Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
-------o0o----------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
Họ và tên SV : Đào Hồng Quân
Lớp : ĐH Hóa 2 Khóa 3
Khoa : Công Nghệ Hoá
Giáo viên hướng dẫn : Vũ Minh Khôi
NỘI DUNG
Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy than với
năng suất 3540 kg/giờ
Các số liệu ban đầu:
Độ ẩm đầu của vật liệu: 8.5%
Độ ẩm cuối của vật liệu: 2.5%
Nhiệt độ khói đầu vào : 210
o
C
Nhiệt độ khói lò ra: 80
o
C
Phần thuyết minh
1.Mởi đầu.
2.Vẽ và thuyết minh dây chuyền.
3.Tính toán thiết bị chính.
4.Tính toán và chọn thiết bị phụ
5.Tính cơ khí
6.Kết luận

Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu. Quá trình
sấy có thể tiến hành tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt
trời , năng lượng gió…(gọi là quá trình phơi hay sây tự nhiên).Dùng các phương
pháp này chỉ đỡ tốn nhiệt năng nhưng không chủ động diều chỉnh được vận tốc
của quá trình theo yêu cầu kĩ thuật sấy, năng suất thấp … Bởi vậy trong ngành
công nghiệp người ta thường tiến hành quá trình sấy nhân tạo bằng nguồn năng
lượng do con người tạo ra.
2
GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3
Tùy theo phương pháp truyền nhiệt, trong kĩ thuật sấy cũng chia ra:
-Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với
không khí nóng khói lò … (tác nhân sấy).
-Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho vật liệu sấy tiếp xúc trực tiếp
với tác nhân sấy.
-sấy bằng tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng
ngoại, do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy
-Sấy bằng dòng điện cao tần: Phương pháp sấy dùng năng lượng điện
trường có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày lớp vật liệu
-Sấy thăng hoa: phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không rất
cao, nhiệt đọ thấp nên độ ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng
thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng.
Ba phương pháp sấy cuối cùng ít được sử dụng trong công nghiệp nên gọi chung
là các phương pháp sấy đặc biệt.
Trong công nghiệp hoá chất và thực phẩm, công nghệ và thệt bị sấy đối lưu và
tiếp xúc được dùng phổ biến hơn cả, nhất là phương pháp sấy đối lưu. Nó có
nhiều dạng khác nhau và có thể sấy được hầu hết các dạng vật liệu sấy.Theo kết
cấu nhóm thết bị sấy đối lưu có thể gặp các dạng sau:
-Thiết bị sấy buồng: Năng suất thấp, làm việc không thường xuyên.
-Thết bị sấy hầm: Năng suất sấy cao, làm việc bán liên tục.

phân phối đều cho vật liệu theo tiết diên 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(Cánh trộn)
Phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy và độ ẩm cửa nó.
Các loại đệm ngăn dùng phổ biến là:
-Đệm ngăn mái chèo Nâng và loại phối hợp: Dùng khi sấy những vật liệu
cực to, ẩm , có xu hướng đóng vón. Loại này có hệ số chất đầy vật liệu không
quá 0.1 - 0.2
-Đệm ngăn hình quạt có những khoảng thông với nhau.
-Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ
tiêt diện của thùng được dùng để sấy các vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng
4
GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3
quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy
lớn.
-Đệm ngăn kiểu phân khu: Để sấy các vật liệu đã được đập nhỏ, bụi. Loại
này chỉ cho phép hệ số điền đầy khoảng 0,15 - 0,25
-Nếu nhiệt độ sấy cần lớn hơn 200
o
C thì dùng khói lò nhưng không dùng
cho nhiệt độ >800
o
C.
*Ưu và nhược điểm của thùng sấy quay
-Ưu điểm:
+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 100kg ẩm bay hơi/m
3
h.
+thiết bị nhỏ gọn, có thể cơ khí và tự động hóa hoàn toàn.

nằm ngang 1
÷
6
o
. Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ
(2).
6
GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3
Bánh đai được đặt trên bốn con lăn đỡ (3), khoảng cách giữa 2 con lăn
cùng 1 bệ đỡ (11) có thể thay đổi để điều chỉnh các góc nghiêng của thùng,
nghĩa là điều chỉnh thời gian lưu vật liệu trong thùng .Thùng quay được là
nhờ có bánh răng (4 ). Bánh răng (4) ăn khớp với với bánh răng dẫn động (12)
nhận truyền động của động cơ (10) qua bộ giảm tốc.
Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa (14)
và được chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn vừa có
tác dụng phân bố đều nật liệu 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 5
÷
8
vòng/phút. Vật liệu khô ở cuối máy sấy đươc tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm (5)
rồi nhờ băng tải xích (13)vận chuyển vào kho.
Khói lò hay không khí thải được quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi,… để
tách những hạt bụi bị cuốn theo khí thải. Các hạt bụi thô được tách ra, hồi lưu
trở lại băng tải xích (13). Khí sạch thải ra ngoài.
4. Lựa chọn thiết bị.

Bãi chứa Khói lò xỉ lò Sấy thùng quay
2. Các thông số ban đầu
Thiết kế hệ thống sấy thùng quay , phương thức sấy xuôi chiều
Tác nhân sấy khói lò
Nhiệt độ khói lò ban đầu t
1
= 210
o
C
Nhiệt độ khói ra thùng : t
2
= 80
o
C
9
GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3
Vật liệu sấy là than đá
Độ ẩm ban đầu vật liệu khi vào máy sấy : w
1
= 8.5 %
Độ ẩm ra vật liệu khỏi máy sấy : w
2
= 2.5%
Nơi tiến đặt thiết máy là Hà Nội chọn các thông số sau:
Nhiệt độ môi trường : t
o


G = 837+3,7.25 +625.0,03 = 948,25 (J/kg
C
°
)

Thành phần của than đá (sổ tay tập 2)
C = 82% N= 1,8% W = 7%(thành phần hơi nước)
H = 4,56% S = 4,25% A= 7,6%(thành phần tro)
O = 3,44%
Từ số liệu trên ta tính các thông số làm việc
Độ trơ của nguyên liệu :
10
GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3
A
lv
=
100
100 W
A
−
=7,6
100
7100 −
=7,068%
Các thành phần khác:
C
lv
=

lv
AW −−
=
100
068,77100
44,3
−−
= 2,956%
H
lv
= H
100
100
lv
AW −−
=
100
068,77100
56,4
−−
=3,918%
S
lv
= S
100
100
lv
AW −−
=
100

- 25(W+9H
lv
)
= 28884,168 – 25(8,5+9.3,918) = 27790,118 (kj/Kg than)
3.3. Lượng khí lý thuyết để đốt cháy 1kg than:
L
0
= 0,115.C
lv
+0,346H
lv
+0,043(S
lv
– O
lv
) (kgkkk/kg than)
( sổ tayT2– VII-111)
= 0,115.70,464+0,3463,918+0,043(3,625 – 2,956)
=9,4877 (kgkkk/kg than)
11
GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3
3.3.1. Entanpi của hơi nước :
i
h
= r
o
+ C
n
.t

3
(KJ)
Trong đó:
Q
1
:Nhiệt lượng than mang vào(tính theo 1kg than) (KJ)
Q
2
:Nhiêt dung do không khí mang vào buồng đốt (KJ)
Q
3
:Nhiệt do đốt cháy 1kg than (KJ)
Ta có:
Q
1
= G C
n
t
o
= 0,96075.25.1= 24,019 (kj)
G: Khèi lîng 1Kg than
C
n
:Nhiệt dung riêng của than đá C
n
= 0,96075 (kj/kg ®é)
Q
2
= L
o

ϕ
ϕ
−
.
622,0

(CT10.3a-256-QTTB T2)
⇒
x
o
=
76,23.8,06,735
76,23.8,0
622,0
−
= 0,0256 (kg/kgkkk)
12
GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3
với :
o
ϕ
:Độ ẩm tương đối của không khí
o
ϕ
= 80%
p
bh
: áp suất hơi nước bảo hoà ở 25
o

⇒
x
o
=0,0265 (kg/kgkkk)
I
o
= 67,964 (kj/kgkkk)
⇒
Q
2
= 9,4877.67,964
α
=644,822
α
(kj/kgkkk)
Q
3
= Q
c
lv
.
η
Trong đó:
η
:Hiệu suất lò đốt
η
= 0,95
Q
3
= 28884,168.0,95 = 27436,83 (kj/kgthan)

Q
5
:Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt (KJ)
Q
m
:Nhiệt mất mát ra môi trường (KJ)
Ta có:
Q
4
= G
xỉ
.C
xỉ
.T
xỉ
G:khối lượng khí khi đốt 1kg than
G
xỉ
= Tr
lv

C
xỉ
: Nhiệt dung riêng của xỉ: C
xỉ
= 0,75kj/kg
o
C
(Tra sổ tay T1- 162)
T

k
: khối lượng của chất khí trong lò
C
k
: nhiệt lượng riêng của khói lò
C
k
=
K
OHOHONNCOCOSOSO
G
CGCGCGCGCG
222222222
2
0
. ++++
(j/kg
o
C)
(Sổ tay T2- VII.42-112)
⇒
Q
5
= (G
SO
2
.C
SO
2
+G

Khối lượng SO
2
:
G
SO
2
=
=
100
.2 S
0,02.S = 0,02.3,625= 0,073 kg/kgthan
Khối lượng CO
2

G
CO
2
= 0,0367C
lv
= 0,03677.0,464 = 2,586( kg)
khối lượng N
2:
G
N
2
= 0,769.
α
.L
0
+ 0,01N

α
.L
o
x
o
=
0265,0.4877,9.
100
7918,3.9
α
+
+
=0,423 + 0,251.
α
(Kg/kg than)
Khối lượng O
2
:
G
O
2
.= 0,231(
α
- 1).9,4877
= 2,192.
α
- 2,192 (kg/kgthan)
Tính nhiệt dung riêng của các khí ở 210
o
C:

1
= 0,246 + 189.10
-6
.210
= 0,285(kcal/kg
o
C) = 1,193 (kj/kg
o
C)
C
O
2

= 0,216 + 166.t
1
= 0,216 + 166.10
-6
.210
=0,25(kcal/kg
o
C) = 1,047 (kj/kg
o
C)
C
H
2
O
= 0,436 + 119.t
1
= 0,436 + 119.10

= 2746,0849 + 64,4822.
α
(kj)

⇒
Q
ra
= Q
4
+ Q
5
+ Q
m
= 5,315+231,2+2411,34.
α
+ 2746,0849 + 64,4822.
α

= 2982,63 + 2475,822.
α
3.4.3.Phương trình cân bằng nhiệt lò đốt than:
Q
vào
= Q
ra
27460,849 + 644,822
α
= 2982,63 + 2475,822.
α
24478,219 = 1831.

L =
α
.L
o

= 13,369.9,4877 = 126,84 ( kg kkk/kg than)
4. CÂN BẰNG VẬT LIỆU
4.1. Lượng ẩm bốc hơi:
Lượng ẩm bay hơi :
W=
2
21
2
100 w
ww
G
−
−
(Kg/h) (7.27-QTTB T4-289)
16
GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3
=
5,8100
5,25,8
3540
−
−
= 232,131 (kg/h)
Lượng vật liệu khô:

4.3.1. Thể tích thùng sấy :
V
th
=
A
W
=
32
131,232
=7,25 ( m
3
) (CT10.1-T77 -TK máy hoá chất)
A : Cường độ bay hơi ẩm( Vì A =32
÷
40) chọn A=32
(Bảng VII.3-122-STT
2
)
Đường kính của thùng sấy :
Chọn đường kính thùng D
t
=1,2m
4.3.2. Chiều dài thùng:
Xét tỷ lệ
t
t
D
L
=(3,5
÷

3
) (CTVII.51-T121-STT
2
)
17
GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3
A
t
=
tt
V
W
=
6
131,232
=41,071 (kg/m
3
.h) (CT10.1-TK máy hoá chất)
4.3.3. Chọn chiều dày thùng
S=(0,007
÷
0,01) D
t
(CT10.15-T83-TKmáy hóa chất)
Chọn S = 0,007.D
t
= 0,007.1,2 = 0,0084m
Chọn S = 0,01 (m)
Thời gian sấy:

+ β : Hệ số chứa đầy, β = 0,15 (Bảng VII.5-122-STT
2
)
+ A : Cường độ bay hơi ẩm, A = 35(kg ẩm/m
3
.h) (Bảng VII.3-122-
STT
2
)

⇒

=
s
τ
=
+−⋅
−⋅⋅⋅
)]5,25,8(200[35
)5,25,8(80015,0120
8,707(phút)
Kiểm tra lại thời gian sấy:
Ta có thể tích vật liệu vào trong 1 phút là:
U=
=
60.
1
ρ
G
60.1350

=
(Sổ tay -tập2-trang122).
Trong đó :
+ α : Góc nghiêng của thùng quay, Thường góc nghiêng của thùng dài là 2,5÷3
còn thùng ngắn đến 6, chọn α = 3
+ m : Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh trong thùng, m = 1
(Bảng VII.4-T122-STT
2
)
+ k : Hệ số phụ thuộc vào phương thức sấy và tính chất của vật liệu,k=0,7
(Bảng VII.5-T122-STT
2
)
+ τ : Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng quay, phút
n=
=
⋅⋅
o
tg3.21,18.2,1
57,01
3,6679 (Vòng/phút).
Vì n = 3,6679
t
D
4
(∈
t
D
8
÷

(Bảng1.1-5-STT
1
)
+ D
t
,L
t
: Đường kính và chiều dài của thùng
N=
028,1800.6679,3.026,0.52.11013,0
32
=⋅⋅⋅
−
(Kw)
19
GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học