thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp hạt

Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Phần I:
MỞ ĐẦU
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
3
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Sấy là một trong các công đoạn quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch đối với các
loại nông sản. Thực tế cho thấy nếu phơi khô hoặc sấy không kòp, nhiều nông sản có thể
bò mất mát do ẩm mốc và biến chất (chiếm khoảng 10–20%, đối với một vài loại có thể
lên đến 40–50%). Ngoài ra, sấy còn là quá trình công nghệ quan trọn trong chế biến nông
sản thành thương phẩm. Trong Đồ án môn học này, em sẽ trình bày về quy trình công
nghệ và thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt với năng suất 1,000 kg/h.
I. Giới thiệu về nguyên liệu bắp:
Bắp vừa là cây lương thực vừa là cây thức ăn gia súc rất quan trọng, đứng hàng thứ
ba trên thế giới. Diện tích trồng bắp hàng năm của thế giới hiện nay khoảng 129 triệu
ha, năng usất bình quân khảong 3.8 triệu tấn/ha, tổng sản lượng bắp trên 525 triệu tấn.
Hầu như 100% diện tích bắp của các nước tiên tiến đều được trồng bằng các giống bắp
lai nên đạt năng suất bình quân 7–9.4 tấn/ha.
Diện tích bắp của Việt Nam tăng dần từ 119,000 ha (1939) lên 392,000 ha (1985) và
khoảng 730,000 ha (1998).
Năng suất bắp của nước ta trong thời gian qua cũng tăng nhanh. Đến năm 1998, đã
đạt được 26.7 tạ/ha.
Các cơ quan sinh dưỡng của bắp gồm: rễ, thân, lá làm nhiệm vụ duy trì đời sống của
cây bắp. Phôi và hạt là khởi thủy của cây mầm.
Các cơ quan sinh sản đực (bông cờ) và cái (mầm bắp) khác biệt nhau nhưng nằm trên
cùng một cây. Ngô giao phấn chéo nhờ gió và côn trùng.
Khi thu hoạch, con người chỉ sử dụng hạt ngô làm thực phẩm. Hạt ngô thuộc loại quả
dónh gồm 4 bộ phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phôi, và nội nhũ.
-Vỏ hạt (chiếm 6–9% khối lượng hạt ngô): là một màng nhẵn bao bọc xung quanh
hạt có màu trắng, màu tím hoặc vàng tùy thuộc vào giống.
-Lớp aleron (6–8%): nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ và phôi.

-Nội nhũ (70–85%): là bộ phận chính chứa đầy các chất dinh dưỡng để nuôi phôi.
Nội nhũ chứa tinh bột. Tinh bột nội nhũ gồm 3 loại: bột, sừng và pha lê. Đặc điểm
và màu sắc nội nhũ là căn cứ để phân loại ngô.
-Phôi (8–15%): bao gồm lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm, và chồi mầm. Phôi ngô
chiếm gần 1/3 thể tích hạt, bao quanh phôi có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển
nước vào phôi và ngược lại thuận lợi.
Thành phần hóa học của hạt ngô được cho trong bảng sau:
Thành phần hóa học
(% khối lượng)
Ngô nếp Ngô đá vàng
Nước 14.67 13.65
Chất đạm 9.19 917
Chất béo 5.18 5.14
Tinh bột 65.34 67.02
Xơ 3.25 3.61
Chất khoáng 1.32 1.32
Sinh tố 0.08 0.05
Các chất khác 0.40 0.33
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
4
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
II. Phương pháp thực hiện quá trình sấy:
Để bảo quản được hoặc dùng để chế biến các sản phẩm có chất lượng cao, các loại
hạt cần được sấy khô xuống độ ẩm bảo quản hoặc độ ẩm chế biến. Để thực hiện quá
trình sấy, có thể sử dụng nhiều hệ thống sấy khác nhau: hầm sấy, tháp sấy, … Mỗi chế
độ công nghệ sấy khác nhau sẽ có những ảnh hưởng khác nhau đến chất lượng của sản
phẩm.
Để sấy bắp hạt, người ta có thể dùng thiết bò sấy tháp, sấy thùng quay. Ở đây, ta
dùng thiết bò sấy thùng quay, là thiết bò chuyên dùng để sấy hạt. Loại thiết bò này được
dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch để sấy các loại ngũ cốc. Trong hệ thống

này, vật liệu sấy được đảo trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác nhân sấy, do đó trao đổi
nhiệt mạnh, tốc độ sấy nhanh, và độ đồng đều của sản phẩm cao. Ngoài ra, thiết bò
còn có thể làm việc với năng suất lớn.
Tác nhân sấy sử dụng là khói lò, được tạo ra từ quá trình đốt than. Do sản phẩm bắp
sau khi sấy dùng để bảo quản để chế biến thực phẩm, nên khói lò trước khi ra khỏi
buồng đốt được đi qua nhiều đoạn hình ziczac để tách bớt bụi, sau đó mới được đưa
vào thùng sấy.
Nguyên liệu bắp là một nguyên liệu chứa rất nhiều tinh bột. Chế độ công nghệ sấy
tinh bột lại phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ hồ hóa sản phẩm. Nhiệt độ hồ hóa của
tinh bột khoảng 65°C, do đó ta cần chọn nhiệt độ tác nhân sấy phù hợp, không cao
nhưng cũng không quá thấp, mục đích là đẩy nhanh quá trình sấy, và không làm cho
nhiệt độ của nguyên liệu vượt quá nhiệt độ hồ hóa.
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
5
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Phần II:
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
6
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
7
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Thuyết minh quy trình công nghệ:
Vật liệu sấy là bắp hạt sau khi được rửa sạch, tuốt ra khỏi cùi, được cho vào buồng
chứa, sau đó được nhập liệu vào thùng sấy bằng hệ thống gầu tải. Bắp hạt khi vào thùng
sấy có độ ẩm 35%, chuyển động cùng chiều với tác nhân sấy.
Tác nhân sấy sử dụng là khói lò, tạo ra từ nhiên liệu đốt là than, sau khi qua buồng đốt
được hòa trộn với không khí bên ngoài để đạt nhiệt độ thích hợp cho quá trình sấy. Dòng
tác nhân sấy được gia tốc bằng quạt đẩy đặt ở trước thiết bò, và quạt hút đặt cuối thiết bò.

Trên đường ống dẫn khói lò vào buồng hòa trộn và đường ống dẫn không khí từ môi
trường vào buồng hòa trộn đều có các van, dùng để điều chỉnh lưu lượng các dòng. Đặt
nhiệt kế ở sau buồng hòa trộn để xác đònh nhiệt độ của tác nhân sấy trước khi vào thùng
sấy, nếu nhiệt độ quá cao ta sẽ mở van để tháo bớt khói lò ra ngoài, giảm lượng khói lò
vào buồng hòa trộn để giảm bớt nhiệt độ, ngược lại nếu nhiệt độ chưa đủ, ta khóa bớt van
dẫn không khí từ môi trường vào buồng hòa trộn.
Thùng sấy có dạng hình trụ đặt nằm nghiêng một góc 1.5° so với mặt phẳng ngang,
được đặt trên một hệ thống các con lăn đỡ và chặn. Chuyển động quay của thùng được
thực hiện nhờ bộ truyền động từ động cơ sang hộp giảm tốc đến bánh răng gắn trên thùng.
Bên trong thùng có gắn các cánh nâng, dùng để nâng và đảo trộn vật liệu sấy, mục đích là
tăng diện tích tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy, do đó tăng bề mặt truyền nhiệt,
tăng cường trao đổi nhiệt để quá trình sấy diễn ra triệt để.
Trong thùng sấy, bắp hạt được nâng lên đến độ cao nhất đònh, sau đó rơi xuống. Trong
quá trình đó, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy, thực hiện các quá trình truyền nhiệt và
truyền khối làm bay hơi ẩm. Nhờ độ nghiêng của thùng mà vật liệu sẽ được vận chuyển đi
dọc theo chiều dài thùng. Thời gian lưu của vật liệu trong thùng là 89 phút. Khi đi hết
chiều dài thùng sấy, vật liệu sấy sẽ đạt được độ ẩm cần thiết cho quá trình bảo quản là
11%.
Sản phẩm bắp hạt sau khi sấy được đưa vào buồng tháo liệu, sau khi qua cửa tháo liệu
sẽ được bao gói, để bảo quản hay dùng vào các mục đích chế biến khác.
Dòng tác nhân sấy sau khi qua buồng sấy chứa nhiều bụi, do đó cần phải đưa qua một
hệ thống lọc bụi để tránh thải bụi bẩn vào không khí gây ô nhiễm. Ở đây, ta sử dụng hệ
thống lọc bụi bằng nhóm bốn cyclon đơn. Khói lò sau khi lọc bụi sẽ được thải vào môi
trường. Phần bụi lắng sẽ được thu hồi qua cửa thu bụi của cyclon và được xử lý riêng.
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
8
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Phần III:
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu

9
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Vật liệu sấy là bắp hạt, có các thông số vật lý cơ bản như sau:
 Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy (theo vật liệu ướt):
ω
1
= 35%
 Độ ẩm cuối của vật liệu sấy (theo vật liệu ướt):
ω
1
= 11%
 Khối lượng riêng hạt vật liệu:
ρ
r
= 1,253 kg/m
3
(Bảng 2.4/47–[2])
 Khối lượng riêng khối hạt:
ρ
r
= 850 kg/m
3
(Phụ lục 4/230–[3])
 Nhiệt dung riêng của vật liệu khô:
C
k
= 1.2 – 1.7 kJ/kg.K (Trang 20–[1])
Chọn C
k
= 1.7 kJ/kg.K

 Kích thước hạt bắp: (Phụ lục 7/351–[1])
- Dài : l = 4.2 – 8.6 mm.
- Rộng : b = 1.6 – 4.0 mm.
- Dày : δ = 1.5 – 3.8 mm.
- Đường kính tương đương: d
tđ
= 7.5 mm.
 Năng suất nhập liệu: G
1
= 1,000 kg/h.
 Cường độ bốc hơi ẩm: A = 32 kg/m
3
.h (Bảng 10.1/207–[1])
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
10
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
I. Tính cân bằng vật chất:
Ta kí hiệu các đại lượng như sau:
G
1
, G
2
(kg/h) : khối lượng vật liệu sấy đi vào, ra thiết bò sấy.
ω
1
, ω
2
: độ ẩm tương đối của vật liệu sấy ở đầu vào, ra của
thiết bò sấy.
W (kg/h) : lượng ẩm bay hơi trong 1 giờ.

G
k
(kg/h) : khối lượng vật liệu khô tuyệt đối.
Phương trình cân bằng vật chất:
1 2
1 1 2 2
W G G
W G G
ω ω
= −
= −
(Trang 127–[1])
Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ:
1 2
1
2
0.35 0.11
1,000 269.66 ( / )
1 1 0.11
W G kg h
ω ω
ω
− −
= = =
− −
Lượng vật liệu khô tuyệt đối:
( ) ( )
( )
1 1 2 2
1 1

1,000 1 0.35 650 ( / )
k
k
G G G
G kg h
ω ω
= − = −
⇒ = − =
Năng suất của sản phẩm sấy:
2 1
1,000 269.66 730.34 ( / )G G W kg h= − = − =
II. Tính cân bằng năng lượng:
1. Công thức xác đònh các thông số của tác nhân sấy:
- Áp suất hơi bão hòa:
4,026.42
exp 12 ( )
235.5 ( )
b
P bar
t C
 
= −
 ÷
+ °
 
(CT 2.31/31–[1])
- Độ chứa ẩm:
0.621 (kg ẩm/kg không khí)
b
a b

P
d
P P
ϕ
ϕ
×
=
− ×
(CT 2.18/28–[1])
0.621
1
( )
0.621
1
a
b
a
b
P
P
d
P
P bar
d
ϕ
ϕ

=

 

+

 ÷
  
⇒


=

 
+
 ÷

 

P
a
= 0.981 (bar): áp suất khí quyển.
- Enthalpy:
( )
k a
pk pa
I i d i
C t d r C t
= + ×
= × + + ×
(CT 2.24/29–[1])
Trong đó:
i
k

, i
a
(kJ/kg) : enthalpy của 1kg không khí khô và 1kg hơi nước.
C
pk
= 1.004 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của không khí khô.
C
pa
= 1.842 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của hơi nước.
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
11
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
r = 2,500 (kJ/kg) : ẩn nhiệt hóa hơi của nước.
( )
1.004 2,500 1.842 ( / )
1.004
(kg ẩm/kg không khí khô)
2,500 1.842
2,500
( )
1.004 1.842
I t d t kJ kg
I t
d
t
I d
t C
d
⇒ = × + + ×
− ×


=


+ ×
⇒

− ×

= °

+ ×

- Thể tích riêng:
3
288
( / khói kho)â
a b
T
m kg
P P
ν
ϕ
×
=
− ×
(CT VII.8/94–[6])
Trong đó, P
a
, P

b
lấy đơn vò là N/m
2
.
2. Xác đònh các thông số trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết:
a. Thông số trạng thái của không khí ngoài trời (A):
Không khí ngoài trời có:
-Nhiệt độ : t
0
= 27°C
-Độ ẩm : ϕ = 75%
Áp suất hơi bão hòa:
4,026.42
exp 12 0.035 ( )
235.5 27
b
P bar
 
= − =
 ÷
+
 
Độ chứa ẩm:
0
0.75 0.035
0.621 0.01707 (kg ẩm/kg không khí)
0.981 0.75 0.035
d
×
= =

− ×
Enthalpy:
( )
0
1.004 27 0.01707 2,500 1.842 27 70.632 ( / )I kJ kg⇒ = × + + × =
Thể tích riêng:
( )
5
3
0
288 27 273 10
0.905 ( / khói kho)â
0.981 0.75 0.035
m kg
ν
−
× + ×
= =
− ×
b. Thông số trạng thái của khói lò sau buồng đốt (B’), buồng hòa trộn (B):
 Tính toán quá trình cháy:
Thành phần nhiên liệu than sử dụng: chọn than Tuyên Quang.
Nguyên tố Hàm lượng (%)
C 57
H 4.6
O 2.6
N 0.2
S 1.6
Tr (Tro) 19
A (Nước) 15

(Bảng VII–14/219–[5])
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
12
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Nhiệt trò cao của nhiên liệu:
( )
( )
33,858 125,400 10,868
33,858 0.57 125,400 0.046 10,868 0.026 0.016
24,958.78 ( / nhiên liệu)
c
Q C H O S
kJ kg
= × + × − −
= × + × − −
=
(CT 3.2/53–[1])
Nhiệt trò thấp của nhiên liệu:
2,500(9 )
24,958.78 2,500(9 0.046 0.15)
23,548.78 ( / nhiên liệu)
t c
Q Q H A
kJ kg
= − +
= − × +
=
(CT 3.4/53–[1])
Lượng không khí khô lý thuyết cho quá trình cháy:
( )

( )
0
11.6 34.8 4.3
11.6 0.57 34.8 0.046 4.3 0.016 0.026
8.170 ( / nhiên liệu)
L C H S O
kJ kg
= × + × + −
= × + × + −
=
Trong thực tế do tùy thuộc vào việc tổ chức quá trình cháy và độ hoàn
thiện của buồng đốt mà không khí khô thực tế L để cháy hết 1kg nhiên liệu
lớn hơn lượng không khí khô lý thuyết. Do đó ta có:
bđ
0
L
L
α
=
: hệ số không khí thừa của buồng đốt (CT 3.14/56–[1])
Ở đây ta sử dụng buồng đốt than đá thủ công, do đó:
α
bđ
= 1.5–1.8 (Bảng VII–2/190–[5])
Chọn α
bđ
= 1.5.
Lượng không khí khô thực tế cho quá trình cháy:
bđ 0
1.5 8.170 12.255 ( / nhiên liệu)L L kJ kg

α
= × = × =
Tuy nhiên do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, do đó tác
nhân sấy là khói lò trước khi đi vào thùng sấy cần phải qua quá trình hòa
trộn với không khí ngoài trời để có một nhiệt độ thích hợp.
Gọi α là hệ số không khí thừa của buồng hòa trộn, là tỉ số giữa lượng
không khí khô cần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng không
khí khô đưa vào buồng hòa trộn chia cho lượng không khí khô lý thuyết cần
thiết cho quá trình cháy.
( ) ( )
( )
( )
bđ
0
1
0 0 1 0
9 1 9
C nl nl a pk
a a pk
Q C t i H A C t H A Tr
L d i i C t t
η
α
 
+ − + − − + +
 
=
 
− + −
 

(CT 3.15/57–[1])
Trong đó:
-Chọn hiệu suất buồng đốt η
bđ
= 0.6.
-Chọn nhiệt độ của khói lò sau hòa trộn t
1
= 70°C.
-C
nl
= 0.12 kJ/kg.K : nhiệt dung riêng của than.
-t
nl
= 27°C
-Enthalpy của hơi nước:
2,500 1.842 ( / )i t kJ kg= + ×
(CT 3.16/57–[1])
o Trong không khí ngoài trời:
0
2,500 1.842 27 2,549.734 ( / )
a
i kJ kg= + × =
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
13
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
o Trong hơi nước chứa trong khói sau buồng hòa trộn:
2,500 1.842 70 2,628.940 ( / )
a
i kJ kg= + × =
( ) ( )

( )
( )
bđ
1
9 1 9
24,958.78 0.6 0.12 27 2,628.940 9 0.046 0.15
1.004 70 1 9 0.046 0.15 0.19
13,478.50 ( / )
C nl nl a pk
Q C t i H A C t H A Tr
kJ kg
η
 
+ − + − − + + =
 
= × + × − × +
 
− × − × + + =
 
=
( )
( )
( ) ( )
0
0 0 1 0
8.17 0.01707 2,628.940 2,549.734 1.004 70 27
363.761 ( / )
a a pk
L d i i C t t
kJ kg

 
− + − =
 
 
= − + − =
 
=
13,478.500
37.053
363.761
α
⇒ = =
 Các thông số của khói lò:
 Lượng hơi nước trong khói lò:
- Sau buồng đốt:
bđ 0 0
(9 )
(9 0.046 0.15) 1.5 8.17 0.01707
0.773 (kg ẩm/kg nhiên liệu)
a
G H A L d
α
′
= + + × ×
= × + + × ×
=
(CT 3.20/58–[1])
- Sau buồng hòa trộn:
0 0
(9 )

(9 0.046 0.15) 37.053 8.17 0.01707
5.731 (kg ẩm/kg nhiên liệu)
a
G H A L d
α
= + + × ×
= × + + × ×
=
(CT 3.21/58–[1])
 Khối lượng khói khô:
- Sau buồng đốt:
( ) ( )
( ) ( )
bđ 0
1 9
1.5 8.17 1 0.19 9 0.046 0.15
12.501 (kg khói khô/kg nhiên liệu)
k
L L Tr H A
α
′
= × + − + +
= × + − + × +
=
(CT 3.23/59–[1])
- Sau buồng hòa trộn:
( ) ( )
( ) ( )
0
1 9

37.053 8.17 1 0.19 9 0.046 0.15
302.969 (kg khói khô/kg nhiên liệu)
k
L L Tr H A
α
= × + − + +
= × + − + × +
=
(CT 3.24/59–[1])
 Độ chứa ẩm của khói lò:
- Sau buồng đốt:
1
0.773
0.06184 (kg ẩm/kg khói khô)
12.501
a
k
G
d
L
′
′
= = =
′
(CT 3.26/59–[1])
- Sau buồng hòa trộn:
1
5.731
0.01892 (kg ẩm/kg khói khô)
302.969

a
k
G
d
L
= = =
(CT 3.27/59–
[1])
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
14
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
 Enthalpy của khói lò: (kJ/kg không khí)
- Sau buồng đốt:
bđ bđ 0 0
1
24,958.78 0.6 0.12 27 1.5 8.17 0.01707
12.501
1,267.427 (kJ/kg khói khô)
C nl nl
k
Q C t L d
I
L
η α
+ + × ×
′
=
′
× + × + × ×
=

=
(CT 3.31/60–[1])
- Sau buồng hòa trộn:
bđ 0 0
1
24,958.78 0.6 0.12 27 37.053 8.17 0.01707
302.969
120.014 (kJ/kg khói khô)
C nl nl
k
Q C t L d
I
L
η α
+ + × ×
=
× + × + × ×
=
=
(CT 3.32/60–[1])
 Nhiệt độ khói lò: (°C)
- Sau buồng đốt:
( )
1 1
1
1
2,500 1,267.427 2,500 0.06184
995.454
1.004 1.842 1.004 1.842 0.06184
I d

t C
d
′ ′
− × − ×
′
= = = °
′
+ × + ×
1
995.5t C
′
⇒ °;
- Sau buồng hòa trộn:
( )
1 1
1
1
2,500 120.014 2,500 0.01892
70
1.004 1.842 1.004 1.842 0.01892
I d
t C
d
− × − ×
= = = °
+ × + ×
 Áp suất hơi bão hòa: (bar)
- Sau buồng đốt:
1
4,026.42

exp 12 6,180.454 ( )
235.5 995.5
b
P bar
 
′
= − =
 ÷
+
 
- Sau buồng hòa trộn:
1
4,026.42
exp 12 0.307 ( )
235.5 70
b
P bar
 
= − =
 ÷
+
 
 Độ ẩm tương đối:
- Sau buồng đốt:
5
1
0.981
1.44 10
0.621
6,180.454 1

0.06184
ϕ
−
′
= = ×
 
+
 ÷
 
- Sau buồng hòa trộn:
1
0.981
0.09448
0.621
0.307 1
0.01892
ϕ
= =
 
+
 ÷
 
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
15
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
 Thể tích riêng:
- Sau buồng đốt:
( )
5
3

1
5
288 995.5 273 10
4.095 ( / khói kho)â
0.981 1.44 10 6,180.454
m kg
ν
−
−
× + ×
′
= =
− × ×
- Sau buồng hòa trộn:
( )
5
3
1
288 70 273 10
1.038 ( / khói kho)â
0.981 0.09448 0.307
m kg
ν
−
× + ×
= =
− ×
c. Thông số trạng thái của tác nhân sấy sau buồng sấy (C):
Trong thiết bò sấy dùng khói lò làm chất vừa cung cấp nhiệt lượng cho vật liệu
sấy vừa thải ẩm ra môi trường, quá trình sấy lý thuyết là quá trình không có tổn

thất do vật liệu sấy, do thiết bò chuyền tải mang đi, không có tổn thất do tỏa ra
môi trường qua các kết cấu bao che, … mà chỉ có tổn thất do tác nhân sấy mang
đi. Do đó, bao nhiêu nhiệt lượng khói lò cung cấp cho vật liệu sấy hoàn toàn
dùng để tách ẩm khỏi vật liệu. Khi ẩm tách khỏi vật liệu, lại bay vào trong
khói, do đó ẩm đã mang toàn bộ nhiệt lượng mà khói đã mất trả lại dưới dạng
ẩn nhiệt hóa hơi r và nhiệt vật lý của hơi nước C
pa
t. Vì vậy, quá trình sấy lý
thuyết bằng khói lò được xem là quá trình đẳng enthalpy.
Ta có các thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết được xác đònh
như sau:
-Enthalpy: I
20
= I
1
= 120.014 kJ/kg khói khô.
-Chọn nhiệt độ đầu ra của tác nhân sấy là t
20
= 36°C.
-Áp suất hơi bão hòa:
2
4,026.42
exp 12 0.059 ( )
235.5 36
b
P bar
 
= − =
 ÷
+

 
-Độ chứa ẩm:
20
120.014 1.004 36
0.03268 (kg ẩm/kg khói khô)
2,500 1.842 36
d
− ×
= =
+ ×
-Độ ẩm tương đối:
1
0.981
0.8313
0.621
0.059 1
0.03268
ϕ
= =
 
+
 ÷
 
-Thể tích riêng:
( )
5
3
2
288 36 273 10
0.955 ( / khói kho)â

0.981 0.8313 0.059
m kg
ν
−
× + ×
= =
− ×
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
16
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết
Đại lượng
Không khí
ngoài trời
(A)
Tác nhân sấy
sau buồng đốt
(B’)
Tác nhân sấy sau
buồng hòa trộn
(B)
Tác nhân sấy ra
khỏi thiết bò sấy
(C)
t (
°
C) 27 995.5 70 36
ϕ
(%) 75 0.0014 9.448 83.13
d (kg ẩm/kg kk) 0.01707 0.06184 0.01892 0.03268

I (kJ/kg kk) 70.632 1,267.427 120.014 120.014
P
b
(bar) 0.035 6,180.454 0.307 0.059
ν
(m
3
/kg kk) 0.905 4.095 1.038 0.955
3. Cân bằng năng lượng cho thiết bò sấy lý thuyết:
Giả sử lượng khói vào, ra thiết bò sấy là không đổi, kí hiệu là
0
L
′
(kg/h).
Theo phương trình cân bằng vật chất:
0 1 1 1 0 20 2 2
0
20 1
L d G L d G
W
L
d d
ω ω
′ ′
+ = +
′
⇒ =
−
(CT 7.14/131–[1])
Lượng khói khô cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm:

0
0
20 1
1 1
72.67 (kg khói khô/h)
0.03268 0.01892
L
l
W d d
′
′
= = = =
− −
(CT 7.14/131–[1])
0 0
72.67 269.66 19,596.19 ( / )L l W kg h
′ ′
⇒ = × = × =
Phương trình cân bằng nhiệt cho thiết bò sấy lý thuyết:
( ) ( )
0 0 1 0 0 20 0
Q L I I L I I
′ ′
= − = −
(CT 7.15/131–[1])
Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy lý thuyết:
( )
0
19,596.19 120.014 70.632 967,699.05 ( / )Q kJ h= − =
Nhiệt lượng tiêu hao riêng:

0
0
967,699.05
3,588.59 (kJ/kg ẩm)
269.66
Q
q
W
= = =
4. Cân bằng năng lượng cho thiết bò sấy thực:
Trong thiết bò sấy thực, ngoài tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi, trong thiết bò
sấy thùng quay, còn có tổn thất nhiệt ra môi trường Q
mt
, và tổn thất nhiệt do vật liệu
sấy mang đi Q
V
.
Trong thiết bò sấy thùng quay, không sử dụng nhiệt bổ sung và thiết bò không có
thiết bò chuyển tải, do đó Q
BS
= 0, Q
CT
= 0.
 Nhiệt lượng đưa vào thiết bò sấy:
-Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong buồng đốt, buồng hòa trộn:
( )
1 0
L I I
′
−

-Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào:
( )
1 1
1 V a V
G W C W C t
 
− + ×
 
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
17
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
 Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bò sấy:
-Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi :
( )
2 0
L I I
′
−
-Nhiệt vật lý của vật liệu sấy mang ra :
2 2
2 V V
G C t× ×
-Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường : Q
mt
.
Cân bằng nhiệt lượng vào ra thiết bò sấy, ta có:
( ) ( ) ( )
1 1 2 2
1 0 1 2 0 2V a V V V mt
L I I G W C W C t L I I G C t Q

 
′ ′
− + − + × = − + × × +
 
Trong đó
2 1
G G W= −
, ta xem
2 1
V V V
C C C= =
.
Vậy nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy thực:
( ) ( )
( )
2 1 1
1 0 2 0 2 V V V mt a V
Q L I I L I I G C t t Q W C t
′ ′
= − = − + × − + − × ×
Đặt
( )
2 1
2V V V V
Q G C t t= × −
: tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi.
( ) ( )
1
1 0 2 0 V mt a V
Q L I I L I I Q Q W C t

′ ′
⇒ = − = − + + − × ×
Xét cho 1kg ẩm cần bốc hơi:
( ) ( )
1
1 0 2 0 V mt a V
q l I I l I I q q C t
′ ′
= − = − + + − ×
Trong đó:
2 1
1
; ;
V mt
V mt
Q Q
q q l
W W d d
′
= = =
−
Đặt
1
a V V mt
C t q q∆ = × − −
o Xác đònh q
V
:
( )
2 2

1
V k a
C C C
ω ω
= − + ×
(CT 7.40/141–[1])
Trong đó:
C
V
(kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của vật liệu sấy với độ ẩm ω
2
.
C
k
= 1.7 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của vật liệu khô.
C
a
= 4.1868(kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của ẩm.
( )
1.7 1 0.11 4.1868 0.11 1.974 ( / . )
V
C kJ kg K⇒ = − + × =
1
0
27
V
t t C= = °
: nhiệt độ vật liệu sấy vào thiết bò, lấy bằng nhiệt độ môi trường.
2
2

3 36 3 33( )
V
t t C= − = − = °
: nhiệt độ ra khỏi thiết bò sấy của vật liệu sấy. Ta
chọn nhỏ hơn nhiệt độ đầu ra của tác nhân sấy 3–5°C.
Vậy
( )
730.34 1.974 33 27
32.078 (kJ/kg ẩm)
269.66
V
q
× −
= =
o Xác đònh C
a
.t
V1
:
1
4.1868 27 113.044 (kJ/kg ẩm)
a V
C t× = × =
o Xác đònh q
mt
:
Tổn thất nhiệt ra môi trường q
mt
thường chiếm khoảng 3–5% nhiệt lượng tiêu
hao hữu ích.

( )
0.03 0.05
mt hi
q q= ÷
Trong đó nhiệt tiêu hao hữu ích được xác đònh:
1
hi h a V V
q i C t q= − × +
(CT VII–24/192–[5])
Mà i
h
= 2,545.54 (kJ/kg ẩm)
2,545.54 113.044 32.078 2,464.574 (kJ/kg ẩm)
hi
q⇒ = − + =

0.05 0.05 2,464.574 123.229 (kJ/kg ẩm)
mt hi
q q⇒ = × = × =
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
18
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Vậy
113.044 32.078 123.229 42.263 (kJ/kg ẩm) < 0∆ = − − = −
2 1
I I⇒ <
: trạng thái của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực nằm dưới đường I
= I
1
.

5. Các thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực:
 Độ chứa ẩm của tác nhân sấy:
( )
2 1 2 1
I I d d= + ∆ −
(CT 7.30/138–[1])
( ) ( )
1 2 1 1
2
2
(kg ẩm/kg khói khô)
pk
C t t d i
d
i
− + − ∆
⇒ =
− ∆
(CT 7.31/138–[1])
Trong đó:
1
2
2,500 1.842 70 2,628.940 (kJ/kg)
2,500 1.842 36 2,566.312 (kJ/kg)
i
i
= + × =
= + × =
( ) ( )
2

1.004 70 36 0.01892 2,628.940 42.263
2,566.312 42.263
0.03246 (kg ẩm/kg khói khô)
d
− + +
⇒ =
+
=
 Enthalpy:
2
1.004 36 0.03246 2,566.312 119.446 (kJ/kg khói khô)I = × + × =
(CT 2.24/29–[1])
 Độ ẩm tương đối:
1
0.981
0.8259
0.621
0.059 1
0.03246
ϕ
= =
 
+
 ÷
 
Trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực
Đại lượng
Không khí
ngoài trời
(A)

Tác nhân sấy
sau buồng đốt
(B’)
Tác nhân sấy sau
buồng hòa trộn
(B)
Tác nhân sấy ra
khỏi thiết bò sấy
(C)
t (
°
C) 27 995.5 70 36
ϕ
(%) 75 0.0014 9.448 82.59
d (kg ẩm/kg kk) 0.01707 0.06184 0.01892 0.03246
I (kJ/kg kk) 70.632 1,267.427 120.014 119.446
P
b
(bar) 0.035 6,180.454 0.307 0.059
ν
(m
3
/kg kk) 0.905 4.095 1.038 0.955
Lượng khói khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm trong quá trình sấy thực:
2 1
1 1
73.86 (kg khói khô/kg ẩm)
0.03246 0.01892
l
d d

′
= = =
− −
Lượng khói khô cần thiết:
73.86 269.66 19,917.09 ( / ) 5.53( / )L l W kg h kg s
′ ′
= × = × = =
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
19
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Nhiệt lượng tiêu hao để bốc hơi 1kg ẩm:
( ) ( )
1 0
73.86 120.014 70.632 3,647.355 (kJ/kg ẩm)q l I I
′
= − = − =
6. Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực:
Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy ở trạng thái trước khi vào buồng sấy:
3
1 1
1.038 5.53 5.74 ( / )V L m s
ν
′
= × = × =
Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy ở trạng thái ra khỏi buồng sấy:
3
2 2
0.955 5.53 5.28 ( / )V L m s
ν
′

= × = × =
Lưu lượng thể tích trung bình của tác nhân sấy:
3
1 2
5.74 5.28
5.51( / )
2 2
tb
V V
V m s
+ +
= = =
7. Lượng nhiên liệu tiêu hao:
Lượng nhiên liệu (than) tiêu hao để bốc hơi 1kg ẩm:
bđ
3,647.355
0.244 (kg than/kg ẩm)
24,958.78 0.6
C
q
b
Q
η
= = =
× ×
Lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 giờ:
0.244 269.66 65.797 ( / )B b W kg than h= × = × =
8. Hiệu suất thiết bò sấy:
2,464.574
100% 100% 67.57%

3,647.355
hi
TBS
q
q
η
= × = × =
III. Tính thời gian sấy:
Trong thiết bò, chọn cánh đảo trộn có dạng cánh nâng, có các thông số sau:
-Hệ số điền đầy: β = 0.18 (Bảng 6.1/177–[2])
-Góc gấp của cánh nâng: ∆ϕ = 140°.
-Thông số đặc trưng cho cấu trúc cánh:
2
0.576; 0.122
C
T T
F
h
D D
= =
-Hệ số lưu ý đến dạng cánh trong thùng: đối với cánh nâng, m = 0.5.
Thời gian sấy được xác đònh theo:
( )
( )
( )
( )
1 2
1 2
120 120 0.18 850 0.35 0.11
2 32 2 0.35 0.11

89.416 (phút) =1.49 (h)
1 29 phút
V
A
h
β ρ ω ω
τ
ω ω
× × − × × −
= =
   
− + − +
   
=
=
(CT 6.44/178–[2])
Thời gian vật liệu lưu trú trong thùng (hay thời gian vật liệu đi hết chiều dài thùng):
1
1
(phút)
T
T
m k L
n D tg
τ
α
× ×
=
× ×
(CT 6.39/174–[2])

Trong đó:
k
1
: hệ số lưu ý đến đặc tính chuyển động của vật liệu, trong sấy xuôi chiều, chọn
k
1
= 0.7.
n : tốc độ quay của thùng, chọn n = 1 vòng/phút.
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
20
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
α : góc nghiêng của thùng (α = 1.5–1.7°), chọn α = 1.5°.
1
0.5 0.7 8
89.744 (phút)
1 1.2 1.5tg
τ
× ×
⇒ = =
× × °
(thỏa điều kiện τ
1
≥ τ)
IV. Tính toán thiết bò chính:
1. Xác đònh các kích thước cơ bản cho thùng sấy:
Thể tích của thùng quay:
3
269.66
8.427 ( )
32

T
W
V m
A
= = =
(CT 10.2/207–[1])
Chọn đường kính thùng theo tiêu chuẩn D
T
= 1.2 m. (Bảng XIII.6/359–[7])
Chiều dài của thùng:
2
2 2
4 4 8.427
7.451 ( )
4 1.2
T T
T
T
D V
V L L m
D
π
π π
×
= ⇒ = = =
×
Ta chọn chiều dài thùng L = 8 m.
[ ]
8
6.67 3.5;7

1.2
T
L
D
⇒ = ∈;
(thỏa tỉ lệ giữa chiều dài và đường kính thùng)
Tiết diện của thùng sấy:
2
2
2
1.2
1.131( )
4 4
T
T
D
F m
π π
= × = × =
Thể tích thực của thùng:
2
2
3
1.2
8 9.048 ( )
4 4
T
T
D
V L m

π π
×
= = × =
Tiết diện tự do của thùng sấy:
( ) ( )
2
1 1 0.18 1.131 0.927 ( )
td T
F F m
β
= − = − =
2. Kiểm tra bề dày thùng:
Thùng được chế tạo bằng thép không rỉ, mác thép X18H10T, có các thông số sau:
-Khối lượng riêng : ρ = 7,900 kg/m
3
(Bảng XII.7/313–[7])
-Hệ số dẫn nhiệt : λ = 16.3 W/m.K (Bảng XII.7/313–[7])
-Ứng suất cho phép tiêu chuẩn : [σ]
*
= 140 N/mm
2
(Hình 1–2/22–[9])
-Giới hạn bền kéo : σ
k
= 540 x 10
6
N/mm
2
(Bảng XII.7/313–[7])
-Giới hạn bền chảy : σ

ch
= 220 x 10
6
N/mm
2
(Bảng XII.7/313–[7])
Thùng sấy có dạng hình trụ nằm ngang, chế tạo bằng phương pháp hàn, thùng
làm việc ở áp suất khí quyển.
o Hệ số bền mối hàn ϕ
h
: chọn hàn tự động dưới lớp thuốc, hàn giáp mối, 2 phía.
Với đường kính D ≥ 700mm, chọn ϕ
h
= 0.95. (Bảng 1–7/25–[9])
o Hệ số hiệu chỉnh η : đối với thiết bò có bọc cách nhiệt, chọn η = 0.95.
Ứng suất cho phép:
[ ] [ ]
2
0.95 140 133 ( / )N mm
σ η σ
∗
= × = × =
Xét
[ ]
4 6
133
0.95 1,288 25
9.81 10 10
h
P

σ
ϕ
−
= = ≥
× ×
, do đó bề dày tối thiểu thùng được
xác đònh theo công thức:
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
21
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
[ ]
2
1,200 9.81 10
0.466 ( ) 0.5 ( )
2 2 133 0.95
T
h
D P
S mm mm
σ ϕ
−
× × ×
′
= = =
× × ×
;
(CT 5–3/130–[9])
Các hệ số bổ sung kích thước:
-C
a

: hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi trường. Đối với môi trường
chứa vật liệu là bắp, hầu như không có ăn mòn thiết bò, do đó C
a
= 0.
-C
b
: hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường. Do môi trường chứa
nhiều hạt rắn, chọn C
b
= 1mm.
-C
c
: hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp. Theo bảng XIII.9/364–[6],
đối với thép X18H10T, chọn C
c
= 0.8mm.
-C
0
: hệ số bổ sung để quy tròn kích thước, chọn C
0
= 5.7mm.
0
0 1 0.8 5.7 7.5 ( )
a b c
C C C C C mm⇒ = + + + = + + + =
Bề dày thực của thùng:
0.5 7.5 8 ( )S S C mm
′
= + = + =

 Kiểm tra bề dày thùng:
o
8 0
0.1 0.007 0.1 (thỏa)
1200
a
T
S C
D
−
−
≤ ⇒ = ≤
o Áp suất tính toán cho phép bên trong thiết bò:
[ ]
[ ]
( )
( )
( )
( )
2 2
2
2 133 0.95 8 0
1.67 ( / ) 0.0981( / )
1200 8 0
h a
T a
S C
P P
D S C
N mm N mm

σ ϕ
× × −
= ≥
+ −
× × × −
⇒ = ≥
+ −
(thỏa)
Vậy bề dày của thùng sấy: S = 8 mm.
3. Tính tốc độ của tác nhân sấy trong thiết bò:
Tốc độ trung bình của tác nhân sấy trong buồng sấy:
5.51
v 5.94 ( / )
0.927
tb
tb
td
V
m s
F
= = =
4. Tính trở lực qua thùng sấy:
 Chuẩn số Reynolds:
Tính chất của khói lò cũng tương tự như tính chất của không khí khô, do đó có
thể sử dụng các số liệu của không khí khô cho khói lò.
Ở nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy
1
70 36
53
2

f
t C
+
= = °
, theo Phụ lục
6/350–[1], các thông số của khói lò như sau:
-Độ nhớt động : ν
k
= 18.256 x 10
–6
m
2
/s
-Khối lượng riêng : ρ
k
= 1.0831 kg/m
3
3
tb
6
v
5.94 7.5 10
Re 2,440.29
18.256 10
k
d
ν
−
−
×

× ×
= = =
×
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
22
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
 Hệ số thủy động a:
90 100
5.85
Re
Re
90 100
5.85 7.911
2,440.29
2,440.29
a = + +
= + + =
(CT 10.20/213–[1])
 Hệ số đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt C
1
:
1
2
1
C
ξ
ξ
−
=
(CT 10.21/213–[1])

Trong đó:
V dx
V
ρ ρ
ξ
ρ
−
=
(CT 10.22/213–[1])
Mà ρ
V
= 850 kg/m
3
( ) ( )
1 2
3
0.25 0.25 1,000 730.34 0.18
5.737 ( / )
0.75 2 0.75 2 9.048
dx
G G
kg m
V
β
ρ
+ +
= = =
× × × ×
(CT 10.23/213–[1])
850 5.737

0.993
850
ξ
−
⇒ = =
3
1
2
1 0.993
7.1 10
0.993
C
−
−
⇒ = = ×
Trở lực qua lớp hạt:
2
2 3
1
hạt
3
2
2
a v
7.911 8 5.9 1.0831 7.1 10
2 2 9.81 7.5 10
115.13 ( / ) 115.13 ( )
T k
td
L C

p
g d
kg m mmH O
ρ
−
−
× × × ×
× × × × ×
∆ = =
× × × × ×
= =
(CT 10.19/213–[1])
5. Tính chọn cánh đảo trộn:
Một số thông số cơ bản của cánh nâng đã được chọn ở trên.
Chiều cao rơi trung bình của hạt vật liệu:
0.576 0.576 0.576 1,200 691.2 ( )
T
T
h
h D mm
D
= ⇒ = × = × =
Diện tích bề mặt chứa vật liệu của cánh:
2 2 2
2
0.122 0.122 0.122 1,200 175,680 ( )
C
C T
T
F

F D mm
D
= ⇒ = × = × =
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
23
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Theo các kí hiệu kích thước trên hình của cánh đảo trộn, ta có:
( )
C
F a c b c a b c= × + × = +
Chọn các thông số cho cánh:
- a = 80 mm
- b = 155 mm
175,680
747.6 ( ) 750 ( )
80 155
C
F
c mm mm
a b
⇒ = = =
+ +
;
- d = 4 mm
- Vật liệu chế tạo cánh là thép không rỉ X18H10T, ρ = 7900 kg/m
3
.
- Số cánh trên một mặt cắt: 12 cánh.
- Số cánh cần lắp:
8,000

12 12 12 10 120 (cánh)
750
T
L
z
c
   
= × = × = × =
   
  
Khối lượng 1 cánh đảo trộn:
6 3
7,900 175,680 10 4 10 5.551( )
C C
m V F d kg
ρ ρ
− −
= × = × × = × × × × =
Khối lượng của cánh trong thùng:
120 5.551 666.1( )M z m kg= × = × =
 Chiều cao của lớp vật liệu chứa trong thùng:
Phần tiết diện chứa vật liệu:
2
0.18 1.131 0.204 ( )
cd T
F F m
β
= × = × =
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
24

α
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
2 2
2 2
1
sin2
180 2
1
0.204 0.6 0.6 sin2
180 2
sin2 1.134
90
cd
F R R
α
π α
α
π α
π
α α
= × −
⇒ = × −
⇒ = × −
Giải phương trình này, ta được α = 58.163°.
Chiều cao chứa đầy vật liệu trong thùng:
( ) ( )
1 cos 600 1 cos58.163 283.5 ( )h R mm
α
= − = − ° =
V. Tính toán thiết bò phụ:

1. Tính toán buồng đốt:
Do hệ thống sấy cần thiết kế để sấy bắp, do đó không cần phải có công suất nhiệt
quá lớn. Vì vậy, ở đây ta dùng buồng đốt thủ công ghi phẳng.
Cấu tạo của buồng đốt ghi phẳng được thể hiện trên hình bên. Trong buồng đốt,
than được chất lên mặt ghi một lớp dày 200–250 mm qua cửa vào than. Phía dưới
ghi là buồng tích xỉ, còn phía trên là không gian làm việc của buồng đốt. Khi
buồng đốt làm việc, gió được cấp vào buồng xỉ qua cửa gió, đi qua ghi vào lớp
thamđể tham gia quá trình cháy.
Để bảo vệ ghi lò không bò quá nhiệt khi làm việc, ta trải lên mặt ghi một lớp xi
mỏng, sau đó mới đến lớp than.
Nhiên liệu đốt sử dụng là than có kích thước trung bình và lớn, do đó ta dùng ghi
thanh. Loại ghi này được chế tạo đơn giản và thay thế dễ dàng khi bò hư hỏng.
Các kích thước cơ bản của buồng đốt:
 Diện tích bề mặt ghi lò:
2
( )
3.6
t
B Q
F m
r
×
=
×
(CT 3–2/104–[10])
Trong đó:
B = 64.449 kg/h : lượng than cần đốt trong 1 giờ.
r = 465,000 W/m
2
: cường độ nhiệt của ghi (Bảng 3–3/105–[10])

Q
t
= 23,548.78 kJ/kg : nhiệt trò thấp của than
2
64.449 23,548.78
0.91( )
3.6 465,000
F m
×
⇒ = =
×
Đối với than antraxit, theo bảng 3–2/100–[10], chọn tỉ lệ mắt ghi
0.15
f
F
=
Vậy diện tích mắt ghi:
2
0.15 0.15 0.91 0.14 ( )f F m= × = × =
 Thể tích buồng đốt:
Mật độ nhiệt thể tích của buồng đốt, khi sử dụng than antraxit:
q = 348,000 W/m
3
(Bảng 3–4/106–[10])
Thể tích buồng đốt:
2
23,548.78 64.449
1.21( )
3.6 3.6 348,000
t

Q B
V m
q
×
×
= = =
× ×
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
25
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
 Chiều cao buồng đốt:
1.21
1.33 ( )
0.91
V
H m
F
= = =
(CT 3–4/106–[10])
Chọn H = 1.40 m.
 Chiều ngang (W), dài (L) của buồng đốt:
Chiều dài buồng đốt là chiều mà sản phẩm cháy chuyển động dọc theo nó đi
vào buồng hòa trộn. Ở buồng đốt thủ công, ta chọn chiều ngang lớn hơn chiều
dài, để có thể trải đều than, thao tác nhẹ nhàng và đánh xỉ bớt khó khăn.
Chọn tỉ lệ như sau:
1.6
W
L
=
Ta có:

2
1.6
1.6
F
F W L L L= × = × ⇒ =
Chiều dài buồng đốt:
0.91
0.754 ( )
1.6
L m= =
Chọn L = 0.76 m.
Chiều ngang buồng đốt:
1.6 1.6 0.76 1.2 ( )W L m= × = × ≈
2. Tính toán buồng hòa trộn:
 Tính đường kính ống dẫn khói lò sau buồng đốt:
Lượng khói khô sau buồng đốt:
12.501(kg khói khô/kg nhiên liệu)
k
L
′
=
.
Lượng khói khô cần thiết trong 1 giờ:
1
12.501 65.797 822.528(kg/h)
k
L L B
′
= × = × =
Lưu lượng thể tích của khói:

3 3
1 1 1
822.528 4.095 3,368.252 (m /h) = 0.936 (m /s)V L
ν
= × = × =
Chọn tốc độ của dòng khói trong ống v
1
= 10 m/s.
Tiết diện của ống dẫn:
2 2
1
1
1
0.936
0.0936 ( ) 93,600 ( )
v 10
V
F m mm= = = =
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
3
D
2
V
D
1
V
1
D
2
V

3
D4
V
1
26
Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Đường kính của ống:
1
1
4 4 93,600
345.22 ( )
F
D mm
π π
× ×
= = =
Chọn ống mã số 10: Bề dày : d = 0.25 inches = 6.35 mm
Đường kính trong : D = 13.5 inches = 342.9 mm
 Tính đường kính ống dẫn khói lò sau hòa trộn:
Lượng khói khô sau buồng đốt:
302.969 (kg khói khô/kg nhiên liệu)
k
L =
.
Lượng khói khô cần thiết trong 1 giờ:
4
302.969 65.797 19,934.451(kg/h)
k
L L B= × = × =
Lưu lượng thể tích của khói:

3 3
4 4 4
19,934.451 1.193 20,691.96 (m /h) = 5.748(m /s)V L
ν
= × = × =
Chọn tốc độ của dòng khói trong ống v
4
= 20 m/s.
Tiết diện của ống dẫn:
2 2
4
4
4
5.748
0.2874 ( ) 287,400 ( )
v 20
V
F m mm= = = =
Đường kính của ống:
4
4
4 4 287,400
604.92 ( )
F
D mm
π π
× ×
= = =
Chọn ống mã số 10: Bề dày : d = 0.25 inches = 6.35 mm
Đường kính trong : D = 23.5 inches = 596.9 mm

 Tính đường kính ống dẫn không khí từ môi trường:
Lượng không khí cần bổ sung trong 1 giờ:
2 4 1
19,934.451 822.528 19,111.923 (kg/h)L L L= − = − =
Lưu lượng thể tích của không khí:
3 3
2 2 2
19,111.923 0.905 17,296.29 (m /h) = 4.805(m /s)V L
ν
= × = × =
Chọn tốc độ của dòng khói trong ống v
2
= 20 m/s.
Tiết diện của ống dẫn:
2 2
2
2
2
4.805
0.24025 ( ) 240,250 ( )
v 20
V
F m mm= = = =
Đường kính của ống:
2
2
4 4 240,250
553.08 ( )
F
D mm

π π
× ×
= = =
Chọn ống mã số 80: Bề dày : d = 0.688 inches = 17.48 mm
Đường kính trong : D = 22.624 inches = 574.7 mm
 Tính đường kính vòi phun khói lò:
Chọn tốc độ của dòng khói trong ống tại vòi phun v
3
= 700 m/s.
Tiết diện của vòi:
3 2 2
1
3
3
0.936
1.337 10 ( ) 1,337 ( )
v 700
V
F m mm
−
= = = × =
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu
27