Chương 4: Các kich thước cơ bản của thiết bị Tiết diện thông gió

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

207
lượt xem 80
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiết diện thông gió của buồng là: Fkh= Vmax = 10124 = 1,41 m2 ở đây Vmax =Vtb3 = 10124 [m3/h] là lưu lượng không khí lớn nhất qua buồng. v là tốc độ môi chất trong buồng sấy chọn 2m/s Chọn chiều dài nhất vật liệu trên xe Lm = 1.5m .Tính chiều cao thông gió là: F Hkh= kh = 1.41 0.94 , m Số tầng khay vật liệu trong hầm : H m= kh = 0.94 .19 tầng hk là khoảng không khí trên 1 khay. chọn hk = 0.05 Chiều cao vật liệu là: Hm=m(hk-hm)= 19(50+30) =1520 mm...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 4: Các kich thước cơ bản của thiết bị Tiết diện thông gió

Chương 4: Các kich thước cơ bản của thiết bị Tiết diện thông gió của buồng là: Fkh= Vmax = 10124 = 1,41 m2 v 3600 * 2 ở đây Vmax =Vtb3 = 10124 [m3/h] là lưu lượng không khí lớn nhất qua buồng. v là tốc độ môi chất trong buồng sấy chọn 2m/s Chọn chiều dài nhất vật liệu trên xe Lm = 1.5m .Tính chiều cao thông gió là: F Hkh= kh = 1.41  0.94 , m Lm 1 .5 Số tầng khay vật liệu trong hầm : H m= kh = 0.94  19 tầng hk 0.05 hk là khoảng không khí trên 1 khay. chọn hk = 0.05 Chiều cao vật liệu là: Hm=m(hk-hm)= 19(50+30) =1520 mm (hm là chiều dày vật liệu trên khay ,hm = 30 mm) Chiều cao xe goòng: Hx=Hm+  Hx =1520+150=1670 mm (  Hx là chiều cao bánh xe,  Hx = 150 mm) Chiều cao bên trong buồng: H = Hx + ΔH = 1670 + 80 = 1750 mm (ΔH là khoảng cách giữa vật liệu trên khay trên cùng tới trần buồng ΔH = 80 mm) Tổng diện tích khay sấy là Fkh= G1  1600  64 m2 g1 25 g1 là khối lượng vật liệu trên khay sấy. Diện tích 1 tầng khay sấy :
F1kh= Fkh  64  3.37 m2 m 19 Chiều rộng chất vật liệu là : F1kh 3.37 Bm=   2.25 m Lm 1.5 Chiều rộng bên trong buồng là: B=Bm+2  B = 2.25 +2*0.5 =3.25 m  B là chiều rộng kênh dẫn khí: ΔB = 0.5 m. Chiều dài bên trong buồng là : L=Lm+2,  L = 1.5 + 2*0.1 = 1.7 m Chiều cao phủ bì của buồng là: HN=H+  HT+    P ΔHT - chiều cao để bố trí thiết bị ( calorife, quạt gió), ΔHT = 0.7 m; δ - chiều dày thành buồng,δ = 80 mm; δp - chiều dày lớp trần phụ, δp = 70 mm. Vậy: HN = 1.750 + 0.7 + 0.08 + 0.07 = 2.6 m Chiều rộng phủ bì của buồng BN=B+2  = 3.25 + 2*0.08 = 3.41 m Chiều dài phủ bì của buồng LN=L+2  = 1.7 + 2*0.08 =1.86 m Diện tích xung quanh của buồng Fxq=2(BN+ LN) HN = 2*(3.41 + 1.86)*2.6 = 27.404 m2 Diện tích trần và nền Ftr= LN. BN = 1.86*3.41 = 6.34 m2 Kích thước xe gòng Chiều rộng xe : Bxe= Bm  2.25  0.75 m 3 3 Lm 1.5 Chiều dài xe : Lxe=   0.75 m 2 2 Chiều cao xe là: Hxe = 1.67 m Như vậy trong hầm bố trí 6 xe.. Kích thước khay sấy: Chiều dài: lkh = 0.74 m
Chiều rộng: bkh = 0.74 m Diện tích một khay là: fkh = bkh.lkh = 0.74*0.74 = 0.5476 m2 Số lượng khay là: nkh = 6*19 = 114 khay Khối lượng vật liệu trên một xe: gxe = 1600/6 = 266,66 kg Cấu tạo xe goòng được thể hiện như sau: Hm Hx Bx Lx Khối lượng 1 xe: mxe = 50 kg Khối lượng khay sấy: mkh = 28 kg Khối lượng xe trong hầm: Gxe = 6(50+28) = 468 kg Khối lượng 1 xe cả vật liệu: Gmv = 266,66 + 78 = 344,66 kg 3.5 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC TẾ 1. Giai đoạn 1 Xác định tổn thất do vật liệu mang đi: Qm1 = Gm1.Cm1(tm11 – tm21) Trong đó: Gm1 = G21 = 880 kg Cm1= Cmk(1 - ω21) + Cnω21 = 1.88(1 - 0.64) + 4.18*0.64=3.352 kJ/kgK tm2 = tM1 = 32oC tm1 = tM0 =23oC Vậy ta có:
Qm1 = 880*3.352(32-23) = 26548 kJ Q 26548 q m1  m1   36.872 kJ/kg ẩm W1 720 Xác định tổn thất nhiệt do thiết bị vận chuyển: Qvt = Gvt*Cvt(tm2 – tm1) Gvt = 6(mxe + mkh) = 6(50+28) = 468 kg Cvt = 0.5 kJ/kgẩm là nhiệt dung riêng của kim loại xe và khay. Qvt = 468*0.5(32-23) =2106 kJ Q 2106 q vt1  vt   2.925 kJ/kg ẩm W1 720 Tổn thất nhiệt do nhiệt toả nhiệt vào môi trường t k1 2 Tổn thất nhiệt qua tường và cửa: Qxq1 = kxq1.Fxq(tk1 - t0) trong đó: kxq1 - hệ số truyền nhiệt từ môi chất sấy t w2 1 t0 qua tường bao xung quanh và cửa; Fxq - diện tích tường bao và cửa;  tk1 - nhiệt độ trung bình của khí trong  buồng; t0 - nhiệt độ không khí bên ngoài. Nhiệt độ khí trong buồng là: tk1 = 0.5(t11 + t21) = 0.5(65+40) = 52.5 oC 1 k xq1  1  1    11   21 Tường bao xung quanh làm bằng thép góc ghép các tấm tôn tráng kẽm có lớp cách nhiệt dày δ = 0,075 m, λ = 0,1 W/nK. Cửa buồng sấy cũng làm bằng thép góc ghép tôn tráng kẽm, ở giữa là lớp cách nhiệt dày 0,075 m, như vậy ta coi mật độ dòng nhiệt qua cửa và tường bao là như nhau. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của khí trong buồng tới tường là α11 được xác định như sau: Khi v < 5 m/s ta có α11 = 6,15 + 4,18v , W/m2K Vậy α11 = 6,15 + 4,18 * 2 = 14.51 W/m2K
Trao đổi nhiệt từ tường bao đến không khí bên ngoài là đối lưu tự nhiên với hệ số trao đổi nhiệt α21. Muốn xác định α21 cần biết nhiệt độ bề mặt tường tw2. Trị số này chưa biết nên phải giả thiết sau đó kiểm tra lại. Việc tính toán theo phương pháp tính lặp cho đến khi sai số nhỏ hơn trị số cho phép. Giả thiết: tw2= 31.5oC, Δt2 = tw2 – t0 =7.5oC Theo tài liệu ta có: α0 = 3,29 W/m2K và hệ số hiệu đính theo nhiệt độ φT = 0,975. Vậy ta được: α21 = α0.φT = 3.29*0.975 =3.207 W/m2K q2 = α21.Δt = 3.207*7.5 =24.06 W/m2K Kiểm tra lại giả thiết:  1   1 0.075  t w 2  t k1  q2      52.5  24.06     32.8 C o  11    14.51 0.1  Sai số so với giả thiết là 0.9% như vậy giả thiết tw2 = 31.5 là đúng. α21 = 3.207 W/m2K Từ đó ta tính được: 1 k xq1   0.89W/m 2 K 1 0.075 1   14.51 0.1 3.207 Qxq1 = 0.89*27.404*(52.5-25)=670 W Hệ số truyền nhiệt của khí trong buồng qua trần là: 1 ktr  1  1   1t   2t Trong đó: α2tr = 1.3*α21 =1.3*3.207 = 4.169 W/m2K Vậy ta có: 1 ktr   0.944 W/m 2 K 1 0.075 1   14.51 0.1 4.169 Nhiệt truyền qua trần buồng sấy là: Qtr = ktr.Ftr(tk1 – t0) = 0.944*6.34(52.5-25) = 164.6 W Nhiệt truyền qua nền buồng sấy: QN = qN.FN Theo Sách tính toán hệ thống sấy [Trần Văn Phú]: qN = 57 W/m2
Vậy ta có: QN1 = 57*6.34 = 361.38 W Tổng tổn thất nhiệt vào môi trường là: Q51 = Qxq1 + Qtr1 + QN1 = 670 + 164.6 + 361.38 = 1196 W = 4305.6 kJ/h Q 4305.6 q51  51   47.84 kJ/kg ẩm W1h 90 Từ đó ta xác định được: Δ = Cn.tm1 – (qm1 + qvt1 +q51) = 4.18*23 - (36.872+2.925+47.84) = 8.503 kJ/Kg ẩm Xác định các thông số của quá trình sấy thực tế: C pk (t1  t 2 )  d1 (i1  ) d 21  + i1   i1 = r + Cpht1 = 2500 + 1.9*65 =2623 kJ/kg i2 = r + Cpht2 = 2500 + 1.9*40 =2576 kJ/kg 1.01(65  40)  0.0173(2623  8.503) d 21   0.0275 kg/kg kkkhô 2576  8.503 1000 1000 l1    98 kg/kg ẩm d 2  d 1 27.5  17.3  8.503 I 21  I 11   110.38   110.29 kJ/kg kkkhô l 98 Qua tính toán nhận thấy rằng giai đoạn 1 quá trình sấy thực tế gần với lý thuyết. Vậy ta có: L1 = 9000 kg/h l1 = 100 kg/kg ẩm Q1 =61,99 kW q1 = 4138 kJ/kg ẩm 2.Giai đoạn 2 Tổn thất nhiệt do vật liệu: Qm2 = Gm2.Cm2(tm22 –tm12) trong đó: Gm2 = G22 = 520 kg Cm2 = 1.88(1-0.39)+4.18*0.39= 2.777kJ/kgK Nhiệt độ vật liệu vào giai đoạn 2 là tm12 = tm21 = 32oC
Nhiệt độ vật liệu ra khỏi giai đoạn 2 là tm22 = t22 –Δt (Δt chọn khoảng 10 ÷ 200C). Vậy ta có: tm22= 68.6 - 20 = 48.6oC Vậy ta có: Qm2 = 520*2.777(48.6-32) = 23971 kJ Qm 2 23971 qm2    66.7 kJ/kg ẩm W2 360 Tổn thất do thiết bị vận chuyển: Qvt2 = Gvt.Cvt(tm2 – tm1) = 468*0.5(48.6-32) = 3884.4 k Q 38844.4 qvt 2  vt 2   10.79 kJ/kg ẩm W2 360 Tổn thất nhiệt vào môi trường xung quanh: Qxq2 = kxq2.Fxq.Δt2 1 k xq 2  1  1   12   22 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của khí bên trong buồng sấy α12 = 14.51 W/m2K, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu từ bề mặt tường tới không khí bên ngoài được xác định tương tự giai đoạn 1 ta được α22 = 3.7 W/m2K. Vậy ta được: 1 2 k xq 2   0.918 W/m K 1 0.075 1   14.51 0.1 3.7 t12  t22 80  68.33 tk 2    74.3o C 2 2 Nhiệt độ trung bình của khí trong buồng tk2 = 74.3oC Qxq2 = 0.918.27.404(74.3-25) = 1240.2 W Tổn thất nhiệt qua trần:
Qtr2 = ktr2.Ftr.Δt2 = 0.974*6.34*(74.3-25)= 304.4 W 1 1 ktr 2    0.974 W / m2 K 1  1 1 0.075 1     12   tr 2 14.51 0.1 4.81 Trong đó : αtr2 = α22.1,3 = 3.7 *1.3 = 4.81 W/m2K Tổn thất nhiệt qua nền QN2=qN.FN = 57*6.34 = 361.38 W Tổng tổn thất nhiệt vào môi tường Q52= QN2+ Qtr2+ Qxq2 = 361.38 + 304.4 + 1240.2 =1905.95W=6861.5 kJ/h = 54892 kJ . Q52 54892 q52= =  152.5 kJ/kg ẩm W2 360  =Cnt.tm12-(qm2+qvt2+q52) = 4.18*32- (66.7+10.79+152.5) = - 96.23 kJ/kg ẩm Xác định các thông số của quá trình sấy thực tế Quá trình sấy thực tế được biểu diễn trên hình 3.6. Ta có: I 22 = I 12 +  l C pk (t12  t 22 )  d12 (i1   ) 1.01(80  68.33)  0.0656(2652  96.23) d 22 =   0.071 , i2   2629.77  96.23 kg/kgkkk i 1 = r + C ph t 12 =2500+1.9*80=2652kj/kg i 2 = r + C ph t 22 =2500+1.9*68.33=2629.77 kj/kg  I 21 = I 12 - = 254 - 96.23 =253.48 kj/kgkkk l 185.2 1000 l2 = = 1000  185.2 , kg/kgẩm d 22  d 12 71  65.6 d 22 . p 71 * 0.99333 φ 22 =   0.3755 =37.55 % (622  d 22 ) p52 (622  71)0.271 p   22 . p s 2 10 5 (0.99333  0.3755 * 0.271)  k2 =   0.91 , kg/m 3 Rk (273  t 22 ) 287(273  68.33) Xác định các thông số hỗn hợp:
Gh L2 d H 2  d 0 65.6  17.3 n= = =   8.944 G0 L0 d 22  d H 2 71  65.6 n.t22  t0 8.944 * 68.33  25 o t H2 =   63.97 C n 1 8.944  1 tra bảng hơi nước được: p H 2 = 0.203 bar I H 2 = t H 2 + d H 2 (r + C ph . t H 2 )=63.97+0.0656*(2500+1.9*63.97)=235.94 kj/kgkkk dH 2. p 65.6 * 0.99333 φ H2 =   0.463 =46.3 % (622  d 22 ) pHs 2 (622  71) * 0.203 p   H 2 . p Hs 2 (0.99333  0.463 * 0.203) * 10 5  H2 =   0.93 kg/m 3 Rk (273  t H 2 ) 287(273  63.97) Tiêu hao không khí thực tế: L 2 = l 2 .W 2 =185.2*360=66672 kg =8334 kg/h L2 8334 V th 2 = 1  1  8989 m 3 /h (  k1   k 2 ) (0.94425  0.91) 2 2 Tiêu hao nhiệt thực tế: q 2 = l 2 ( I 12 - I H 2 )=185.2*(254-235.94)=3344.71 kj/kgẩm Q 2 = q 2 . W 2 =3344.71*360=1204095 kj =150512 kJ/h = 41.81 kW Lập cân bằng nhiệt Nhiệt đưa vào hệ thống: Q v = Q s + Q 02 = 1204095 + 514352.8 = 1718447.8 kJ Trong đó: Q s = Q 2 L2 8334 Q 02h = G 0 .I 0 = I0 = * 69  64294.1 , kj/h n 8.944 Q 02 = Q 02h .τ 2 = 64294.1*8 = 514352.8 kj Nhiệt đưa ra khỏi hệ thống: Q R =Q 12 + Q’ 22 + Q m 2 + Q 52 = 895601.88 + 814906 + 23971 + 54892 = 1789370.88 kJ trong đó: Q 12 là nhiệt hữu ích:
Q12=W2.(r+Cph.tH2-Cn.t12) =360*(2500+1.9*63.97- 4.18*32)=895601.88 kJ Q’22 là tổn thất nhiệt do khí thoát: Q’22=I’2.G0 = 109.32*931.79=101863kJ/h = 814906 kJ Với :I’2=tH2+d0(r+Cph.tH2) =63.97 + 0.0173*(2500+1.9*63.97)=109.32 kJ/kgkkk L2 8334 Go    931.79 kg/h n 8.944 Sai lệch cân bằng:  Q=QR-QV = 1789370.88 - 1718447.8 = 70923.08 kJ Q 70923.08 Q%   .100%  3.9% QR 1789370.88 Hiệu suất sử dụng nhiệt của buồng sấy: Q 895601.88  1   0.7437  74.37 % Q 2 1204095 3.Giai đoạn 3: Tổn thất nhiệt do vật liệu: Qm3=Gm3.Cm3(tm23-tm13) =400*2.3561*(66.32-48.6)= 16700kJ Trong đó : Gm3=G2 = 400 kg
Cm3=1.88(1-  23)  4,18. 23 =1.88*(1-0.207)+4.18*0.207= 2.3561 ,kJ/kgK Nhiệt độ vật liệu vào giai đoạn 3 là tm13=tm22 = 48.6 oC Nhiệt độ vật liệu ra khỏi giai đoạn 3 là : tm23=t23-200c =86.32 – 20= 66.32 oC Qm3 16700 qm3    139.16 kJ/kgẩm W3 120 Tổn thất nhiệt do thiết bị vận chuyển: Qvt3 = Gvt*Cvt*(tm23 - tm13) =468*0.5(66.32-48.6) = 4146.48 kj Qvt 3 4146.48 qvt3 =   34.554 [kj/kg ẩm] W3 120 Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt vào môi trường : Nhiệt độ trung bình của khí trong buồng : t t 90  86.32 o tk 3  13 23   83.16 C 2 2 Tổn thất nhiệt qua tường bao và cửa : Qxq3 = Kxq3*Fxq*t3 = 0.933*27.404*(83.16-25) = 1487 W 1 1 Ở đây : Kxq3 = 1  1  1 0.075 1  0.933 W/m2K     13   23 14.5 0.1 3.958
Các hệ số trao đổi nhiệt 13 = 12 = 11 = 14.5 [ W/m2k] , 23 được xác định tương tự như trong giai đoạn 1, ta có : 23 = 3.958 [ W/m2K] Tổn thất nhiệt qua trần: Qtr3 = Ktr3*Ftr3*t3 = 0.986* 6.34 * (83.16-25) = 363.57 [ W] Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu từ trần tới không khí bên ngoài: tr3 = 23*1.3 = 3.958 *1.3 = 5.145 [ W/m2K] 1 1 Vậy ta có : ktr 2  1  1  1 0.075 1  0.986 W / m 2 K     13   tr 3 14.51 0.1 5.145 Tổn thất nhiệt qua nền : QN3= qN*FN = 57*6.34 = 361.38 [ W] Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt vào môi trường là Q53=Qxq3+Qtr3+QN3=1487+363.57+361.38 = 2211.95 W = 7963.02 kJ/h = 63704.16 KJ Q53 63704.16 q53 =   530.868 [kj/kg] W3 120 3 = Ctn *tm13 –( qm3 + qvt3 + q53) =4.18*48.6- (139.16 + 34.554 +530.868) = -591.434 kj/kg ẩm
Hình 3.7 . Qúa trình sấy thực tế. Xác định các thông số của quá trình sấy thực tế . Qúa trình sấy thực tế được biểu diển trên hình 3.7. Ta có: C pk (t13  t 23 )  d13 (i1  ) d23 = i2   = 1.01 * (90  86.32)  0.047235(2671  591.434)  0.04918 [ kg/kg kkk] 2664  591.434 Ở đây: i1 = r + Cph*t1 = 2500 +1.9*90=2671 [ kj/kg] i2 = r + Cph*t2 = 2500+1.9*86.32=2664 [kj/kg] 1000 1000 l3    514 [kg/kg ẩm] d 23  d13 49.18  47.235 I23=I13-  = 216.16 - 591.434 = 215 [kg/kgkkk] l 514 d 23 . p 49.18 * 0.99333 23=   0.1193  11.93% 622  d 23 . ps3 622  49.18 * 0.61 p   23 . p53 (0.99333  0.1193 * 0.61) * 105  k 23    0.892 [kg/m3] Rk t23  273 28786.32  273 Xác định các thông sốcủa trạng thái hỗn hợp:
d H 3  do 47.235  17.3 n   15.39 d 23  d H 3 49.18  47.235 tH3= n.t23  to  15.39 * 86.32  25  82.57 [0C] n 1 15.39  1 IH3 = tH3 + dH3(r + Cph. tH3) = 82.57 +0.047235*(2500+1.9*82.57)=208.06kJ/kgkkk Tiêu hao không khí thực tế : L3=l3.W3 =514*120=61680kg = 7710 [kg/h] L3 7710 V3=   8702 [m3/h] 13 0.886 V3tb= 1 L3  1 7710  8672.66 13   23  0.886  0.892 2 2 [m3/h] Tiêu hao thực tế : q3  l3 I13  I H 3  = 514*(216.16 -208.06) = 4163.4 [kJ/kg ẩm] Q3=q3.W3 = 4163.4*120 = 499608 [kJ]. Cân bằng nhiệt của hệ thống: Nhiệt đưa vào hệ thống: Qv=Qs+Q03 = 499608+ 276552= 776160 kJ Với : Qs=Q3 Q03h = G 0 .I 0 = L3 I 0 = 501 * 69  34569 , kj/h n L3 7710 Với : Go    501 kg/h n 15.39 Q03 = Qo3h.τ3 = 34569*8 = 276552 kj Nhiệt đưa ra hệ thống: QR=Q13+Q’23+Qm3+Qvt3+Q53= 294448.2 + 515148.24 + 16700+4146.48 +63704.16 =794147.08 kJ
Trong đó: Q’23=G0.I’2 = 501* 128.53 = 64393.53 kJ/h= 515148.24 kJ I’2=tH3+d0(r+Cph.tH3) =82.57 + 0.0173*(2500 + 1.9*82.57) =128.53 kJ/kgkkk Q13=W3[r+ Cph.tH3-Cn.tm3] =120*(2500 +1.9*82.57- 4.18*48.6) =294448.2 [kJ] Sai lệch cân bằng:  Q=QR-QV = 794147.08 - 776146= 18001 kJ Q 18001 Q%   .100%  2.2% QR 794147.08 Hiệu suất sử dụng nhiệt của thiết bị :