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 Trờng Đại Học Giao Thông Vận Tải nói riêng cần phải hoàn thành trớc khi
ra trờng.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 trờng. Em đã
đợc nhận đề tài tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông nhựa nóng năng
suất 80 T/h
Dới sự hớng 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 một 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 đợc 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 trờng, 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 trờng
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 hớng dẫn rất tận tìnhvà giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Em xin kính chúc ban giám hiệu nhà trờng,các thầy cô giáo trong trờng cùng các
thầy các cô trong bộ môn Máy Xây Dựng và Xếp Dỡ : Sức khoẻ và công tác tốt.

quán tính ly tâm tác động lên hạt bụi khi bụi chuyển động xoáy ốc trong thân tháp
ép hạt bụi lên thành trong của thân tháp làm cho động năng của các hạt bụi trong
dòng khí thải bị giảm đột ngột .Phần động năng còn lại của hạt bụi sau vài lần bị
giảm liên tục không còn đủ sức để thắng đợc tác dụng của trọng lực lên hạt
bụi,nhờ đó hạt bụi bị giữ lại trong thiết bị . Bản chất của phơng pháp lọc bụi bằng
Xiclô khô là giữ bụi nhờ việc làm giảm hoặc mất hoàn toàn động năng của bụi
chính vì thế đối tợng tác dụng tới của nó chỉ là những hạt bụi có khối lợng tơng đối
lớn còn lại những hạt bụi có kích thớc nhỏ , khối lợng nhỏ hầu nh không đợc giữ lại
trong thiết bị .Điều này cũng có nghĩa là hiệu quả lọc của thiết bị này thấp cha đáp
ứng đợc đòi hỏi đặt ra đối với việc bảo vệ sức khoẻ con ngời và môi trờng .Để xử lý
khói bụi phát thải từ trạm BTNN cần có sự kết hợp với thiết bị khác nữa ở cấp độ
lọc cao hơn . (Hình 1.1)

SV: Bùi Anh Cờng

2

Lớp :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.
+Nhợc điểm:
-Hiệu quả lọc bụi không cao.
-Không lọc đợc bụi nhỏ .

Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

1.1.2. Phơng pháp lọc bụi kết hợp giữa lọc bụi bằng xiclô khô và lọc túi vải:
Khói bụi từ tang sấy và từ sàng đợc dẫn theo đờng ống vào xiclô lắng bụi khô.
Tại đây, những hạt bụi to sẽ bị giữ lại đáy của xiclô lắng bụi khô còn khói và các
hạt bụi nhỏ tiếp tục đợc dẫn vào tháp tách bụi .Tháp tách bụi là một buồng trong đó
có rất nhiều các ống túi vải nhỏ có đờng kính khoảng15 20 cm .
Do có sự tác động tơng hỗ giữa những hạt bụi và vật liệu lọc của túi vải mà chủ yếu
là ba tác động chính :va đập quán tính ,thu bắt do tiếp xúc và khuyếch tán nhờ đó
mà hạt bụi đợc giữ lại trong thiết bị bám vào thành túi vải và rơi xuống đáy của tháp
tách, sau đó đợc băng xoắn vít dẫn ra ngoài .khí sạch sẽ đợc quạt hút đa ra ngoài
không khí bằng đờng ống thoát khói.(Hình 1.2) .
Các tác động tơng hỗ giữa bụi và túi lọc phụ thuộc vào kích thớc và vận tốc của hạt,
loại vật liệu lọc cũng nh sự có mặt của các lực tĩnh điện , lực trọng trờng cũng nh
lực nhiệt.

SV: Bùi Anh Cờng

4

Lớp :Máy Xây Dựng A - K45


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

11

-Túi vải cần phải đợc thay thế mới sau một thời gian hoạt động .
SV: Bùi Anh Cờng

5

Lớp :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
dụng cao .
1.1.3.Phơng pháp lọc bụi kết hợp giữa xiclô khô và tháp phun kiểu ớt :

Hình 1.3. Lọc bụi kết hợp giữa xiclô khô và tháp phun kiểu ớt .
1-Đế quạt kiểu móng nổi; 2- Quạt hút bụi; 3- ống nối đứng; 4- Chân xiclô; 5Xiclô 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 ớt; 13- Bồn dập bụi bằng nớc; 14Tháp tách nớc; 15- ống khói;
bụi;

16- dây chằng ống khói;

17- Bép phun nớc dập

18- Đờng ống dẫn nớc; 19- Bơm nớc ; 20 ống xả bùn.

Bụi từ tang sấy và sàng phân loại đợc dẫn vào xiclô lắng bụi khô .Tại đây, những
hạt bụi to sẽ đợc giữ lại và rơi xuống đáy của xiclô lắng bụi khô .Khói và bụi nhỏ

-Bụi đợc thải ra dới dạng cắn bùn do đó có thể làm phức tạ cho
hệ thống thoát nớc và xử lý khí thải .
-Dòng khí thoát ra từ đờng ống có độ ẩm cao và có thể mang
theo cả những giọt nớc làm han gỉ đờng ống , ống khói và các
bộ phận khác ở phía sau thiết bị lọc .
Từ các phơng pháp lọc bụi trên ta thấy phơng pháp lọc bụi kết hợp giữa xiclô khô và
tháp phun kiểu ớt có u điểm hơn hẳn các phơng pháp khác và hiện nay đang đợc sử
dụng rất rộng rãi trong các trạm trộn BTNN .

SV: Bùi Anh Cờng

7

Lớp :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 toán quạt gió
1.2.1.1. Tính toán năng suất quạt hút.
Quạt hút có tác dụng hút hết khói bụi khí cháy, hơi ẩm do quá trìh đối cháy và
sấy vật liệu, hút bụi từ sàng vật liệu, đảm bảo cho quá trình đốt nóng và sấy vật liệu
ổn định.
Năng suất quạt hút đợc tính theo công thức 9-44 TL [1]
Qh =(2 ữ 3)V.G



Theo chiều chuyển động thì nhóm vật liệu đều đợc tách ẩm và tăng nhiệt độ do
cấp liệu từ ngọn lửa. Quá trình cấp liệu trong tang sấy gồm 3 giai đoạn:
- Giai đoạn I (sấy trớc): Cấp nhiệt để nâng nhiêt độ của vật liệu và hơi ẩm từ
nhiệt độ môi trờng lên nhiệt độ t1=950C.
-

Giai đoạn II (tách ẩm, nâng nhiệt): Cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm chứa

trong vật liệu, nâng nhiệt độ vật liệu và hơi ẩm từ 950C lên nhiệt độ t2=1000C.
-

Giai đoạn III là giai đoạn nung nóng vật liệu: Cấp nhiệt để nâng nhiệt độ

vật liệu từ t2 đến nhiệt độ làm việc trung bình t3=2250C.
a, Chi phí nhiệt lợng cho giai đoạnI:
Chi phí nhiệt lợng cho giai đoạnI đợc xác định theo công thức (9-31) TL[1].
Q1= C1. (t1-t0) + C1" .W. (t1-t0)

( Kcal/h)

Với:C1 Nhiệt dung riêng của cát C1=0,2 (Kcal/kg.0C)
C1" Nhiệt dung riêng của nớc C1" = 0.47 (Kcal/kg.0C)
W độ ẩm chứa trong vật liệu chuă sấy: W=5% =0,05
năng suất (kg/h): = 80 (T/h) = 80.103(kg/h)

t0 là nhiệt độ môi trờng t0=200C.
t1 là nhiệt vật liệu ở giai đoạn I: t1=950C
Thay số vào ta có:
Q1=0,2.80.103.(95-20) + 0,47.0,05.80.103.(95-20)


Lớp :Máy Xây Dựng A - K45


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

Với Q0 là nhiệt lợng toả ra khi đốt cháy 1kg nhiên liệu (Kcal/kg).
Với đầu đốt FO: Q0=10200(Kcal/kg).
là hiệu suất truyền nhiệt trong tang sấy: =0,9.

Thay số vào ta có:
Qg = 10200.0,9
Qg = 9180

(Kcal/kg).

- Lợng nhiên liệu cần thiết để sấy đốt vật liệu từ nhiệt độ môi trờng (200C) lên
đến nhiệt độ làm việc 2250C với độ ẩm W = 5%là:
Theo công thức(9-73) TL [1].
Q
5694.103
G= Q =
g
9180

G= 625 (kg/h).
1.2.1.1.2.Lợng không khí cần thiết cho quá trình đốt cháy 1kg nhiên liệu.
a, Các phản ứng cháy.

SV: Bùi Anh Cờng

11

Lớp :Máy Xây Dựng A - K45


Đồ án tốt nghiệp
H2 +

Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h
1
O2 =
2

H2O

(3.5)

- Phản ứng cháy của Lu huỳnh:
S +

O2 =

SO2

(3.6)

b, Lợng không khí cần thiết.
Từ các phản ứng trên ta thấy rằng ở điều kiện tiêu chuẩn để đốt cháy C, H 2,S ta

1Kmol

0,5Kmol

H2O
1Kmol

Vậy để đốt cháy 1kg Hydro cần thể tích oxi là: Vo2 =

1
.0,5.22,4 = 5,6 (m3)
2

- Đối với Lu huỳnh:
S

+

1Kmol

O2 =

SO2

1Kmol

1Kmol

Vậy để đốt cháy 1kg Lu huỳnh cần thể tích oxi là: Vo2 =


6
+

ữ

ữ

ữ0, 7 m tc O2.
100
100
100








Mà trong 1kg nhiên liệu lại có sẵn Oxi có phần trăm khối lợng là:Olv.
Vậy thể tích Oxi có trong 1kg nhiên liệu là: (Olv/100).22,4:32 =(Olv/100).0,7(m3)
Lợng Oxi cần đa vào để đốt cháy 1 kg nhiên liệu là:
C lv
H lv
S lv
O lv
1,87
+
5,
6

trình đốt dầu FO. Lợng không khí cần thiết để đảm bảo sự tán sơng tốt trong quá
trình cháy, để sinh nhiệt sấy nóng cốt liệu đá cát trong tang sấy.Việc tính lơng
không khí lý thuyết dựa vào các phản ứng cháy (3.1), (3.2), (3.3), (3.4), (3.5), (3.6).
Thành phần nhiên liệu dầu Fo nh bảng 3-2 ta có theo tài liệu [5].
Bảng 3-2 thành phần làm việc của dầu FO
Thành phần làm việc
Thành phần khối lợng,%

Clv
Hlv
84,18 9,86

Slv
1,6

Olv
1,48

Nlv
1,48

Alv
0,2

Wlv
1,2

Vì hàm lợng Nlv, Alv, Wlv nhỏ ta có thể bỏ qua.
Vậy thay vào (1) ta có :
84,18


Khi kể tới độ hở và sự cháy không hết của nhiên liệu thì ta phải tính thêm hệ số
với =1,35
Vậy lợng không khí thực tế cần thiết là:
V = .V0 = 1,35.13,62 = 18,4

(m3/kg)

Vậy năng suất quạt hút là:
Qh =3.Gnl.V =3.625.18,4 = 34500 (m3/h)
Tra bảng 7 tài liệu [2] ta

400

500

chọn đợc quạt hút:
700

Ký hiệu: BD -12
1440

Tiết diện cửa vào : Hình tròn

ỉ 705

Tốc độ vòng quay : n = 900 v/p
( D = 705 mm )
Tiết diện cửa ra : hình chữ nhật
kích thớc 400x500 mm

+ Lắp van điều chỉnh độ hở miệng hút.
việc điều chỉnh tốc độ động cơ kéo quạt tuỳ theo phụ tải yêu cầu là phơng pháp
tốt nhất trong các phơng pháp trên. Nhng cho đến hiện nay có nhiều cách thực hiện
mục tiêu này, tuy nhiên hầu hết các biện pháp đều khá đát tiền và rất phức tạp. Vì
vậy ta chọn phơng pháp điều chỉnh tốc độ mở van điều chỉnh miệng hút của quạt vì
phơng pháp này đơn giản có thể điều chỉnh dễ dàng.
Hình 2-2 bố trí van điều chỉnh miệng hút
Tâm chỉnh ở của vào

Tâm chỉnh ở của vào

SV: Bùi Anh Cờng

15

Lớp :Máy Xây Dựng A - K45


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

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 thớc chiều dài đoạn ống dẫn, Độ
nhẵn bề mặt trong ống. Ta có thể tính toán độ tổn thất do ma sát Pms bằng cách

Lớp :Máy Xây Dựng A - K45


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

Hệ số trở lực ma sát là một hàm phụ thuộc vào độ nhẵn bề mặt trong của ống ,
tốc độ của dòng khí lu thông , độ nhớt động học của không khí, đờng kính và chiều
dài của ống dẫn.
Đối với các ống mà bề mặt trong hơi nhám ta có:
=

1

Re
1,81 log

Re Kd1 + 7


2

(2)

Trong đó:
Re : Hệ số Reynolds (lấy Re = 105)
K1 : Hệ số gồ ghề trung bình , m
Loại ống




2



5


10
1,81 log

10
5

10
+ 7


0
,
705
=

2

= 0,23

Thay số vào ( 1) ta có:
Pms = 0,23


(N/m2 )

(3)

Trong đó:
Pcb: Tổn thất áp suất cục bộ , N/m2



: Hệ số trở lực cục bộ



: Khối lợng riêng của không khí .

= 12 N/m3

R

g : Gia tốc trọng trờng ( g = 9,81 m/s2 )
V :Vận tộc không khí trong ống( V = 18 m/s )

Với đoạn ống dẫn từ xiclô lắng bụi khô đến quạt gió ta

d

chọn ống có tiết diện tròn,lắp ghép từ n=5 đoạn nhỏ và
tỷ số R/D = 1,5
Tra bảng (8.9 , TL[6]) tìm đợc hệ số trở lực cục bộ : =0,24 .




l.
V2
d .2 g

( N/m2 )

(4)

Trong đó:
d : Đờng kính đoạn ống dẫn , m

Vì đoạn ống khói bụi từ tang xấy vào xiclô có tiết diện hình chữ nhật nên ta phải
tính đờng kính tơng đơng . Dạng kết cấu đờng ống dẫn vào xiclô là tiết diện hình
a
ữ
chữ nhật có các kích thớc b = 1,5 2 .

Trong đó :
b : là kích thớc dọc theo đờng sinh của xiclô .

Chọn kích thớc thực tế : b = 400 mm ; a = 600 mm
Đờng kính tơng đơng của đoạn ống này đợc xác định theo công thức :
1

1

( a.b ) 5 8


d td + 7


19

2

=

1


5


10
1,81 log

10
5


10

0,533 + 7

2

= 0,188

Pcb1 = . Pd = 0,6 . 135 = 81 ( N/m2 ) .

c) Tổn thất cục bộ do thu hẹp đột ngột tại cửa ra (đầu) xiclô lắng bụi khô.
Tính toán tơng tự nh trên với thông số sau : =180o , tỷ số tiết diện F2/F1=3 , ta đợc
= 0,45.
Pcb2 = . Pd = 0,45 . 135 = 61 ( N/m2 ) .

Vậy tổng tổn thất trên đoạn này :
P2 = Pms + Pcb1 + Pcb2 = 490 + 81 + 61 = 632 ( N/m2 )

1.2.1.3.3.Tổn thất ma sát từ tháp dập bụi ớt tới tháp tách nớc và ống khói.
Tổn thất ma sát trên đoạn này gồm tổn thất ma sát trong tháp dập bụi ớt , tổn thất
ma sát trong tháp tách nớc và tổn thất ma sát trong ống khói.
a)Tổn thất ma sát trong tháp dập bụi :

SV: Bùi Anh Cờng

20

Lớp :Máy Xây Dựng A - K45


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

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 thớc chiều dài đoạn ống dẫn, Độ
nhẵn bề mặt trong ống. Ta có thể tính toán độ tổn thất do ma sát Pms bằng cách
biểu diễn mối quan hệ giữa Pms1và các thông số khác bằng công thức sau :




Re
1,81lg K


Re 1 + 7
d



21

2

Lớp :Máy Xây Dựng A - K45


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

Re:Hệ số reynols lấy Re= 105
K1:Hệ số gồ ghề trung bình , chọn K1=10(m)
Thay số ta có:
=

1


.V
d .2 g

( N/m2) .

Trong đó:
Pms: là tổn thất áp suất do ma sát , N/m2 .
: Hệ số trở lực ma sát.


: Khối lợng riêng không khí ,( =1,2 N/m3).

l : Chiều dài tháp thu giọt nớc , m .
Với trạm 80 T/h ta chọn l=2,5(m).
d:Là đờng kính tháp tách nớc với trạm 80(T/h) ta chọn d = 1,2(m).
V: là vận tốc chuyển động dòng không khí trong tháp tách nớc ta chọn:
SV: Bùi Anh Cờng

22

Lớp :Máy Xây Dựng A - K45


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế trạm trộn BTNNnăng suất 80T/h

V= 6 (m/s) .
Hệ số trở lực ma sát là một hàm phụ thuộc vào bề nhẵn trong ống, tốc độ dòng
khí lu thông, độ nhớt động học của không khí , đờng kính và chiều dài ống dẫn.


10
1,81.l g

10

105
+7


1, 2

2

= 0,36

Vậy ta có tổn thất ma sát:
Pms 2

0,36.2,5.12.62
=
= 92,5 ( N/m2 ) .
1, 2.2.9,81

c,Tổn thất ma sát trong ống khói.
Tơng tự nh trên , ta có :
.l.

Pms3 = d .2 g .V



1




Re
1,81lg K


Re 1 + 7
d



2

Trong đó:
Re:Hệ số reynols lấy Re= 105
K1:Hệ số gồ ghề trung bình chọn K1=10(m)
Thay số ta có:

SV: Bùi Anh Cờng

24

Lớp :Máy Xây Dựng A - K45


Đồ án tốt nghiệp

0, 65.2.9,81

Vậy tổng tổn thất do ma sát trên đờng ống từ tháp dập bụi ớt tới tháp ống khói là:
Pms = Pms1 + Pms2 + Pms3
Pms = 125,5 + 92,5 + 734,2 = 952,2 ( N/m2 ).
Tổng tổn thất trên đoạn ống từ bình dập bụi ớt tới tháp ống khói là:
P3 = Pcb +Pms = 304 + 952,2 = 1256,2 ( N/m2 ).
1.2.1.3.4 Các tổn hao áp suất khác.
Ngoài các tổn hao áp suất kể trên , còn có các tổn hao sau :
Tổn hao áp suất do môi trờng bị tới nớc trong tháp tách nớc và tháp dập bụi.
Tổn hao áp suất ở cửa vào và cửa ra của quạt hút .
Tổn hao áp suất ở đờng ống dẫn bụi từ sàng phân loại vào xiclô lắng bụi khô.
Tổn hao áp suất do thu hẹp đột ngột từ đoạn đầu tang xấy tới ống dẫn .
Toàn bộ những tổn thất này tính ra đợc : P4 =205 (N/m2) .
Vậy tổng tổn thất trên toàn bộ hệ thống là:
P = P1 + P2 + P3 + P4
P = 688 + 632 + 1256,2 +205 = 2781,2 (N/m2)
hay 386 ( mmH2O ) .
1.2.1.3.5. Tính công suất quạt hút.
Công suất quạt hút đợc tính theo công thức(9-51)TL[1]:

SV: Bùi Anh Cờng

25

Lớp :Máy Xây Dựng A - K45