Tải bản đầy đủ (.doc) (46 trang)

Tính toán chọn phương án sấy và thiết bị sấy cho đồ án

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (298.34 KB, 46 trang )

ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QT&TBCNHH
KHOA:HOÁ KỸ THUẬT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG






GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng
SVTH:Trịnh Lê Tân
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang1
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1)GIỚI THIỆU VỀ ĐỐI TƯỢNG SẤY
Trong ngành công nghệ thực phẩm, chất lượng sản phẩm là yếu tố quan
trọng. Chất lượng sản phẩm phụ thuộc nhiều yếu tố trong đó độ ẩm là yếu tố
được quan tâm rất nhiều, nhất là đối với mặt hàng khô. Tuỳ thuộc vào độ ẩm của
thực phẩm mà ta có thể bảo quản thực phẩm. Có nhiều phương pháp tách ẩm
khỏi vật liệu trong đó có phương pháp sấy.
Đó là quá trình dùng nhiệt làm bốc hơi nước trong vật liệu làm cho độ ẩm
của vật liệu giảm xuống, vì trong quá trình vận chuyển bảo quản thực phẩm các
loại vi sinh vật rất dể xâm nhập và gây hư hỏng cho thực phẩm, có trường hợp
gây bệnh cho ngừơi sử dụng. Sấy làm cho độ ẩm của thực phẩm thấp, bề mặt
ngoài hẹp, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật cũng như tiêu diệt vi sinh vật
trong quá trình sấy, đảm bảo vệ sinh cho thực phẩm. Một trong những cây nông
sản dùng để sản xuất mặt hàng khô, đó là cây ngô. Cây ngô là một trong những
cây lương thực trồng phổ biến ở các nước trên thế giới, cây ngô rất dễ trồng,


thích hợp với các điều kiện khí hậu khác nhau nên cả những nước nhiệt, ôn và
hàn đới đều trồng được . Ở nước ta, ngô được trồng nhiều ở các vùng đồng bằng
trung và miền núi cho năng suất cao.
Hầu hết các bộ phận của cây ngô đều được tận dung triệt để trong các ngành
CNTP và một số ngành công nghiệp nhẹ. Số sản phẩm chế biến từ ngô có thể
liệt kê đến 2000 loại khác nhau.Tuy nhiên, phần quan trọng nhất vẫn là hạt ngô,
hạt ngô có thể được sử dụng trực tiếp dạng nguyên hoặc đưa đi chế biến tiếp.
1.2)CHỌN PHƯƠNG ÁN SẤY VÀ THIÊT BỊ SẤY.
Có nhiều phương án sấy vật liệu, mỗi phương án sấy đều có những ưu và
nhược điểm riêng của nó. Thiết bị sấy có nhiều loại khác nhau, nó phụ thuộc vào
tác nhân sấy, không khí nóng hoặc khói lò, phụ thuộc vào phương thức làm việc,
cách cung cấp nhiệt, chiều chuyển động của tác nhân sấy so với chiều chuyển
động của vật liệu đi vào và một phần phụ thuộc vào vật liệu đun sấy. Có hai loại
sấy:
-Sấy gián đoạn: Có năng suất thấp, cồng kềnh, thao tác nặng nhọc không có bộ
phận vận chuyển, nhiều khi không đảm bảo chất lượng sản phẩm. Thiết bị sấy
gián đoạn thường được sử dụng khi năng suất nhỏ, sấy các loại sản phẩm có
hình dạng khác nhau .
-Sấy liên tục: Cho chất lượng tốt hơn,thao tác nhẹ nhàng hơn.
Như tính chất vật liệu sấy đã nêu ở trên thì việc lựa chọn phương thức sấy xuôi
chiều vì tốc độ sấy ban đầu cao, ít bị co ngót, tỷ trọng thấp, sán phẩm ít hư hỏng,
ít nguy cơ hư hỏng do vi sinh vật. Đồng thời ta chọn thiết bị sấy loại thùng quay
vì diện tích bề mặt của nguyên liệu sẽ được phơi bày tối đa trong không khí nên
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang2
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
tốc độ sấy cao và chất lương sấy đồng đều , mặt khác thiết bị sấy thùng quay
phù hợp với các nguyên liệu có khuynh hướng bị rối hoặc dính vào nhau trong
băng chuyền hay khay. Mặc khác, sản phẩm sau khi sấy là hạt ngô dùng để sử
dụng trực tiếp hoặc có thể dùng để chế biến tinh bột ngô, vì thế không được

nhiễm bẩn, nhiễm độc, có mùi thơm nên tác nhân sấy ở đây ta chọn là không khí
nóng và môi chất mang nhiệt là hơi nước để tiện cho việc điều chỉnh nhiệt độ tác
nhân sấy khi cần thiết.
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang3
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
CHƯƠNG 2
CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU
-Năng suất tính theo sản phẩm : G = 18000(tấn/năm)
-Độ ẩm vật liệu vào : W
1
= 14%
-Độ ẩm vật liệu ra : W
2
= 4%
2.1)Trạng thái không khí ngoài trời nơi đặt thiệt bị sấy ở Đà Nẵng nên ta
chọn nhiệt độ là : t
o

=

26
o
C suy ra p
o
= 0.0343(at )
độ ẩm là :
81
0
=

ϕ
%
p
kq
= p = 1.033at
-Hàm ẩm của không khí được tính theo công thức sau:
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
C
kkk=
10
3
(j/kg độ)
t
o :
nhiệt độ của không khí, t
o
=

26
o
C
i

h
: nhiệt lượng riêng của hơi nước ở nhiệt độ t
o
; (j/Kg)
i
h
= r
o
+
h
C
*t
o
= (2493+1.97t
o
)10
3
( j/Kg) {sách QTTB trang 156 }
Trong đó: r
o
= 2493*10
3

:nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0
o
C
C
h
= 1.97*
3

10
: nhiệt dung riêng của hơi nước ( j/Kg.độ)
Từ đó ta tính được : I
o
= 69.74*10
3
(j/Kgkkk )
Hay : I
o
= 69.74 (KJ/Kgkk)
2.2)Trạng thái của không khí sau khi ra khỏi caloripher là:
t
1
= 80
o
C ; p
1bh
= 0.483at
Khi đi qua caloripher sưởi không khí chỉ thay đổi nhiệt độ nhưng
không làm thay đổi hàm ẩm do đó :
0172.0
01
== xx
(Kg/Kg kkk)



( )
Pbhx
Px

kq
1
1
1
622.0
*
+
=
ϕ
=
( )
483.0*0172.0622.0
033.1*0172.0
+
=0.0575


ϕ
1
= 5.75%
-Nhiệt lượng riêng của không khí sau khi ra khỏi caloripher là:
I
1
= 10
3
t
1
+(2493+1.97t
1
) 10

3
x
1
(J/Kgkkk)
I
1
= 125.564*10
3
h (J/Kgkkk)
= 125.564 (kJ/Kgkkk)
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang4
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
2.3)Trạng thái của không khí sau khi ra khỏi phòng sấy:
Chọn t
2
phụ thuộc t
s
của không khí
Điều kiện:
CCttt
S
00
2
105 ÷=−=∆
(Đảm bảo lượng hơi sẽ không bị tiêu tốn)
-Với quá trình sấy lý thuyết thì : I
1
= I
2

= 125.564 (KJ/Kgkkk)
-Trạng thái không khí tại nhiệt độ điểm sương là :
I
2
=125.564(KJ/kgkkk);
'
2
ϕ
=1
-Dựa vào đồ thị I-x(hình 10.1-SBTQTTB-Nguyễn Bin) ta xác định :
x
2
'=0.036(Kg/Kgkkk); t
s
=34
o
C


Chọn
2
t
=
C
0
40
; suy ra :
atP
bh
0752.0

2
=
Ta có : I
2
= C
kkk
*t
2
+x
2
*i
h
(J/Kgkkk)
Từ đó hàm ẩm của không khí
x
2
=
k
kkk
i
tCI
22
*−
=
20
22
*
*
tCr
tCI

k
kkk
+

(Kg/Kgkkk)
x
2
=
40*10*97.110*2493
40*1010*564.125
33
33
+

=0.0333 (Kg/kkk)

( )
bh
px
px
22
2
2
622.0
*
+
=
ϕ
= 0.692=69.2%
2.3.1)Ta có thể tính bằng phương pháp giải tích :

Giả sử
2
t
=40
C
0
Ta có : I
2
= C
kkk
*t
2
+x
2
*i
h
(J/Kgkkk)
Từ đó hàm ẩm của không khí
x
2
=
k
kkk
i
tCI
22
*−
=
20
22

*
*
tCr
tCI
k
kkk
+

(Kg/Kgkkk)
x
2
=
40*10*97.110*2493
40*1010*564.125
33
33
+

=0.0333 (Kg/kkk)
Ta cần tính nhiệt độ tại điểm sương :
Ở điểm sương
1=
ϕ
nên ta có công thức tính :
2
2
622.0
*
x
Px

P
bh
+
=
Thay số ta có :
=
+
=
0333.0622.0
033.1*0333.0
bh
P
0.052at

=
s
t
33.16
C
0
(tra bảng PL17-BTQTTBI-T350)

84.616.3340
2
=−=−=∆
S
ttt
C
0
<10

C
0
nên chấp nhận

( )
bh
px
px
22
2
2
622.0
*
+
=
ϕ
= 0.692=69.2%
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang5
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
2.3.2)Bảng tổng kết:
)(
00
Ct
x(kg/kgkkk)
(%)
ϕ
I(kj/kgkkk)
Trước khi
vào

caloripher
26
C
0
0.0172 81 69.74
Sau khi ra
khỏi
caloripher
80
C
0
0.0172 5.75 125.564
Sau khi ra
khỏi
buồng sấy
40
C
0
0.0333 69.2 125.564
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang6
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
CHƯƠNG 3
CÂN BẰNG VẬT LIỆU
3.1)CÂN BẰNG VẬT LIỆU CHO VẬT LIỆU SẤY
Đặt một số 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)
Ta có :
=
2
G
18000 tấn/năm =
2250
8000
1000*18000
=

(Kg/h)
( Xem một năm làm việc 8000 h)
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.
Phương trình cần bằng vật liệu :
WGG +=
21
(QTTB
Π
trang 165)
3.1.1)Lượng vật liệu khô tuyệt đối qua máy sấy :

=

=
100
100
*
2
2
W
GG
k
)/(2160
100
4100
*2250 hKg=

( QTTB
Π

trang 165)
3.1.2)Lượng vật liệu trước khi vào máy sấy :

1
2
21
100
100
*
w
w
GG


=
= 2250*
=


14100
4100
2511.63(Kg/h) (QTTB
Π
trang
165)
3.1.3)Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu :
W=
=−
21
GG

2511.63 – 2250 =261.63(Kg/h)
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.
Sau khi sấy xong lượng ẩm bốc ra khỏi vật liệu là W do đó không khí có
thêm một lượng ẩm là W
3.2.1)Lượng không khí tiêu hao riêng :
l =
=

12
1
xx

=
− 0172.00333.0
1
62.11(Kg kkk/kg ẩm)(QTTB
Π
trang
166)
3.2.2)Lượng không khí tiêu hao tổng :
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang7
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
L = l * W =62.11 * 261.63 = 16250.31(Kg kkk/h) (QTTB
Π
trang
166)
3.2.3)Thể tích không khí trước khi đi vào caloripher :

Tai
Ct
0
0
26=
ta được :
18.1
0
=
ρ
(Kg/
3
m
) (Tra bảng I.255 trang 318 STQTTBI)

85.0
1
0
0
==
ρ
v
(
kgm /
3
kkk) ;
==
00
* vLV
16250.31* 0.85 =13812.76(

hm /
3
)
3.2.4)Thể tích không khí trước khi đi vào máy sấy :
Tai
Ct
0
1
80=
ta được :
)/(1
3
1
mKg=
ρ
(Tra bảng I.255 trang 318 STQTTBI)


)/(31.162501*31.16250*);/(1
1
3
11
3
1
1
hmvLVkgkkkmv =====
ρ
3.2.5)Thể tích không khí sau khi đi ra khỏi máy sấy :
Tại
Ct

0
2
40=
ta được :
)/(128.1
3
2
mKg=
ρ
(Tra bảng I.255 trang 318 STQTTBI)


)/(78.1446289.0*31.16250*);/(89.0
1
3
22
3
2
2
hmvLVkgkkkmv =====
ρ
♦Bảng tổng kết cho vật liệu sấy :
Đại lượng Giá trị Đơn vị
1
G
2511.63 Kg/h
2
G
2250 Kg/h
k

G
2160 Kg/h
1
W
14 %
2
W
4 %
W 261.63 Kg/h
l 62.11 Kg kkk/kg âm
L 16250.31 Kg kkk/h
♦ Bảng tổng kết cho không khí:
Trước khi vào
caloripher
Sau khi ra khỏi
caloripher
Sau khi ra khỏi
buồng sấy
t(
)
0
C
26 80 40
v
)/(
3
kgkkkm
0.85 1 0.89
V
)/(

3
hm
13812.76 16250.13 14462.78
)/(
3
mKg
ρ
1.18 1 1.128
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang8
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY
4.1) Đường kính của thùng sấy :
Ta có :
ω
β
V
D
t
*
1
0188.0

=
(Sổ tay QT&TBCNHH II-CTVII.49-trang121)
Trong đó: +
β
: Hệ số chứa, giá trị từ 20%
÷

30%
+
ω
: Vận tốc của khí ra khỏi thùng sấy,
smsm /3/2 ÷=
ω
+V: Thể tích của khí ẩm ra khỏi thùng sấy(
hm /
3
)
-Chọn: hệ số chứa
β
= 20%, vận tốc
ω
=3m/s



3
78.14462
*
2.01
0188.0

=
t
D
= 1.46 (m)
-Dựa vào kích thước chuẩn(CSQT và TBCNHH tập2-trang205):
Ta chọn:

t
D
=1.6(m).
-Tính lại
ω
:
Ta có:
ω
β
V
D
t
*
1
0188.0

=


)./(5.2
)2.01(*6.1
78.14462*0188.0
)1(*
*0188.0
2
2
2
2
sm
D

V
t
=

=

=
β
ω
Vậy
t
D
ta chọn là hợp lí
4.2) Chiều dài thùng sấy:
-Chọn tỉ lệ
=
D
L
3.5(CSQT và TBCNHH tập2-Trang205)

==⇒
tt
DL *5.3
3.5*1.6= 5.6 (m).
4.3) Thể tích thùng sấy :
Ta có:
254.116.5*
4
6.1*14.3
*

4
2
2
==
Π
=
t
t
t
L
D
V
(
3
m
)
4.4) Cường độ bay hơi ẩm:

Ta có:
==
t
V
W
A
=
254.11
63.261
23.25(kg ẩm/
3
m

h)
4.5) Thời gian sấy:
Ta có:
)(200[
)(120
21
21
WWA
WW
+−

=
βρ
τ
(Sổ tay QTTBCNHH-tập2-trang123)
Trong đó:
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang9
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
+ ρ : Khối lượng riêng xốp trung bình của vật liệu trong thùng quay, với ρ
= 1129 kg/m
3
(PL3/132-KTSNS).
+ W
1
,W
2
: Độ ẩm đầu và cuối của vật liệu, tính bằng % khối lượng chung
+ β : Hệ số chứa đầy, β = 0,2
+ A : Cường độ bay hơi ẩm, A = 23.25(kg ẩm/

3
m
h)



[ ]
)414(200*25.23
)414(*1129*2.0*120
+−

=
τ
=64.03(phút)
4.6) Số vòng quay của thùng sấy:
Ta có:
,


ατ
tgD
Lkm
n
t
=
(Sổ tay QTTBCNHH-tập2-trang122).
Trong đó :
+ α : Góc nghiêng của thùng quay, độ. Thường góc nghiêng của thùng dài
là 2,5÷3
0

, còn thùng ngắn đến 6
0
, chọn α = 3
0
⇒ tgα = 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, k = 1,2
+ τ : Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng quay, phút

25.1
0524.0*6.1*03.64
6.5*2.1*1
==⇒ n
(Vòng/phút).
4.7) Công suất cần thiết để quay thiết bị:
Ta có:
ρ
*****10*13.0
3
2
naLDN
tt

=
(Sổ tay QTTBCNHH2-trang123)
Trong đó: + n : Số vòng quay của thùng, vòng /phút
+ a : Hệ số phụ thuộc vào dạng cánh, a = 0,038
+ ρ : Khối lượng riêng xốp trung bình, ρ = 1129 kg/m
3
+ D

t
,L
t
: Đường kính và chiều dài của thùng, m
1129*25.1*038.0*6.5*6.1*10*13.0
32−
=⇒ N
=1.6 (Kw)
CHƯƠNG 5
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang10
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG
5.1)Nhiệt lượng tiêu hao riêng cho máy sấy:
Ta có: q=
bs
qq +
=
CqqqIIl
mvcvl 102
)(
θ
−+++−
(16-21 CSQTTB2)
Trong đó:

:
s
q+
Nhiệt lượng tiêu hao riêng cho caloriphe sưởi, J/kg ẩm.


:
b
q+
Nhiệt lượng tiêu hao riêng cho caloriphe bổ sung, J/kg ẩm.

:
vl
q+
Nhiệt lượng tiêu hao riêng để đun nóng vật liệu, J/kg ẩm

:
vc
q+
Nhiệt lượng tiêu hao riêng cho bộ phận vận chuyển, J/kg ẩm

:
m
q+
Nhiệt lượng mất mát riêng, J/kg ẩm.

:
1
C
θ
+
Nhiệt lượng do lượng ẩm trong vật liệu mang vào, J/kg ẩm

:)(
02

IIl −+
Nhiệt lượng tiêu hao riêng cần thiết để thay đổi trạng thái
không khí từ A

C, J/kg ẩm
5.1.1)Nhiệt lượng do ẩm trong vật liệu mang vào:
Ta có:
10868010*18.4*26
3
1
==C
θ
(J/kg ẩm).
=108.68(kj/kg ẩm)
Với:+
:
1
θ
Nhiệt độ ban đầu của vật liệu(
C
0
)
+ C: Nhiệt dung riêng của nước(STQTTB1-165)
5.1.2)Nhiệt lượng tiêu hao riêng để thay đổi trạng thái không khí từ A

C:
Ta có: l(
02
II −
) = 62.11*(125.564 - 69.74) = 3467.23(KJ/Kg ẩm).

5.1.3)Nhiệt lượng tiêu hao riêng để đun nóng vật liệu:
Ta có:
W
CG
q
vlvl
vl
)(
12
θθ

=
(STQTTB2-103).
Trong đó:
+
vl
G
=
2
G
: Lượng vật liệu sau khi ra khỏi máy sấy(kg/h).
+
vl
C
: Nhiệt dung riêng của vật liệu.

)22.4(
100
)100(
22

KTSNS
CWWC
C
k
vl

+−
=
Trong đó:
+
k
C
: Nhiệt dung riêng của vật liệu khô,
k
C
=1550J/kg độ.
+ W
2
:Độ ẩm vật liệu sau khi sấy.

2.1655
100
4*4180)4100(*1550
=
+−
=⇒
vl
C
(J/kg độ)
+

2
θ
: Nhiệt độ ra khỏi thùng sấy của vật liệu,
355
22
=−= t
θ
C
0

=

=⇒
63.261
)2635(*2.1655*2250
vl
q
128111.455(J/kg ẩm).
=128.111(KJ/kg ẩm)
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang11
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
5.1.4) Nhiệt lượng tổn thất riêng(tính theo 1kg ẩm bay hơi):
Ta có:
tbbm
tKF
W
q ∆=
1
(4.21-KTSNS).

Trong đó:
+W: Lượng ẩm cần bốc hơi(kg/h).
+
:
tb
t∆
Chênh lệch nhiệt độ trung bình.
Ta có:
c
d
cd
b
t
t
tt
t


∆−∆
=∆
lg3.2
Với:
=∆
d
t
80 - 26 = 54(
C
0
).


=∆
c
t
40 – 35 = 5(
C
0
).

=

=∆⇒
5
54
lg*3.2
554
tb
t
20.62(
C
0
).
+ K: Hệ số truyền nhiệt(W/
2
m
độ).
Ta có:

++
=
λ

δ
αα
21
11
1
K
(4.23-KTSNS).
Trong đó:
+
:
1
α
Hệ số cấp nhiệt từ không khí đến thành trong của thùng sấy (W/
Km
0
2
).
+
:
2
α
Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy ra môi trường(W/
Km
0
2
).
+
:
δ
Bề dày của thùng(m).

+
:
λ
Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm thùng(W/m độ).
a) Tính
:
1
α
Ta có:
ωα
DC +=
1
( W/
Km
0
2
) (4.26-KTSNS).
Trong đó:

)1(*
4
*3600*2
)1(**3600*2
2
2121
β
π
β
ω


+
=

+
=
t
bt
D
VV
F
VV
(m/s)

)/(65.2
)2.01(*
4
6.1*14.3
*3600*2
78.1446231.16250
2
sm=

+
=
.

ω
= 2.65(m/s) < 5(m/s) nên C = 6.15; D = 4.17(Tr38-KTSNS).

=+=⇒ 17.4*65.215.6

1
α
17.21( W/
Km
0
2
).
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang12
N QT&TBCNHH KHOA : HO K THUT
b) Tớnh
:
2

Nhit tỏc nhõn sy bờn trong thựng :
t
f1
= 0,5(t
1
+ t
2
) = 0.5(80+40) = 60 (
C
0
).
Nhit mụi trng ngoi thựng sy:
t
f2
=
0

t
= 26(
o
C).
Thuỡng sỏỳy laỡm bũng theùp daỡy
1
= 3 mm coù
1
= 71,58 W/m
2
.
o
K. Lồùp vỏỷt
lióỷu caùch nhióỷt aming daỡy
2
= 50mm,
2
= 0,15 W/m
2
.
o
K, bón ngoaỡi phuớ 1 lồùp
tọn coù phuớ mọỹt lồùp sồn baớo vóỷ,
3
= 1 mm,
3
= 45,5 W/m
2
.
o

K.
Gi s t
w1
= 57(
o
C).
ng kớnh ngoi thựng sy:
D
ng
= D
tr
+2(
1
+
2
+
3
)
= 1.6 + 2*(0.003+0.05+0.001)
= 1,708(m).
B mt truyn nhit ca thựng sy:

4
2
2
n
tnb
D
LDF


+=
=3.14*1.708*5.6+2*3.14*
=
4
708.1
2
32.32(
2
m
).
Nhit lng truyn t khụng khớ núng n thnh trong ca thựng

)/(63.51)5760(*21.17)(
2
1111
mWttq
wf
===


m:


=
i
i
ww
tt
q



21
1


==
i
i
i
i
WW
qtt




*63.5157
112
vi:

=++= 33.0
5.45
001.0
15.0
05.0
58.71
003.0
i
i






)(96.3933.0*63.5157
0
2
Ct
W
==
.
Nhit trung bỡnh ca mụi trng ngoi thựng sy:

)(98.3296.65*5.0)(5.0
0
22
Cttt
fWtb
==+=
.

)/(10*21.16);/(10*67.2
2602
smKmW

==

(Tra ph lc1-KTSNS).
Pr = 0.7
Chờnh lch nhit gia mt ngoi ca thựng v mụi trng:


==
22 fW
ttt
39.96- 26=13.96(
o
C).
Chun s Gratgop:

t
gl
Gr =


2
3
-Trong ú: g = 9.81 m
2
/s;
)(708.1 mDl
ng
==
; =
tb
T
1
=
00327.0
27398.32
1

=
+
.
GVHD:Nguyn Th Diu Hng SVTH:Trnh Lờ Tõn - 03H2A
Trang13
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT



==

96.13*
98.305
1
*
)10*21.16(
)708.1(*81.9
26
3
Gr
8487092875
Ta có:
1
Pr)*(
1
n
GrCNu =
(4.24-KTSNS).
Mà: Gr*Pr = 8487092875*0.7 = 5940965013


135.0
1
=⇒ C
;
333.0
1
=n
.(Bảng 4.1/37-KTSNS).

==⇒
333.0
)5940965013(*135.0Nu
244.5
Mặt khác:
75.3
708.1
10*67.2
*5.244*
2
2
2
===⇒=

l
NulNu
λ
α
λ
α
( W/

Km
0
2
).
Nhiệt truyền từ bề mặt ngoài của thùng vào môi trường:

=
2
q
=− )(
222 fW
tt
α
3.75*13.96= 52.35(
)/
2
mW
.
Sai số giữa
1
q

2
q
là:

(%).38.1100*
272.52
35.5263.51
%

max
21
=

=

=∆
q
qq
q
Ta thấy:
%q∆
< 10% nên t
w1
ta chọn là đúng.

53.1
33.0
75.3
1
21.17
1
1
=
++
=⇒ K
(
đômW
2
/

)

==⇒ 62.20*53.1*32.32*
63.261
1
m
q
3.9 (W/kg ẩm.h).
=14.03(KJ/kg ẩm).
Vậy lượng nhiệt cần cung cấp riêng cho máy sấy là:
q= 3467.23 + 128.111 + 14.03 -108.68 = 3500.691(KJ/kg ẩm).
5.1.5) Xác định quá trình sấy thực tế:
-Có 2 cách xác định lượng nhiệt và lượng không khí cần thiết để làm bay hơi
1kg ẩm trong quá trình sấy bằng không khí nóng với phương pháp đồ thị I-x và
bằng phương pháp giải tích.
1) Xác định bằng phương pháp đồ thị I-x:
+ Xác định điểm A, B như cách vẽ đường sấy lyï thuyết.
+Trên đường I
1
lấy 1 điểm bất kỳ (e).
+Từ (e) kẻ đường song song với trục hoành cắt AB tại F. Dùng thước đo độ
dài đoạn eF.
+Từ (e) hạ đường vuông góc, trên đó xác định đoạn eE có độ dài:

eFeE =
*
m

Với: m là tỉ lệ xích của đồ thị; eF là khoảng cách từ e đến đường
constxx ==

10
.

)()(
1
02
12
m
l
vvcb
qqqCq
xx
II
++−+=


=∆
θ
.
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang14
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
= 108680 – 56945.814 = 51734.19 > 0
nên điểm E nằm phía trên đường I
1
= const.
+ Nối BE, giao điểm của BE với t
2
hoặc ϕ
2

là điểm C
1
, tương ứng với trạng
thái cuối của quá trình sấy thực tế.
+ Đường sấy thực tế BC
1
nằm trên đường sấy lí thuyết BC.

)(
00
Ct
x(kg/kgkkk
(%)
ϕ
I(kj/kgkkk)
A 26 0.0172 81 69.74
B 80 0.0172 5.75 125.564
C
1
40 0.034 71 31

Lượng không khí tiêu hao riêng:

52.59
0172.0034.0
1
'
1
'
02

=

=

=
xx
l
( Kg kkk/kg ẩm).
Nhiệt lượng tiêu hao riêng cho máy sấy:

332264410*)74.69564.125(*52.59)('
3
01
=−=−= IIlq
(J/kg ẩm).
2)Xác định bằng phương pháp giải tích:
-Ta có:

++
−+=∆
mvcvlb
qCq
1
θ

461.3303.14111.12868.108;0;0 −=−−=∆⇒==
vcb
qq
< 0
và:

)/(564.125
)/(0172.0
1
0
kgkkkKJI
kgkkkkgx
=
=
Hàm ẩm của không khí sau khi ra khỏi máy sấy:

0330.0
461.3340*97.12493
400172.0*461.33564.125
'
20
201
2
=
++
−+
=
∆−+
−∆−
=
tCr
tCxI
x
h
k
(Kg/kkk) (VII-

26-T105-STQTTB1)
Độ ẩm của không khí sau khi ra khỏi buồng sấy:

'
2
ϕ
=
22
2
*)'622.0(
'*
b
px
Px
+
(VII.11-STQTTB 2).
-Tại
=⇒=
bh
PCt )(40
0
2
0.0752 at

67.0
0752.0*)033.0622.0(
1*033.0
'
2
=

+
=⇒
ϕ

'*)*(*'
22022
xtCrtCI
hk
++=

033.0*)40*97.12493(40 ++=
=124.87(Kj/kgkkk).
Lượng không khí tiêu hao riêng:
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang15
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT

29.63
0172.0033.0
1
'
1
'
02
=

=

=
xx

l
(Kg kkk/kg ẩm).
Nhiệt lượng tiêu hao riêng cho máy sấy:

1.3533)74.69564.125(*29.63)(''
01
=−=−= IIlq
(KJ/kg ẩm).
Lượng không khí khô thực tế cần thiết trong quá trình sấy:
L’ = l’.W = 63.29* 261.63= 16558.56(Kg kkk/h) (CSQTVA
TBCNHHT
Π
trang 166)
Thể tích không khí thực tế trước khi vào calorife:
V
0
’ = v
0
*L'(m
3
/h).
= 0.85*16558.56 = 14074.776(m
3
/h).
Thê tích không khí thực tế trước khi vào máy sấy:

)./(56.1655856.16558*1'*'
3
11
hmLvV ===

Thể tích không khí thực tế sau khi ra khỏi máy sấy:

)./(12.1473756.16558*89.0'*'
3
22
hmLvV ===


Sai số:
%86.1
12.14737
12.1473778.14462'
max
22
=

=

=∆
V
VV
V
<10%
Sai số có thể chấp nhận được.
5.1.6)Tính Cyclon:
Tra bảng17.3-trang321-Tính toán và thiết kế hệ thống sấy(Trần Văn Phú).
Ta sẽ chọn đường kính Cyclon D=1.4(m).
Đường kính ống trung tâm:
7.0
1

=D
(m).
Chiều rộng tiết diện của kênh dẫn: a=0.35(m).
Chiều dài tiết diện kênh dẫn vào Cyclon: b=0.7(m).
Đường kính phần bé nhất của phểu: d=0.28(m).
Chiều dài phần ống trung tâm cắm vào Cyclon:
46.0
1
=h
(m).
Chiều cao phần hình trụ của Cyclon:
641.0
2
=h
(m).
Chiều cao phễu:
12.1
3
=h
(m).
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang16
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
- Ta có thể tinh toán Cyclon theo phương pháp chọn:(STQTTB1)
Đường kính Cyclon được xác định theo công thức:

q
k
V
D

ω
785.0
'
=
(m)(III.47-T522-STQTTB1).
Trong đó:
+
'
k
V
: Lưu lượng khí đi vào Cyclon,
'
k
V
=
='
2
V
4.09(
sm /
3
).
+
q
ω
: Tốc độ qui ước,
q
ω
=2.2
÷

2.5(m/s).
Chọn
q
ω
= 2.5(m/s).

5.2*785.0
09.4
=⇒ D
=1.44(m)
Ta chọn tổ hợp gồm 4 Cyclon với đường kính của mỗi Cyclon là 0.35(m)
-Tính kích thước của 1 Cyclon:
Chiều cao của vào(kích thước bên trong):
a=1.11*D = 1.11*0.35= 0.3885(m).
Chiều cao ống tâm có mặt bích:

7385.035.0*11.2*11.2
1
=== Dh
(m).
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang17
3
h
2
h
b
d
1
h

1
D
D
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
Chiều cao phần hình trụ:

7385.0*11.2
2
== Dh
(m).
Chiều cao phần hình nón:

6125.035.0*75.1*75.1
3
=== Dh
(m).
Chiều cao phần bên ngoài ống tâm:

14.035.0*4.0*4.0
4
=== Dh
(m)
Chiều cao chung :
H=4.26*D=4.26*0.35=1.491(m)
Đường kính ngoài của ống ra:

21.035.0*6.0*6.0
1
=== Dd
(m)

Đường kính trong của cửa thao bụi:

105.035.0*3.0*3.0
2
=== Dd
(m)
Chiều rộng cửa vào:

3.1
35.0*2.0
35.0*26.0
*2.0
*26.0
1
===
D
D
b
b
(m)
Chiều dài của ống cửa vào:
L=0.6*D=0.6*0.35=0.21(m)
Khoảng cách từ tận cùng Cyclon đến mặt bích:

105.035.0*3.0*3.0
5
=== Dh
(m)
Góc nghiêng giữa nắp với ống vào
0

30=
α
Hệ số trở lực của Cyclon tổ hợp:
65=

ξ
(Bảng III.10/528-STQTTB1)
Chiều dài theo mặt cắt ngang của tổ hợp:

)1(*)05.003.0(* +++= nndL
tp
=0.35*2+(0.03+0.05)*(2+1) = 0.94(m)(III.52/528-STQTTB1)
Chiều rộng theo mặt cắt ngang của tổ hợp:

)(94.0)1(*)05.003.0(* mnndB
tp
=+++=
(III.53/528_STQTTB1)
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang18
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
Trở lực của Cyclon:

)1536/63.).(/(
2
*
*
2
2
STQTTBIIImNp

qkk
cyl
−=∆
ωρ
ξ
Trong đó:
kk
ρ
là khối lượng riêng của không khí trong Cyclon;
kk
ρ
=
)/(128.1
3
2
mkg=
ρ
.

q
ω
là tốc độ quy ước của không khí.

)/(51.2
44.1*785.0
09.4
*785.0
'
22
2

sm
D
V
cyl
q
===
ω



ξ
là tổng hệ số trở lực ;

)/(96.230
2
51.2*128.1
*65
2
2
mNP
cyl
==∆⇒
Vì 4 Cyclon hoạt động song song nên tổng trở lực là:230.96 * 4 = 923.85(N/m2)
Chương 6
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang19
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ
A-CALORIFE
6.1) Tính Calorife:

Để nâng nhiệt độ không khí lên trước khi đưa vào thùng sấy, ta dùng calorife
dạng ống truyền nhiệt, trên bề mặt ống có gân để tăng bề mặt trao đổi nhiệt.
Chất tải nhiệt đi trong ống là hơi nước bảo hoà có t
0
= 120
0
C.
)(025.2
0
2
atp
bhH
=
Tác nhân sấy là không khí nóng sau khi qua calorife có nhiệt độ là 80
0
C.
6.1.1) Nhiệt lượng thực tế do calorife cung cấp:
Ta có: Q =
η
. k.F.
tb
t

(W)
Trong đó: +
η
là hiệu suất làm việc của calorife,
η
= 80%: 90%.
+F : Bề mặt truyền nhiệt của calorife(m

2
).
+k: Hệ số truyền nhiệt(w/m
2
.độ).
+
tb
t

: Hiệu số nhiệt độ trung bình, độ.
Gọi nhiệt độ nước ngưng là:
c
t
2
+Nhiệt độ không khí đi vào calorife:
d
t
1
=
0
t
= 26(
0
C)
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang20
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
+Nhiệt độ không khí đi ra calorife:
c
t

1
=
1
t
= 80(
0
C).
a) Nhiệt độ trung bình của không khí trong calorife(
tb
t
1
):
Ta có:
)1102.7(
lg*3.2
* QTTB
t
t
tt
t
c
d
cd
ttb



∆−∆
=∆


ε

:
t∆
ε
Hệ số hiệu chỉnh

=


=
dc
cd
tt
tt
R
11
22
0
2680
120120
=



57.0
26120
2680
12
11

=


=


=
dd
dc
tt
tt
P
Từ đồ thị V.8(STQTTB 1):
98.0=
∆t
ε

Cttt
Cttt
ccc
ddd
0
12
0
12
4080120
9426120
=−=−=∆
=−=−=∆


)(62
40
94
lg3.2
4094
*98.0
0
Ct
tb
=

=∆⇒
.
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang21
d
t
2
d
t
1
c
t
2
c
t
1
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
Vậy:
)(5862120

0
21
Cttt
tbdtb
=−=∆−=
.
b) Xác định kích thước của 1 ống truyền nhiệt :
-Chọn kích thước calorife, chọn chiều lưu thể hơi nước đi trong ống vuông
góc với chiều không khí được đốt nóng trong calorife
- Chọn ống truyền nhiệt có gân vuông góc với trục ống.
- Chọn ống truyền nhiệt bằng đồng hệ số dẩn nhiệt của đồng là
385=
λ
W/mđộ {sách QTTB tập I trang 125}.
+ Đường kính ngoài của ống:
)(03.0 md
n
=
.
+ Đường kính trong của ống:
)(026.0 md
t
=
+ Chiều cao của ống: H= 1.4(m).
+ Khoảng cách giữa 2 bước gân liên tiếp:
g
t
= 0.0075(m).
+ Bề dày của gân:
g

t∆
= 0.0005(m).
+Bước gân:
=
g
b
g
t∆
+
g
t
=0.0005+ 0.0075 =0.008(m).
+ Đường kính của gân:
038.0=
g
D
(m).
+ Bề dày của ống:
)(002.0
2
026.003.0
2
m
dd
tn
=

=

=

δ

+ Chiều cao của gân:
)(004.0
2
03.0038.0
2
m
dD
h
ng
g
=

=

=
.
+ Số gân trên 1 ống:
1741
008.0
4.1
1 =−=−=
g
b
H
m
gân.
+ Tổng chiều dài của gân trên 1 ống:


)(087.00005.0*174* mtml
gg
==∆=

+ Chiều dài phần ống không gân:
).(313.1087.04.1
0
mlHl
g
=−=−=
+ Diện tích xung quanh của phần ống không gân:
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang22
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
F
1
= π.d
n
.l
0
= 3,14 * 0,03 * 1.313 = 0,124( m
2
).
+ Tổng diện tích hai mặt hình vành khăn của gân:

).(149.0
4
)03.0038.0(*14.3
*174*2
4

)(*
**2
2
22
22
2
m
dD
mF
ng
=

=

=
π
+ Diện tích xung quanh của phần ống có gân:

).(01.0087.0*038.0*14.3**
2
3
mlDF
gg
===
π
+ Tổng diện tích mặt ngoài của ống:

).(283.001.0149.0124.0
2
321

mFFFF
n
=++=++=
+ Tổng diện tích mặt trong của ống:

)(114.04.1*026.0*14.3**
2
mHdF
tt
===
π
.
+ Đường kính tương đương của thiết bị:

)(
2
*
1
1
m
FF
m
F
FdF
d
n
td
+
+
=

(2.126-Sách thiết bị trao đổi nhiệt).
Trong đó: F là diện tích các cánh

)(159.001.0149.0
2
32
mFFF =+=+=
.

).(025.0
159.0124.0
174.2
159.0
*159.003.0*124.0
md
td
=
+
+
=⇒
c) Hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài của ống ra không khí(
2
α
):
-Tại nhiệt độ
tb
t
1
=58
)(

0
C
tra bảng I.255/318-STQTTB 1 ta có các thông số trạng
thái của không khí:
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang23
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT

6964.0Pr
)/(10*766.18
)./(10*886.2
26
2
=
=
=


sm
đômW
ν
λ
Chuẩn số Re:
ν
ω
tdkk
d*
Re =
Trong đó: +
kk

ω
là tốc độ không khí đi trong calorife.

)/( sm
F
V
td
kk
=
ω
Với:
)./(67.15316
2
56.16558776.14074
2
''
3
10
hm
VV
V =
+
=
+
=
= 4.25
)/(
3
sm
Ta có:

cxtd
FFF −=
Trong đó:
x
F
là tiết diện thẳng đứng của calorife.
-Ta chọn số ống đặt theo hàng ngang là: i = 12(ống).
-Chiều rộng calorife:
ridisB
n
*)1(**2 −++=
Trong đó: s là khoảng cách giữa 2 ống truyền nhiệt ngoài cùng đến thành bên
của calorife(m).
r là khoảng cách giữa 2 ống truyền nhiệt(m).
-Chọn s = 0.02(m); r = 0.014(m).

).(776.04.1*554.0*
).(554.0014.0*)112(03.0*1202.0*2
2
mHBF
mB
x
===⇒
=−++=⇒
-
c
F
là bề mặt bị cản bởi ống và cánh truyền nhiệt
Ta có:
côcgc

FFF +=


)(504.012*03.0*4.1**
).(0084.012*087.0*)03.0038.0(**)(
2
2
midHF
mildDF
ncô
gngcg
===
=−=−=


).(512.0504.00084.0
2
mF
c
=+=⇒

GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang24
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH KHOA : HOÁ KỸ THUẬT
Do đó:
)(264.0512.0776.0
2
mF
td
=−=


Vậy:
)/(1.16
264.0
25.4
sm
kk
==
ω

36.21448
10*766.18
025.0*1.16
Re
6
==⇒

Vì bố trí các ống thẳng hàng nên: C = 0.116; n = 0.72(T226-QTTB1).
Và 3000< Re < 25000;
)8.4;3(75.3
08.0
03.0
∈==
g
n
b
d
nên chuẩn số Nu được tính theo
công thức:


)154.7(Pr*Re***
4.0
14.054.0
QTTB
b
h
b
d
CNu
n
g
g
g
n


















=
−−
.

4.072.0
14.054.0
)6964.0(*)36.21448(*
008.0
004.0
*
008.0
03.0
*116.0
−−












=
=70.96


)/(92.81
025.0
10*886.2*96.70**
2
2
2
2
đômW
d
Nud
Nu
td
td
===⇒=

λ
α
λ
α

Hiệu chỉnh từ đồ thị 7.10-QTTB1 ta có:
=
T
α
57
d) Xác định hệ số cấp nhiệt từ hơi nước bão hòa đến mặt trong của ống(
1
α
) :
Giả sử

=−=∆
ttod
ttt
2
0.55
)(
0
C
.


)(45.11955.0120
0
2
Cttt
dtto
=−=∆−=

Ta có:
)164.7(
*
**04.2
25.0
1
QTTB
tH
r
A −








=
α

Trong đó: + r là ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước(J/kg).
GVHD:Nguyễn Thị Diệu Hằng SVTH:Trịnh Lê Tân - 03H2A
Trang25

×