đồ án sấy thùng quay diammonium phosphat

Tronglĩnh vực kĩ thuật hóa học, việc sấy các loại nguyên liệu như Ammonium nitrate AN là một trong những công đoạn cuối của quá trình để đảm bảo độ ẩm cho sản phẩm.. là các vật có khả nă

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy cô giáo bộ mônMáy & Thiết bị Công nghiệp Hóa chất trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã hướngdẫn, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt những năm theo học tại chuyên ngành.Các thầy cô đã giúp em có được nền tảng vững chắc không chỉ về kiến thức mà còn cả

về những suy nghĩ, phong cách học tập và làm việc chuyên nghiệp vốn không đượcdạy trong trường học, tất cả những điều đó đã làm em tự tin hơn để thực hiện tốtkhông chỉ đồ án này mà còn cả các công việc trong tương lai

Em xin chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Đặng Bình Thành là người đãhướng dẫn nhóm đồ án chúng em làm đồ án trong suốt thời gian qua Cảm ơn thầy vìthầy đã tạo cơ hội và giúp đỡ chúng em trong quá trình làm đồ án

Cuối cùng, em xin hứa sẽ luôn cố gắng, không ngừng nghiên cứu, học tập vàtrau dồi kiến thức sau khi kết thúc quá trình học tập tại trường Đại học Bách khoa HàNội Là một công dân, một kỹ sư luôn hoàn thiện bản thân, cống hiến hết sức mìnhcho xã hội là mục tiêu phấn đấu của em

Em xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, Ngày 20 tháng 6 năm 2017Nhóm sinh viên thực thiện

1

ĐôĐồ án 2 GVHD: TS Nguyễn Đặng Bình Thành

LỜI MỞ ĐẦU

Thiết bị sấy đóng một vai trò quan trọng trong công nghiệp và đời sống Tronglĩnh vực kĩ thuật hóa học, việc sấy các loại nguyên liệu như Ammonium nitrate (AN)

là một trong những công đoạn cuối của quá trình để đảm bảo độ ẩm cho sản phẩm

Với mục đích trước hết là để tìm hiểu về cơ chế và quá trình sấy, sau là tínhtoán thiết kế một máy sấy thùng quay điển hình cho việc sấy vật liệu AN Thầy TS

Nguy ễn Đặng Bình Thành đã tin tưởng và giao cho em đề tài “Thiết kế máy sấy thùng quay cho Ammonium nitrate ”.

Việt Nam là đất nước nông nghiệp nên nhu cầu sử dụng phân bón là rất lớn

Ammonium nitrate (AN) có công thức hóa học là NH4NO3, cung cấp thành phần dinhdưỡng quan trọng nhất cho cây trồng là Nitơ AN còn có thể được sử dụng làm chất ô

xy hóa trong thuốc nổ AN cũng được sử dụng Amôni nitrat được sử dụng trong cáctúi lạnh nhanh (instant cold pack)

Thiết kế máy sấy thùng quay không phải là một đề tài mới, tuy nhiên để triểnkhai được cần phải nắm vững các kiến thức chuyên ngành cũng như quá trình tìm hiểuthực tế Trong thời kì phát triển của công nghệ ngoài việc tính toán số liệu nhóm đồ áncòn sử dụng những phần mềm tính toán,thiết kế và mô phỏng để làm chính xác kếtquả

2

ĐôĐồ án 2 GVHD: TS Nguyễn Đặng Bình Thành

MỤC LỤC

3

là các vật có khả năng chứa nước hoặc hơi nước trong quá trình hình thành hoặc giacông bản thân các vật liệu như các loại nông sản (lúa, ngô, đậu v.v…), giấy, vải sợi,

gỗ, các loại huyền phù hoặc các lớp sơn trên bề mặt các chi tiết kim loại v.v…

1.1.1.Vật liệu ẩm

Ẩm có mặt trong vật liệu được đánh giá về hai mặt : lượng ẩm và liên kết của

ẩm với vật liệu khô (VLK) Đánh giá về lượng ẩm người ta dùng các khái niệm về độ

ẩm Đánh giá về liên kết của ẩm với VLK là các đặc trưng cơ-lý-nhiệt của VLA khôngnhững phụ thuộc vào bản chất vật lí của VLK mà còn phụ thuộc vào cả độ ẩm và cácdạng năng lượng liên kết Cũng chính vì năng lượng liên kết ẩm khác nhau mà các vậtliệu có cùng độ ẩm nhưng thời gian sấy có thể sẽ rất khác nhau

Để đánh giá về độ ẩm người ta dùng thông số độ ẩm tương đối (ω

), độ ẩm

tuyệt đối ( k

ω), độ chứa ẩm (u), nồng độ ẩm (c)

Phân loại VLA tùy thuộc vào cấu trúc hang xốp và tính chất của các thành ốngmao dẫn người ta chia VLA ra làm ba nhóm chính:

1.Vật keo: là vật có tính dẻo do có cấu trúc hạt Nước hoặc ẩm ở dạng liên kết

hấp thụ và thẩm thấu Các vật keo có đặc điểm chung là khi sấy bị co ngót khá nhiều,nhưng vẫn giữ được tính dẻo Ví dụ: gelatin, các sản phẩm từ bột nhào, tinh bột

2.Vật xốp, mao dẫn: nước hoặc ẩm ở dạng liên kết cơ học do áp lực mao quản

hay còn gọi là lực mao dẫn Vật liệu này thường dòn hầu như không co lại và dễ dànglàm nhỏ (vỡ vụn) sau khi làm khô Ví dụ: đường tinh thể, muối ăn v.v

4

ĐôĐồ án 2 GVHD: TS Nguyễn Đặng Bình Thành

3.Vật keo xốp mao dẫn: các vật keo xốp mao dẫn như trên gọi là vật liệu vừa

có tính keo vừa có tính mao dẫn Đại bộ phận các VLA thuộc loại này: gỗ, vải, giấy,các nông sản v.v…

Liên kết ẩm với VLK dưới hai dạng lớn: liên kết hóa lý và liên kết cơ lý Trong

đó ẩm liên kết hóa lý không thể khử được bằng các quá trình sấy mà chỉ có ẩm ở dạngliên kết cơ lý là có thể tách khỏi vật liệu nhờ quá trình sấy Vì vậy ở đây chúng takhông đề cập đến năng lượng liên kết hóa lý mà chỉ thảo luận các dạng liên kết cơ lý:

Liên kết hấp phụ (adsorption connection)

Liên kết hấp phụ được xem là liên kết của một lớp cỡ phân tử trên các bề mặtcác hang xốp của vật liệu

Liên kêt mao dẫn (connection capillary)

Liên kết mao dẫn là liên kết chủ yếu trong VLA Lực liên kết mao dẫn xuấtphát từ sức căng bề mặt của dịch thể dính ướt Do đó, nếu xem quá trình khử ẩm là quátrình đẳng tích đẳng nhiệt thì năng lượng liên kết mao dẫn bẳng năng lượng cần thiết

để phá vỡ liên kết đó và bằng công kỹ thuật nhưng ngược dấu

Liên kết thẩm thấu (Connection osmotic).

Liên kết thẩm thấu điển hình là liên kết của nước trong các dung dịch

Trong 3 loại liên kết cơ lý: liên kết hấp phụ, liên kết mao dẫn và liên kết thẩmthấu thì năng lượng liên kết mao dẫn là lớn nhất và bé nhất là năng lượng liên kết thẩmthấu Do đó, để tách ẩm trong các VLA có liên kết mao dẫn trong các quá trình sấy cầnmột năng lượng lớn nhất

1.1.2.Không khí ẩm

Về mặt nhiệt động không khí bao quanh chúng ta và thường làm tác nhân sấy

là hỗn hợp giữa không khí khô vầ hơi nước Trong đó, không khí khô lại là hỗn hợpcủa oxy, nitơ và một số khí khác CO2, SO2… Các khí CO2, SO2 … có thành phầnkhông đáng kể và có thể bỏ qua Vì vậy, chúng ta xem không khí khô chỉ là hỗn hợpcủa oxy và nitơ Do nhiệt độ và áp suất không lớn nên trong KTS người ta xem oxy,nitơ và hơi nước là những khí lý tưởng Do đó hỗn hợp của chúng như không khí khô

và không khí ẩm là những hỗn hớp khí lý tưởng Như vậy khi tính toán không khí ẩm

5

2.Độ ẩm tương đối của không khí ẩm

Độ ẩm tương đối của không khí ẩm là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối ρa và độ ẩmtuyệt đối cực đại ρmax Ta kí hiệu là φ:

4.Entanpy của không khí ẩm

Trong kĩ thuật sấy entanpy I của không khí ẩm là entanpy của nó với một kgkhông khí khô Do đó entanpy của koong khí ẩm bằng:

6

Thế sấy và nhiệt độ bầu ướt

Nếu ta cho nước bay hơi trong khối không khí chưa bão hòa hơi nước trongđiều kiện đoạn nhiệt thì trong suốt quá trình bay hơi nhiệt độ khối không khí giảm dần

và đến khi khối không khí bão hòa hơi nước thì hệ đạt trạng thái cân bằng khi đó nhiệt

độ của khối không khí không giảm nữa và bằng nhiệt độ của nước bay hơi, nhiệt độnày gọi là nhiệt độ bầu ướt, kí hiệu là tư

Nhiệt độ đọc được ở nhiệt kế bầu khô thường gọi là nhiệt độ bầu khô Hiệu sốgiữa nhiệt độ bầu ướt và nhiệt độ bầu khô đặc trưng cho khả năng hút ẩm của khôngkhí được gọi là thế sấy ε Như vậy thế sấy bằng:

ĐôĐồ án 2 GVHD: TS Nguyễn Đặng Bình Thành

Trên đồ thị I-d ta có thể tìm thấy 4 thông số trạng thái của không khí ẩm: độ ẩmtương đối φ, nhiệt độ không khí t, lượng ẩm d và entanpy I Trong đó đương nhiên chỉ

có hai thông số độc lập nhau còn hai thông số còn lại có thể tìm trên đồ thị

1.1.3.Truyền nhiệt truyền chất và động học quá trình sấy

Quá trình sấy là quá trình vật liệu nhận năng lượng mà chủ yếu là nhiệt năng từmột nguồn nhiệt nào đó để ẩm từ trong lòng vật dịch chuyển ra bề mặt đi vào TNS haymôi trường Như vậy quá trình sấy là quá trình truyền nhiệt và truyền chất xảy ra đồngthời Trong lòng vật quá trình đó là quá trình dẫn nhiệt và khuếch tán ẩm hỗn hợp.Như vậy, có thể thấy bài toán truyền nhiệt truyền chất (TNTC) trong quá trình sấygồm bài toán TNTC bên trong và bài toán TNTC bên ngoài VLS

Động học quá trình sấy 1.Đường cong sấy

Trong KTS người ta gọi quan hệ giữa độ ẩm trung bình tích phân và thời giansấy biểu diễn bởi quan hệ là đường cong sấy

Đường cong sấy có thể chia làm 3 phần tương ứng với 3 giai đoạn sấy Khi quátrình sấy bắt đầu VLS nhận được nhiệt lượng và ẩm trong lòng vật bắt đầu phá vỡ cácliên kết để dịch chuyển ra bề mặt và một phần nhỏ bắt đầu thoát khỏi bề mặt VLS để

8

ĐôĐồ án 2 GVHD: TS Nguyễn Đặng Bình Thành

đi vào môi trường Trong giai đoạn này nhiệt độ của vật tăng rất nhanh để nhiệt độ bềmặt vật đạt đến nhiệt độ nhiệt kế ướt nhưng độ ẩm trung bình tích phân giảm khôngđáng kể Trên hình vẽ giai đoạn này được biểu diễn bởi đường cong AB Người ta gọigiai đoạn này là giai đoạn đốt nóng

Sau giai đoạn đốt nóng nhiệt độ của vật hầu như không đổi nhưng độ ẩm trungbình tích phân giảm rất nhanh và quan hệ ωtb=f(τ) gần như tuyến tính Do đó tốc độthoát ẩm hay còn gọi là tốc độ sấy d(ωtb)/dτ=df(τ)/dτ=const Vì vậy, người ta gọi giaiđoạn này biểu diễn bởi đoạn BC Trong giai đoạn này bao nhiêu nhiệt lượng mà VLSnhận được để phá vỡ các liên kết ẩm mà chủ yếu là ẩm tự do cùng liên kết thẩm thấu

và cung cấp năng lượng cho ẩm đã được phá vỡ di chuyển từ trong lòng vật ra bề mặt

và từ bề mặt vào môi trường Do đó, nhiệt độ của VLS hầu như không đổi

Sau giai đoạn BC tốc độ sấy giảm dần và nhiệt độ VLS bắt đầu tiếp tục tăng khikết thúc quá trình sấy tiệm cận với đường thẳng biểu diễn giá trị của độ ẩm cân bằng

ωtb=ωcb Giai đoạn này là giai đoạn tốc độ sấy giảm dần Trên hình giai đoạn này đượcbiểu diễn bởi đường cong CD Trong giai đoạn này các liên kết bền vững hơn , khótách khỏi vật liệu như liên kết hấp phụ, liên kết mao dẫn cần một năng lượng lớn hơn

và ở một nhiệt độ cao hơn mới từ từ tách ra khỏi VLS Vì vậy giai đoạn này nhiệt độvật tiếp tục tăng Phần lớn các VLS thời gian của giai đoạn này lớn hơn rất nhiều tổngthời gian của đoạn đốt nóng và giai đoạn tốc độ sấy không đổi cộng lại

2.Đường cong tốc độ sấy

9

ĐôĐồ án 2 GVHD: TS Nguyễn Đặng Bình Thành

Đường cong tốc độ sấy là đường cong biểu diễn quan hệ d(ωtb)/dτ=df(τ)/dτ.Nếu đường cong sấy ωtb=f(τ) được xác đinh bằng thực nghiêm nghĩa là hàm ωtb=f(τ)cho dưới dạng đường cong thực nghiệm hoặc dưới dạng bảng thực nghiệm các giái trịrời rạc

1.1.4.Phương pháp xác định thời gian sấy

Thời gian sấy là một thông số công nghệ quan trọng Thông thường thời giansấy được xác định theo 3 phương pháp lớn:

1.Phương pháp giải tích Như đã giới thiệu, nếu bài toàn truyền nhiệt truyền

chất trong VLS với các điều kiện biên khác nhau ứng với các loại thiết bị sấy khácnhau giải được bằng giải tích, nghĩa là tìm được phân bố độ ẩm theo không gian vàthời gian ω(x,y,z,τ) thì ta tìm được quan hệ giữa độ ẩm trung bình với thời gian ω=f(τ).Nếu độ ẩm trung bình cuối quá trình sấy ω2 được cho bởi yêu cầu công nghệ thì từquan hệ chúng ta có thể tìm được thời gian sấy τ Tuy nhiên do tính chất phức tạp củabài toán phương pháp giải tích chưa có những ứng dụng cụ thể

2.Phương pháp nửa lý thuyết nửa thực nghiệm Phương pháp này dựa trên

những kết quả nghiên cứu giải tích đã được đơn giản nhờ những giả thiết trên cơ sởphân tích động học quá trình sấy và sau đó kết hợp với số liệu thí nghiệm đơn giản đểtìm ra một biểu thức tường mình cho phép xác định thời gian sấy trong những trườnghợp cự thể nào đó

3.Phương pháp thực nghiệm Phương pháp này dựa trên số liệu thí nghiệm

trong phòng thí nghiệm cho một VLS cụ thể với một TBS và chế độ sấy cụ thể Vớinhững VLS thường gặp, thời gian sấy thường được xác định bằng kinh nghiệm sảnxuất

1.1.5 Tổng quan về nhiên liệu đốt và tác nhân sấy 1.1.5.1 Nhiên liệu đốt

Dầu mazut, còn được gọi là dầu nhiên lệu hay dầu FO, là phân đoạn nặng thuđược khi chưng cất dầu thô parafin và asphalt ở áp suất khi quyển và trong chânkhông Các dầu FO có điểm sôi cao Trong kĩ thuật đôi khi người ta còn chia dầu FOthành dầu FO nặng và FO nhẹ

10

Dầu FO được sử dụng làm nhiên liệu đốt lò trong công nghiệp nồi hơi, lò nung,

lò đốt dạng bay hơi, dạng ống khói hoặc cho các loại động cơ đốt trong của tàu biển…

11

ĐôĐồ án 2 GVHD: TS Nguyễn Đặng Bình Thành

Chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu đốt lò (FO) theo TCVN 6239:2002

Tên chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp thử FO

Điểm đông

đặc (tối đa) ℃ TCVN

3753:1995/ASTMD97

Bảo quản dầu FO:

• Dầu FO được tồn trữ ở thể lỏng trong các thiết bị chuyên dụng, các thùngchứa phải được đậy kín

12

ĐôĐồ án 2 GVHD: TS Nguyễn Đặng Bình Thành

• Tránh xa nguồn nhiệt và tầm với của trẻ em Bảo quản nơi thoáng khí,tránh hiện tượng tích tụ Hydro sulfua trong nhiên liệu Sử dụng phươngtiện bảo hộ lao động khi tiếp xúc

• Tránh làm rơi vãi, tràn đổ, rò rỉ trong quá trình vận chuyển, sử dụng vìnhiên liệu sẽ gây tác hại lâu dài với môi trường

• Cấm lửa, cấm hút thuốc lá, không được sử dụng các thiết bị điện xách tay,thiết bị viễn thông không đảm bảo an toàn trong khu vực tổn chứa, bơm rótdầu

Dầu FO-R:

FO-R là sản phẩm chính trong quá trình sản xuất nhiên liệu từ cao su phế thảibằng công nghệ của Nhật bản Đây là công nghệ tiên tiến hàng đầu đang sử dụng tạiNhật để tái chế cao su phế thải như vỏ xe, plastic…

Hiện nay, ở Việt Nam có xu hướng sử dụng dầu mazut FO-R thay cho dầu FOthông thường bởi loại dầu FO-R có nhiều ưu thế hơn so với dầu FO thông thường:

- Theo giá trên thị trường hiện nay thì giá dầu DO và FO đều cao hơn rất nhiều

so với giá dầu FO – R Vì vậy, Sử dụng FO – R sẽ tiết kiệm được chi phí sản xuất

- Dầu FO-R hoàn toàn dễ đốt vì độ nhớt thấp và điểm chớp cháy cốc kín thấp.Bên cạnh đó, hàm lượng nước và tạp chất cũng rất thấp nên lại càng dễ đốt hơn Bạn

có thể tham khảo bảng số liệu trên

- Độ ăn mòn thiết bị của FO cao hơn của FO – R do hàm lượng lưu huỳnhtrong FO (2.0 hoặc 3.5% KL) cao hơn so với FO – R (chỉ 0.6% KL)

- Dùng FO – R để làm nhiên liệu đốt cho các ngành như lò hơi, sản xuất kính,đốt rác thải, asphalt, nung gốm sứ, nấu nhôm hoặc đồng Việc sử dụng không cầnphải thay đổi thiết bị, chỉ cần cân chỉnh lại một số thông số trên đầu đốt

- Dầu FO và FO-R đều có cấu tạo là Hydrocacbon, nên việc trộn chung không

có vấn đề gì mặt hóa học Dầu FO có tỷ trọng cao hơn nên vẫn nằm dưới, còn dầuFO-R có tỷ trọng thấp hơn nên nằm trên Dầu FO được đốt hết thì kỹ thuật đốt lò sẽgiảm dần nhiệt độ xông dầu để bắt đầu chuyển sang đốt dầu FO-R Khi chỉ còn dầuFO-R thì có thể tắt

13

ĐôĐồ án 2 GVHD: TS Nguyễn Đặng Bình Thành

1.1.5.2 Tác nhân sấy khói lò

Ưu điểm: sấy bằng khói lò: - có thể điều chỉnh nhiệt độ môi chất sấy trong một

khoảng rất rộng; có thể sấy ở nhiệt độ rất cao 900-1000 o C và ở nhiệt độ thấp 70-90 o

C hoặc thậm chí 40-50

- cấu trúc hệ thống đơn giản, dễ chế tạo, lắp đặt

- đầu tư vốn ít vì không phải dùng calorife

- giảm tiêu hao điện năng, do giảm trở lực hệ thống

- nâng cao được hiệu quả sử dụng nhiệt của thiết bị

Nhược điểm:

- gây bụi bẩn cho sản phẩm và thiết bị

- có thể gây hoả hoạn hoặc xảy ra các phản ứng hoá học không cần thiết ảnhhưởng xấu đến chất lượng sản phẩm

Trong công nghiệp thực phẩm khói lò thường ít được sử dụng Trong một sốtrường hợp người ta có thể dùng để sấy một số hạt nông sản Ngoài ra người ta còn cóthể sử dụng khí tự nhiên làm chất đốt, vì khói tạo thành tương đối sạch, tuy nhiên dothành phần khói vẫn có hàm lượng ẩm và khí oxit nitơ cao (dễ gây ung thư), nên cầnphải tiếp tục được làm sạch trước khi sử dụng để sấy thực phẩm

1.1.6 Phương pháp sấy 1.1.6.1 Phương pháp sấy nóng

Trong phương pháp sấy nóng TNS và VLS được đốt nóng Do đó, HTS thườngđược phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt:

1.HTS đối lưu Trong HTS này, VLS nhận nhiệt băng đối lưu từ một dịch thể

nóng mà thông thường là không khí nóng hoặc khói lò Đây là loại HTS phổ biến hơn

cả Trong HTS đối lưu người ta lại phân ra các loại: HTS buồng, HTS hầm, HTSthùng quay, HTS tháp, HTS khí động…

2.Hệ thống sấy tiếp xúc Trong HTS tiếp xúc VLS nhận nhiệt từ một bề mặt

nóng Như vậy, trong ccacs HTS tiếp xúc người ta tạo ra độ chênh lệch áp suất nhờ

14

ĐôĐồ án 2 GVHD: TS Nguyễn Đặng Bình Thành

tăng phần áp suất hơi nước trên bề mặt VLS Trong này người ta thường gặp HTS lô,HTS tang…

3.HTS bức xạ Trong HTS bức xạ, VLS nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để ẩm

dịch chuyển từ trong lòng VlS ra bề mặt và từ bế khuếch tán vào môi trường TrongHTS bức xạ người ta tạo ra độ chênh lệch áp suất hơi nước giữa VLS và môi trườngchỉ bằng cách đốt nóng vật

4.Các HTS khác: Ngoài ba HTS đối lưu tiếp xúc, trong các HTS nóng còn có

HTS dùng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lượng điện từ trường để đốt nóng vật

1.1.6.2.Phương pháp sấy lạnh

1.HTS lạnh ở nhiệt độ t<0 HTS lạnh loại này hoàn toàn giống như trong các

HTS nóng Điều khác nhau ở đây chỉ là cách làm giảm phần áp suất hơi nước bằngcách giảm nhiệt độ của VLS

2.HTS thăng hoa HTS lạnh mà trong đó ẩm trong VLS ở dạng rắn trực tiếp

biến thành hơi đi vào TNS thường gọi là sấy thăng hoa Trong HTS thăng hoa, người

ta tạo ra môi trường trong đó nước trong VLS ở dưới điểm 3 thể, nghĩa là nhiệt độ củavật liệu T<273K và áp suất p< 610Pa Khi đó, nếu VLS nhận nhiệt lượng thì nướctrong VLS ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp thành hơi nước và đi và TNS

3.HTS chân không Nếu nhiệt độ VLS nhỏ hơn 273K nhưng áp suất TNS bao

quanh vật p>610 Pa thì khi VLS nhận được nhiệt lượng, các phần tử nước ở thể rắnkhông chuyển trực tiếp thành hơi để đi vào TNS mà trước khi biến thành hơi đi vàomôi trường nước ở thể rắn phải chuyển quâ thể lỏng

Do tính phức tạp nên các HTS chân không,HTS thăng hoa và HTS lạnh chỉdùng sấy VLS quý hiếm không chịu được nhiệt độ cao.Vì vậy các HTS này không phổbiến

1.1.6.3 Phương pháp chọn hệ thống sấy

15

Yes

NoNhiệt độ tối đa của sản phẩm <30oC

Sấy chânkhông kiểuđĩaHình d

NoNoNo

YesNo

Tumbler Hình g

Sấy chânkhông cókhuấy trộnKhoảng 10min-1

Sấy chânkhông cókhuấy trộnKhoảng 75min-1

Yêu cầu khuấy trộn

Sấy trong bểkhuấy trộn Hình c

Sấy kiểu đĩaHình b

Cho phép sấy kiểu tầng sôi

Hơi dễ cháy

Oxi hóa không khí trong quá trình

sấy

Yêu cầukhuấy trộn

Ẩm ô nhiễm hoặc rắn

17

18

19

1.2.Tổng quan vật liệu sấy.

1.2.1 Tổng quan về Diammonium phosphate (DAP)

Amoni nitrat là một hợp chất hoá học, là nitrat của amoniăc với công thứchoá học NH4NO3, là một chất bột màu trắng tại nhiệt độ phòng và áp suất tiêuchuẩn Chất này thường được dùng trong nông nghiệp làm phân bón và cũng được

sử dụng làm chất ôxi hoá trong thuốc nổ

Phân amôn nitrat có chứa 33 – 35% Nitơ nguyên chất Ở các nước trên thếgiới loại phân này chiếm 11% tổng số phân đạm được sản xuất hàng năm Phân này

ở dưới dạng tinh thể muối kết tinh có màu vàng xám Amôn nitrat dễ chảy nước, dễtan trong nước, dễ vón cục, khó bảo quản và khó sử dụng Là loại phân sinh lýchua.Tuy vậy, đây là loại phân bón quý vì có chứa cả NH4+ và cả NO3-, phân này

có thể bón cho nhiều loại cây trồng trên nhiều loại đất khác nhau Amôn nitrat bónthích hợp cho nhiều loại cây trồng cạn như thuốc lá, bông, mía, ngô… Phânnàyđược dùng để pha thành dung dịch dinh dưỡng để tưới cây trong nhà kính vàtưới bón thúc cho nhiều loại rau, cây ăn quả

Là một chất ôxi hoá mạnh, amôni nitrat tạo thành một hỗn hợp nổ khi kếthợp với nhiên liệu như hyđrô, thường là dầu Diesel hoặc đôi khi là kerosen Doamoni nitrat và dầu nhiên liệu (ANFO) thường có sẵn, hỗn hợp ANFO trong nhiềutrường hợp được sử dụng trong các bom tức thì, ví dụ như IRA lâm thời và vụ đánhbom Thànhphố Oklahoma Amôni nitrat được sử dụng trong các thuốc nổ quân sựnhư bom daisy cutter và là một thành phần của amatol Các hỗn hợp sử dụng trongquân sự thường pha ≈ 20%bột nhôm nữa để tăng sức nổ Một ví dụ của trường hợpnày là Ammonal : có chứaamôni nitrat , trinitrotoluene và nhôm

Amôni nitrat được sử dụng trong các túi lạnh nhanh (instant cold pack).Trong ứngdụng này amoni nitrat được trộn với nước trong một phản ứng thu nhiệt,với nhiệt lượng 26,2 KJ/mol Các sản phẩm của các phản ứng amoni nitrat đượcứng dụng trong các túi khí Chất azit natri NaN3 là hoá chất được sử dụng trong cáctúi khí và nó phân huỷ tạo ra Na và N2 Amoni nitrat được ứng dụng trong việc xử

lý các quặng titanium Amnoi nitratđược sử dụng trong việc điều chế chấtN2O.NH4NO3 (aq) → N2O + 2H2O Amoni nitrat có thể được sử dụng để điều chế

20

amoniăc khan, một hoá chất thường được sử dụng trong việc sản xuấtmethamphetamine

Tác nhân sấy (TNS) Khói lò

Trong đó: +) Cap: lượng sản phẩm sau khi ra khỏi máy sấy (kg/h)

+)A2: độ ẩm tương đối của sản phẩm sau quá trình sấy (%)

+)Wout: lượng ẩm còn lại trong VLS sau quá trình sấy (kg/h)

ol

S A A

=

−Trong đó: +) Sol: lượng vật liệu khô tuyệt đối đi ra khỏi máy sấy (kg/h)

22

+) A1: độ ẩm tương đối của VLS trước khi vào máy sấy (%)

ol

S A A

Trong đó: +) Win: lượng ẩm trong VLS trước khi vào máy sấy (kg/h)

+) Wout: lượng ẩm trong VLS sau khi đi ra khỏi máy sấy (kg/h)

Dòng vật liệu đi vào máy sấy Dòng vật liệu đi ra khỏi máy sấy

Wout

711,34kg/h

Bảng 2.2: Cân bằng vật chất trong quá trình sấy

2.3 Cân bằng nhiệt

Lượng nhiệt trao đổi trong thùng sấy là Qtot1 [1, p62]

Chưa kể tới lượng nhiệt thất thoát biến thiên enthapy của quá trình bao gồm:

+) Tăng nhiệt độ của nước trong vật ẩm : Q1+) Ẩn nhiệt hóa hơi của hơi nước và tăng nhiệt độ của hơi nước :Q2+) Tăng nhiệt độ của vật rắn: Q3

tot

Nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của nước trong vật ẩm [1, p62]:

1 out.4, 2.( Pout Pin)

Trong đó: +) Wout: lượng ẩm bay hơi của VLS (kg/h)

+) TPout: nhiệt độ ra của VLS (oC)+) TPin: nhiệt độ vào của VLS (oC)

1 out.4, 2.( Pout Pin) 690.4, 2.(130 120) 28980( / )

Trong đó: +) Evap: lượng ẩm hóa hơi tróng máy sấy (kg/h)

+) TAout: nhiệt độ ra của ẩm bay hơi (bằng nhiệt độ ra của khói

lò sau quá trình sấy)

+) TPin: nhiệt độ đầu vảo của VLS+) 2500 là nhiệt hóa hơi của nước (kJ/kg)+) 1,9 là nhiệt dung riêng của hơi nước (kJ/kg.K)

2 vap 2500 1,9* ( Aout 4, 2* Pin) 711,34.(2500 1,9.140 4, 2*120) 1609052(kJ/ h)

Trong đó: +) Sol: lượng vật liệu khô tuyệt đối trong VLS (kg/h)

+) cs: nhiệt dung riêng của VLS (kJ/kg.K)

Q2

Nhiệt lượngtăng nhiệt độcủa chất rắntrong VLS:

Q3

Lượng nhiệttrao đổi trongthùng sấy là

Qtot1

Lượng nhiệtthực tế cung cấpcho quá trìnhsấy:

Lượng không khí khô lí thuyết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu (lượng Oxi chứa

trong không khí khô lấy bằng 23%) [2, p55]:

α

=1,2 [2,p57]

b b

kg

P d

ϕϕ

H O dry

d

K K m

Trước buồng đốt Khói lò (trước khi vào buồng hòa

trộn) Sau buồng hòa trộn (trước khi vàomáy sấy)

231,95 kg ẩm/h

Lượng ẩm

Ga

4,6747 kg ẩm/kgnl892,77 kg ẩm/h

3088,7 kg kk/h

Lượng khôngkhí khô

L’k

16,27kgkkk/kgnl3107,24 kg kkk/

h

Lượng khôngkhí khô

Lk

195,892kgKKK/kgnl

41327kg KKK/hLượng không

khí cần trộn

Lượng vậtliệu ẩm 46711 kg/hBảng 2.4: Các thông số khác của quá trình sấy

Hình 2.1: Mô hình và thông số quá trình sấy

30

D

=Trong đó: +) K phụ thuộc vào: đặc tính vật lí của VLS, số

lượng và hình dạng cánh nâng, tốc độ quay của thùng

3,5 ≤ ≤K 5, 25

Chọn K=5+) Thực nghiệm chứng tỏ n= 0,67

0,67

3

16200

5 1653,16(kJ/ m h.K)2

a

U

31

+) m

t

∆: hiệu số nhiệt độ trung bình của vật liệu sấy và khôngkhí nóng tại cửa vào và cửa ra của thùng

Win W

33,66

ln ln

m

2283246

41, 02(m ) t 1653,16.33, 66

tot a

Q V U

V L D

Vậy chọn chiều dai thùng L=15m

2.6 Thời gian lưu

0,9.

0,5

0, 23 2 .

+) N là tốc độ quay của thùng, vận tốc dài của thùng thườngnằm trong khoảng 0,1-1 m/s Chọn N= 0,625 m/s= 6 vòng/ phút

32

+) F là lưu lượng khối lượng của dòng vật liệu sấy

2

46000 711,34

14656(kg/ h.m )2

Sol Evap F

L

τρβ

Kiểu máy sấy Máy sấy thùng quay dòng

cùng chiều kiểu trực tiếp Ghi chú

Bảng 2.5: Thông số công nghệ của máy sấy

33