Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kgh

Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h

Phần I:

MỞ ĐẦU

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

3

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu

Thiết kế thiết bị 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 khơ hoặc sấy khơng kịp, nhiều nơng sản có thể bị mất mát
do ẩm mốc và biến chất (chiếm khoảng 10–20%, đối với một vài loại có thể lên đến 40–50%).
Ngồi ra, sấy cịn là q trình cơng nghệ quan trọn trong chế biến nông sản thành thương phẩm.
Trong Đồ án mơn học này, em sẽ trình bày về quy trình cơng nghệ và thiết kế thiết bị 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. Phơi 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 cơn trùng.
Khi thu hoạch, con người chỉ sử dụng hạt ngô làm thực phẩm. Hạt ngô thuộc loại quả dĩnh

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 ni 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 phơi có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển
nước vào phôi và ngược lại thuận lợi.
Thành phần hóa học của hạt ngơ được cho trong bảng sau:
Thành phần hóa học

(% khối lượng)
Nước
Chất đạm
Chất béo
Tinh bột
Xơ
Chất khống
Sinh tố
Các chất khác

II.

Ngơ nếp

Ngơ đá vàng

14.67
9.19
5.18
65.34
3.25
1.32
0.08
0.40

13.65
917
5.14
67.02
3.61
1.32
0.05
0.33

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

GVHD: Thầy Hồng Minh Nam

4

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
thể sử dụng nhiều hệ thống sấy khác nhau: hầm sấy, tháp sấy, … Mỗi chế độ cơng 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 bị sấy tháp, sấy thùng quay. Ở đây, ta dùng thiết
bị sấy thùng quay, là thiết bị chuyên dùng để sấy hạt. Loại thiết bị 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. Ngồi ra, thiết bị cịn có thể làm việc với năng
suất lớn.
Tác nhân sấy sử dụng là khói lị, được tạo ra từ q trình đốt than. Do sản phẩm bắp sau
khi sấy dùng để bảo quản để chế biến thực phẩm, nên khói lị 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, khơng cao nhưng cũng khơng q

thấp, mục đích là đẩy nhanh q trình sấy, và khơng làm cho nhiệt độ của ngun liệu vượt
q nhiệt độ hồ hóa.

GVHD: Thầy Hồng Minh Nam

5

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h

Phần II:

QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

6

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

7

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Thuyết minh quy trình cơng 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 lị, tạo ra từ nhiên liệu đốt là than, sau khi qua buồng đốt được
hòa trộn với khơng khí bên ngồi để đạt nhiệt độ thích hợp cho q trình sấy. Dịng tác nhân
sấy được gia tốc bằng quạt đẩy đặt ở trước thiết bị, và quạt hút đặt cuối thiết bị.
Trên đường ống dẫn khói lị vào buồng hịa trộn và đường ống dẫn khơng khí từ mơi trường
vào buồng hịa trộn đều có các van, dùng để điều chỉnh lưu lượng các dòng. Đặt nhiệt kế ở sau
buồng hòa trộn để xác định nhiệt độ của tác nhân sấy trước khi vào thùng sấy, nếu nhiệt độ quá
cao ta sẽ mở van để tháo bớt khói lị ra ngồi, giảm lượng khói lị vào buồng hòa trộn để giảm
bớt nhiệt độ, ngược lại nếu nhiệt độ chưa đủ, ta khóa bớt van dẫn khơng khí từ mơi trường vào
buồng hịa 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 định, sau đó rơi xuống. Trong q
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 ơ nhiễm. Ở đây, ta sử dụng hệ thống lọc
bụi bằng nhóm bốn cyclon đơn. Khói lị 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

8

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h

Phần III:

TÍNH TỐN THIẾT BỊ SẤY

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

9

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu

Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Vật liệu sấy là bắp hạt, có các thơng số vật lý cơ bản như sau:
 Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy (theo vật liệu ướt):
ω1 = 35%
 Độ ẩm cuối của vật liệu sấy (theo vật liệu ướt):
ω1 = 11%
 Khối lượng riêng hạt vật liệu:
ρr = 1,253 kg/m3

(Bảng 2.4/47–[2])

 Khối lượng riêng khối hạt:

ρr = 850 kg/m3

(Phụ lục 4/230–[3])

 Nhiệt dung riêng của vật liệu khô:
Ck = 1.2 – 1.7 kJ/kg.K

(Trang 20–[1])

Chọn Ck = 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: dtđ = 7.5 mm.

:

 Năng suất nhập liệu: G1 = 1,000 kg/h.
 Cường độ bốc hơi ẩm: A = 32 kg/m3.h

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

(Bảng 10.1/207–[1])

10

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị 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:
G1, G2
(kg/h) :
khối lượng vật liệu sấy đi vào, ra thiết bị sấy.

ω1, ω2
:
độ ẩm tương đối của vật liệu sấy ở đầu vào, ra của thiết
bị sấy.
W
(kg/h) :
lượng ẩm bay hơi trong 1 giờ.
Gk
(kg/h) :
khối lượng vật liệu khơ tuyệt đối.
Phương trình cân bằng vật chất:
W = G1 − G2

(Trang 127–[1])
W = G1ω1 − G2ω2
Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ:
ω − ω2
0.35 − 0.11
W = G1 1
= 1,000
= 269.66 (kg / h)
1 − ω2
1 − 0.11
Lượng vật liệu khô tuyệt đối:
Gk = G1 ( 1 − ω1 ) = G2 ( 1 − ω2 )

⇒ Gk = 1,000 ( 1 − 0.35) = 650 (kg / h)
Năng suất của sản phẩm sấy:
G2 = G1 − W = 1, 000 − 269.66 = 730.34 (kg / h)

II. Tính cân bằng năng lượng:
1. Cơng thức xác định các thông số của tác nhân sấy:
- Áp suất hơi bão hòa:

4,026.42 
Pb = exp  12 −
(bar )
235.5 + t(°C ) 



-

Độ chứa ẩm:

ϕ × Pb
(kg ẩm/kg không khí)
Pa − ϕ × Pb
Pa

ϕ =  0.621 

Pb  1 +


d 


⇒
Pa
P =
(bar )
b


 0.621 
ϕ 1 +


d 


Pa = 0.981 (bar): ap suất khí quyển.
Enthalpy:
I = ik + d × ia
d = 0.621

-

(CT 2.31/31–[1])

= C pk × t + d ( r + C pa × t )

Trong đó:
ik, ia
Cpk = 1.004
Cpa = 1.842
r = 2,500

(kJ/kg)
(kJ/kg.K)
(kJ/kg.K)
(kJ/kg)

GVHD: Thầy Hồng Minh Nam

:
:
:
:

(CT 2.18/28–[1])

(CT 2.24/29–[1])

enthalpy của 1kg khơng khí khơ và 1kg hơi nước.
nhiệt dung riêng của khơng khí khơ.
nhiệt dung riêng của hơi nước.
ẩn nhiệt hóa hơi của nước.

11

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu

Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
⇒ I = 1.004 × t + d ( 2,500 + 1.842 × t )

-

(kJ / kg)

I − 1.004 × t

d=

(kg ẩm/kg không khí khô)


2,500 + 1.842 × t
⇒
t = I − 2,500 × d
(°C )
 1.004 + 1.842 × d

Thể tích riêng:
288 × T
ν=

(m 3 / kg khói kho)
â
Pa − ϕ × Pb
Trong đó, Pa, Pb lấy đơn vị là N/m2.

(CT VII.8/94–[6])

2. Xác định các thông số trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết:
a. Thơng số trạng thái của khơng khí ngồi trời (A):
Khơng khí ngồi trời có:
- Nhiệt độ
:

t0 = 27°C
- Độ ẩm
:
ϕ = 75%
Áp suất hơi bão hòa:
4,026.42 

Pb = exp  12 −
 = 0.035 (bar )
235.5 + 27 

Độ chứa ẩm:

0.75 × 0.035
d0 = 0.621
= 0.01707 (kg ẩm/kg không khí)
0.981 − 0.75 × 0.035
Enthalpy:
⇒ I 0 = 1.004 × 27 + 0.01707 ( 2,500 + 1.842 × 27 ) = 70.632 (kJ / kg)
Thể tích riêng:
288 × ( 27 + 273 ) × 10 −5
ν0 =
= 0.905 (m 3 / kg khói kho)
â
0.981 − 0.75 × 0.035

b.

Thơng số trạng thái của khói lị sau buồng đốt (B’), buồng hịa trộn (B):
 Tính tốn q trình cháy:
Thành phần nhiên liệu than sử dụng: chọn than Tuyên Quang.
Nguyên tố
C
H
O
N
S
Tr (Tro)

A (Nước)

Hàm lượng (%)
57
4.6
2.6
0.2
1.6
19
15
(Bảng VII–14/219–[5])

Nhiệt trị cao của nhiên liệu:

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

12

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Qc = 33,858 × C + 125, 400 × H − 10,868 ( O − S )

= 33,858 × 0.57 + 125,400 × 0.046 − 10,868 ( 0.026 − 0.016 )
= 24,958.78 (kJ / kg nhieân lieäu)
(CT 3.2/53–[1])

Nhiệt trị thấp của nhiên liệu:
Qt = Qc − 2,500(9 H + A)
= 24,958.78 − 2,500(9 × 0.046 + 0.15)
= 23,548.78 (kJ / kg nhiên liệu)
Lượng khơng khí khơ lý thuyết cho q trình cháy:
L0 = 11.6 × C + 34.8 × H + 4.3 ( S − O )

(CT 3.4/53–[1])

= 11.6 × 0.57 + 34.8 × 0.046 + 4.3 ( 0.016 − 0.026 )

= 8.170 (kJ / kg nhiên liệu)
Trong thực tế do tùy thuộc vào việc tổ chức q trình cháy và độ hồn thiện
của buồng đốt mà khơng khí khơ thực tế L để cháy hết 1kg nhiên liệu lớn hơn
lượng khơng khí khơ lý thuyết. Do đó ta có:
L
α bđ =
: hệ số khơng khí thừa của buồng đốt
(CT 3.14/56–[1])
L0

Ở đây ta sử dụng buồng đốt than đá thủ cơng, do đó:
αbđ = 1.5–1.8
(Bảng VII–2/190–[5])
Chọn αbđ = 1.5.
Lượng khơng khí khơ thực tế cho q trình cháy:
L = α bđ × L0 = 1.5 × 8.170 = 12.255 (kJ / kg nhiên liệu)
Tuy nhiên do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với u cầu, do đó tác
nhân sấy là khói lị trước khi đi vào thùng sấy cần phải qua quá trình hịa trộn
với khơng khí ngồi trời để có một nhiệt độ thích hợp.
Gọi α là hệ số khơng khí thừa của buồng hịa trộn, là tỉ số giữa lượng khơng
khí khô cần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng khơng khí khơ đưa
vào buồng hịa trộn chia cho lượng khơng khí khơ lý thuyết cần thiết cho q

trình cháy.
QCη bđ + Cnl tnl − ia ( 9 H + A ) − C pk t1 1 − ( 9 H + A + Tr ) 


α=
(CT 3.15/57–[1])
L0  d0 ia − ia0 + C pk ( t1 − t0 ) 


Trong đó:
- Chọn hiệu suất buồng đốt ηbđ = 0.6.
- Chọn nhiệt độ của khói lị sau hòa trộn t1 = 70°C.

- Cnl = 0.12 kJ/kg.K : nhiệt dung riêng của than.
- tnl = 27°C
- Enthalpy của hơi nước: i = 2,500 + 1.842 × t (kJ / kg) (CT 3.16/57–[1])
o Trong khơng khí ngồi trời:
ia0 = 2,500 + 1.842 × 27 = 2,549.734 (kJ / kg)

(

)

o Trong hơi nước chứa trong khói sau buồng hịa trộn:
ia = 2,500 + 1.842 × 70 = 2,628.940 (kJ / kg)

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

13

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
QCη bñ + Cnl tnl − ia ( 9 H + A ) − C pk t1 1 − ( 9 H + A + Tr )  =



= 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 (kJ / kg)

(

)

L0  d0 ia − ia0 + C pk ( t1 − t0 )  =


= 8.17  0.01707 ( 2,628.940 − 2,549.734 ) + 1.004 ( 70 − 27 )  =



= 363.761 (kJ / kg)
13,478.500
⇒α =
= 37.053
363.761

 Các thông số của khói lị:
 Lượng hơi nước trong khói lị:
- Sau buồng đốt:
′
Ga = (9 H + A) + α bđ × L0 × d0
= (9 × 0.046 + 0.15) + 1.5 × 8.17 × 0.01707
-

(CT 3.20/58–[1])

= 0.773 (kg ẩm/kg nhiên liệu)

Sau buồng hòa trộn:
Ga = (9 H + A) + α × L0 × d0
= (9 × 0.046 + 0.15) + 37.053 × 8.17 × 0.01707

(CT 3.21/58–[1])

= 5.731 (kg ẩm/kg nhiên liệu)
 Khối lượng khói khơ:
- Sau buồng đốt:
′
Lk = ( α bđ × L0 + 1) − ( Tr + 9 H + A )

= ( 1.5 × 8.17 + 1) − ( 0.19 + 9 × 0.046 + 0.15)

(CT 3.23/59–[1])

= 12.501 (kg khói khô/kg nhiên liệu)
-

Sau buồng hịa trộn:
Lk = ( α × L0 + 1) − ( Tr + 9 H + A )

= ( 37.053 × 8.17 + 1) − ( 0.19 + 9 × 0.046 + 0.15)

(CT 3.24/59–[1])

= 302.969 (kg khói khô/kg nhiên liệu)
 Độ chứa ẩm của khói lị:
- Sau buồng đốt:
G′ 0.773
d1′ = a =
= 0.06184 (kg ẩm/kg khói khô) (CT 3.26/59–[1])
′
Lk 12.501
-

Sau buồng hịa trộn:
G
5.731
d1 = a =
= 0.01892 (kg ẩm/kg khói khô)
Lk 302.969
[1])

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

14

(CT 3.27/59–

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h


Enthalpy của khói lị: (kJ/kg khơng khí)
- Sau buồng đốt:
Q η + Cnl tnl + α bđ × L0 × d0
′

I1 = C bđ
′
Lk
24,958.78 × 0.6 + 0.12 × 27 + 1.5 × 8.17 × 0.01707
12.501
= 1,267.427 (kJ/kg khói khô)
=

-

(CT 3.31/60–[1])
Sau buồng hịa trộn:

Q η + Cnl tnl + α × L0 × d0
I1 = C bđ
Lk

24,958.78 × 0.6 + 0.12 × 27 + 37.053 × 8.17 × 0.01707
302.969
= 120.014 (kJ/kg khói khô)
(CT 3.32/60–[1])
 Nhiệt độ khói lị: (°C)
- Sau buồng đốt:
′
I ′ − 2,500 × d1

1,267.427 − 2,500 × 0.06184
′
t1 = 1
=
= 995.454 ( °C )
1.004 + 1.842 × d1′
1.004 + 1.842 × 0.06184
′
⇒ t1 ; 995.5°C
=

-

Sau buồng hịa trộn:
I − 2,500 × d1
120.014 − 2,500 × 0.01892
t1 = 1
=
= 70
1.004 + 1.842 × d1
1.004 + 1.842 × 0.01892
 Áp suất hơi bão hịa: (bar)
- Sau buồng đốt:
4, 026.42 


Pb′1 = exp  12 −
 = 6,180.454 (bar )
235.5 + 995.5 

- Sau buồng hòa trộn:
4, 026.42 

Pb1 = exp  12 −
 = 0.307 (bar )
235.5 + 70 


 Độ ẩm tương đối:
- Sau buồng đốt:
0.981
ϕ1′ =
= 1.44 × 10−5
0.621 

6,180.454  1 +

 0.06184 
- Sau buồng hòa trộn:
0.981

ϕ1 =
= 0.09448
0.621 

0.307  1 +

 0.01892 

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

15

( °C )

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h


c.

Thể tích riêng:
- Sau buồng đốt:

288 × ( 995.5 + 273) × 10−5
ν 1′ =
= 4.095 (m 3 / kg khói kho)
â
0.981 − 1.44 × 10 −5 × 6,180.454
- Sau buồng hịa trộn:
288 × ( 70 + 273 ) × 10−5
ν1 =
= 1.038 (m3 / kg khói kho)
â
0.981 − 0.09448 × 0.307

Thơng số trạng thái của tác nhân sấy sau buồng sấy (C):
Trong thiết bị sấy dùng khói lị làm chất vừa cung cấp nhiệt lượng cho vật liệu sấy
vừa thải ẩm ra môi trường, quá trình sấy lý thuyết là q trình khơng có tổn thất do
vật liệu sấy, do thiết bị chuyền tải mang đi, khơng có tổn thất do tỏa ra mơi 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 lị 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 tồn
bộ nhiệt lượng mà khói đã mất trả lại dưới dạng ẩn nhiệt hóa hơi r và nhiệt vật lý
của hơi nước Cpat. Vì vậy, quá trình sấy lý thuyết bằng khói lị được xem là q
trình đẳng enthalpy.
Ta có các thơng số của tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết được xác định như
sau:

- Enthalpy: I20 = I1 = 120.014 kJ/kg khói khơ.
- Chọn nhiệt độ đầu ra của tác nhân sấy là t20 = 36°C.
- Áp suất hơi bão hòa:
4, 026.42 

Pb2 = exp  12 −
 = 0.059 (bar )
235.5 + 36 

- Độ chứa ẩm:
120.014 − 1.004 × 36
d20 =

= 0.03268 (kg ẩm/kg khói khô)
2,500 + 1.842 × 36
- Độ ẩm tương đối:
0.981
ϕ1 =
= 0.8313
0.621 

0.059  1 +

 0.03268 
- Thể tích riêng:

288 × ( 36 + 273) × 10−5
ν2 =
= 0.955 (m3 / kg khoùi kho)
â
0.981 − 0.8313 × 0.059

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

16

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu

Thiết kế thiết bị 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
t (°C)
ϕ (%)
d (kg ẩm/kg kk)
I (kJ/kg kk)
Pb (bar)
ν (m3/kg kk)

Khơng khí

ngồi trời
(A)
27
75
0.01707
70.632
0.035
0.905

Tác nhân sấy
sau buồng đốt
(B’)

995.5
0.0014
0.06184
1,267.427
6,180.454
4.095

Tác nhân sấy sau
buồng hòa trộn (B)
70
9.448
0.01892

120.014
0.307
1.038

Tác nhân sấy ra
khỏi thiết bị sấy
(C)
36
83.13
0.03268
120.014
0.059

0.955

3. Cân bằng năng lượng cho thiết bị sấy lý thuyết:
′
Giả sử lượng khói vào, ra thiết bị sấy là khơng đổi, kí hiệu là L0 (kg/h).
Theo phương trình cân bằng vật chất:
′
′
L0 d1 + G1ω1 = L0 d20 + G2ω2
W
(CT 7.14/131–[1])
d20 − d1

Lượng khói khơ cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm:
L′
1
1
′
l0 = 0 =
=
= 72.67 (kg khói khô/h) (CT 7.14/131–[1])
W d20 − d1 0.03268 − 0.01892
′ ′
⇒ L0 = l0 × W = 72.67 × 269.66 = 19,596.19 (kg / h)
Phương trình cân bằng nhiệt cho thiết bị sấy lý thuyết:

′
′
Q0 = L0 ( I1 − I 0 ) = L0 ( I 20 − I 0 )
(CT 7.15/131–[1])
Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy lý thuyết:
Q0 = 19,596.19 ( 120.014 − 70.632 ) = 967,699.05 (kJ / h)
′
⇒ L0 =

Nhiệt lượng tiêu hao riêng:
Q
967,699.05

q0 = 0 =
= 3,588.59 (kJ/kg aåm)
W
269.66
4. Cân bằng năng lượng cho thiết bị sấy thực:
Trong thiết bị sấy thực, ngoài tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi, trong thiết bị sấy
thùng quay, cịn có tổn thất nhiệt ra môi trường Qmt, và tổn thất nhiệt do vật liệu sấy
mang đi QV.
Trong thiết bị sấy thùng quay, không sử dụng nhiệt bổ sung và thiết bị không có thiết bị
chuyển tải, do đó QBS = 0, QCT = 0.
 Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy:
- Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong buồng đốt, buồng hòa trộn:

L ′ ( I1 − I 0 )
-

Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào:

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

17

( G1 − W ) CV1 + W × Ca  tV1



SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
 Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy:
- Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi

: L′ ( I2 − I 0 )
: G2 × CV2 × tV2

- Nhiệt vật lý của vật liệu sấy mang ra

- Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường
: Qmt.
Cân bằng nhiệt lượng vào ra thiết bị sấy, ta có:
L ′ ( I1 − I 0 ) + ( G1 − W ) CV1 + W × Ca  tV1 = L ′ ( I 2 − I 0 ) + G2 × CV2 × tV2 + Qmt


Trong đó G2 = G1 − W , ta xem CV2 = CV1 = CV .
Vậy nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy thực:
Q = L ′ ( I1 − I 0 ) = L ′ ( I 2 − I 0 ) + G2 × CV tV2 − tV1 + Qmt − W × Ca × tV1

(

)

(

)

Đặt QV = G2 × CV tV2 − tV1 : tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi.
⇒ Q = L ′ ( I1 − I 0 ) = L ′ ( I 2 − I 0 ) + QV + Qmt − W × Ca × tV1
Xét cho 1kg ẩm cần bốc hơi:
q = l′ ( I1 − I 0 ) = l′ ( I 2 − I 0 ) + qV + qmt − Ca × tV1
QV
Q

1
; qmt = mt ; l′ =
W
W
d2 − d1
Đặt ∆ = Ca × tV1 − qV − qmt
o Xác định qV:
CV = Ck ( 1 − ω2 ) + Ca × ω2
Trong đó: qV =

(CT 7.40/141–[1])

Trong đó:
CV
(kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của vật liệu sấy với độ ẩm ω2.
Ck = 1.7
(kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của vật liệu khô.
Ca = 4.1868 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của ẩm.
⇒ CV = 1.7 ( 1 − 0.11) + 4.1868 × 0.11 = 1.974 (kJ / kg.K )
tV1 = t0 = 27°C :

nhiệt độ vật liệu sấy vào thiết bị, lấy bằng nhiệt độ môi trường.
tV2 = t2 − 3 = 36 − 3 = 33(°C ) : nhiệt độ ra khỏi thiết bị sấy của vật liệu sấy. Ta chọn
nhỏ hơn nhiệt độ đầu ra của tác nhân sấy 3–5°C.

730.34 × 1.974 ( 33 − 27 )
Vậy qV =
= 32.078 (kJ/kg ẩm)
269.66
o Xác định Ca.tV1:
Ca × tV1 = 4.1868 × 27 = 113.044 (kJ/kg ẩm)
o Xác định qmt :
Tổn thất nhiệt ra môi trường qmt thường chiếm khoảng 3–5% nhiệt lượng tiêu hao
hữu ích.
qmt = ( 0.03 ÷ 0.05) qhi
Trong đó nhiệt tiêu hao hữu ích được xác định:
qhi = ih − Ca × tV1 + qV

(CT VII–24/192–[5])

Mà ih = 2,545.54 (kJ/kg ẩm)
⇒ qhi = 2,545.54 − 113.044 + 32.078 = 2,464.574 (kJ/kg aåm)
⇒ qmt = 0.05 × qhi = 0.05 × 2,464.574 = 123.229 (kJ/kg aåm)
Vậy ∆ = 113.044 − 32.078 − 123.229 = −42.263 (kJ/kg ẩm) < 0
GVHD: Thầy Hồng Minh Nam

18

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu

Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
⇒ I 2 < I1 : trạng thái của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực nằm dưới đường I = I1.
5. Các thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực:
 Độ chứa ẩm của tác nhân sấy:
I 2 = I1 + ∆ ( d2 − d1 )
⇒ d2 =

C pk ( t1 − t2 ) + d1 ( i1 − ∆ )
i2 − ∆

(CT 7.30/138–[1])

(kg ẩm/kg khói khô)

(CT 7.31/138–[1])

Trong đó:
i1 = 2,500 + 1.842 × 70 = 2,628.940 (kJ/kg)
i2 = 2,500 + 1.842 × 36 = 2,566.312 (kJ/kg)
⇒ d2 =

1.004 ( 70 − 36 ) + 0.01892 ( 2,628.940 + 42.263)

2,566.312 + 42.263
= 0.03246 (kg ẩm/kg khói khô)
 Enthalpy:
I 2 = 1.004 × 36 + 0.03246 × 2,566.312 = 119.446 (kJ/kg khói khô)
(CT 2.24/29–[1])
 Độ ẩm tương đối:
0.981
ϕ1 =
= 0.8259
0.621 


0.059  1 +

 0.03246 
Trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực
Đại lượng
t (°C)
ϕ (%)
d (kg ẩm/kg kk)
I (kJ/kg kk)
Pb (bar)
ν (m3/kg kk)

Khơng khí
ngồi trời
(A)
27
75
0.01707
70.632
0.035
0.905

Tác nhân sấy
sau buồng đốt

(B’)
995.5
0.0014
0.06184
1,267.427
6,180.454
4.095

Tác nhân sấy sau
buồng hòa trộn (B)
70
9.448

0.01892
120.014
0.307
1.038

Tác nhân sấy ra
khỏi thiết bị sấy
(C)
36
82.59
0.03246
119.446

0.059
0.955

Lượng khói khơ cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm trong quá trình sấy thực:
1
1
l′ =
=
= 73.86 (kg khói khô/kg ẩm)
d2 − d1 0.03246 − 0.01892
Lượng khói khơ cần thiết:
L ′ = l′ × W = 73.86 × 269.66 = 19,917.09 (kg / h) = 5.53 (kg / s)

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

19

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Nhiệt lượng tiêu hao để bốc hơi 1kg ẩm:
q = l′ ( I1 − I 0 ) = 73.86 ( 120.014 − 70.632 ) = 3,647.355 (kJ/kg ẩm)
6. Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trong q trình sấy thực:

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy ở trạng thái trước khi vào buồng sấy:
V1 = ν 1 × L ′ = 1.038 × 5.53 = 5.74 (m3 / s)
Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy ở trạng thái ra khỏi buồng sấy:
V2 = ν 2 × L ′ = 0.955 × 5.53 = 5.28 (m3 / s)
Lưu lượng thể tích trung bình của tác nhân sấy:
V + V 5.74 + 5.28
Vtb = 1 2 =
= 5.51 (m3 / s)
2
2
7. Lượng nhiên liệu tiêu hao:
Lượng nhiên liệu (than) tiêu hao để bốc hơi 1kg ẩm:

q
3,647.355
b=
=
= 0.244 (kg than/kg ẩm)
QC ×η bđ 24,958.78 × 0.6
Lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 giờ:
B = b × W = 0.244 × 269.66 = 65.797 (kg than / h)
8. Hiệu suất thiết bị sấy:
q
2,464.574
ηTBS = hi × 100% =

× 100% = 67.57%
q
3,647.355
III. Tính thời gian sấy:
Trong thiết bị, 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°.
FC
h
= 0.576;
= 0.122

- Thông số đặc trưng cho cấu trúc cánh:
2
DT
DT
- Hệ số lưu ý đến dạng cánh trong thùng: đối với cánh nâng, m = 0.5.
Thời gian sấy được xác định theo:
120 × β × ρV ( ω1 − ω2 ) 120 × 0.18 × 850 ( 0.35 − 0.11)
τ=
=
A 2 − ( ω1 + ω2 ) 
32  2 − ( 0.35 + 0.11) 





(CT 6.44/178–[2])
= 89.416 (phuùt) = 1.49 (h)
= 1 h 29 phuùt
Thời gian vật liệu lưu trú trong thùng (hay thời gian vật liệu đi hết chiều dài thùng):
m × k1 × LT
τ1 =
(phút)
(CT 6.39/174–[2])
n × DT × tgα

Trong đó:
k1 : hệ số lưu ý đến đặc tính chuyển động của vật liệu, trong sấy xi chiều, chọn k 1 =
0.7.
n : tốc độ quay của thùng, chọn n = 1 vịng/phút.
α : góc nghiêng của thùng (α = 1.5–1.7°), chọn α = 1.5°.

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

20

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu

Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
⇒ τ1 =

0.5 × 0.7 × 8
= 89.744 (phút) (thỏa điều kiện τ1 ≥ τ)
1× 1.2 × tg1.5°

IV. Tính tốn thiết bị chính:
1. Xác định các kích thước cơ bản cho thùng sấy:
Thể tích của thùng quay:
W 269.66

VT =
=
= 8.427 (m 3 )
(CT 10.2/207–[1])
A
32
Chọn đường kính thùng theo tiêu chuẩn DT = 1.2 m.
(Bảng XIII.6/359–[7])
Chiều dài của thùng:
2
π DT
4V

4 × 8.427
VT =
L ⇒ L = T2 =
= 7.451 (m)
4
π DT π × 1.22
Ta chọn chiều dài thùng L = 8 m.
L
8
⇒
=
; 6.67 ∈ [ 3.5; 7] (thỏa tỉ lệ giữa chiều dài và đường kính thùng)

DT 1.2
Tiết diện của thùng sấy:
D2
1.22
FT = π × T = π ×
= 1.131 (m 2 )
4
4
Thể tích thực của thùng:
2
π DT
π × 1.22

VT =
L=
× 8 = 9.048 (m 3 )
4
4
Tiết diện tự do của thùng sấy:
Ftd = ( 1 − β ) FT = ( 1 − 0.18) 1.131 = 0.927 (m 2 )
2. Kiểm tra bề dày thùng:
Thùng được chế tạo bằng thép khơng rỉ, mác thép X18H10T, có các thông số sau:
- Khối lượng riêng
: ρ = 7,900 kg/m3
(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/mm2
(Hình 1–2/22–[9])
6
2
- Giới hạn bền kéo
: σk = 540 x 10 N/mm
(Bảng XII.7/313–[7])
6
2

- Giới hạn bền chảy
: σch = 220 x 10 N/mm
(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 ϕh : chọn hàn tự động dưới lớp thuốc, hàn giáp mối, 2 phía.
Với đường kính D ≥ 700mm, chọn ϕh = 0.95.
(Bảng 1–7/25–[9])
o Hệ số hiệu chỉnh η : đối với thiết bị có bọc cách nhiệt, chọn η = 0.95.
Ứng suất cho phép:
∗
[ σ ] = η × [ σ ] = 0.95 × 140 = 133 ( N / mm2 )

[σ ] ϕ

133
0.95 = 1,288 ≥ 25 , do đó bề dày tối thiểu thùng được
P
9.81× 104 × 10−6
xác định theo công thức:
DT × P
1,200 × 9.81× 10 −2
S′ =
=

= 0.466 (mm) ; 0.5 (mm)
(CT 5–3/130–[9])
2 [ σ ] × ϕh
2 × 133 × 0.95
Các hệ số bổ sung kích thước:
Xét

h

=

GVHD: Thầy Hồng Minh Nam

21

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
-

Ca : hệ số bổ sung do ăn mịn hóa học của mơi trường. Đối với mơi trường chứa
vật liệu là bắp, hầu như khơng có ăn mịn thiết bị, do đó Ca = 0.
- Cb : hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường. Do môi trường chứa nhiều

hạt rắn, chọn Cb = 1mm.
- Cc : hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp. Theo bảng XIII.9/364–[6], đối
với thép X18H10T, chọn Cc = 0.8mm.
- C0 : hệ số bổ sung để quy trịn kích thước, chọn C0 = 5.7mm.
⇒ C = Ca + Cb + Cc + C0 = 0 + 1 + 0.8 + 5.7 = 7.5 (mm)
Bề dày thực của thùng:
S = S′ + C = 0.5 + 7.5 = 8 (mm)
 Kiểm tra bề dày thùng:
S − Ca
8−0
≤ 0.1 ⇒
= 0.007 ≤ 0.1 (thoûa)

o
DT
1200
o Áp suất tính tốn cho phép bên trong thiết bị:
2 [ σ ] × ϕ h × ( S − Ca )
≥P
[ P] =
DT + ( S − Ca )
(thỏa)
2 × 133 × 0.95 × ( 8 − 0 )
2
2

⇒
= 1.67 ( N / mm ) ≥ 0.0981 ( N / mm )
1200 + ( 8 − 0 )
Vậy bề dày của thùng sấy: S = 8 mm.
3. Tính tốc độ của tác nhân sấy trong thiết bị:
Tốc độ trung bình của tác nhân sấy trong buồng sấy:
V
5.51
vtb = tb =
= 5.94 (m / s)
Ftd 0.927
4. Tính trở lực qua thùng sấy:

 Chuẩn số Reynolds:
Tính chất của khói lị cũng tương tự như tính chất của khơng khí khơ, do đó có thể
sử dụng các số liệu của khơng khí khơ cho khói lị.
70 + 36
= 53°C , theo Phụ lục 6/350–
Ở nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy t f1 =
2
[1], các thơng số của khói lị như sau:
- Độ nhớt động
: νk = 18.256 x 10–6 m2/s
- Khối lượng riêng : ρk = 1.0831 kg/m3
v × d 5.94 × 7.5 × 10−3

Re = tb
=
= 2,440.29
νk
18.256 × 10−6

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

22

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu

Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
 Hệ số thủy động a:
90 100
a = 5.85 +
+
Re
Re
(CT 10.20/213–[1])
90
100
= 5.85 +

+
= 7.911
2, 440.29
2,440.29
 Hệ số đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt C1:
1− ξ
C1 = 2
(CT 10.21/213–[1])
ξ
ρV − ρ dx
Trong đó: ξ =
(CT 10.22/213–[1])

ρV
Mà ρV = 850 kg/m3
0.25 ( G1 + G2 ) β 0.25 ( 1,000 + 730.34 ) 0.18
ρ dx =
=
= 5.737 (kg / m3 )
0.75 × 2 × V
0.75 × 2 × 9.048
(CT 10.23/213–[1])
850 − 5.737
⇒ξ =
= 0.993

850
1 − 0.993
⇒ C1 =
= 7.1× 10−3
2
0.993
Trở lực qua lớp hạt:
a × LT × v2 × ρ k × C1 7.911× 8 × 5.92 × 1.0831× 7.1× 10−3
∆phạt =
=
2 × g × dtd
2 × 9.81× 7.5 × 10 −3

= 115.13 (kg / m 2 ) = 115.13 (mmH 2O )
(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:
h
= 0.576 ⇒ h = 0.576 × DT = 0.576 × 1,200 = 691.2 (mm)
DT
Diện tích bề mặt chứa vật liệu của cánh:
FC
2
= 0.122 ⇒ FC = 0.122 × DT = 0.122 × 1,2002 = 175,680 (mm 2 )

2
DT

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

23

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị 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:
FC = a × c + b × c = ( a + b ) c
Chọn các thông số cho cánh:
- a = 80 mm
- b = 155 mm
F
175,680
⇒c= C =
= 747.6 (mm) ; 750 (mm)
a + b 80 + 155
- d = 4 mm
- Vật liệu chế tạo cánh là thép không rỉ X18H10T, ρ = 7900 kg/m3.

- Số cánh trên một mặt cắt: 12 cánh.
 LT 
 8,000 
= 12 × 10 = 120 (caùnh)
- Số cánh cần lắp: z = 12 ×   = 12 × 
 c 
 750 

Khối lượng 1 cánh đảo trộn:
m = ρ × VC = ρ × FC × d = 7,900 × 175,680 × 10 −6 × 4 × 10 −3 = 5.551 (kg)
Khối lượng của cánh trong thùng:
M = z × m = 120 × 5.551 = 666.1 (kg)

 Chiều cao của lớp vật liệu chứa trong thùng:

α

Phần tiết diện chứa vật liệu:
Fcd = β × FT = 0.18 × 1.131 = 0.204 (m 2 )

α
1
× π R 2 − R 2 sin 2α
180
2

α
1
⇒ 0.204 =
× π 0.62 − 0.62 sin 2α
180
2
π
⇒ sin 2α =
× α − 1.134
90
Fcd =

GVHD: Thầy Hồng Minh Nam

24

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Giải phương trình này, ta được α = 58.163°.
Chiều cao chứa đầy vật liệu trong thùng:
h = R ( 1 − cos α ) = 600 ( 1 − cos 58.163° ) = 283.5 (mm)
V. Tính tốn thiết bị phụ:

1. Tính tốn buồng đốt:
Do hệ thống sấy cần thiết kế để sấy bắp, do đó khơng cần phải có cơng suất nhiệt q
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, cịn phía trên là khơng 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 lị khơng bị q 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 bị hư hỏng.

Các kích thước cơ bản của buồng đốt:
 Diện tích bề mặt ghi lị:
B × Qt
F=
(m 2 )
(CT 3–2/104–[10])
3.6 × r
Trong đó:
B = 64.449 kg/h
: lượng than cần đốt trong 1 giờ.
2
r = 465,000 W/m

: cường độ nhiệt của ghi
(Bảng 3–3/105–[10])
Qt = 23,548.78 kJ/kg : nhiệt trị thấp của than
64.449 × 23,548.78
⇒F=
= 0.91 (m 2 )
3.6 × 465,000
f
Đối với than antraxit, theo bảng 3–2/100–[10], chọn tỉ lệ mắt ghi = 0.15
F
2
Vậy diện tích mắt ghi: f = 0.15 × F = 0.15 × 0.91 = 0.14 (m )

 Thể tích buồng đốt:
Mật độ nhiệt thể tích của buồng đốt, khi sử dụng than antraxit:
q = 348,000 W/m3
(Bảng 3–4/106–[10])
Thể tích buồng đốt:
Q × B 23,548.78 × 64.449
V= t
=
= 1.21 (m 2 )
3.6 × q
3.6 × 348,000
 Chiều cao buồng đốt:

V 1.21
H= =
= 1.33 (m)
(CT 3–4/106–[10])
F 0.91
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 hịa trộn. Ở buồng đốt thủ cơng, ta chọn chiều ngang lớn hơn chiều dài, để có
thể trải đều than, thao tác nhẹ nhàng và đánh xỉ bớt khó khăn.
W
Chọn tỉ lệ như sau: = 1.6

L
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

25

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu


Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h

Ta có: F = W × L = 1.6 × L2 ⇒ L =
Chiều dài buồng đốt: L =

F
1.6

0.91
= 0.754 (m)
1.6

Chọn L = 0.76 m.
Chiều ngang buồng đốt: W = 1.6 × L = 1.6 × 0.76 ≈ 1.2 (m)
2. Tính tốn buồng hịa trộn:

D 3 DD

2
4

V2 V1
V3
D1
V1

 Tính đường kính ống dẫn khói lị sau buồng đốt:
′

Lượng khói khơ sau buồng đốt: Lk = 12.501 (kg khói khô/kg nhiên liệu) .
Lượng khói khơ cần thiết trong 1 giờ:
′
L1 = Lk × B = 12.501× 65.797 = 822.528 (kg/h)
Lưu lượng thể tích của khói:
V1 = L1 ×ν 1 = 822.528 × 4.095 = 3,368.252 (m 3 /h) = 0.936 (m 3 /s)
Chọn tốc độ của dòng khói trong ống v1 = 10 m/s.
Tiết diện của ống dẫn:
V 0.936
F1 = 1 =
= 0.0936 (m 2 ) = 93,600 (mm 2 )
v1

10
Đường kính của ống:
4 × F1
4 × 93,600
D1 =
=
= 345.22 (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 lị sau hịa trộn:
Lượng khói khơ sau buồng đốt: Lk = 302.969 (kg khói khô/kg nhiên liệu) .
Lượng khói khơ cần thiết trong 1 giờ:
L4 = Lk × B = 302.969 × 65.797 = 19,934.451 (kg/h)
Lưu lượng thể tích của khói:
V4 = L4 ×ν 4 = 19,934.451× 1.193 = 20,691.96 (m3 /h) = 5.748 (m3 /s)
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

26

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu

Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h
Chọn tốc độ của dịng khói trong ống v4 = 20 m/s.
Tiết diện của ống dẫn:
V
5.748
F4 = 4 =
= 0.2874 (m 2 ) = 287, 400 (mm 2 )
v4
20
Đường kính của ống:
4 × F4

4 × 287,400
D4 =
=
= 604.92 (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 khơng khí từ mơi trường:
Lượng khơng khí cần bổ sung trong 1 giờ:
L2 = L4 − L1 = 19,934.451 − 822.528 = 19,111.923 (kg/h)

Lưu lượng thể tích của khơng khí:
V2 = L2 ×ν 2 = 19,111.923 × 0.905 = 17,296.29 (m 3 /h) = 4.805 (m 3 /s)
Chọn tốc độ của dịng khói trong ống v2 = 20 m/s.
Tiết diện của ống dẫn:
V
4.805
F2 = 2 =
= 0.24025 (m 2 ) = 240,250 (mm 2 )
v2
20
Đường kính của ống:
4 × F2

4 × 240,250
D2 =
=
= 553.08 (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 vịi phun khói lị:
Chọn tốc độ của dịng khói trong ống tại vịi phun v3 = 700 m/s.
Tiết diện của vịi:

V 0.936
F3 = 1 =
= 1.337 × 10 −3 (m 2 ) = 1,337 (mm 2 )
v3
700
Đường kính của ống:
4 × F3
4 × 1,337
D3 =
=
= 41.26 (mm)
π

π
Chọn ống mã số 40: Bề dày
: d = 0.145 inches = 3.68 mm
Đường kính trong : D = 1.61 inches = 40.89 mm
 Tính trở lực qua buồng hịa trộn:
o Trở lực do đột thu:
v × D3 700 × 40.89 × 10−3
Re = 3
=
= 1.03 × 108 > 104
−6
v

0.277 × 10
Trong đó ν = 0.277 x 10–6 m2/s : độ nhớt động của khơng khí (tra ở nhiệt độ
995.5°C, theo bảng I.255/319–[6]).
F3
1,337
=
= 0.014
Ta có:
F1 93,600
Theo bảng N°13/388–[6], chọn hệ số trở lực ξ = 0.49.
GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam

27

SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu