LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay ngành công nghiệp hóa chất đang được chú trọng xây dựng và phát
triển.Được ứng dụng trong nhiều ngành : thực phẩm,vật liệu xây dựng,sản xuất hóa
chất,…Và trong ngành công nghiệp hóa chất và thực phẩm không thể thiếu giai đoạn
sấy.Đây là công đoạn sau thu hoạch
Trong nguyên liệu sản xuất trong ngành công nghiệp thi caolanh cũng là một
trong những nguyên liệu khá quan trọng và phổ biến , được ứng dụng nhiều
tronggsản xuất đồ gốm và sản xuất vật liệu xây dựng ,thông thường caolanh nguyên
liệu ban đầu thường có độ ẩm khá cao (độ ẩm khoảng 20-25% ) vì vậy yêu cầu đặt ra
trước khi đi vào sản xuất caolanh cần qua giai đoạn sấy để tách bớt lượng ẩm đảm
bảo yêu cầu kỹ thuật trong quá trình sản xuất
Trong quá trình sấy thì người ta có thể áp dụng nhiều phương thức sấy khác
nhau.Ở đồ án này em xin trình bày phương pháp sấy khô caolanh bằng hệ thống sấy
thùng quay với tác nhân sấy là khói lò
Phương thức sấy thùng quay với tác nhân sấy là khói lò là phương thức sấy khá
phổ biến,được ứng dụng nhiều trong thực tế sản xuất
Được thấy giáo Vũ Minh Khôi giao nhiệm vụ : “ tính toán và thiết kế hệ thống
sấy thùng quay để sấy caolanh với năng suất 6,6 tấn/h” .Dựa trên những kiến thức đã
học cùng với sự hướng dẫn của thấy em đã hoàn thành đồ án của mình
Em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Minh Khôi cùng với các thầy cô trong
khoa công nghệ Hóa đã chỉ bảo,giúp đỡ tận tình em trong thời gian vừa qua
Em xin chân thành cảm ơn
Sinh viên thực hiện
Bùi Đức Hiếu
1
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ SẤY CƠ BẢN
I - Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống :
Sấy là qúa trình tách pha lỏng 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 nhiều lĩnh vực sản xuất người

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.
II. Phân loại máy sấy :
Có nhiều cách phân loại :
1. Dựa vào tác nhân sấy:
- Sấy bằng không khí hay khói lò.
- Sấy thăng hoa.
- Sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tầng.
2. Dựa vào áp suất làm việc:
- Sấy chân không.
- Sấy ở áp suất thường.
3. Dựa vào phương pháp làm việc:
- Máy sấy liên tục.
- Máy sấy gián đoạn.
4. Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho qúa trình sấy:
3
- Máy sấy tiếp xúc hoặc máy sấy đối lưu.
- Máy sấy bức xạ hoặc máy sấy bằng dòng điện cao tầng.
5. Dựa vào cấu tạo thiết bị:
Phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy tầng sôi, sấy
phun…
6. Dựa và chuyển động tương hỗ của tác nhân sấy và vật liệu sấy :
Sấy xuôi chiều, ngược chiều, chéo dòng…
III.Khái quát về máy sấy thùng quay
1.Cấu tạo:

+ Cường độ làm việc tính theo lượng ẩm khá cao, có thể tới 100 kg/m
3
h
+ Thiết bị cấu tạo gọn, chiếm mặt bằng nhỏ.
- Nhược điểm :
Vật liệu dễ bị vỡ vụn.
IV.Khái quát về cao lanh:
1. Khi niệm về Kaolin:
Kaolin l loại khống vật st mu trắngK, dẻo, mềm, được cấu thành bởi Kaolinit và một
số khoáng vật khác như Illit, Montmorillonit, thạch anh sắp xếp thành tập hợp lỏng
lẻo, trong đó Kaolinit quyết định kiểu cấu tạo v kiến trc của Kaolin. Kaolin cĩ thnh
phần khống vật chủ yếu l Kaolinit, cĩ cơng thức l Al2O3.2SiO2.2H2O hoặc Al4 (OH)
8Si4O10. Kaolinit cĩ trọng lượng riêng 2,58-2,60 g/cm3; độ cứng theo thang Mohs
khoảng 1; nhiệt độ nĩng chảy: 1.750-1.787 oC. Khi nung nĩng, Kaolinit có hiệu ứng
thu nhiệt khoảng 510-600 oC, liên quan đến sự mất nước kết tinh và hiện tượng
không định hình của khoáng vật. Hai hiệu ứng toả nhiệt 960-1.000 oC và 1.200 oC
liên quan đến quá trình mulit hố của cc sản phẩm Kaolinit khơng định hình, với hiệu
ứng 1.200 oC l qu trình kết tinh của Oxit silic khơng định hình để tạo thành
Cristobalit. Các tinh thể (hạt) của Kaolinit thường màu trắng, đôi khi đỏ, nâu hoặc
xanh nhạt. Chng l cc tinh thể bơng (giống tuyết) hay phiến nhỏ cĩ hình dạng 6 cạnh,
hay tấm toả tia dạng đống hoặc khối rắn chắc.
Trong cơng nghiệp, Kaolin được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, như gốm
sứ, vật liệu mài, sản xuất nhôm, phèn nhôm, đúc, vật liệu chịu lửa, chất độn sơn, cao
su, giấy, xi măng trắng…
2. Cc lĩnh vực cơng nghiệp sử dụng Kaolin:
Kaolin l nguyn liệu mang nhiều tính chất kỹ thuật có giá trị, được dùng trong nhiều
lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân. Chất lượng và khả năng sử dụng trong
các ngnh cơng nghiệp khc nhau phụ thuộc vo thành phần hoá học, đặc điểm cơ lý,
thnh phần khống vật của Kaolin.
• Lĩnh vực sản xuất đồ gốm: Kaolin dùng trong lĩnh vực sản xuất đồ gốm được phân

Kaolin.
• Để đánh giá tính hữu dụng của Kaolin, cần chú ý đến độ chịu lửa v sự cĩ mặt của cc
oxit, vì chng ảnh hưởng đến chất lượng của Kaolin. Khi hàm lượng Al2O3 tăng thì
độ chịu lửa cũng tăng; nếu có Oxit silic tự do dưới dạng hạt cát sẽ làm giảm tính dẻo,
tăng độ hao khô, độ co ngót và giảm khả năng dính kết của Kaolin.
• Dựa vào yêu cầu đối với sản phẩm chịu lửa mà chọn loại Kaolin có chất lượng
tương ứng. Chất lượng Kaolin được xác định bằng những điều kiện kỹ thuật riêng đối
với từng mỏ.
• Để phù hợp với những điều kiện đó, người ta phân Kaolin chịu lửa thành các loại
sau:
• - Loại Bazơ: hàm lượng Al2O3 + TiO2 trên 30%;
• - Loại nửa Axit: hm lượng Al2O3 + TiO2 dưới 30%;
• - Loại lẫn than: Lượng mất khi nung trên 16-20%.
• * Làm chất độn: Kaolin được sử dụng rộng ri trong lĩnh vực lm chất độn giấy, nhựa,
cao su, hương liệu…
• - Trong cơng nghiệp sản xuất giấy, Kaolin làm cho giấy có mặt nhẵn hơn, tăng thêm
độ kín, giảm bớt độ thấu quang và làm tăng độ ngấm mực in tới mức tốt nhất. Loại
giấy thông thường chứa 20% Kaolin, có loại giấy chứa tới 40% Kaolin. Thường một
tấn giấy tiêu tốn tới 250-300 kg Kaolin.
6
• - Trong công nghiệp cao su, Kaolin có tác dụng làm tăng độ rắn, tính đàn hồi, cách
điện, độ bền của cao su. Yêu cầu về Kaolin lm chất độn cao su phải có hàm lượng:
Fe2O3 < 0,75%, SO4- < 0,4%; độ hạt < 1.670 lỗ /cm2; độ ẩm < 1%.
• - Trong sản xuất da nhn tạo (giả da), Kaolin có tác dụng làm tăng độ bền, độ đàn
hồi. Để làm chất độn da nhân tạo, Kaolin qua ry No15 phải có độ trắng > 85%, hàm
lượng Fe2O3 < 0,75%, SO4- < 0,4%; độ ẩm < 5%.
• - Trong sản xuất sơn, Kaolin làm tăng độ sệt và gây mờ lớp sơn. Nó phải có tỉ trọng:
2,6 g/cm3; cỡ hạt: 2,4-5 m < 58%; độ dung dầu: 46,5-59 cm3/100 g; khơng lẫn chất
kiềm v Axit ở trạng thi tự do.
• - Trong sản xuất x phịng, Kaolin cĩ tc dụng đóng rắn khi sản xuất, hấp thụ dầu mỡ

3
- Khối lượng riêng xốp của Pyrit : ρ
x
= 3300 kg/m
3

- Độ ẩm của VL trước khi sấy : W
1
= 23%
- Độ ẩm của VL sau khi sấy : W
2
= 7%
- Lượng VL vào máy sấy : 12600 kg/h
4. Điều kiện môi trường
+ Trạng thái không khí ngoài trời nơi đặt thiệt bị sấy :
Nhiệt độ : t
o

=

25
o
C suy ra p
o
= 23,76 mmHg = 0,0323 at
( Bảng PL.32 trang 365 Sách Tính toán QTTB tập 1 )
Độ ẩm tương đối của kk là: ϕ
o
= 80 %
p

kkk
.t
o
+x
o
.i
h
( J/Kg kkk ) {sách QTTB tập 4 trang 273}
Trong đó :
C
kkk
:

nhiệt dung riêng của không khí khô
C
kkk
=

10
3
j/kg.độ
8
t
o :
nhiệt độ của không khí t
o
=

25
o

h
= 1,97.10
3
, nhiệt dung riêng của hơi nước ; ( j/Kg.độ)
Vậy I
o
= 10
3
.25 + 0,016.(2493+1,97.25)10
3
= 65676 (J/Kg kkk)
= 65,676 (KJ/Kg kkk)
II. Tính toán các thông số của khói lò.
Khói lò là một tác nhân sấy ( TNS ) phổ biến. Khói lò có thể tạo ra nhờ đốt
nhiên liệu mà chủ yếu là than đá. Khói lò được sử dụng trong các thiết bị sấy ( TBS )
có thể với vai trò là nguồn cung cấp nhiệt trực tiếp hoặc gián tiếp ( ở đây là trực tiếp )
Vì trong khói lò cũng gồm 2 thành phần : Khói khô và hơi nước.Vì thế với vai
trò là TNS ta có thể xem khói lò là một dạng nào đó của không khí ẩm. Nên có thể áp
dụng các công thức để tính không khí ẩm áp dụng vào với khói lò.
1.Tính toán quá trình cháy
Nhiên liệu là than đá bao gồm thành phần sau:
Thành phần C H S O N A W
Phần trăm (%) 82 4,56 4,25 3,44 1,8 7,6 7
Các thành phần của than ở chế độ làm việc
A
lv
= A. = 100.
100
7100
−

100
100
lv
AW
−−
= 4,25.
100
068,77100
−−
= 3,652%
9
O
lv
= O.
100
100
lv
AW
−−
= 3,44.
100
068,77100
−−
= 2,956%
N
lv
= N.
100
100
lv

+625.x
( Công thức I.48 - STT 1 trang 153)
Trong đó : t
n
: Nhiệt độ của than trước khi vào lò đốt t
n
= 25
o
C
x: Hàm lượng chất bốc x = 3%
⇒ C
n
= 837 + 3,7.25 + 625.0,03 = 948,25 (J/kg
o
C)
2. Nhiệt trị của nhiên liệu:
Trên cơ sở nhiệt lượng tỏa ra trong các phản ứng cháy, Menđêlêep đã đưa ra
công thức tính nhiệt trị cao của nhiên liệu:
Q
c
lv
= [339C
lv
+1256H
lv
-109(O
lv
-S
lv
)].10

2
chứa
trong không khí khô lấy làm tròn 23%, từ các phản ứng cháy ta tính được lượng
không khí khô lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu
L
0
=0,115C
lv
+0,346H
lv
+0,043(S
lv
-O
lv
) ( Công thức VII.38_T111_S
tay T
2
)
L
0
= 0,115.70,464+0,346.3,918+0,043(3,652-2,956)
= 9,49 (kg không khí khô/kg than )
4. Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn:
Do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, vì thế trong thiết bị sấy
thùng quay dùng khói lò làm TNS người ta phải tổ chức hoà trộn với không khí ngoài
trời để cho một hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp. Vì vậy, trong hệ thống sấy thùng quay
người ta xem hệ số không khí thừa là tỷ số giữa không khí khô cần cung cấp thực tế
cho buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vào buồng hoà trộn với lượng
không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy.
Để tính hệ số không khí thừa không khí ở buồng đốt và trộn người ta sử dụng

= 0,94825 (kJ/kg
o
C)
t
n
: nhiệt độ của than ( nhiệt độ môi trường ) t
n
= 25
o
C
Q
1
= 0,94825.25 = 23,71 (kJ)
+ Q
2
= L
o
.I
o
.α
Trong đó L
o
: Lượng không khí lý thuyết cho quá trình cháy
I
o
: Hàm nhiệt của không khí
α : Hệ số thừa không khí
Q
2
= 9,49.65,676.α = 623,27α (kJ)

6
Trong đó : Q
4
: Nhiêt do xỉ mang ra
Q
5
: Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt
Q
6
: Nhiệt mất mát ra môi trường
+ Q
4
= G
xỉ
.C
xỉ
.T
xỉ
Trong đó : G
xỉ
: Khối lượng xỉ tạo thành khi đốt 1 kg than
12
G
xỉ
= A
lv
= 0.07068
C
xỉ
: Nhiệt dung riêng của xỉ C

C
khí
=
K
OHOHONNCOCOSOSO
G
CGCGCGCGCG
2222222222
0
.
++++ J/kg
o
C
(Công thức VII.42-T112_S.tay T
2
)
=> Q
5
= (
OHOHONNCOCOSOSO
CGCGCGCGCG
2222222222
0
.
++++
).750 (kJ)
* Thành phần khối lượng các khí khi đốt 1 kg nhiên liệu

G
O
2

= 0,231.( α -1 ).L
o
= 0,231.9,49.( α -1)
= 2,1922.(α-1) (kg/kg than)
* Nhiệt dung riêng các khí ở nhiệt độ 750
o
C
13
( Áp dụng công thức Tính toán QTTB T
2
_ Trang 313 )
C
CO
2

= 0,222 + 43.10
-6
.t
1
= 0,222 +43.10
-6
.750
= 0,25425 kcal/kg
o
C = 1,0645 kJ/kg
o

C = 0,96 kJ/kg
o
C
C
N
2

= 0,246 +189.10
-7
.t
1
= 0,246 + 189.10
-7
.750
= 0,26 kcal/kg
o
C = 1,09 kJ/kg
o
C
C
SO
2

= 0,2 kcal/kg
o
C = 0,8374 kJ/kg
o
C
Thay các giá trị trên vào ta được
Q

c.Cân bằng nhiệt lượng lò đốt
Q
vào
= Q
ra
⇔ 0,95.(26019,49 + 623,27α) = 1256 + 7761,75α
14
⇔ α = 3,2725
* Kiểm tra lại α theo công thức sau :
α =
( Công thức VII.39_T111_S.tay T
2
)
Trong đó :
bd
η
: Hiệu suất buồng đốt ở đây chúng ta chọn
bd
η
= 90% = 0,9
C
nl
, t
nl
: Nhiệt dung riêng và nhiệt độ của nhiên liệu tương ứng
Với C
nl
= 0,967 kJ/kg
o
C

=500
o
C , ta tính được:
Entanpy của hơi nước chứa trong khói sau buồng hoà trộn
i
a
= 2500 + 1,842.500 = 3421 (kJ/kg)
i
0
= 2500 + 1.842.27 = 2549.7 (kJ/kg)
Thay các giá trị vào biểu thức ta được:
α =
= 5,21
=> Từ 2 kết quả trên,thấy kết quả xấp xỉ nhau chọn α = 5,2
15
Từ đó ta tính được khối lượng các khí có trong khói khi đốt 1 kg than:
G
CO
2

= 2,546 kg/kg than
G
H
2
O
= 9H + W + α.L
o
.x
o
= 2,135 kg/kg than

x =

=

thay số vào ta được
x =
= 0,027 (kg ẩm/ kg kk)
+ Xác định Entanpi của khói sau buồng trộn
I
1
=

( Công thức VII.36_T110_S.tay T
2
)
Thay các đại lượng cụ thể vào công thức trên ta tính được :
I
1
= = 598,3 (kJ/kg kk)
6. Độ ẩm tương đối
ϕ
i
:
Để tính
ϕ
l
được xác định theo công thức:
16
1i
ϕ

+ Tính : p
b
=






+
−
i
t5,235
4026,42
12exp
Thay các giá trị vào ta tính được p
b
như sau:
P
B
=






+
−
1

+
= 0,058%
Vậy ta có thông số khói lò sau buồng hòa trộn trước khi vào thùng sấy
STT Các trạng thái của khói Giá trị
1 Khối lượng khói khô sau buồng hòa trộn L
k
= 49,07 kg
2 Lượng chứa ẩm của khói lò sau buồng trộn x
1
= 0,027 kg ẩm/ kg kk
3 Entanpi của khói sau buồng trộn I
1
= 598,3 kJ/kg kk
17