Tài liệu đồ án quá trình và thiết bị hầm sấy chuối

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2014 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 3 Chƣơng I: Chọn và thuyết minh qui trình công nghệ ................................................ 4 1.1. Định nghĩa sấy ............................................................................................ 4 1.2. Phân loại ..................................................................................................... 4 1.3. Nguồn gốc của chuối .................................................................................. 4 1.4. Phân loại chuối ở Việt Nam ....................................................................... 4 1.5. Thành phần hóa học của chuối ................................................................... 5 1.6. Các nhân tố ảnh hƣởng đến chuối trong quá trình sấy ............................... 5 1.7. Chọn thiết bị phù hợp ................................................................................. 5 Chƣơng II. Phân tích, lựa chọn phƣơng pháp, dạng chế độ sấy ................................ 6 2.1. Lƣợng ẩm bay hơi tính theo giờ ................................................................. 6 2.2. Lựa chọn phƣơng pháp sấy ........................................................................ 6 2.3. Chọn chế độ sấy.......................................................................................... 6 2.4. Sơ đồ công nghệ hệ thống sấy .................................................................... 7 Chƣơng III. Tính toán cân bằng vật chất và năng lƣợng ........................................... 8 3.1. Các thông số của không khí trong hệ thống ............................................... 8 3.2. Biểu diễn các thông số trạng thái của TNS lên đồ thị I-d ........................ 10 3.3. Tính toán thời gian sấy ............................................................................. 10 3.4. Xác định kích thƣớc thiết bị sấy ( xe, khay, hầm sấy) ............................. 12 3.5. Tính toán nhiệt hầm sấy ........................................................................... 14 3.6. Tính toán quá trình sấy thực ..................................................................... 17 3.7. Biễu diễn các thông số trạng thái của TNS trên đồ thị I-d ....................... 21 Chƣơng IV: Tính toán các thiết bị phụ thiết kế calorifer-chọn quạt-chọn nồi hơi .. 22 4.1. Tính toán thiết kế calorife......................................................................... 22 4.2. Tính toán chọn quạt .................................................................................. 28 Page 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2014 4.3. Chọn nồi hơi: ............................................................................................ 34 4.4. Chọn tời kéo mặt đất: ............................................................................... 35 Chƣơng V: Kết Luận ................................................................................................ 36 Chƣơng VI: Tài liệu tham khảo ............................................................................... 37 Page 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2014 LỜI MỞ ĐẦU Thực phẩm đối với con ngƣời là vô cùng quan trọng, nó giúp chúng ta có thể sống, tồn tại và phát triển. Ở Việt Nam, nền công nghiệp thực phẩm cũng ngày càng phát triển hoàn thiện về chất lƣợng và mẫu mã. Để cho nông sản, thực phẩm đạt đƣợc chất lƣợng tốt, vẫn giữ đƣợc các chất dinh dƣỡng cần, ngƣời ta sử dụng các phƣơng pháp chế biến và bảo quản thích hợp tƣơng ứng nhƣ : làm đông lạnh, sấy khô…Các phƣơng pháp này chủ yếu là làm giảm lƣợng nƣớc trong sản phẩm để làm giảm sự phát triển của vi sinh vật. Trong công nghiệp thực phẩm, sử dụng hầm sấy là một trong những hệ thống sấy thông dụng với năng suất lớn, có thể sấy liên tục hoặc bán liên tục.và đạt hiệu quả kinh tế cao, thuận tiện khi vận hành. Trong đợt thực hiện đồ án môn học lần này, đƣợc phân công làm thiết bị sấy, em xin đƣợc trình bày về thiết kế hệ thống sấy chuối bằng hầm sấy với năng suất 100kg/h. Hệ thống đƣợc lắp đặt tại tp Hồ Chí Minh với nhiệt độ không khí và độ ẩm trung bình trong năm là t=27,2oC, =77%. Với sự hƣớng dẫn của thầy Trần Tấn Việt đến nay em đã hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên với kiến thức còn hạn chế và thiếu nhiều kinh nghiệm thực tế nên quá trình tính toán và lựa chọn thông số không tránh khỏi sai sót. Em mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn quan tâm. Em xin chân thành cảm ơn! TP,Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 12 năm 2014 NGUYỄN VĂN QUỐC Page 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2014 Chương I: Chọn và thuyết minh qui trình công nghệ 1.1. Định nghĩa sấy Sấy là quá trình làm bốc hơi nƣớc ra khỏi vật liệu bằng nhiệt. Nhiệt đƣợc cung cấp cho vật liệu ẩm bằng dẫn nhiệt, đối lƣu, bức xạ hoặc bằng năng lƣợng điện trƣờng có tần số cao.Mục đích:Làm giảm khối lƣợng vật liệu, tăng độ bền và bảo quản đƣợc tốt 1.2. Phân loại Do điều kiện sấy trong mỗi trƣờng hợp sấy rất khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau, vì vậy cũng có nhiều cách phân loại thiết bị sấy:  Dựa vào TNS: thiết bí sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò, sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại, bằng dòng điện cao tầng.  Dựa vào áp suất làm việc : thiết bị sấy chân không, sấy ở áp suất thƣờng.  Dựa vào phƣơng thức làm việc : sấy liên tục hay gián đoạn.  Dựa và cấu tạo thiết bị : phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy phun… 1.3. Nguồn gốc của chuối Theo truyền thuyết, cây chuối đƣợc cho là xuất phát từ vƣờn của enden nên có tên là Musa paradise , tên này đƣợc gọi cho đến khi những ngƣời của bộ tộc African Congo gọi bằng “banana”. Chuối là cây trồng nhiệt đới đƣợc trồng ở Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Nam và các nƣớc Đông Phi, Tây Phi, Mĩ Latinh…Các loại chuối hoang dại đƣợc tìm thấy nhiều ở các nƣớc Đông Nam Á, do đó có thể cho rằng Đông Nam Á là quê hƣơng của chuối. 1.4. Phân loại chuối ở Việt Nam Chuối đƣợc trồng khắp các vùng trên đất nƣớc ta, tuy nhiên chất lƣợng và sản lƣợng chuối ở miền Nam có phần cao hơn so với miền Trung và miền Bắc, do điều kiện khí hậu miền Nam nóng ẩm phù hợp cho sự phát triển của chuối. Có nhiều giống chuối chúng thƣờng đƣợc phân biệt dựa vào hình dạng cây chuối. a) Chuối tiêu. b) Chuối sứ. c) Chuối Ngự. d) Chuối mật. e) Chuối cau. f) Chuối hột. Page 4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2014 1.5. Thành phần hóa học của chuối Chuối là loại trái cây giàu chất dinh dƣỡng. Trái chuối chín chứa 70-80% nƣớc, 20-30% chất khô, chủ yếu là đƣờng khử chiếm 55%. Hàm lƣợng protein thấp (11,8%) gồm 17 acid amin, chủ yếu là histidin. Lipid không đáng kể. Acid hữu cơ trong chuối chỉ chiếm vào khoảng 0,2%, chủ yếu là acid malic và oxalic, vì thế chuối có độ chua dịu. Chuối ít vitamin (carotene, vitamin B1, C, acid folic, inositol) nhƣng hàm lƣợng cân đối, ngoài ra còn có muối khoáng, pectin và hợp chất polyphenol. 1.6. Các nhân tố ảnh hưởng đến chuối trong quá trình sấy Sấy chuối là một quá trình làm biến đổi hóa sinh, hóa lý, cấu trúc cơ học, và các biến đổi bất lợi khác ảnh hƣởng tới chất lƣợng sản phẩm.  Biến đổi cơ học: lát chuối bị nứt, cong queo, biến đổi độ xốp…  Biến đổi hóa lý : sự thay đổi hệ keo do pha rắn (nhƣ protein, tinh bột, đƣờng...) bị biến tính.  Biến đổi hóa sinh : Những phản ứng oxi hóa, polyme hóa các hợp chất; phản ứng phân hủy vitamin và biến đổi màu 1.7. Chọn thiết bị phù hợp Nhiệt độ sấy càng cao thì tốc độ sấy càng nhanh, quá trình có hiệu quả cao. Nhƣng không thể sử dụng nhiệt độ sấy cao cho chuối vì quả chuối chịu nhiệt kém. Trong môi trƣờng ẩm, nếu nhiệt độ cao hơn 600C thì protein đã bị biến tính, trên 900C thì đƣờng bị caramen hóa, các phản ứng melanoidin, polyme hóa hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh. Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa chuối có thể bị cháy. Vì vậy để sấy chuối nhiệt độ sấy không quá cao. Để tránh, làm giảm hoặc làm chậm các biến đổi ấy, cũng nhƣ tạo điều kiện ẩm thoát ra khỏi chuối dể dàng ,đòi hỏi phải chọn thiết bị, phải có chế độ sấy thích hợp. Page 5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2014 Chương II. Phân tích, lựa chọn phương pháp, dạng chế độ sấy Lượng ẩm bay hơi tính theo giờ Với nguyên liệu là chuối đƣa vào hệ thống sấy có độ ẩm 1=75% và yêu cầu của sản phẩm sau sấy là  2=15% 2.1.  Khối lƣợng vật liệu vào thiết bị: G1=100 kg/h  Khối lƣợng vật liệu sau sấy:  Tính lƣợng ẩm bốc hơi trong một giờ: W=G1-G2=100-29,412=70,588 kg/h 2.2. Lựa chọn phương pháp sấy Để đảm bảo hiệu quả về truyền nhiệt ta sử dụng không khí nóng đi ngƣợc chiều với vật liệu sấy(VLS) làm tác nhân sấy (TNS). Với yêu cầu cầu là chuối và năng suất sấy không quá lớn chỉ dừng ở mức trung bình nên ta chọn sấy hầm không hồi lƣu. Không khí ngoài trời đƣợc lọc sơ bộ rồi qua calorife khí- hơi. Không khí đƣợc gia nhiệt đến nhiệt độ thích hợp và có độ ẩm tƣơng đối thấp đƣợc quạt thổi vào buồng sấy. Trong buồng không khí khô thực hiện việc trao đổi nhiệt-ẩm với VLS là chuối tƣơi làm cho độ ẩm tƣơng đối của không khí tăng lên , đồng thời làm hơi nƣớc trong VLS đƣợc rút ra ngoài. Sau đó đƣợc thải ra môi trƣờng. 2.3. Chọn chế độ sấy Với hệ thống hấm sấy và VLS là Chuối có thể chịu đƣợc nhiệt độ trên dƣới o 90 C. Ta sẽ chọn nhiệt độ TNS vào hầm là t1=90oC; nhiệt độ không khí ra khỏi hầm sấy là t2=38oC( lựa chọn tránh hiện tƣợng đọng sƣơng ở 35oC) Page 6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2.4. 2014 Sơ đồ công nghệ hệ thống sấy Hình 2.1: sơ đồ công nghệ của hệ thống Page 7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2014 Chương III. Tính toán cân bằng vật chất và năng lượng 3.1. 3.1.1. Các thông số của không khí trong hệ thống Với thông số không khí ngoài trời Thành phố Hồ Chí Minh: - Nhiệt độ t0=27,20C - Độ ẩm =77% Ta tính đƣợc các thông số còn lại trạng thái A - hàm ẩm d0 = 0,0178 kg ẩm/ kg kkk - Entanpy I0 = 72,648 kJ/kg kkk 3.1.2. Thông số của không khí sau calorife ( điểm B) t1= 90 0C  Entanpi của không khí ra calorife [2, 29] I1= Cpkt1 + d1(r + Cpat1)=1.90 +0,0178(2493 + 1,97.90)=137,902kJ/kgkkk Trong đó : Cpk nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk=1 kJ/kg.độ Cpa nhiệt dung riêng của hơi nƣớc, Cpa =1,97 kJ/kg.độ r nhiệt ẩn hóa hơi, r=2493 kJ/kg d1 l hàm ẩm với d1 = d0 = 0,0178 kg ẩm / kg kkk  Phân áp suất bão hòa của hơi nƣớc Pb1[2, 30] ở nhiệt độ t1=900C  4026, 42  4026, 42     Pb1  exp 12    exp 12    0, 691bar 235,5  t1  235,5  90       Độ ẩm tƣơng đối : 745 .0, 0178 Bd1 750 1    4% Pb1 (0, 622  d1 ) 0, 691(0, 622  0, 0178) 3.1.3. Thông số TNS sau quá trình sấy lý thuyết (C0) I20 = I1=137,902 kJ/kg kkk Page 8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2014 t2 = 380C  Hàm ẩm[2, 29] d 20  I 20  t2 137,902  39   0, 0388 kg ẩm/kg kkk r  C pat2 2493  1,97.39  Phân áp suất bão hòa hơi nƣớc ở t2=380C:  4026, 42  Pb 2  exp 12  235,5  t2    4026, 42      exp 12    0, 06575 bar 235,5  39      Độ ẩm tƣơng đối 20: 745 .0, 0384 Bd 20 750 20    88,8% Pb 2 (0, 622  d 20 ) 0, 06575(0, 622  0, 0384) Với độ ẩm tƣơng đối 20 =88,8% thỏa mãn điều kiện để vừa tiết kiệm năng lƣợng do TNS mang đi vừa đảm bảo không xảy ra hiện tƣợng đọng sƣơng đặt ra 80%< 20 < 95% 3.1.4. l0  Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi một kg ẩm l0: 1 1   47,5249 kg kkk/kg ẩm d 20  d0 0, 0388  0, 0178  Tổng lƣợng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy L0=Wl0=70,588.47,5249=3354,7018 kg kkk/h TNS trƣớc khi vào hầm sấy (điểm B) t1=900C ; 1=4% tra phụ lục 5[2, 349] thể tích của không khí ẩm trong một kg không khí khô vB=1,082 m3/kg kkk; tƣơng tự với t2=380C ; 1=88,8%, ta có vc0=0,96 m3/kg kkk.  Do đó : VB=L0vB=3354,7018.1,082=3629,8774 m3/h VCo=L0vCo=3354,7018.0,96= 3220,5138 m3/h Page 9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3.1.5. 2014 Lưu lượng thể tích trung bình Vo Vo=0,5(VB+VCo)=0,5(3629,8774+3220,5138)= 3425,1506 m3/h 3.2. Biểu diễn các thông số trạng thái của TNS lên đồ thị I-d Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn quá trình sấy lý thuyết 3.3. Tính toán thời gian sấy Chuối đƣợc cắt thành từng lát có đƣờng kính khoảng dc=30mm, dày hc=3mm, khối lƣợng riêng c=977kg/m3 Giả sử vận tốc sấy là w=0,44 m/s (thử lại sau)  Diện tích xung quanh lát chuối: S xq 2 dc2 2.3,14(0,03m)2    dc hc   3,14.(0,003m)(0,01m)  1,7.103 m2 4 4  Khối lƣợng 1 lát chuối: Page 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC m1   dc2 4 2014 hc c  3,14.(0,03m)2 kg (0,003m).(977 3 )  0,0021kg 4 m  Bề mặt riêng khối lƣợng của vật liệu : f  Fvl  G1 S xq G1 m1 G1  S xq m1  0, 0017m2  0,8095 m2 / kg 0, 0021kg Trong giai đoạn tốc độ sấy không đổi, chọn độ chênh lệch nhiệt độ giữa TNS và bề mặt vật liệu (tm-tb)=64-56,1=7,9K  Mật độ dòng nhiệt trên bề mặt J1b[2, 90] kJ  3, 6  W h J1b  1 (tm  tb )  (41,9481 2 )(7,9 K )  mK 1 W     2   1193, 013 kJ / m h    Cƣờng độ bay hơi ẩm J2b[2, 97] J 2b  J1b  r kJ m2 h  0,506 kg / m2 h kJ 2358 kg 1193, 013  Tốc độ sấy đẳng tốc[2, 100] : kg m2 N  100 J 2b f  100(0,506 2 )(0,8095 )  40,957 %am / h mh kg Độ ẩm đầu 1=75%, độ ẩm kết thúc giai đoạn sấy không đổi k1=35%  Thời gian sấy giai đoạn tốc độ sấy không đổi  1  1  k1 N  75%  35%  0,98 h   % 40,957 h       Độ ẩm sau 2=15% và độ ẩm cân bằng của chuối cb=3% 1,8 1,8  Hệ số   1  75  0, 024     Page 11 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2014  Thời gian sấy giai đoạn tốc độ giảm : 2   1 1 ln   (2  cb )   ln 0, 024 15%  3%   1, 27 h N 0, 024.(40,957 % / h)   Thời gian sấy =2)=2(0,98+1,27) 4,5 h Ta có =4,5h là thời gian lƣu vật liệu trong hầm sấy ; *=16h là thời gian hệ thống sấy làm việc liên tục trong 1 ngày. 3.4. Xác định kích thước thiết bị sấy ( xe, khay, hầm sấy) Để đáp ứng yêu cầu về năng suất , thiết bị ta lựa chọn là hầm sấy. VLS là lát chuối đƣợc xếp kín lên khay ( không chồng nhau), xếp lên xe gòong để đẩy vào hầm sấy. Sau khi sấy xong thì mở cửa hầm và đẩy xe gòong ra ngoài.  Kích thƣớc khay sấy Khay sấy dùng để xếp VLS là lát chuối dày khoảng 3mm; có đƣờng kính trung bình là 3 cm ; khối lƣợng 6g. Khay sấy đƣợc chế tạo từ vât liệu là tấm inox 304 dập lỗ đƣờng kính lỗ 10mm. Đƣợc tạo hình bằng phƣơng pháp đột lỗ. Kích thƣớc khay sấy là 1000x1200mm. Khối lƣợng mỗi khay sấy là 2,66 kg Hình 3.2: Khay dập lỗ Diện tích cho phép tải vật liệu lên là : (1000.1200)=1200000 mm2 Diện tích mỗi lát chuối : 3,14.302/4=706,5 mm2 Khối lƣợng chuối có thể xếp lên mỗi khay : 1500000 .6 g.0,9  9171 g  9 kg 706,5 Trung bình ta chọn trên mỗi khay sấy cho phép chất 9 kg nguyên liệu  Kích thƣớc xe gòong Page 12 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2014 Chọn xe gòong đƣợc chế tạo có kích thƣớc (LxBxH) 1050x1250x1650 mm, khối lƣợng 24kg/xe. Mỗi xe đặt 15 khay. Nhƣ vậy khối lƣợng VLS của một xe bằng : Gx=(9kg).15=135 kg  Số xe gòong : N  G1 *  Gx kg )(16h) h  12 xe (135kg ) (100 Ta chế tạo dƣ ra 2 xe, nhƣ vậy số xe cần chế tạo là 14 xe.  Kích thƣớc hầm sấy Chiều rộng của hầm : lấy theo chiều rộng của xe gòong, ta lấy dƣ ra 2 mép, mỗi mép là 100 mm để xe di chuyển dọc hầm dễ dàng: Bh=Bx + 2.100=1250 +2.100=1450 mm Chiều cao của hẩm: phụ thuộc vào chiều cao của xe gòong, ta lấy dƣ phía trên 100mm để tiện cho việc di chuyển của xe Hh=Hx +100=1650 + 100=1750 mm Chiều dài của hầm : phụ thuộc vào chiều dài xe và số lƣợng xe làm việc trong hầm. lấy dƣ 2 phía của vào và cửa ra mỗi phía là 1000mm giúp cho việc lấy xe ra đƣợc thuận lợi Lh=n.Lx +2.1000=12.1050 +2000= 14600 mm  Kích thƣớc phủ bì hầm sấy: Tƣờng hầm đƣợc xây bằng gạch đỏ có chiều dày mmBên trong có phủ lớp cách nhiệt là bông khoáng mm Chiều rộng phủ bì : B=Bh+2.250+2.50=1450+500+100=2050 mm Trần hầm đƣợc đổ bê tông có chiều dày 2=100mm, bọc thêm lớp bông khoáng cách nhiệt 3=100mm. Chiều cao phủ bì : H=Hh +100 +100=1750+100+100= 1950 mm Page 13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2014 xe hầm phủ bi dài L,mm 1050 14600 rộng B,mm 1250 1450 2050 cao H,mm 1650 1750 1950 Bảng 3.1: Kích thƣớc của xe và hầm 3.5. 3.5.1. Tính toán nhiệt hầm sấy Tổn thất do VLS mang đi Theo kinh nghiệm, trong sấy nông sản nhiệt độ vật liệu ra khỏi TBS lấy thấp hơn nhiệt độ TNS tƣơng ứng 5 10oC. Vật liệu chuyển động ngƣợc chiều nên tv2=90-10=80oC  Nhiệt dung riêng của chuối ra khỏi hầm sấy[2, 20]: Cv 2  Cvk (1  2 )  Ca2  (1,880 kJ kJ )(1  0,15)  (4,18 )0,15  2, 225kJ / kgK kgK kgK  Tổn thất nhiệt VLS mang đi: Qv  G2Cv 2 (t2  t1 )  (29, 412 kg kJ )(2, 225 )(85,36  31, 74) K  3806, 0584kJ / h h kgK 3.5.2. Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải  Tổn thất do xe gòong mang đi Xe gòong làm bằng inox 304 có khối lƣợng mỗi xe bằng 24kg. nhiệt dung riêng của thép bằng Cx=0,42 kJ/kgK. Vì chuyển động ngƣợc chiều dòng khí nên nhiệt độ xe gòong ra khỏi hầm sấy lấy bằng nhiệt độ tác nhân, tx2=90oC. Qx  nGxCx (t x1  t x 2 )  12(24kg )(0, 42  kJ ) (90  27, 2) K  kgK  1688, 064 kJ / h 4,5h  Tổn thất khay sấy mang đi Khay làm bằng inox có khối lƣợng mỗi khay 2,66kg. Nhiệt độ của khay ra khỏi hầm sấy cũng lấy bằng nhiệt độ tác nhân, nghĩa là tk2=t1=900C. Page 14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC Qk  2014 15nGk Ck (tk1  tk 2 )  kJ ) (90  27, 2) K  kgK  2806, 406 kJ / h 4,5h 15.12(2, 66kg )(0, 42   Tổn thất do thiết bị truyền tải Qtt=Qx+Qk= 4494,470 kJ/h 3.5.3. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Tổn thất nhiệt qua hai tường bên Qt Lớp bông khoáng dày mm, có hệ số dẫn nhiệt =0,036 W/mK Lớp gạch đỏ dày mmcó hệ số dẫn nhiệt =0,77 W/mK  Tiết diện tự do của TNS nóng đi trong hầm : Ftd  Fh  Fx  2,5375  0, 255  2, 2825m2  Tốc độ TNS tối thiểu : m3 3425,1506 V h w0  0  Ftd 2, 2825m2  1h     0, 4168 m / s  3600s  Lập phƣơng trình cân bằng nhiệt và phƣơng trình truyền nhiệt mô tả quá trình cấp và dẫn nhiệt từ trong hầm đến thành, qua các lớp tƣờng sau đó ra bên ngoài. Giải bài toán bằng excel[5, 34] ta có: Nhiệt độ mặt trong của hầm sấy tw1=85,36oC Hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu cƣỡng bức giữa TNS với mặt trong tƣờng hầm sấy =41,9484 W/m2K Nhiệt độ mặt ngoài của tƣờng hầm sấy tw3=31,74oC Hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu tự nhiên giữa mặt ngoài của tƣờng hầm sấy với không khí ngoài trời =2,86 W/m2K  Hệ số truyền nhiệt : Page 15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 k 1 1  1  b 1   1 b  2 2014 1  1 W 41,3698 2 m K  0,1m 0, 25m 1   W W W 0, 036 0, 77 2,86 2 mK mK m K  0, 228W / m2 K  Tổn thất nhiệt qua hai tƣờng bên: W    3, 6kJ / h  Qt  2 Ft k (tw1  tw 2 )  2(25,55m2 )  0, 228 2  85,36  31, 74  K     2840,81 kJ / h m K   1W  Tổn thất nhiệt qua trần Qtr Lớp bông khoáng dày mm, có hệ số dẫn nhiệt =0,036 W/mK Lớp bê tông chiều dày mmcó hệ số dẫn nhiệt =1,55 W/mK Tổn thất của trần sẽ đƣợc tính nhƣ tổn thất tƣờng bên với hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu tăng 30% [2, 142] tr=1,32=3,718 W/m2K  Hệ số truyền nhiệt tính cho trần bằng: ktr  1   1  3 4 1 1 4  2tr 1  1  0,3189W / m2 K 0,1m 0,1m 1    W W W W 41,3698 2 0, 036 1,55 3, 718 2 mK mK mK mK 1  Tổn thất nhiệt qua trần: W    3,6kJ / h  Qtr  Ftr ktr (tw1  t2 )  (21,17m2 )  0,3189 2  85,36  27, 2  K     1413,84 kJ / h m K   1W  Tổn thất nhiệt qua cửa Qc Lớp bông khoáng dày mm, có hệ số dẫn nhiệt =0,036 W/mK Cửa làm bằng thép dày =5mm, có hệ số dẫn nhiệt =0,5 W/mK.  Do có ở 2 đầu nên hệ số truyền nhiệt kc bằng: Page 16 ĐỒ ÁN MÔN HỌC kc  1 1 1  5 6 1   1 6  2 2014  1  0,5641W / m2 K 1 0, 05m 0, 005m 1    W W W W 41,3698 2 0, 036 0,5 2,86 2 m K mK mK m K TNS ở cửa vào có độ chênh lệch (t1-t0)=62,8K, còn ở cửa đầu kia có độ chênh lệch bằng (t2-t0)=10,8K. Do đó : W    3,6kJ / h  Qc  Fc kc  t1  t0   t2  t0   (2,5375m2 )  0,5641 2   62,8  10,8 K     379,1464kJ / h m K   1W    Tổn thất nhiệt qua nền Qn Nhiệt độ trung bình của TNS bằng 64,5oC và giả sử tƣờng hầm sấy cách tƣờng bao che phân xƣởng là 2m, theo bảng 7.1[2, 142], ta có q=41,65 W/m2.  Tổn thất qua nền bằng: Qn  Fn q  (21,17m2 )(41, 65 W  3, 6kJ / h  )   3174, 23 kJ / h m2  1W  Tổn thất Q (kJ/h) TBCT VLS 3806,059 xe 1688,064 khay 2806,406 2 tƣờng 2840,813 Kết cấu bao che trần cửa 1413,843 379,350 nền 3174,230 Bảng 3.2: Tổn thất nhiệt của hệ thống sấy  Tổng tổn thất Q= 16108,765 kJ/h  Tổng tổn thất  kJ 16108, 765   Q kJ h  114, 51 kJ / kgam    Ca t1    4,18 o  27, 2o C  kgam W  kg C  70,588 h   3.6. Tính toán quá trình sấy thực  Lƣợng chứa ẩm d2t[2,138]: Page 17 ĐỒ ÁN MÔN HỌC d 2t  d 0  2014 Cdx  d0  (t1  t2 ) i2   Trong đó:  kJ   kJ   kg am   o Cdx  d0   C pk  C pa d0  1, 004 o   1,97 o   0, 0178    1, 039 kJ / kg C kg C kg C kg kkk       kJ   kJ  i2  r  C pat2   2493   1,97 o  380 C  2567,86 kJ / kg kg   kg C     Ta có:  kJ  o 1, 039 kg oC   90  38  C  kgam    d 2t   0, 0178  0, 0379 kgam / kgkkk  kgkkk   kJ   kJ    2567,86 kg    114,51 kgam       Entanpy I2:   kJ  kg am   kJ   kJ  o  I 2t  C pk t2  d 2t (r  C pat2 )  1, 004 o  38o C   0, 0379   2493   1,97 o  38 C  kg C  kg kkk   kg   kg C     I 2t  135, 47 kJ / kgkkk  Độ ẩm tƣơng đối: 745 .0, 0379 Bd 2t 750 2t    86, 76% Pb 2 (0, 622  d 2t ) 0, 0657(0, 622  0, 0379) Như vậy không khí ra khỏi thiết bị sấy (2t) có: t2t=38oC d2t=0,0379 kg am/kg kkk 2t=86,76% I2t=135,47 kJ/kg kkk  Lƣợng kkk cần thiết để bốc hơi hết lƣợng ẩm: Page 18 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2014 kg am 70,588 W h L  Wl    3512,54 kgkkk / h d 2t  d 0  kg am   kg am   0, 0379    0, 0178  kg kkk   kg kkk    Nhiệt lƣợng có ích:  kJ   kJ  kJ q1  i2  Catv1   2567,86    4,18 o  31, 74o C  2435,1868 kg   kg C  kg am   Tổn thất nhiệt do TNS mang đi:  kg kkk  kJ  o q2  lCdx  d0  (t2  t0 )   49, 76 1, 039 o   38  27, 2  C  558, 42 kJ / kgam kg am   kg C   STT 1 2 3 4 5 6 7 8 đại lƣợng kí hiệu kJ/kg ẩm Nhiệt lƣợng có ích q1 2435,19 Tổn thất nhiệt do TNS q2 558,42 Tổn thất nhiệt do VLS qvls 53,92 Tổn thất nhiệt do TBCT qtb 63,67 Tổn thất ra môi trƣờng qmt 110,62 Tổng nhiệt lƣợng tính toán q' 3221,81 Tổng nhiệt lƣợng tiêu hao q 3247,10 Sai số tƣơng đối  Bảng 3.3: Cân bằng nhiệt của hệ thống sấy % 75,58 17,33 1,67 1,98 3,43 100,00 100,78 0,78 Nhận xét: hiệu suất nhiệt của thiết bị sấy T=75,58% Trong tất cả các tổn thất thì tổn thất do TNS mang đi là lớn nhất, còn các tổn thất còn lại chiểm không đáng kể tổng tổn thất. vì vậy khi tính toán thức tế ta có thể lấy gần đúng tổng tổn thất này vào khoảng 10%, từ đó đơn giản việc tính toán rất nhiều. Kiểm tra giả thiết về tốc độ TNS trong hầm sấy: Với t2=38oC và =86,76% Tra phụ lục 5 ta có: vc=0,966 m3 /kg kkk vb=1,082 m3 /kg kkk Page 19 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2014  Lƣu lƣợng thể tích TNS sau hầm sấy: kg kkk   m3   3 Vc  Lvc   3512,54 0,966   3393,12m / h  h  kg kkk    Lƣu lƣợng thể tích TNS trƣớc khi vào hầm sấy: kg kkk   m3   3 Vb  Lvb   3512,54 1, 082    3800,57 m / h  h  kg kkk    Lƣu lƣợng thể tích trung bình của TNS đi trong hầm sấy V  0,5(VC  VB )  0,5(3393,12  3800,57)  3596,84 m3 / h  Tốc độ trung bình của TNS trong quá trình sấy thực  m3   1h  3596,84    h   3600s  V w   0, 4377 m / s Ftd 2, 2825 m2 Tốc độ TNS giả thiết ban đầu bằng 0,44 m/s . So với tốc độ thực sai số tƣơng đối chỉ bằng 0,23%. Nhƣ vậy mọi tính toán có thể xem là đúng. Page 20