Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ của mỗi sinh viên nói chung và sinh viên Máy Xây
Dựng –Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải nói riêng cần phải hoàn thành trước
khi ra trường.Trong quá trình làm đồ án mỗi sinh viên phải vận dụng những kiến
thức mà các thầy, các cô đã trang bị cho trong quá trình học tập, cùng với kiến thực
tế trong quá trình sản suất.
Đối với em là sinh viên năm cuối, để chuẩn bị kết thúc khoá học và ra trường. Em
đã được nhận đề tài tốt nghiệp “ Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông nhựa nóng
năng suất 80 T/h’’
Dưới sù hướng dẫn và giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo:
PGS.TS: Nguyễn Đăng Điệm.
Cùng các thầy các cô trong bộ môn Máy Xây Dựng – Trờng Đại Học Giao Thông
Vận Tải, qua quá trình thực tế tại công ty Cầu Thăng Long ,Công ty Cơ Khí ôtô
mùng 1-5 và mét số nơi khác cùng với sự nỗ lực của bản thân, đến nay em đã hoàn
thành đồ án tốt nghiệp theo đúng tiến độ được giao.
Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên trong quá trình làm đồ án em không thể
tránh khỏi những sai sót .Em rất mong sự đóng góp giúp đỡ của quý thầy cô cùng
bạn đọc để em có thêm chiều sâu kinh nghiệm.
Trong quá trình học tập tại trờng, em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu nhà
trường, các ban ngành, các khoa và các thầy các cô đã giúp đỡ và trang bị cho em
những kiến thức trong những năm học học tập tại trường
Em xin chân thành cảm ơn các thầy các cô trong bộ môn Máy Xây Dựng và Xếp
Dỡ và đặc biệt là thầy giáo :
PGS.TS: Nguyễn Đăng Điệm.
đã hướng dẫn rất tận tìnhvà giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Em xin kính chúc ban giám hiệu nhà trường,các thầy cô giáo trong trường cùng các
thầy các cô trong bộ môn Máy Xây Dựng và Xếp Dỡ : Sức khoẻ và công tác tốt.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà nội ngày 15 tháng 05 năm 2009

bị khác nữa ở cấp độ lọc cao hơn . (Hình 1.1)

SV: Bùi Anh Cường 2 Líp :Máy Xây Dựng A - K45
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

+Ưu điểm :
- Kết cấu của hệ thống đơn giản , dễ chế tạo .
- Giá thành rẻ.
+Nhược điểm:
-Hiệu quả lọc bụi không cao.
-Không lọc được bụi nhỏ .
-Không có tác dụng giảm nhiệt khí phát thải và khử khí độc hại
10
8
3
1
2
6
7
5
11
9
4
Hình 1.1 . Lọc bụi bằng xiclô khô.
SV: Bùi Anh Cường 3 Líp :Máy Xây Dựng A - K45
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

1-Đế quạt ; 2- Quạt hút; 3- Dẫn buị vào quạt; 4- giá đỡ; 5- Các xiclô lọc bụi khô;6-
Băng xoắn vít; 7- Đường dẫn bụi vào xiclô ; 9- Động cơ; 10- Dây chằng ống khói;
11- ống khói.

1-Đế quạt ; 2- Quạt hút; 3- ống nối đứng; 4- giá đỡ; 5- Các xiclô lọc bụi khô;
6-Băng xoắn vít; 7- ống dẫn khói bụi; 8- ống ngang; 9-Động cơ; 10- Dây chằng ống
khói; 11- ống khói; 12- Buồng túi vải
+Ưu điểm :
-Hiệu quả lọc bụi rất cao .
+Nhược điểm:
-Kết cấu phức tạp , buồng túi vải có kích thước rất lớn .
-Sức cản khí động học của túi lọc khá lớn gây ra tổn thất áp suất
lớn trong hệ thống .
-Năng suất lọc thấp .
-Túi vải cần phải được thay thế mới sau một thời gian hoạt động .
SV: Bùi Anh Cường 5 Líp :Máy Xây Dựng A - K45
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

-Giá thành thiết bị cũng nh chi phí cho thiết bị trong quá trình sử
dông cao .
1.1.3.Phương pháp lọc bụi kết hợp giữa xiclô khô và tháp phun kiểu ướt :
Hình 1.3. Lọc bụi kết hợp giữa xiclô khô và tháp phun kiểu ướt .
1-Đế quạt kiểu móng nổi; 2- Quạt hút bụi; 3- ống nối đứng; 4- Chân xiclô; 5-
Xiclô lọc bụi; 6- Vít tải dẫn bụi xả; 7- ống dẫn khói bụi từ tang sấy;8- ống đầu tang
sấy; 9- ống cong dẫn khói và bụi nhỏ; 10- ống dẫn bụi từ sàng vật liệu; 11- ống
hút bụi buồng trộn; 12- ống nối từ quạt sang lọc ướt; 13- Bồn dập bụi bằng nước;
14- Tháp tách nước; 15- ống khói; 16- dây chằng ống khói; 17- Bép phun
nước dập bụi; 18- Đường ống dẫn nước; 19- Bơm nước ; 20 – ống xả bùn.
Bụi từ tang sấy và sàng phân loại được dẫn vào xiclô lắng bụi khô .Tại đây,
những hạt bụi to sẽ được giữ lại và rơi xuống đáy của xiclô lắng bụi khô .Khói và
bụi nhỏ tiếp tục được quạt hút đưa tới tháp dập bụi ướt .Tại đây bụi được giữ lại là
do tác động kết hợp của hai nguyên nhân:
SV: Bùi Anh Cường 6 Líp :Máy Xây Dựng A - K45
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

1.2. Tớnh toỏn thit k h thng lc bi kiu t cho trm trn btnn nng sut
80T/h
1.2.1. Tính toỏn qut giú
1.2.1.1. Tớnh toỏn nng sut qut hỳt.
Qut hỳt cú tỏc dng hỳt ht khúi bi khớ chỏy, hi ẩm do quỏ trỡh i chỏy v
sy vt liu, hỳt bi t sng vt liu, m bo cho quỏ trỡnh t núng v sy vt liu
n nh.
Nng sut qut hỳt c tớnh theo cụng thc 9-44 TL [1]
Q
h
=(2 ữ 3)V.G (m/h)
Trong ú:
V l lng khụng khớ cn t chỏy 1kg nhiờn liu (m/kg nhiờn liu).
G l lng nhiờn liu tiờu hao cho 1h lm vic nú ph thuc vo nng sut
trm v ẩm ca vt liu.
1.2.1.1.1. Tớnh ln nhiờn liu tiờu hao.
tớnh toỏn lng nhiờn liu tiờu hao 1h lm vic ca trm ta tin hnh tinh
toỏn tn tht nhit cho tang sy.
V
ù
n
g

3
V
ù
n
g

2

do cấp liệu từ ngọn lửa. Quá trình cấp liệu trong tang sấy gồm 3 giai đoạn:
- Giai đoạn I (sấy trước): Cấp nhiệt để nâng nhiêt độ của vật liệu và hơi Èm từ
nhiệt độ môi trường lên nhiệt độ t
1
=95
0
C.
- Giai đoạn II (tách Èm, nâng nhiệt): Cấp nhiệt để làm bay hơi Èm chứa
trong vật liệu, nâng nhiệt độ vật liệu và hơi Èm từ 95
0
C lên nhiệt độ t
2
=100
0
C.
- Giai đoạn III là giai đoạn nung nóng vật liệu: Cấp nhiệt để nâng nhiệt độ
vật liệu từ t
2
đến nhiệt độ làm việc trung bình t
3
=225
0
C.
a, Chi phí nhiệt lượng cho giai đoạnI:
Chi phí nhiệt lượng cho giai đoạnI được xác định theo công thức (9-31)
TL[1].
Q
1
= C
1

1
"
= 0.47 (Kcal/kg.
0
C)
W độ Èm chứa trong vật liệu chuă sấy: W=5% =0,05
Π
năng suất (kg/h):
Π
= 80 (T/h) = 80.10
3
(kg/h)
t
0
là nhiệt độ môi trường t
0
=20
0
C.
t
1
là nhiệt vật liệu ở giai đoạn I: t
1
=95
0
C
Thay số vào ta có:
Q
1
=0,2.80.103.(95-20) + 0,47.0,05.80.10

1
) (Kcal/h)
Trong đó: r là nhiệt hoá hơi của nước r=542 (Kcal/kg)
Thay số vào ta có:
SV: Bùi Anh Cường 9 Líp :Máy Xây Dựng A - K45
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

Q
2
= 0,05.80.10
3
.542 +0,47.80.10
3
.0,05.(100-95) + 0,2.80.10
3
.(100-95)
Q
2
= 2257,4.10
3
(Kcal/h)
c,Chi phí nhiệt lượng cho giai đoạn III.
Chi phí nhiệt lượng cho giai đoạn III được tính theo công thức (9-32) TL [1].
Q
3
= C
1
´
.
Π

là hệ số truyền nhiệt K
f
= 20.
t
m
là nhiệt độ trung bình của vỏ tang sấy t
m
=1500C.
t
0
lànhiệt độ môi trường t
0
=200C.
F là diện tích bề mặt vỏ tang sấy(m
2
).
F =
. .D L
π
(m
2
)
Với D là đường kính tang sấy vơi trạm 80T/h thì D=1,8 (m).
L là chiều dài tang sấy với trạm 80T/h thì L=6,5 (m).
F=3,14.1,8.6,5 = 36,8 (m
2
).
Thay số vào ta có:
Q
4

(9-36) TL[1].
Q
g
=Q
0
.
η
(Kcal/kg)
Với Q
0
là nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy 1kg nhiên liệu (Kcal/kg).
Với đầu đốt FO: Q
0
=10200(Kcal/kg).
η
là hiệu suất truyền nhiệt trong tang sấy:
η
=0,9.
Thay số vào ta có:
Q
g
= 10200.0,9
Q
g
= 9180 (Kcal/kg).
- Lượng nhiên liệu cần thiết để sấy đốt vật liệu từ nhiệt độ môi trường (20
0
C) lên
đến nhiệt độ làm việc 2250C với độ Èm W = 5%là:
Theo công thức(9-73) TL [1].

(3.2)
- CO hình thành cháy tiếp theo phản ứng:
SV: Bùi Anh Cường 11 Líp :Máy Xây Dựng A - K45
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

CO +
1
2
O
2
= CO
2
+ Q
c2
(3.3)

Nhiệt lượng toả ra: Q
c
= Q
c1
+ Q
c1
(3.4)
- Hyđrô cháy theo phản ứng:
H
2
+
1
2
O

H
2
+
1
2
O
2
= H
2
O
1Kmol 0,5Kmol 1Kmol
Vậy để đốt cháy 1kg Hydro cần thể tích oxi là: Vo
2
=
1
2
.0,5.22,4 = 5,6 (m
3
)
- Đối với Lưu huỳnh:
S + O
2
= SO
2
1Kmol 1Kmol 1Kmol
Vậy để đốt cháy 1kg Lưu huỳnh cần thể tích oxi là: Vo
2
=
1
32

lv
/100) kg S thì cần:
1,87 5,6 0,7
100 100 100
lv lv lv
C H S
 
     
+ +
 
 ÷  ÷  ÷
     
 
m
3
tc O
2
.
Mà trong 1kg nhiên liệu lại có sẵn Oxi có phần trăm khối lượng là:O
lv
.
Vậy thể tích Oxi có trong 1kg nhiên liệu là: (O
lv
/100).22,4:32 =(O
lv
/100).0,7(m
3
)
Lượng Oxi cần đưa vào để đốt cháy 1 kg nhiên liệu là:
Vo

Bảng 3-2 thành phần làm việc của dầu FO
Thành phần làm việc C
lv
H
lv
S
lv
O
lv
N
lv
A
lv
W
lv
Thành phần khối lượng,% 84,18 9,86 1,6 1,48 1,48 0,2 1,2
Vì hàm lượng N
lv
, A
lv
, W
lv
nhá ta có thể bỏ qua.
Vậy thay vào (1) ta có :
SV: Bùi Anh Cường 13 Líp :Máy Xây Dựng A - K45
700
500
400
Ø 705
1620

3
/kgnl).
Khi kể tới độ hở và sự cháy không hết của nhiên liệu thì ta phải tính thêm hệ số
α với α=1,35
Vậy lượng không khí thực tế cần thiết là:
V = α.V
0
= 1,35.13,62 = 18,4 (m
3
/kg)
Vậy năng suất quạt hút là:
Q
h
=3.G
nl
.V =3.625.18,4 = 34500 (m
3
/h)
Tra bảng 7 tài liệu [2] ta chọn được quạt hút:
Ký hiệu: BD -12
Tốc độ vòng quay : n = 900 v/p
Tiết diện cửa vào : Hình tròn
( D = 705 mm )
Tiết diện cửa ra : hình chữ nhật
kích thước 400x500 mm
Hiệu suất quạt :
η
= 0,5
÷
0,7

T©m chØnh ë cña vµo
T©m chØnh ë cña vµo
1.2.1.3.Tính toán công suất quạt.
Để tính toán công xuất quạt gió ta phải xác định tổn hao áp suất trên các đoạn
ống dẫn.
1.2.1.3.1.Tổn hao áp suất trên đoạn từ xiclô tới quạt gió.
a, Tổn hao áp suất do ma sát.
Tổn hao áp suất do ma sát ở doạn ống thẳng có tiết diện không đổi phụ thuộc
vào tốc độ chuyển động của dòng không khí, kích thước chiều dài đoạn ống dẫn,
Độ nhẵn bề mặt trong ống. Ta có thể tính toán độ tổn thất do ma sát ∆P
ms

bằng cách
biểu diễn mối quan hệ giữa ∆P
ms
và các thông số khác bằng công thức sau:
∆P
ms

=
2
. .
.
.2
l
V
d g
λ γ
(mmH
2

Đối với các ống mà bề mặt trong hơi nhám ta có:
2
7
log81,1
1
1








+
=
d
K
e
e
R
R
λ
( 2 )
Trong đó:
R
e
: Hệ số Reynolds (lấy R
e
= 10





+
=
d
K
e
e
R
R
λ
=
2
5
5
7
705,0
10
10
10
log81,1
1







cb
=
2
.2
V
g
γ
β
(N/m
2
) ( 3 )
Trong đó:
∆
P
cb
: Tổn thất áp suất cục bộ , N/m
2
β
: Hệ số trở lực cục bộ
γ
: Khối lượng riêng của không khí .
γ
= 12 N/m
3

g
: Gia tốc trọng trường ( g = 9,81 m/s
2
)
V

cb1
= 3 . 100 = 300 (N/m
2
)
Vậy tổng tổn hao trên đoạn này:
∆
P
1
=
∆
P
ms
+
∆
P
cb
= 388 + 300= 688 (N/m
2
) .
1.2.1.3.2. Tổn hao áp suất trên đường ống từ tang sấy tới xiclô.
a,Tổn thất ma sát trên đoạn ống này được xác định theo công thức( 6.8 , TL[ 6 ] ):
∆
P
ms
=
2
2.
.
V
gd

8
1
2
5
.






+ ba
ba
= 1,3
( )
( )
8
1
2
5
4,06,0
4,0.6,0






+
= 0,533 ( m )












+
=












+
=
td
e
e

) .
Trong đó:
β
: Hệ số tổn thất áp suất cục bộ .
P
d
: áp suất động trong đường ống .
Tra bảng ( 8.27 , TL[ 6 ] ) với các thông số
θ
=180
o
, tỷ số tiết diện F
2
/F
1
= 4 , ta
được
β
= 0,6.
Khi vào trong xiclô lắng bụi khô vận tốc dòng không khí khoảng 15m/s tra bảng
( 8.7 ) ta có P
d
= 135 .
SV: Bùi Anh Cường 20 Líp :Máy Xây Dựng A - K45
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

Vậy tổn thẩt cục bộ tại xiclô lắng bụi khô là:
∆
P
cb1

) .
Vậy tổng tổn thất trên đoạn này :
∆
P
2
=
∆
P
ms
+
∆
P
cb1
+
∆
P
cb2
= 490 + 81 + 61 = 632 ( N/m
2
)
1.2.1.3.3.Tổn thất ma sát từ tháp dập bụi ướt tới tháp tách nước và ống khói.
Tổn thất ma sát trên đoạn này gồm tổn thất ma sát trong tháp dập bụi ướt , tổn thất
ma sát trong tháp tách nước và tổn thất ma sát trong ống khói.
a)Tổn thất ma sát trong tháp dập bụi :
Tổn hao áp suất do ma sát ở đoạn ống thẳng có tiết diện không đổi phụ thuộc vào
tốc độ chuyển động của dòng không khí, kích thước chiều dài đoạn ống dẫn, Độ
nhẵn bề mặt trong ống. Ta có thể tính toán độ tổn thất do ma sát ∆P
ms

bằng cách

Với trạm 80 T/h ta chọn l=2,2 (m).
SV: Bùi Anh Cường 21 Líp :Máy Xây Dựng A - K45
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

d:Là đường kÝnh tháp tách bụi ướt với trạm 80(T/h) ta chọn d = 0,85(m).
V là vận tốc chuyển động dòng không khí trong tháp tách bụi ướt với trạm bê tông
nhựa thì vận tốc V=8(m/s).
Hệ số trở lực ma sát λ là một hàm phụ thuộc vào bề nhẵn trong ống, tốc độ dòng
khí lưu thông, độ nhớt động học của không khí , đường kính và chiều dài ống dẫn.
Đối với ống dẫn có bề mặt hơi nhám ta có:
2
1
1
1,81lg
7
e
e
R
K
R
d
λ
=
 
 
 
 
+
 
Trong đó:

 
Vậy ta có tổn thất ma sát:
2
1
0,45.2,2.12.8
125,5
0,85.2.9,81
ms
P
∆ = =
(N/m
2
) .
b,Tổn thất ma sát trong tháp tách nước
Tương tù nh trên , ta có :
SV: Bùi Anh Cường 22 Líp :Máy Xây Dựng A - K45
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

∆P
ms2

=
2
. .
.
.2
l
V
d g
λ γ

R
K
R
d
λ
=
 
 
 
 
+
 
Trong đó:
R
e
:Hệ sè reynols lấy R
e
= 10
5
K
1
:Hệ số gồ ghề trung bình chọn K
1
=10(m)
SV: Bùi Anh Cường 23 Líp :Máy Xây Dựng A - K45
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

Thay sè ta có:
2
5

c,Tổn thất ma sát trong ống khói.
Tương tù nh trên , ta có :
∆P
ms3

=
2
. .
.
.2
l
V
d g
λ γ
( N/m
2
) .
Trong đó:
∆P
ms3

là tổn thất áp suất do ma sát , ( N/m
2
) .
λ : Hệ số trở lực ma sát.
γ : Khối lượng riêng không khí (γ =12 N/m
3
).
l : Chiều dài ống khói (m).
Với trạm 80 T/h ta chọn l= 9 (m).

e
:Hệ sè reynols lấy R
e
= 10
5
K
1
:Hệ số gồ ghề trung bình chọn K
1
=10(m)
Thay sè ta có:
2
5
5
1
0,52
10
1,81.lg
10
10 7
0,65
λ
= =
 
 
 
 
+
 
 

=
∆
P
cb
+∆P
ms
= 304 + 952,2 = 1256,2 ( N/m
2
).
SV: Bùi Anh Cường 25 Líp :Máy Xây Dựng A - K45