Tài liệu đồ án sấy cơm dừa tầng sôi

Chương I TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY SẤY 1. Thông Số Thiết Kế - Vật liệu: (chọn vật liệu sấy là cơm dừa) có các thông số sau theo [TL1/t260]: Năng suất máy sấy: 2000 kg/h Đường kính vật liệu: d = 2,28 mm Khối lượng riêng:  = 400 kg/m3 Nhiệt dung riêng: c = 2,85 kJ/kg độ Hệ số dẫn nhiệt:  = 0,425 W/m.K Độ ẩm ban đầu của vật liệu: đ = 25 % Độ ẩm cuối của vật liệu:  c = 13,5 % - Tác nhân: Không khí khô, được gia nhiệt bởi khói của than đá qua calorife khí – khói. Trước khi vào calorife: t0=320C, 0= 80% Sau khi ra khỏi calorife: t1= 900C Nhiên liệu sấy là hơi bão hòa ẩm p = 5 bar 2. Tính Toán 2.1. Tính Toán Quá Trình Sấy Lý Thuyết(theo TL[1]/t260) 2.1.1 tính toán thông số tại các điểm nút Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 a. Thông số tác nhân trước khi đưa vào calorife (khí ngoài trời) Địa điểm lắp đặt tại Tp Hồ Chí Minh có: t0 = 320C, 0 = 80 (%) lấy theo nhiệt độ và độ ẩm trung bình hàng năm. t0 = 320C: Tra bảng nước và hơi nước bão hòa theo nhiệt độ (phụ lục 13, TL [1]/t309) ta được: pbh = 0,047934 (bar). Dung ẩm: d 0  0,621. = 0,621. ph  0 . pbh  0,621. p  ph p   0 . pbh 0,8.0,047934  0,02476 1  0,8.0,047934 (kg/kgkk). Enthalpy: I 0  1,0048.t 0  d 0 .(2500  1,842.t 0 ) = 1,0048.32 + 0,02476.(2500 + 1,842.32) = 95,51 (kJ/kg). b. Thông số tác nhân sau khi khỏi calorife (trước khi vào ra máy sấy) Nhiệt độ tác nhân sấy khi sấy cơm dừa bằng sấy tầng sôi thường từ 85 – 950C. Ở đây chọn nhiệt độ tác nhân: t1 = 900C. Tra bảng nước và hơi nước bão hòa theo nhiệt độ, ta được: pbh = 0,7011 bar. Quá trình gia nhiệt tác nhân sấy trong calorife là quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm nên: Dung ẩm: d1 = d0 = 0,02476 (kg/kgkk). Độ ẩm sau khi gia nhiệt: 1  d1 . p 0,02476.1   0,055  5,5 (%) (0,621  d1 ). pbh (0,621  0,02476).0,7011 Enthalpy: I1  1,0048.t1  d1 .(2500  1,842.t1 ) = 1,0048.90 + 0,02476.(2500 + 1,842.90) = 156,437 GVHD: MSc.Bùi Trung Thành (kJ/kg). -1- ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 c. Thông số tác nhân sau khi ra khỏi máy sấy Đối với quá trình sấy lý thuyết: I2 = I1 = 156,437 (kJ/kg). Nhiệt độ tác nhân sau khi ra khỏi máy sấy: Thông thường chọn t2 = 1,15.tư. Nhiệt độ bầu ướt tại điểm 1 tra theo đồ thị I – d với Iư = I1 và ư = 1 là 410C. Do đó: t2 = 1,15.tư = 1,15.41 = 470C. Tra bảng nước và hơi nước bão hòa theo nhiệt độ, ta được: pbh = 0,10684 bar. Dung ẩm: d2  I 2  1,0048.t 2 156,437  1,0048.47   0,0422 2500  1,842.t 2 2500  1,842.47 (kg/kgkk). Độ ẩm sau khi sấy: 2  d2.p 0,0422.1   0,5956  59,56 (%) (0,621  d 2 ). pbh (0,621  0,0422).0,10684 Lượng nguyên liệu đầu vào máy sấy: G1  G2 100   2 100  13,5  2000.  2306,667 100  1 100  25 (kg/h). Lượng ẩm cần tách khỏi vật liệu sấy: W = G1 – G2 = 2306,667 – 2000 = 306,667 (kg/h). Chi phí tác nhân riêng (lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm): l0  1 1   57,339 d 2  d 0 0,0422  0,02476 (kgkk/kg ẩm) Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi lượng ẩm trong vật liệu sấy: L0  W .l0  306,667.57,339  17584 (kg/h). Lượng không khí ẩm cần thiết: Gk  L0 .(1  d1 )  17584.(1  0,02476)  18019 (kg/h). Công suất của calorife: Q  Gk .( I 1  I 0 )  18019 .(156,437 - 95,51)  304,956 3600 (kW). Lượng hơi cần cung cấp: ta có phương trình cân bằng nhiệt .Gh .( I h  I n )  Gk .( I1  I 0 ) GVHD: MSc.Bùi Trung Thành -2- ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 Chọn hơi bão hòa ẩm có độ khô là 0,9. Nước ngưng tụ là nước sôi ở áp suất 5bar, hiệu suất nhiệt là 70%. Vậy Gk .( I 1  I 0 ) .( I h  I n ) Gh  Tra bảng nước và hơi nước bão hòa theo áp suất 5bar ta được:  I   2749 (kJ/kg). I   640,1 (kJ/kg). I h  I   x.( I   I )  640,1  0,9.(2749  640,1)  2538 (kJ/kg). I n  640,1 (kJ/kg). Gh  18019.(156,437  95,51)  826,36 0,7.(2538  640,1) (kg/h). 2.1.2. Tính Toán Vận Tốc Tác Nhân Sấy a. Xác định đường kính tương đương của cơm dừa Sử dụng phương pháp sàng rây ta có thể xác định được đường kính tương đương của hạt. Bằng thực nghiệm cụ thể đã xác định được đường kính hạt đường là 2,28mm. dtđ = 2,28mm = 2,2810–3 m  R = 1,14mm = 1,14.10–3 (m). b. Vận tốc bắt đầu tạo ra chế độ sôi VS Lúc bằng đầu chế độ sôi, trở kháng thủy lực của dòng tác nhân sấy ở vận tốc VS cân bằng với trọng lực của khối hạt. Khi đó, tiêu chuẩn Reynolds được tính theo công thức sau: Re s  Ar  1  150  3   1, 75.Ar   3  Trong đó: + Ar: là tiêu chuẩn Archimet được tính bằng: Ar  g.dtd3 .k ( v  k )  k2 + : là độ xốp của khối hạt. Lúc bắt đầu chế độ sôi thường lấy =0,4. Thông số vật lý của không khí khô ở 900C theo phụ lục 15 [TL1/t313]là: GVHD: MSc.Bùi Trung Thành -3- ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 k = 0,972 (kg/m3). cpk = 1,009 (kJ/kg). k = 3,13 (W/m.K). k = 21,5.10– 6 (Ns/m2). ak = 31,9.10– 10 (m2/s). k = 22,1.10– 6 (m2/s). Pr = 0,69 (m/s2). g = 9,81 Vậy tiêu chuẩn Archimedes: 9,81.2, 283.109.0,972.(400  0,972) Ar   92333 22,12.1012 Vậy tiêu chuẩn Reynolds: Re S  92333  1  0,4  1,75.92333 150.  3  0,4 3  0,4   31,064 Thử lại trị số Reynold theo tiêu chuẩn Phedorov: Fe  d td .3 4.g.(  v   k ) 4.9,81.(400  0,972)  2,28.10 3.3  50,698 2 3. . k 3.22,12.10 12.0,972 Tính tốc độ VS công thức Egun: Khi 20 < Re < 1000: VS  g.d td2 .(  v   k ) 9,81.2,28 2.10 6.(400  0,972)   0,574 (m/s). 1650. k 1650.21,5.10 6 c. Vận tốc làm việc tối ưu Vt  Re t . k d td Tính tiêu chuẩn Reynolds theo tiêu chuẩn Phedorov: Ở chế độ làm việc tối ưu: Re t  (0,19  0,285).Fe1,56  0,285.50,6981,56  130,206 GVHD: MSc.Bùi Trung Thành -4- ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Vt  Đồ Án Chuyên Ngành 2 130,206.22,1.10 6  1,262 2,28.10 3 (m/s). Tính tiêu chuẩn Reynolds theo tiêu chuẩn Archimedes: Ở chế độ làm việc tối ưu: Re t  (0,22  0,33).Ar 0,52  0,33.923330,52  126,037  Vt  126,037.22,1.10 6  1,222 2,28.10 3 (m/s). 1,262  1,222  0,033  3,3 1,222 (%). Vậy sai số:   Chọn Vt = 1,222 (m/s). d. Vận tốc tới hạn trên Thời điểm này tương ứng với độ xốp lớn nhất   1 , bắt đầu có sự lôi cuốn các hạt vật liệu theo dòng khí. Tốc độ trạng thái này được xác định theo các tiêu chuẩn sau: Tiêu chuẩn Reynolds: Re th  Ar 18  0,61. Ar  92333 18  0,61. 92333  454,044 Tiêu chuẩn Lyasenco: Re 3th 454,044 3 Ly    1013,764 Ar 92333 Tốc độ tới hạn của dòng khí: Vmax  3 3 Ly. k .g.(  v   k )  k2 1013,764.21,5.10 6.9,81.(400  0,972)  4,486 0,972 2 (m / s ). e. xác định độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy Ta xác định độ ẩm cân bằng của vật liệu bằng công thức nghiệm của Egorov 1  100  2   cb  k1  0,435.k 2 . ln   100    GVHD: MSc.Bùi Trung Thành -5- ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 Trong đó: k1, k2: Là những hằng số thực nghiệm và được đoán định trong những khoảng ẩm độ cân bằng hạt và độ ẩm tương đối của không khí. Lúc này cbh  (8  15) % và 10<  <80 %, thì k1 = 2,7 và k2 = 19,5 Vậy độ ẩm cân bằng của vật liệu: 1  100  2  cb  2,7  0,435.19,5. ln    9,5  100  80  (%). 2.1.3: Xác Định Thời Gian Sấy Vật Liệu (có 3 giai đoạn sấy) [1]/t99. a. Thời gian đốt nóng vật liệu Thông số nhiệt độ theo quang hệ:  Với: t k  1 tk  0 tk = tm = 90 (0C). 0 = t0 = 32 (0C). 1 = tư = 41 (0C). Vậy:   90  41  0,845 90  32 (0C). Tiêu chuẩn Biot: Bi   q .R  Trong đó:  q : Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (hệ số cấp nhiệt từ không khí nóng tới bề mặt vật liệu):  (Vk . k ) 0,6 (1,222.0,972) 0,6  q  3,6.  3 , 6 .  45,496 (2.R) 0, 4 (2.1,14.10 3 ) 0, 4 (W/m2 K).  : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu,  = 0,425 (W/mK). R: Bán kính vật liệu, R= 1,14.10-3 (m). Bi  45,496.1,14.10 3  0,122 0,425 Tra đồ thị hình 5.11 [TL/2] biểu diễn quan hệ Fo = f(,Bi) ta xác định được tiêu chuẩn Fo = 1,57. GVHD: MSc.Bùi Trung Thành -6- ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 Vậy thời gian đốt nóng vật liệu: 0  Fo.R 2 a Hệ số dẫn nhiệt độ của vật liệu: a  (m2/s).  v .C v Theo [TL1/t265] chọn a = 1,634.10-7  t0  1,57.1,14 2.10 6  12,5 1,634.10 7 (m2/s). (s). Giai đoạn sấy đẳng tốc: U 100.J 2b R.v Trong đó: J 2b  (%h). J 1b , cường độ bay hơi ẩm trên bề mặt vật sấy. r Với: nhiệt ẩn hóa hơi: r = 2500 (kJ/kg). Mật độ dòng nhiệt: J1b  1 (tm  tb ) (kJ/m2h.K). Mà: tm = 90 0C tb = 41 0C Vận tốc tác nhân sấy là 1,222 (m/s) < 2 m/s thì hệ số trao đổi nhiệt đối lưu: 1  5,6  4.V  5,6  4.1,222  10,488 (W/m2K) = 37,757 (kJ/m2h.K). Vậy:  J 1b  37,757.(90  41)  1850 J 2b  1850  0,74 2500 (kJ/m2h). (kg/m2h). Vậy tốc độ sấy: U 100.0,74  162,281 1,14.10 3.400 (%h). b. Thời gian sấy giai đoạn đẳng tốc Chuyển đổi từ độ ẩm cơ sở ướt sang độ ẩm cơ sở khô: - 1 = 25%  k1 = 33,3 (%). - 2 = 13,5%  k2 = 15,6 (%). GVHD: MSc.Bùi Trung Thành -7- ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh -  cb = 9,5% Đồ Án Chuyên Ngành 2  kcb = 10,5 (%). Ta có: Hệ sấy tương đối:  1,8 k1  1,8  0, 054 33,3 Độ ẩm tới hạn: 1 x1    cb  1  10,5  29, 02 0, 054 (%). Vậy thời gian sấy đẳng tốc: t1  k1  x1 U  33,3  29, 02  0, 02637 (h) = 95 162, 281 (s). c. Thời gian sấy giai đoạn giảm tốc: t2  2,3  x1  cb  2,3  29, 02  10,5  lg  lg    .U  k 2  cb  0, 054.162, 281  15, 6  10,5  = 0,14699 (h) = 529 Hay t2   (s). 1 1 ln   .(k 2  cb )    ln  0, 054.(15, 6  10,5)   .U 0, 054.162, 281 = 0,14715 (h). d. Tổng thời gian sấy: t = t0 + t1 +t2 = 12,5 + 95 + 529 = 636,5 (s) = 10,608 (phút). 2.2. Tính Toán Quá Trình Sấy Thực [TL1/t267] 2.2.1. Tính Nhiệt Cho Thiết Bị Sấy a. Tổn thất do vật liệu sấy mang đi Ta có: Q2  G2 .CV .(tV 2  t0 )  qV  Trong đó: (kJ/kg). G2 .CV .(tV 2  t 0 ) W (kJ/kg ẩm). G2 = 2000 (kg/h). W = 306,667 (kg/h). tV 2  t 2  (5  10)  47  5  42 (0C). CV: Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy ở độ ẩm  2 GVHD: MSc.Bùi Trung Thành -8- ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 CV  CVK .(1  2 )  Ca .2  2,85.(1  0,135)  4,186.0,135 (kJ/kg0C). = 3,03 (kJ/kg0C). Trong đó: Cvk: Nhiệt dung riêng của cơm dừa, C vk = 2,85 2000.3,03.(42  32)  197,608 306,667 Vậy: qV  (kJ/kg ẩm). b. Tổn thất nhiệt ra môi trường: Ta tiến hành tính toán kích thước sơ bộ của buồng sấy: Lượng vật liệu thường xuyên nằm trên ghi: Chọn G = 2 2 G2  .2000  800 5 5 (kg) - Thể tích ghi phân phối khí: V G V  800 2 400 (m3). - Diện tích ghi phân phối khí: Ghi có dạng hình chữ nhật a.b, chiều cao khối hạt h thì V = a.b.h và S = a.b. Chọn sơ bộ chiều cao khối hạt là h = 200 mm.  S  a.b  V 2   10 h 0, 2 (m2). Chọn a = 2 m thì b = 5 m. Vậy chọn ghi có kích thước a = 2 m và b = 5 m. - Diện tích xung quanh buồng sấy: Để dễ tính ta có thể quy đổi hình dạng buồng sấy về hình trụ chiều dài là 5 m và đường kính H = 2 m thì: Sxq = 2.Smb + Strụ – Ssàn + Diện tích hai mặt bên: Smb   .H 2 4   .22 4  3,14 (m2). + Diện tích trụ: Strụ = .H.b = .2.5 = 31,4 (m2). + Diện tích sàn: GVHD: MSc.Bùi Trung Thành -9- ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Đồ Án Chuyên Ngành 2 Ssàn = a.b = 2.5 = 10 (m2). Sxq = 2.3,14 + 31,4 – 10 = 27,68 (m2). Tính toán tổn thất: Giả thiết thiết bị sấy được làm bằng thép dày 1 = 2 mm, hệ số dẫn nhiệt 1 = 50 (W/mK), bên ngoài được bọc một lớp bông thủy tinh cách nhiệt dày 2 = 50 mm, hệ số dẫn nhiệt 2 = 0,055 (W/mK). Ngoài cùng là lớp tole dày 0,5 mm, lớp tole xem như cách nhiệt hoàn toàn. Ta có: tf1 = tm = 90 (0C). tf2 = t0 = 32 (0C). Không khí trong buồng chuyển động đối lưu cưỡng bức với vận tốc 1,222 m/s nên mật độ dòng nhiệt được tính: qmt1  1 .(t f 1  t w1 ) (W/m2). Truyền nhiệt qua tấm thép là dẫn nhiệt qua vách phẳng có mật độ dòng nhiệt: q mt 2  1 .(t w1  t w2 ) 1 (W/m2). Hệ số dẫn nhiệt trên một đơn vị chiều dày: 1 50   25000  1 0,002 Do tỷ số (W/K). 1 quá lớn nên xem như tw1 = tw2. 1 Truyền nhiệt qua lớp bông thủy tinh cũng là dẫn nhiệt qua vách phẳng có mật độ dòng nhiệt: q mt 3  2 0,055 .(t w2  t w3 )  .(t w2  t w3 )  1,1.(t w2  t w3 ) 2 0.05 (W/m2). Tỏa nhiệt ra bên ngoài xem như là đối lưu tự nhiên chảy rối với hệ số tỏa nhiệt đối lưu: 2 = 1,715.(tw3 – tf2)0,333 (W/m2K). Vậy mật độ dòng nhiệt: GVHD: MSc.Bùi Trung Thành - 10 - ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 q4   2 .(t w3  t f 2 )  1,715.(t w3  32)1,333 (W/m2). Giả sử quá trình truyền nhiệt là ổn định: Ta có: qmt1 = qmt2 = qmt3 = qmt4 Vậy ta có hệ phương trình: qmt1  10, 488.(90  tw1 )  qmt 3  1,1.(tw 2  tw3 )  1,333 qmt 4  1, 715.(tw3  32) Ta có: t w3  t w1  q mt1 1,1 vì (tw1 = tw2).  2  1,715.(t w3  32) 0,333 Dùng phương pháp lặp, giả định đã biết tw1 rồi tìm ra giá trị của tw3,  2 theo tw1. Giải hệ phương trình trên ta có bảng giá trị sau: tw1 qmt1 tw3 2 qmt4 (0C) (W/m2) (0C) (W/m2K) (W/m2) 1 90 0 90 6,63 384,515 2 89 10,488 79,465 6,201 294,354 3 88 20,976 68,931 5,704 210,667 4 87 31,464 58,396 5,1 134,64 5 86 41,952 47,862 4,305 68,287 6 85,6 46,147 43,648 3,884 45,246 37,327 tw1 = 85,6 2,994 15,948 (0C). STT 7 85 52,44 Vậy chọn nhiệt độ bề mặt trong: Nhiệt độ bề mặt ngoài: tw3 = 43,65 (0C). Hệ số tỏa nhiệt ra bên ngoài: 2 = 3,884 (W/m2K). Mật độ dòng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt truyền nhiệt: q = k.(tf1-tf2) = k.(90 – 32) Ta có Hệ số truyền nhiệt: GVHD: MSc.Bùi Trung Thành - 11 - ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh k 1 1 1  1  2 1   1 2  2 Đồ Án Chuyên Ngành 2  1 1 0, 002 0, 05 1    10, 488 50 0, 055 3,884  0, 792  (W/m2K). q = 0,792.(90-32) = 45,936 (W/m2) = 165,37 (kJ/m2h). Tổn thất nhiệt ra môi trường: Qmt = Sxq.q = 27,68.165,37 = 4577,44  qmt  Qmt 4577,44   14,93 W 306, 667 (kJ/h). (kJ/kg ẩm). Nhiệt lượng có ích: Ta có: q1 = i2 – Ca.t0 Với: i2 = r + Cpk.t2 = 2500 + 1,842.47 = 2586,574 (kJ/kg ẩm). Vậy: q1 = 2586,574 – 4,186.32 = 2452,622 (kJ/kg ẩm). Tổng tổn thất nhiệt:   Ca .t0  qv  qmt  4,186.32  197,608  14,93  78,586 (kJ/kg ẩm). c. Xác định thông số quá trình sấy thực bằng phương pháp tính toán: Trong quá trình sấy lý thuyết ta xác định điểm 2 nhờ giả thuyết I1 = I2 trong quá trình sấy thực tồn tại một giá trị nhiệt tổn thất  . Ta tiến hành xây dựng đồ thị I – d cho quá trình sấy thực: GVHD: MSc.Bùi Trung Thành - 12 - ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 Ta có lượng chứa ẩm: d2  d0  C dx (d 0 ).(t1  t 2 ) i2   Mà ta có: Cdx(d0) = Cpk + Cpa.d0 = 1,0048 + 1,842.0,02476 = 1,05 (kJ/kgK). Vậy: d 2  0, 02476  1, 05.(90  47)  0, 0417 2586,574  (78,586) (kg/kgkk). Nhiệt lượng riêng: I2 = Cpk.t2 + d2.i2 = 1,0048.47 + 0,0417.2586,574 = 155,1 (kJ/kg). Độ ẩm tương đối: 2  p.d 2 pbh2 .(0,621  d 2 ) Ta có:  4026,42  4026,42   pbh2  exp 12    exp 12    0,1051 (bar). 235,5  t 2  235,5  47    Vậy: 2  1.0, 0417  0,5987 = 59,87 0,1051.(0, 621  0, 0417) (%). Chi phí tác nhân riêng: l 1 1   59, 032 d 2  d0 0, 0417  0, 02476 (kgkk/kgẩm). Tổn thất nhiệt do TNS mang theo: q2 = l.Cdx(d0).(t2 – t0) = 59,032.1,05.(47 - 32) = 929,754 (kJ/kg ẩm). Lượng không khí cần thiết thực tế: L = l.W = 59,032.306,667 = 18103 (kgkk/h) = 5,029 (kgkk/s). Nhiệt lượng tiêu hao riêng: q = l.(I1 – I0) = l.(I2 – I0) -  = 59,032.(156,437 – 95,51) = 59,032.(155,1 – 95,51) –(-78,586) (kJ/kg ẩm). = 3596,3 * Tính theo phương trình cân bằng nhiệt lượng: q’ = q1 +q2 +qv +qmt = 2452,662 +929,754 +197,608+14,93 GVHD: MSc.Bùi Trung Thành - 13 - ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 (kJ/kg ẩm). = 3594,954 Ta có sai số:   3596,3  3594,954 .100%  0, 037 (%). Tính toán trên chính xác. 3596,3 Ta được bảng cân bằng nhiệt lượng và hiệu suất buồng sấy: Đại lượng STT Ký hiệu Giá trị Hiệu suất (kJ/kg ẩm) (%) 1 Nhiệt lượng có ích q1 2452,662 68,23 2 Tổn thất do TNS mang đi q2 929,754 25,86 3 Tổn thất do VLS mang đi qv 197,608 5,49 4 Tổn thất ra môi trường qmt 14,93 0,42 5 Tổng nhiệt lượng tiêu hao q 3594,954 100 Nhiệt lượng tiêu hao cho cả quá trình sấy thực: Q = W.q = 306,667. 3594,954 = 1102454 (kJ/h) = 306,2 (kW). 2.2.2. Xác Định Không Gian Máy Sấy Từ những tính toán trên ta xác định được không gian máy sấy, như sau: - Vận tốc tác nhân thổi qua ghi máy sấy là V1 = 1,222 (m/s). - Diện tích ghi chọn là F1 = 2x5 = 10 (m2). - Chọn phần rộng nhất mặt cắt ngang máy sấy là V2 = 0,5 (m/s). Tính đến tổn thất qua ghi phân phối khí và chiều cao chuyển động của không khí nên chọn F2 = 3x5 = 15 (m2). Từ đó ta tính trở lực qua lớp sôi: PG  G1 .g  h.(1   ).(  v   k ).g FP Trong đó:  : độ xốp lớp sôi.  18. Re  0,36. Re 2    Ar     0 , 21  18.126,037  0,36.126,037 2   92333     0, 21  0,598 h: chiều cao lớp sôi. h  h0 . 1 0 1  0,4  0,2.  0,298 (m) = 298 1  1  0,598 GVHD: MSc.Bùi Trung Thành - 14 - (mm). ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 Với: h0: chiều cao lớp hạt, h0 = 200 Vậy: PG  0,298.(1  0,598).(400  0,972).9,81  468,937 GVHD: MSc.Bùi Trung Thành - 15 - (mm). (Pa). ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 Chương II TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TÍNH CHỌN SICLON Thể tích không khí cần vận chuyển: Gtn = L k  5,029  5,174 0,972 (m3/s) Thể tích không khí qua siclon: Gsiclon = Gtn = 5,174 (m3/s) Chọn: V2 = 6 m/s F2  D1 = Gsiclon 5,174   0,862 V2 6 4.F2   4.0,862  1, 05 3,14 (m2) (m) D = 2D1 = 2,1 (m) D2 = 0,4D1 = 0,42 (m) h1 = 1,25D1 = 1,3125 (m) h2 = 2,2D1 = 2,31 (m) Chọn d = 0,5m; V1 = 15m/s đủ để dòng khí xoáy trong Siclon: b = h1 – d = 0,8125 (m) Giải hệ phương trình: a  0, 425 m a.b  F1 0,8125a  F1    2 15F1  5,174  F1.V1  Gsiclon  F1  0,345 m Vậy chọn a = 0,43m GVHD: MSc.Bùi Trung Thành - 16 - ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 Hoặc có thể chọn siclon từ bảng 7.5 (“Tính toán và thiết kế hệ thống sấy công nghiệp – Bùi Trung Thành) theo thể tích không khí qua siclon, ta có bảng quan hệ kích thước của siclon như sau: V (m3/h) D a 18626,4 2,5 0,625 1,25 b d h1 h2 h3 D1 D–a 0,5 0,88 1,145 2 1,2 1,875 TÍNH CHỌN CALORIFE KHÍ – HƠI. Để nâng nhiệt độ không khí lên trước khi đưa vào máy sấy, ta dùng calorife dạng ống truyền nhiệt, trên bề mặt ống có gân để tăng bề mặt trao đổi nhiệt. Chất tải nhiệt đi trong ống là hơi nước bão hoà có áp suất p = 5 bar. Tác nhân sấy là không khí nóng sau khi qua calorife có nhiệt độ là 900C. Tính bề mặt truyền nhiệt của calorife : Ta có: Qc = k.F. ttb , W + k : Hệ số truyền nhiệt, W/m2.độ + ttb : Hiệu số nhiệt độ trung bình, độ GVHD: MSc.Bùi Trung Thành - 17 - ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 + F : Diện tích bề mặt truyền nhiệt, m2 Qc , m2 k .ttb F= Tính nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi W kg ẩm: Q = W.q = 306,667. 3594,954 = 1102454(kJ/h) = 306,2 (kW). Nhiệt lượng thực tế do calorife cung cấp: Qct = Qc   1102454  1224948,9 , kJ/h 0,9 +  : Hiệu suất cung cấp nhiệt, với  = 90% Lượng hơi cần cung cấp cho calorife: Ta có: Qct  Gh (ih1  ih 2 )  Gh  Qct (ih1  ih 2 ) Tra bảng nước và hơi nước trên đường bão hòa ở p = 5bar, ta được: tbh = 151,840C; i” = 2749 kJ/kg; i’= 640,1 kJ/kg; Với độ khô x = 0,9 thì ih1 = x.i” + (1 – x)i’ = 0,9.2749 + 0,1.640,1 = 2538,11 kJ/kg Hơi ra khỏi calorife là nước ngưng ở áp suất 5 bar nên ih2 = i’ = 640,1 kJ/kg. Vậy lượng hơi cần thiết cho calorife là: Gh  1224948,9  645,38 kg/h  0,179 kg/s (2538,11  640,1) Tính hiệu số nhiệt độ trung bình ttb : Áp suất hơi nước bão hoà p = 5 bar, ta có nhiệt độ hơi nước bão hoà tương ứng là tbh = 151,840C. GVHD: MSc.Bùi Trung Thành - 18 - ĐHNL4LT Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đồ Án Chuyên Ngành 2 + tmax = 151,84 – 32 = 119,840C + tmin = 151,84 – 90 = 61,840C  ttb  tmax  tmin 119,84  61,84   87, 670 C tmax 119,84 ln ln 61,84 tmin Tính hệ số truyền nhiệt k: a) Chọn kích thước calorife, chọn chiều lưu thể hơi nước đi trong ống vuông góc với chiều không khí được gia nhiệt trong calorife - Chọn ống truyền nhiệt có gân vuông góc với trục ống + Đường kính ngoài của ống Dh = 0,057 m + Chiều cao ống H = 1,5 m + Chiều dày thành ống  = 0,003 m + Chiều dày gân ’ = 0,001 m + Đường kính gân D = 1,3.Dh = 1,3 x 0,057 = 0,074 m + Bước ống thường lấy t1 = (1,21,5).Dh, chọn t1 =1,5.Dh  t1 = 1,5 x 0,057 = 0,085 m + Bước gân t2 tính theo : 3  Dh  4,8 t2 + Chọn Dh/t2 = 4  t2 = Dh/4 = 0,057/4 = 0,014 m + Chiều cao gân h = D  Dh 0,074  0,057 = = 0,009 m 2 2 + Số gân trên 1 ống: m = 1,5 H = = 107 gân 0,014 t2 + Tổng chiều dài số gân trên ống: l = m.’ = 107 x 0,001 = 0,107 m + Chiều dài phần ống không gân: L1 = H – l = 1,5 – 0,107 = 1,393 m b) Tính toán calorife: - Diện tích xung quanh ống không kể gân: F1 = .Dh.L1 = 3,14 x 0,057 x 1,393 = 0,249 m2 - Diện tích mặt đứng của tổng số gân trên một ống: GVHD: MSc.Bùi Trung Thành - 19 - ĐHNL4LT