Đồ án thiết kế thiết bị sấy tầng sôi (LINK tải bản vẽ ở TRANG CUỐI)

Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn

Phần I

MỞ ĐẦU

I . SƠ LƯC VỀ THÓC (LÚA) ,TÍNH CHẤT ,ỨNG DỤNG:
Lúa là nguồn lương thực chính của gần ½ sốdân trên
thế giới. Lúa là loại cây ưa nóng và ẩm, do đó lúa thường
được trồng nhiều ở các vùng có khí hậu ôn đới và cận
nhiệt đới. Năng suất của lúa nước là cao nhất, nên lúa
thường được trồng ở các châu thổ sông lớn. Nước ta có khí
hậu và hệ thống sông ngòi rất phù hợp cho việc phát
triển cây lúa.
Thành phần hoá học của hạt lúa gồm chủ yếu là tinh
bột, protein, xenlulose. Ngoài ra trong hạt lúa còn chứa một số
chất khác với hàm lượng ít hơn so với 3 thành phần kể trên
như: đường, tro, chất béo, sinh tố. Thành phần hoá học của
hạt lúa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, đất đai trồng
trọt, khí hậu và chế độ chăm sóc. Cùng chung điều kiện
trồng trọt và sinh trưởng.
Thành phần hoá học của hạt lúa :
Thành
phần
hoá học
Protein
Tinh bột
Xenluloze
Tro
Đường

Chất béo
Đectrin

Hàm lượng các chất ( % )
Nhỏ nhất
Lớn nhất

Trung bình

6.66
47.70
8.74
4.68
0.10
1.60
0.80

8.74
56.20
9.41
5.80
3.20
1.90
1.30

SVTH: Lương Thành Đồng

10.43
68.00
12.22

6.90
4.50
2.50
3.20

Trang 1


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
Việt Nam, lúa gạo là nguồn lương thực chính không
thể thiếu trong đời sống con người. Lúa còn là nguyên liệu
để sản suất tinh bột, sử dụng nhiều trong các ngành công
nghiệp thực phẩm. Lúa cũng được dùng làm thức ăn chăn
nuôi gia súc, gia cầm.
Hiện nay, Việt Nam đang đứng thứ hai thế giới về lượng
gạo xuất khẩu trên thế giới, và tiếp tục đẩy mạnh việc
xuất khẩu gạo sang các nước trên thế giới. Đây là một
trong những nguồn thu ngoại tệ chính của đất nước.
II . SƠ LƯC VỀ QÚA TRÌNH SẤY, SẤY TẦNG SÔI:
Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương
pháp nhiệt. Kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất
khô trong vật liệu tăng lên. Điều này có ý nghóa quan trọng
về nhiều mặt: đối với các nông sản và thực phẩm nhằm
tăng khả năng bảo quản; đối với gốm sứ làm tăng độ
bền cơ học, đối với than củi làm tăng khả năng đốt cháy…
Các vật liệu sau khi sấy đều giảm khối lượng hoặc cả thể
tích nên giảm được giá thành vận chuyển.
Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng
nhiệt để biến đổi trạng thái pha của lỏng trong vật liệu

thành hơi. Cơ chế của quá trình được diễn tả bởi 4 quá trình
cơ bản sau :
+ cấp nhòêt cho bề mặt vật liệu.
+ dòng nhiệt dẫn từ bề mặt vào vật liệu.
+ khi nhận được lượng nhiệt, dòng ẩm di chuyển từ
vật liệu ra bề mặt.

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 2


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
+ dòng ẩm từ bề mặt vật liệu tách vào môi
trường xung quanh.
Bốn quá trình này được thể hiện bằng sự truyền vận
bên trong vật liệu và sự trao đổi nhiệt ẩm bên ngoài giữa
bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.
Dựa vào phương thức cung cấp nhiệt cho vật liệu người ta chia
thiết bò sấy ra ba nhóm chính:
+ Sấy đối lưu
+ Sấy tiếp xúc
+ Sấy bức xạ, chân không hoặc thăng hoa
Theo kết cấu nhóm thiết bò sấy đối lưu có thể gặp
các dạng thiết bò sau:
+ TBS buồng
+ TBS hầm
+ TBS thùng quay
+ TBS tháp

+ TBS phun
+ TBS tầng sôi
+ TBS khí động
Sấy tầng sôi là một trong các phương thức sấy thuộc
nhóm sấy đối lưu, thích hợp cho việc sấy các hạt nông sản.
Bộ phận chính của TBS tầng sôi là một buồng sấy, phía
dưới buồng sấy đặt ghi lò. Ghi buồng sấy là một tấm thép
có đục nhiều lỗ thích hợp hoặc lưới thép để tác nhân sấy
đi qua nhưng hạt không lọt xuống được. Tác nhân sấy có
nhiệt độ cao, độ ẩm thấp được thổi từ dưới lên để đi qua
lớp vật liệu. Với tốc độ đủ lớn, tác nhân sấy nâng các

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 3


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
hạt vật liệu lên và làm cho lớp hạt xáo trộn. Quá trình sôi
này là quá trình trao đổi nhiệt ẩm mãnh liệt nhất giữa tác
nhân sấy và vật liệu sấy. Các hạt vật lòêu khô hơn nên
nhẹ hơn sẽ nằm ở lớp trên của tầng hạt đang sôi; và ở
một độ cao nào đó hạt khô sẽ được đưa ra ngoài qua đường
tháo liệu.
Sấy tầng sôi có những ưu điểm và nhược điểm như sau:
* Ưu điểm:
+ Năng suất sấy cao
+ Vật liệu sấy khô đều
+ Có thể tiến hành sấy liên tục

+ Hệ thống thiết bò sấy tương đối đơn giản
+ Dễ điều chỉnh nhiệt độ vật liệu ra khỏi buồng
sấy
+ Có thể điều chỉnh thời gian sấy
* Nhược điểm:
+ Trở lực lớp sôi lớn
+ Tiêu hao nhiều điện năng để thổi khí tạo lớp sôi
+ Yêu cầu cỡ hạt nhỏ và tương đối đồng đều
III. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 4


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn

1: Quạt

4: Thiết bò say

2: Calorife

5: Bộ phận nhập liệu

3: Lưới phân phối khí

7: Cyclon

6: Cửa tháo liệu

* Yêu cầu của bài toán thiết kế:
Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi để sấy thóc với năng
suất 5000 kg/h (thành phẩm). Thiết bò được đặt ở thò xã Cao
Lãnh – Đồng Tháp. Với hệ thống thiết bò sấy tầng sôi, chủ
yếu dùng để sấy thóc đã qua phơi nắng để cho thóc đạt độ
khô cần thiết và khô đều hơn, giúp cho việc bảo quản tốt
hơn, phục vụ cho việc xuất khẩu. Do đó ta chọn độ ẩm của
thóc trước khi sấy không cao lắm, và độ ẩm sau khi sấy
thích hợp cho sự bảo quản.

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 5


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
Nhiên liệu sử dụng: ta có thể chọn dầu FO để đốt
nóng tác nhân sấy (không khí).

Phần II

CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ

NĂNG LƯNG
I. CÂN BẰNG VẬT CHẤT:
Các ký hiệu sử dụng:
G1: năng suất nhập liệu của vật liệu sấy

G2: năng suất sản phẩm sau khi sấy
SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 6


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
ω1: độ ẩm trên căn bản vật liệu ướt trước khi sấy
ω2: độ ẩm trên căn bản vật liệu ướt sau khi sấy
d1 : hàm ẩm của không khí trên căn bản không khí khô
trước khi vào sấy
d2 : hàm ẩm của không khí trên căn bản không khí khô
sau khi vào sấy
W : năng suất tách ẩm
L: lượng không khí khô cần thiết
l : lượng không khí khô cần thiết để tách 1Kg ẩm ra khỏi
vật liệu
Các thông số cơ bản:
a) Đối với không khí:
Trạng thái ban đầu của không khí:
t0 = 270C
ϕ0 = 80%
Tra đồ thò I-d ta có:
I0 = 72 KJ/Kg KKK
d0 = 18 g ẩm/Kg KKK
Không khí vào thiết bò sấy:
Chọn nhiệt độ vào buồng sấy của không khí : t 1 = 900C
I1 = 132 Kj/Kg KKK
Không khí ra khỏi thiết bò sấy:

Chọn nhiệt độ ra của không khí là t2 = 450C
Dựng chu trình sấy lý thuyết trên giản đồ I-d, từ đó ta
có:
I2 = 139 Kj/Kg KKK
d2 = 36 g ẩm/Kg KKK

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 7


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
b) Đối với vật liệu sấy (thóc):
Theo tài liệu Kỹ Thuật Sấy Nông Sản-Trần Văn Phú,
Lê Nguyên Dương ta có các thông số kích thước sau của
thóc
-

Các kích thước của thóc:

dài:

l = 8,5 mm

rộng:

a= 3,4 mm

dày:

b = 2 mm

đường kính tương đương: d = 2,76 mm
hệ số hình dạng:
-

ϕhd = 1,68

Các thông số khác:

nhiệt dung riêng:

C = 1,5 KJ/Kg

hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,09 W/mK
khối lượng riêng rắn: ρr = 1150 Kg/m3
độ xốp:

ε = 0,56

diện tích bề mặt riêng khối lượng: f = 1,31 m 2/kg
khối lượng riêng xốp: ρv = 500 Kg/m3
- Vật liệu trước khi vào thiết bò sấy: ta chọn
θ1 = 270C
ω1 = 20%
- Vật liệu sau khi ra thiết bò sấy: chọn nhiệt độ ra của
thóc nhỏ hơn nhiệt độ của không khí khoảng 5 0C
θ2= 400C
ω2 = 13% , đây là độ ẩm thích hợp để bảo quản

thóc.
2) Năng suất tách ẩm:

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 8


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
W = G2

ω1 − ω 2
0,20 − 0,13
= 5000 x
= 437.5 Kg am / h
1 − ω1
1 − 0,20

Năng suất nhập liệu:
G1 = G2 + W = 5000 + 437.5 = 5437.5 Kg/h
Lượng vật liệu khô tuyệt đối được sấy trong 1 giờ:
Gk = G2(1-ω2) = 5000(1 - 0,13) = 4350 Kg/h
Lượng không khí khô cần thiết để tách 1 Kg ẩm:
l=

1
1
=
= 55.5 Kg kkk / Kg am

d 2 −d 1 0,036 − 0,018

Lượng không khí khô cần thiết cho quá trình:
L = W × l = 437.5 x55.5 = 24305 Kgkkk / h

II. CÂN BẰNG NĂNG LƯNG:
* Nhiệt lượng vào:
- nhiệt lượng do không khí mang vào: LI0
- nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: G2Cvlθ1+CnWθ1
- nhiệt lượng do calorife cung cấp: Qc
Tổng nhiệt lượng vào: LI0+ G2Cvlθ1+ CnWθ1+ Qc
* Nhiệt lượng ra:
- Nhiệt lượng do không khí ra: LI2
- Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: G 2Cvlθ2
- Nhiệt lượng tổn thất trong quá trình sấy: Qm
Tổng nhiệt lượng ra:
LI2+ G2Cvlθ2 +Qm
Từ phương trình cân bằng năng lượng, ta có:
Qc=L(I2-I0)+G2Cvl(θ2-θ1)+Qm-CnWθ1
Viết cho 1 Kg ẩm bốc hơi:
q c = l (I 2 - I1 ) + q vl + q m - C nθ1

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 9


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
q c = l ( I 1 − I 0 ) = l (I 2 - I1 ) + q vl + q m - C nθ1

Với:
∆=Cnθ1- qvl-qm
I2 = II +

∆
l

Đối với quá trình sấy lý thuyết: ∆=0
qc=l(I2-I0)=55.5(132-72)= kj/kgẩm
Đối với quá trình sấy thực tế: lúc này giá trò ∆ sẽ
khác 0
Nhiệt dung riêng của nước:
Cn = 4,18 KJ/Kg oK
Nhiệt dung riêng của vật liệu:
C vl = 1,5(1 − 0,13) + 4,18 × 0,13 = 1,85 KJ / Kg 0 K

Với 1,5 là nhiệt dung riêng của vật liệu khô tuyệt đối
Qvl=G2Cvl(θ2-θ1)=5000 × 1,85 × (40-27)=120250 KJ/h
q vl =

Q v 120250
=
= 274,62 KJ / Kg am
W
437,5

Nhiệt lượng hữu ích cần bốc hơi một kg ẩm:
q0 = 2500 + 1,842t2 + Cnθ1
= 2500 + 1,842.45 - 4,18.27 = 2470,03 Kj/Kg ẩm

Tổn thất của tác nhân sấy:
qtn=l × Ck × (t2-t0)=55,5 × 1,004 × (45-27)=993,17 Kj/Kg ẩm
Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: giả sử nhiệt
tổn thất ra môi trường xung quanh bằng 10% của tổng nhiệt
lượng
Do đó ta có:
qm=10%(q0 + qvl+ qtn + qm)=415,3 Kj/Kg ẩm

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 10


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
∆ = Cnθ1 - qvl - qm = - 577,06 Kj/Kg ẩm
Ta thấy ∆ < 0, quá trình sấy thực tế sẽ nằm dưới đường
lý thuyết. Để xây dựng quá trình sấy thực tế ta dựa vào
phương trình:
I 2= I Í + ∆ ( d 2 − d 0 )

* Cách xác đinh đường sấy thực tế:
Ta cho một giá trò d bất kỳ (dđònh được điểm 2” trên giản đồ. Nối đường 1-2” cắt đường
45oC ở điểm 2. Đường 0-1-2 xác đònh như trên chính là đường
sấy thực tế.
Giả sử:
d = 30 g ẩm/Kg KKK
I1 = 139 Kj/Kg KKK ( bằng với giá trò I 2 của quá trình
sấy lý thuyết)

⇒ I 2" = 139 −

30 − 18
= 132,1 Kj/Kg KKK
1000

Điểm 2 của quá trình sấy thực tế có các thông số:
d2= 0,0325 Kg ẩm/Kg KKK
I2 = 130 KJ/Kg kkk
ϕ2 = 53%
Ta có thể biểu diễn chu trình sấy lý thuyết và thực tế
trên giản đồ I-d, hình biểu diễn có dạng như sau:

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 11


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
I
1

đườ
ng sấ
y thực
đườ
ng sấ
y lýthuyế
t

2

40
27

100%

0

0

d

a) Lượng tác nhân cần thực tế:
L =W
l=

1
1
= 4,878
= 30172 Kg KKK / h
d 2 − d1
0,0312 − 0,0176

L 358,67
=
= 69 Kg KKK / Kg am
W
4,878

b) Nhiệt lượng cần thiết:
Q=L(I2-I1)=30172 × (130 – 72)=1,75.106 KJ/h
q=

Phần III

Q 1,75.10 6
=
= 4000 Kj / Kg am
W
437,5

TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 12


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
Chọn thiết bò sấy có tiết diện tròn, lưới phân phối có
dạng tấm được đục lỗ cho không khí đi lên.
Các thông số của tác nhân không khí trong thiết bò sấy
tầng sôi:
Nhiệt độ tác nhân vào:

t1 = 90oC

Nhiệt độ tác nhân ra:

t2 = 45oC

Nhiệt độ tính toán trung bình:

t = 67.5oC
ρk= 1,037 Kg/m3

Khối lượng riêng:

νk= 19.75.10-6 m2/s

Độ nhớt động học:
Độ nhớt động lực học:

µk= 20,45.10-6 Ns/m2

Hệ số dẫn nhiệt:

λk= 2,95.10-2 W/m0K
= 10,62.10-2 Kj/mh0K

I-XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ TỚI HẠN:
Chuẩn số Arsimet:
Ar =

d 3 ( ρ r − ρ k ) g (2,76.10 −3 ) 3 (1150 − 1,037)9,81
=
= 5,88.105

2
−6
(19,75.10 )1,037
ν k ρk

Chuẩn số Reynold tới hạn:


1−ε0
1,75

Re th = Ar 150
+
Ar
3
3


ε
ε
0
0



−1

= 210,2

Tốc độ tới hạn:

vth =

Re th ν k 210,2.19,75.10 −6
=
= 1,5 m / s
d
2,76.10 −3

II- TỐC ĐỘ CỦA TÁC NHÂN TRONG TẦNG SÔI:
Chọn độ xốp của lúa trong tầng sôi là: ε = 0,7
Chuẩn số Arsimet:
Ar = 5,88.105
SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 13


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
Chuẩn số Ly được tra từ đồ thò Ly = f(Ar), ta có:
Ly = 200
Vận tốc của tác nhân trong tầng sôi được tính theo công
thức:
vk = 3

Ly .µ k .g ( ρ r − ρ k )
200.20,45.10 −6.9,81(1150 − 1,037)
3
=
= 3,5 m / s

ρ k2
1,037 2

Hệ số giả lỏng của lúa trong tầng sôi:
K=

v k 3,5
=
= 2,33
vth 1,5

Vì nhiệt độ trong buồng sấy nhỏ hơn nhiệt độ trên bề
mặt lưới phân phối, nên nhiệt độ của tác nhân ở trên bề
mặt lưới phân phối là:
vl = v k

273 + t1
273 + 90
= 3,5
= 3,73 m / s
273 + t
273 + 67,5

Tốc độ thực của tác nhân qua lớp giả lỏng:
v kt =

v k 3,5
=
= 5 m/s
ε 0,7

III- TỐC ĐỘ CÂN BẰNG:
Khi vật liệu bắt đầu bò lôi cuốn: ε = 1
Chuẩn số Reynold:
Re =

Ar
18 + 0,61 Ar

=

5,88.10 5
18 + 0,61 5,88.10 5

= 1210

Chuẩn số Liasenco:
Ly =

Re 3
1210 3
=
= 3015,4
Ar 5,88.10 5

Vận tốc cân bằng của lúa:
vc = 3

Ly .µ k .g ( ρ r − ρ k )
3015,4.20,45.10 −6.9,81(1150 − 1,037)

3
=
= 8,65 m / s
ρ k2
1,037 2

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 14


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
Vận tốc chủ đạo của dòng khí qua lưới: vak
Chọn:

vak = 2vc = 2.8,65 = 17,3 m/s

IV- THỜI GIAN SẤY:
Độ ẩm tới hạn của lúa là ωk = 13,5% (tính trên căn
bản vật liệu khô tuyệt đối: W k=15,6%), nên quá trình sấy
lúa từ ω1 = 20% đến ωk = 13,5% là giai đoạn sấy đẳng tốc và
từ ωk = 13,5% đến ω2 = 13% là giai đoạn sấy giảm tốc.
Chuẩn số Reynold:
Re =

vk d
3,5.2,76.10 −3
=
= 699

εν k 0,7.19,75.10 −6

Chuẩn số Fedorov:
Fe = d .3

4.( ρ r − ρ k ) g
3.ν k ρ k
2

= 2,76.10 −3 3

4(1150 − 1,037)9,81
= 92,1
3.(19,75.10 −6 ) 2 1,037

Chuẩn số Nusselt:
Nu = 0,0151.Fe 0,74 Re 0,65 (

h0 −0,34
− 0 , 34
)
= 4,09.h0
d

Chọn chiều cao lớp hạt ban đầu ở trạng thái tónh h 0 =
0,05 m
Khi đó:
Nu = 4,09.(0,05) −0,34 = 11,326

Hệ số cấp nhiệt của tác nhân đến vật liệu:

α=K

Nu.λ k
11,326.10,62.10 −2
= 0,8
= 348,64 Kj / m 2 h 0 K
−3
d
2,76.10

Với K là hệ số hiệu chỉnh, lấy K=0,8
Tốc độ sấy dẳng tốc:
N = Jm. f

Trong đó:

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 15


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
Jm: cường độ bay hơi của dòng ẩm (kg/m 2h)
f: diện tích bề mặt riêng khối lượng của vật liệu
(m2/kg)
Ta có:
Jm =

q m α (t − θ m )

=
r
r

t: nhiệt độ trung bình của tác nhân trong buồng sấy
t = 67,50C
θm:nhiệt độ của vật liệu trong buồng sấy
θ m = 33,5 0 C

r: ẩn nhiệt hoá hơi của nước
r = 2417,7 kJ/kg
⇒ Jm =

348,64(67,5 − 33,5)
= 4,9 kg / m 2 h
2417,7

N = Jmf = 4,9.1,31 = 6,42 h-1
Nhưng thực tế diện tích bề mặt tự do trao đổi ẩm chỉ
khoảng 50 ÷ 60%, nên tốc độ sấy đẳng tốc thực tế là:
N = 6,42.0,5 = 3,21 h-1
Thời gian sấy đẳng tốc:
τ1 =

W1 − Wk 0,25 − 0,156
=
× 60 = 1,76 ph
N
3,21

Thời gian sấy giảm tốc:

τ2 =

Wk
W
0,156
0,156
2,3 lg k =
× 60 × 2,3 lg
= 0,14 ph
N
W2
3,21
0,149

Vậy thời gian sấy vật liệu là:
τ = τ 1 + τ 2 = 1,9 ph

V- KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ:
SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 16


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
a- Lưới phân phối:
Diện tích:
Fp =

L
30172
=
= 2,3 m 2
ρ k v k 1,037 × 3,5 × 3600

Đường kính tương đương:
D=

4 × Fp

π

= 1,7 m

Đường kính lỗ lưới: dựa vào kích thước của hạt vật liệu,
để hạt không lọt qua, ta chọn lỗ có đường kính 2,5 mm
Tỷ số tiết diện chảy và lưới:
v ak = v k ×

Fp
Fd

⇒

Fp
Fd

=

v ak
= 4,94
vk

Chọn lưới có cách đục lỗ như sau:

Diện tích lưới: t2
Diện tích lỗ lưới: 2 × π ×

d2
= 1,57d 2
4

d: đường kính lỗ lưới.
Fp
Fd

=

t2
= 4,94
1,57 d 2

⇒ t = 7 mm

b- chiều cao buồng sấy:
SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 17

Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
Bao gồm chiều cao lớp giả lỏng và chiều cao buồng
phân ly
- Chiều cao lớp giả lỏng:
1− ε0
1 − 0,56
= 0,05 ×
= 0,0733 m
1− ε
1 − 0,7
= 73,3 mm

h = h0 ×

Để đảm bảo chế độ thuỷ động tốt, ta chọn chiều cao
lớp tầng sôi bằng bốn lần chiều cao vùng ổn đònh. Tức là:
h = 4 × h0 = 200 mm

- Chiều cao buồng phân ly:
Chiều cao này có thể xác đònh theo công thức kinh
ngiệm:
H pl
D

= 0,08 × Fr

0 , 65

 µp
× 
 Fd





0 , 25

v
×  k
 vc





0 , 35

Trong đó:
Fr: chuẩn số Frude, Fr =

vk
g×d

=

3,5

9,81 × 2,76.10

−3

= 21,27

v k =3,5 m/s
v c =8,65 m/s

D = 1,7 m
Fd =

2,3
= 0,466 m 2
4,94

⇒ H pl = 60 mm

Tuy nhiên để đảm bảo cho quá trình hoạt động, ta chọn
chiều cao buồng phân ly bằng 2,5 lần chiều cao lớp tầng sôi:
h p = 2,5 × 200 = 500 mm

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 18


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
Đường kính buồng phân ly: buồng phân ly phải có đường

kính lớn hơn đường kính vùng tầng sôi để đảm bảo việc
phân ly được tốt. Khả năng phân ly phụ thuộc khá nhiều
vào đường kính buồng phân ly.
Chọn:
F pl = 1,3 × F p = 1,3 × 2,3 = 2,99 m 2
⇒ D pl =

4 × F pl

π

=2m

- Vậy chiều cao chính của buồng sấy tính từ lưới phân
phối là:
H = hs + h pl = 200 + 500 = 700 mm = 0,7 m

VI- BỀ DÀY THIẾT BỊ:
a- Lưới:
Khối lượng vật liệu thường xuyên nằm trên lưới:
G = F p × h0 × ρ v = 2,3 × 0,05 × 500
= 57,5 kg

p suất trên lưới:
P=

g × G 9,81 × 57,5
=
Fp
2,3

= 245,25 N / m 2

Chiều dày lưới tính theo công thức:
S = D×

K×P
+C
[σ ] × ψ

Trong đó:

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 19


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
-ψ : hệ số hàm yếu do lưới có đục lỗ.
D − n × d l t 2 − 2d l 7 2 − 2 × 2,5
=
=
D
t 2
7 2
= 0,495

ψ =

- K =0,187 : Hệ số cấu tạo (lắp bằng bulong)
- [σ ] = 140.106 N/m2
- D = 1,7 m
-C: hệ số bổ sung do tính toán và độ mài mòn.
⇒ S = 1,7 ×

0,187 × 245,25
+C
140.10 6 × 0,495

= 0,7 mm + C

Chọn: C=1 mm
⇒ S = 1,7 mm ≈ 2 mm

Vậy bề dày lưới là: 2 mm
b- buồng sấy:
Thân buồng sấy chòu tác dụng của lực nén chiều trục.
Theo điều kiện bền khi l ≤ 5 D ta có:
S, =

P
π × D × [σ n ]

Trong đó:
P: lực nén chiều trục
P = 57,5 × 9,81 = 564,4 N

[σ n ] :ứng

suất cho phép khi nén của vật liệu chế

tạo

[σ ]

= 140 N/mm2 = 140.106 N/m2 (chọn vật liệu chế tạo

là thép CT3)

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 20


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
S=

564,4
+ C = 7,55.10 −4 + C
π × 1700 × 140

mm

C: hệ số bổ sung
Chọn: S=2 mm
+ Điều kiện ổn đònh:
Ta có:
S≥

P
π × Kc × E

Trong đó:
E = 19,6.10 4 N / mm 2

(môdun đàn hồi)

Khi:
D
1700
=
= 425 ≥ 250
2× S 2× 2

thì

K c = kc
k c = 0,118 ,

thông số này phụ thuộc vào trò số

D
2× S

Vậy:
P
564,4
=

= 0,0885 mm
π × Kc × E
π × 0,118 × 19,4.10 4

Ta thấy S=2mm thoả mãn điều kiện ổn đònh.
+ Điều kiện bền:
σ = Kc × E ×

S
2
= 0,118 × 19,4.10 4 ×
= 26,9
D
1700

vì σ = 26,9 < σ n = 140 nên thoả điều kiện bền.
Vậy chiều dày thiết bò là S = 2 mm
VII. BỘ PHẬN NHẬP LIỆU:

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 21


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
Chọn bộ phận nhập liệu dạng vít xoắn, vít xoắn đặt
nằm ngang
Năng suất của vít tải được tính theo công thức:
Q = 47.D 2 .n.s.ρ .ϕ .C T/h

Trong đó:
D: đường kính ngoài của cánh vít, m
n: số vòng quay của trục vít, v/ph. Số vòng quay lớn
nhất của trục vít có thể xác đònh theo công thức thực
nghiệm:
n=

A
D

v/ph

A: hệ số thực nghiệm, chọn A=50
s: bước vít, s = (0,8 – 1)D. chọn s=D, m
ρ : khối lượng riêng của thóc, T/m3. ρ = 1150.10-3 T/m3
ϕ : hệ số chứa đầy, đối với thóc ta chọn bằng 0,4

C: hệ số tính tới việc giảm năng suất khi vít tải
đặt ngiêng. Trong trường hợp này do vít tải đặt nằm ngang
nên C=1
⇒ D5/ 2 =

Q
⇒ D = 0,12 m
47. A.ρ .ϕ .C

Chọn đường kính của cánh vít theo tiêu chuẩn là 0,125m,
bước vít 0,125 m
Công suất của động cơ truyền động cho vít tải: đối với

vít tải nằm ngang ta sử dụng công thức sau
N = C0 ×

Q.L
KW
367 × η

Trong đó:
Q: năng suất của vít tải, T/h
SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 22


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn
C0: hệ số trở lực được xác đònh bằng thực nghiệm.
Đối với thóc ta chọn bằng 1,2
L: chiều dài vít tải, chọn L=2m
η : hiệu suất truyền động của động cơ, chọn bằng

0,85
⇒ N = 42W

VIII. BỘ PHẬN THÁO LIỆU:
Ở đây ta chọn bộ phận tháo liệu là một ống hình
tròn, đường kính là 150mm. Thóc khi đạt đến độ khô cần
thiết sẽ nổi lên trên và tự động được đưa ra ngoài theo ống
tháo liệu này. Sở dó thóc có thể tự động ra ngoài là do
tính chất đặc biệt của lớp hạt ở trạng thái tầng sôi, lúc

này lớp hạt giống như là một khối chất lỏng và có thể tự
chảy ra ngoài.

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 23


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn

Phần IV

TÍNH THIẾT BỊ PHỤ

I. CALORIFE
Nhiên liệu sử dụng ở đây là dầu FO. Để cho nhiệt độ
của không khí được ổn đònh khi vào buồng sấy, ta có thể
tiến hành gia nhiệt không khí một cách gián tiếp; tức là ta
dùng dầu để đốt lò hơi tạo ra hơi nước bão hoà ở 2atm
(1190C), sau đó đưa lượng hơi nước bão hoà này qua thiết bò
trao đổi nhiệt với không khí. Ưu điểm của phương pháp này
là không khí ra khỏi calorife không có bụi bẩn, bồ hóng,
thóc sau khi sấy sẽ không bò đen, bẩn thuận lợi cho việc
xuất khẩu. Ngoài ra nhiệt độ của không khí ổn đònh sẽ giúp
cho quá trình sấy hoạt động ổn đònh.
Như vậy calorife ở đây là thiết bò trao đổi nhiệt, ta chọn
thiết bò trao đổi nhiệt ống chùm, tác nhân đun nóng là hơi
nước bão hoà ở nhiệt độ 119,6 0C áp suất 2atm. Hơi nước
bão hoà đi trong ống, còn không khí đi ngoài ống.

Sự biến đổi nhiệt độ của hơi nước và không khí:

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 24


Đồ án môn học QT&TB
GVHD: Phạm Văn Bôn

119,
60C

119,
60C
900C

270C

∆t log =

∆t max − ∆t min
∆t
ln max =55,24
∆t min

Nhiệt lượng cung cấp:
Q=L(I1 – I0)
= 30172(132-72) = 1,81.106 Kj/h
Chọn hiệu suất calorife là 0,85

Vậy nhiệt lượng cung cấp có thể kể đến hiệu suất
calorife là
Q=2,13.106 Kj/h
Chọn ống có đường kính 38/36 mm
Chiều dài ống 3m
1. Hệ số cấp nhiệt phía không khí
Các thông số của không khí ở nhiệt độ trung bình 58,5 0C
ν =18,97.10-6 m2/s
λ =2,9.10-2 W/m0K

Chọn vận tốc khí đi trong thiết bò là 15m/s
Chuẩn số Re:
Re =

w× dn
=3,005.104
ν

SVTH: Lương Thành Đồng

Trang 25