Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong dây chuyền sản xuất và chế biến thực phẩm, kỹ thuật sấy đóng vai trò then chốt nhằm tách ẩm ra khỏi nguyên liệu, nâng cao độ bền sinh học, kéo dài thời gian bảo quản, thuận tiện cho công đoạn đóng gói và vận chuyển. Đối với quy trình sản xuất đường tinh luyện từ mía, sau công đoạn ly tâm tách mật, các tinh thể đường vẫn còn hàm lượng ẩm nhất định. Nếu không được sấy đến độ ẩm tiêu chuẩn, đường dễ bị vón cục, biến màu hoặc hư hỏng trong quá trình lưu trữ.

Đồ án Kĩ thuật Thực phẩm với đề tài "Thiết kế hệ thống sấy đường kiểu thùng quay, năng suất nhập liệu 8000 kg/h" được thực hiện tại Khoa Công nghệ Thực phẩm – Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP. Hồ Chí Minh dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Hữu Quyền. Đề tài tập trung giải quyết bài toán tính toán kỹ thuật và thiết kế cơ khí cho một hệ thống sấy liên tục quy mô công nghiệp.

Mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể của đề tài bao gồm:

  1. Khảo sát, đánh giá tính chất vật lý, hóa học của nguyên liệu đường saccharose và lựa chọn phương pháp sấy, tác nhân sấy thích hợp.
  2. Xây dựng sơ đồ quy trình công nghệ sấy đường bằng thiết bị thùng quay làm việc liên tục.
  3. Tính toán cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng của quá trình sấy ở điều kiện lý thuyết và thực tế.
  4. Tính toán kích thước hình học, độ dày thân thùng, kết cấu truyền nhiệt, lớp cách nhiệt và các cánh đảo nâng vật liệu của thiết bị chính.
  5. Thiết kế và tính toán cơ cấu dẫn động cơ khí gồm động cơ điện, bộ giảm tốc trục vít – bánh răng và cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài.

Đối tượng nghiên cứu là tinh thể đường cát trắng (saccharose) có kích thước hạt trung bình $d = 0,8\text{ mm}$, khối lượng riêng $\rho_v = 1587,9\text{ kg/m}^3$. Địa bàn khảo sát và áp dụng tính toán thông số khí hậu môi trường là khu vực Thành phố Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

1. Cơ sở lý thuyết về nguyên liệu và quá trình sấy

Quá trình sấy là quá trình truyền nhiệt và truyền khối đồng thời nhằm làm bay hơi pha lỏng (nước) từ vật liệu vào tác nhân sấy. Đường sấy là tinh thể saccharose ($C_{12}H_{22}O_{11}$) có các đặc tính hóa lý quan trọng:

  • Khối lượng riêng: $1587,9\text{ kg/m}^3$.
  • Nhiệt độ nóng chảy: $186 - 188^\circ\text{C}$.
  • Tính hòa tan: Dễ tan trong nước và độ tan tăng mạnh theo nhiệt độ (từ $179,2\text{ g}/100\text{g nước}$ ở $0^\circ\text{C}$ lên $487,2\text{ g}/100\text{g nước}$ ở $100^\circ\text{C}$).
  • Độ bền nhiệt và hóa học: Trong môi trường axit ($pH < 7$), saccharose bị thủy phân thành glucose và fructose (phản ứng nghịch đảo đường). Ở môi trường kiềm ($pH > 8 - 9$) hoặc khi bị gia nhiệt kéo dài ở nhiệt độ cao trên $105^\circ\text{C}$, đường bị phân hủy tạo hợp chất caramen có màu vàng và nâu. Do đó, nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị bắt buộc phải khống chế dưới mức giới hạn này.

2. Phương pháp sấy và lựa chọn công nghệ

Thiết bị sấy thùng quay thuộc nhóm thiết bị sấy đối lưu làm việc ở áp suất khí quyển. Thiết bị thích hợp cho các loại hạt rời, có độ ẩm bề mặt vừa phải như đường cát, ngũ cốc, phân bón.

Tác nhân sấy được lựa chọn là không khí nóng gia nhiệt gián tiếp qua thiết bị trao đổi nhiệt caloriphe khí - hơi sử dụng hơi nước bão hòa làm chất tải nhiệt. Chiều chuyển động giữa tác nhân sấy và vật liệu được chọn là sấy cùng chiều (xuôi chiều). Phương thức này giúp tinh thể đường tiếp xúc với không khí có nhiệt độ cao nhất ($90^\circ\text{C}$) khi ở trạng thái ẩm cao ($1,2%$), hạn chế nguy cơ cháy sém hoặc chảy mềm đường ở giai đoạn cuối khi độ ẩm đã giảm xuống $0,6%$.

3. Nguồn số liệu và phương pháp tính toán

  • Dữ liệu môi trường khí hậu: Lấy theo thông số khí tượng trung bình cả năm tại TP. Hồ Chí Minh: nhiệt độ $t_0 = 27,2^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_0 = 77%$. Áp suất khí quyển $P_a = 1,103\text{ bar}$ ($760\text{ mmHg}$).
  • Phương pháp nhiệt động học: Sử dụng đồ thị Ramzin và các phương trình giải tích xác định entanpi ($I$), dung ẩm ($d$), áp suất hơi bão hòa ($P_b$), thể tích riêng ($v$) và khối lượng riêng ($\rho$) của không khí ẩm qua từng điểm trạng thái $A$ (khí trời), $B$ (sau caloriphe), $C$ (sau sấy lý thuyết) và $C'$ (sau sấy thực tế).
  • Phương pháp cân bằng vật chất - năng lượng: Thiết lập phương trình bảo toàn khối lượng khô tuyệt đối và cân bằng nhiệt lượng giữa lượng nhiệt cấp vào, nhiệt hữu ích làm bay hơi nước, tổn thất qua vỏ thiết bị ($Q_{bc}$) và tổn thất do vật liệu mang ra ($Q_v$).
  • Phương pháp tính toán cơ khí - thủy lực: Tính toán độ dày vỏ chịu áp suất theo tiêu chuẩn kỹ thuật thiết bị hóa chất, tính chuẩn số Reynolds ($Re$), Nusselt ($Nu$), Grashof ($Gr$) để xác định hệ số truyền nhiệt đối lưu qua vách trụ, tính ứng suất uốn và mỏi cho bộ truyền bánh răng theo sổ tay tính toán chi tiết máy.

Nội dung chính theo các chương của đồ án

Theo cấu trúc được trình bày trong đề tài, toàn bộ nội dung tính toán và thiết kế kỹ thuật được phân bổ qua các phần:

Phần 1 & Phần 2: Mở đầu và Tổng quan về công nghệ sấy và nguyên liệu đường

Trình bày tổng quan về ngành sản xuất đường mía, cấu trúc và tính chất lý - hóa của saccharose. Khảo sát các phương pháp sấy hiện đại (sấy buồng, sấy hầm, sấy khí động, sấy tầng sôi, sấy phun, sấy thùng quay) và phân tích ưu - nhược điểm của từng loại để làm cơ sở lựa chọn hệ thống sấy thùng quay xuôi chiều cho nguyên liệu dạng hạt.

Phần 3: Sơ đồ và thuyết minh quy trình công nghệ

Xây dựng dây chuyền công nghệ khép kín: Đường sau ly tâm được gầu tải đưa lên phễu nhập liệu, qua cơ cấu nạp liệu đi vào đầu cao của thùng sấy nghiêng góc $5^\circ$. Không khí ngoài trời qua quạt đẩy vào caloriphe khí - hơi để gia nhiệt lên $90^\circ\text{C}$, sau đó thổi cùng chiều vào thùng sấy. Đường khô tháo ra ở đầu thấp rơi xuống băng tải để làm nguội tự nhiên trước khi đóng gói. Tác nhân sấy mang bụi đường đi qua quạt hút vào thiết bị xyclon để thu hồi hạt bụi rồi xả khí sạch ra môi trường.

Phần 4: Tính toán cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng

Thực hiện cân bằng khối lượng và nhiệt lượng cho hệ thống:

  • Năng suất nhập liệu: $G_1 = 8000\text{ kg/h}$, độ ẩm $\omega_1 = 1,2%$.
  • Độ ẩm sản phẩm ra: $\omega_2 = 0,6%$.
  • Lượng ẩm cần bốc hơi: $W = 48,29\text{ kg ẩm/h}$.
  • Lượng đường khô sau sấy: $G_2 = 7951,71\text{ kg/h}$.
  • Tính toán nhiệt lượng thực tế: Do tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che và vật liệu mang ra lớn hơn nhiệt lượng do ẩm mang vào, hiệu số bổ sung nhiệt $\Delta = -1771,874\text{ kJ/kg ẩm} < 0$, dẫn đến quá trình sấy thực tế nằm dưới đường sấy lý thuyết ($I_2 < I_1$).

Phần 5: Tính toán thiết bị chính

Xác định toàn bộ kích thước thân thùng hình trụ, tính toán lớp cách nhiệt bông thủy tinh và thiết kế hệ thống cánh nâng nội bộ giúp phân bố đều dòng hạt trong tiết diện thùng.

Phần 6: Tính toán hệ thống truyền động và thiết bị phụ

Tính công suất cản quay của thùng sấy, lựa chọn động cơ điện không đồng bộ ba pha, phân phối tỷ số truyền cho hộp giảm tốc trục vít - bánh răng và tính toán độ bền mỏi uốn cho cặp bánh răng trụ răng thẳng hở truyền động quay thùng.

Thiết kế và tính toán kỹ thuật chi tiết

1. Kích thước hình học thân thùng sấy

Hệ thống sấy thùng quay được thiết kế với các thông số động học và hình học tối ưu:

  • Hệ số chứa đầy: $\beta = 0,18$ ($18%$).
  • Số vòng quay của thùng: $n = 1\text{ vòng/phút}$.
  • Góc nghiêng của thùng: $\alpha = 5^\circ$.
  • Cường độ bốc ẩm thể tích chọn: $A = 9\text{ kg ẩm/m}^3\text{h}$.
  • Đường kính trong của thùng: $D_T = 1,0\text{ m}$.
  • Chiều dài của thùng: $L_T = 7,0\text{ m}$.
  • Thể tích thùng: $V = \frac{\pi \cdot D_T^2}{4} \cdot L_T = \frac{3,14 \cdot 1^2}{4} \cdot 7 \approx 5,5\text{ m}^3$.
  • Vận tốc tác nhân sấy trong thùng: $v_k = 1,8\text{ m/s}$ (nằm trong dải vận tốc cho phép $2 - 3\text{ m/s}$ để không cuốn bay hạt đường lớn).
+--------------------------------------------------------------------------------+
|                             THÙNG SẤY HÌNH TRỤ                                 |
|  Đầu nạp liệu                     DT = 1,0 m; LT = 7,0 m           Đầu tháo liệu |
|  [Đường + Khí 90°C] ===>   (Cánh xoắn + 10 khoang cánh nâng)   ===> [Đường 0,6%] |
|                            Độ nghiêng: 5°; Tốc độ quay: 1 v/p                   |
+--------------------------------------------------------------------------------+

2. Tính toán độ bền và bề dày thân thùng

  • Thân thùng làm việc ở áp suất khí quyển, nhiệt độ tính toán $90^\circ\text{C}$.
  • Vật liệu chế tạo: Thép không gỉ 0X18H10T có ứng suất tiêu chuẩn $[\sigma]^* = 140\text{ N/mm}^2$, hệ số an toàn $\eta = 0,95$, ứng suất cho phép $[\sigma] = 133\text{ N/mm}^2$, hệ số bền mối hàn $\varphi = 0,95$, khối lượng riêng $7900\text{ kg/m}^3$.
  • Chiều dày tối thiểu tính theo áp suất trong: $S' = 0,32\text{ mm}$.
  • Hệ số bổ sung kích thước ăn mòn, bào mòn và dung sai: $C = C_a + C_b + C_c + C_0 = 0 + 1,0 + 0,5 + 3,18 = 4,68\text{ mm}$.
  • Bề dày thân thùng chọn: $S = S' + C = 0,32 + 4,68 = 5,0\text{ mm}$.

3. Tính toán kết cấu truyền nhiệt và bọc cách nhiệt

Nhằm đảm bảo an toàn lao động, hạn chế thất thoát nhiệt ra nhà xưởng và duy trì nhiệt độ bề mặt ngoài vỏ không vượt quá $40^\circ\text{C}$, kết cấu thành thùng gồm 3 lớp:

  • Lớp trong cùng: Vỏ thép không gỉ 0X18H10T dày $\delta_1 = 5\text{ mm}$ ($\lambda_1 = 16,3\text{ W/mK}$).
  • Lớp cách nhiệt giữa: Bông thủy tinh dày $\delta_2 = 12\text{ mm}$ ($\lambda_2 = 0,04\text{ W/mK}$).
  • Lớp vỏ bọc ngoài bảo vệ: Tôn thép carbon CT3 dày $\delta_3 = 1\text{ mm}$ ($\lambda_3 = 50\text{ W/mK}$).

Quá trình truyền nhiệt đối lưu cưỡng bức bên trong thùng có chuẩn số Reynolds $Re = 92.308 > 10^4$ (dòng chảy xoáy rối), chuẩn số Nusselt $Nu = 177,78$. Quá trình truyền nhiệt từ vỏ ngoài ra không khí xung quanh ($t_0 = 27,2^\circ\text{C}$) là đối lưu tự nhiên của ống nằm ngang với chuẩn số Grashof $Gr$ và Nusselt $Nu$, thỏa mãn nhiệt lượng thất thoát thực tế nằm trong giới hạn tổn thất tính toán $Q_{bc}$.

4. Kết cấu cánh đảo trộn nội bộ

Trong thùng sấy bố trí hệ thống cánh nâng làm bằng thép 0X18H10T có góc gập $140^\circ$:

  • Chiều cao cánh: $a = 80\text{ mm}$.
  • Chiều rộng cánh: $b = 140\text{ mm}$.
  • Chiều dày cánh: $d = 5\text{ mm}$.
  • Chiều dài mỗi đoạn cánh: $c = 560\text{ mm}$.
  • Số cánh trên một mặt cắt ngang: 12 cánh.
  • Dọc theo chiều dài thùng $7\text{ m}$ được bố trí 10 đoạn cánh nâng nối tiếp nhau.
  • Phía đầu nhập liệu bố trí đoạn cánh xoắn dài $l_0$ để chủ động dẫn hướng hạt đường di chuyển vào khoang sấy.

5. Thiết kế hệ thống truyền động cơ khí

  • Công suất cản quay yêu cầu của thùng sấy: $N = 0,85\text{ kW}$.
  • Chọn động cơ điện: Kiểu A02-41-8 (động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ roto lồng sóc) có công suất định mức $N_{đc} = 2,2\text{ kW}$, tốc độ quay đồng bộ $n_{đc} = 720\text{ vòng/phút}$, hiệu suất $\eta_{đc} = 81%$.
  • Tỉ số truyền chung: $i = \frac{n_{đc}}{n_{thùng}} = \frac{720}{1} = 720$.
  • Phân phối tỉ số truyền qua các cụm:
    • Bộ truyền trục vít: $i_{tv} = 30$.
    • Cặp bánh răng trụ kín trong hộp giảm tốc: $i_{12} = 4$ (tổng tỉ số truyền hộp giảm tốc $i_h = 30 \times 4 = 120$).
    • Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng hở ngoài hộp giảm tốc (truyền sang vành răng gắn trên thùng): $i_{23} = 6$.
Thông số động học Trục Động cơ Trục I (Trục vít) Trục II (Bánh vít/Bánh nhỏ kín) Trục III (Bánh lớn kín/Bánh nhỏ hở) Vành răng thùng
Tỉ số truyền nhánh ($i$) — 1 30 4 6
Tốc độ quay ($n$, v/p) 720 720 24 6 1
Công suất trên trục ($N$, kW) 0,3000 0,2730 0,2621 0,2437 0,2266
  • Vật liệu và chế tạo bộ truyền bánh răng ngoài:
    • Bánh răng nhỏ ($n_1 = 6\text{ v/p}$): Thép 45 thường hóa, độ rắn $200\text{ HB}$, giới hạn bền kéo $\sigma_b = 580\text{ N/mm}^2$, giới hạn chảy $\sigma_{ch} = 290\text{ N/mm}^2$, ứng suất mỏi uốn $\sigma_{-1} = 290\text{ N/mm}^2$.
    • Bánh răng lớn gắn thùng ($n_2 = 1\text{ v/p}$): Thép 35 thường hóa, độ rắn $160\text{ HB}$, giới hạn bền kéo $\sigma_b = 480\text{ N/mm}^2$, giới hạn chảy $\sigma_{ch} = 240\text{ N/mm}^2$, ứng suất mỏi uốn $\sigma_{-1} = 240\text{ N/mm}^2$.
    • Chu kỳ làm việc tính toán: 10 năm ($26.400\text{ giờ}$ làm việc).

Kết quả tính toán và thông số thiết bị

Quá trình tính toán nhiệt động và cơ khí đã xác lập đầy đủ bảng thông số trạng thái không khí và quy cách kỹ thuật hoàn chỉnh của hệ thống sấy đường $8000\text{ kg/h}$.

1. Bảng thông số trạng thái tác nhân sấy

Đại lượng vật lý Ký hiệu Đơn vị Điểm A (Khí trời) Điểm B (Vào thùng sấy) Điểm C (Ra lý thuyết) Điểm C' (Ra thực tế)
Nhiệt độ $t$ $^\circ\text{C}$ 27,2 90,0 40,0 40,0
Độ ẩm tương đối $\varphi$ — 0,77 ($77%$) 0,04 ($4%$) 0,79 ($79%$) Tính toán lại
Dung ẩm $d$ $\text{kg ẩm/kg kkk}$ 0,0174 0,0174 0,0375 Theo $\Delta$
Entanpi $I$ $\text{kJ/kg kkk}$ 71,68 136,74 136,74 $I'_2 < 136,74$
Áp suất hơi bão hòa $P_b$ $\text{bar}$ 0,0359 0,6900 0,0730 0,0730
Thể tích riêng $v$ $\text{m}^3/\text{kg kkk}$ 0,889 1,075 0,957 Theo $d'_2$
Khối lượng riêng $\rho$ $\text{kg/m}^3$ 1,1637 0,9623 1,1032 Theo $t_2$

2. Bảng tổng hợp quy cách kỹ thuật hệ thống sấy

Hạng mục thiết bị Thông số thiết kế Giá trị định mức Ghi chú kỹ thuật
Năng suất dây chuyền Năng suất nhập liệu ($G_1$)
Năng suất sản phẩm ($G_2$)
Lượng ẩm bốc hơi ($W$)		 $8000\text{ kg/h}$
$7951,71\text{ kg/h}$
$48,29\text{ kg/h}$		 Độ ẩm giảm từ $1,2%$ xuống $0,6%$
Thùng sấy chính Đường kính trong ($D_T$)
Chiều dài thân thùng ($L_T$)
Độ dày vỏ thép ($S$)
Vật liệu chế tạo
Độ nghiêng / Tốc độ quay		 $1,0\text{ m}$
$7,0\text{ m}$
$5,0\text{ mm}$
Thép 0X18H10T
$5^\circ$ / $1\text{ vòng/phút}$		 Thể tích thùng $5,5\text{ m}^3$
Hệ số chứa đầy $\beta = 18%$
Lớp cách nhiệt Bông thủy tinh ($\delta_2$)
Vỏ bảo vệ CT3 ($\delta_3$)
Nhiệt độ mặt ngoài		 $12\text{ mm}$
$1\text{ mm}$
$\le 40^\circ\text{C}$		 $\lambda = 0,04\text{ W/mK}$
An toàn cho người vận hành
Hệ thống cánh nâng Dạng cánh / Góc gấp
Kích thước cánh ($a \times b \times c$)
Bố trí nội bộ		 Cánh nâng / $140^\circ$
$80 \times 140 \times 560\text{ mm}$
12 cánh/mặt cắt, 10 đoạn		 Thép không gỉ 0X18H10T dày $5\text{ mm}$, đầu vào có cánh xoắn
Hệ thống dẫn động Động cơ điện
Tổng tỉ số truyền ($i$)
Cơ cấu giảm tốc
Bộ truyền hở		 A02-41-8 ($2,2\text{ kW}$, $720\text{ v/p}$)
$i = 720$
Trục vít ($i=30$) + Cặp BR kín ($i=4$)
Cặp bánh răng trụ ($i=6$)		 Hiệu suất động cơ $81%$
Hộp giảm tốc $i_h = 120$
Bánh nhỏ thép 45, bánh lớn thép 35

Hạn chế và phạm vi ứng dụng

1. Hạn chế kỹ thuật của hệ thống

  • Hiện tượng mài mòn và vỡ vụn hạt: Do thùng quay liên tục kết hợp cánh nâng đảo trộn ở độ cao nhất định, tinh thể đường dễ bị va đập cơ học dẫn đến nát hạt, tạo ra nhiều bụi đường mịn. Điều này đòi hỏi hệ thống xyclon lắng bụi và quạt hút phải đạt hiệu suất thu hồi cao để tránh thất thoát và ô nhiễm không khí xưởng.
  • Khống chế nghiêm ngặt nhiệt độ: Chế độ nhiệt bị giới hạn dưới $90 - 105^\circ\text{C}$ nhằm ngăn ngừa quá trình caramen hóa gây đổi màu đường cát trắng, do đó tốc độ sấy bị khống chế bởi khả năng chịu nhiệt của sản phẩm thay vì nâng cao nhiệt độ để rút ngắn thời gian.
  • Kết cấu cơ khí chuyển động phức tạp: Thùng sấy kích thước lớn ($1\text{ m} \times 7\text{ m}$) quay trên các con lăn đỡ đòi hỏi độ chính xác gia công lắp ráp cao, bôi trơn thường xuyên cho vành răng hở và căn chỉnh độ kín khít ở hai đầu nạp - tháo liệu.

2. Phạm vi ứng dụng

Thiết kế kỹ thuật này đáp ứng trực tiếp quy mô sản xuất công nghiệp tại các nhà máy đường tinh luyện với công suất xử lý $8\text{ tấn nguyên liệu/giờ}$. Đồng thời, nguyên lý tính toán và kết cấu thùng quay này có thể mở rộng áp dụng cho việc sấy các nông sản, hóa chất dạng hạt rời có tính chất tương đồng như muối tinh, mì chính (bột ngọt), phân bón hóa học hạt nhỏ.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành thiết thực cho:

  • Sinh viên và giảng viên ngành Kỹ thuật Thực phẩm, Kỹ thuật Hóa học, Kỹ thuật Nhiệt - Lạnh: Cung cấp phương pháp mẫu mực về tính toán nhiệt - ẩm theo đồ thị Ramzin, xác định sai lệch quá trình sấy thực tế ($\Delta < 0$) và các bước thiết kế hoàn chỉnh từ công nghệ đến cơ khí chế tạo.
  • Kỹ sư thiết kế thiết bị chế biến: Cung cấp các công thức tính toán độ dày thân vỏ chịu lực, kiểm tra điều kiện bền cơ học, tính toán truyền nhiệt đa lớp và lựa chọn chuỗi tỉ số truyền dẫn động cho thiết bị hình trụ quay cỡ lớn.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao hệ thống sấy đường lại chọn phương thức sấy xuôi chiều thay vì ngược chiều?

Trong sấy đường cát, phương pháp sấy xuôi chiều (cùng chiều) được lựa chọn vì đường ở trạng thái ẩm ($1,2%$) chịu được nhiệt độ cao tốt hơn khi ở trạng thái khô ($0,6%$). Khi vào đầu thùng, đường ẩm tiếp xúc ngay với không khí nóng nhất ($90^\circ\text{C}$) giúp bốc ẩm nhanh mà không lo bị cháy. Đến cuối thùng, khi đường đã khô và dễ bị biến màu, nhiệt độ tác nhân sấy đã giảm xuống ($40^\circ\text{C}$), đảm bảo chất lượng cảm quan và màu trắng tự nhiên của hạt đường.

2. Thân thùng sấy được chế tạo bằng vật liệu gì và độ dày bao nhiêu?

Thân thùng sấy được chế tạo bằng thép không gỉ 0X18H10T nhằm đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và chống ăn mòn hóa học. Chiều dày tổng cộng của thân thùng là $5\text{ mm}$ (bao gồm chiều dày chịu áp lực tính toán $0,32\text{ mm}$ và tổng các đại lượng bổ sung dung sai, bào mòn cơ học, chế tạo $4,68\text{ mm}$).

3. Cấu tạo lớp cách nhiệt của thùng sấy gồm những gì để đảm bảo an toàn lao động?

Lớp cách nhiệt gồm lớp bông thủy tinh dày $12\text{ mm}$ ($\lambda = 0,04\text{ W/mK}$) bọc ngoài vỏ thép 0X18H10T, ngoài cùng được bọc lớp tôn thép bảo vệ CT3 dày $1\text{ mm}$. Kết cấu này giữ nhiệt độ bề mặt ngoài của thùng không vượt quá $40^\circ\text{C}$, giúp công nhân làm việc an toàn bên cạnh thiết bị và giảm tổn thất nhiệt ra môi trường.

4. Động cơ và cơ cấu giảm tốc được lựa chọn có thông số như thế nào để quay thùng với tốc độ 1 vòng/phút?

Đồ án lựa chọn động cơ điện không đồng bộ ba pha A02-41-8 (công suất định mức $2,2\text{ kW}$, tốc độ $720\text{ vòng/phút}$). Để giảm từ $720\text{ v/p}$ xuống $1\text{ v/p}$ (tỉ số truyền chung $i = 720$), hệ thống sử dụng:

  • Hộp giảm tốc trục vít – bánh răng có tỉ số truyền $i_h = 120$ (trục vít $i_{tv} = 30$, cặp bánh răng trụ kín $i_{12} = 4$).
  • Bộ truyền bánh răng trụ hở ngoài hộp giảm tốc truyền đến vành răng gắn trên thân thùng với tỉ số truyền $i_{23} = 6$.

Kết luận

Đồ án đã hoàn thành trọn vẹn nhiệm vụ tính toán và thiết kế kỹ thuật hệ thống sấy đường kiểu thùng quay liên tục với năng suất nhập liệu $8000\text{ kg/h}$. Các kết quả tính toán nhiệt động và kết cấu cơ khí đã xác định chính xác kích thước thùng ($\varnothing 1,0\text{ m} \times 7,0\text{ m}$), chế độ nhiệt sấy xuôi chiều an toàn ($90^\circ\text{C} \rightarrow 40^\circ\text{C}$), lớp cách nhiệt bông thủy tinh $12\text{ mm}$ và hệ thống dẫn động cơ khí bền vững. Công trình là tài liệu kỹ thuật có giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho việc triển khai thiết bị sấy đường tinh luyện quy mô công nghiệp.