Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều để sấy CuO với năng suất 320 tấnngày.

Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
----------------------------

--------------------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Họ và tên HS-SV: Nguyễn Thị Á Hậu
Lớp: ĐH hóa dầu 2
Khoa: Công nghệ hóa
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh
NỘI DUNG
Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều để sấy CuO với năng suất
320 tấn/ngày.
Các số liệu ban đầu:




STT

1
2

Độ ẩm đầu của vật liệu: 12%
Độ ẩm cuối của vật liệu: 1,5%
Nhiệt độ khói vào: 750°C
Nhiệt độ khói ra: 100°C
TÊN BẢN VẼ
Khổ giấy
Vẽ dây chuyền sx A4
Vẽ máy sấy thùng A0
quay
MỤC LỤC

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 1

Số lượng
1
1


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

Chương 1.GIỚI THIỆU CHUNG......................................................................................... 10

1.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy........................................................................10
1.1.1 Khái niệm và mục đích..................................................................................... 10
1.1.2 Phân loại phương pháp sấy..........................................................................10
1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy...............................................13
1.1.4 Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống..............................................15
1.1.5 Đặc điểm của khói nóng..................................................................................17
1.2 Giới thiệu về máy sấy thùng quay......................................................................19
1.2.1 Cấu tạo.................................................................................................................... 19
a) Cánh nâng........................................................................................................................... 21
b) Cánh nâng chia khoang................................................................................................... 21
c) Cánh phân bố đều( cánh phân phối chữ thập).........................................................21
d) Cánh hỗn hợp..................................................................................................................... 21
e) Cánh phân vùng................................................................................................................ 21
1.2.2 Nguyên lý hoạt động.......................................................................................... 22
1.2.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống sấy thùng quay.....................................23
1.2.4 Lựa chọn thiết bị................................................................................................. 24
1.3 Giới thiệu về vật liệu CuO...................................................................................... 24
Chương 2.TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU.................................................26
2.1 Thông số ban đầu....................................................................................................... 26
2.1.1 Kiểu thiết bị sấy.................................................................................................. 26
2.1.2 Điều kiện môi trường....................................................................................... 26

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 2


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

2.1.3 Vật liệu sấy là CuO với các thông số..........................................................27
2.1.4 Tác nhân sấy.......................................................................................................... 27
2.2 Tính toán các thông số của nhiên liệu...............................................................27
2.2.1 Thành phần của than........................................................................................ 27
2.2.2 Nhiệt dung riêng của than đá........................................................................28
2.2.3 Nhiệt trị của than................................................................................................ 29
2.2.4 Lượng không khí khô cần thiết để đốt cháy một kg than.................29
2.2.5 Entapi của nước trong hỗn hợp khói........................................................29
2.2.6 Hệ số không khí thừa sau quá trình hòa trộn.........................................30
2.2.7 Trạng thái của khói trước khi vào lò..........................................................36
Chương 3.TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH........................................................................38
3.1 Cân bằng vật liệu....................................................................................................... 38
3.1.1 Lượng ẩm bay hơi.............................................................................................. 38
3.1.2 Lượng CuO ra khỏi thùng sấy........................................................................38
3.2 Các thông số cơ bản của thùng sấy....................................................................38
3.2.1 Thể tích của thùng sấy..................................................................................... 38
3.2.2 Chiều dài, đường kính và bề dày thùng.....................................................39
3.2.3 Thời gian lưu vật liệu trong thùng..............................................................40
3.2.4 Số vòng quay của thùng...................................................................................40
3.2.5 Công suất cần thiết để quay thùng.............................................................41
3.2.6 Các thông số cơ bản của thùng sấy.............................................................41
3.3 Quá trình sấy lý thuyết............................................................................................ 42

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 3

Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

3.3.1 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy.......................................................42
3.3.2 Cân bằng nhiệt lượng trong quá trình sấy..............................................43
3.4 Quá trình sấy thực tế................................................................................................ 44
3.4.1 Nhiệt tổn thất ra môi trường........................................................................44
3.4.2 Tổn thất do CuO mang ra khỏi thùng sấy................................................52
3.4.3 Xác định giá trị ∆ (lượng nhiệt bổ sung thực tế)...................................53
3.4.4 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy.......................................................53
3.4.5 Lượng khói cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm................................................55
3.4.6 Lượng than cần thiết cho quá trình............................................................55
3.4.7 Cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị sấy..................................................55
3.4.8 Kiểm tra nhiệt lượng mất mát ra môi trường........................................56
3.4.9 Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy................................................56
Chương 4.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...........................................................................60
4.2.3 Các thông số cơ bản của bộ truyền............................................................63
4.3 Kiểm tra độ bền thân thùng..................................................................................71
4.3.1 Trọng lượng của vật liệu trong thùng.......................................................71

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 4


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

4.3.2 Trọng lượng thùng rỗng.................................................................................. 72
4.3.3 Trọng lượng bánh răng vòng.........................................................................72
4.3.4 Trọng lượng cánh xới........................................................................................ 73
4.3.5 Trọng lượng vành đai........................................................................................ 73
4.3.6 Khoảng cách của 2 vành đai...........................................................................74
4.3.7 Tải trọng trên một đơn vị chiều dài thùng không kể bánh răng
vòng 74
4.3.8 Momen uốn do tải trọng trên gây ra...........................................................74
4.3.9 Momen uốn do bánh răng vòng gây ra.......................................................74
4.3.10................................................................................................. Momen chống uốn
75
4.3.11............................................................................................. Ứng suất thân thùng
75
4.4 Tính toán vành đai...................................................................................................... 75
4.4.1 Tải trọng trên một vành đai...........................................................................75
4.4.2 Phản lực của con lăn.......................................................................................... 76
4.4.3 Bề rộng của vành đai........................................................................................ 76
4.4.4 Bề dày của vành đai........................................................................................... 76
4.4.5 Momen uốn............................................................................................................ 77

4.4.6 Momen chống uốn.............................................................................................. 77
4.4.7 Các thông số của vành đai............................................................................... 78
4.5 Tính toán con lăn đỡ.................................................................................................. 78

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 5


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

4.5.1 Bề rộng của con lăn........................................................................................... 78
4.5.2 Đường kính của con lăn.................................................................................... 78
4.5.3 ứng suất tiếp xúc................................................................................................ 79
4.5.4 Các thông số của con lăn đỡ...........................................................................80
4.6 Tính toán con lăn chặn............................................................................................. 80
4.6.1 Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn....................................................80
4.6.2 Xác định bán kính con lăn chặn.....................................................................81
4.6.3 Kiểm tra độ bền con lăn chặn.......................................................................81
4.6.4 Các thông số của con lăn chặn......................................................................82
Chương 5.TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ............................................................................82
5.1 Tính toán buồng đốt.................................................................................................. 82
5.1.1 Diện tích bề mặt ghi lò.....................................................................................82
5.1.2 Thể tích buồng đốt............................................................................................. 83
5.1.3 Chiều cao của buồng đốt................................................................................. 83
5.1.4 Số ghi lò................................................................................................................... 84

5.1.5 Tỉ lệ mắt ghi f/F.................................................................................................. 84
5.2 Tính toán và chọn quạt............................................................................................ 84
5.2.1 Năng suất quạt..................................................................................................... 84
5.2.2 Công suất của quạt............................................................................................ 84

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 6


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa.
Và trong các quy trình sản xuất của rất nhiều sản phẩm thì sấy là một công đoạn
không thể thiếu trong các dây chuyền nhằm mục đích chủ yếu để bảo quản được
lâu dài. ở các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu….. sau khi thu
hoạch cũng cần sấy khô để tránh bị nấm mốc. Hoặc các vật liệu trong xây dựng
cũng cần có độ ẩm phù hợp để phối trộn. Ngoài ra quá trình sấy còn mang lại rất
nhiều lợi ích thiết thực trong đời sống sinh hoạt: bảo quản, giảm chi phí, tăng chất
lượng sản phẩm….
Đồ án về nội dung sấy là một trong những bài tập lớn nằm trong chương
trình của bộ môn hóa công khoa công nghệ hóa của trường ĐH Công Nghiệp Hà
Nội, nó giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn về quá trình sấy và các quá trình trong công
nghệ hóa, kĩ năng tra cứu tài liệu, tính toán…
Được thầy giáo…. giao đề tài là: sấy CuO với năng suất 320 tấn/ngày. Dựa

trên những kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy em đã hoàn
thành đồ án của mình.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Mạnh cùng với các thầy cô trong khoa Công
nghệ Hóa đã chỉ bảo tận tình, giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án. Do hạn chế về
tài liệu nên đồ án này không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận được sự đóng
góp, sửa chữa của thầy,cô.
Em xin chân thành cảm ơn

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 7


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Á Hậu
Lớp: ĐH hóa dầu 2-k9
Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy
1.1.1 Khái niệm và mục đích
Khái niệm:Sấy là quá trình tách lỏng ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.
Ngày xưa người ta thường dùng ánh nắng mặt trời để tách ẩm nhưng nếu trời mưa
thì không được. Vì vậy người ta phải dùng sấy nhân tạo, kết quả thu được là vật
liệu khô.
Mục đích:
 Bảo quản vật liệu(lúa, ngô,quặng, ….) vì sấy sẽ làm giảm độ ẩm của vật liệu

đến mức cần thiết mà các vi khuẩn, nấm mốc không phát triển được hoặc ị
ức chế giảm sự hoạt động của chúng.
 Tiết kiệm năng lượng tiêu tốn cho quá trình vận chuyển vì sấy làm giảm kích
thước và trọng lượng của vật liệu.
 Đảm bảo các thông số kỹ thuật cho quá trình gia công vật liệu, quá trình trộn
nguyên liệu…
 Đảm bảo tính mỹ thuật
1.1.2 Phân loại phương pháp sấy
 Theo nguồn cung cấp nhiệt thì chia làm 2 loại:
 Sấy tự nhiên: dùng nhiệt năng để bay hơi ẩm được lấy từ tự nhiên như
năng lượng mặt trời, năng lượng gió…. Phương pháp này có ưu điểm là
tiết kiệm chi phí nhưng năng suất thấp và không điều khiển được vận tốc
của quá trình.

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 8


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy












 Sấy nhân tạo: dùng nguồn năng lượng do con người tạo ra như khói lò,
hơi nước bão hòa, dòng điện… phương pháp này khắc phục được các
nhược điểm của phương pháp sấy tự nhiên.
Theo phương pháp truyền nhiệt trong kĩ thuật sấy:
 Sấy đối lưu: là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với
không khí nóng, khói lò
 Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực
tiếp với vật liệu mà truyền nhiệt gián tiếp qua một vách ngăn.
 Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia
hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy.
 Sấy bằng dòng điện cao tầng: phương pháp sấy dùng năng lượng điện
trường có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày lớp vật liệu.
 Sấy thăng hoa( sấy lạnh): là phương pháp tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy
bằng cách làm lạnh tác nhân sấy và vật liệu sấy làm cho môi trường có độ
chân không rất cao nhiệt độ thấp nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng
và bay hơi từ trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng.
Theo phương pháp làm việc:
 Máy Sấy liên tục
 Máy Sấy gián đoạn
Theo áp suất làm việc:
 Sấy chân không
 Sấy áp suất thường
Theo tác nhân sấy:
 Sấy không khí hay sấy khói lò

Theo sự chuyển động tương đối của tác nhân sấy và vật liệu sấy
 Sấy xuôi chiều
 Sấy ngược chiều
 Sấy chéo dòng
Theo cấu tạo thiết bị:

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 9


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

 Thiết bị sấy buồng: làm việc theo chu kỳ, vật liệu đưa vào thiết bị theo
từng mẻ, độ ẩm và nhiệt độ thay đổi theo thời gian sấy. Chế độ làm việc
không ổn định. Trong thiết bị sấy buồng môi chất sấy cóthể chuyển động
tự nhiên hay cưỡng bức nhờ quạt gió. Vật liệu được để trên khay hoặc
giá. Do làm việc gián đoạn nên sấy không đồng đều , thời gian sấy dài,
năng suất thấp, tổn thất năng lượng. Khí nóng phân bố không đồng đều
trong toàn bộ buồng sấy.
 Thiết bị sấy hầm: làm việc liên tục, chế độ nhiệt ổn định, cấu tạo đơn
giản do vậy năng suất cao nhưng không được đồng đều.
 Thiết bị sấy nhiều băng tải: vật liệu được đảo trộn, thời gian sấy nhanh,
sấy đồng đều thích hợp sấy vật liệu dạng hạt ít bị vỡ vụn như rau, quả,
sấy ngũ cốc, sấy bánh kẹo nhưng không sấy được vật liệu khích thước
lớn, vật liệu có thể bị vỡ vụn, không sấy được vật liệu quá ẩm do có khả

năng bị bết dính lại trên băng tải làm giảm hiệu quả sấy.
 Thiết bị sấy thùng quay: là thiết bị làm việc có chu kỳ, làm việc liên tục,
cường độ bốc hơi ẩm lớn , quá trình sấy đều đặn, tiếp xúc giữa khói nóng
và vật liệu tốt, thời gian sấy nhanh, thiết bị gọn, có thể cơ khí hóa, tự
động hóa được hoàn toàn, thích hợp sấy nhiều loại vật liệu, năng suất lớn.
Vật liệu bị đảo trộn nhiều dễ bị vỡ vụn có thể ảnh hưởng đến chất lượng
sản phẩm, không sấy được vật liệu có độ bết dính lớn làm giảm hiệu quả
sấy, cấu tạo thiết bị phức tạp.
 Thiết bị sấy tầng sôi: cường độ sấy lớn, năng suất cao, năng suất cao, thiết bị
sấy đồng đều, có thể cơ khí hóa tự động hóa hoàn toàn tuy nhiên khó vật liệu
có thể bị vỡ vụn tạo bụi, bào mòn thiết bị, tốn năng lượng cho thiết bị thu hồi
bụi.

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 10


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

 Thiết bị sấy phun: Thiết bị sấy phun: sấy nhanh, vật liệu ở dạng bột mịn
không cần nghiền, phụ hợp vật liệu không sấy ở nhiệt độ cao tuy nhiên
kích thước phòng sấy lớn, tốc độ của tác nhân sấy nhỏ do đó cường độ
sấy nhỏ tiêu tốn năng lượng lớn, cấu tạo thiết bị phức tạp.
1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy, tốc độ sấy thường thay đổi trong suốt

quá trình sấy bởi một số yếu tố như nhiệt độ không khí, tốc độ chuyển động của
không khí,độ ẩm tương đối của không khí, kích thước nguyên liệu,……
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 tŕnh 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 cảnh quan của sản phẩm.

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 11


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

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 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

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 12

Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

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 đặc tính của nguyên liệu
Nguyên liệu mà có độ xốp cao, có tính mao dẫn thường sấy nhanh hơn so với
nguyên liệu có độ xốp kém. 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, kết cấu tổ chức thịt quả chắc hay lỏng
lẻo...
1.1.4 Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống
Kỹ thuật sấy đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp và đời sống.

Trong quy trình công nghệ sản xuất của rất nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấy
khô để bảo quản lâu ngày. Trong nông nghiệp có nhiều sản phẩm nông nghiệp như
lúa, ngô, đậu…. sau khi thu hoạch cần sấy khô kịp thời nếu không sản phẩm sẽ có

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 13


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

chất lượng kém thậm chí bị hỏng, tuy nhiên người ta thường sấy tự nhiên bằng cách
phơi nắng, nếu vào mùa mưa thì rất bất lợi do vậy cần tiến hành sấy nhân tạo. Qua
đó có thể thấy quá trình sấy không thể thiếu trong công nghiệp cũng như nông
nghiệp.
Sau quá trình sấy sẽ thu được vật liệu khô theo mong muốn
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.

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 14


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

+ 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.
1.1.5 Đặc điểm của khói nóng
Ở đề tài này, dùng than làm nhiên liệu làm nóng không khí để sấy tác nhân. Khi
sấy bằng khói thường tốn hi phí đầu tư, năng lượng
Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy dùng tác nhân sấy là khói
Không khí
nhiên liệu
không khí

khói

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

tác nhân

Page 15

khí


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

sấy
buồng đốt

buồng hòa trộn

thải
buồng sấy

Trong buồng đốt người ta đốt cháy nhiên liệu với hệ số không khí thừa thích hợp
để quá trình cháy tốt nhất, khói thoát ra được đưa vào buồng hòa trộn, ở đây người
ta đưa thêm không khí hòa trộn với khói để tạo thành tác nhân sấy có nhiệt độ thích
hợp. Sau đó tác nhân sấy được đưa vào buồng sấy để thực hiện quá trình sấy rồi
thải ra ngoài.
Ưu, nhược điểm của quá trình sấy bằng khói
Ưu điểm:
 Có thể điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy trong một khoảng rất rộng. Có thể
sấy ở nhiệt độ cao 900-> 1000°C và ở nhiệt độ thấp 70 -> 90°C hoặc thậm
chí 40 -> 50°C.
 Cấu trúc hệ thống đơn giản, dễ chế tạo và lắp đặt.
 Đầu tư vốn ít vì không dùng calorife.
 Giảm tiêu hao điện năng do giảm trở lực hệ thống.
 Nâng cao được hiệu quả sử dụng nhiệt của hệ thống thiết bị.
Nhược điểm
 Gây bụi cho sản phẩm và thiết bị.
 Có thể gây hỏa hoạn hoặc xảy ra các phản ứng hóa học không cần thiết, ảnh
hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm.
Khi sử dụng phương pháp sấy bằng khói phải chú ý khắc phục những nhược điểm
trên để đạt được các yêu cầu sấy những loại sản phẩm khác nhau.

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 16


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

1.2.Giới thiệu về máy sấy thùng quay
Hệ thống sấy thùng quay là một thùng sấy hình trụ
với một góc nghiêng xác định. Trong thùng có các
cánh xáo trộn, khi thùng quay thì vật liệu sấy
chuyển động từ đầu này sang đầu kia và tác nhân
sấy cũng vào đầu này ra đầu kia
Hệ thống sấy thùng quay chuyên dùng sấy vật liệu
dạng hạt hoặc dạng cục nhỏ, độ ẩm thường lấy đi
là độ ẩm bề mặt.
1.2.1 Cấu tạo
Cấu tạo máy sấy thùng quay gồm 3 bộ phận chính:
+ Buồng đốt.
+ Thùng quay để trao đổi nhiệt liên tục với vật liệu sấy.
+ Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò.
 Buồng đốt là nơi tạo ra khói lò có nhiệt độ thích hợp để dùng làm tác nhân
sấy.
 Thùng quay(thùng sấy): Cấu tạo chính của máy sấy thùng quay là thùng sấy.
Thùng sấy là một hình trụ đặt nghiêng so với phương nằm ngang từ 1 – 6 ̊,̊

toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên hai vành đai đỡ, vành đai đỡ
được đặt trên con lăn đỡ. Muốn điều chỉnh thời gian lưu của vật liệu người
ta điều chỉnh khoảng cách của hai con lăn đỡ. Thùng quay nhờ gắn chặt với
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 nạp liệu. Vật liệu vào thùng không quá 20 – 25% thể tích thùng. Vật
liệu sau khi sấy được tháo qua cửa tháo sản phẩm ra ngoài.

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 17


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

Thùng sấy là thùng hình trụ rỗng làm bằng thép, mặt trong được bọc một lớp cách
nhiệt. Hệ thống sấy thùng quay được quy chuẩn hóa theo đường kính của thùng là
1,2m; 1,4m; ...; 2,8m tỷ lệ với chiều dài thùng theo công thức: L/D =3,5 7. Tùy theo
đường kính của ống thép mà chiều dày của thành ống có thể từ 10 – 14 mm.
Bên trong thùng có lắp cánh để xáo trộn vật liệu làm cho quá trình trao đổi nhiệt
giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn tăng hiệu suất của quá trình nhưng cũng có
thể không cần cánh trộn. Phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm còn đầu thùng cắm
vào lò đốt hoặc nối với ống dẫn tác nhân sấy. Giữa thùng quay, hộp tháo và lò có cơ
cấu bịt kín để không cho khí nóng và khói lò thoát ra ngoài. 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.

Khí nóng và vật liệu sấy có thể đi cùng chiều hoặc ngược chiều bên trong thùng. Phía
đầu chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp các cánh xoắn một đoạn 700 – 1000mm
chiều dài của doạn này phụ thuộc vào đường kính của thùng.
Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được lớn hơn 3m/s để
tránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng. Các đệm ngăn trong thùng vừa có tác
dụng phân phối vật liệu 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 các đệm ngăn phụ thuộc vào
kích thước vật liệu sấy và độ ẩm sấy của nó.
Các loại điệm ngăn phổ biến là:
- Điệm ngăn mái chèo nâng và loại phối hợp: dùng khi sấy các vật liệu cục to, ẩm,
có xu hướng đóng vón. Loại này có hệ số đầy vật liệu không quá 10 – 20%.
- Đệm ngăn phân phối hình chữ thập và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiết diện
của thùng được dùng để sấy các vật liệu để sấy các vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 18


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

thùng quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu và tác nhân sấy
lớn.
- Đệm ngăn kiểu phân khu: để sấy các vật liệu đã đập nhỏ, bụi. Hệ này cho phép hệ số
điền đầy khoảng 15 – 25%.

a

d

b

e

c

f

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

Nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 200°C thì dùng khói lò nhưng không cho nhiệt độ lớn hơn
800°C.

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 19


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

 Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò: tùy theo vật liệu sấy mà người ta lắp đặt
các thiết bị khác nhau để thu hồi và xử lý bụi. thường người ta dùng xyclon để
thu hồi sản phẩm sấy bay theo tác nhân sấy hoặc khử ụi trước khi thải tác nhân
sấy ra môi trường.
1.2.2 Nguyên lý hoạt động

6

7

13
8

14

4

1

5
10

15

11

9

3

3

2

12

1.Thùng quay
2.Vành đi đỡ
3.Con Lăn đỡ
4.Bánh răng
5.Phễu hứng sản
phẩm

6.Quạt hút
7.Thiết bị lọc bụi
8.Lò đốt
9.Con lăn chặn

11.Bê tông
12.Băng tải
13.Phễu tiếp liệu
14.Van điều
chỉnh
10.Mô tơ quạt chuyển động 15.Quạt thổi

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 20

Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu nạp liệu 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 của thùng vừa đảo trộn vật liệu để tăng
bề mặt tiếp xúc của vật liệu với tác nhân sấy. Vật liệu rơi từ đầu cao đến đầu thấp
của thùng. Khói lò từ lò đốt sẽ đi cùng chiều với chiều của vật liệu. Vận tốc của
khói lò từ 2 – 3m/s, thùng quay với vận tốc 3 – 8 vòng/ phút, thùng đặt nghiêng
so với phương nằm ngang từ 1 – 6̊. Khi khói lò tiếp xúc với vật liệu xảy ra quá
trình truyền nhiệt. Nhiệt trong khói lò làm ẩm trong vật liệu bốc hơi, khói lò
nguội đi.Vật liệu khô ở cuối máy sấy được tháo ra qua cơ cấu tháo sản phẩm. Ẩm
bốc ra từ vật liệu và khí thải được quạt hút đẩy sang hệ thống tách bụi để tách
những hạt bụi bị cuốn theo khí thải. Các hạt bụi được tách ra và hồi lưu lại bằng
tải xích. Khí sạch được thải ra ngoài.
1.2.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống sấy thùng quay
Ưu điểm:
+ Cường độ bốc hơi ẩm lớn có thể đạt 100 kg ẩm bây hơi/m 3h.
+ Quá trình sấy đều đặn mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt
+ Tiếp xúc giữa tác nhân sấy và vật liệu tốt
+ Thời gian sấy nhanh
+ Thiết bị gọn
+ Có thể cơ khí hóa và tự động hóa hoàn toàn
+ Thích hợp với sấy nhiều loại vật liệu

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 21


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

+ Năng suất lớn có thể lên đến 20 tấn/h
Nhược điểm:
+ Vật trộn bị đảo trộn nhiều có thể bị vỡ vụn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm
+ Vật liệu có độ bết dính lớn gây khó khăn trong quá trình sấy làm giảm hiệu quả
sấy
+ Không sấy được thiết bị dễ vỡ
+ Cấu tạo thiết bị phức tạp
1.2.4 Lựa chọn thiết bị
Theo đề tài là sấy CuO năng suất 320 tấn/ngày. Độ ẩm đầu vào 12% , độ ẩm đầu ra
là 1,5 %, đường kính trung bình hạt quặng là 3mm. vật liệu dạng cục nhỏ lên dùng
đệm ngăn phân phối chữ thập. nhiệt độ đầu vào của khói lò là 750° C.
1.3 Giới thiệu về vật liệu CuO
Đồng (II) Ôxit(công thức CuO) là một oxit của Cu. Nó có
phân tử gam là 79,54 g/mol, nhiệt độ nóng chảy 1148°C.
chất này có trong tự nhiên dạng bột oxit đồng màu đen.
 Tính chất hóa học
Đồng (II) oxit không tan trong nước nhưng tan dễ trong dung dịch axit tạo thành
muối Cu(II) và trong dung dịch NH3 tạo thành phức chất amoniacat:
CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O

CuO + 4NH3 + H2O = Cu(NH3)4(OH)2

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 22


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

Người ta lợi dụng phản ứng thứ hai để loại khí O 2 ra khỏi các khí: cho khí cần tinh
chế di qua bình đựng phoi đồng đã đổ ngập dung dịch NH 3, khí O2 là tạp chất sẽ
tác dụng với phoi dồng tạo thành CuO và CuO tan ngay trong dung dịch NH 3 nên
oxi tiếp tục với phoi đồng.
Khi đun nóng với P2O5, SnCl2,FeCl2, đồng (II) oxit bị khử thành muối đồng(II).
2CuO + SnCl2 = 2CuCl + SnO2
3CuO + 2FeCl2 = 2CuCl + CuCl2+ Fe2O3
Khi đun nóng, CuO dễ bị khử bởi H2,CO,NH3,thành kim loại
CuO + CO = Cu + CO2 ( 300°C)
Tính lưỡng tính của CuO thể hiện khi tan trong kiềm nóng chảy tạo thành cuprit:
M2CuO2, M2CuO3, MCuO2,
 Ứng dụng:
Đồng(II) Oxit được dùng để tạo màu lục cho thủy tinh gốm sứ. thủy tinh chứa keo
đồng có màu đỏ thắm.Oxit đồng là một flux khá mạnh, nó làm tăng tốc độ chảy
loãng của men nung và tăng khả năng crazing do hẹ số dãn nở nhiệt cao.
 Điều chế:
Đồng(II) oxit được điều chế trực tiếp từ đơn chất hoặc bằng cách nhiệt phân

hidroxit, nitrat,caconat.
2Cu + O2 = 2CuO (600°C)
Cu(OH)2 = CuO + H2O ( 50-80°C)

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 23


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

Chương 2 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU
2.1Thông 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: 25°C
- Độ ẩm tương đối của không khí: 80%
Hàm ẩm của không khí:
o . pbh
xo = 0,622. p  pbh .o ( kg ẩm/kg kkk )

( VII.11- trang 95- sttb tập 2)
Trong đó:
P: áp suất khí quyển, mmHg, P = 760mmHg.

Pbh:áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp không khí ẩm đã bão hòa hơi
nước, mmHg.
 = 0,016 ( kg ẩm/ kg kk)
-Hàm nhiệt của không khí:
Io= to + (2493 + 1,97.to).xo (kJ/kg kkk)
(CT 7.5 – 273- QTTBT4)
Io= to + (2493 + 1,97.25). 0,016 = 65,676 (kJ/ kg kkk)
Vậy trạng thái không khí ngay trước khi vào lò đốt:
Nhiệt độ: to = 25C
Độ ẩm:
o = 80 %

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 24


Trường ĐH Công Ngiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hóa

Đồ án QTTB – Sấy

Hàm nhiệt: xo =0,016 (kg/kg kkk)
Hàm ẩm: Io = 65,676 (kJ/kg kkk).
2.1.3 Vật liệu sấy là CuO với các thông số
- Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy :15%
- Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy: 2%
- Lượng vật liệu đưa vào máy sấy: 320 tấn/ ngày  13333,33 kg/h
2.1.4 Tác nhân sấy

Khói lò:
- Nhiệt độ khói lò vào thùng sấy: t1 = 750C
- Nhiệt độ khói lò ra thùng sấy: t2 = 100C
2.2Tính toán các thông số của nhiên liệu
2.2.1 Thành phần của than
Nhiên liệu của than bao gồm các thành phần sau:
Thành C
H
O
N
S
phần
% khối 82
lượng

4,56

3,44

1,8

4,25

W

A

X

4

7,6

3

Trong đó:
W : thành phẩm ẩm
A : thành phần tro
Chuyển các thành phần sau sang thành phần làm việc
 Độ tro của nhiên liệu ở chế độ làm việc được xác định :
Alv = A.100 – W = 7,6. 100 – 4 =7,296 %
100
100
 Các thành phần khác:

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh

Page 25