Tài liệu Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy cát với năng suất 9654 kg giờ.

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát MỤC LỤC ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ............................................................5 LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................6 CHƯƠNG 1.................................................................Error! Bookmark not defined. GIỚI THIỆU CHUNG.............................................................................................7 1.1. Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy..................................................................7 1.1.1. Khái niệm về sấy.....................................................................................7 1.1.2. Phương pháp sấy.....................................................................................7 1.1.3. Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy..............................................9 1.1.4. Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống.........................................11 1.2. Giới thiệu về máy sấy thùng quay..............................................................13 1.3. Giới thiệu về vật liệu cát..............................................................................15 1.3.1. Thành phần............................................................................................15 1.3.2. Tính chất................................................................................................15 1.3.3. Ứng dụng...............................................................................................15 1.4. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy thùng quay...................18 4.1.1. Sơ đồ công nghệ.....................................................................................18 4.1.2. Nguyên lí hoạt động của máy sấy thùng quay....................................19 CHƯƠNG 2.............................................................................................................20 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU.....................................................20 2.1. Thông số ban đầu.........................................................................................20 2.1.1. Kiểu thiết bị sấy.....................................................................................20 2.1.2. Điều kiện môi trường............................................................................20 2.1.3. Vật liệu sấy là cát với các thông số......................................................21 2.1.4. Tác nhân sấy..........................................................................................21 2.2. Tính toán các thông số của nhiên liệu........................................................21 2.2.1. Thành phần của than............................................................................21 2.2.2. Nhiệt dung riêng của than đá...............................................................22 2.2.3. Nhiệt trị của than..................................................................................23 2.2.4. Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg than......................23 2.2.5. Entanpi của nước trong hỗn hợp khói................................................23 2.2.6. Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn....................................24 2.2.6.1. Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than..............................24 2.2.6.2. Nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt và buồng trộn.............................25 2.2.7. Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy.....................................29 2.2.7.1. Nhiệt độ của khói...........................................................................29 2.2.7.2. Hàm ẩm của khói...........................................................................29 2.2.7.3. Hàm nhiệt của khói........................................................................30 2.2.7.4. Độ ẩm..............................................................................................30 CHƯƠNG 3.............................................................................................................31 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH..........................................................................31 3.1. Cân bằng vật liệu.........................................................................................31 3.1.1. Lượng ẩm bay hơi.................................................................................31 3.1.2. Lượng cát ra khỏi thùng sấy................................................................31 3.2. Các thông số cơ bản của thùng sấy.............................................................31 3.2.1. Thể tích của thùng sấy..........................................................................31 1 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát 3.2.2. Chiều dài ,đường kính và bề dày thùng..............................................32 3.2.2.1. Chiều dài thùng..............................................................................32 3.2.2.2. Đường kính thùng.........................................................................32 3.2.2.3. Chiều dày thân thùng....................................................................32 3.2.3. Thời gian lưu vật liệu trong thùng......................................................33 3.2.4. Số vòng quay của thùng........................................................................33 3.2.5. Công suất cần thiết để quay thùng......................................................33 3.2.6. Các thông số cơ bản của thùng sấy......................................................34 3.2.6.1. Cấu tạo thân thùng........................................................................34 3.2.6.2. Đường kính thùng..........................................................................34 3.2.6.3. Chiều dài thùng..............................................................................34 3.2.6.4. Loại cánh.........................................................................................35 3.2.6.5. Tốc độ quay....................................................................................35 3.3. Quá trình sấy lý thuyết................................................................................35 3.3.1. Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy................................................35 3.3.1.1. Nhiệt độ...........................................................................................35 3.3.1.2. Hàm nhiệt.......................................................................................35 3.3.1.3. Hàm ẩm...........................................................................................35 3.3.1.4. Độ ẩm..............................................................................................35 3.3.2. Cân bằng nhiệt lượng của quá trình sấy.............................................36 3.4. Quá trình sấy thực tế...................................................................................37 3.4.1. Nhiệt tổn thất ra môi trường................................................................37 3.4.1.1. Xác định hệ số truyền nhiệt K......................................................37 3.4.1.2. Diện tích xung quanh thùng sấy...................................................44 3.4.1.3. Hiệu số nhiệt độ trung bình...........................................................44 3.4.2. Tổn thất do cát mang ra khỏi thùng sấy.............................................45 3.4.3. Xác định giá trị ∆ (Lượng nhiệt bổ sung thực tế).............................45 3.4.4. Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy................................................46 3.4.4.1. Nhiệt độ...........................................................................................46 3.4.4.2. Hàm ẩm...........................................................................................46 3.4.4.4. Hàm nhiệt.......................................................................................47 3.4.5. Lượng khói cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm............................................47 3.4.6. Lượng than cần thiết cho quá trình....................................................47 3.4.7. Cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị sấy.............................................48 3.4.8. Kiểm tra lượng nhiệt mất mát ra môi trường....................................48 3.4.9. Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy............................................49 CHƯƠNG 4.............................................................................................................49 TÍNH TOÁN CƠ KHÍ............................................................................................49 4.1. Tính toán hệ thống dẫn động......................................................................49 4.1.1. Tính toán và lựa chọn động cơ.............................................................49 4.1.2. Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí...................................50 4.1.2.1. Xác định tỷ số truyền của hệ thống dẫn động.............................50 4.1.2.2. Phân tỷ số truyền của hệ dẫn động...............................................50 4.1.2.3. Số vòng quay của bánh răng chủ động........................................51 4.1.2.4. Công suất trên trục bánh răng chủ động.....................................51 4.1.2.5. Momen quay trên trục của bánh răng chủ động........................51 4.2. Tính toán bộ truyền động bánh răng.........................................................52 4.2.1. Chọn vật liệu..........................................................................................52 4.2.2. Xác định ứng suất cho phép.................................................................52 2 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát 4.2.2.1. Ứng suất tiếp xúc............................................................................52 4.2.2.2. Ứng suất uốn...................................................................................53 4.2.2.3. Ứng suất quá tải cho phép.............................................................54 4.2.3. Các thông số cơ bản của bộ truyền......................................................54 4.2.3.1. Khoảng cách trục...........................................................................54 4.2.3.2. Các thông số ăn khớp....................................................................55 4.2.3.3. Đường kính răng............................................................................56 4.2.3.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc..........................................57 4.2.3.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.................................................59 Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng :.............................................................59 4.2.3.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải........................................................61 4.2.3.7. Các thông số kích thước của bộ truyền bánh răng trụ...............62 4.3. Kiểm tra độ bền thân thùng........................................................................62 4.3.1. Trọng lượng của vật liệu trong thùng.................................................62 4.3.3. Trọng lượng bánh răng vòng...............................................................63 4.3.4. Trọng lượng cánh xới...........................................................................64 4.3.5. Trọng lượng vành đai...........................................................................64 4.3.6. Khoảng cách hai vành đai....................................................................65 4.3.7. Tải trọng trên một đơn vị chiều dài thùng không kể bánh răng vòng 4.3.8. Momen uốn do tải trọng này gây ra....................................................65 4.3.9. Momen uốn do bánh răng vòng gây ra...............................................65 4.3.10. Momen chống uốn...............................................................................65 4.3.11. Ứng suất thân thùng...........................................................................66 4.4. Tính toán vành đai.......................................................................................66 4.4.1. Tải trọng trên một vành đai.................................................................66 4.4.2. Phản lực của con lăn.............................................................................66 4.4.3. Bề rộng của vành đai............................................................................67 4.4.4. Bề dày của vành đai..............................................................................67 4.4.5. Momen uốn............................................................................................67 4.4.6. Momen chống uốn................................................................................68 4.4.7. Các thông số của vành đai....................................................................68 4.5. Tính toán con lăn đỡ....................................................................................68 4.5.1. Đường kính của con lăn........................................................................69 4.5.2. Bề rộng của con lăn...............................................................................69 4.5.3. Ứng suất tiếp xúc...................................................................................69 4.5.4. Các thông số của con lăn đỡ.................................................................70 4.6. Tính toán con lăn chặn................................................................................70 4.6.1. Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn..............................................70 4.6.2. Xác định bán kính con lăn chặn..........................................................70 4.6.3. Kiểm tra độ bền của con lăn chặn.......................................................71 4.6.4. Các thông số của con lăn chặn.............................................................71 CHƯƠNG 5.............................................................................................................72 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ...............................................................................72 5.1. Tính toán buồng đốt.....................................................................................72 5.1.1. Diện tích bề mặt ghi lò..........................................................................72 5.1.2. Thể tích buồng đốt................................................................................72 5.1.3. Chiều cao của buồng đốt......................................................................73 5.1.4. Số ghi lò..................................................................................................73 5.1.5. Tỉ lệ mắt ghi: f/F....................................................................................73 3 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát 5.2. Tính toán và chọn quạt................................................................................73 5.2.1. Năng suất quạt.......................................................................................73 5.2.2. Công suất của quạt................................................................................74 5.2.3. Chọn quạt..............................................................................................76 Bảng phụ lục :..............................................................................................................77 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................80 4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP NỘI NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Số : 9 Họ và tên HS - SV : Lớp : ĐH Hoá 1 Khoa : Công nghệ Hoá Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Hoàn NỘI DUNG Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy cát với năng suất 9654 kg/giờ. Các số liệu ban đầu: - Độ ẩm đầu của vật liệu: 7% - Độ ẩm cuối của vật liệu: 1% - Nhiệt độ khói vào : 6500C . - Nhiệt độ khói ra : 1100C T Tên bản vẽ Khổ giấy Số lượng 1 2 Vẽ dây chuyền sản xuất Vẽ máy sấy thùng quay A4 A0 01 01 T PHẦN THUYẾT MINH 5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát LỜI MỞ ĐẦU S ấy là một quá trình công nghệ được sứ dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất. Trong công nghiệp như chế biến nông- hải sản, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng….Kỹ thuật sấy đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Sản phẩm rau quả sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời 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 khoa công nghệ Hoá của trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội, nó giúp cho sinh viên có kĩ năng hơn trong 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 thầy giáo Nguyển Văn Hoàn giao nhiêm vụ: “tính toán để thiết kế hệ thống sấy thùng quay để sấy cát với năng suất 9654kg/h”. 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 Hoàn cùng các thầy cô trong khoa Công Nghệ Hoá đã chỉ bảo, giúp đỡ tận tình em trong thời gian em hoàn thành 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 đóng góp, sữa chữa của các thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn! 6 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy 1.1.1. Khái niệm về sấy Sấy là một phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ dàng. Sấy làm giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết do đó vi khuẩn, nấm mốc và nấm men bị ức chế hoặc không phát triển và hoạt động được, giảm hoạt động các enzyme, giảm kích thước và trọng lượng của sản phẩm. Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm bằng phương pháp bay hơi nước. Như vậy, quá trình sấy khô một vật thể diễn biến như sau: Vật thể được gia nhiệt để đưa nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với phân áp suất của hơi nước trên bề mặt vật thể.. Vật thể được cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm. Tóm lại, trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụ thể là quá trnh 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, truyền chất trên xảy ra đồng thời trên vật sấy, chúng có qua lại lẫn nhau. 1.1.2. Phương pháp sấy Có nhiều cách phân loại : 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. 7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát - 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. 8 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát 1.1.3. Một số nhân 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 trnh sấy cao hơn 600  C thì protein bị biến tính, nếu trên 900  C 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 trnh sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại. Vì vậy, 9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát 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 trnh 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 10 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát 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 trnh 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, 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 qúa 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. 11 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát + 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 12 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát 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 sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu 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. 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. 13 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát 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/ mh. - 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. 14 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát 1.3. Giới thiệu về vật liệu cát 1.3.1. Thành phần Thành phần chủ yếu của cát silica (đioxit silic hay SiO2) , thường ở dạng thạch anh. 1.3.2. Tính chất a. Tính chất vật lí Là vật liệu dạng hạt có nguồn gốc tự nhiên bao gồm các hạt đá và khoáng vật, nhỏ mịn , kích thước hạt cát theo đường kính trung bình nằm trong khoảng 0,0625 mm tới 2 mm (thang Wentwoth sử dụng tại Mỹ) hay từ 0,05 mm tới 1mm ( thang Kachinskii sử dụng tại Nga và Việt Nam hiện nay ) . Khi cọ xát giữa các ngón tay thì cát tạo ra cảm giác sàn sạn. b. Tính chất hóa học Là chất trơ về mặt hóa học do có độ cứng đáng kể nên có khả năng chống phong hóa khá tốt. 1.3.3. Ứng dụng  Cát được sử dụng trong xây dựng và làm đường giao thông như là vật liệu tạo nền móng và vật liệu xây dựng trong dạng vữa (cùng vôi tôi hay xi măng).  Một vài loại cát (như cát vàng) là một trong các thành phần chủ yếu trong sản xuất bê tông.  Cát tạo khuôn là cát được làm ẩm bằng nước hay dầu và sau đó tạo hình thành khuôn để đúc khuôn cát. Loại cát này phải chịu được nhiệt độ và áp suất cao, đủ xốp để thoát khí và có kích thước hạt nhỏ, mịn, đồng nhất, không phản ứng với kim loại nóng chảy. 15 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát  Là một trong các thành phần chủ yếu để sản xuất thủy tinh.  Cát đã phân loại bằng sàng lọc cũng được dùng như là một vật liệu mài mòn trong đánh bóng bề mặt bằng phun cát áp lực cao hay trong các thiết bị lọc nước.  Các xí nghiệp sản xuất gạch ngói có thể dùng cát làm phụ gia để trộn lẫn với đất sét và các vật liệu khác trong sản xuất gạch.  Cát đôi khi dược trộn lẫn với sơn để tạo ra bề mặt ráp cho tường và trần cũng như sàn chống trượt trong xây dựng.  Các loại đất cát thích hợp cho một số loại cây trồng như dưa hấu, đào, lạc cũng như là vật liệu được ưa thích trong việc tạo nền móng cho các trang trại chăn nuôi bò sữa vì khả năng thoát nước tốt của nó.  Cát được sử dụng trong việc tạo cảnh quan như tạo ra các ngọn đồi và núi nhỏ, chẳng hạn trong xây dựng các sân golf.  Cát được dùng để cải tạo các bãi tắm.  Các bao cát được dùng để phòng chống lũ lụt và chống đạn.  Xây dựng lâu đài cát cũng là một hoạt động khá phổ biến. Có nhiều cuộc thi về nghệ thuật xây dựng các lâu đài cát.  Hoạt hình cát là một kiểu nghệ thuật biểu diễn và là công cụ kỹ thuật để sản xuất phim hoạt hình.  Các bể nuôi sinh vật cảnh đôi khi cũng dùng cát và sỏi.  Trong giao thông đường bộ và đường sắt người ta đôi khi sử dụng cát để cải thiện khả năng bám đường của bánh xe trong một số điều kiện thời tiết khắc nghiệt. 16 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát 17 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát 1.4. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy thùng quay 4.1.1. Sơ đồ công nghệ 18 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát 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 1 6 o. Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ. 19 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QTTB-Sấy Cát 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 đọng 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 2 3 m/s , thùng quay 3 8 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 dược tách ra, hồi lưu trở lại băng tải xích . Khí sạch thải ra ngoài . CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU 2.1. Thông số ban đầu 2.1.1. Kiểu thiết bị sấy 20