Đồán môn học Sấy băng tải

Đồ án môn học Sấy băng tải GVHD: Nguyễn Dân SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 2 GVHD: Nguyễn Dân PHẦN 1 : MỞ ĐẦU 1.1 Lời mở đầu Trong ngành công nghiệp nói chung thì việc bảo quản chất lượng sản phẩm là rất quan trọng. Để chất lượng sản phẩm được tốt ta phải tiến hành sấy đêí tách ẩm Vật liệu sau khi sấy có khối lượng giảm do đó giảm công chuyên chở, độ bền tăng lên, chất lượng sản phẩm được nâng cao,thời gian bảo quản kéo dài........ Quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng nhiệt gọi là quá trình sấy. Người ta phân biệt sấy ra làm hai loại :sấy tự nhiên và sấy nhân tạo Sấy tự nhiên dùng năng lượng mặt trời đêí làm bay hơi nước trong vật liệu nên đơn giản ,ít tốn kém tuy nhiên khó điều chỉnh được quá trình sấy và vât liệu sau khi sấy vẫn còn độ ẩm cao .Trong công nghiệp hoá chất thường người ta dùng sấy nhân tạo,tức là phải cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm .Phương pháp cung cấp nhiệt có thể bằng dẫn nhiệt ,đối lưu ,bức xạ hoặc bằng năng lượng điện trường có tần số cao. Đối với nước ta là nước nhiệt đới nóng ẩm,do đó việc nghiên cứu công nghệ sấy để chế biến thực phẩm khô và làm khô nông sản có ý nghĩa rất đặc biệt .Kết hợp phơi sấy nhằm tiết kiệm năng lượng,nghiên cứu những công nghệ sấy và các thiết bị sấy phù hợp cho từng loại thực phẩm ,nông sản phù hợp với điều kiện khí hậu và thực tiễn nước ta.Từ đó tạo ra hàng hóa phong phú có chất lượng cao phục vụ cho xuất khẩu và tiêu dùng trong nước. 1.2 BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 3 GVHD: Nguyễn Dân Để thực hiện quá trình sấy, người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như: thiết bị sấy ( buồng sấy, hầm sấy, thiết bị sấy kiểu băng tải, máy sấy thùng quay, sấy phun, sấy tầng sôi, máy sấy trục … ), thiết bị đốt nóng tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị phụ khác, … Trong đồ án này em sẽ tính toán và thiết kế thiết bị sấy kiểu băng tải. Thiết bị sấy loại này thường được dùng để sấy các loại rau quả, ngũ cốc, các loại nông sản khác, sấy một số sảm phẩm hoá học … Trong đồ án của mình em sử dụng vật liệu sấy là chè với tác nhân sấy là hỗn hợp không khí nóng. Chè là một cây công nghiệp lâu năm, thích hợp nhất đối với khí hậu nhiệt đới. Chè không đơn thuần chỉ là thứ cây được dùng để “giải khát” mà đã trở thành một sản phẩm có nhiều công dụng. Chế biến chè không chỉ cung cấp phục vụ nhu cầu trong nước mà còn để xuất khẩu, yêu cầu về đầu tư thiết bị ít tốn kém hơn các loại nông sản khác. Trong công nghệ sản xuất chè thì sấy chè là một khâu rất quan trọng. Chè sau khi thu hoạch qua chế biến sẽ được sấy khô. Sau khi sấy chè phải đạt được độ tơi, độ khô nhất định theo yêu cầu để đảm bảo chất lượng và tăng thời gian bảo quản. Với các yêu cầu về hình thức, vệ sinh và chất lượng sản phẩm người ta sử dụng thiết bị sấy kiểu băng tải với nhiều băng tải làm việc liên tục với tác nhân sấy là không khí nóng có tuần hoàn một phần khí thải. Vật liệu sấy được cung cấp nhiệt bằng phương pháp đối lưu. Ưu điểm của phương thức sấy này là thiết bị đơn giản, rẻ tiền, sản phẩm được sấy đều, do có tuần hoàn một phần khí thải nên dễ dàng điều chỉnh độ ẩm của tác nhân sấy, tốc độ của không khí đi qua phòng sấy lớn, năng suất khá cao, hiệu quả PHẦN 2 : SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ & THUYẾT MINH 2.1 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 4 GVHD: Nguyễn Dân Với các thiết bị và phương thức sấy như đã chọn, ta có sơ đồ công nghệ của quá trình sấy chè như sau : Khí thải Hỗn hợp khí sau khi sấy Vật liệu vào Hơi nước Khí tuần hoàn Vật liệu ra Hơi nước bão hoà Không khí Chú thích : 1 – phòng sấy 2 - calorifer 3 - quạt đẩy 4 – cyclon 5 – quạt hút 2.2 THUYẾT MINH LƯU TRÌNH 2 3 5 1 4 Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 5 GVHD: Nguyễn Dân Do yêu cầu về độ khô của chè nên dùng tác nhân sấy là hỗn hợp không khí nóng. Không khí ban đầu được đưa vào calorife, ở đây không khí nhận nhiệt gián tiếp từ hơi nước bão hoà qua thành ống trao đổi nhiệt. Hơi nước đi trong ống, không khí đi ngoài ống. Tại calorife, sau khi nhận được nhiệt độ sấy cần thiết không khí nóng đi vào phòng sấy tiếp xúc với vật liệu sấy (chè) cấp nhiệt cho hơi nước trong chè bốc hơi ra ngoài. Trong quá trình sấy, không khí chuyển động với vận tốc lớn nên có một phần chè sẽ bị kéo theo không khí ra khỏi phòng sấy. Để thu hồi khí thải và chè người ta đặt ở đường ống ra của không khí nóng một cyclon. Khí thải sau khi ra khỏi phòng sấy đi vào cyclon để tách chè cuốn theo và làm sạch. Sau đó một phần khí thải được quạt hút ra đường ống dẫn khí để thải ra ngoài không khí. Một phần khí cho tuần hoàn trở lại trộn lẫn với không khí mới tạo thành hỗn hợp khí được quạt đẩy đẩy vào calorife. Hỗn hợp khí này được nâng nhiệt độ đến nhiệt độ cần thiết rồi vào phòng sấy tiếp tục thực hiện quá trình sấy. Quá trình sấy lại được tiếp tục diễn ra. Vật liệu sấy ban đầu có độ ẩm lớn được đưa vào phòng sấy đi qua các băng tải nhờ thiết bị hướng vật liệu. Vật liệu sấy chuyển động trên băng tải ngược chiều với ciều chuyển động của không khí nóng và nhận nhiệt trực tiếp từ hỗn hợp không khí nóng thực hiện quá trình tách ẩm. Vật liệu khô sau khi sấy được cho vào máng và được lấy ra ngoài. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 6 GVHD: Nguyễn Dân PHẦN 3 : CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1 Các ký hiệu G1,G2: Lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi mấy sấy, (Kg/h) Gk:Lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua mấy sấy , (Kg/h) W1, W2: Độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy, tính theo % khối lượng vật liệu ướt W: Độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi đi qua máy sấy , (Kg/h) L:Lượng không khí khô tuyệt đối đi qua mấy sấy , (Kg/h) xo:Hàm ẩm của không khí trước khi vào caloripher sưởi , (Kg/Kgkkk) x1,x2: Hàm ẩm của không khí trước khi vào mấy sấy (sau khi đi qua caloripher sưởi) và sau khi ra khỏi mấy sấy, (Kg/Kgkkk) 3.2 Các thông số ban đầu Thiết kế hệ thống sấy băng tải để sấy chè với năng suất khoảng 1400tấn/ năm Giả thiết một năm nhà máy làm việc 350 ngày ,mỗi ngày làm 20 giờ . Vậy năng suất trung bình trong một giờ là G2= 20020*350 1400000 = Kg/h Chè sau khi thu hoạch được sơ chế sơ bộ trước khi đem vào phòng sấy.Độ ẩm của chè lúc này đạt khoảng từ (60-65)% .Chọn độ ẩm của chè trước khi sấy là W1=63%.Để sản phẩm chè sau khi sấy đạt được độ khô,tơi,xốp theo yêu cầu mà không bị gãy vụn,không bị ẩm mốc thì ta khống chế độ ẩm ra của chè đạt khoảng W2=5% Theo kinh nghiệm chè khô có thể chịu được nhiệt độ trên dưới 1000C.Do đó ta chọn nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sấy là t2=1000C.Để đảm bảo tính kinh tế,giảm tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi đồng thời đảm bảo không xảy ra hiện tượng đọng sương sau khi sấy,ta chọn t2 sao cho độ ẩm tương đối không quá bé nhưng cũng không quá gần trạng thái bão hoà .Do đó nhiệt độ tác nhân ra khỏi buồng sấy được chọn sơ bộ khoảng t2=700C Thông số không khí ngoài trời được xác định tại thành phố Đà Nẵng Như vậy,các thông số ban đầu được xác định là: Năng suất tính theo sản phẩm : G2 =200 kg/h Độ ẩm vật liệu vào : W1 = 63% Độ ẩm vật liệu ra : W2 = 5% Nhiệt độ tác nhân sấy vào : t1 = 1000C Nhiệt độ tác nhân sấy ra : t2 = 700C Nhiệt độ không khí ngoài trời : t0 = 260C ,Pobh =0.0343 at Độ ẩm môi trường : φ = 81% Hàm ẩm của không khí được tính theo công thức sau: Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 7 GVHD: Nguyễn Dân xo=0.622 obhokq obho PP P * * ϕ ϕ − {sách QTTBII_ trang 156} thay số vào ta có xo=0.622 0343.0*81.0033.1 0343.0*81.0 − =0.0172(kg/kgkkk) -Nhiệt lượng riêng của không khí: Io=Ckkk*to+xo*ih , ( J/kgkkk ) {sách QTTBII- trang 156} Với Ckkk: nhiệt dung riêng của không khí ,J/kg độ Ckkk= 103 J/kg độ to: nhiệt độ của không kh í to= 26oC ih: nhiệt lượng riêng của hơi nước ở nhiệt độ to , J/kg Nhiệt lượng riêng ih dược xác định theo công thức thực nghiệm ih=ro+Ch *to=(2493+1.97to)103 , J/kg {sách QTTBII _ trang 156} Trong đó: ro=2493*103 :nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0oC Ch= 1.97*103: nhiệt dung riêng của hơi nước , J/kg độ Từ đó ta tính được Io=69.76*103 J/kgkkk hay Io=69.76 (kJ/kgkkk) -Trạng thái của không khí sau khi ra khỏi caloripher là: t1=100oC,P1bh=1.02 at Khi đi qua caloripher sưởi, không khí chỉ thay đổi nhiệt độ còn hàm ẩm không thay đổi. Do đó x1=xo nên ta có : ( ) bh kq Px Px 11 1 1 622.0 * +=ϕ = ( ) 02.1*0172.0622.0 033.1*0172.0 + =0.027=2.7% -Nhiệt lượng riêng của không khí sau khi ra khỏi caloripher là: I1 = t1+(2493+1.97t1)103x1 , (J/Kgkkk) I1 = 100+(2493+1.97*100)*0.0172 = 146.268 ( KJ/Kgkkk ) -Trạng thái của không khí sau khi ra khỏi phòng sấy: t2=70oC , P2bh=0.3177 at -Nếu sấy lý thuyết thì:I1=I2=146.268 (KJ/Kgkkk) Ta có I2=Ckkk*t2+x2*ih , J/Kgkkk Từ đó hàm ẩm của không khí x2= h kkk i tCI 22 *− = 00 22 * * tCr tCI h kkk + − (Kg/Kgkkk) x2= 26*10*97.110*2493 70*1010*268.146 33 33 + − =0.029 (Kg/Kgkkk) ( ) bh kq Px Px 22 2 2 622.0 * +=ϕ = 3177.0)029.0622.0( 033.1*029.0 + = 0.1496=14.96% 3.3 Cân bằng vật liệu Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 8 GVHD: Nguyễn Dân 3.3.1 Cân bằng vật liệu cho vật liệu sấy Trong quá trình sấy ta xem như không có hiện tượng mất mát vật liệu,lượng không khí khô tuyệt đối coi như không bị biến đổi trong suốt quá trình sấy.Vậy lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua mấy sấy là: Gk=G1 100 100 1W− =G2 100 100 2W− {sách QTTBII_trang 165} Trong đó: W1=63%, W2=5%; G2=200 ( Kg/h.) Vậy Gk = 200 100 5100 − = 190 (Kg/h) Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy được tính theo công thức: W=G2 1 21 W100 WW − − , (Kg/h) {sách QTTBII_ trang 165} W=200 63100 563 − − =313.5 (Kg/h) Lượng vật liệu trước khi vào phòng sấy G1=G2+W=200+313.5=513.5 (Kg/h) 3.3.2 Cân bằng vật liệu cho không khí sấy Cũng như vật liệu khô ,coi như lượng không khí khô tuyệt đối đi qua mấy sấy không bị mất mát trong suốt quá trình sấy.Khi qua quá trình làm việc ổn định lượng không khí đi vào máy sấy mang theo một lượng ẩm là :Lx1 Sau khi sấy xong , lượng ẩm bốc ra khỏi vật liệu là W do đó không khí có thêm một lượng ẩm là W Nếu lượng ẩm trong không khí ra khỏi mấy sấy là Lx2 thì ta có phương trình cân bằng: Lx1+W=Lx2 {sách QTTBII_ trang 165} L = 12 W xx − (Kg/h) Thay số L = 0172.0029.0 5.313 − = 26567.8 ( Kg/h) Với L là lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi W kg ẩm trong vật liệu. Ta có,tại t0=260C,ứng với 0ϕ thì 185.10 =ρ kg/cm3 Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trước khi vào calorifer là: V= 08.22420 185.1 8.26567 0 ==ρ L (m3/h) Vậy lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1 Kg ẩm trong vật liệu là: l = W L = 12 1 xx − (Kg/Kgẩm) {sách QTTBII_ trang 166} Khi đi qua calorifer sưởi không khí chỉ thay đổi nhiệt độ nhưng không thay đổi hàm ẩm, do đó xo=x1 nên ta có: l = 12 1 xx − = 02 1 xx − Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 9 GVHD: Nguyễn Dân Thay số vào ta có l = 0172.0029.0 1 − = 84.745 (Kg/Kgẩm) 3.4 Quá trình sấy hồi lưu lý thuyết Quá trình hoạt động của hệ thống này là: Tác nhân sấy đi ra khỏi buồng sấy có trang thái t2, ϕ 2,x2 được hồi lưu lại với lượng lH và thải ra môi trường lt .Khối lượng lH được hoà trộn với không khí mới có trạng thái là t0,ϕ o ,x0 với lượng l0 Sau khi được hoà trộn,ta được lượng không khí là l ,được quạt hút và đẩy vào calorife để gia nhiệt đến trạng thái I1,t1, 1ϕ rồi đẩy vào buồng sấy Vật liệu ẩm có khối lượng là G1 đi vào buồng sấy và sản phẩm ra là G2 .Tác nhân đi qua buồng sấy đã nhận hơi nước bay hơi từ vật liệu sấy đồng thời bị mất nhiệt nên trạng thái của nó là x2 ,t2,ϕ 2 Gọi xM,IM là trạng thái của hổn hợp khí ở buồng hoà trộn Ta có: l=lo+lH hoặc L=Lo+LH -Chọn tỷ lệ hồi lưu là 50% vậy l = 0.5(lo+lH) suy ra lH=lo Vậy tỷ số hồi lưu n : là số kg không khí hồi lưu hoà trộn với 1 kg không khí ban đầu ( t ừ môi trường) n = o H l l ( sách kỹ thuật sấy nông sản _trang 79) Vậy hàm ẩm của hổn hợp khí được tính theo công thức sau: xM= n nxxo + + 1 2 { sach QTTBII_ trang 176} (Kg/Kgkkk) xM= 2 20 xx + = 2 029.00172.0 + = 0.0231 (Kg/Kgkkk) Nhiệt lượng riêng của hổn hợp không khí là: IM= n nII + + 1 20 (KJ/Kgkkk) IM= 11 268.146*176.69 + + =108.03 (KJ/Kgkkk) Ta có: IM=(103+1.97*103xM)tM + 2493*103xM Suy ra tM= M MM x xI 33 3 10*97.110 10*2493 + − Với tM: Nhiệt độ của hổn hợp khí Từ đó: tM= 0231.0*10*97.110 0231.0*10*2493*10*03.108 33 33 + − = 48.250C , Suy ra PMbh=0.11(at) Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 10 GVHD: Nguyễn Dân )622.0( += MMbh kqM M xP Pxϕ = )622.00231.0(11.0 033.1*0231.0 + = 0.336= 33.6 % Lượng không khí khô lưu chuyển trong thiết bị sấy 5.169 0231.0029.0 11 2 =−=−= Mxx l Kg/Kg ẩm PHẦN 4 : CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG & TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 4.1 Tính toán thiết bị chính 4.1.1Thể tích của không khí a/Thể tích riêng của không khí vào thiết bị sấy: v1= bhPP RT 11 1 ϕ− m 3/Kgkkk ,{sách QTTB II- trang 157} Với R=287 (J/KgoK) T1=1000C+273=373K P=1.033(at) P1bh=1.02(at) ϕ 1=0.027 Thay số vào ta có: Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 11 GVHD: Nguyễn Dân v1= ( ) 410*81.9*02.1*027.0033.1 373*287 − =1.085 (m 3/Kgkkk) b/Thể tích không khí vào phòng sấy: V1=L*v1=26567.8*1.085=28826.1 (m3/h) c/ Thể tích riêng không khí ra khỏi phòng sây là: v2= bhPP RT 22 2 ϕ− ,với T2=70+273=343K, 1496.02 =ϕ ,P2bh=0.3177at Thay số vào ta có : v2 = ( ) 410*81.9*3177.0*1496.0033.1 343*287 − v2 = 1.018 (m3/Kgkkk) d/Thể tích không khí ra khỏi phòng sấy: V2=Lv2=26567.8*1.018=27046.0 (m3/h) e/Thể tích trung bình của không khí trong phòng sấy: Vtb= 2 21 VV + =27936.05 (m3/h) 4.1.2 Thiết bị sấy kiểu băng tải Thiết bị sấy kiểu băng tải gồm một phòng hình chữ nhật trong đó có một hay vài băng tải chuyển động nhờ các tang quay,các băng này tựa trên các con lăn để khỏi bị võng xuống.Băng tải làm bằng sợi bông tẩm cao su,bản thép hay lưới kim loại,không khí được đốt nóng trong carolifer.Vật liệu sấy chứa trong phễu tiếp liệu,được cuốn vào giữa hai trục lăn để đi vào băng tải trên cùng.Nếu thiết bị có một băng tải thì sấy không đều vì lớp vật liệu không được xáo trộn do đó loại thiết bị có nhiều băng tải được sử dụng rộng rãi hơn.Ở loại này vật liệu từ băng trên di chuyển đến đầu thiết bị thì rơi xuống băng dưới chuyển động theo chiều ngược lại.Khi đến cuối băng cuối cùng thì vật liệu khô được đổ vào ngăn tháo. Không khí nóng đi ngược với chiều chuyển động của các băng .Để quá trình sấy được tốt,người ta cho không khí di chuyển với vận tốc lớn,khoảng 3m/s ,còn băng thì di chuyển với vận tốc ( 0.3-0.6) m/ph Chọn kích thước băng tải Gọi Br : Chiều rộng lớp băng tải (m) h : Chiều dày lớp trà (m) ,Lấy h=0.1(m) ω : Vận tốc băng tải , chọn ω =0.4 m/ph ρ : Khối lượng riêng của chè , Chọn 3320 m Kg=ρ -Năng suất của quá trình sấy: G1=Brhω ρ (Kg/h) suy ra Br= 60 1 ρωh G = 60*4.0*320*1.0 5.513 =0.6686 (m) -Chiều rộng thực tế của băng tải là : Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 12 GVHD: Nguyễn Dân Btt= η rB , với η là hiệu số hiệu chính Chọn η =0.9 ,ta có Btt= 9.0 6686.0 = 0.7429 (m) Gọi Lb : Chiều dài băng tải ,m (chiều dài một mặt) ls: Chiều dài phụ thêm, chọn ls=1.2 (m) T: Thời gian sấy, chọn T=30 phút=0.5 giờ Lb= ρ** *1 hB TG tt + ls = 2.1320*1.0*7429.0 5.0*5.513 + =12(m) Vậy Lb=12(m) -Băng tải chỉ sử dụng một dây chuyền nên ta chọn chiều dài của một băng tải là 4(m) suy ra số băng tải là 3 Đường kính của băng tải d=0.3m 4.1.3 Chọn vật liệu làm phòng sấy -Phòng sấy được xây bằng gạch -Bề dày tường 0.22 (m) có: +Chiều dày viên gạch 0.2( m) +Hai lớp vữa hai bên 0.01 (m) -Trần phòng được làm bằng bêtông cốt thép có: +Chiều dày m02.01 =ρ +Lớp cách nhiệt dày m15.02 =ρ -Cửa phòng sấy được làm bằng tấm nhôm mỏng,giữa có lớp các nhiệt dày 0.01 m +Hai lớp nhôm mỗi lớp dày 0.015 (m) -Chiều dài làm việc của phòng sấy: Lph = 4+2*0.6= 5.2 m -Chiều cao làm việc của phòng sấy: Hph = 0.3+0.1*3+0.2*4 = 2 ( m ) -Chiều rộng làm việc của phòng sấy: Rph = 0.7429+0.66 = 1.4029. (m) Vậy kích thước của phòng sấy kể cả tường là: Lng = 5.2+2*0.22 = 5.64(m) Hng = 2.0+0.02+0.15 = 2.17 (m) Rng = 1.4029+0.22*2 = 1.8429 (m) 4.1.4Vận tốc chuyển động của không khí và chế độ chuyển động của không khí trong phòng sấy a/Vận tốc của không khí trong phòng sấy: === 3600*4029.1*2 05.27936 phph tb kk RH Vω 2.77 m/s b/Chế độ chuyển động của không khí: Re = γ ω tdkk l* {sách QTTB II _ trang 35} Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 13 GVHD: Nguyễn Dân Với: Re: là hằng số Reynol đặc trưng cho chế độ chuyển động của dòng ltđ Đường kính tương đương ltđ = phph phph RH RH + **2 = 4029.12 4029.1*00.2*2 + =1.649( m) Nhiệt độ trung bình của không khí trong phòng sấy: ttb = 2 21 tt + = 2 70100 + = 85oC -Từ nhiệt độ trung bình này tra bảng phụ 9 trang 130 sách “kĩ thuật sấy nông sản” ta được =λ 0.031 (W/moK) =γ 21.06*10 6− (m2/s) Vậy Re = 610*06.21 649.1*77.2 − = 15*10 4 Vậy Re=15*10 4 suy ra chế độ của không khí trong phòng sấy là chế độ chuyển động xoáy 4.1.5 Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy với môi trường xung quanh tbΔ = 2 1 21 ln t t tt Δ Δ Δ−Δ Với 1tΔ : Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy vào phòng sấy với không khí bên ngoài =Δ 1t 100-26=74oC 2tΔ : Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy đi ra khỏi phòng sấy với không khí bên ngoài 2tΔ =70-26 = 44oC Vậy tbtΔ = 44 74ln 4474 − = 57.71oC 4.2 Tính tổn thất nhiệt 4.2.1 Tổn thất qua tường α1 -Tường xây bằng gạch dày 0.22 (m) Tt1 -Chiều dày viên gạch gachδ =0.2 (m) -Chiều dày mỗi lớp vữa vδ = 0.01 (m) Tt2 Tra bảng gachλ = 0.77( w/mđộ) α2 vλ = 1.2 (w/mđộ) δ1 δ2 δ3 Lưu thể nóng (không khí nóng) chuyển động trong phòng do đối lưu tự nhiên(vì có sự chênh lệch nhiệt độ) và do cưỡng bức ( quạt) .Không khí chuyển động theo chế độ chảy xoáy(do Re>104) Gọi 1α là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến bề mặt trong của tường phòng sấy Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 14 GVHD: Nguyễn Dân 1α = k( //1/1 αα + ) Với : //1α là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu tự nhiên ,W/m2độ 1/α là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu cưỡng bức ,W/m2độ k : hệ số điều chỉnh, k= 1.2÷1.3 a/Tính /1α Phương trình chuẩn Nuxen đối với chất khí: Nu = C lε R0.8 = 0.018 lε R0.8 Trong đó: lε phụ thuộc vào tỷ số td ph l L và Re Ta có : td ph l L = 649.1 2.5 =3.15 Re =15*10 4 Tra bảng và tính toán ta được lε =1.205 {sổ tay QTTBII_ trang 15} Vậy Nu = 0.018*1.205* (15*104)0.8 = 300 Mà Nu = λ α phH1/ suy ra /1α = phH Nuλ = 65.4 2 031.0*300 = b/Tính 1//α Gọi tT1là nhiệt độ trung bình của bề mặt thành ống(tường) tiếp xúc với không khí trong phòng sấy Chọn tT1=70.0oC Gọi ttbk là nhiệt độ trung bình của chất khí vào phòng sấy (tác nhân sấy) ttbk = 852 70100 =+ oC Gọi ttblà nhiệt độ trung bình giữa tường trong phòng sấy với nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy. ttb = 5.772 8570 =+ oC Chuẩn số Gratket : Đặt trưng cho tác dụng tương hổ của lực ma sát phân tử và lực nâng do chênh lệch khối lượng riêng ở các điểm có nhiệt độ cao khác của dòng,ký hiệu Gr Gr = T tgH ph 2 1 3 γ Δ với g là gia tốc trọng trường g=9.8(m/s2 ) Hph Chiều cao của phòng sấy ,m 1tΔ = ttbk-tT1= 85-77.5 = 7.5 , T=ttbk +273=358K Suy ra Gr= 358*10*09.21 5.7*2*8.9 122 3 − =3.69*10 9 Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 15 GVHD: Nguyễn Dân Mà chuẩn số Nuxen là Nu = 0.47*Gr0.25 {sổ tay QTTB II_ trang 24} Suy ra Nu = 115.8 Hơn nữa Nu = λ α 1//H suy ra 1//α = phH Nuλ = 2 031.0*8.115 =1.74 Từ đó ( ) ( ) 58.774.165.42.1//11/1 =+=+= ααα k c/Tính 2α Hệ số cấp nhiệt của bề mặt ngoài máy sấy đến môi trường xung quanh //22/2 ααα += Với /2α Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên 2//α Hệ số cấp nhiệt do bức xạ Ta có nhiệt tải riêng của không khí từ phòng sấy đến môi trường xung quanh : q1= 11 * tΔα =7.68*(85-70)=113.7 ,KJ/kg ẩm Trong quá trình truyền nhiệt ổn định thì: q1= ∑ = − 3 1 21 i i i TT tt λ δ Mà 3 3 2 2 1 1 3 1 λ δ λ δ λ δ λ δ ++=∑ =i i i (m2độ/w) ở đây : 321 ,, δδδ : bề dày các lớp tường ,m 321 ,, λλλ : Hệ số dẫn nhiệt tương ứng , W/mđộ m01.021 == δδ _ Bề dày lớp vữa có 2.121 == λλ (w/mđộ) m2.03 =δ _Bề dày của viên gạch có 77.03 =λ (w/mđộ) Vậy =∑ = 3 1i i i λ δ 267.0 77.0 2.0 2.1 01.0 2.1 01.0 =++ (m2độ/w) Từ đó tT1-tT2=q1∑ = 3 1i i i δ δ = 113.7*0.267 =31(oC) tT2: Nhiệt độ tường ngoài phòng sấy ,0C tT2 = tT1-31=70-31= 39 ( 0C) Nhiệt độ lớp biên giới giữa tường ngoài phòng sấy và không khí ngoài trời Tbg = 2 262 +Tt = 5.32 2 2639 =+ oC Tại nhiêt độ Tbg này tra bảng ta tính đươc : 210*67.2 −=λ (W/mK) 610*024.16 −=γ (m2/s) Nhiệt độ tường ngoài và nhiệt độ không khí có độ lệch là 2tΔ =tT2-tkk = 39-26 = 13 (0C) Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 16 GVHD: Nguyễn Dân Chuẩn số Gratkev là Gr= ( ) 9122 3 2 2 3 10*74.12 2731310*024.16 13*17.2*81.9 =+= Δ −T tgH ng γ Chuẩn số Nuxen là Nu = 0.47*Gr0.25 = 157.9 Suy ra 2/α = 11.2 17.2 0267.0*9.157 == Hng Nuλ Hệ số cấp nhiệt do bức xạ 2//α 2//α = ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛−⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − 4 2 4 1 2 100100 TT tt C kkT onε Với nε :Độ đen của vữa lấy nε = 0.9 Co:Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối ,lấy C0=5.67 T1 = tT2+273=39+273=312K T2 = tkk+273=26+273=299 K Từ đó 91.5 100 299 100 312 2639 76.5*9.0 44 2 // = ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛−⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −=α Nên 2//2/2 ααα += = 2.11+5.91 = 8.02 Nhiệt tải riêng từ bề mặt của tường ngoài đến môi trường không khí q2 = 3.10413*02.8* 22 ==Δtα ,KJ/kg ẩm So sánh %808.0 7.113 3.1047.113 ==−=Δ mazq q Vậy tổn thất qua tường Qt=3.6*k* tbtF Δ* Mà F = 2*L*H+2*R*H=2*5.2*2+2*1.4029*2=26.4(m) k = 88.1 276.0 11.8 1 58.7 1 1 11 1 3 121 = ++ = ++ ∑ =i i i λ δ αα 7.57 ln 2 1 21 = Δ Δ Δ−Δ=Δ t t ttttb oC Từ đó:QT = 3.6*1.88*26.4*57.7 = 10309.6 (KJ) Vậy qt= 89.325.313 6.10309 W ==TQ (KJ/Kgẩm) 4.2.2 Tổn thất qua trần Trần đúc: Lớp bêtông cốt thép dày 55.1);(02.0 22 == λδ m (W/mđộ) Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 17 GVHD: Nguyễn Dân Lớp cách nhiệt dày 058.0);(15.0 33 == λδ m (W/mđộ) Để tính tổn thất qua trần ta xác định: 22 *3.1 αα =tr =1.3*8.11=10.543 ,W/m2K Do đó hệ số truyền nhiệt qua trần Ktr bằng Ktr= 35.0 543.10 1 058.0 15.0 55.1 02.0 58.7 1 1 11 1 23 3 2 2 1 = +++ = +++ αλ δ λ δ α (W/m2K) Vậy tổn thất qua trần: Qtr=3.6*Ktr*Ftr* tΔ =3.6*0.35*(5.2*1.4029)(85-26)=542.3 (KJ/h) Nhiệt tải riêng qtr= W Qtr = 5.313 3.542 =1.73 ,KJ/kg ẩm 4.2.3 Tổn thất qua cửa Hai đầu phòng sấy có cửa làm bằng thép dày 4δ =5mm có hệ số dẫn nhiệt 4λ =0.5W/mK Do đó hệ số dẫn nhiệt qua cửa Kc bằng : Kc= 77.3 11.8 1 5.0 005.0 58.7 1 1 11 1 24 4 1 = ++ = ++ αλ δ α ,W/m2K Cửa phía tác nhân sấy vào có độ chênh lệch nhiệt độ (t1-t0) còn cửa đầu kia có độ chênh lệch nhiệt độ bằng (t2-t0).Do đó: Qc= 3.6*Kc*Fc{(t1-t0)+(t2-t0)} Thay số ta có : Qc=3.6*3.77*(1.4029*2){(100-26)+(70-26)}=4493.5 (KJ/h) qc= 5.313 5.4493= W Qc =14.33 (KJ/kg ẩm) 4.2.4 Tổn thất nhiệt qua nền Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy bằng 850C và giả sử tường phòng sấy cách tường bao che của phân xưởng 2m.Theo bảng 7.1 của sách tính toán & thiết kế hệ thống sấy_trang 142.Ta có: q1=50W/m .Do đó tổn thất qua nền bằng: Qn=3.6*Fn*q1=3.6 (5.2*1.4029)50=1313.1 (KJ/h) Suy ra qn= 5.313 1.1313= W Qn =4.19 (KJ/kg ẩm) Như vậy tổng tổn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che ra môi trường xung quanh bằng: Qmt=Qt+Qc+Qtr+Qn=16658.5 (KJ/h) qmt= 5.313 5.16658= W Qmt =53.14(KJ/kg ẩm) 4.2.5 Tổn thất do vật liệu sấy mang đi Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 18 GVHD: Nguyễn Dân Trong sấy nông sản,nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy lấy thấp hơn nhiệt độ tác nhân sấy tương ứng từ (5÷10)0C.Trong hệ thống sấy này ,vật liệu sấy và tác nhân sấy chuyện động ngược chiều nên tV2=t1-(5÷10)0C.Vì vậy ta lấy tV2=100- 10=90 0C. Do đó nhiệt dung riêng của chè ra khỏi phòng sấy : CV2=Cvl * (1- 22 ) ωω nC+ Với Cvl : nhiệt dung riêng của chè ,lấy Cvl=0.37(KJ/KgoK) C : nhiệt dung riêng của nước ,lấy C=4.18 (KJ/Kgđộ) Thay số ta có: CV2 =0.37*4.18(1-0.05)+4.18*0.05 CV2=1.68 (KJ/kgoK) Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi là: QVL=G2*CV2(tV2-tV1)=200*1.68(90-26)=21481.8 (KJ/h) qVl= W QVl =68.52 (KJ/kgẩm) 4.3 Quá trình sấy thực tế có hồi lưu 4.3.1 Nhiệt lượng bổ sung thực tế ∑−−=Δ qqC vl1θ Với: 1θ = 26oC nhiệt độ của vật liệu trước khi vào máy sấy(bằng nhiệt độ môi trườ 2θ = 70oC nhiệt độ của vật liệu khi ra khỏi mấy sấy -Vậy nhiệt lượng bổ sung thực tế: 98.1214.5352.6818.4*26 =−−=Δ (KJ/Kgẩm) 4.3.2 Các thông số của quá trình sấy thực -Hàm ẩm của tác nhân sấy đi ra khỏi mấy sấy: ( )2 211/ 2 * ** tCr tCxI x no k +−Δ +Δ+−= , Kg/Kgkkk {sổ tayQTTBII_ trang105} Thay số: ( ) 027.070*18.4249396.12 70*10172.0*96.12268.146/ 2 =+− ++−=x (Kg/Kgkkk) Vậy : ( ) ( ) 0.141027.070*97.1249370** /222/2 =++=++= xtCrtI ho (KJ/Kgkkk) -Độ ẩm tương đối ( ) ( ) 135.03177.0027.0622.0 027.0*033.1*622.0 * /2 2 / 2 / =+=+= bhPx xPϕ =13.5% -Lượng không khí khô để làm bốc hơi 1 Kg ẩm hút từ ngoài vào: 100 0172.0027.0 11 / 2 / =−=−= o o xx l ,Kg/Kgẩm -Qúa trình sấy tuần hoàn khí thải (n=1): 38.105 11 0.141*176.69 1 / 2/ =+ +=+ += n nIII oM (KJ/Kgkkk) -Hàm ẩm của hổn hợp không khí: Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 19 GVHD: Nguyễn Dân 022.0 11 027.0*10172.0 1 / 2/ =+ +=+ += n nxxx oM (Kg/Kgkkk) -Khi ra khỏi caloripher không khí chỉ thay đổi nhiệt độ chứ không thay đổi hàm ẩm do đó: x/1 = x/M = 0.022(Kg/Kgkkk) t1 = 100oC -Vậy nhiệt lượng riêng của không khí sấy vào phòng sấy là: I/1 = t1 + (2493 + 1.97*t1)*x/1 = 100 + (2493+1.97*100)*0.022=159.18 ,KJ/Kgkkk -Lượng hồi lưu thực tế: l/H = l/o = 100( Kg/Kg ẩm) -Nhiệt độ khi hoà trộn: C x xIt M MM M 0 / // / 4.48 022.0*97.11 022.0*249338.105 *97.11 *2493 =+ −=+ −= Đồ thị I - x biểu diễn quá trình sấy lý thuyết và sấy thực Đường AMB1C1 biểu diễn quá trình sấy thực tế có tuần hoàn một phần khí thải Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 20 GVHD: Nguyễn Dân 4.4 Cân bằng nhiệt lượng ∑∑ = rV qq 4.4.1 Nhiệt lượng vào Nhiệt do calorife sưởi cung cấp: qs=l’(I1’-IM’)=100(159.18-105.38)=5380 ,KJ/Kg ẩm Nhiệt lượng do vậy liệu sấy mang vào: qvl= W CG vl 11 ** θ = 5.313 26*18.4*37.0*5.513 =65.86 ,KJ/Kgẩm Nhiệt lượng do không khí sấy mang vào máy sấy: qkkv=l’*IM’=100*105.38=10538 ,KJ/Kgẩm Vậy tổng nhiệt lượng vào: 86.159831053886.655380 =++=++=∑ kkvvlsV qqqq ,KJ/Kgẩm 4.4.2 Nhiệt lượng ra Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: qvlr= 06.695.313 70*18.4*37.0*200** 22 == W CG vl θ ,KJ/Kgẩm Nhiệt do tổn thất của phòng sấy: ∑ = 14.53q , KJ/Kgẩm Nhiệt do không khí mang ra : qkkr=l’*I2’=100*141=14100 ,KJ/Kgẩm Nhiệt tổn thất trong quá trình sấy: qt=l’(I1’-I2’)= 100(159.18-141)=1818 , KJ/Kgẩm Vậy tổng nhiệt lượng ra là: 38.1603918181410014.5306.69 =+++=+++= ∑∑ tkkrvlrr qqqqq ,KJ/Kgẩm So sánh tổng nhiệt lượng vào và tổng nhiệt lượng ra: %35.00035.0 38.16039 38.1603986.15983 max ==−=−= q qq rvε <5% Vậy các giả thiết và các quá trình tính toán trên đều có thể chấp nhận được Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 21 GVHD: Nguyễn Dân PHẦN 5 : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 5.1 Calorifer Do yêu cầu về chất lượng của sản phẩm chè sau khi sấy nên dùng tác nhân sấy là không khí nóng.Không khí nóng đi qua calorifer sưởi và nhận nhiệt trực tiếp từ hơi nước bão hoà qua thành ống.Không khí dùng để sấy có nhiệt độ theo yêu cầu là 1000C,chất truyền nhiệt là hơi nước bão boà . Thiết bị là loại ống chùm,hơi nước bão hoà đi trong ống,không khí đi ngoài ống.Hai lưu thể chuyển động chéo dòng 5.1.1 Chọn kích thước truyền nhiệt Chọn ống truyền nhiệt bằng đồng,có gân để nâng hệ số truyền nhiệt,hệ số dẩn nhiệt của đồng là 385=λ W/mđộ {sách QTTB tập I_ trang 125} yChọn ống: -Đường kính ngoài của ống : dng = 0.03 (m) -Đường kính trong của ống : dtr = 0.025 (m) -Chiều dày của ống : δ = 2 trng dd − = 0.0025 (m) -Đường kính của gân : Dg = 1.4dng = 0.042(m) -Bước gân : bg = 0.01 m -Chiều cao của gân : h = 2 ngg dD − = 0.006 (m) -Chiều dài của ống : l = 1 (m) -Số gân trong trên một ống : m = gb l = 100 -Bề dày bước gân : b = 0.002(m) -Tổng chiều dài của gân : Lg=b*m=0.002*100=0.2(m) -Tổng chiều dài không gân : Lkg = l-Lg = 1.0-0.2=0.8(m) -Lượng không khí cần thiết cho quá trình sấy có hồi lưu (theo tính toán thực tế): l’ = 100( Kg/Kgẩm) L’ = 31350( Kg/h) -Nhiệt độ của không khí ban đầu khi đã hồi lưu : t’M = 48.4oC -Nhiệt độ không khí sau khi ra khỏi caloripher là t1=1000C -Thể tích riêng của không khí v100oC = 057.1946.0 11 100 == oρ ,m 3/kg v70oC = 97.0029.1 11 70 == oρ , m 3/kg Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 22 GVHD: Nguyễn Dân v48.4oC = 88.0125.1 11 4.48 == oρ , m 3/kg v26oC = 8.0181.1 11 26 == oρ ,m 3/kg vtb = =+2 10026 oo vv 0.93 ,m3/kg -Lượng không khí khô đi vào caloripher là: V=L’*vtb = 31350*0.93=29155 , (m3/h) -Hệ số cấp nhiệt đối lưu 1α : +Nhiệt độ trung bình của không khí trong caloripher ttb ttb = thnước- tbtΔ Mà: c d cd tb t t ttt Δ Δ Δ−Δ=Δ ln +Chọn nhiệt độ hơi nước bão hoà khi vào là : thnđ = 130oC +Chọn nhiệt độ hơi nước bão hoà khi ra là thnc = 105oC Nên ta có: Cttt odhndd 10426130 =−=−=Δ Ctttc ochnc 5100105 =−=−=Δ Thay số vào ta có: Ct otb 5.32=Δ Suy ra : ttb = 130-32.5 = 97.5oC Ứng với giá trị ttb ta có: 935.0=ρ (Kg/m3) 210*15.3 −=λ (W/moC) 610*5.22 −=γ (m2/s) 610*7.21=μ (Ns/m2) Pr = 0.69 5.1.2 Tính toán ÕDiện tìch bề mặt của một ống : (phía trong của ống) Ftr = π *dtr*l = 3.14*0.025*1.0 = 0.0785( m2) ÕDiện tích mặt ngoài của ống: Fng = *π dng*l = 3.14*0.03*1.0= 0.0342 (m2) ÕDiện tích phần bề mặt ngoài của một ống Fbm = Fgân+Fkgân -Diện tích phần có gân Fgân = ngggg dDLD 2 2 * 4 * 4 ** πππ −+ = 0.02705(m2) -Diện tích phần không gân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 23 GVHD: Nguyễn Dân Fkgân = Lkg* ngd*π = 0.8*3.14*0.03=0.07536 (m2) Vậy : Fbm = 0.02705+0.07536 = 0.10241 (m2) ÕChọn số ống xếp hàng ngang là: i = 20 Õ Khoảng cách giữa các ống này ống kia là 0.05(m) Õ Khoảng cách giữa ống ngoài cùng dến caloripher là:x= 0.01 (m) Tiết diện tự do của mặt phẳng vuông góc với phương chuyển động của không khí: Ftd=Fng-Ftr=0.0942-0.0785=0.0157 ,m2 Chọn tốc độ dòng khí qua calorifer là: 6=kkω m /s Chuẩn số Re: Re = 260010*5.22 01.0*6* 6 == −γ ω gkk b 2300< Re< 104.Vậy dòng khí trong calorifer chảy quá độ ÕChuẩn số Nu(tính cho trường hợp lưu thể chảy ngang qua bên ngoài chùm ống có gân): Nu = C 4.0 14.054.0 *** r n e gg ng PR b h b d −− ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ {sách QTTB_trang 226 } Trong đó : dng : đường kính ngoài của ống; dng = 0.03 (m) bg : bước của gân ; bg = 0.01 (m) h :chiều cao gân ; hg = 0.006 (m) C,n : các đại lượng phụ thuộc cách sắp xếp ống Chọn cách sắp xếp ống là thẳng hàng,nên ta có: C=0.116 , n=0.72 Vậy Nu = 0.116 6.2169.0*2600*01.0 006.0* 01.0 03.0 4.072.0 14.054.0 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −− -Hệ số cấp nhiệt đối lưu: 04.68 006.0 0315.0*6.21* 2 === gb Nu λα (W/m2độ) ÕHệ số cấp nhiệt từ hơi nước bão hoà đến thành ống 1α 25.01 )* (**04.2 tH rA Δ=α (W/m 2độ) Với H=1.0 : chiều cao ống r : ẩn nhiệt hoá hơi J/kg.Tra bảng I250-sổ tay QTTB tập 1 r=2208*10 3− J/Kg -Hệ số A có trị số phụ thuộc vào ttb Chọn tT = 1100C:Nhiệt độ tại thành ống truyền nhiệt Vậy ttb = C tt ohndT 120 2 130110 2 =+=+ Sử dụng phương pháp ngoại suy,tra bảng QTTB trang 231 ta có Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 24 GVHD: Nguyễn Dân A = 188 tΔ =130-120=100C Vậy thay số vào ta tính được: 8.2621 =α (W/m2độ) q1 = tΔ*1α =262.8*10 = 2628,KJ/Kgẩm ÕTính hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài ống đến không khí chuyển động trong caloripher 2α -Lưu thể chảy qua bên ngoài ống thành ống có gân: 04.682 =α (Do chọn tốc độ dòng khí 6=kkω m/s ) Hệ số cấp nhiệt đối lưu thực tế: tt2α =32 W/m2độ Vậy k = 4.22 0785.0 10241.0 32 1 8.262 1 1 11 1 21 = ++ = ++ Ftr Fbm ttαα -Vậy nhiệt lượng riêng: q2 = k*tTB =22.4*120 = 2688 ,KJ/Kgẩm So sánh %5%2.2100* 2688 26882628 100*21 <=−=− mazq qq Vậy tất cả các giã thiết trên có thể chấp nhận được 5.1.3 Xác định bề mặt truyền nhiệt -Lượng nhiệt do caloripher cung cấp: Δ−− −= o o s xx II q 2 2 {sách QTTB trang 168} Trong đó: 98.12−=Δ J/Kgẩm 38.638898.12 0172.0029.0 76.69268.146 =+− −=sq (J/Kgẩm) Qs = qs*W = 6388.38*313.5 = 2002.757 (KJ/h) -Hiệu suất caloripher lấy 9.0=η -Lượng nhiệt thực tế do caloripher cấp: Qt = 286.22259.0 757.2002 ==η sQ (KJ/h) -Gọi D là lượng hơi nước tiêu tốn trong 1h Qt = D*r suy ra D = r Qt = 310*2179 286.2225 − = 1021242 (KJ/h) -Lượng nhiệt thực tế truyền từ hơi nước trong ống đến thành ống: Qt = 3.6*k*F* tbtΔ Suy ra F = 3.28 5.32*4.22*6.3 1021242 **6.3 ==Δ tb t tk Q ( m2) -Bề mặt truyền nhiệt thực: Ft = k*F ; k = 1.2 ÷đến 1.5 Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 25 GVHD: Nguyễn Dân Chọn k = 1.2 Suy ra Ft = 1.2*28.3=34(m2) -Bề mặt truyền nhiệt trung bình: Ftb= 09.02 0785.010241.0 2 =+=+ trbm FF (m2) -Số ống truyền nhiệt trong caloripher: n = 378 09.0 34 == tb t F F ống -Số ống xắp theo chiều ngang: m = 19 20 378 == i n ống -Chọn số ống xếp theo hàng ngang 19 ống Số ống xếp theo hàng dọc là 20 ống Vậy kích thước caloripher: +Chiều dài của caloripher Lx = (i-1)*0.05+Dg*20+2x , (m) = (20-1)*0.05+0.042*20+2*0.01=1.81 ,m +Chiều rộng caloripher: Bx = (m-1)*0.05+Dg+2x =(19-1)*0.05+0.042*19+2*0.01 = 1.718(m) +Chiều cao caloripher là: Hx =l+2a =1+2*0.1=1.2( m) a:bề dày mỗi tấm chắn 5.2 Xyclon 5.2.1 Giới thiệu về xyclon: Do yêu cầu về độ sạch của chè cũng như khí thải người ta sử dụng tác nhân sấy là không khí nóng.Trong quá trình sấy không khí chuyển động với vận tốc lớn nên một phần chè sẽ theo không khí ra ngoài.Để thu hồi khí thải và chè,người ta đặt ở đường ống ra của không khí nóng một xyclon để tách sạch hơn. 5.1.2 Tính toán -Ở nhiệt độ 70oC thể tích riêng của không khí là: v70oC = 0.97 (m3/Kg) -Lưu lượng không khí ra khỏi phòng sấy (vào xyclon) V2 = L’*v70oC = 3040.95 (m3/h) -Gọi PΔ là trở lực của cyclon thì: 540< K P ρ Δ < 750 (sách sổ tay QT&TBCNHC tập 1_trang522) 029.1=Kρ Khối lượng riêng của khí ở 70,0C Chọn K P ρ Δ = 540 .Vậy 66.555029.1*540 ==ΔP -Tốc độ quy ước là Wq Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 26 GVHD: Nguyễn Dân Wq= k P ρξ * *2 Δ ,m/s Wq = 2.2 5.2÷ (sách ST QT&TBCNHC tập 1_trang522) Chọn Wq=2.5 -Đường kính của cyclon là: D = 3600*W*785.0 q 2V =0.65(m) Dựa vào đườnh kính D =650mm, ta chọn cyclon đơn loại LIH-15 -Kích thước cơ bản của cyclon LIH-15 +Chiều cao cửa vào(kích thước bên trong) : a =0.66D=0.4(m) +Chiều cao ống trung tâm có mặt bích : h1 = 1.74D=1.13(m) +Chiều cao phần hình nón : h2 = 2.26D=1.5(m) +Chiều cao phần hình trụ : h3 = 2.0D=1.3(m) +Chiều cao phần bên ngoài ống tâm : h4 = 0.3D=0.2(m) +Chiều cao chung : H =4.56D=3(m) +Đường kính ngoài của ống : d1 = 0.6D=0.4(m) +Đường kính trong của ống : d2 = 0.4D=0.26(m) +Chiều rộng cửa vào : b b1 = D2.0 26.0 D = 13.0 169.0 (m) +Chiều dài của ống cửa vào : l = 0.6D=0.4(m) +Khoảng cánh từ tận cùng đên mặt bích : h5 = 0.32D=0.2(m) +Góc nghiêng của nắp cửa vào : α = 15o +Đường kính của cyclon : D = 650mm +Hệ số trở lực của cyclon : ξ = 105 5.3 Tính toán trở lực và chọn quạt 5.3.1 Giới thiệu về quạt -Quạt là bộ phận vận chuyển không khí và tạo áp suất cho dòng khí đi qua các thiết bị :Caloripher,máy sấy, đường ống,cyclon.Năng lượng do quạt tạo ra cung cấp cho dòng khí một áp suất động học để di chuyển và một phần để khắc phục trở lực trên đường ống vận chuyển. -Năng suất của quạt được đặc trưng bởi thể tích khí đi vào hay đi ra thiết bị sấy -Sử dụng hai quạt: +Một là dùng để hút khí thải ở cyclon đi vào caloripher +Một là vừa hút khí mới và khí thải hồi lưu vào caloripher 5.3.2 Tính trở lực của toàn bộ quá trình 1.Trở lực từ miệng quạt đến calorifer Chọn ống nối từ miệng quạt đến caloripher có đường kính là 0.3 (m ),dài l= 3m -Vận tốc khí đi trong ống là: F L d **3600 ' ρω = Ta có 06.1=ρ Kg/m3 ở t’M =48.4oC Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 27 GVHD: Nguyễn Dân F = 07065.0 4 3.0*14.3 4 * 22 ==dπ ( m2) L’ = 31350 (Kg/h) Vậy 6.11=dω (m/s) Chuẩn số Reynol là : Re = 46 4.48 10*20 10*75.16 3.0*6.11* == − o dd γ ω Re = 20*10 4 >10 4 Vậy không khí đi trong ống theo chế độ chảy xoáy -Chuyển động chảy xoáy chia làm 3 vùng +Vùng 1: Nhẵn thuỷ lực học: Khu vực này độ nhám không ảnh hưởng đến hệ số ma sát Regh = 6 7 8 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ε d = 6 23.56494 10 3.0 7 8 4 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − ε =10 4− : Độ nhám tuyết đối của tôn ( Bảng II-15-sổ tay QTTB-trang 381) +Vùng 2: Khu vực nhám:Khu vực này hệ số ma sát phụ thuộc vào độ nhám mà không phụ thuộc vào Re Ren = 220* 8 9 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ε d =220* 5.179549 10 3.0 8 9 4 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − Vậy Regh<Re<Ren +Vùng 3: Khu vực quá độ 4 4 10*3.3 3.0 10 −− == d ε ∈ (8*10 5− ;1250*10 5− ) Vậy hệ số ma sát được tính theo công thức: 25.0 100*46.1*1.0 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += eRd ελ {sổ tay QTTBI trang 379} 0177.0=λ Vậy trở lực trên ống từ miệng quạt đến caloripher là : 52.12 3.0*2 6.11*06.1*3*0177.0 *2 *** 22 1 ===Δ d lP ωρλ (N/m2) 2.Trở lực do calorifer -Nhiệt độ trung bình của không khí nóng trong caloripher là: ttb = Co632 26100 =+ Tại nhiệt đọ này tra bảng được 0292.0=λ (W/moK) 024.1=ρ (Kg/m3) 610*01.19 −=γ (m2/s) Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 28 GVHD: Nguyễn Dân -Vận tốc của không khí trong caloripher là: F L **3600 ' ρω = Với F = H*Bx = 1.2*1.8 = 2.16 (m2) 94.3=kkω (m/s) -Chuẩn số Reynol là: Re = 66 10*3.010*1.19 )8.12.1(2 )8.1*2.1(4*94.3 * =+=γ ω tdkk d Re>10 4 vậy không khí chuyển động theo chế đọ chảy xoáy Do ống xắp theo kiểu hành lang nên ( ) 26.023.0)96( −−⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+= eRd smξ {sổ tay QTTBI trang 404} Với s là khoảng cách giữa các ống theo phương cắt ngang của dòng chuyển động (theo chiều rộng của dòng) S=0.005+0.006+0.03/2 =0.026 (m) m là số dãy chùm theo phương chuyển động m = 19 d: đường kính ống : d = Dg = 0.049(m) Suy ra =ξ 10.421 Vậy trở lực do caloripher là: 9.107 2 94.3*024.1*58.13 2 ** 22 2 ===Δ ωρξP (N/m2) 3.Trở lực do đột mở vào calorifer -Diện tích của mặt cắt ngang của ống đẩy Fo = 2 2 ,07065.0 2 3.0* m=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛π -Diện tích cắt ngang của ống dẫn không khí nóng: Ft = H*Bx = 1.2*1.8=2.16( m2) Tỉ số 032.0 16.2 07065.00 == tF F Tra bảng sổ tay QTTB I trang 387 ta có 95.0=ξ Vậy trở lực do đột mở vào caloripher là: 45.65 2 6.11*024.1*95.0 2 ** 22 3 ===Δ ωρξP (N/m2) 4.Trở lực đột thu từ calorife ra ống dẫn không khí nóng -Không khí nóng có nhiệt độ t = 100oC 610*13.23 −=γ (m2s) 916.0=ρ (Kg/m3) -Diện tích cắt ngang của ống dẫn không khí nóng Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 29 GVHD: Nguyễn Dân F2 = 07065.04 3.0* 2 =π ,m2 -Vận tốc của không khí nóng trong ống 6.11 **3600 2 ,' == F L kk ρω (m/s) -Chuẩn số Reynol: Re = 46 10*1510*13.23 3.0*6.11* == −γ ω dkk Re>10 4 :Vậy không khí chuyển động theo chế độ xoáy Tỉ số 032.0 1 2 = F F Tra bảng QTTB I trang 338 95.0=ξ Vậy trở lực do đột thu ở caloripher là: 5.58 2 * 2 4 ==Δ kkP ωρξ (N/m2) 5.Trở lực đường ống dẫn không khí từ caloifer đến phòng sấy +Chọn đường ống dài 2 (m) +Đường kính ống d =0.3 (m) -Tính toán giống ống từ miệng quạt đến caloripher ta được: Regh<Re<Ren -Nên khí ở khu vực quá độ 0162.0=λ Vậy trở lực trên đường ống dẩn khí là: 66.6 3.0*2 6.11*916.0*2*0162.0 *2 *** 22 5 ===Δ d lP ωρλ (N/m2) 6.Trở lựcđột mở vào phòng sấy -Diện tích mặt ngang ống Fo = 0.07065 m2 -Diện tích ngang của phòng sấy F1 = h*R =1.183*1.82 = 2.153(m2) 0328.0 F1 =oF Tra bảng ST QTTBI trang 387 có 95.0=ξ Vậy trở lực đột mở vào phòng sấy là: 5.58 2 6.11*916.0*95.0 2 ** 22 6 ===Δ ωρξP (N/m2) 7.Trở lực đột thu ra khỏi phòng sấy -Nhiệt độ ra khỏi phòng sấy là t2 = 70oC 996.0=ρ (Kg/m3) 610*02.20 −=γ (m2/s) -Chuẩn số Reynol : Re = 610*02.20 3.0*6.11* −=γ ω d =17*104 Re>10 4 không khi theo chế độ chảy xoáy Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 30 GVHD: Nguyễn Dân Tra bảng st QTTB I trang 385 ta được 48.0=ξ Vậy trở lực là 17.32 2 6.11*996.0*48.0 2 ** 22 7 ===Δ ωρξP ( N/m2) 8.Trở lực của phòng sấy Ta có thể chọn 10008 =ΔP (N/m2) 9.Trở lực đường ống dẫn khí từ phòng sấy đến xyclon Đường ống này được chia làm 2 đoạn: + Đoạn 1:từ phòng sấy đi ra ,chọn ống có đường kính 3(m),dài l=1.5(m) Vận tốc không khí trong ống : 2 2 2 3.0**3600 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = π ω Vkk = 9.11 2 3.0*14.3*3600 95.3040 2 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ (m/s2) Chuấn số Reynon : Re= 46 10*1810*02.20 3.0*9.11* == −ν ω dkk Re>104 do đó không khí chuyển động theo chế độ chảy xoáy 7.5 3.0*2 9.11*996.0*5.1*0162.0 *2 *** 22 9 ===Δ d lP ωξλ (N/m2) + Đoạn 2:từ cuối đoạn 1 đến xyclon,chọn ống có đường kính 3(m),dài l=8(m) 5.30 3.0*2 9.11*996.0*8*0162.0 *2 *** 22 10 ===Δ d lP ωξλ (N/m2) 10.Trở lực đường ống dẫn khí tuần hoàn Chọn đường ống có đường kính d=3m,dài l=1.5m 7.5 3.0*2 9.11*996.0*5.1*0162.0 *2 *** 22 11 ===Δ d lP ωξλ (N/m2) 11.Trở lực đường ống dẫn khí từ quạt hút đến xyclon Chọn đường ống có đường kính d=3m,dài l=4m 2.15 3.0*2 9.11*996.0*4*0162.0 *2 *** 22 12 ===Δ d jP ωξλ (N/m2) 12.Trở lực tại các khuỷu Từ phòng sấy ra: 1.1,900 == ξα (Sách TT& thiết kế hệ thống sấy_trang 352) 6.77 2 9.11*996.0*1.1 2 ** 2 12 ===Δ ωρξP (N/m2) 13.Trở lực tại các chạc 3 Ta có F3/F2=1&V3/V2=1 suy ra A=0.6& 0.2'=ξ (Sách St QTTB&CNHC tập1_tr390) Do đó 2.10.2*6.0'* === ξξ A 6.84 2 9.11996.0*2.1 2 ** 22 13 ===Δ ωρξP (N/m2) 14.Trở lực của xyclon Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 31 GVHD: Nguyễn Dân Chọn 59014 =ΔP (N/m2) 15.Trở lực của toàn bộ hệ thống 141 ........... PPP Δ++Δ=Δ PΔ = 2128.11 (N/m2) 5.4 Tính công suất của quạt và chọn quạt 5.4.1 Quạt đẩy hỗn hợp khí vào xyclon Lưu lượng đẩy vào: Qđ = Vđ = L’*vt’M = 27588(m3/h) -Áp suất làm việc toàn phần: H = Hp* ρ ρ kMt * 8.760 760* 293 273 '+ {sổ tay QTTB I trang 463} Với : Hp : Trở lực tính toán của hệ thống Hp = PΔ =2128.11 (N/m2) t’M : Nhiệt độ làm việc của hổn hợp khí t’M = 48.4oC B = 760.8 mmHg : áp suất tại chổ đặt quạt ρ :Khối lượng riêng của của khí ở đktc 3/181.1 mKg=ρ kρ : khối lượng riêng của khí ở đk làm việc 08.1=kρ ,Kg/m3 H = 2128.11* 8.2019 181.1 08.1* 8.760 760* 293 4.48273 =+ ,N/m2 -Công suất trên trục động cơ điện : N = trq P gHQ ηη ρ **1000 *** , KW {st QTTB I trang 463} Với 95.0=trη : Truyền động qua bánh đai qη : Hiệu suất của quạt lấy 72% Q = 181.275 m3/h = 0.050359 m3/s) Q : Năng suất quạt:Q=181.275 (m3/h)=0.05035(m3/s) N = W,57.1 95.0*72.0*1000 08.1*81.9*72.2015*05035.0 K= -Công suất thiết lập đối với động cơ điện: Nđc = N*k3 ,(KW) Với k3 là hệ số dự trữ N = 1.57 chọn k3 = 1.2 {bảng II-48 trang 64 ST QTTB I} Suy ra N = 1.57*1.2=1.884,( KW) 5.4.2 Quạt hút khí thải ở xyclon -Lưu lượng hút: Qh = L’*v700C=30409.5 (m3/h) -Quá trình tính toán như trên +Áp suất làm việc toàn phần: H =1987.9,( N/m2) +Công suất trên động cơ điện: Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 32 GVHD: Nguyễn Dân N = 1.45,KW +Công suất thiết lập đối với động cơ điện: Nđc = 1.45*1.25=1.8125, KW 5.4.3 Chọn quạt Cả hai quạt đều sử dụng quạt ly tâm loại II4.70No4 {sổ tay QTTB I trang 482}với cùng một hiệu suất 72.0=η PHẦN 6 : KẾT LUẬN Sau khi hoàn thành xong đồ án đã giúp em tìm hiểu sâu hơn về kỹ thuật sấy,đặc biệt là nguyên tắc hoạt động cũng như cách tính toán thiết kế hệ thống sấy.Mục đích cũng như tầm quan trọng của thiết bị sấy kiểu băng tải trong quy trình sản xuất. Vì đây là đồ án môn học đầu tiên mà em tiếp xúc,phần tài liệu tham khảo còn hạn chế và kiến thức còn hạn hẹp.Hơn nữa các công thức tính toán còn mang tính tương đối,nhiều hệ số tự chọn có thể dẫn đến sai lệch kết quả. Tuy nhiên,cùng với sự giúp đỡ của bạn bè,đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo đã giúp em hoàn thành đồ án này Em chân thành cảm ơn Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 33 GVHD: Nguyễn Dân PHẦN 7: TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Cơ sở các QT&CNHC tập 2 _NXB ĐH&TH Chuyên nghiệp 2. Kỹ thuật sấy nông sản _NXB KHKT Hà Nội _1991 3. Sổ tay QTTB&CNHC tập1 4. Sổ tay QTTB&CNHC tập 2 5. Tính toán và thiết kế hệ thống sấy_ Trần Văn Phú_NXB GD_2001 Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 34 GVHD: Nguyễn Dân PHẦN 8 : MỤC LỤC Phần 1: Mở đầu Trang 1 Phần 2: Sơ đồ công nghệ sấy & thuyết minh Trang 3 Phần 3: Cân bằng vật chất Trang 5 Phần 4: Cân bằng nhiệt lượng &tính toán thiết bị chính Trang 10 Phần 5: Tính toán và chọn thiết bị phụ Trang 21 Phần 6: Kết luận Trang 33 Phần 7: Tài liệu tham khảo Trang 34 Phần 8: Mục lục Trang 35 Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 35 GVHD: Nguyễn Dân