Quy trình công nghệ và thiết kế hệ thống máy sấy thùng quay dùng để sấy đường với năng suất 48 tấn sản phẩm ngày

Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
PHẦN I
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong quá trình sản xuất sản phẩm muốn bảo quản lâu dài, vận chuyển,
lưu hành trên thị trường thì đối với đa số các sản phẩm của nông- lâm- ngư
nghiệp, vật liệu xây dựng công đoạn sấy là rất quan trộng không thể
thiếu,nó quyết định chất lượng sản phẩm và thời gian bảo quản
Trong sản xuất Đường cũng không thể thiếu công đoạn sấy nhằm đạt
độ ẩm cần thiết trước khi bao gói và phân phối đến người tiêu dùng
Được sự phân công và hướng dẫn của thầy cô giáo trong đồ án môn
học này em xin trình bày: “Quy trình công nghệ và thiết kế hệ thống máy
sấy thùng quay dùng để sấy Đường với năng suất 48 tấn sản phẩm/ngày”.
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
Phần II
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ QUY TRÌNH THỰC HIỆN
1. Khái niệm về sấy
Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bốc hơi ẩm ra khỏi vật liệu
rắn hoặc lỏng. Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu (giảm công chuyên
chở), tăng độ bền vật liệu(như gốm, sứ, gỗ ) và để bảo quản trong một thời
gian dài, nhất là đối với lương thực thực phẩm
Đối với vật liệu lỏng có nồng độ chất khô quá thấp nên cô đặc trước
khi sấy nhằm tách nước sơ bộ. Cũng giống như sấy quá trình cô đặc dùng
nhiệt để làm bay hơi nước nhưng thực hiện ở nhiệt độ sôi còn sấy làm bay
hơi nước ở nhiệt độ bất kỳ
Bản chất của quá trình sấy là quá trình khuyếch tán do chênh lệch độ
ẩm ở bề mặt và trong vật liệu, nói cách khác là do chênh lệch áp suất hơi
riêng phần của ẩm ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh. Sấy là quá
trình không ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian sấy
2. Các phương thức sấy và ưu điểm, nhược điểm
 Có hai phương thức sấy
a. Sấy tự nhiên:

Quá trình làm bay hơi nước trong vật liệu bằng năng lượng tự nhiên
như: năng lượng mặt trời, năng lượng gió
- Ưu điểm của phương pháp
+ Thực hiện đơn giản,không cần kỹ thuật cao
+ Đầu tư ít vốn (máy móc, nhân công) ít tốn nhiệt năng
+ Bề mặt trao đổi nhiệt lớn
+ Nhược điểm của phương pháp
+ Khó thực hiện cơ giới hóa,không điều chỉnh được nhiệt độ
cần thiết
+ Cường độ sấy không cao,sản phẩm sấy không đồng đều
+ Chiếm diện tích mặt bằng lớn
+ Sản phẩm không đạt vệ sinh do nhiễm bụi,vi sinh vật
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
+ Quá trình sấy phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày
+ Sử dụng nhiều nhân công , tốn thời gian, năng suất thấp
+ Nhiều sản phẩm tạo thành không đạt yêu cầu kỹ thuật
b. Sấy nhân tạo:
Thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt
cho vật liệu ẩm
Với sấy nhân tạo tùy theo từng loại sản phẩm yêu cầu chất lượng mà
có các dạng khác nhau: Sấy đối lưu, sấy tiếp xúc và sấy bằng tia hồng ngoại,
sấy bằng dòng điện cao tần, sấy thăng hoa, sấy tầng sôi
- Ưu điểm của phương pháp
+ Khắc phục được những nhược điểm của sấy tự nhiên
+ Kiểm soát được sản phẩm ra vào,nhiệt độ cung cấp
+ Chất lượng sản phẩm theo yêu cầu
+ Tốn ít mặt bằng, nhân công
- Nhược điểm
Tốn chi phí cho đầu tư trang thiết bị, cán bộ kỹ thuật, chi phí năng
lượng.

 Nguyên lý của quá trình sấy
Quá trình sấy là một quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn
rất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuyếch tán bên trong và bên ngoài
vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt. Đây là quá trình nối tiếp,
nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi,
sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu.
Tốc độ sấy chịu ảnh hưởng của:Nhiệt độ,môi trường không khí ẩm
xung quanh nên ta xét 2 mặt của quá trình sấy là mặt tĩnh lực học và mặt
động lực học
- Mặt tĩnh lực học: Tức dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt
lượng ta sẽ tìm được độ ẩm đầu và độ ẩm cuối của vật liệu sấy và của tác
nhân sấy để từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy và
nhiệt lượng cần cho quá trình sấy
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
- Mặt động lực học: Tức là nghiên cứu mối quan hệ giữa sự biến
thiên của độ ẩm vật liệu với thời gian sấy và các thông số của quá trình sấy
như: Tính chất cấu trúc, kích thước của vật liệu sấy và các điều kiện thủy
động lực học của tác nhân sấy để từ đó xác định được chế độ sấy,tốc độ sấy
và thời gian sấy thích hợp
3. Giới thiệu về nguyên liệu sấy (Đường):
 Đường saccarose là chất có vị ngọt tự nhiên là loại thực phẩm bổ
dưỡng cung cấp nhiều năng lượng cho cơ thể con người. Đường có thể dùng
trực tiếp hằng ngày hay dùng làm nguyên liệu trong công nghệ sản xuất thực
phẩm:đồ hộp, bánh kẹo, nước giải khát
 Quy trình sản xuất đường:
Nguyên liệu mía
→
xử lý
→
công đoạn ép

→
nước mía hỗn hợp
→
làm
sạch
→
cô đặc
→
nấu đường và kết tinh
→
ly tâm
→
sấy
→
bao gói
→
đường
thành phẩm
-Thuyết minh quy trình:
Nguyên liệu mía được xử lý băm ép trước khi đi vào nhà máy ép để thu
nước mía hỗn hợp. Nước mía hỗn hợp được trung hòa để xử lý cặn bẩn lơ lửng
sau đó gia nhiệt và đem đi cô đặc nhằm tăng nồng độ chất khô giúp cho việc
nấu đường tốt và nhanh hơn. Đường sau khi nấu và trợ tinh đã tạo thành tinh
thể được ly tâm để tách lấy đường cát. Đường cát là sản phẩm mong muốn
trong quá trình sản xuất đường. Sau khi ly tâm đường được sấy đến độ ẩm cần
thiết cho quá trình bảo quản lưu trữ và chất lượng đường được tốt. Sấy xong
sản phẩm được bao gói thành đường thành phẩm đưa vào kho chờ phân phối.
 Tính chất của đường:
-Tính chất vật lý:
+ Là chất rắn kết tinh,không màu, trong suốt, vị ngọt

+ Khối lượng riêng:1,5879 g/cm
3

+ Nhiệt độ nóng chảy: 186-180
o
c
+ Không tan trong rượu,benzen,dầu hỏa nhưng dễ tan trong
nước độ tan tỉ lệ với nhiệt độ
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
Độ hòa tan của đường saccarose trong nước:
Nhiệt độ
o
C
Độ hòa tan
saccarose/100g nước
Nhiệt độ
o
C
Độ hòa tan
saccarose/100g nước
0 179.2 60 278.3
10 190.5 70 320.5
20 203.9 80 362.2
30 219.5 90 415.7
40 238.1 100 478.2
50 260.1
Độ nhớt của dung dịch đường tăng khi nồng độ tăng và giảm theo chiều
tăng nhiệt độ như sau:
Nồng độ Độ nhớt, 10
3

N.s/m
2
20
o
C 40
o
C 60
o
C 70
0
C
20 1.96 1.96 0.81 0.59
40 6.21 6.29 0.91 1.32
60 58.93 21.19 9.69 5.22
70 485.00 114.80 39.80 16.90
- Tính chất hóa học
+ Trong môi trường axít ph <7 đường saccarose bị phân hủy
thành glucose và fructose.
C
12
H
22
O
11
+ H
2
O
→
C
6

H
12
O
6
+ Trong môi trường kiềm dung dịch đường có tính chất axít yếu
nên tác dụng được với chất kiềm mạnh tạo thành saccarose.
+ Trong môi trường kiềm saccarose bị phân hủy thành
lactose,glucose,fructose và các hợp chất đường khác.
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
+ Ở PH=8-9 đun nóng trong thời gian dài đường saccarose bị
phân hủy thành hợp chất màu vàng và màu nâu tốc độ phân hủy tăng theo độ
PH.
4. Chọn tác nhân sấy(TNS) và thiết bị sấy
A.Chọn tác nhân sấy
- Tác nhân sấy có nhiệm vụ
+ Gia nhiệt cho vật sấy
+ Tải ẩm,mang ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi trường
+ Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt
Tùy theo phương pháp sấy TNS có thể thực hiện một hoặc hai trong ba
nhiệm vụ nói trên
 Khi sấy đối lưu TNS làm nhiệm vụ gia nhiệt và tải ẩm
 Khi sấy bức xạ TNS làm nhiệm vụ tải ẩm và bảo vệ vật sấy
 Khi sấy tiếp xúc TNS làm nhiệm vụ tải ẩm
• Cơ chế của quá trình sấy gồm hai giai đoạn: Gia nhiệt cho vật liệu
sấy để làm ẩm hóa hơi và mang hơi ẩm từ bề mặt vật vào môi trường
Nếu ẩm thoát ra khỏi vật liệu mà không mang đi kịp thời sẽ ảnh hưởng
đến quá trình bốc hơi ẩm từ vật liệu sấy.Để tải ẩm đã bay hơi từ vật sấy vào
môi trường có thể dùng các biện pháp
 Dùng tác nhân sấy làm chất tải nhiệt
 Dùng bơm chân không để hút ẩm từ vật liệu ra ngoài (ở sấy chân

không)
• Các loại tác nhân sấy
1. Không khí ẩm
Là loại TNS thông dụng nhất có thể dùng cho hầu hết các loại sản
phẩm.Dùng không khí ẩm sản phẩm sấy không bị ô nhiễm. Tuy nhiên dùng
không khí ẩm làm TNS cần phải có bộ gia nhiệt cho không khí( calorifer khí
- hơi hay calorifer khí - khói ) và nhiệt độ không khí sấy không cao ( thường
< 500
0
c) vì nếu nhiệt độ cao hơn thiết bị trao đổi nhiệt phải thép hợp kim hay
gốm sứ chi phí cao
2. Khói lò
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
Dùng khói lò làm TNS có ưu điểm là: phạm vi nhiệt độ rộng từ 1000
0
c,
không cần calorifer
Nhược điểm là:khói có thể làm ô nhiễm sản phẩm sấy, nên chỉ dùng
cho các vật liệu không sợ ô nhiễm như gỗ ,đồ gốm,cỏ
3. Hơi quá nhiệt
Dùng hơi quá nhiệt làm TNS trong trường hợp sản phẩm sấy dễ cháy
nổ và sản phẩm chịu được nhiệt độ cao ví sấy bằng hơi quá nhiệt nhiệt độ
thường lớn hơn 100
0
c (ở áp suất khí quyển)
a. Chọn thiết bị sấy
• phân loại thiết bị sấy
Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp khác nhau nên có nhiều cách để
phân loại thiết bị sấy
 Dựa vào tác nhân sấy có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị

sấy bằng khói lò, các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng
hoa, sấy bằng dòng điện cao tần
 Dựa vào áp suất làm việc có thiết bị sấy chân không và thiết bị sấy
ở áp suất thường
 Dựa vào phương thức làm việc có sấy liên tục và sấy gián đoạn
 Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy
tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ
 Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục,
sấy thùng quay, sấy phun
 Dựa vào chiều chuyển động của vật liệu sấy và tác nhân sấy: sấy
cùng chiều, ngược chiều, giao chiều
• Các phương thức sấy
 Sấy gián đoạn: phương thức này cho năng suất thấp, các thao tác
nặng nhọc, cồng kềnh. Thiết bị này thường sử dụng khi năng suất nhỏ,sấy các
loại sản phẩm có hình dạng khác nhau
 Sấy liên tục: Phương thức này cho chất lượng sản phẩm tốt hơn
năng suất cao hơn, thao tác nhẹ nhàng. Thường dùng sấy các sản phẩm có
kích thước gần bằng nhau
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
Tính chất vật liệu là yếu tố quan trọng quyết định chọn thiết bị và
phương thức sấy
Thiết bị sấy chân không và sấy thăng hoa phức tạp và đắt vì thế nên
dùng khi không thể thực hiện được sấy ở áp suất thường ví như các sản phẩm
dễ nổ, nhả hơi độc hại, sản phẩm dược phẩm hay sản phẩm có chất lượng cao
• Phương án thiết kế máy sấy thùng quay tiến hành theo các bước sau
 Chọn dạng thiết bị sấy
 Chọn nguồn năng lượng và tác nhân sấy
 Chọn chế độ sấy tối ưu
 Tính toán nhiệt cho thiết bị sấy
 Tính và chọn các thiết bị phụ

 Tính toán kinh tế kỹ thuật cho toàn bộ máy sấy
 Chọn thiết bị và tác nhân sấy dùng để sấy đường
Có nhiều phương án để chọn,mỗi phương án đều có ưu và nhược điểm
riêng của nó
Vấn đề quyết định để chọn cơ cấu thiết bị sấy và tác nhân sấy phụ
thuộc vào nhiệt độ sấy cho phép và thời gian lưu lại cho phép của vật liệu
trong thiết bị sấy
Vì đường là vật liệu dạng hạt nên chọn thiết bị sấy thùng quay. Do
đường saccarose nóng chảy ở 186-188
0
c và bị biến chất ở nhiệt độ cao nên
chọn tác nhân sấy là không khí ẩm. Mặt khác ường là sản phẩm có thể sử
dụng trực tiếp hay dùng làm nguyên liệu sản xuất các thực phẩm khác vì thế
ta nên chọn TNS là không khí ẩm để tránh làm nhiễm bẩn, nhiễm độc vào
đường và tạo mùi thơm. Và môi chất mang nhiệt là hơi nước để tiện cho việc
điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy khi cần thiết cũng như có thể tận dụng
nguồn hơi nước từ lò hơi sẽ giảm chi phí
• Vậy để sấy đường ta thiết kế thiết bị sấy thùng quay có các thông số
 Chọn tác nhân sấy là không khí
 Chọn calorifer khí-hơi
 Thiết bị làm việc liên tục
 Vật liệu sấy và tác nhân sấy đi ngược chiều
 Thiết bị có lắp cánh đảo
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
5. Ưu điểm và nhược điểm của thiết bị sấy thùng quay
• Ưu điểm
Tạo ra sản phẩm đồng đều, tốc độ sấy nhanh do sự tiếp xúc trực tiếp và
tối đa giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy nhờ có sự đảo trộn khi thùng quay.
Cường độ sấy tính theo lượng ẩm đạt được, thiết bị gọn.
• Nhược điểm

Do trong quá trình đảo trộn vật liệu bị gãy vụn tạo ra bụi nên trong một
số trường hợp làm giảm phẩm chất của sản phẩm,làm giảm giá trị kinh tế
6. Nguyên tắc làm việc của hệ thống sấy thùng quay
Thiết bị là một thùng hình trụ đặt dốc so với phương nằm ngang từ
1/15 đến 1/50 có hai vành đai khi thùng quay thì trượt trên con lăn tựa
khoảng cách giữa các con lăn tựa náy có thể thay đổi được để thay đổi độ
nghiêng của thùng.Thùng quay được nhờ nhờ vành bánh răng khía gắn vào
thùng vành bánh răng này ăn khớp với bánh răng truyền động để nhận truyền
động của mô tơ qua hộp giảm tốc
Vật liệu ướt vào thùng ở đầu cao được đảo trộn, di chuyển trong thùng
nhờ những cánh đảo. Vận tốc chuyển động của tác nhân sấy trong thùng
khoảng 2-3 m/s còn thùng quay với tốc độ 1-8 vòng/phút. Trong thùng sấy
vật liệu tiếp xúc với TNS thực hiện quá trình truyền nhiệt và chuyển khối làm
bay hơi ẩm. Nhờ độ nghiêng của thùng mà vật liệu di chuyển theo chiều dài
thùng.Quá trình tính toán làm sao khi hết chiều dài thùng vật liệu đạt độ ẩm
cần thiết và được tháo ra qua cửa tháo liệu . Khí thải được thu hồi qua cyclon
để thu hồi các vâtrj liệu rắn bị dòng khí cuốn theo, phần khí còn lại được quạt
hút ra ngoài.
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
PHẦN III
TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH CỦA MÁY SẤY
Ơ
1. Thành lập cân bằng vật liệu của máy sấy
Vật liệu cần sấy là đường có thành phần như sau:
- Năng suất tính sản phẩm: G
2
= 48 tấn/ngày = 2000kg/h
- Độ ẩm vật liệu vào máy sấy: W
1
= 4%

- Độ ẩm vật liệu ra khỏi máy sấy: W
2
= 0.05%
- Nhiệt độ sấy cho phép: t
1
= 82
0
C
- Nhiệt độ ra của tác nhân sấy: t
2
= 46
0
C
- Chất tải nhiệt là hơi nước bão hòa
- Vật liệu sấy và tác nhân sấy đi ngược chiều
1. Lượng ẩm tách ra
1
21
2
100 W
WW
GW
−
−
=
(7.5/128 -Tính toán và TK hệ thống sấy)
4100
05.04
2000
−

−
=
W
= 82.292 (kg/h)
Khối lượng vật liệu vào thùng sấy:
G
1
= W + G
2
W(7.1/127 - Tính toán và TK hệ thống sấy)
G
1
= 82.292 + 2000 = 2082.292 (kg/h)
2. Khối lượng vật liệu khô trước và sau quá trình không thay đổi G
k
100
100
100
100
2
2
1
1
W
G
W
GG
k
−
=

−
=
G1. =
100
05.0100
2000
−
=
k
G
= 1999 (7.4/127 - Tính toán và TK hệ thống sấy)
II. Chọn sơ bộ các thông số của máy sấy
a, Cường độ bốc hơi ẩm của đường
- Cường độ bốc hơi ẩm của đường A = 9( kg/m
3
.h) ( bảng 10.1 trang
207 - Tính toán và TK hệ thống sấy)
b, Thể tích thùng sấy
Thể tích thùng sấy: V =
A
W
=
A
W
= 9.144 ( m
3
)
c, Đường kính thùng và chiều dài thùng sấy
= 3.5 7 (10.1/207 - Tính toán và TK hệ thống sấy)
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị

Chọn L = 5.5 D
L =
5.5D =
D
3
= 2.117
D = 1.45 m
Chiều dài thùng sấy
L = 5.5D = 5.5*1.45 8 m
Thời gian sấy
Ta có = (sổ tay QTTBCNHH-tập 2, trang 123)
Trong đó:
+ : khối lượng riêng xốp trung bình của vật liệu trong thùng
quay, với = 1540.2 (kg/m
3
)
+ W
1,
W
2
: Độ ẩm đầu và cuối của vật liệu, tính bằng % khối
lượng chung
+ : hệ số chứa đầy, = 0,2
+A : cường độ bay hơi ẩm, A=9(kg ẩm/m
3
h)
= =82.793 (phút)
Số vòng quay của thùng sấy
Ta có: n= ,(Sổ tay QTTBCNHH-tập 2- trang122)
Trong đó :

Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
+ góc nghiêng của thùng quay, độ. Thường góc nghiêng của
thùng dài là 2,5 3
0
, còn thùng ngắn đến 6
o
, chọn =3
0 tg
= 0,0524
+ m hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh trong thùng, m=1
+k: Hệ số phụ thuộc vào chiều chuyển động của khí (sấy ngược
chiều) k=1.2
+ : Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng quay, phút
n= =1,52(Vòng/phút)
Công suất cần thiết để quay thiết bị
Ta có: N=0,13.10
-2
D
3
.L
T
.a.n. (Sổ tay QTTBCNHH2-trang123)
Trong đó:
+n: số vòng quay của thùng, vòng/phút
+a: hệ số phụ thuộc vào dạng cánh,a= 0.063
+ : khối lượng riêng xốp trung bình, = 1540.2(kg/m
3
)
+D
T

,L
T
: Đương kính và chiều dài của thùng,m
N=0,13.10
-2
1,45
3
.8.0,063.1,526.1540,2=4,665(Kw)
III. Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt lượng
1. Nhiệt vào
Cần xác định các thông số:
- Lượng không khí khô tiêu hao rieeng1(kg kk khô/kg ẩm)
Theo điề kiện khí hậu Nghệ An ta chọn:
t
0
=23,9
0
C

0
=85%
Ta có: P
bo
=exp{12- }(công thức 2.31/31-tính toán và thiết kế
HTS)
+ áp suất bão hòa tại t
0
=23,9
0
C

Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
P
bo
=exp{12- exp{12-
+ Lượng chứa ẩm x
0
x
0
=o,622 {sách QTTBII trang 156}
x
0
=0,622.

I
0
=C
k.
t
o
+ x
o
.(r.+C
H
.t
o
)(QTTB II=trang156) Trong đó:
+ r
o
=2493.10
3

:Nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0
0
C
+ C
h
=1,79.10
3
: nhiệt dung riêng của hơi nước (j/Kg.độ)
I
o
=1.23,9+0,01612.(2493+1,97.23,9)= 64.8707 (KJ/Kgkk
Ta có x
1
=x
0
=0,01612Kg
ẩm
/Kg
I
1
=C
k
.t+x
1
.(r+C
h
.t
1
)
I

1
=1.82+0,01612.(2493+1,97.82)=124,8168KJ/Kgkk
+áp suất bão hòa tại t
1
=82
o
C
P
b1
=exp{12-
+ Độ ẩm tương đối 1
=

1
= = 4,96%
+ Nhiệt độ ra của tác nhân sấy t
2
=46
o
C và ta có I
46
=I
1
=124, 8168
(KJ/Kgkk)
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
x
2
= = 0,03050 (kg/kgẩm)
+áp suất bão hòa tại t=46

0
C
P
b2
=exp(12- }=exp{12-
+Độ ẩm tương đối 2
2
= = = 46,5%
Bảng tổng kết:
t
o
(
0
C) x(kg/kgkkk)
(%)
I(kj/kgkkk)
Trước khi vào calorife
23,9
0
C 0.01612 85 64.8707
Sau khi ra khỏi calorife
82
0
C 0.01612 4.96 124,8168
Sau khi ra khỏi buồng sấy
46
0
C 0.03050 46.5 124,8168
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
Lượng không khí khô cần làm bay hơi 1kg ẩm:

l = = (sách QTTBII trang 166)
khi đi qua calorife sưởi không khí chỉ thay đổi nhiệt độ nhưng không
thay đổi hàm ẩm, do đó x
0
= x
1
nên ta có:
l = = = 69.556 (Kgkkk/Kg ẩm)
- Lưu lượng không khí vào L
L = W.l = 5723.957 (kgkkk/h)
Bảng tổng kết cho vật liệu sấy
Đại lượng Giá trị Đơn vị
G1 2082.292 Kg/h
G2 2000 Kg/h
Gk 1999 Kg/h
W1 4 %
W2 0.05 %
W 82.292 Kg/h
l 69.556 Kgkkk/Kg ẩm
L 5723.957 Kgkkk/h
- Thể tích không khí đi vào máy sấy V
1
= v
1
.L (m
3
/h)
Với v1(m3/kgkkk) là thể tích không khí ẩm ở t
1
= 82

0
C
và x
1
= 0,01612 kg ẩm/kgkkk và
1
= 4.96%
v
1
=1.0675(m3/kgkk)- tra từ phụ lục V -sách TT-TK hệ thống sấy
Do đó thể tích không khí đi vào máy sấy là:
V
1
= v
1
.L = 6110,324(m
3
/h)
Thể tích khí đi ra khỏi máy sấy là V
2
= v
2
.L (m3/h)
Với v
2
(m
3
/kgkkk) là thể tích không khí ẩm ở t
2
= 46

0
C và x2 =
0,03050 (kg ẩm/kgkk) và 2 = 46,5% v
2
= 0,9775(m
3
/kgkk)
vậy V
2
= v
2
.L = 5595,168 (m
3
/h)
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
Lưu lượng thể tích trung bình:
V
tb
=0,5(V
1
+V
2
)=5852,74643(m
3
/h)
V
tb
= 1,64166(m3/s)
a, Nhiệt vào do tác nhân sấy mang vào
q

kkv
= l.I
0
= 69,556.64,8707 = 4512.208(KJ/Kg ẩm)
b, Do calorife sưởi cung cấp
q
s
= l.(I
1
-I
0
) = 69,556.(124,8168-64,8707) = 4169.671(KJ/Kg)
Qs = q
s
.W = 4169,671.82,292 = 343129.232(KJ/h)
c, Do vật liệu sấy
qvls = + C. = 829.545(KJ/Kg)
Trong đó là nhiệt độ của vật liệu khi vào máy sấy bằng nhiệt độ môi
trường là 23,9
0
C
Với Cvl là nhiệt dung riêng của vật liệu đi ra khỏi máy sấy
C
vl
=C
N
.W
2
+ C
khô

(1-w
2
)
Trong đó
+C
khô:
=1,05 (KJ/kgđộ) là nhiệt dung riêng của vật liệu khô tuyệt đối
+C
N
=4,18 (KJ/kgđộ) là nhiệt dung riêng của nước
C
vl
=4,18.0,05+1,05.(1-0,05)=1,2065KJ/kgđộ
Vậy tổng lượng nhiệt mang vào là q=9511.426(KJ/Kg ẩm)
2. Nhiệt ra
a, Nhiệt do không khí mang ra
q
kkr
=l.I
2
= 69,556.124,8168 = 8681,880(KJ/Kg ẩm)
b, Do vật liệu đường mang ra
q
vlr
=
=(t
2
-(5 10))=46-6=40
0
C là nhiệt độ của vật liệu ra khỏi máy sấy

Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
Do đó q
vlr
= = = 1172,9012 (KJ/Kgẩm)
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
c, Do tổn thất ra môi trường xung quanh
1. Tổn thất qua vỏ máy sấy
q
tt
= Trong đó
+F: bề mặt xung quanh của máy sấy
+ t:hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy với môi trường xung
quanh
+ w: lượng ẩm bay hơi
+ K; hệ số truyền nhiệt, k = m
2
.h.
0
C
tổng nhiệt trở của thành máy sấy
Gọi 1 là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến bề mặt trong của tương
phòng sấy
1=k(
’
+ ”)

1
’’ là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu tự
nhiên đơn vị W/m
2

độ

1
’:là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu
cưỡng bức đơn vị W/m
2
độ
K: hệ số điều chỉnh
Tính
1
Nhiệt độ trung bình của không khí trong máy sấy
t
1
=
0
C
Tiết diện tự do của thùng sấy
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
F
td
= 1,320 m
3
Với
- Tốc độ sấy lý thuyết
lt
= = 1,243 m/s
Ta có:
1
=K(
1

’+
1
”) với K là hệ số điều chỉnh
1
’
1
” là hệ số cấp nhiệt từ không khí nóng đến bề mặt trong của tường
máy sấy
Re = 99179,00863
Với trong máy sấy
v=1,81776.10
-5
m
2
/s là độ nhớt động học của không khí
Với chế độ chảy xoáy Re>10
4
thì:
Phương trình chuẩn Nuxen đối với chất khí:
Nu=C
1
R
0,8
Trong đó:
1
phụ thuộc vào tỷ số Re
Ta có: =
Re= 99179.00863
Tra bảng và tính toán được:
1

= 1,125{ sổ tay QTTB II trang 15}
Vậy Nu = 0,018.1,125.( 99179.00863)
0,8
= 193,2103
Mà Nu = suy ra ’
1
=
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
Với =0,0284 W/m.độ là hệ số dẫn nhiệt
Tính ”
1
Chuẩn số Nuxen là
Nu= 0,47. {V.78 sổ tay QTTB II trang 24}
Trong đó:Gr=0,6925 tra theo nhiệt độ trung bình của không khí
t
1
=64
0
C
Suy ra Nu=0,47. ữa Nu=
Suy ra = =0,0084
Từ đó: =1,2(3,78+0,0084) = 4,5511
Tính
2
-Tính = kcal/m
2
.h
o
C hệ số cấp nhiệt từ bề mặt của trường ra
môi trường xung quanh

hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài của máy sấy do đối lưu tự nhiên
hệ số cấp nhiệt độ bức xạ
Các thông số của không khí bên ngoài thùng sấy :
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị
Nguồn công-
thức
Giá trị
1 Nhiệt độ 23.9
2 Hệ số dẫn nhiệt w/m.độ
Bảng I.274,
[2]
0.0263
3 Độ nhớt Ns/m
2
BảngI.274,[2] 1.8296.10
-5
4
Áp suất hơi
bão hòa
P
b
bar 0.029539
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
5
Khối lượng
riêng
Kg/m
3
Bảng I.24,[2] 1.2101
6 Độ nhớt động V

o
m
2
/s
V
k
=
1.5618.10
-5
- Chọn nhiệt độ thành ngoài của thùng(phía tiếp xúc với không khí)
t
w4
=35
o
C là nhiệt độ thích hợp để tác nhân sấy sau khi truyền qua vách
thùng và lớp cách nhiệt đến phía thành ngoài của thùng thì không còn quá
nóng, an toàn cho người làm việc.
- Do hệ số dẫn nhiệt của thép lớn nên xem như nhiệt độ không khí khi
truyền qua bề dày than thùng và lớp bảo vệ.
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
Chọn các bề dày thùng và vật liệu:
STT Đại lượng Ký hiệu
Giá trị
chọn (m)
Vật liệu
Hệ số dẫn
nhiệt

(W/m.độ)
1 Bề dày thùng 0.008 CT3 50

2
Bề dày của lớp
cách nhiệt
0.001
Bông thủy
tinh
0.05
3
Bề dày của lớp
bảo vệ
0.001 CT3 50
- Đường kính ngoài của thùng sấy:
D
ng
=D+2( + +
=1.45+2(0.008+0.001+0.001)=1.47m
- Chẩn số grashof:[2]
Gr= =
=
- Chuẩn số Nuselt:[1]
Nu= 0,47.Gr
0,25
= 0,47.( )
0,25
= 193,25
- Hệ số cấp nhiệt
2

(W/m
2

K)
Hệ số cấp nhiệt do bức xạ
W/m
2
K
Trong đó:
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
+ của bề mặt ngoài máy sấy
+C
0
=5,7 hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối
+T
ct
: nhiệt độ tuyệt đối của thành máy sấy,
0
K, T
ct
=
+C
0
=5,7 hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối
+ : nhiệt độ tuyệt đối của môi trường.
0
K, =T
0
Đối với các bức xạ giũa khí và bề mặt vật thể, do bề mặt của khí lớn
hơn bề mặt vật thể nên độ đen của hệ xem như bằng độ đen của vật thể =0,8
chọn =0,8

= 5,7.0,8. =5,07(W/m

2
.K)
Hệ số cấp nhiệt chung
= 3,457+5,048 = 8,505 W/m
2
.độ
Do đó hệ số truyền nhiệt K
K =
= =2,797 (W/m
2
.K)
Tính bề mặt truyền nhiệt F
- Đường kính trung bình vủa máy sấy:
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
=
- Bề mặt truyền nhiệt gồm diện tích xung quanh thùng và diện
tích 2 mặt đầu của thùng:
F=
= = 39,907 (m
2
)
Tính hiệu số nhiệt trung bình giữa TNS và môi trường xung quanh
(
hiệu số nhiệt độ của không khí vào
máy sấy và nhiệt độ môi trường.
hiệu số nhiệt độ của không khí ra
khỏi máy sấy và nhiệt độ môi trường.
Do đố tổn thất nhiệt do vỏ máy sấy
2, Tổn thất nhiệt động học
Q

dh
= 0.0555*4.19(T
1
+T
2
)(x
2
-x
1
)
=0,0555*4.19*(82+273+46+273)(0.03050-0.01612)=2.253kj/kg
Vậy tổng lượng nhiệt ra:
9907,561(KJ/Kg)
Đồ Án Quá Trình Và Thiết Bị
Sai số nhiệt vào và nhiệt ra
nên các thông số đã chọn là
đúng.
3, Xây dựng quá trình sấy thực
Tính giá trị
- Nhiệt lượng để làm nóng vật liệu
kj/kg)
Xác định các thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực
- Nhiệt dung riêng dẫn xuất
C
dx
(x
1
)=C
pk
+C

pa
x
1
=1,006+1.842*0,01612=1.0357kj/kg.Kk
C
pk
=1.006KJ/KGKK nhiệt dung riêng của không khí
C
pa
= 1.842 kj/kg kk nhiệt dung riêng của hơi nước
- Lượng chứa ẩm d
2
của tác nhân sau quá trình sấy thực:
Ta có i
2
= 2500+1.842t
2
=2500+2.842*46=2584.732
d
2
=x
1
+ = 0,0285 (kgẩm/kgkkk)
Enthalpy là:
I
2
= C
pk
.t
2

+ x
2
i
2
=1,006.46+0,0285.2584,732= 119,987(kj/kgkk)
-độ ẩm:
P
p2
=exp(12-
Vẽ đồ thị I - x