Đồ án môn học- " Thiết kế hệ thống Sấy băng tải 3"

Chia sẻ: beembank123

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...

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Đồ án môn học- " Thiết kế hệ thống Sấy băng tải 3"

 

  1. Đồ án môn học Sấy băng tải GVHD: Nguyễn Dân SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H
  2. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải 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 SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 2 GVHD: Nguyễn Dân
  3. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải 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 SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 3 GVHD: Nguyễn Dân
  4. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải 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 5 Hỗn hợp khí sau khi sấy 4 Vật liệu vào Hơi nước Khí tuần hoàn 1 2 3 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 SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 4 GVHD: Nguyễn Dân
  5. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải 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. SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 5 GVHD: Nguyễn Dân
  6. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải 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 1400000 G 2= = 200 Kg/h 350 * 20 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: SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 6 GVHD: Nguyễn Dân
  7. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải xo=0.622 ϕ o * Pobh {sách QTTBII_ trang 156} Pkq − ϕ * Pobh o thay số vào ta có 0.81 * 0.0343 xo=0.622 =0.0172(kg/kgkkk) 1.033 − 0.81 * 0.0343 -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 : x1 * Pkq 0.0172 *1.033 ϕ = (0.622 + x )P 1 = (0.622 + 0.0172) *1.02 =0.027=2.7% 1 1bh -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 I 2 − C kkk * t 2 I 2 − C kkk * t 2 x2 = = (Kg/Kgkkk) ih r0 + C h * t 0 146.268 * 10 3 − 10 3 * 70 x2 = =0.029 (Kg/Kgkkk) 2493 *10 3 + 1.97 *10 3 * 26 x 2 * Pkq 0.029 *1.033 ϕ2 = = = 0.1496=14.96% (0.622 + x 2 )P2bh (0.622 + 0.029)0.3177 3.3 Cân bằng vật liệu SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 7 GVHD: Nguyễn Dân
  8. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải 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: 100 − W1 100 − W2 Gk=G1 =G2 {sách QTTBII_trang 165} 100 100 Trong đó: W1=63%, W2=5%; G2=200 ( Kg/h.) 100 − 5 Vậy Gk = 200 = 190 (Kg/h) 100 Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy được tính theo công thức: W1 − W2 W=G2 , (Kg/h) {sách QTTBII_ trang 165} 100 − W1 63 − 5 W=200 =313.5 (Kg/h) 100 − 63 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} W L= (Kg/h) x 2 − x1 313.5 Thay số L= = 26567.8 ( Kg/h) 0.029 − 0.0172 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 ϕ 0 thì ρ 0 = 1.185 kg/cm3 Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trước khi vào calorifer là: L 26567.8 V= = = 22420.08 (m3/h) ρ0 1.185 Vậy lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1 Kg ẩm trong vật liệu là: L 1 l= = (Kg/Kgẩm) {sách QTTBII_ trang 166} W x 2 − x1 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: 1 1 l= = x 2 − x1 x 2 − x0 SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 8 GVHD: Nguyễn Dân
  9. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Thay số vào ta có 1 l= = 84.745 (Kg/Kgẩm) 0.029 − 0.0172 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, ϕ1 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) lH n= ( sách kỹ thuật sấy nông sản _trang 79) lo Vậy hàm ẩm của hổn hợp khí được tính theo công thức sau: x o + nx 2 xM= { sach QTTBII_ trang 176} (Kg/Kgkkk) 1+ n x +x 0.0172 + 0.029 xM= 0 2 = = 0.0231 (Kg/Kgkkk) 2 2 Nhiệt lượng riêng của hổn hợp không khí là: I 0 + nI 2 IM= (KJ/Kgkkk) 1+ n 69.76 + 1 *146.268 IM= =108.03 (KJ/Kgkkk) 1+1 Ta có: IM=(103+1.97*103xM)tM + 2493*103xM I M − 2493 *10 3 x M Suy ra tM= 3 10 + 1.97 *10 3 x M Với tM: Nhiệt độ của hổn hợp khí 108.03 *10 3 * −2493 *10 3 * 0.0231 Từ đó: tM= = 48.250C , 10 + 1.97 * 10 * 0.0231 3 3 Suy ra PMbh=0.11(at) SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 9 GVHD: Nguyễn Dân
  10. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải x M Pkq 0.0231 *1.033 ϕ M = PMbh ( x M + 0.622) = 0.11(0.0231 + 0.622) = 0.336= 33.6 % Lượng không khí khô lưu chuyển trong thiết bị sấy 1 1 l= = = 169.5 Kg/Kg ẩm x 2 − x M 0.029 − 0.0231 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: RT1 v 1= m3/Kgkkk ,{sách QTTB II- trang 157} P − ϕ1 P1bh 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: SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 10 GVHD: Nguyễn Dân
  11. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải 287 * 373 v 1= =1.085 (m3/Kgkkk) (1.033 − 0.027 *1.02) * 9.81 *10 4 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: RT2 v2= ,với P − ϕ 2 P2bh T2=70+273=343K, ϕ 2 = 0.1496 ,P2bh=0.3177at Thay số vào ta có : 287 * 343 v2 = (1.033 − 0.1496 * 0.3177 ) * 9.81 *10 4 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: V1 + V2 Vtb= =27936.05 (m3/h) 2 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 Kg ρ : Khối lượng riêng của chè , Chọn ρ = 320 m3 -Năng suất của quá trình sấy: G1 513.5 G1=Brh ω ρ (Kg/h) suy ra Br= = =0.6686 hρω 60 0.1 * 320 * 0.4 * 60 (m) -Chiều rộng thực tế của băng tải là : SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 11 GVHD: Nguyễn Dân
  12. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Br Btt= , với η là hiệu số hiệu chính η 0.6686 Chọn η =0.9 ,ta có Btt= = 0.7429 (m) 0.9 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 G1 * T 513.5 * 0.5 Lb= + ls = + 1.2 =12(m) Btt * h * ρ 0.7429 * 0.1 * 320 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 ρ1 = 0.02m +Lớp cách nhiệt dày ρ 2 = 0.15m -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: Vtb 27936.05 ω kk = = = 2.77 m/s H ph R ph 2 * 1.4029 * 3600 b/Chế độ chuyển động của không khí: ω *l Re = kk td {sách QTTB II _ trang 35} γ SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 12 GVHD: Nguyễn Dân
  13. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Với: Re: là hằng số Reynol đặc trưng cho chế độ chuyển động của dòng ltđ Đường kính tương đương 2 * H ph * R ph 2 * 2.00 * 1.4029 ltđ = = =1.649( m) H ph + R ph 2 + 1.4029 Nhiệt độ trung bình của không khí trong phòng sấy: t1 + t 2 100 + 70 ttb = = = 85oC 2 2 -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) 2.77 * 1.649 Vậy Re = −6 = 15*104 21.06 *10 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 Δt1 − Δt 2 Δ tb = Δt ln 1 Δt 2 Với Δt1 : Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy vào phòng sấy với không khí bên ngoài o Δt1 = 100-26=74 C Δt 2 : Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy đi ra khỏi phòng sấy với không khí bên ngoài o Δt 2 =70-26 = 44 C 74 − 44 Vậy Δt tb = = 57.71oC 74 ln 44 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 δ gach =0.2 (m) -Chiều dày mỗi lớp vữa δ v = 0.01 (m) Tt2 Tra bảng λ gach = 0.77( w/mđộ) α2 λv = 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 α 1 là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến bề mặt trong của tường phòng sấy SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 13 GVHD: Nguyễn Dân
  14. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải α 1 = k( α 1 / + α 1 // ) Với : α 1 // là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu tự nhiên ,W/m2độ α / 1 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 α 1 / Phương trình chuẩn Nuxen đối với chất khí: Nu = C ε l R0.8 = 0.018 ε l R0.8 L ph Trong đó: ε l phụ thuộc vào tỷ số và Re ltd L ph 5.2 Ta có : = =3.15 ltd 1.649 Re =15*10 4 Tra bảng và tính toán ta được ε l =1.205 {sổ tay QTTBII_ trang 15} Vậy Nu = 0.018*1.205* (15*104)0.8 = 300 α / 1 H ph Nuλ 300 * 0.031 Mà Nu = suy ra α 1 / = = = 4.65 λ H ph 2 b/Tính α // 1 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) 100 + 70 ttbk = = 85 oC 2 Gọi ttblà nhiệt độ trung bình giữa tường trong phòng sấy với nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy. 70 + 85 ttb = = 77.5 oC 2 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 3 gH ph Δt1 Gr = γ 2T với g là gia tốc trọng trường g=9.8(m/s2 ) Hph Chiều cao của phòng sấy ,m Δt1 = ttbk-tT1= 85-77.5 = 7.5 , T=ttbk +273=358K 9.8 * 2 3 * 7.5 Suy ra Gr= 2 −12 =3.69*109 21.09 *10 * 358 SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 14 GVHD: Nguyễn Dân
  15. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Mà chuẩn số Nuxen là Nu = 0.47*Gr0.25 {sổ tay QTTB II_ trang 24} Suy ra Nu = 115.8 Hα // 1 Nuλ 115.8 * 0.031 Hơn nữa Nu = suy ra α // 1 = = =1.74 λ H ph 2 Từ đó ( ) α 1 = k α / 1 + α 1 // = 1.2(4.65 + 1.74) = 7.58 c/Tính α 2 Hệ số cấp nhiệt của bề mặt ngoài máy sấy đến môi trường xung quanh α 2 = α / 2 + α 2 // Với α 2 / Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên α // 2 Hệ số cấp nhiệt do bức xạ Ta có nhiệt tải riêng của không khí từ phòng sấy đến môi trường xung quanh : q1= α 1 * Δt1 =7.68*(85-70)=113.7 ,KJ/kg ẩm Trong quá trình truyền nhiệt ổn định thì: tT 1 − tT 2 q 1= 3 δi ∑λ i =1 i 3 δi δ1 δ 2 δ 3 Mà ∑λ i =1 = + + λ1 λ 2 λ3 (m2độ/w) i ở đây : δ 1 , δ 2 , δ 3 : bề dày các lớp tường ,m λ1 , λ2 , λ3 : Hệ số dẫn nhiệt tương ứng , W/mđộ δ 1 = δ 2 = 0.01m _ Bề dày lớp vữa có λ1 = λ 2 = 1.2 (w/mđộ) δ 3 = 0.2m _Bề dày của viên gạch có λ3 = 0.77 (w/mđộ) 3 δ 0.01 0.01 0.2 Vậy ∑ λi = 1.2 + 1.2 + 0.77 = 0.267 (m2độ/w) i =1 i Từ đó δi 3 tT1-tT2=q1 ∑ = 113.7*0.267 =31(oC) i =1 δ i 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 t + 26 39 + 26 Tbg = T 2 = = 32.5 oC 2 2 Tại nhiêt độ Tbg này tra bảng ta tính đươc : λ = 2.67 *10 −2 (W/mK) γ = 16.024 *10 −6 (m2/s) Nhiệt độ tường ngoài và nhiệt độ không khí có độ lệch là 0 Δt 2 =tT2-tkk = 39-26 = 13 ( C) SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 15 GVHD: Nguyễn Dân
  16. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Chuẩn số Gratkev là gH 3 ng Δt 2 9.81 * 2.17 3 *13 Gr= = = 12.74 * 10 9 γ T 2 16.024 * 10 (13 + 273) 2 −12 Chuẩn số Nuxen là Nu = 0.47*Gr0.25 = 157.9 Nuλ 157.9 * 0.0267 Suy ra α /2 = = = 2.11 Hng 2.17 Hệ số cấp nhiệt do bức xạ α // 2 ε n C o ⎡⎛ T1 ⎞ ⎛ T2 ⎞ ⎤ 4 4 α // 2 = ⎢⎜ ⎟ −⎜ ⎟ ⎥ tT 2 − t kk ⎢⎝ 100 ⎠ ⎝ 100 ⎠ ⎥ ⎣ ⎦ Với ε n :Độ đen của vữa lấy ε n = 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 0.9 * 5.76 ⎡⎛ 312 ⎞ ⎛ 299 ⎞ ⎤ 4 4 Từ đó α // 2 = ⎢⎜ ⎟ −⎜ ⎟ ⎥ = 5.91 39 − 26 ⎢⎝ 100 ⎠ ⎝ 100 ⎠ ⎥ ⎣ ⎦ Nên α 2 = α / 2 + α // 2 = 2.11+5.91 = 8.02 Nhiệt tải riêng từ bề mặt của tường ngoài đến môi trường không khí q2 = α 2 * Δt 2 = 8.02 *13 = 104.3 ,KJ/kg ẩm Δq 113.7 − 104.3 So sánh = = 0.08 = 8% q maz 113.7 Vậy tổn thất qua tường Qt=3.6*k* F * Δt tb Mà F = 2*L*H+2*R*H=2*5.2*2+2*1.4029*2=26.4(m) 1 1 k= = = 1.88 1 1 3 δi 1 1 + +∑ + + 0.276 α1 α2 i =1 λ i 7.58 8.11 Δt1 − Δt 2 Δt tb = = 57.7 oC Δt1 ln Δt 2 Từ đó:QT = 3.6*1.88*26.4*57.7 = 10309.6 (KJ) QT 10309.6 Vậy qt= = = 32.89 (KJ/Kgẩm) W 313.5 4.2.2 Tổn thất qua trần Trần đúc: Lớp bêtông cốt thép dày δ 2 = 0.02(m); λ 2 = 1.55 (W/mđộ) SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 16 GVHD: Nguyễn Dân
  17. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Lớp cách nhiệt dày δ 3 = 0.15(m); λ3 = 0.058 (W/mđộ) Để tính tổn thất qua trần ta xác định: α 2tr = 1.3 * α 2 =1.3*8.11=10.543 ,W/m2K Do đó hệ số truyền nhiệt qua trần Ktr bằng 1 1 2 Ktr= = = 0.35 (W/m K) 1 δ2 δ3 1 1 0.02 0.15 1 ++ + + + + α 1 λ 2 λ3 α 2 7.58 1.55 0.058 10.543 Vậy tổn thất qua trần: Qtr=3.6*Ktr*Ftr* Δt =3.6*0.35*(5.2*1.4029)(85-26)=542.3 (KJ/h) Nhiệt tải riêng Qtr 542.3 qtr= = =1.73 ,KJ/kg ẩm W 313.5 4.2.3 Tổn thất qua cửa Hai đầu phòng sấy có cửa làm bằng thép dày δ 4 =5mm có hệ số dẫn nhiệt λ 4 =0.5W/mK Do đó hệ số dẫn nhiệt qua cửa Kc bằng : 1 1 2 Kc= = = 3.77 ,W/m K 1δ4 1 1 0.005 1 ++ + + α 1 λ4 α 2 7.58 0 .5 8.11 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 4493.5 qc= = =14.33 (KJ/kg ẩm) W 313.5 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) Qn 1313.1 Suy ra qn= = =4.19 (KJ/kg ẩm) W 313.5 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 16658.5 qmt= = =53.14(KJ/kg ẩm) W 313.5 4.2.5 Tổn thất do vật liệu sấy mang đi SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 17 GVHD: Nguyễn Dân
  18. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải 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- ω 2 ) + C nω 2 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 qVl= =68.52 (KJ/kgẩm) W 4.3 Quá trình sấy thực tế có hồi lưu 4.3.1 Nhiệt lượng bổ sung thực tế Δ = Cθ1 − q vl − ∑ q o Với: θ1 = 26 C nhiệt độ của vật liệu trước khi vào máy sấy(bằng nhiệt độ môi trườ θ 2 = 70oC nhiệt độ của vật liệu khi ra khỏi mấy sấy -Vậy nhiệt lượng bổ sung thực tế: Δ = 26 * 4.18 − 68.52 − 53.14 = 12.98 (KJ/Kgẩm) 4.3.2 Các thông số của quá trình sấy thực -Hàm ẩm của tác nhân sấy đi ra khỏi mấy sấy: / − I 1 + Δ * x1 + C k * t 2 x2 = , Kg/Kgkkk {sổ tayQTTBII_ Δ − (ro + C n * t 2 ) trang105} / − 146.268 + 12.96 * 0.0172 + 1 * 70 Thay số: x2 = = 0.027 (Kg/Kgkkk) 12.96 − (2493 + 4.18 * 70) Vậy : I 2 = t 2 + (ro + C h * t 2 ) * x 2 = 70 + (2493 + 1.97 * 70 )0.027 = 141.0 (KJ/Kgkkk) / / P * x/2 1.033 * 0.027 -Độ ẩm tương đối ϕ / = = = 0.135 =13.5% 2 (0.622 + x )* P 2 / bh (0.622 + 0.027 )0.3177 -Lượng không khí khô để làm bốc hơi 1 Kg ẩm hút từ ngoài vào: 1 1 l /o = = = 100 ,Kg/Kgẩm / x 2 − xo 0.027 − 0.0172 -Qúa trình sấy tuần hoàn khí thải (n=1): / / I o + nI 2 69.76 + 1 *141.0 IM = = = 105.38 (KJ/Kgkkk) 1+ n 1+1 -Hàm ẩm của hổn hợp không khí: SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 18 GVHD: Nguyễn Dân
  19. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải / / x + nx 2 0.0172 + 1 * 0.027 xM = o = = 0.022 (Kg/Kgkkk) 1+ n 1+1 -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: / / I / M − 2493 * x M 105.38 − 2493 * 0.022 tM = = = 48.4 0 C 1 + 1.97 * x M / 1 + 1.97 * 0.022 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 SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 19 GVHD: Nguyễn Dân
  20. Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải 4.4 Cân bằng nhiệt lượng ∑q V = ∑ qr 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: G * C * θ 513.5 * 0.37 * 4.18 * 26 qvl= 1 vl 1 = =65.86 ,KJ/Kgẩm W 313.5 Nhiệt lượng do không khí sấy mang vào máy sấy: qkkv=l’*IM’=100*105.38=10538 ,KJ/Kgẩm Vậy tổng nhiệt lượng vào: ∑q V = q s + q vl + q kkv = 5380 + 65.86 + 10538 = 15983.86 ,KJ/Kgẩm 4.4.2 Nhiệt lượng ra Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: G * C *θ 200 * 0.37 * 4.18 * 70 qvlr= 2 vl 2 = = 69.06 ,KJ/Kgẩm W 313.5 Nhiệt do tổn thất của phòng sấy: ∑ q = 53.14 , 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: ∑q r = q vlr + ∑ q + q kkr + qt = 69.06 + 53.14 + 14100 + 1818 = 16039.38 ,KJ/Kgẩm So sánh tổng nhiệt lượng vào và tổng nhiệt lượng ra: qv − qr 15983.86 − 16039.38 ε= = = 0.0035 = 0.35% <5% q max 16039.38 Vậy các giả thiết và các quá trình tính toán trên đều có thể chấp nhận được SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 20 GVHD: Nguyễn Dân
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản