Tài liệu Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn

Mục lục LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................3 Chương I: Tổng quan về công nghệ, thiết bị sấy.................................4 I,Công nghệ...........................................................................................4 1. Các phương pháp sấy.....................................................................4 2. Tác nhân sấy...................................................................................5 3, Chất tải nhiệt..................................................................................6 4,Nguồn nhiên liệu.............................................................................8 II,.Thiết bị sấy.......................................................................................9 Chương II: Động học quá trình sấy...................................................15 I.Đặc điểm diễn biến của quá trình sấy...............................................15 1, Giai đoạn làm nóng vật................................................................15 2, Giai đoạn tốc độ sấy không đổi....................................................15 3, Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần.....................................................16 II. Các quy luật cơ bản của quá trình sấy............................................17 Chương III: Thiết kế, tính toán thiết bị sấy tháp................................18 I. Chọn sơ bộ kết cấu..........................................................................19 1, Chọn chế độ sấy...........................................................................19 2, Tính toán quá trình cháy và quá trình hòa trộn............................21 3, Tính cân bằng ẩm cho từng vùng.................................................25 4, Quá trình sấy lý thuyết.................................................................26 5, Tính các tổn thất nhiệt..................................................................29 6, Xây dựng quá trình sấy thực........................................................31 SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 1 7, Cân bằng nhiệt..............................................................................34 8, Tính nhiên liệu tiêu hao................................................................37 9, Tính toán vùng làm mát...............................................................38 10, Chọn dạng, bố trí kênh dẫn và kênh thải....................................39 II. Tính toán thiết bị phụ trợ hệ thống................................................41 1, Buồng đốt.....................................................................................41 2, Thiết bị lọc và khử bụi từ lò đốt...................................................43 3, Chọn quạt.....................................................................................44 III. Bản vẽ...........................................................................................44 SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 2 LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật sấy là một ngành khoa học phát triển mãi từ những năm 50 đến 60 ở các Viện và các trường đại học trên thế giới chủ yếu giải quyết những vấn đề kỹ thuật sấy các vật liệu cho công nghiệp và nông nghiệp. Sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm thích hợp thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng thực phẩm Cây ngô là một trong những cây lương thực trồng phổ biến ở các nước trên thế giới, rất dễ trồng, thích hợp với các điều kiện khí hậu khác nhau nên cả những nước nhiệt,ôn và hàn đới đều trồng được. Ở nước ta ngô được trồng nhiều ở các vùng đồng bằng trung và miền núi cho năng suất cao. Hầu hết các bộ phận của cây ngô đều được tận dung triệt để trong các ngành CNTP và một số ngành công nghiệp nhẹ. Số sản phẩm chế biến từ ngô có thể liệt kê đến 2000 loại khác nhau.Tuy nhiên, phần quan trọng nhất vẫn là hạt ngô, hạt ngô có thể được sử dụng trực tiếp dạng nguyên hoặc đưa đi chế biến tiếp. Sấy làm cho độ ẩm của thực phẩm thấp, bề mặt ngoài hẹp, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật cũng như tiêu diệt vi sinh vật trong quá trình sấy, đảm bảo vệ sinh cho thực phẩm. Trong đồ án môn học này với đề tài về sấy tháp ngô em xin được trình bày dưới đây. Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính chất đào sâu chuyên ngành, do kiến thức và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên em không thể tránh khỏi sai sót trong quá trình thiết kế. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của PGS.TS Lê Nguyên Đương để em có thể hoàn thành tốt đồ án này. Sinh viên Đặng Thu Hòa SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 3 Chương I: Tổng quan về công nghệ, thiết bị sấy I, Công nghệ Định nghĩa: Quá trình sấy là quá trình làm khô một vật thể bằng phương pháp bay hơi. Đối tượng của quá trình sấy là các vật chứa ẩm, là những vật có chứa một lượng chất lỏng nhất định. Chất lỏng chứa trong vật ẩm thường là nước. Một số ít vật ẩm chứa chất lỏng khác là dung môi hữu cơ. Mục đích: Tăng năng suất cao, chi phí vận chuyển giảm, vốn đầu tư thấp nhất nhưng giữ được những đặc tính tốt đặc trưng của sản phẩm: độ dẻo, giòn, dai, màu sắc hương vị, độ bóng sáng của sản phẩm, không nứt mẻ, cong vênh, tăng khả năng bảo quản. Yêu cầu tác động cơ bản đến vật ẩm là: -cấp nhiệt cho vật ẩm làm cho ẩm trong vật hóa hơi. -lấy hơi ẩm ra khỏi vật và thải vào môi trường. Quá trình hóa hơi của ẩm lỏng trong vật là bay hơi nên có thể xảy ra ở bất kì nhiệt độ nào. 1. Các phương pháp sấy SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 4 a. Phương pháp sấy đối lưu Việc cấp nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu ( tự nhiên hay cưỡng bức ).Trường hợp này, môi chất làm nhiệm vụ cấp nhiệt. b. Phương pháp sấy bức xạ Trong phương pháp này, việc gia nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng trao đổi nhiệt bức xạ. Người ta dùng đèn hồng ngoại hay các bề mặt rắn có nhiệt độ cao hơn để bức xạ nhiệt tới vật ẩm. c.Phương pháp sấy tiếp xúc Việc cấp nhiệt cho vật liệu sấy thực hiện bằng dẫn nhiệt do vật sấy tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ cao hơn. d. Phương pháp sấy dùng điện trường cao tần Người ta để vật ẩm trong điện trường tần số cao. Vật ẩm sẽ được nóng lên. Trường hợp này môi chất sấy không làm nhiệm vụ gia nhiệt. Kết luận: Từ đề bài và điều kiện, chọn phương pháp sấy đối lưu. 2. Tác nhân sấy a, Định nghĩa: Là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật sấy. Nhiệm vụ: -Gia nhiệt cho vật sấy. -Tải ẩm: Mang ẩm từ bề mặt vào môi trường. -Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt b, Các loại tác nhân sấy  Không khí nóng SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 5 Không khí ẩm là loại tác nhân sấy thông dụng nhất. Ưu: -Rẻ, có sẵn trong tự nhiên, có thể dùng hầu hết cho các loại sản phẩm. -Không độc. -Không làm ô nhiễm sản phẩm Nhược: -Cần trang bị thêm bộ phận gia nhiệt không khí( calorife khí-hơi hay khí-khói) -Nhiệt độ không khí để sấy không thể quá cao.( Thường < 500 độ C). Vì nếu nhiệt độ cao hơn làm ảnh hưởng lớn đến thiết bị nên phải sử dụng các vật liệu như thép hợp kim hay gốm sứ chi phí cao.  Khói lò Ưu điểm:-Phạm vi nhiệt độ rộng từ hàng chục đến hàng nghìn độ C -Không cần calorife Nhược điểm: -Có thể làm ô nhiễm sản phẩm sấy. -chỉ dùng cho các vật liệu không sợ bị ô nhiễm như gỗ, đồ gốm, 1 số loại hạt có vỏ.  Hỗn hợp không khí hơi và hơi nước - Dùng khi cần có độ ẩm tương đối φ cao.  Hơi quá nhiệt Hơi quá nhiệt dùng làm môi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao và sản phẩm sấy là chất dễ cháy nổ. SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 6 Kết luận: Từ đề bài và điều kiện, chọn khói lò 3, Chất tải nhiệt Mục đích: Cấp nhiệt cho môi chất sấy  Nước: Au điểm:- Nhiệt độ ổn định -Dễ điều chỉnh nhiệt độ -Hơi nước ngưng tụ tỏa nhiệt lớn nên hệ số tỏa nhiệt khi hơi ngưng tụ lớn nên bề mặt trao đổi nhiệt nhỏ. Nhược: -phải trang bị lò hơi.  Nước nóng Ưu điểm: -Áp suất sử dụng thấp hơn khi dùng hơi . -Lò nước nóng có cấu tạo đơn giản hơn, giá thành rẻ hơn -Nhiệt dung riêng của nước lớn nên thiết bị gọn gàng. Nhược: -Nhiệt độ bị hạn chế ( thường < 100℃ ) nếu dùng ở nhiệt độ cao hơn phải dùng nước áp suất cao -Phải xử lí nước để chống đóng cặn  Chất lỏng hữu cơ Ưu: - Nhiệt độ có thể tăng lên vài trăm độ ở áp suất khí quyển -không có hiện tượng đóng cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt. -Lò gia nhiệt chất lỏng hữu cơ có cấu tạo đơn giản hơn so với lò hơi. Nhược: SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 7 - Nhiệt dung riêng bé hơn nước nên lưu lượng lớn hơn so với nước khi cùng công suất -Giá thành đắt hơn nước.  Khói lò Ưu: -Không phải trang bị lò hơi nên vốn đầu tư ít hơn. Nhược: -calorife khí-khói làm việc ở nhiệt độ cao cần dùng vật liệu chịu nhiệt -Khói lò có hệ số truyền nhiệt thấp nên diện tích bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với dùng hơi nước hay chất lỏng  Điện Ưu: - Thiết bị đơn giản, hiệu suất sử dụng cao -Dễ điều chỉnh nhiệt độ -Không gây ô nhiễm môi trường( Trong khi dùng hơi hay chất lỏng dều phải dùng lò hơi hay lò chất lỏng… đều phải đốt nhiên liệu gây ô nhiễm môi trường. Nhược: -Giá thành nhiên liệu cao Kết luận: Từ đề bài và điều kiện, chọn khói lò 4,Nguồn nhiên liệu Mục đích: để gia nhiệt cho không khí  Điện (calorife điện) Ưu điểm: -Thiết bị gọn nhẹ, sạch sẽ. SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 8 - Dễ điều chỉnh nhiệt độ của tác nhân. Nhược điểm: -chi phí lớn  Nhiên liệu( than, củi,…)(calorife khí - khói) -Ưu: Rẻ, thiết bị đơn giản Nhược: -Cồng kềnh -Khó điều chỉnh nhiệt độ tác nhân -Bẩn  3. Hơi nước (dùng calorife khí - hơi)   Chọn nguồn nhiên liệu Than củi II,.Thiết bị sấy a,Thiết bị sấy đối lưu Sử dụng phương pháp truyền nhiệt đối lưu : -Tác nhân sấy đồng thời là chất mang nhiệt để cung cấp năng lượng cho vật liệu sấy và mang ẩm thoát ra từ vật liệu sấy thải vào môi trường. Thường sử dụng không khí nóng hoặc khói lò.  Thiết bị sấy buồng -Thường dùng để sấy các vật liệu dạng cục, hạt với năng suất không lớn lắm. -Làm việc theo chu kì. -Buồng sấy có thể làm bằng thép tấm 2 lớp, giữa có cách nhiệt hoặc đơn giản xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc không. -Dung lượng: Từ mấy dm3->mấy m3, nhỏ. SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 9 -Tác nhân sấy: Thường là không khí nóng hoặc khói lò. Không khí được đốt nóng nhờ calorife điện hoặc calorife khí-khói. Calorife đc đặt dưới các thiết bị đỡ vật liệu hoặc 2 bên sườn buồng sấy. -Cấu tạo đơn giản dễ vận hành không yêu cầu mặt bằng lớn nhưng năng suất không cao, khó cơ giới hóa, vốn đầu từ không đáng kể, do đó thiết bị buồng sấy thích hợp với các xí nghiệp bé, lao động thủ công là chính, chưa có điều kiện kinh phí để xây dựng các thiết bị sấy khác có năng suất cao, dễ cơ giới hóa.  Thiết bị sấy hầm -Sấy vật liệu dạng cục. hạt, với năng suất cao và dễ dàng cơ giới hóa. -Khác với sấy buồng sấy từng mẻ, thiết bị sấy hầm vật liệu sấy được đưa vào và lấy ra gần như liên tục -Hầm sấy thường dài từ 10-15m hoặc lớn hơn, xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc không -Thiết bị chuyền tải thường là xe goong hoặc băng tải -Tác nhân sấy: Chủ yếu là không khí nóng -Calorife dùng để gia nhiệt cho không khí thường là calorife khí- hơi hoặc khí-khói, tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu là hơi nước hay khói lò, thường được bố trí trên nóc hầm sấy. Có 2 cách đưa tác nhân sấy hầm từ trên xuống hoặc đưa vào từ 2 bên.  Thiết bị sấy tháp -Cấu tạo, nguyên lí hoạt động và đặc điểm: SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 10  Hệ thống máy sấy gồm calorifer hoặc cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt hòa trộn với không khí tươi, hệ thống quạt và các thiết bị phụ trợ khác.  Tháp sấy là một không gian hình hộp mà chiều cao lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng và chiều dài. Trong tháp sấy người ta bố trí hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân xen kẽ nhau ngay trong lớp vật liệu sấy (đặc điểm này khác với các thiết bị sấy buồng và hầm). Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồng lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài. Vật liệu sấy chuyển động từ trên xuống dưới từ tính tự chảy do trọng lượng bản thân của chúng. Tháp sấy nhận nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân chuyển động vừa ngược chiều vừa cắt ngang và do dẫn nhiệt từ bề mặt kênh dẫn và kênh thải qua lớp vật liệu nằm trên các bề mặt đó. Vì vậy trong thiết bị sấy tháp, nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm 2 thành phần: thành phần đối lưu giữa tác nhân sấy với khối lượng hạt và thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó.  Khi sấy hạt di chuyển từ trên cao (do gàu tải hoặc vít tải đưa lên) xuống mặt đất theo chuyển động thẳng đứng hoặc dzích dzắc trong tháp sấy. Để tăng năng suất thiết bị ngoài phương pháp mở rộng dung lượng của tháp thì ở một mức độ đáng kể người ta còn tìm cách tăng tốc độ tác nhân chuyển động qua lớp hạt. Tốc độ này có thể từ 0.2 ÷ 0.3m/s đến 0.6 ÷ 0.7 m/s hoặc lớn hơn. Tuy nhiên, tốc độ tác nhân khi ra khỏi ống góp kênh thải theo kinh nghiệm không nên vượt quá 6m/s để tránh hạt bị cuốn theo tác nhân đi vào hệ thống thải ẩm (đọng lại trong các đoạn ống, dẫn đến quạt thải…)  Các loại máy sấy tháp phổ biến:   Máy sấy tháp tam giác.   Máy sấy tháp tròn.   Máy sấy tháp hình thoi. SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 11 _Là thiết bị chuyên dụng để sấy các loại hạt cứng như thóc, ngô, đậu, … -Đặc điểm khác với sấy buồng và sấy hầm là các kênh thông gió nóng và các kênh thải ẩm được bố trí xen kẽ ngay trong lớp vật liệu sấy. Tác nhân sấy từ kênh gió nóng luồn lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình sấy rồi nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài. Trong thiết bị sấy tháp nhiệt lượng vật liệu sấy gồm có hai thành phần: -Thành phần đối lưu giữa tác nhân sấy với khối hạt -Thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó. -Hệ số truyền nhiệt giữa tác nhân và lớp hạt có thể xác định bằng công thức thực nghiệm của V.W Khi Re=20-200 thì Nu=0,106Re Khi Re>200 thì Nu=0,610 ℜ0,67 Kết cấu và cách bố trí các kênh dẫn và kênh thải ẩm có một ý nghĩa đặc biệt đến sự dịch chuyển cuả lớp hạt và độ sấy đồng đều của sản phẩm. Nói cách khác, nó góp phần tăng năng suất thiết bị và nâng cao chất lượng sản phẩm, Kết cấu và cách bố trí các kênh dẫn và thải tác nhân có thể thực hiện theo sơ đồ sau SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 12 210 70 200 n n 200 310 0 155 n 60 5 50 100 0 n  Thiết bị sấy thùng quay -Thiết bị sấy thùng quay cũng là một thiết bị sấy chuyên dùng để sấy các vật liệu dạng hạt hoặc bột nhão, cục nhưng có thể có độ ẩm ban đầu lớn, và khó tự dịch chuyển nếu dùng thiết bị sấy tháp. Phần chính của thiết bị sấy thùng quay là một trụ tròn đặt nằm nghiêng một góc với mặt phẳng Độ điền đầy của vật liệu sấy trong thùng tùy theo cấu tạo và vật liệu sấy.Có thể đạt trong khoảng Tác nhân sấy chủ yếu trong thiết bị sấy thùng quay thường là không khí nóng hoặc khói lò. Nó có thể chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều với vật liệu sấy. Tốc độ tác nhân sấy trong thiết bị thường không nên vượt quá 23m/seek Thiết bị thùng quay không nên làm việc ở áp suất dương.  Thiết bị sấy khí động Thường để dùng để sấy các vật liệu dạng hạt bé, nhẹ, xốp như than cám, cỏ, hoặc rau băm nhỏ, các tinh thể,… SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 13 Tác nhân sấy chủ yếu dùng là không khí nóng hoặc khói lò Phần chính là một ống thẳng,vật liệu sấy được không khí nóng hoặc khói lò cuốn từ dưới lên trên và dọc theo ống. Tốc độ tác nhân phụ thuộc vào chủng loại vật liệu sấy, kích thước, khối lượng riêng của hạt, có thể đạt tới 10-40m/seek. Nhược điểm: Tiêu tốn năng lượng lớn, nhất là điện dùng cho quạt, điều kiện vệ sinh công nghiệp khó thực hiện tốt và có khả năng gây nguy hiểm nếu vật liệu có thể gây cháy hoặc nổ.  Thiết bí sấy tầng sôi. Thường dùng để sấy các vật liệu dạng hạt, cục. Ưu điểm:- Cường độ sấy rất lớn, có thể đạt hàng trăm kg ẩm/m3. -Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ sấy và vật liệu sấy khá đồng đều. Nhược: -tiêu tốn năng lượng rất lớn để tạo ra áp lực đáng kể để duy trì trạng thái “sôi” của vật liệu -cấu tạo phức tạp  Thiết bị sấy phun Chuyên dùng để sấy các dịch thể. Sản phẩm sấy dùng để sấy dạng bột hòa tan như sữa bò, sữa đậu nành, bột trứng, café tan, … Bộ phận cơ bản của thiết bị sấy phun là buồng sấy, là một tháp hình trụ. Dịch thể được nén bởi một bơm cao áp đưa vào qua vòi phun cùng với tác nhân tạo thành sương mù và quá trình sấy được thực hiện SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 14  Kết luận: Từ đề bài và điều kiện ta chọn thiết bị sấy tháp Chương II: Động học quá trình sấy I. Đặc điểm diễn biến của quá trình sấy Quá trình sấy xảy ra 3 giai đoạn -Giai đoạn làm nóng vật -Giai đoạn sấy tốc độ không đổi - Giai đoạn sấy tốc độ giảm dần 1, Giai đoạn làm nóng vật Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng cho đến khi nhiệt độ đạt đến bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt ( t ư ). Trong quá trình này, toàn bộ vật sấy được gia nhiệt. Ẩm lỏng trong vật cũng được gia nhiệt cho đến khi đạt được nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất hơi nước trong môi trường không khí buồng sấy( t ư ).. Do được làm nóng nên nhiệt độ ẩm của vật có giảm chút ít do bay hơi ẩm còn nhiệt độ của vật thì tăng dần từ nhiệt độ ban đầu cho đến khi bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt. Tuy vậy sự tăng nhiệt độ xảy ra không đồng đều ở phần ngoài và phần trong vật. Vùng trong vật đạt tới t ư chậm hơn. Đối với những vật dễ sấy thì giai đoạn làm nóng vật xẩy ra rất nhanh. 2, Giai đoạn tốc độ sấy không đổi. Kết thúc giai đoạn nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt. Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữ không đổi nên nhiệt lượng cung cấp chỉ để làm hóa hơi nước. Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật,ẩm lỏng bên trong vật sẽ truyền ra ngài SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 15 bề mặt vật để hóa hơi. Do nhiệt độ không khí nóng không đổi, nhiệt độ vật không đổi, nên chênh lệch nhiệt độ vật và môi trường .cũng không đổi. Do vậy tốc độ bay hơi ẩm của vật cũng không thay đổi. Điều này sẽ ∂u làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm của vật theo thời gian( ∂ τ ¿ không đổi, cũng có nghĩa là tốc độ sấy không đổi: ∂u =const ∂τ Trong giai đoạn sấy tốc độ không dổi biến thiên của độ chứa ẩm theo thời gian là tuyến tính. Ẩm được thoát ra trong gia đoạn này là ẩm tự do. Khi độ ẩm của vật đạt đến trị số giới hạn uk=u thì giai đoạn có tốc độ sấy không đổi kết thúc.Đồng thời cũng chấm dứt giai đoạn thoát ẩm tự do chuyến sang giai đoạn tốc độ sấy giảm. cbmax 3, Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi ẩm tự do đã bay hơi hết, còn lại trong vật là ẩm liên kết. Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn so với ẩm tự do và càng tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ ( liên kết càng chặt). Do vậy tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này nhỏ hơn giai đoạn sấy tốc độ không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy trong giai đoạn này nhỏ hơn và càng giảm đi theo thời gian sấy. Quá trình sấy càng tiếp diễn, độ ẩm của vật càng giảm, tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật giảm đến bằng độ ẩm cân bằng ứng với điều kiện môi trường không khí ẩm trong buồng sấy (ucb , ω cb ) thì quá trình thoát ẩm của vật ngừng lại có ∂u nghĩa là tốc độ sấy bằng không( ∂ τ =0). Trong khi giai đoạn sấy tốc độ giảm nhiệt độ sấy tăng lên lớn hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt. Nhiệt độ ở các lớp bên ngoài mặt tăng nhanh hơn còn càng sâu vào bên trong vật nhiệt độ tăng chậm do đó hình thành gradient nhiệt độ trong vật sấy. Khi độ ẩm của vật đã đến độ ẩm cân bằng thì lúc này giữa vật sấy và môi trường có sự cân bằng nhiệt và ẩm. Ở cuối quá trình sấy do tốc độ sấy nhỏ nên SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 16 thời gian sấy kéo dài. Người ta sấy đến độ ẩm cuối u2(ω 2 ) lớn hơn độ ẩm cân bằng. II. Các quy luật cơ bản của quá trình sấy Đường cong sấy: Đường cong sấy biểu diễn sự thay đổi độ ẩm của vật sấy theo thời gian sấy gọi là đường cong sấy: w= f(τ ¿. Đồ thị hàm f(τ ¿ phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như dạng liên kết giữa nước và vật sấy,hình sáng, kích thước và dặc tính sâu, phương pháp, chế độ sấy, tuy nhiên chúng đều có dạng chung như hình minh họa ở hình 1. Đường cong tốc độ sấy:đường cong tốc độ sấy biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ sấy và hàm ẩm của vật sấy, thu được bằng cách đạo hàm đường cong sấy theo thời gian: dw/dτ = f(w). Hình 2 minh họa 1 dạng đường cong tốc độ sấy. Trong giai đoạn sấy thứ nhất, tốc độ sấy không đổi nên đồ thị hàm f(w) là đoạn thằng AB song song với trục hoành. Đoạn biểu diễn thứ 2 của quá trình sấy có hình dạng phức tạp, phụ thuộc vào cấu trúc vật liệu sấy và dạng liên kết giữa ẩm với vật chất khô trong vật sấy. SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 17 w w A dw /d A B A w B w w w A ® B w B      w c CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY Vật liệu sấy là ngô, các thông số vật lý cơ bản như sau: - Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy ( theo vật liệu ướt): ω1= 22% - Độ ẩm cuối của vật liệu sấy ( theo vật liệu ướt) : - Khối lượng riêng hạt vật liệu: ω2 = 14% ρr = 1.253kg/m3 - Khối lượng riêng của khối hạt: ρr = 850 kg/m3 - Nhiệt dung riêng của vật liệu khô:Ck = 1.2 – 1.7 kJ/kg.K Chọn Ck = 1.7 kJ/kg.K - Kích thước hạt bắp - Dài : l = 4.2 – 8.6 mm - Rộng : b = 1.6 – 4.0 mm - Dày :δ= 1.5 – 3.8 mm - Đường kính tương đương : dtđ = 7.5 mm - Cường độ bốc hơi ẩm : A = 32 kg/m3.h SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 18 - Năng suất nhập liệu G1 = 9 tấn/h = 9000 kg/h - Nhiên liệu là than có thành phần: C = 57%, H= 4.6%, S= 1.6%, O= 2.6%, N= 0.2%, Tr= 19%, A= 15% I. Chọn sơ bộ kết cấu Chọn tháp sấy:  Gồm 2 vùng sấy và 1 vùng làm mát  Kích thước tháp: Dài L= 3 m Rộng B= 2 m Cao H= 12,6 m Kết cấu bên trong tháp có các kênh dẫn và kênh thải xen kẽ nhau và xếp sole 1. Chọn chế độ sấy  Phân bố giáng ẩm - Vùng sấy 1: ω11=22%, ω21 = 18%, ωtb = 20% - Vùng sấy 2: ω12= ω21 = 18%, ω22 = 15%, ωtb =16.5% - Vùng làm mát: ω13 =ω22 = 15%, ω23= 14%, ωtb= 14.5%  Nhiệt độ TNS vào các vùng sấy trong hệ thống tháp sấy đối với các loại hạt ngô, lúa…. Vào khoảng 80 ÷ 140° C. Do đó ta chọn và phân bố nhiệt độ TNS vào các vùng như sau: - Vùng sấy 1: t11= 110°C - Vùng sấy 2: t12= 140°C - Vùng làm mát: t13= 20°C SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 19  Nhiệt độ của TNS ra khỏi các vùng: - Vùng sấy 1: t21= 45°C - Vùng sấy 2: t22 = 60°C - Vùng làm mát: t23 = 25°C  Nhiệt độ vào và ra khỏi các vùng của vật liệu sấy: chọn nhiệt độ vào và ra khỏi các vùng của VLS theo nguyên tắc: nhiệt độ vào vùng sau bằng nhiệt độ ra vùng trước, trong đó nhietj độ ra của các vùng láy theo nhiệt độ TNS bằng quan hệ: tv2i= t2i – (5- 10°C) Theo nguyên tắc đó ta có: - Vùng sấy 1: tv11 = t0 = 20°C. tv21 =40°C - Vùng sấy 2: tv12 =tv21 = 40°C, tv22 = 55°C - Vùng làm mát: tv13 =tv22 =55°C, tv23 = 30°C  Nhiệt độ cho phép đốt hat: nếu xem thời gian sấy trong 1 vùng bằng nửa thời gian sấy tổng thì τ1 = τ2= 1/2τ = ½ .6 = 3h Tính nhiệt độ cho phép đốt hạt trong các vùng bằng công thức: th = 2.218 – 4,343ln τ + 23.5 0.37+0.63∗ωtb - Vùng sấy 1 th = 2.218 – 4,343ln 3 + 23.5 ≈ 45℃ 0.37+0.63∗0.2 - Vùng sấy 2: th = 2.218 – 4,343ln 3 + 23.5 ≈ 47 ℃ 0.37+0.63∗0,165 SV : Đặng Thu Hòa - 20141834 Page 20