Tài liệu Đồ án môn học- " Thiết kế hệ thống Sấy băng tải 3" docx
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (482.33 KB, 35 trang )
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 qu
ản 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 t
ạo,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 bi
ệt .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 thi
ết 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 thuầ
n 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 phả
i 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.
V
ật 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 hơ
i 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 l
ẫn 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 b
ị 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
G
1
,G
2
: Lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi mấy sấy, (Kg/h)
G
k
:Lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua mấy sấy , (Kg/h)
W
1
, W
2
: 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)
x
o
:Hàm ẩm của không khí trước khi vào caloripher sưởi , (Kg/Kgkkk)
x
1
,x
2
: 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
G
2
=
200
20*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
W
1
=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
W
2
=5%
Theo kinh nghiệm chè khô có thể chịu được nhiệt độ trên dưới 100
0
C.Do đó
ta chọn nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sấy là t
2
=100
0
C.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 t
2
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 t
2
=70
0
C
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 : G
2
=200 kg/h
Độ ẩm vật liệu vào : W
1
= 63%
Độ ẩm vật liệu ra : W
2
= 5%
Nhiệt độ tác nhân sấy vào : t
1
= 100
0
C
Nhiệt độ tác nhân sấy ra : t
2
= 70
0
C
Nhiệt độ không khí ngoài trời : t
0
= 26
0
C ,P
obh
=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
x
o
=0.622
obh
o
kq
obh
o
PP
P
*
*
ϕ
ϕ
−
{sách QTTBII_ trang 156}
thay số vào ta có
x
o
=0.622
0343.0*81.0033.1
0343.0*81.0
−
=0.0172(kg/kgkkk)
-Nhiệt lượng riêng của không khí:
I
o
=C
kkk
*t
o
+x
o
*i
h
, ( J/kgkkk ) {sách QTTBII- trang 156}
Với C
kkk:
nhiệt dung riêng của không khí ,J/kg độ
C
kkk=
10
3
J/kg độ
t
o:
nhiệt độ của không kh í t
o
=
26
o
C
i
h
: nhiệt lượng riêng của hơi nước ở nhiệt độ t
o ,
J/kg
Nhiệt lượng riêng i
h
dược xác định theo công thức thực nghiệm
i
h
=r
o
+C
h
*t
o
=(2493+1.97t
o
)10
3
, J/kg {sách QTTBII _ trang 156}
Trong đó: r
o
=2493*10
3
:nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0
o
C
C
h
= 1.97*10
3
: nhiệt dung riêng của hơi nước , J/kg độ
Từ đó ta tính được I
o
=69.76*10
3
J/kgkkk hay I
o
=69.76 (kJ/kgkkk)
-Trạng thái của không khí sau khi ra khỏi caloripher là: t
1
=100
o
C,P
1bh
=1.02 at
Khi đi qua caloripher sưởi, không khí chỉ thay đổi nhiệt độ còn hàm ẩm không
thay đổi.
Do đó x
1
=x
o
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:
I
1
= t
1
+(2493+1.97t
1
)10
3
x
1 ,
(J/Kgkkk)
I
1
= 100+(2493+1.97*100)*0.0172 = 146.268 ( KJ/Kgkkk )
-Trạng thái của không khí sau khi ra khỏi phòng s
ấy:
t
2
=70
o
C , P
2bh
=0.3177 at
-Nếu sấy lý thuyết thì:I
1
=I
2
=146.268 (KJ/Kgkkk)
Ta có I
2
=C
kkk
*t
2
+x
2
*i
h ,
J/Kgkkk
Từ đó hàm ẩm của không khí
x
2
=
h
kkk
i
tCI
22
*−
=
00
22
*
*
tCr
tCI
h
kkk
+
−
(Kg/Kgkkk)
x
2
=
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:
G
k
=G
1
100
100
1
W−
=G
2
100
100
2
W−
{sách QTTBII_trang 165}
Trong đó: W
1
=63%, W
2
=5%; G
2
=200 ( Kg/h.)
Vậy G
k
= 200
100
5100
−
= 190 (Kg/h)
Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy được tính theo công thức:
W=G
2
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
G
1
=G
2
+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 :Lx
1
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 Lx
2
thì ta có phương trình
cân bằng:
Lx
1
+W=Lx
2
{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 t
0
=26
0
C,ứng với
0
ϕ
thì 185.1
0
=
ρ
kg/cm
3
Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trước khi vào calorifer là:
V=
08.22420
185.1
8.26567
0
==
ρ
L
(m
3
/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 x
o
=x
1
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 t
2
,
ϕ
2
,x
2
được hồi lưu lại với
lượng l
H
và thải ra môi trường l
t
.Khối lượng l
H
được hoà trộn với không khí mới
có trạng thái là t
0
,
ϕ
o
,x
0
với lượng l
0
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 I
1
,t
1
,
1
ϕ
rồi đẩy vào buồng sấy
Vật liệu ẩm có khối lượng là G
1
đi vào buồng sấy và sản phẩm ra là G
2
.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 x
2
,t
2
,
ϕ
2
Gọi x
M
,I
M
là trạng thái của hổn hợp khí ở buồng hoà trộn
Ta có: l=l
o
+l
H
hoặc L=L
o
+L
H
-Chọn tỷ lệ hồi lưu là 50% vậy
l = 0.5(l
o
+l
H
) suy ra l
H
=l
o
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:
x
M
=
n
nxx
o
+
+
1
2
{ sach QTTBII_ trang 176} (Kg/Kgkkk)
x
M
=
2
20
xx +
=
2
029.00172.0
+
= 0.0231 (Kg/Kgkkk)
Nhiệt lượng riêng của hổn hợp không khí là:
I
M
=
n
nII
+
+
1
20
(KJ/Kgkkk)
I
M
=
11
268.146*176.69
+
+
=108.03 (KJ/Kgkkk)
Ta có: I
M
=(10
3
+1.97*10
3
x
M
)t
M
+ 2493*10
3
x
M
Suy ra t
M
=
M
MM
x
xI
33
3
10*97.110
10*2493
+
−
Với t
M
: Nhiệt độ của hổn hợp khí
Từ đó: t
M
=
0231.0*10*97.110
0231.0*10*2493*10*03.108
33
33
+
−
= 48.25
0
C ,
Suy ra P
Mbh
=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
Px
ϕ
=
)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
=
−
=
−
=
M
xx
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:
v
1
=
bh
PP
RT
11
1
ϕ
−
m
3
/Kgkkk ,{sách QTTB II- trang 157}
Với R=287 (J/Kg
o
K)
T
1
=100
0
C+273=373K
P=1.033(at)
P
1bh
=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
v
1
=
()
4
10*81.9*02.1*027.0033.1
373*287
−
=1.085 (m
3
/Kgkkk)
b/Thể tích không khí vào phòng sấy:
V
1
=L*v
1
=26567.8*1.085=28826.1 (m
3
/h)
c/ Thể tích riêng không khí ra khỏi phòng sây là:
v
2
=
bh
PP
RT
22
2
ϕ
−
,với
T
2
=70+273=343K,
1496.0
2
=
ϕ
,P
2bh
=0.3177at
Thay số vào ta có :
v
2
=
()
4
10*81.9*3177.0*1496.0033.1
343*287
−
v
2
= 1.018 (m
3
/Kgkkk)
d/Thể tích không khí ra khỏi phòng sấy:
V
2
=Lv
2
=26567.8*1.018=27046.0 (m
3
/h)
e/Thể tích trung bình của không khí trong phòng sấy:
V
tb
=
2
21
VV +
=27936.05 (m
3
/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
liệ
u,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 dướ
i 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 B
r
: 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
3
320
m
Kg
=
ρ
-Năng suất của quá trình sấy:
G
1
=B
r
h
ω
ρ
(Kg/h) suy ra B
r
=
60
1
ρω
h
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
B
tt
=
η
r
B
, với
η
là hiệu số hiệu chính
Chọn
η
=0.9 ,ta có B
tt
=
9.0
6686.0
= 0.7429 (m)
Gọi L
b
: Chiều dài băng tải ,m (chiều dài một mặt)
l
s
: Chiều dài phụ thêm, chọn l
s
=1.2 (m)
T: Thời gian sấy, chọn T=30 phút=0.5 giờ
L
b
=
ρ
**
*
1
hB
TG
tt
+ l
s
= 2.1
320*1.0*7429.0
5.0*5.513
+ =12(m)
Vậy L
b
=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
m02.0
1
=
ρ
+Lớp cách nhiệt dày
m15.0
2
=
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/Vậ
n tốc của không khí trong phòng sấy:
===
3600*4029.1*2
05.27936
phph
tb
kk
RH
V
ω
2.77 m/s
b/Chế độ chuyển động của không khí:
R
e
=
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: R
e
: là hằng số Reynol đặc trưng cho chế độ chuyển động của dòng
l
tđ
Đường kính tương đương
l
tđ
=
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:
t
tb
=
2
21
tt +
=
2
70100
+
= 85
o
C
-Từ nhiệt độ trung bình này tra bảng phụ 9 trang 130 sách “kĩ thuật sấy nông sản”
ta được
=
λ
0.031 (W/m
o
K)
=
γ
21.06*10
6−
(m
2
/s)
Vậy R
e
=
6
10*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
tb
Δ =
2
1
21
ln
t
t
tt
Δ
Δ
Δ−Δ
Với
1
tΔ : Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy vào phòng sấy với không khí
bên ngoài
=Δ
1
t 100-26=74
o
C
2
tΔ : Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy đi ra khỏi phòng sấy với
không khí bên ngoài
2
tΔ =70-26 = 44
o
C
Vậy
tb
t
Δ
=
44
74
ln
4474
−
= 57.71
o
C
4.2 Tính tổn thất nhiệt
4.2.1 Tổn thất qua tường α
1
-Tường xây bằng gạch dày 0.22 (m) T
t1
-Chiều dày viên gạch
gach
δ
=0.2 (m)
-Chiều dày mỗi lớp vữa
v
δ
= 0.01 (m) T
t2
Tra bảng
gach
λ
= 0.77( w/mđộ) α
2
v
λ
= 1.2 (w/mđộ)
δ
1
δ
2
δ
3
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>10
4
)
Gọi
1
α
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
1
α
= k(
//
1
/
1
αα
+ )
Với :
//
1
α
là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu
tự nhiên ,W/m
2
độ
1
/
α
là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu
cưỡng b
ức ,W/m
2
độ
k : hệ số điều chỉnh, k= 1.2
÷
1.3
a/Tính
/
1
α
Phương trình chuẩn Nuxen đối với chất khí:
Nu = C
l
ε
R
0.8
= 0.018
l
ε
R
0.8
Trong đó:
l
ε
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
l
ε
=1.205 {sổ tay QTTBII_ trang 15}
Vậy Nu = 0.018*1.205* (15*10
4
)
0.8
= 300
Mà Nu =
λ
α
ph
H
1
/
suy ra
/
1
α
=
ph
H
Nu
λ
=
65.4
2
031.0*300
=
b/Tính
1
//
α
Gọi t
T1
là nhiệt độ trung bình của bề mặt thành ống(tường) tiếp xúc với
không khí trong phòng sấy
Chọn t
T1
=70.0
o
C
Gọi t
tbk
là nhiệt độ trung bình của chất khí vào phòng sấy (tác nhân sấy)
t
tbk
= 85
2
70100
=
+
o
C
Gọi t
tb
là nhiệt độ trung bình giữa tường trong phòng sấy với nhiệt độ trung
bình của tác nhân sấy.
t
tb
= 5.77
2
8570
=
+
o
C
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/s
2
)
H
ph
Chiều cao của phòng sấy ,m
1
tΔ = t
tbk
-t
T1
= 85-77.5 = 7.5 , T=t
tbk
+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*Gr
0.25
{sổ tay QTTB II_ trang 24}
Suy ra Nu = 115.8
Hơn nữa Nu =
λ
α
1
//
H
suy ra
1
//
α
=
ph
H
Nu
λ
=
2
031.0*8.115
=1.74
Từ đó
(
)
(
)
58.774.165.42.1
//
1
1
/
1
=+=+=
ααα
k
c/Tính
2
α
Hệ số cấp nhiệt của bề mặt ngoài máy sấy đến môi trường xung quanh
//
2
2
/
2
ααα
+=
Với
/
2
α
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 :
q
1
=
11
* tΔ
α
=7.68*(85-70)=113.7 ,KJ/kg ẩm
Trong quá trình truyền nhiệt ổn định thì:
q
1
=
∑
=
−
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
(m
2
độ/w)
ở đây :
321
,,
δ
δ
δ
: bề dày các lớp tường ,m
321
,,
λ
λ
λ
: Hệ số dẫn nhiệt tương ứng , W/mđộ
m01.0
21
==
δ
δ
_ Bề dày lớp vữa có 2.1
21
=
=
λ
λ
(w/mđộ)
m2.0
3
=
δ
_Bề dày của viên gạch có 77.0
3
=
λ
(w/mđộ)
Vậy
=
∑
=
3
1i
i
i
λ
δ
267.0
77.0
2.0
2.1
01.0
2.1
01.0
=++ (m
2
độ/w)
Từ đó
t
T1
-t
T2
=q
1
∑
=
3
1i
i
i
δ
δ
= 113.7*0.267 =31(
o
C)
t
T2
: Nhiệt độ tường ngoài phòng sấy ,
0
C
t
T2
= t
T1
-31=70-31= 39 (
0
C)
Nhiệt độ lớp biên giới giữa tường ngoài phòng sấy và không khí ngoài trời
T
bg
=
2
26
2
+
T
t
= 5.32
2
2639
=
+
o
C
Tại nhiêt độ T
bg
này tra bảng ta tính đươc :
2
10*67.2
−
=
λ
(W/mK)
6
10*024.16
−
=
γ
(m
2
/s)
Nhiệt độ tường ngoài và nhiệt độ không khí có độ lệch là
2
tΔ =t
T2
-t
kk
= 39-26 = 13 (
0
C)
Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải
SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H
16 GVHD: Nguyễn Dân
Chuẩn số Gratkev là
G
r
=
()
9
122
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*G
r
0.25
= 157.9
Suy ra
2
/
α
= 11.2
17.2
0267.0*9.157
==
Hng
Nu
λ
Hệ số cấp nhiệt do bức xạ
2
//
α
2
//
α
=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
4
2
4
1
2
100100
TT
tt
C
kkT
on
ε
Với
n
ε
:Độ đen của vữa lấy
n
ε
= 0.9
C
o
:Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối ,lấy C
0
=5.67
T
1
= t
T2
+273=39+273=312K
T
2
= t
kk
+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
q
2
= 3.10413*02.8*
22
=
=
Δt
α
,KJ/kg ẩm
So sánh
%808.0
7.113
3.1047.113
==
−
=
Δ
maz
q
q
Vậy tổn thất qua tường
Q
t
=3.6*k*
tb
tF
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
1
21
=
++
=
++
∑
=i
i
i
λ
δ
αα
7.57
ln
2
1
21
=
Δ
Δ
Δ−Δ
=Δ
t
t
tt
t
tb
o
C
Từ đó:Q
T
= 3.6*1.88*26.4*57.7 = 10309.6 (KJ)
Vậy q
t
= 89.32
5.313
6.10309
W
==
T
Q
(KJ/Kgẩm)
4.2.2 Tổn thất qua trần
Trần đúc: Lớp bêtông cốt thép dày
55.1);(02.0
22
=
=
λ
δ
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
=
=
λ
δ
m (W/mđộ)
Để tính tổn thất qua trần ta xác định:
22
*3.1
α
α
=
tr
=1.3*8.11=10.543 ,W/m
2
K
Do đó hệ số truyền nhiệt qua trần K
tr
bằng
K
tr
=
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/m
2
K)
Vậy tổn thất qua trần:
Q
tr
=3.6*K
tr
*F
tr
* tΔ =3.6*0.35*(5.2*1.4029)(85-26)=542.3 (KJ/h)
Nhiệt tải riêng
q
tr
=
W
Q
tr
=
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
4
δ
=5mm có hệ số dẫn nhiệt
4
λ
=0.5W/mK
Do đó hệ số dẫn nhiệt qua cửa K
c
bằng :
K
c
=
77.3
11.8
1
5.0
005.0
58.7
1
1
11
1
24
4
1
=
++
=
++
αλ
δ
α
,W/m
2
K
Cửa phía tác nhân sấy vào có độ chênh lệch nhiệt độ (t
1
-t
0
) còn cửa đầu kia có độ
chênh lệch nhiệt độ bằng (t
2
-t
0
).Do đó:
Q
c
= 3.6*K
c
*F
c
{(t
1
-t
0
)+(t
2
-t
0
)}
Thay số ta có : Q
c
=3.6*3.77*(1.4029*2){(100-26)+(70-26)}=4493.5
(KJ/h)
q
c
=
5.313
5.4493
=
W
Q
c
=14.33 (KJ/kg ẩm)
4.2.4 Tổn thất nhiệt qua nền
Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy bằng 85
0
C 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:
q
1
=50W/m .Do đó tổn thất qua nền bằng:
Q
n
=3.6*F
n
*q
1
=3.6 (5.2*1.4029)50=1313.1 (KJ/h)
Suy ra q
n
=
5.313
1.1313
=
W
Q
n
=4.19 (KJ/kg ẩm)
Như vậy tổng tổn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che ra môi trường xung quanh
bằng:
Q
mt
=Q
t
+Q
c
+Q
tr
+Q
n
=16658.5 (KJ/h)
q
mt
=
5.313
5.16658
=
W
Q
mt
=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)
0
C.Trong hệ thống sấy này ,vật liệu sấy và tác
nhân sấy chuyện động ngược chiều nên t
V2
=t
1
-(5
÷
10)
0
C.Vì vậy ta lấy t
V2
=100-
10=90
0
C.
Do đó nhiệt dung riêng của chè ra khỏi phòng sấy :
C
V2
=C
vl
*
(1-
22
)
ω
ω
n
C
+
Với C
vl
: nhiệt dung riêng của chè ,lấy C
vl
=0.37(KJ/Kg
o
K)
C : nhiệt dung riêng của nước ,lấy C=4.18 (KJ/Kgđộ)
Thay số ta có: C
V2
=0.37*4.18(1-0.05)+4.18*0.05
C
V2
=1.68 (KJ/kg
o
K)
Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi là:
Q
VL
=G
2
*C
V2
(t
V2
-t
V1
)=200*1.68(90-26)=21481.8 (KJ/h)
q
Vl
=
W
Q
Vl
=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
vl1
θ
Với:
1
θ
= 26
o
C nhiệt độ của vật liệu trước khi vào máy sấy(bằng nhiệt độ môi
trườ
2
θ
= 70
o
C 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:
()
027.0
70*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
()
()
135.0
3177.0027.0622.0
027.0*033.1
*622.0
*
/
2
2
/
2
/
=
+
=
+
=
bh
Px
xP
ϕ
=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
nII
I
o
M
(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
nxx
x
o
M
(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)
t
1
= 100
o
C
-Vậy nhiệt lượng riêng của không khí sấy vào phòng sấy là:
I
/
1
= t
1
+ (2493 + 1.97*t
1
)*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
xI
t
M
M
M
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 AMB
1
C
1
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
4.4.1 Nhiệt lượng vào
Nhiệt do calorife sưởi cung cấp:
q
s
=l’(I
1
’-I
M
’)=100(159.18-105.38)=5380 ,KJ/Kg ẩm
Nhiệt lượng do vậy liệu sấy mang vào:
q
vl
=
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:
q
kkv
=l’*I
M
’=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:
q
vlr
= 06.69
5.313
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 :
q
kkr
=l’*I
2
’=100*141=14100 ,KJ/Kgẩm
Nhiệt tổn thất trong quá trình sấy:
q
t
=l’(I
1
’-I
2
’)= 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
rv
ε
<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 100
0
C,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 : d
ng
= 0.03 (m)
-Đường kính trong của ống : d
tr
= 0.025 (m)
-Chiều dày của ống :
δ
=
2
trng
dd
−
= 0.0025 (m)
-Đường kính của gân : D
g
= 1.4dng = 0.042(m)
-Bước gân : b
g
= 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 =
g
b
l
= 100
-Bề dày bước gân : b = 0.002(m)
-Tổng chiều dài của gân : L
g
=b*m=0.002*100=0.2(m)
-Tổng chiều dài không gân : L
kg
= l-L
g
= 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
= 48.4
o
C
-Nhiệt độ không khí sau khi ra khỏi caloripher là t
1
=100
0
C
-Thể tích riêng của không khí
v
100
o
C
= 057.1
946.0
11
100
==
o
ρ
,m
3
/kg
v
70
o
C
= 97.0
029.1
11
70
==
o
ρ
, m
3
/kg
Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải
SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H
22 GVHD: Nguyễn Dân
v
48.4
o
C
= 88.0
125.1
11
4.48
==
o
ρ
, m
3
/kg
v
26
o
C
= 8.0
181.1
11
26
==
o
ρ
,m
3
/kg
v
tb
= =
+
2
10026
oo
vv
0.93 ,m
3
/kg
-Lượng không khí khô đi vào caloripher là:
V=L’*v
tb
= 31350*0.93=29155 , (m
3
/h)
-Hệ số cấp nhiệt đối lưu
1
α
:
+Nhiệt độ trung bình của không khí trong caloripher t
tb
t
tb
= t
hnước
-
tb
tΔ
Mà:
c
d
cd
tb
t
t
tt
t
Δ
Δ
Δ−Δ
=Δ
ln
+Chọn nhiệt độ hơi nước bão hoà khi vào là : t
hnđ
= 130
o
C
+Chọn nhiệt độ hơi nước bão hoà khi ra là t
hnc
= 105
o
C
Nên ta có:
Cttt
o
dhndd
10426130 =−=−=Δ
Ctttc
o
chnc
5100105 =−=−=Δ
Thay số vào ta có:
Ct
o
tb
5.32=Δ
Suy ra : t
tb
= 130-32.5 = 97.5
o
C
Ứng với giá trị t
tb
ta có:
935.0=
ρ
(Kg/m
3
)
2
10*15.3
−
=
λ
(W/m
o
C)
6
10*5.22
−
=
γ
(m
2
/s)
6
10*7.21=
μ
(Ns/m
2
)
P
r
= 0.69
5.1.2 Tính toán
ÕDiện tìch bề mặt của một ống : (phía trong của ống)
F
tr
=
π
*d
tr
*l = 3.14*0.025*1.0 = 0.0785( m
2
)
ÕDiện tích mặt ngoài của ống:
F
ng
= *
π
d
ng
*l = 3.14*0.03*1.0= 0.0342 (m
2
)
ÕDiện tích phần bề mặt ngoài của một ống
F
bm
= F
gân
+F
kgân
-Diện tích phần có gân
F
gân
=
ng
ggg
dDLD
2
2
*
4
*
4
**
π
π
π
−+
= 0.02705(m
2
)
-Diện tích phần không gân
Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải
SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H
23 GVHD: Nguyễn Dân
F
kgân
= L
kg
*
ng
d*
π
= 0.8*3.14*0.03=0.07536 (m
2
)
Vậy : F
bm
= 0.02705+0.07536 = 0.10241 (m
2
)
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 ,m
2
Chọn tốc độ dòng khí qua calorifer là: 6
=
kk
ω
m /s
Chuẩn số Re:
R
e
=
2600
10*5.22
01.0*6
*
6
==
−
γ
ω
gkk
b
2300< Re< 10
4
.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):
N
u
= C
4.0
14.054.0
***
r
n
e
gg
ng
PR
b
h
b
d
−−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
{sách QTTB_trang 226 }
Trong đó :
d
ng
: đường kính ngoài của ống; d
ng
= 0.03 (m)
b
g
: bước của gân ; b
g
= 0.01 (m)
h :chiều cao gân ; h
g
= 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 N
u
= 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
===
g
b
Nu
λ
α
(W/m
2
độ)
ÕHệ số cấp nhiệt từ hơi nước bão hoà đến thành ống
1
α
25.0
1
)
*
(**04.2
tH
r
A
Δ
=
α
(W/m
2
độ)
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 t
tb
Chọn t
T
= 110
0
C:Nhiệt độ tại thành ống truyền nhiệt
Vậy t
tb
= C
tt
o
hndT
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=10
0
C
Vậy thay số vào ta tính được:
8.262
1
=
α
(W/m
2
độ)
q
1
=
t
Δ*
1
α
=262.8*10 = 2628,KJ/Kgẩm
ÕTính hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài ống đến không khí chuyển động trong
caloripher
2
α
-Lưu thể chảy qua bên ngoài ống thành ống có gân:
04.68
2
=
α
(Do chọn tốc độ dòng khí 6
=
kk
ω
m/s )
Hệ số cấp nhiệt đối lưu thực tế:
tt2
α
=32 W/m
2
độ
Vậy k =
4.22
0785.0
10241.0
32
1
8.262
1
1
11
1
21
=
++
=
++
Ftr
F
bm
tt
αα
-Vậy nhiệt lượng riêng:
q
2
= k*t
TB
=22.4*120 = 2688 ,KJ/Kgẩm
So sánh
%5%2.2100*
2688
26882628
100*
21
<=
−
=
−
maz
q
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
=+
−
−
=
s
q
(J/Kgẩm)
Q
s
= q
s
*W = 6388.38*313.5 = 2002.757 (KJ/h)
-Hiệu suất caloripher lấy
9.0
=
η
-Lượng nhiệt thực tế do caloripher cấp:
Q
t
=
286.2225
9.0
757.2002
==
η
s
Q
(KJ/h)
-Gọi D là lượng hơi nước tiêu tốn trong 1h
Q
t
= D*r suy ra D =
r
Q
t
=
3
10*2179
286.2225
−
= 1021242 (KJ/h)
-Lượng nhiệt thực tế truyền từ hơi nước trong ống đến thành ống:
Q
t
= 3.6*k*F*
tb
t
Δ
Suy ra F =
3.28
5.32*4.22*6.3
1021242
**6.3
==
Δ
tb
t
tk
Q
( m
2
)
-Bề mặt truyền nhiệt thực:
F
t
= 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
F
t
= 1.2*28.3=34(m
2
)
-Bề mặt truyền nhiệt trung bình:
F
tb
= 09.0
2
0785.010241.0
2
=
+
=
+
trbm
FF
(m
2
)
-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
L
x
= (i-1)*0.05+Dg*20+2x , (m)
= (20-1)*0.05+0.042*20+2*0.01=1.81 ,m
+Chiều rộng caloripher:
B
x
= (m-1)*0.05+Dg+2x
=(19-1)*0.05+0.042*19+2*0.01 = 1.718(m)
+Chiều cao caloripher là:
H
x
=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
70
o
C thể tích riêng của không khí là:
v
70
o
C
= 0.97 (m
3
/Kg)
-Lưu lượng không khí ra khỏi phòng sấy (vào xyclon)
V
2
= L’*v
70
o
C = 3040.95 (m
3
/h)
-Gọi
P
Δ là trở lực của cyclon thì:
540<
K
P
ρ
Δ
< 750 (sách sổ tay QT&TBCNHC tập 1_trang522)
029.1=
K
ρ
Khối lượng riêng của khí ở 70
,0
C
Chọn
K
P
ρ
Δ
= 540 .Vậy 66.555029.1*540
=
=ΔP
-Tốc độ quy ước là W
q
