Thuong.docx

Đô an QT & TBCK GVHD: Lê Nguyên Đương

1SVTH : Nguyên Tân Thương

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ĐỂ TÀI:

Thiết kế thiết bị sấy hầm để sấy khoai tây cắt lat, năng suất 200 tấn/năm.

Điều kiện thiết kế:

- Độ ẩm ban đầu 80%, độ ẩm sản phẩm khô 8%.

- Không khí bên ngoài 200C và độ ẩm 85%.

- Chế độ sấy: nhiệt độ tac nhân vào 700C, thời gian sấy trong 15 giờ.

- Năng lượng: hơi nước có ap suất 5 bar.



LỜI NÓI ĐẦU

Kỹ thuật chế biến và bảo quản thực phẩm hiện nay đang ngày càng có xu hướng phat triển mạnh. Trong đó kỹ thuật bảo quản bằng phương phap sấy khô sản phẩm là một trong những phương phap đang được ap dụng rất phổ biến và hiệu quả hiện nay. Ví dụ như nhãn sấy khô, chuối sấy khô, ngô sấy, khoai tấy sấy …

Nhằm trang bị cho kỹ sư ngành Công Nghệ Thực Phẩm trước khi ra trường những kiến thức cơ bản nhất về kỹ thuật sấy, sinh viên của Viện CNSH & TP, trong chương trình đào tạo, đã được làm đô an môn học. Để có một cai nhìn trực quan và thực tế hơn, trong qua trình làm đô an, em đã được giao đề tài cụ thể là “ thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai tây với năng suất 200 tấn/năm”. Bản đô an gôm cac phần chính như sau:

Chương I: Tổng quan về hệ thống sấy hầm

Chương II: Tính toán quá trình sấy lý thuyết

Chương III: Xác định kích thước cơ bản của thiết bị sấy

Chương IV: Tính toán quá trình sấy thực

Chương V: Tính chọn calorifer và các thiết bị phụ

Em xin chân thành cảm ơn cac thầy cô giao trong bộ môn QT & TBCK, thầy giao LÊ NGUYÊN ĐƯƠNG đã giúp em hoàn thành đô an này. Tuy nhiên, do hạn chế về mặt kiến thức lý thuyết và thực tế nên bản đô an này sẽ không tranh khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý của cac thầy cô cũng như cac bạn.

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tân Thương



MỤC LỤC

L Ờ I NÓI ĐẦ U ................................................................................................ ........... 2

M ỤC L Ụ C ........................................................................................... ..................... . 3

C hương I : T ỔNG QUAN VỀ H Ệ T HỐNG SẤY HẦ M ................. ........................ . 5

I . Hệ thống s ấy hầ m ................................................................................ .............. . 5

I I . Hệ thống s ấy hầm để s ấy khoai tâ y ............................................................ ....... 5

C hương I I : T Í NH T OÁN QUÁ T R Ì NH SẤY L Ý T HU Y ẾT .............................. ..... .8

I . T ính năng s uất s ấy t r ong một gi ờ ........................................................ .............. . 8

I I . T ính lượng ẩm bốc hơi t r ong một gi ờ ................................................... ............ 8

I I I . C họn chế độ s ấy ....................................................................................... ....... 8

I V. T ính toan qua t r ình s ấy lý thuyế t .......................................................... .......... .9

C hương I I I : XÁC Đ Ị NH K Í C H T H Ư ỚC C Ơ B Ả N ............................... ................ . 13

C ỦA T H I Ế T B Ị SẤ Y ................................................................... ......................... . 13

I . Xac định tiết diện hầm s ấ y ........................................................ ...................... . 13

I I . T hiết bị C huyền tả i ....................................................................................... ... 14

I I I . Kích thước tường bao và t r ần hầm s ấ y ........................................... .............. . 16

C hương I V: T Í NH T OÁN QUÁ T R Ì NH SẤY T H ỰC .............. ............................ . 17

I . T ổn thất nhiệt do vật liệu s ấy mang đi qV ........................ ............................. . 17

I I . T ổn thất do thiết bị chuyền tải mang r a khỏi hầ m ........... .............................. . 17

I I I . T ổn t hất r a môi t r ườn g .......................................................................... ........ .18

I V. T ổng tổn thất nhiệt t r ong qua t r ình s ấy thự c ..................... ........................... . 21

C hương V: T Í NH C HỌN C A L O RI F E R VÀ T H I Ế T B Ị PH Ụ ................... ............ .23



I . T ính chọn calo r i f er ....................................................................... .................. . 23

I I . T ính toan khí động và chọn quạt gi ó ........................... ................................. . 25

T À I L I Ệ U T HAM KHẢ O ................................................................ ...................... . 28



Chương I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẤY HẦM

I. Hệ thống sấy hầm

Cũng như hệ thống sấy buông, hệ thống sấy hầm là một trong những hệ thống sấy đối lưu phổ biến nhất. Nhưng khac với hệ thống sấy buông, hệ thống sấy hầm có thể sấy liên tục hoặc ban liên tục với năng suất lớn và phương phap tổ chức trao đổi nhiệt chỉ có thể đối lưu cưỡng bức, nghĩa là bắt buộc phải dùng quạt.

Thiết bị truyền tải trong hệ thống sấy hầm có thể là băng tải hoặc gôm nhiều xe goòng. Băng tải trong hệ thống sấy hầm dạng xích kim loại có nhiệm vụ chứa và vận chuyển vật liệu sấy, đông thời cho tac nhân sấy đi qua băng tải để xuyên qua vật liệu sấy thực hiện qua trình trao đổi nhiệt - ẩm.

Cấu tạo của hệ thống sấy hầm bao gôm ba phân chính: hầm sấy, calorifer và quạt. Hầm sấy là hầm dài từ 10 đến 20 hoặc 30 m, trong đó vật liệu sấy và tac nhân sấy thực hiện qua trình trao đổi nhiệt - ẩm. Cac hệ thống sấy hầm có thể tổ chức cho tac nhân sấy và vật liệu sấy đi cùng chiều hoặc là ngược chiều, hoặc zích zắc, hôi lưu hay không hôi lưu tùy thuộc vào mục đích thiết kế.

II. Hệ thống sấy hầm để sấy khoai tây

Một câu hỏi đặt ra ở đây là tại sao phải sấy khoai tây?



Như chúng ta đã biết, khoai tây là một loại thực phẩm giàu chất dinh dưỡng. Khoai tây là loại thực phẩm rất phổ biến, có hàng trăm loại khac nhau. Chúng được phân biệt dựa trên kích thước, hình dạng, màu sắc và mùi vị. Ở nhiều quốc gia, đặc biệt là châu Âu và Mỹ, đây là một loại thực phẩm quen thuộc. Chúng cũng là một trong những thực phẩm giàu dưỡng chất nhất. Trong 150g khoai tây cung cấp khoảng 45% vitamin C cho nhu cầu hàng ngày của bạn. Chúng có ít năng lượng hơn bưởi, nhiều kali hơn chuối và cung cấp nhiều sắt hơn cac loại rau củ khac. Khoai tây còn giàu chất xơ, vitamin B6 và khoang chất như đông, mangan...

Tuy nhiên khoai tây là củ có thời gian thu hoạch tương đối ngắn, bảo quản tươi lại rất khó khăn do đó phải sơ chế thành dạng nguyên liệu có thể giữ lâu ngày được. Khoai tây thường được sơ chế thành dạng lat. Quy trình sơ chế thành dạng lat, tóm tắt, gôm cac công đoạn sau:

Củ tươi – ngâm – rửa – thái lát – phơi sấy – xử lý – thành phẩm.

Đối với củ tươi, ngay sau khi thai, ở bề mặt lat thường có "nhựa" chảy ra làm cho bề mặt lat rất chóng bị sẫm màu do bị oxy hóa. Để tranh hiện tượng này, sau khi thai, lat được ngâm ngay trong nước sạch hoặc trong dung dịch xử lý. Khoai lang và sắn có thể ngâm vào dung dịch nước vôi trong khoảng 30 phút, làm như vậy lat sau này sẽ có màu trắng đẹp. Riêng khoai tây ngâm trong dung dịch natri sunfit (Na2SO3) hoặc natri bisunfit (NaHSO3) tỷ lệ 1‰ so với khối lượng củ tươi. Thời gian ngâm 30 phút. Tất cả cac lat sau khi ngâm xử lý được vớt lên rổ, ra hoặc những mặt thoang nhằm làm cho lat thoat bớt nước. Cần đảo trộn lat để tăng khả năng thoat nước. Sau khi xử lý đưa lat về sấy. Để giảm bớt thời gian sấy, lat nên được hong gió trước để làm se lớp bề mặt.

Những yêu cầu khi sấy lat: Cac lat khi đã được hong cho se lớp mặt được xếp lên cac khay sấy. Chiều dầy của lớp lat trên khay khoảng 20mm. Cac lat nếu được xếp lộn xộn trên khay thì càng tốt vì như vậy tăng được bề mặt bay hơi nước. Khay sấy làm bằng nhôm có đục lỗ, cũng có thể làm mặt khay bằng tre nứa đan, kích thước lỗ 10 x 10mm (đan hình mắt cao). Nhiệt độ không khí nóng khi cho tiếp xúc với sản phẩm sấy phải đảm bảo được cac yêu cầu: Nung nóng sản phẩm để làm bay hơi ẩm, nhưng không được làm biến đổi chất lượng của chúng.

Giai đoạn đầu của qua trình sấy, nhiệt cung cấp chủ yếu là để làm nóng sản phẩm sấy. Khi nhiệt độ ở lớp bề mặt sản phẩm tăng dần để đạt tới nhiệt độ bay hơi



thì lượng ẩm ở bề mặt lat thoat ra rất mạnh. Qua trình bay hơi ở lớp bề mặt xảy ra đông thời với qua trình chuyển dịch ẩm từ trong lòng vật liệu ra lớp bề mặt. Nhiệt dần dần tac dụng sâu vào phía trong lòng làm cho nhiệt độ phía trong của lat tăng lên, thúc đẩy thêm qua trình chuyển dịch ẩm từ trong lòng vật chất ra lớp bề mặt. Thời gian khô của cac lat thường không đông đều, do đó cần phải đảo trộn: Đảo trộn ngay trên một khay và đảo trộn giữa cac khay. Nếu thực hiện tốt việc đảo trộn, có thể làm giảm được 1/3 thời gian sấy. Tuy nhiên, việc đảo trộn ở một số thiết bị sấy không thực hiện được (như kiểu thiết bị đường hầm), do đó biện phap tốt nhất là bố trí và kết cấu thiết bị thích hợp để tăng khả năng phân bổ nhiệt tương đối đông đều ở cac tầng khay và khu vực sấy.

Với loại thiết bị có khả năng truyền nhiệt và thoat ẩm tốt, sau 8 – 10 giờ có thể làm khô được khối lat xuống độ ẩm cuối cùng là 12 – 12,5%. Cac lat sau khi sấy nhất thiết phải được làm nguội mới đưa vào bảo quản.



Chương II: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT

I. Tính năng suất sấy trong một giờ

Năng suất sấy trong hệ thống sấy hầm là sản lượng thành phẩm trong một năm.

G = 200.103 kg/năm. Vật liệu vào và ra khỏi thiết bị sấy có độ ẩm tương đối là 1

= 80%, 2 = 8%. Giả thiết rằng thiết bị làm việc 300 ngày/năm và mỗi ngày làm việc 20 giờ.

Năng suất sấy trong một giờ là:

GG 200.1000

33, 3342 T 300.20 (kg/h)

Khối lượng vật liệu sấy vào thiết bị:

G G .1

1 2 1

2 33, 334.1 0, 08

1 1 0, 8153, 334 (kg/h)

II. Tính lượng ẩm bốc hơi trong một giờ

W=G1 G2 153, 334 33, 334 120 (kgẩm/h)

III. Chọn chế độ sấy

Chọn hệ thống sấy hầm không hôi lưu, tac nhân sấy là không khí nóng đi cùng chiều với vật liệu sấy.

Thông số không khí ngoài trời: t0 = 200C và 0 = 85%

Chọn nhiệt độ tac nhân sấy vào hầm sấy: t1 = 1300C, dung đô thị ta tra được nhiệt độ nhiệt kế ướt tương ứng là: tư = 390C

Nhiệt độ tac nhân sấy ra khỏi lượng do tac nhân sấy mang đi, lại vừa đảm bảo không xảy ra hiện tượng đọng sương.

Ở đây ta chọn độ chênh nhiệt độ khô ướt của không khí ra khỏi hầm sấy là ∆t =

70C nhiệt độ không khí ra khỏi hầm sấy là: t2 = t ư + ∆t = 39 + 7 = 460C

Chế độ lưu động của khí trong hầm là chế độ tuần hoàn cưỡng bức mạnh với tốc độ môi chất ≥ 2 m/s.

Nhiệt độ không khí bên ngoài (trong phân xưởng ) là t0 = 200C, =

85% Nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi hầm: tv2 = t2 - ∆t, ta chọn ∆t = 60C

tv2 = 46 – 6 = 400C

Thời gian sấy chọn theo kinh nghiệm: τ = 15 giờ

Nguôn năng lượng để cung cấp nhiệt cho tac nhân sấy là hơi nước bão hoà ở ap suất 5 bar.

IV. Tính toán quá trình sấy lý thuyết

Ta có sơ đô nguyên lý hệ thống sấy như hình vẽ:

Trong đó: 1 Quạt, 2: Calorifer, 3: Hầm sấy

Đô thị I – d khảo sat qua trình sấy lý thuyết được thể hiện như hình vẽ:

Từ cặp thông số ( t0 = 200C, = 85%) ta dùng công thức giải tích hoặc là dùng phương phap đô thị I – d ta tìm được cac thông số ứng với cac điểm tương ứng trên đô thị.

t

Pb 124026, 42

124026, 42

0, 0233 (bar)235, 5 t0 235, 5 20

d0 0, 621. B

.Pb

.Pb (kg/kgkk)

d 0 = 0,01264 (kg ẩm/kg kk )

I0 = 1,004.t0 + d(2500 + 1,842.t0) = 52,139 (kJ/kgkk )

Nhiệt dung riêng dẫn xuất :

Cdx(d0) = Cpk + Cpa.d0 = 1,004 + 1,842.0,01264 = 1,027 (kJ/kg)

Thông số của tac nhân sấy tại điểm sau khi ra khỏi calorifer:

t1 = 1300C, với d1 = d0 = 0,01264 (kg/kgkk )

I1 = 1,004.t1 + d1.(2500 + 1,842.t1) = 165,139 (kJ/kgkk)

Phân ap suất bão hoà hơi nước ở nhiệt độ t1= 1300C là:

Pb 124026, 42

124026, 42

2, 6746 (bar)235, 5 t1

745 .d

235, 5 130

745 .0, 01242

Độ ẩm tương đối:1

750 0

750 0, 73 (%)Pb1. 0, 621 d0 2, 6746. 0, 621 0, 01242

B Pb1. 1 0, 8417 3Khối lượng riêng : k 1 Rk . 273 (kg/m )1

Thông số của tac nhân sấy sau qua trình sấy lý thuyết (I2 = I1 )

I2 = 1,004.t2 + d20.(2500 – 1,842.t2)

d20

I2 1, 004.t2 165,139 1, 004.460, 049 (kgẩm/kgkk )2500 1,

004.t2

2500 1, 004.46

Phân ap suất bão hòa hơi nước Pb2 ở nhiệt độ t2 = 460C là :

t

2

0

Pb20 124026, 42

124026, 42

0, 09991 (bar )235, 5 t20 235, 5 46

Độ ẩm tương đối 20 là:

745 .d

750 2

0

745 .0, 0485

750 0, 7305 73, 05 (%)Pb20 . 0, 621 d

20 0, 09991. 0, 621 0, 049

B Pb2 . 2 1, 0052 3Khối lượng riêng : k 2 Rk . 273 (kg/m )2

Lưu lượng không khí cần thiết để bốc hơi một kg ẩm là:

l1 1

27, 311 (kgkk/kg ẩm)d20 d1 0, 049 0, 01264

Lưu lượng không khí cẩn thiết để bốc hơi W = 120 kg ẩm/h là:

L0 = W.l0 = 120.27,311 = 3277,487 (kgkk/h )

Nhiệt lượng tiêu hao trong qua trình sấy lý thuyết:

q0 = l0.(I1 – I0 ) = 27,311.(165,139 – 52,139 ) = 3086,25 (kJ/kg ẩm)

Q0 = q0.W = 3086,25.120 = 370358 (kJ/h)

k

Chương III: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN

CỦA THIẾT BỊ SẤY

Chọn kiểu thiết bị sấy như hình vẽ

Trong thiết bị này, qua trình sấy xảy ra ở trong hầm. Kích thước cơ bản gôm chiều rộng Bh, chiều cao Hh và chiều dài Lh.

I. Xác định tiết diện hầm sấy

Tiết diện hầm BxH được xac định theo điều kiện thông gió, còn chiều dài hầm sấy xac định theo thời gian sấy và năng suất sấy.

Tiết diện thông gió trong phần sấy của hần phải thỏa mãn đk thông gió, tức là:

FV

0

vk

Ở đây, vk là tốc độ môi chất trong hầm. Theo trên ta đã chọn chế độ tuần hoàn cưỡng bức mạnh. Tức là vk ≥ 2m/s.

Việc chọn vk ảnh hưởng đến kích thước thiết bị và tính kinh tế của hệ thống. Nếu chọn vk lớn thì tiết diện hầm sẽ nhỏ và như vậy để thỏa mãn điều kiện về thời gian sấy và năng suất sấy, chiều dài hầm sấy sẽ lớn. Ngược lại nếu chọn vk nhỏ thì tiết diện hầm sẽ tương đối lớn và chiều dài sẽ nhỏ hơn. Mặt khac, tốc độ khí lớn sẽ dẫn đến tăng năng lượng để vận chuyển khí. Xét riêng về kích thước thiết bị ta

k

cũng chọn tốc độ vk hợp lý để cho kích thước thiết bị hợp lý ( kích thước thiết bị cũng ảnh hưởng đến tổn thất nhiệt vào môi trường ).

Vậy ta chọn tốc độ lưu động của khí trong hầm là vk = 2 (m/s)

Tiết diện thông gió của hầm là:

FV0 3549, 066

0, 4929 23600.vk 3600.2 (m )

Chọn hệ số điền đầy tiết diện phần sấy của hầm, F = 0,65

FFk 0, 4929

1, 408 2Tiết diện tổng của phần sấy: s 1 F 1 0, 65 (m )

II. Thiết bị chuyền tải

Ở đây ta chọn thiết bị chuyền tải là xe goòng và kích thước xe goòng được tính như sau:

Chọn chiều rộng của xe goong: Bx = 1000mm

Cac kích thước khac: H = ∆B = 50 mm

chiều rộng hầm sấy: Bh = Bx + 2. ∆B = 1000 + 2.50 = 1100 (mm)

Chiều cao hầm sấy: H h

Fs 1, 048

1, 28Bh 1, 2 (m) = 1280 (mm)

Chiều cao xe goong: Hx = 1280 – 50 = 1230 (mm)

Chiều cao sàn xe: Hx = 200 (mm)

Tiết diện cản trở trong hầm sấy: Fc= Fs – Fk =1,408 – 0,4929 = 0,9154 (m2)

Chọn chiều dày của lớp vật liệu sấy trên khay là: Hvls = 60 mm

Số khay sấy chứa trên xe gong là: nFc

H vls .Bx

15, 263 khay

Chọn lại n = 15 khay

Khoảng cach giữa cac khay sấy: H k

H x n.Hvls

n22 (mm)

Chọn lại:

Chiều cao xe goong: Hx = 1,25 m

Chiều rộng xe: Bx = 1 (m)

Số khay chứa VLS: 15 khay

Chiều dày lớp vật liệu sấy trên khay: 0,06 (m)

Khoảng cach giữa cac khay: 0,025 (m)

Chiều rộng hầm sấy: Bh = 1,1 (m)

Chiều cao hầm sấy: Hh = 1,275 (m)

Tiết diện cản trở: Fc = 0,9 (m2)

Tiết diện toàn bộ: Fs = 1,4025 (m2)

Tính lại hệ số điền đầy: F = Fc/Fs = 0,6417

Như vậy phù hợp với giả thiết đã chọn

Tính chiều dài xe goong:

Chọn mỗi khay chứa được 8 kg vật liệu ẩm, khối lượng riêng của khoai tây là kt

= 1034 kg/m3

thể tích khoai tây trên một khay sấy là:

Vkt

Gk 87, 7369.10 3

kt 1034 (m3)

Chiều dài một khay sấy (cũng chính là chiều dài xe goong )

L Ỹ Vkt 7, 7369.10 3

0, 65x1 .H .B 1 0, 8 .0,

06.1

(m) = 650 (mm)k vls x

nG . 153, 334.15

19,167Tính số xe goong cần thiết trong hầm sấy:1

Gx 15.8xe

Chọn lại số xe: n = 20 xe

Khoảng cach phần bù tại vị trí cửa hầm sấy: L = 1 m

Chiều dài hầm sấy là: Lh = n.Lx + 2. L = 20.0,65 + 2.1 = 15 (m)

III. Kích thước tường bao và trần hầm sấy

Tường bao quanh hầm sấy gôm 3 lớp. Bên trong là lớp gạch đỏ dày = 110

mm với hệ số dẫn nhiệt = 0,7 W/mK. Ở giữa là lớp cach nhiệt dày = 50 mm

với hệ số dẫn nhiệt = 0,053 W/mK. Ngoài cùng là lớp tôn bảo vệ.

Trần hầm sấy cũng bao gôm 3 lớp. Trong là bê tong dày 100 mm với hệ số dẫn nhiệt 0,7 W/mK. Lớp cach nhiệt dày 50 mm với hệ số dẫn nhiệt 0,053 W/mK. Ngoài cùng là lớp tôn bảo vệ.

Kết cấu tổng thể của hầm sấy được trình bày như ở bản vẽ.

Q

Chương IV: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC

I. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi qV

Để tính tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi, trước hết ta phải biết nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi hầm sấy tv2 và nhiệt dung riêng của nó Cv2 . Theo kinh nghiệm, trong sấy nông sản, nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy lấy thấp hơn nhiệt tac nhân sấy tương ứng từ 5÷ 100C. Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy và tac nhân sấy đi cùng chiều nhau nên:

tV2 = t2 – (5 ÷ 100C) ta chọn tV2 = 46 – 6 = 400C

Nhiệt dung riêng của khoai tây là : Ck = 1,4214 (kJ/kgK), do đó khoai tây có nhiệt dung riêng khi ra khỏi hầm sấy là:

Cv2 = Ck .(1- 2) + Ca. 2 = 1,4214.(1 – 0,08) + 4,18.0,08 = 1,642

(kJ/kgK) Tổn thất do vật liệu sấy mang đi bằng:

Qv = G2.Cv2.(tv2 – tv1) = 33,334.1,642.(40 – 20) = 1094,74 (kJ/h)

qQV 1094, 74

9,122 (kJ/kgẩm)V W 120

II. Tổn thất do thiết bị chuyền tải mang ra khỏi hầm

- Tổn thất do xe goòng mang đi.

Xe goòng làm bằng thép CT3 có khối lượng một xe Gx = 40 kg. Theo phụ lục 4, nhiệt dung riêng của thép là: Cx = 0,5 kJ/kgK. Vì là thép nên nhiệt độ xe goòng lúc ra khỏi hầm sấy lấy bằng nhiệt độ tac nhân sấy: tx2 = t1 = 460C do đó

n.Gx .Cx .x

tx 2 tx1 20.40.0, 5. 46 20693, 333 (kJ/h)

15

qQx 693, 333

5, 77 (kJ/kgẩm)xW 120

- Tổn thất do khay sấy mang đi

Q

Khay đựng vật liệu sấy được làm bằng nhôm, mỗi khay có trọng lượng là 1,5 kg. Nhiệt độ của khay ra khỏi hầm sấy cũng là nhiệt độ của tac nhân sấy, tk2 = t1 =460C. Theo phụ lục 4, nhiệt dung riêng của nhôm là, Ck = 0,86 kJ/kgK. Do đó tổnthất do khay sấy mang đi sẽ là:

11.n.Gk .k

tk 2 tk 1 15.20.1, 5.0, 86. 46 20670, 8

15(kJ/h)

qQk 670, 8

5, 589 (kJ/kgẩm)k W 120

Như vậy tổn thất do thiết bị chuyền tải là:

QCT = Qx + Qk = 693,333 + 670,8 = 1364,133 (kJ/h)

qQCT 1364,133

11, 367 (kJ/kgẩm)CT W 120

III. Tổn thất ra môi trường

Phân bố nhiệt độ qua tường hầm sấy

- Tổn thất qua tường bao

Qt = k.Fxq. ttb

k1

k: hệ số truyền nhiệt, . 1 1 2 1

1 1 2 2

i, i : chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của cac lớp vật liệu

1: Hệ số tỏa nhiệt đối lưu cưỡng bức của tac nhân sấy với bề mặt tường, W/mK

Theo bảng 3 tài liệu [2] ta có hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức khi khí chuyểnđộng dọc theo bề mặt vach, đối với bề mặt nham, v < 5 m/s

1 = 6,15 + 4,18.v = 6,15 + 4,18.2 = 14,51 (W/m2K)

2: Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên từ tường tới không khí bên ngoài,

2 = 0. t

Để tính hệ số 2 này ta giả thiết độ chênh nhietj độ từ bề mặt vach

t = tw4 – t0 = 12,5K

Theo bảng 1 tài liệu [2] ta có 0 = 3,8525 W/m2K

Theo bảng 2 tài liệu [2] ta có t = 0,98

2 = 3,8525.0,98 = 3,77545(W/m2K)

Thay số k = 0,69719 W/m2K

ttb: Độ chênh nhiệt độ trung bình, ttb = tk – t0

tk = 0,5.(t1 + t2) = 0,5.(130 + 46) = 880C

ttb = 88 – 20 = 68 K

Mật độ dòng nhiệt qua tường là: qt = k. ttb = 47,409 (W/m2)

Kiểm tra lại độ chênh nhiệt độ giữa bề mặt ngoài tường và không khí là:

t = q/ 2 = 47,409/3,77545 = 12,43 K

.

Như vậy giả thiết ở trên là hợp lý

Diện tích xung quanh của hầm sấy (kể cả phần cửa ) là:

Fxq = 2.(Lh + 2.Bh).Hh = 43,86 (m2)

Tổn thất nhiệt qua tường bao: Qt = k.Fxq. ttb = 2079,35 (W)

- Tổn thất nhiệt qua trần hầm sấy

Qtr = ktr.Ftr. ttb

Theo trên ttb = 68K

Hệ số truyền nhiệt k được tính theo công thức: ktr 1

1

1 2 1

1 1 2 2

1 = 14,51 W/m2K

1 = 0,1 m; 1 = 0,7 W/mK; 2 = 0,05 m; 2 = 0,053 W/mK

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên của không khí bên ngoài (trần hầm sấy nằm ngang) là:

tr 1, 3.tuong 1, 3.3, 77545 4, 908 (W/m2K)

ktr = 0,7358 (W/m2K)

Diện tích trần hầm sấy: F = Lh.Bh = 15.1,1 = 16,5 (m2)

Tổn thất nhiệt qua trần:

Qtr = Ftr.ktr. ttb = 825,657 (W)

- Tổn thất nhiệt qua nền

Nhiệt độ trung bình của tac nhân sấy là: tk = ( 46 + 130)/2 = 880C

Và khoảng cach từ hầm đến phân xưởng là 2m

Tra bảng 7.1 tài liệu [1] ta có tổn thất nhiệt riêng qua 1 m2 nền là:

qn = 53,38 W/m2

Diện tích nền hầm sấy: Fn = Ftr = 16,5 m2

Nhiệt tổn thất qua nền là: Qn = Fn.qn = 16,5.53,38 = 880,77 (W)

Vậy tổng tổn thất nhiệt ra môi trường là:

Qmt = Qxq + Qtr + Qn = 3785,787 (W) = 13628,834 (kJ/h)

Tính cho 1kg ẩm: qmt = Qmt/W = 113,57 (kJ/kg ẩm)

IV. Tổng tổn thất nhiệt trong quá trình sấy thực

= Cn.tv1 – ( qv + qct + qmt )

= 4,185.20 – ( 9,122 + 11,367 + 113,57) = - 50,361 (kJ/kg ẩm)

V. Tính toán quá trình sấy thực

Đô thị I – d biểu diễn qua trình sấy thực

Thông số trạng thai thực của không khí ra khỏi hầm sấy được xac định:

Entanpi sau qua trình sấy thực: i2t i20 163, 295 (kJ/kg kk)l

2

2

di 1, 004.t

0, 0484Độ chứa hơi:2t 2

(kg/kgkk)2500 1, 842.t2

B.d0, 72 72%Độ ẩm tương đối thực tế:

2t

Pb2 .(0, 621 d2 t )

Tiêu hao không khí thực tế

ld2t

127, 893 (kgkk/kg ẩm)d1

Lượng không khí cần để bốc hơi W = 120 kg ẩm là

L = l.W = 27,893.120 = 3347,28 (kgkk/h)

Tiêu hao nhiệt thực tế

q = l.(I1 – I0) = 27,893.(165,139 – 52,139) = 3151,978 (kJ/kg ẩm)

Tính cho W = 120 kg ẩm/h : Q = q.W = 3151,987.120 = 378245,02 (kJ/h)

= 105,06 (kW)

Chương V: TÍNH CHỌN CALORIFER VÀ THIẾT BỊ PHỤ

I. Tính chọn calorifer

Công suất nhiệt của calorifer:

Qcal

Q 105, 06110, 589

s 0, 95 (kW)

Với ηs = 0,95 là hiệu suất nhiệt của calorifer

Tiêu hao hơi của calorifer

DQcal

, kJ/kgih i '

Trong đó: ih, entanpi của hơi nước vào calorifer, ih = i” kJ/kg

i’ , entanpi của nước ngưng, kJ/kg

Với ap suất của hơi nước P = 5bar i” = 2749 kJ/kg

i’ = 640 kJ/kg

D110, 589

0, 052 (kg/s) = 188,772 (kg/h)2749 640

Ở đây ta chọn dùng 2 calorifer nên tiêu hao hơi trên 1calorifer là: D = 94,386 kg/h

Xac định bề mặt trao đổi nhiệt của calorifer

FQcal . s

k. ttb

Độ chênh nhiệt độ trung bình

ttb

t1 t2 .t t

ln 1

t

Δt1 = th – t0 = 152 – 20 = 132 K

Δt2 = th – t1 = 152 – 130 = 22 K

Hệ số hiệu đính: ε = 1

ttb

132 22 .1 61, 39

ln 132

22

(K)

Hệ số truyền nhiệt k được xac định theo bảng 4 ở phần phụ lục

Ở đây ta giả thiết lưu tốc của không khí qua calorifer là : ρυ = 4 kg/m2s

k = 20,8

W/m2K Bề mặt truyền

nhiệt

105, 06.103

F20, 8.61, 39

82, 276 (m2)

Ta sử dụng 2 calorifer, 1 chiếc có bề mặt truyền nhiệt là: F = 82,276/2 = 41,18 m2

Tra bảng phần phụ lục ta chọn được calorifer KΦ9 kiểu I có diện tích bề mặt trao đổi nhiệt là 41,6 m2 và diện tích tiết diện khí đi qua là f = 0,486 m2.

Kiểm tra lại lưu tốc không khí qua calorifer:

ρυ = L/f = 3347,28/(3600.2.0,486) = 0,956 (kg/m2s)

Lưu tốc không khí nhỏ thì sẽ gây ra trở lực không khí nhỏ

Vậy ta chọn 2 calorifer KΦ9 kiểu I

Trở lực phía không khí của calorifer là Δpcal = 3,0 mmH2O

Cac kích thước của calorifer là: A = 1250 mm

B = 902 mm

C = 200 mm

II. Tính toán khí động và chọn quạt gió

Sơ đô tính toan khí động

Trở lực của hệ thống bao gôm: trở lực của calorifer, trở lực ma sat của kênh dẫn khí và trở lực cục bộ tại cac tiết diện như chỗ ngoặt, ống đột thu ...

Trở lực ma sat trong cac xe goong được xac định theo công thức:

L v2

p . . . , N/m2

dtd 2

Trong đó:

λ là hệ số trở lực ma sat, λ = 0,05 W/mK

L là chiều dài phần sấy, L = 15 m

dtd là đường kính tương đương của khe thông gió giữa cac khay chứa vật liệu sấy

theo trên ta tính được diện tích thông gió của hầm sấy là : Fk = 0,5m2

chu vi phần thông gió : u = 8,75 m

dtd

4. f

u

4.0, 50, 228

8, 75(m)

v: là tốc độ khí trong hầm sấy, theo trên ta đã chọn v = 2 m/s

ρ: là khối lượng riêng của của khí trong hầm (tính theo nhiệt độ trung bình của khí)

Cac trở lực cục bộ được tính theo công thức:

v2

pc . . 2 , N/m2

Ở đây cac hệ số trở lực cục bộ ξ được lấy theo tài liệu [2]. Cac kết quả tính toan được đưa ra trong bảng dưới đây.

t

STTVị trí gây trở

lựcρ

(kg/m3)v

(m/s)Cdài(m)

đktd(m)

λ ξΔP

(N/m2)1 Côn 0.8417 3.2 1.25 5.38692 Calorifer 303 Ngoặt 90 0.8417 3 1.1 4.16644 Ngoặt 90 0.8417 3 1.1 4.1664

Vào xe 20 lần 0.85 2 0.18 6.12Trong xe 0.85 2 15 0.228 0.05 5.5921Ra xe 20 lần 0.85 2 0.25 8.5

68 Ngoặt 90 1.005 2.8 1.1 4.333669 Ngoặt 90 1.005 2.8 1.1 4.3336

Tổng cộng 72.599

Ta có tổng trở lực của hệ thống là 72.599 N/m2 ở điều kiện nhiệt độ khí t = 880C và ρ = 0,9233 kg/m3. Ta chuyển trở lực này về điều kiện tiêu chuẩn kỹ thuật ta được:

p p. t c 72, 599.1, 2

0, 923394, 35N/m2

Như vậy ta chọn quạt theo kiều kiện:

Lưu lượng V3347

1812, 520, 9233.2 m3/h

Áp suất ΔPtc = 94,35 N/m2

Ta chọn 2 quạt ly tâm Ц 4 – 70 N04 với tốc độ quạt là ω = 70 rad/s

Hiệu suất quạt là η = 0,73

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] GS.TSKH TRẦN VĂN PHÚ – TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY – Nhà xuất bản Giao dục

[2] PGS.TS HOÀNG VĂN CHƯỚC – THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY – Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật

[3] Internet

Documents

Thuong.docx