Đồ án quá trình thiết bị Sấy thùng quay Cuo năng suất 7,89 tấn

Đồ án: Sấy thùng quay CuO

GVHD: PGS.Nguyễn Thế Hữu

MỤC LỤC
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ.....................................................5
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG..............................................................8
1.1. Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy...........................................................8
1.2. Giới thiệu về máy sấy thùng quay.......................................................15
1.3. Giới thiệu về vật liệu sấy Đồng(II) oxit...............................................17
1.4. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy thùng quay...............19
CHƯƠNG 2....................................................................................................22
TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU...............................................22
2.1. Thông số ban đầu.................................................................................22
2.2.Tính toán các thông số của nhiên liệu...................................................24
CHƯƠNG 3....................................................................................................36
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH...................................................................36
3.1. Cân bằng vật liệu.................................................................................36
3.2. Các thông số cơ bản của thùng sấy......................................................36
3.2.4. Số vòng quay của thùng.......................................................................38
3.3. Quá trình sấy lý thuyết.........................................................................41
3.4. Quá trình sấy thực tế............................................................................43
CHƯƠNG 4.......................................................................................................57
TÍNH TOÁN CƠ KHÍ.......................................................................................57
4.1. Tính toán hệ thống dẫn động...................................................................57
4.1.1. Tính toán và lựa chọn động cơ..........................................................57
4.1.2. Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí..................................58
4.2. Tính toán bộ truyền động bánh răng.......................................................60
4.2.1. Chọn vật liệu.....................................................................................60
4.2.2. Xác định ứng suất cho phép..............................................................61
4.2.3. Các thông số cơ bản của bộ truyền...................................................63

4.3. Kiểm tra độ bền thân thùng.....................................................................72
4.3.1. Trọng lượng của vật liệu trong thùng...............................................72
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

1

Khoa: CN Hóa


Đồ án: Sấy thùng quay CuO

GVHD: PGS.Nguyễn Thế Hữu

4.3.2. Trọng lượng thùng rỗng....................................................................72
4.3.3. Trọng lượng bánh răng vòng.............................................................73
4.3.4. Trọng lượng cánh xới........................................................................74
4.3.5. Trọng lượng vành đai........................................................................74
4.3.6. Khoảng cách hai vành đai.................................................................75
4.3.7. Tải trọng trên một đơn vị chiều dài thùng không kể bánh răng vòng75
4.3.8. Momen uốn do tải trọng này gây ra..................................................75
4.3.9. Momen uốn do bánh răng vòng gây ra.............................................75
4.3.10. Momen chống uốn..........................................................................76
4.3.11. Ứng suất thân thùng........................................................................76
4.4. Tính toán vành đai...................................................................................76
4.4.1 . Tải trọng trên một vành đai..............................................................76
4.4.2. Phản lực của con lăn.........................................................................77
4.4.3. Bề rộng của vành đai........................................................................77
4.4.4. Bề dày của vành đai..........................................................................77
4.4.5. Momen uốn.......................................................................................78
4.4.6. Momen chống uốn...........................................................................78

4.4.7. Các thông số của vành đai................................................................79
4.5. Tính toán con lăn đỡ................................................................................79
4.5.1. Bề rộng của con lăn..........................................................................79
4.5.2. Đường kính của con lăn....................................................................79
4.5.3. Ứng suất tiếp xúc..............................................................................80
4.5.4. Các thông số của con lăn đỡ.............................................................81
4.6. Tính toán con lăn chặn............................................................................81
4.6.1. Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn............................................81
4.6.2. Xác định bán kính con lăn chặn........................................................81
4.6.3. Kiểm tra độ bền của con lăn chặn.....................................................82
4.6.4. Các thông số của con lăn chặn..........................................................83
CHƯƠNG 5....................................................................................................83
SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

2

Khoa: CN Hóa


Đồ án: Sấy thùng quay CuO

GVHD: PGS.Nguyễn Thế Hữu

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ........................................................................83
5.1. Tính toán buồng đốt................................................................................83
5.1.1. Diện tích bề mặt ghi lò......................................................................83
5.1.2. Thể tích buồng đốt............................................................................84
5.1.3. Chiều cao của buồng đốt...................................................................84
5.1.5. Tỉ lệ mắt ghi: f/F...............................................................................85
5.2. Tính toán và chọn quạt............................................................................85

5.2.1. Năng suất quạt..................................................................................85
5.2.2. Công suất của quạt............................................................................86
5.2.3. Chọn quạt..........................................................................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................92
Kết luận:............................................................................................................93

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

3

Khoa: CN Hóa


Đồ án: Sấy thùng quay CuO
BỘ CÔNG THƯƠNG

GVHD: PGS.Nguyễn Thế Hữu
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP NỘI

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Họ và tên SV :Nguyễn Thị Thu Hà

Mã SV: 1041120164

Lớp: ĐH Công nghệ hóa 3

Khoá: 10

Khoa:Công nghệ kĩ thuật Hoá học
Giáo viên hướng dẫn : PGS.Nguyễn Thế Hữu
NỘI DUNG
Thiết kế hệ thống máy sấy thùng quay dùng để sấy Đồng(II)oxit CuO năng
suất 7,89 tấn/giờ.
Các số liệu ban đầu:
- Độ ẩm đầu của vật liệu: 8,79%
- Độ ẩm cuối của vật liệu: 1,1%
- Nhiệt độ không khívào :2790C
- Nhiệt độ không khíra :800
Phần thuyết minh
1.Mở đầu.
2.Vẽ và thuyết minh dây chuyền.

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

4

Khoa: CN Hóa


Đồ án: Sấy thùng quay CuO

GVHD: PGS.Nguyễn Thế Hữu

3.Tính toán thiết bị chính.
4.Tính toán và chọn thiết bị phụ.

5.Tính toán về cơ khí.
6.Kết luận.

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

5

Khoa: CN Hóa


ST
T

SLỜ

Tên bản vẽ

Khổ giấy

Số lượng

I

1

Vẽ dây chuyền sản xuất

A4

01

2

Vẽ máy sấy thùng quay

A0

01

MỞ
ĐẦU

ấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất. Trong
nghành công nghiệp hóa chất, thực phẩm ,chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, đồ
gốm….Kỹ thuật sấy đóng vai trò quan trọng trong các dây chuyền sản xuất.Trong
nghành hóa chất vật liệu xây dựng, quá trình sấy dùng để tách nước và hơi nước ra
khỏi nguyên liệu và sản phẩm do đólàm nâng cao chất lượng sản phẩm .
Đồ án về nội dung Sấy là một trong những bài tập lớn nằm trong chương trình
của bộ môn Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm thuộc khoa
Công nghệ kĩ thuật hoá học của trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội, nó giúp cho
sinh viên có kĩ năng hơn trong các quá trình tra cứu số liệu, tính toán, đồng thời nắm
vững hơn về công nghệ sấy nói riêng và các quá trình trong công nghệ Hoá học nói
chung.
Được cô giáo() giao nhiêm vụ: “Tính toán và thiết kế hệ thốngmáysấy thùng
quay để sấy Đồng(II) oxit với năng suất 7,89 tấn/giờ”. Dựa trên những kiến thức đã
học cùng với sự hướng dẫn tận tình của cô em đã hoàn thành đồ án của mình.
Em xin chân thành cảm ơn cô ( ) cùng các thầy cô trong khoa Công Nghệ Hoá
đã chỉ bảo, giúp đỡ tận tình em trong suốt thời gian em thực hiện đồ án này. Do hạn
chế về tài liệu tham khảo và các kiến thức nên bản đồ án này chắc chắn không tránh
khỏi sai sót, em mong nhận được sự góp ý, sửa chữa của các thầy cô để bài làm của

Em xin chân thành cảm ơn!

em được hoàn thiện nhất.

Sinh viên thực hiện:Nguyễn ThịThu Hà
Lớp

: ĐH Hoá3—K10


CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy
1.1.1. Khái niệm về sấy
Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu. Quá trình
sấy có thể tiến hành tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời ,
năng lượng gió…(gọi là quá trình phơi hay sây tự nhiên).Dùng các phương pháp
này tuy đỡ tốn nhiệt năng nhưng không chủ động diều chỉnh được vận tốc của quá
trình theo yêu cầu kĩ thuật sấy, năng suất thấp … Bởi vậy trong ngành công nghiệp
người ta thường tiến hành quá trình sấy nhân tạo bằng nguồn năng lượng do con
người tạo ra.
Quá trình sấy được thực hiện như sau: Vật thể được gia nhiệt để đưa nhiệt độ lên
đến nhiệt độ bão hòa ứng với áp suất của hơi nước trên bề mặt của vật thể. Vật thể
được cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm sau đó được thoát ra ngoài môi trường.
Tóm lại, trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụ
thể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền ẩm từ
trong vật sấy ra ngoài bề mặt sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy ra ngoài
môi trường. Các quá trình truyền nhiệt, chuyển khối trên được xảy ra đồng thời
trên vật sấy và chúng có quan hệ qua lại lẫn nhau.
1.1.2. Phương pháp sấy

Có nhiều cách để phân loại các phương pháp sấy. Thông thường, người ta thường
chia ra thành các phương pháp như sau:
a.Dựa vào tác nhân sấy:


- Sấy bằng khói lò
- Sấy bằng không khí nóng
- Sấy bằng tia hồng ngoại : Là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng
ngoại để làm khô vật liệu.
- Sấy bằng dòng điện cao tần : Là phương pháp sấy dùng năng lượng điện
trường để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của vật liệu.
b. Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy.
- Sấy đối lưu : Là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp giữa vật liệu sấy với
tác nhân sấy.
- Sấy tiếp xúc : Là phương pháp sấy mà tác nhân sấy tiếp xúc gián tiếp với vật
liệu sấy qua một vách ngăn.
- Sấy thăng hoa : Là phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không rất
cao, nhiệt độ rất thấp nên ẩm trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn
thành trạng thái khí.
Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, công nghệ và thiết bị sấy đôi lưu
được sử dụng phổ biến hơn cả.
c. Dựa vào phương pháp làm việc
- Máy sấy liên tục.
- Máy sấy gián đoạn.
d. Dựa vào áp suất làm việc
- Sấy chân không.
- Sấy áp suất thường.
e. Dựa vào cấu tạo thiết bị

- Thiết bị sấy buồng.
- Thiết bị sấy hầm.
- Thiết bị sấy tháp.
- Thiết bị sấy phun.
- Thiết bị sấy thùng quay.
1.1.3. Một số yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy
a. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí
Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió…, việc
nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nước trong nguyên
liệu giảm xuống càng nhiều. Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạn cho phép vì
nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho
nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự
chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặt ngoài. Nhưng với nhiệt độ làm
khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự
thối rữa, hủy hoại nguyên liệu. Nhiệt độ sấy thích hợp được xác định phụ thuộc
vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ chức của thịt quả và đối với các nhân tố
khác. Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác
nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩm trong quá trình sấy cao hơn 600 thì protein bị biến
tính, nếu trên 900 thì fructaza bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin
tạo polyme cao phân tử chứa N và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ra
mạnh mẽ. Nếu nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị
dinh dưỡng và mất giá trị cảm quan của sản phẩm.


Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếch tán ngoại
bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội thì chậm lại
dẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làm khô.
b.Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí
Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc độ gió
quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy. Vì tốc độ chuyển động

của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá tŕnh
sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại. Vì vậy, cần phải có một
tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô.
Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá tŕnh làm khô, khi hướng gió song song
với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh. Nếu hướng gió thổi tới
nguyên liệu với góc 45oC thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổi thẳng vuông
góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm.
c. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí
Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá
trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm lại. Các
nhà bác học Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ ẩm tương đối của
không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm tương đối
của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừng lại và bắt đầu xảy
ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại.
Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránh hiện tượng
tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn tức là vừa sấy
vừa ủ.
Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí 50%
đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao. Do đó, một trong


những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến hành làm lạnh để
cho hơi nước ngưng tụ lại. Khi hạ thấp nhiệt độ của không khí dưới điểm sương
hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí cũng được hạ
thấp. Như vậy để làm khô không khí người ta áp dụng phương pháp làm lạnh.
d. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu
Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Nguyên liệu càng bé,
càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích thước quá bé
và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ.
Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí quyển) thì

tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyên
liệu δ.
e.Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm
Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội và khuếch tán
ngoại phù hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô. Trong khi làm khô quá
tŕnh ủ ẩm người ta gọi là làm khô gián đoạn.
f. Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu
Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp,
cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit, chất khoáng,
protein, vitamin và kết cấu tổ chức thịt quả chắc hay lỏng lẻo...
1.1.4. Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống
Sấy là quá trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt. Ngày xưa
người ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản là phơi nắng. Tuy
nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn là cần diện tích sân phơi rộng và phụ thuộc vào


thời tiết, đặc biệt bất lợi trong mùa mưa. Vì vậy, trong các ngành công nghiệp
người ta thường phải tiến hành quá trình sấy nhân tạo.
- Kết quả của qúa trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên. Điều
đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau.
Ví dụ:
+ Đối với các nông sản và thực phẩm thì tăng cường tính bền vững trong
bảo quản.
+ Đối với các nhiên liệu ( củi, than) được nâng cao nhiệt lượng cháy, đối
với các gốm sứ thì làm tăng độ bền cơ học…
+ Và ngoài ra tất cả các vật liệu sau khi sấy đều được giảm giá thành vận
chuyển.
- Do các ý nghĩa đã nêu trên mà đối tượng của quá trình sấy thật đa dạng, bao
gồm nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm trong các giai đoạn khác nhau
của qúa trình sản xuất và chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau. Nói

cách khác, kỹ thuật sấy được ứng dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp và
nông nghiệp.
- 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. Hầu hết các vật liệu trong quá trình sản
xuất đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm. Như vậy trong thực
tế có thể xem sấy là qúa trình tách ẩm bằng phương pháp nhiệt.
- Việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong qúa trình sấy được tiến hành
theo các phương pháp truyền nhiệt đã biết.
Ví dụ :
+ Cấp nhiệt bằng đối lưu gọi là sấy đối lưu.


+ Cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc.
+ Cấp nhiệt bằng bức xạ gọi là sấy bức xạ.
+ Ngoài ra, còn có các phương pháp sấy đặc biệt như sấy bằng dòng điện
cao tần, sấy thăng hoa, sấy chân không…
- Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trong qui trình
công nghệ sản xuất của nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấy khô.
- Để chất lượng sản phẩm ngày càng được nâng cao, công nghệ sấy cũng được
cải tiến và phát triển như trong nghành hải sản, rau quả và nhiều loại thực phẩm
khác. Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu…sau khi thu hoạch
cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ bị giảm chất lượng thậm chí bị hỏng
dẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch.
Do nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bị sấy để
sấy các loại sản phẩm khác nhau.Ngoài ra đôi khi cùng một loại sản phẩm nhưng
nếu yêu cầu về qui mô sấy khác nhau thì cũng đòi hỏi thiết bị sấy phù hợp. Đối với
từng loại sản phẩm đã được biết trước, nhằm đạt được các yêu cầu của sản phẩm
sấy với chi phí nhiên liệu và đầu tư thiết bị ban đầu thấp nhất.
1.2. Giới thiệu về máy sấy thùng quay
Hệ thống máy sấy thùng quay là hệ thống máy sấy làm việc liên tục chuyên

dùng để sấy các vật liệu dạng bột, hạt, cục nhỏ như: cát, than đá, các loại quặng,
đường, muối, và các loại hóa chất như : NaHCO , BaCl …ngũ cốc, mì chính. Hệ
thống dùng nhiên liệu đốt có thể là dầu hoặc than cấp nhiệt cho buồng đốt.


Hình 1: Máy sấy thùng quay trong một quá trình sản xuất thực tế
Cấu tạo của máy sấy thùng quay gồm 3 phần chính:
-

Buồng đốt.

-

Thùng quay để trao đổi nhiệt liên tục với vật liệu sấy.

-

Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò.

Cấu tạo chính của máy sấy thùng quay là thùng sấy. Thùng sấy là một ống
hình trụ tròn bằng vật liệu thép, trong đó có lắp các cánh xáo trộn để phân vùng
hoặc không. Tùy theo đường kính của ống thép mà chiều dày của thành ống có thể
từ 10 - 14 mm. Ống thép này được đặt nghiêng 1 - 6 trên 2 ổ trục quay, để tránh
tình trạng ống bị trôi khi quay ở 2 ổ trục có bệ đỡ bằng con lăn chống trôi. Đầu cao
của ống có buồng đốt cấp nhiệt và bên trên có ống dẫn vật liệu vào. Đầu thấp của
ống có buồng cuối lò, bên dưới có ống dẫn vật liệu ra khỏi thùng sấy sang gầu tải
đưa lên silo chứa. Bên trong buồng cuối lò có gắn quạt hút, ống khói và xyclon
lắng bụi tạo thành hệ thống thông gió bên trong máy sấy.
Bên trong thùng sấy người ta lắp các cánh để xáo trộn vật liệu làm quá trình
trao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn. Các đệm ngăn trong thùng

vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theo tiết diện thùng vừa làm tăng bề mặt
tiếp xúc. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy và độ ẩm
của nó. Các loại đệm ngăn được dùng phổ biến trong máy sấy thùng quay gồm :
- Đệm ngăn loại mái chèo nâng và loại phối hợp dùng khi sấy những vật
liệu cục to, ẩm, có xu hướng đóng vón lại, loại này có hệ số chứa đầy vật liệu
không quá 10 - 20 %.
- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng không thông với nhau.


- Đệm ngăn phân phối hình chữ thập và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiết
diện của thùng, được dùng để sấy vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng quay vật
liệu được đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc pha lớn.
- Đệm ngăn kiểu phân khu để sấy các hạt đã đập nhỏ, bụi. loại này cho
phép hệ số chứa đầy từ 15 - 25 %.
Nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 200C thì dùng khói lò nhưng không dùng cho nhiệt
độ lớn hơn 800C.

 Ưu điểm của hệ thống sấy thùng quay:
-

Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy
và tác nhân sấy. Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100 kg ẩm bay hơi/ m.h.

-

Thiết bị gọn, có thể cơ khí hóa và tự động hóa toàn bộ khâu sấy.
 Nhược điểm của hệ thống sấy thùng quay:

- Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn. Do đó trong nhiều
trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm.

- Không sấy được các vật liệu dễ vỡ.
1.3. Giới thiệu về vật liệu sấy Đồng(II) oxit
1.3.1. Tính chất
a. Tính chất vật lí
Đồng(II)oxit (công thức là CuO), tên tiếng Anh là Copper(II)oxide là chất bột, màu
đen có kiến trúc tinh thể chưa biết được chính xác. CuO có phân tử gam là 79,54
g/mol, nóng chảy ở nhiệt độ 1026°C ở trên nhiệt độ này thì sẽ bị mất bớt oxi biến
thành Cu2O.
b. Tính chất hóa học


CuO là một oxit kim loại có tính lưỡng tính
 Tính kim loại:
- Tác dụng với axit vô cơ tạo thành
muối tương ứng và nước
CuO + 2HCl

CuCl2 +

H2O
- Tác dụng với oxit axit tạo ra muối
3CuO + P2O5 -> Cu3(PO4)2
 Tính phi kim loại: Thể hiện trong quá trình hòa tan trong kiềm nóng
chảy để hình thành muối cuprit tương ứng
2MOH + CuO + H2O

M2[Cu(OH)4]

 Có khả năng tạo phức với một số chất, điển hình là với NH3
CuO + 4NH3 + H2O

[Cu(NH3)4](OH)2

 Khi đun nóng với các tác nhân khử như H2, CO… thì CuO bị khử
thành kim loại Cu
CuO + CO

Cu + CO2

c. Điều chế
Trong phòng thí nghiệm, CuO được chuẩn bị bằng cách nung nóng Cu(NO 3)2 ,
Cu(OH)2 , CuCO3... ở nhiệt độ cao.
Nó có thể được hình thành bằng cách nung nóng Cu trong không khí ở nhiệt độ
khoảng 500- 600°C
2Cu + O2 ~600°C

2CuO


Hoặc làm mất nước từ Cu(OH)2
Cu(OH)2

50-80°C

CuO + H2O

1.3.3. Ứng dụng của CuO
CuO được ứng dụng nhiều trong công nghiệp chế tạo thủy tinh và gốm sứ. Nó còn
là điểm khởi đầu cho việc sản xuất các muối đồng khác.

 CuO được dung trong men gốm để tạo ra màu lục. Thủy tinh có chứa
keo đồng có màu đỏ thắm
 CuO có thể được sử dụng để xử lý một cách an toàn các chất độc hại
như xyanua, hidrocacbon, hidrocacbon halogen hóa và dioxin thông
qua quá trình oxi hóa
 Các chất bảo quản gỗ có thành phần chủ yếu là từ CuO.
1.4. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy thùng quay
4.1.1. Sơ đồ công nghệ

Hình 2:Máy sấy thùng quay


1.Thùngquay

2.Vànhđaiđỡ

3.ConLănđỡ

4.Bánhrăng

5.Phễuhứngsảnphẩm

6.Quạthút

7.Thiếtbịlọcbụi

8.Lòđốt

9.Conlăn

10.Môtơ quạtchuyểnđộng 11.Bêtông
13.Phểutiếpliệu

12.Băngtải

14.Vandiềuchỉnh

4.1.2. Nguyên lí hoạt động của máy sấy thùng quay
Máy sấy thùng quay gồm một thùng hình trụ đặt nghiêng với mặt phẳng nằm
ngang o. Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ.
Bánh đai được đặt trên bốn con lăn đỡ , khoảng cách giữa 2 con lăn cùng
một bệ đỡ có thể thay đổi để điều chỉnh góc nghiêng của thùng, nghĩa là điều chỉnh
thời gian lưu vật liệu trong thùng. Thùng quay được là nhờ có bánh răng. Bánh
răng ăn khớp với bánh răng dẫn động nhận truyền động của động cơ qua bộ giảm
tốc.
Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa và được
chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn vừa có tác dụng
phân bố đều theo tiết diện thùng, đảo trộn 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,tính chất và độ ẩm của nó. Vận tốc của khói lò hay không khí nóng
đi trong máy sấy khoảng m/s, thùng quay vòng/phút. Vật liệu khô ở cuối máy sấy
được tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm rồi nhờ băng tải xích vận chuyển vào kho.
Khói lò hay không khí thải được quạt hút vào hệ thống tách bụi,… để tách những
hạt bụi bị cuốn theo khí thải. Các hạt bụi thô được tách ra, hồi lưu trở lại băng tải
xích. Khí sạch thải ra ngoài.
Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được lớn hơn 3m/s bởi
nếu tốc độ lờn hơn 3m/s thí vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng.


Các đệm ngăn trong thùng vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theo tiết diện

thùng, vừa đảo trộn vật liệu làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân
sấy. Cấu tạo của các đệm ngăn( cánh đảo trộn) phụ thuộc vào kích thước vật liệu
và độ ẩm của nó. Các loại đêm ngăn được dùng phổ biền trong máy sấy thùng quay
gồm:

a

b

d

d

b

c

e

Sơ đồ cấu tạo cánh trong thiết bị sấy thùng quay:
a) Cánh nâng
b) Cánh nâng chia khoang
c) Cánh phân bố đều( cánh phân phối chữ thập)
d) Cánh hỗn hợp
e) Cánh phân vùng


Đối với vật liệu dạng cục to nhưng xốp, nhẹ trong thùng sấy có thể bố trí
cánh nâng( hình a).
Ngược lại với dạng vật liệu cục to, nặng thì nên bố trí cành nâng có chia

khoang( hình b).
Khi sấy vật liệu dạng hạt hoặc cục nhỏ, nhẹ người ta dùng cánh phân phối
chữ thập( hình c).
Đối với vật liệu có kích thước quá bé có thể tạo thành bụi thì nên dùng cánh
loại chia khoang kín( hình e)

CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU

2.1. Thông số ban đầu
2.1.1. Kiểu thiết bị sấy
Thùng quay, phương thức sấy xuôi chiều.
2.1.2. Điều kiện môi trường.
- Trạng thái của không khí ngoài trời nơi đặt thiết bị sấy
+ Nhiệt độ môi trường: 23,60C
+ Độ ẩm tương đối của không khí:79%
-

Hàm ẩm của không khí :
o . pbh
xo = 0,622. p  pbh .o ( kg ẩm/kg kkk )

( CT 7.3 – 273 – QTTBT4 )


Trong đó :
P : Áp suất khí quyển , mmHg; P = 760 mmHg.
P bh: Áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp không khí ẩm đã bão
hòa hơi nước, mmHg.

Pbh =

�
4026, 62 �
12 
�
�
exp � 235, 5  to =

exp{12}= 0.029 bar

→xo = = 0,014 ( kg ẩm/kg kkk ).
-

Hàm nhiệt của không khí :
Io = to + ( 2493 + 1,97.to ).xo ( kJ/kg kkk )

( CT 7.5 – 273 – QTTBT4 )
→ Io = 23,6 + ( 2493 + 1,97.23,6 ).0,014
=59,153 ( kJ/kg kkk )
Vậy, trạng thái không khí trước khi vào lò đốt
Nhiệt độ

: to = 23,6ºC.

Độ ẩm

: φo= 79 %.

Hàm nhiệt : xo = 0,014 ( kg/kg kkk ).

Hàm ẩm

: Io = 59,153( kJ/kg kkk ).

2.1.3. Vật liệu sấy là CuO với các thông số
- Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy: 8,79%
- Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy là: 1,1%
- Lượng vật liệu đưa vào máy sấy: 7,89 tấn/h hay 7890 kg/h.
2.1.4. Tác nhân sấy


Khói lò :
- Nhiệt độ khói lò vào thùng sấy : t = 2790C
- Nhiệt độ khói lò ra khỏi thùng : t2 = 800C
2.2.Tính toán các thông số của nhiên liệu
2.2.1. Thành phần của than
Nhiên liệu than đá bao gồm các thành phần sau:

Thành phần

C

% Khối lượng 78,33

H

O

N

S

4,18

3,74

1,65 3,9

W

A

5

8,2

Trong đó:
W: thành phần ẩm.
A : thành phần tro.
x : hàm lượng chất bốc x = 18%
Chuyển các thành phần sang trạng thái làm việc:
+ Độ tro của nhiên liệu ở chế độ làm việc được xác định :
A = A . = 8,2 . = 7,79%
+ Các thành phần khác:
C=C.

= 78,33. = 68,312 %

N=N.

= 1,65. = 1,439%


O = O . = 3,74. = 3,262%
H = H . = 4,18. = 3,645%
S=S .

= 3,9. = 3,401%

Tính toán tương tự ta thu được thành phần của than ở chế độ làm việc
Thành phần

Clv

Hlv

Olv

Nlv

Slv

% khối lượng

68,312

3,645

3,262 1,439 3,401 5

W

Alv

x

7,79

18

2.2.2. Nhiệt dung riêng của than đá
Áp dụng công thức tính nhiệt dung riêng của than đá
Ct= 837+3,7.to+625.x (J/kg.độ ) ( CT I.48 – 153 – STT1 ).
Trong đó :
to : Nhiệt độ của than trước khi vào lò đốt, to= 23,6oC
x: Hàm lượng chất bốc, x = 18%
→ Ct = 837 + 3,7.23,6 + 625.0,18 = 1036,82 ( J/kgoC )=1036,82.10-3 ( kJ/kg.ºC ).

2.2.3. Nhiệt trị của than
Nhiệt trị cao của than :
Qc = 339.Clv + 1256.Hlv – 109.(Olv – Slv) ( kJ/kg )
(VII.37 – 110 – STT2 )
→ Qc = 339. 68,312+ 1256.3,645 - 109.( 3,262-3,401)
→ Qc = 27751,039 (kJ/kg).


Nhiệt trị thấp của than :
Qth = Qc – 25.( 9Hlv + W )

(2.24-Kỹ thuật sấy-20)

= 27751,039– 25.( 9.3,645 + 5 )
= 26805,914 ( kJ/kg )
2.2.4. Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg than
Để cung cấp cho các phản ứng cháy, thành phần của oxi trong không khí là 20,9%.
Các phản ứng cháy xảy ra:
C + O2 CO2
2H2 +O2 2H2O
S + O2 SO2
Lượng không khí khô lí thuyết để đốt cháy 1 kg than:
Lo = 0,115.Clv + 0,346.Hlv +0,043.( Slv – Olv )
( Công thức VII.38 – 111 – STT2 )
Lo = 0,115.68,312 + 0,346.3,645 + 0,043.( 3,401 – 3,262)
= 9,123 (kg không khí khô/kg than )
2.2.5. Entanpi của nước trong hỗn hợp khói
In= (2493 + 1,97.t).103

(J/kg)

Trong đó: t là nhiệt độ hỗn hợp khói vào lò (t = 279)
In = (2493 + 1,97.279).103 = 3042630(J/kg)
= 3042,63 (kJ/kg)


2.2.6. Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn
Do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, vì thế trong thiết bị
sấy thùng quay dùng khói lò làm tác nhân sấy người ta phải tổ chức hoà trộn với
không khí ngoài trời để cho một hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp. Vì vậy, trong hệ
thống sấy thùng quay người ta xem hệ số không khí thừa là tỷ số giữa không khí
khô cần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vào

buồng hoà trộn với lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy.
Để tính hệ số không khí thừa không khí ở buồng đốt và trộn người ta sử dụng
phương pháp cân bằng nhiệt lò đốt than.
2.2.6.1. Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than
Qv = Q1 + Q2 + Q3 ( kJ )
Trong đó :
Q1 : Nhiệt lượng than mang vào ( tính cho 1kg than ).
Q2 : Nhiệt lượng do không khí mang vào.
Q3 : Nhiệt do đốt 1 kg than.
a. Nhiệt lượng do than mang vào :
Q1 = Cn.tn
Trong đó :
Cn : Nhiệt dung của than ; Cn = 1036,82.10-3 ( kJ/kgoC )
tn : Nhiệt độ của than ( nhiệt độ môi trường ); tn = 23,6oC
→Q1 = 23,6. 1036,82 .10-3 = 24,469( kJ )
b. Nhiệt lượng do không khí mang vào :