợp được dùng khí sấy
những vật liệu cục to, ấm và có xu hướng đơng vón cục.
- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng khơng thơng với nhau.
- Đệm ngăn phân phối hình chữ thập và kiểu vạt áo trên toàn bộ tiết diện
của thùng được dùng để sấy các loại vật liệu cục, nhỏ, xốp.
- Máy sấy thùng quay được quy chuẩn hoá theo đường kính thùng là
1200; 1400; 1600; 1800;... 2800 (mm) tỉ lệ chiều dài và đường kính thùng 4,0
÷ 3,5 ÷ 7.
* Ưu điểm của máy sấy thùng quay:
- Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu và tác
nhân sấy.
- Cường độ sấy lớn, thiết bị sấy được thu gọn có thể cơ khí hồ và tự
động hoà toàn bộ khâu sấy.
- Cho năng suất lớn

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

10

SVTH: Lê AnhTuấn

Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

* Nhược điểm
- Vật liệu bị đảo trộn nhiều lần nên dễ sinh lại do vỡ vụn trong nhiều
trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm sấy.
b. Thuyết minh dây chuyền sản xuất
Vạt liệu sấy được đưa qua cửa nạp liệu và đi vào trong thùng quay nhờ
những đệm chẵn với hệ số đổ đầy β = 0,1 ÷ 0,2.
Tác nhân sấy là sử dụng khói lị rạo ra từ nhiên liệu đốt than từ buồng
đốt và được điều khiển tốc độ đi từ 2 ÷ 3 m/s để tránh tạo bụi.
Tác nhân sất và vật liệu sất có thể đi cùng chiều hoặc ngược chiều,
nhưng theo thiết kế đi chùng chiều trong thùng sấy nhờ những đệm ngăn, vật
liệu được nâng lên đến độ cao nhất định sau đó rơi xuống trong q trình đó
vật liệu trực tiếp tiếp xúc với tác nhân sấy thực hiện q trình truyền nhiệt và
truyền khói là bay hơi ẩm.
Nhờ độ nghiêng của thùng mà vật liệu sẽ được vận chuyển đi dọc theo
chiều dài của thùng.
Vật liệu sau khi được sấy đạt tiêu chuẩn cho phép được lấy ra theo cửa
tháo liệu và đi vào các cơng đoạn tiếp theo khí thải được hệ thống quạt hút và
ở đó thường bố trí các xylon để lọc bụi.

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

11

SVTH: Lê AnhTuấn

Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

PHẦN II. TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU
Nhiên liệu được sử dụng để cung cấp cho q trình sấy là than đá có các
thành phần như sau:
Nguyên tố
Hàm lượng (%)

C
76,0

O
3,63

S
3,79

N
1,6

H
4,06

A
7,87

W
3

X
2,78

5
1. Nhiệt dung riêng của than
Ct = 837 + 3,73. t0 + 625 :x
(Sổ tay tập 1 - 153)
Trong đó:

x: Hàm lượng chất bốc x = 2,78%
t0 : nhiệt độ của than đá chọn t0 = 250C

Thay số: Ct = 837 + 3,7.25 + 625.0,0278 = 946,875 (s/Kg độ)
=

946,875
= 0,947 (Ks/ kg độ)
100

2. Nhiệt trị than:
Nhiệt trị than chia làm hai loại nhiệt trị đó là:
+ Nhiệt trị cao (Qc)
+ Nhiệt trị thấp (Qth)
* Nhiệt trị cao (Qc)
Qc = [399.C + 1256.H - 109(0-S)] . 103(s/kg)
[Sổ tay tập 2 - 110]
Trong đó: C, H, S, O là thành phần nguyên tố trong than, thay số ta được

Thay số: Qc = [339.76,05 + 1256.4,06 - 109 (3,36 - 3,79)] . 103
= 30897,75.103(s/kg) = 30897,75 (Ks/Kg)
* Nhiệt trị thấp (Qth)
Qth = Qc - 25 (W + 9.H) (Ks/Kg)
Trong đó: Qc: Nhiệt trị của than

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

12

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

W. H: Thành phần khối lượng nguyên tố trong than
Thay số: Qth = 30897,75 - 25 (3+9.0,46) = m29909,25 (Ks/Kg)
3. Lượng khơng khí tiêu hao cần thiết để đốt chát 1Kg than. Lượng
khơng khí lý thuyết L0 để đốt cháy 1Kg than áp dụng công thức:
L0 = 0,115.C + 0,346.H + 0,043 (S-O) (Kg/Kg)
[ Sổ tay tập 2 - 111]
Trong đó: C; H; O là các thành phần nguyên tố trong than thay số vào:
Lo = 0,115.76,05 + 0,346.4,06 + 0,043 (3,79 - 3,63)
= 10,157 (Kg/Kg than)
4. Etan phi của nước trong hỗn hợp khí là:
Áp dụng cơng thức:
In = (2493 + 1,97.t).103(s/Kg)
[Các q trình và thiết bị hố chất và thực phẩm T4 = 273]

Trong đó: t: nhiệt dộ hỗn hợp khói vào lị: t = 1500C
Thay số vào ta có:
In = (2493 + 1,97.150).103 = 27885 (ks/kg)
5. Cân bằng lò đốt than
5.1. Hệ số khơng khí dư lý thuyết



Qc . .Ct .t  (9 H  W).I1  {9.H  W  A}.C pk .t1
L0  x0  I1  I 0   Ckp (t1  t0 

Trong đó:
Lo: Lượng khơng khí lý thuyết đốt 1kg than L0 = 10,157 (kg/kg than)
Qc: Nhiệt trị cao của than. Qc = 30897,75 (kg/kg than)
η : hiệu suất buồng đốt: η = (0,85 ÷ 0,95) chọn η = 0,9
Ct: nhiệt dung riêng của than Ct = 0,947 (kg/kg)
t: Nhiệt dung riêng của than

t = 250C

H; W; A phần trăm khối lượng của Hα, độ ẩm than và độ ẩm tro:
H= 0,0406; W= 0,03; A = 0,0787

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

13

SVTH: Lê AnhTuấn

Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

Ckp: Nhiệt dung riêng của khói khơ Ckp = 1,004 (ks/kg độ)
t1 : nhiệt độ vào của khói lị t1 = 1500C
t0 : Nhiệt độ vào của khơng khí t0 = 250C
x0 : nhiệt độ của khơng khí ở trạng thái ban đầu ở trạng thái khơng khí t=
25oC. φ = 80%. Tra đồ thị I-X
[tập 4 - 225] ta được:
x0 = 0,016 (kg ẩm /kg khơng khí)
I0 = 16 (Kcal/Kg khơng khí) = 16.4,1686 = 66,99 Ks
I1; I0 là entanpi của hơi nước trong khơng khí luồng đốt (t1) và ở ngồi
trời.
I1 = 2493 + 1,97 . 150 = 2788,5 (ks/kg)
I2 = 2493 + 1,97 .25 = 2542,25 (ks/kg)
Thay số liệu vào ta được:


30897, 75.0,9  0,947.25  (9.0, 0406  0, 03).2788, 5   1  (9.0, 0406  0, 03  0, 0787) .1, 004.150
10,1574  0, 016(2788,5  2542, 25) 1, 004(150  25)

= 26,3
5.2. Hệ số khơng khí dư ở buồng đốt và buồng trộn tình theo cân bằng
nhiệt trong lò đốt than
a. Nhiệt lượng vào khi đốt 1kg than
Áp dụng công thức Qvào = Q1 + Q2 + Q3 (ks)
Trong đó :
Q1: nhiệt lượng than mang vào (tính theo 1kg than)
Q2: Nhiệt lượng do khơng khí mang vào buồng đốt

Q3: Nhiệt độ đốt chát 1Kg than
* Áp dụng cơng thức tính Q1
Q1 = Ct .Gt . t0 (k5)
Trong đó:
Ct: Nhiệt dung riêng than đá: Ct = 0,947 (ks/kg độ)
Gt : Khối lượng của than Gt = 1kg
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

14

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

t0: nhiệt độ than đá vào lò t0 = 250C
Thay số vào:
Q1 = 0,947.1.25 = 23,675 (ks)
* Áp dụng cơng thức tính Q2
Q2 = L0.α .I0
Trong đó:
α: hệ số dự phịng khí
L0: lượng khí lý thuyết mang vào để đốt hết 1kg than
I0: Hàm nhiệt khơng khí trước khi vào máy sấy
Thay số vào:
Q2 = 10,157 .66,99 . α = 680,4 ks
* Áp dụng cơng thức tính Q3
Q3 = Qc . η

Trong đó:

Qc: Nhiệt trị cao của than Qc = 30897,75 (ks/kg)
η: hiệu suất lò đốt lấy η = 0,9

Thay số: Q3 = 30897,75 . 0,9 = 27807,975 (kg/than)
Vậy lượng nhiệt vào buồng đốt là:
Qvào = Q1 + Q2 + Q3
= 23,675 + 680,4.α + 2780,975 = 27834,65 + 680,4 . α
b. Nhiệt lượng ra khỏi buồng trộn khi đốt 1kg than áp dụng cơng thức:
Qra = Q4 + Q5 + Qm

(ks)

Trong đó:
Q4: Nhiệt do xỉ mang vào (ks)
Q5: Nhiệt do xỉ mang ra khỏi buồng đốt (ks)
Qm: Nhiệt mất do môi trường

(ks)

* Áp dụng cơng thức tính Q4
Q4 = Gxỉ . Txỉ . Cxỉ
Trong đó:
Gxỉ: Khối lượng xỉ khi đốt 1kg than Gxỉ = A = 7,87%
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

15

SVTH: Lê AnhTuấn

Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

Cxỉ: nhiệt dung riêng của xỉ Cxỉ = 0,754 kg/kg độ
Chọn Cxỉ = 0,754 ở sổ tay tập 1 - 162
Txỉ = (150 ÷ 1700C) chọn Txỉ = 1500C
Thay số:
Q4 = 0,0787 . 150 . 0,754 = 8,90097 (ks)
* Áp dụng cơng thức tính Q5
Q5 = Gx . Cx . t1
Với

Gx : Khối lượng của chất khí trong lị
Cx : nhiệt dung riêng của khói lị
t1: nhiệt độ khói lị ra khỏi buồng trộn

Để tính Cx áp dụng cơng thức

Cx 

GSO2 .CSO2  GCO2 .CCO2  GN2 .C N2  GO2 .CO2  GH 2O .CH 2O
Gk

[ Sổ tay tập 2 - 112]
=> Q5 = [

(kg/kg độ)

(VII.42)

GSO2 .CSO2  GCO2 .CCO2  GN 2 .CN 2  GO2 .CO2  GH 2O .CH 2O

] . t1

Thành phần khối lượng vào máy sấy tính theo 1kg nhiên liệu ở 1500C là
+ Tính khối lượng của SO2, CO2, N2, O2, H2O

2s
GSO2 
0, 02 S = 0,0367.76,04 = 2,79 (kg/kg than)
100

GCO2 0, 0367.C 0, 0367.76, 04  2, 79 (kg/kg than)

GN 2 0, 769. . L0  0, 01N = 0,769.α.10,157 + 0,01.16
= 7,81.α + 0,016 (kg/kg than)

GO2  0,2311(α -1) .L0 = 0,231(α-1) .10,157
= 2,346.α - 2,346 (kg/kg than)
[Theo I - 60]
* Nhiệt dung riêng khí ở nhiệt độ t1= 1500C là:

CSO2 0,17 (Kcal/kg độ) = 10,17.4,1868 = 0,71176 (ks/kg độ )

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

16

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

(Hố và thiết bị 2-313)

CCO2 = 0,222 + 43.10-6.t1 = 0,222+43.10-6.150
= 0,22845 (Kcal/kg độ) = 0,95647 (ks/kg)

CN2 = 0,246 + 1,898.10-7.t1 = 0,246+1,89.10-7.150
= 0,24883 (Kcal/kg độ) = 0,91477 (ks/kg)

CO2  0,216 + 166.10-7.t1 = 0,216+166.10-7.150
= 0,21849 (kcal/kg độ) = 0,91477 (ks/kg)

CH 2O = 0,436 + 199.10-3 .t1 = 0,436 + 119.10-6.150
= 0,45385 (Kcal/kg độ) = 1,90018 (ks/kg)

GH 2O M H 2O   .L0 .x0 


9.H  w
  .L0 .x0
100

9.4, 056  3

  .10,157.0, 016
100

= 0,3954 +0,1625.α (kg/kg than)
[Theo...]
Thay số vào ta được Q5
Q5 = [0,0758.0,71176 + 2,79.0,95647+ (7,81.α + 0,016). 1,04182 +
(2,346.α - 2,346).0,91477 + (0,3954 + 0,16252.α).1,90018] . 150
= 201,66789 + 1588,71658.α
* Áp dụng cơng thức tính Qm
Qm = 7% . Qvào
Thay số vào
Qm = 0,07 (27831,65 + 680,4.α)
= 1948,2155 + 47,628.α
Vậy nhiệt lượng ra: Qra = Q5 + Q4 + Qm
=> Qra = 8,90097 + 201,66789 + 158,71658.α + 1948,2155 + 47,628.α
= 2158,78436 + 1636,34458.α

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

17

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

=> Phương trình cân bằng nhiệt

Qvào = Qra
27831,65 + 680,4.α = 2158,78436 + 1636,34458.α
955,94458.α

= 257672,86564

=> αTT = 26,9
Nhận xét: Hệ số khơng khí thực tế
αTT = 26,9 > αLT = 20,3

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

18

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

PHẦN III. PHẦN TÍNH TỐN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH
1. Lượng ẩm bốc hơi trong q trình sấy
Áp dụng cơng thức:

W = G1 .

W1  W2
100  W2

(Kg)

Trong đó:
G1: Lượng vật liệu vào máy sấy G1 = 10000 (kg/h)
W1: độ ẩm của vật liệu trước khi vào W1 = 11%
W2: Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy W2 = 4,0%
[Theo công thức 10,2-254 Quá trình và thiết bị trong CNHH và TP tập 2]
Thay số vào ta có:
W= 1000.

11  1, 0
= 1010,10 (kg/h)
100  1, 0

2. Lượng vật liệu khô tuyệt đối
Áp dụng cơng thức:

Gk G1.

100  W1
100

(kg)

[Q trình và thiết bị tập 2 - 165]
Thay số vào ta được:
Gk = 10000 .

100  11
= 8900 (kg)

100

3. Phương trình cân bằng nhiệt
Áp dụng cơng thức
W = G1 - G2
Trong đó: G2: Khối lượng vật liệu khô đi ra khỏi máy sấy
=> G2 = G1 - W
Thay số vào ta có:
G2 = 10000 - 1010,10 = 8989,9 (kg/h)
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

19

SVTH: Lê AnhTuấn


Trường ĐHCN Hà Nội

Khoa cơng nghệ hố

4. Thể tích thùng sấy:
Thể tích thùng sấy từ máy được áp dụng cơng thức :
Vthùng =

W
(m3)
A

A: Cường độ bay hơi ẩm chọn A= 40 (kg/m3.h)

Trong đó:

W: lượng ẩm bay hơi
Thay số vào ta có
Vthùng =

1010,10
= 25,25 (m3)
40

Chọn Vthùng = 25 (m3)
5. Chiều dài của thùng, đường kính của thùng xét tỷ lệ
a) Áp dụng tỷ lệ

Lt
Lt
5
= (3,7 ÷ 7) chọn
Dt
Dt

=> Lt = 5Dt
Từ công thức:

 .Dt2 .Lt  .Dt2 .5 Dt 5 Dt3
V


4
4

4
=> Dt  3

4V
4.25
3
1,8 (m)
5
5.3,14

b. Chiều dài thùng sấy là:
Áp dụng cơng thức:
Lt = 5.Dt
Thay số vào ta có:
Lt = 5.1,8 = 9(m)
Chọn Lt = 10 (m)
c, Tính lại thể tích thùng sẫy và cường độ bay hơi ẩm
 .Dt2 .Lt
V

Áp dụng công thức: tt
D 4

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

20

SVTH: Lê AnhTuấn