thiết kế hầm sấy khoai mì

THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD : TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 1
PHẦN I:
MỞ ĐẦU
v Đầu đề đồ án :
Tính toán thiết kế máy sấy để sấy khoai mì với năng suất 2 tấn/giờ.
Độ ẩm ban đầu:40% (kg ẩm/kg vật liệu ướt).
Độ ẩm cuối: 13% ((kg ẩm/kg vật liệu ướt).
Máy sấy loại hầm sấy.
v Sơ lược về phương pháp sấy :
Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng nhiệt. Đây là quá
trình quan trọng trong công nghiệp hoá học, thực phẩm giúp làm giảm khối
lượng vật liệu, tăng độ bền và tăng thời gian bảo quản vật liệu.
Có nhiều cách để cung cấp nhiệt cho vật liệu: bằng dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt,
bức xạ hoặc bằng năng lượng điện trường có tần số cao. Trong đồ án này, ta sử
dụng phương pháp sấy đối lưu. Đây cũng là phương pháp rất thông dụng trong
công nghiệp sấy.
Để thực hiện quá trình sấy, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bò
chính và thiết bò phụ. Có nhiều loại thiết bò chính: buồng sấy, hầm sấy, tháp
sấy, thùng quay, … Trong đồ án này, ta sử dụng các loại thiết bò sau:
Ø Thiết bò chính:
o Hầm sấy.
o Xe goòng.
Ø Thiết bò phụ:
o Quạt đẩy.
o Caloriphe.
o Quạt hút.
o Tời kéo.
v Sơ lược về nguyên liệu :
a) Nguyên liệu sử dụng là khoai mì. Khoai mì có tên khoa học là Manihot
Esculenta (Grantz), là loại cây lương thực phát triển ở các vùng có khí hậu

nhiệt đới. Khoai mì phát nguồn từ lưu vực sông Amazon ở phía nam châu Mỹ.
Từ thế kỷ 16, cây khoai mì được trồng ở châu Á, châu Phi và Mỹ La Tinh. Ở
Việt Nam, khoai mì được trồng từ Bắc vào Nam nhất là ở vùng trung du và
vùng núi. Trên thế giới, khoai mì trồng ở 30
o
vó tuyến Bắc cũng như Nam. Năng
suất bình quân về khoai mì ở nước ta vào khoảng 8-10 tấn củ/ha. Sản phẩm củ
khoai mì được sử dụng một phần nhỏ dưới dạng củ tươi, còn lạ được đưa vào
chế biến, gồm 2 dạng chính: dạng sơ chế thành khoai mì lát khô, khoai mì dạng
viên hoặc tinh chế thành bột.
b) Phân loại khoai mì theo hàm lượng độc tố trong khoai mì:
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD : TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 2
Khoai mì đắng: có hàm lượng HCN lớn hơn 50mg/kg củ, thường có lá 7
cánh mũi mác, cây thấp và nhỏ.
Khoai mì ngọt (M.Dulcis): có hàm lượng HCN dưới 50mg/kg, củ thường có
lá 5 cánh mũi mác, cây cao và thân to.
Khoai mì tươi: chứa một lượng độc tố dạng glucoxit có công thức hóa học là
C
10
H
17
O
6
N gọi là manihotoxin, dưới tác dung của dòch vò chứa acid clohydric
hoặc men tiêu hóa, chất này bò phân hủy và giải phóng ra acid cyanhydric là
chất độc đối với con người:
C
10
H

17
O
6
N + H
2
O = C
6
H
12
O
6
(CH
3
)
2
O + HCN
Hàm lượng độc tố trong khoai mì trong khoảng 0,001-0,04% chủ yếu tập
trung chủ yếu ở vỏ cùi. Khi sử dụng khoai mì bóc vỏ là đã loại được phần lớn
độc tố. Liều gây độc cho người lớn là 20mg HCN. Liều gây chết người là 1mg
HCN/kg thể trọng. Khoai mì được sơ chế thành các dạng sắn lát khô, sợi khô
hoặc bột khoai mì thì chất độc trong củ khoai mì đã được loại đi rất nhiều.
c) Cấu tạo của củ
Cấu tạo củ khoai mì: cấu tạo hình gậy 2 đầu vuốt nhỏ lại (cuống và đuôi)
tùy theo giống và điều kiện canh tác, độ màu mỡ của đất mà chiều dài của củ
dao động khoảng 300-400mm, đường kính củ 40-60mm.
Gồm 4 phần chính: vỏ gỗ, vỏ cùi, thòt khoai mì và lõi
- Vỏ gỗ (vỏ lụa): là phần bao ngoài, mỏng, 0,5-3% khối lượng toàn củ,
thành phần chủ yếu là xenluloza, không có tinh bột, giữ vai trò bảo vệ củ khỏi
bò tác động từ bên ngoài.
- Vỏ cùi: chiếm 8-15% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu là tinh bột,

xenluloza, hemixenluloza. Nhựa khoai mì gồm polyphenoltanin, độc tố.
- Thòt khoai mì: là thành phần chủ yếu của củ chiếm 77-94% khối lượng
toàn củ, thành phần chủ yếu là tinh bột, xenluloza, protein và một số chất khác.
- Lõi: chiếm 0.3-0.4% khối lượng toàn củ ở trung tâm, dọc suốt từ cuống
đến chuôi củ. Thành phần chủ yếu là xenluloza. Càng sát cuống lõi càng lớn và
nhỏ dần ở phía chuôi củ.
d) Thành phần hóa học và giá trò dinh dưỡng
Củ khoai mì giàu tinh bột với nhiều gluxit khó tiêu nhưng lại nghèo chất
béo, muối khoáng, vitamin và nhất là nghèo đạm. Hàm lượng các acid amin
không cân đối: thừa arginin nhưng lại thiếu acid amin chứa lưu huỳnh.
Trong số các chất dinh dưỡng thì tinh bột có ý nghóa cao hơn cả. Hàm
lượng tinh bột nhiều hay ít phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó độ già là một
trong những yếu tố quan trọng. Độ già phụ thuộc vào thời gian thu hoạch. Với
giống khoai mì có thời gian sinh trưởng 1 năm thì trồng vào tháng 2 và thu
hoạch từ tháng 9 đến tháng 4 năm sau. Đào vào tháng 12 và tháng giêng thì
hàm lượng tinh bột cao nhất vì thời gian này khoai mì già nhất.
Khoai mì là loại cây trồng có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp,
thức ăn gia súc và lương thực, thực phẩm. Ở nước ta, củ khoai mì dùng để chế
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD : TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 3
biến tinh bột, khoai mì lát khô, bột khoai mì hoặc dùng để ăn tươi, tạo hàng loạt
sản phẩm công nghiệp: bột ngọt, mì ăn liền, glucose, xiro, phụ gia dược phẩm,
kỹ nghệ chất dính (hồ vải, dán gỗ), rượu cồn, bánh kẹo, mạch nha, phụ gia thực
phẩm, …
v Yêu cầu sản phẩm
Màu sắc: trắng đều, không có lốm đốm, nâu đen trên bề mặt.
Độ ẩm không quá 15%, bẻ thấy giòn, lát vỡ ra dễ dàng có tiếng kêu.
Tạp chất sạch không lẫn sỏi, rác, đất, rễ, cuống, …
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD : TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 4

PHẦN II :
VẼ VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG
NGHỆ
v Quy trình công nghệ sấy khoai mì lát:
Khoai mì củ
Rửa bỏ cuống
Bóc vỏ
Ngâm, xử lý
Thái lát
Để ráo
Sấy
Sản phẩm
`
Phân loại
Nước
Nước
Bã
Bã
Bã
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD : TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 5
v Thuyết minh:
• Nguyên liệu:
Nguyên liệu khoai mì được xếp lên các khay. Các khay này lần lượt được
xếp vào xe goòng. Vì có bộ phận tời kéo nên việc vận chuyển xe goòng vào
hầm sẽ thuận tiện và dễ dàng hơn. Sau khi các xe goòng vào trong hầm sấy,
cửa hầm được đóng lại, tác nhân sấy được đưa vào hầm và quá trình sấy bắt
đầu. Sau mỗi 30 phút, mở cửa vào và cửa ra của hầm sấy, dùng tời kéo kéo
một xe goòng ra khỏi hầm đồng thời đẩy một xe goòng mới vào hầm. Cứ như
vậy sau 8 tiếng ta sấy xong 1 mẻ với năng suất 2tấn khoai mì/giờ.

• Tác nhân sấy:
Tác nhân sấy sử dụng ở đây là không khí. Không khí bên ngoài được đưa
vào caloriphe nhờ quạt đẩy. Tại caloriphe, không khí được đốt nóng đến nhiệt
độ cần thiết (caloriphe dùng chất tải nhiệt là hơi nước). Sau đó không khí được
dẫn vào hầm sấy. Nhiệt độ không khí tại đầu hầm sấy phải đượcø chọn sao cho
phù hợp với vât liệu đem sấy (phải nhỏ hơn nhiệt độ cao nhất mà vật liệu có
thể chòu được). Trong hầm sấy, không khí nóng đi xuyên qua các lỗ lưới của
khay đựng vật liệu và tiếp xúc đều với vật liệu sấy. m của vật liệu sẽ bốc hơi
nhờ nhiệt của dòng khí nóng trên. Quạt hút được đặt cuối hầm sấy để hút tác
nhân sấy ra khỏi hầm và đưa ra ngoài.
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG GVHD : TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 6
1
Sản phẩm ra
4
2
Nguyên liệu vào
3
Hình 1: Quy trình công nghệ
1- Quạt đẩy – 2- Caloriphe – 3- Hầm sấy - 4- Quạt hút.
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 7
Phần 3:
TÍNH TOÁN
TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH.
I. CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU:
1) Vật liệu sấy:
Bảng 1: Các thônh số vật liệu sấy
Nhiệt độ khoai mì vào hầm θ
1

= 27
o
C
Nhiệt độ khoai mì ra khỏi hầm θ
2
= 40
o
C
Khối lượng riêng chuối khô ρ
o
=1400 (kg/m
3
).
Nhiệt dung riêng chuối khô C
VLK
= 1,46 (kJ/kg.K).
Độ ẩm ban đầu u’
1
= 40% (kg ẩm/kg vật liệu ướt
Độ ẩm sau khi sấy u’
2
=13% (kg ẩm/kg vật liệu ướt).
Đường kính lát khoai mì d = 50mm = 0.05m
Bề dày lát khoai mì l = 10mm = 0,01m
Độ ẩm cân bằng u
*
10%
2) Tác nhân sấy:
Tác nhân sấy là không khí. Các thông số ứng với các trạng thái của không khí
trong quá trình sấy là:

• Trạng thái A: trước khi vào caloriphe.
Nhiệt độ t
o
= 27
o
C, độ ẩm tương đối ϕ
o
= 82%. Tra trên đồ thò không khí ẩm
hoặc dùng công thức để tính các thông số còn lại. Ở đây ta chọn cách dùng
công thức để tính:
p suất hơi bão hoà ở trạnh thái A:
P
bo
= exp






+
−
0
t5,235
42,4026
12
[(2.31),3]
4026,42
=exp 12- =0,0355
235,5+27




(bar)
Thế P
Pb1
vào công thức:
ϕ =
(0,621 )
b
x
Px
+
[(2.19),3]
với áp suất khí trời ϕ
ο
= 0,82
Suy ra hàm ẩm x
o
= 0,0184 (kg ẩm/kg kkk)
p suất hơi riêng phần :
P
o
= ϕ
o
.P
bo
[(2.20),3]
= 0,82.0,0355 = 0,0291 (bar) = 22 (mmHg).
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG

SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 8
Công thức tính entanpy không khí
H = C
pk.
.t + x(r + C
pa
.t) = 1,004t + x(2500 + 1,842t) [(2.25),3]
Từ [(2.25),3] tính được H
o
= 74 (kJ/kgkkk) = 17,7 (kcal/kgkkk).
• Trạng thái B: trước khi vào hầm sấy:
Chọn nhiệt độ tác nhân sấy trước khi vào hầm sấy t
1
= 100
o
C, x
1
= x
o
= 0,0184
(kg ẩm/kg kkk)
Thế vào [(2.31),3], tính được P
b1
= 0,998 (bar).
Thế vào [(2.19),3], tính được ϕ
1
= 3%
Từ [(2.25),3], ta tính được H
1
= 149 (kJ/kgkkk) = 35,64 (kcal/kgkkk).

Tra trên đồ thò không khí ẩm, xác đònh được nhiệt độ bầu ướt t
ư
= 38,5
o
C.
• Trạng thái C: sau khi ra khỏi hầm sấy:
Chọn nhiệt độ không khí sau khi ra khỏi hầm sấy t
2
= 45
o
C
Và H
2
= H
1
= 149(kJ/kgkkk).
Thế vào [(2.31),3], tính được P
b2
= 0,0949 (bar).
Công thức tính hàm ẩm được rút ra từ [(2.25),3]
x =
t842,12500
t
004
,
1
H
−
−
[(2.26),3]

x
2
=
149 1,004.45
0,0403
2500 1,842.45
−
=
−
(kg ẩm/kg kkk)
Từ [(2.19),3], tính được ϕ
2
= 65%
Từ [(2.20),3], tính được P
2
= 46 (mmHg)
x2xo=x1
x
t2
t1
to
A
H
B
C
ϕ1
Hình 2 : Đồ thò H-x của không khí ẩm
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 9
Bảng 2: Bảng tóm tắt

Trạng thái không khí
Các thông số
A B C
ϕ (%) 82 3 65
t (
o
C) 27 100 45
x (kg ẩm/kg kkk) 0,0184 0,0184 0,0403
H (kJ/kg kkk) 74 149 149
P (mmHg) 22 22 46
ΙΙ. TÍNH THỜI GIAN SẤY:
Chọn vận tốc tác nhân sấy w
k
= 3 m/s.
Hệ số trao đổi ẩm:
α
P
= 0,0229 + 0,0174w
k
[(5.64),2]
= 0,0229 + 0,0174.3 = 0,0751 (kg/m
2
.h.mmHg)
Cường độ sấy:
J
m
= α
P
.
P

∆
[(3.60),2]
2
1
21
P
P
ln
PP
P
−
=
với :
1b1
P
P
P
−=
2b2
P
P
P
−=
P
b
: áp suất hơi bão hoà tại nhiệt độ t
ư
= 38,5
o
C

Từ [(2.31),3] tính được:P
b
=
4026,42
exp 12 0,0675( )
235,5 38,5
bar

−=

+

=52,735 (mmHg)
1
P
= 52,735-22 = 30,735 (mmHg).

P
2
= 52,735-22 = 6,735 (mmHg).

P =
24,55 0,43
15,809( ).
24,55
ln
0,43
mmHg
−
=

Từ [(3.60),2], J
m
= 0,06031.5,96 = 1,187 (kg/m
2
.h).
Tốc độ sấy: N = 100.J
m
.f = 100.J
m
.
V0
R.
1
[ (5.63),2]
với: f: bề mặt riêng khối lượng của vật liệu
ρ
ο
= 1400 kg/m
3
: khối lượng riêng của khoai mì.
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 10
R
V
=
F
V
0
: kích thước đặc trưng của vật liệu sấy
V

0
: thể tích lát khoai mì (m
3
).
F : bề mặt lát khoai mì (m
2
).
d : đường kính lát khoai mì (m)
R
V
=
2
3
2
4
3,927.10
2
4
d
h
d
dh
π
π
π
−
=
+
(m
3

/m
2
).
Từ [ (5.63),2], N = 100.1,187.
3
1
21,591
1400.3,927.10
−
= (%/h).
Độ ẩm của vật liệu tính theo vật liệu khô:
§ Độ ẩm ban đầu: u
o
=
' 40
66,67%
100 ' 100 40
o
o
u
u
==
−−
§ Độ ẩm sau khi sấy: u
2
=
2
2
' 13
14,94%

100 ' 100 13
u
u
==
−−
Độ ẩm cân bằng của chuối u
*
= 10% [1]
Độ ẩm tới hạn : u
th
=
+
81
u
o
,
u
*
[(3.38),2]
Vì độ ẩm tới hạn không phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu của vật liệu nên khi áp
dụng công thức [(3.38),2], ta phải chấp nhận sai số.
u
th
=
66,67
10 47,04%
1,8
+=
Thời gian sấy đẳng tốc:
τ

1
=
66,67 47,04
0,909( )
21,591
o th
uu
h
N
−−
== [(3.43),2]
Thời gian sấy giảm tốc:
τ
2
=
*
*
*
uu
uu
ln
N
uu
2
thth
−
−−
[(3.44),2]
=
47,07 10

3,456( )
21,591 14,94 10
h
−
=
−
47,07-10
ln
Bỏ qua giai đoạn đốt nóng vật liệu (vì rất ngắn), ta tính được thới gian sấy:
τ = A(τ
1
+ τ
2
) [1]
A : là hệ số dự trữ có giá trò từ 1,5
÷
2. Ở đây ta chọn A = 1,8
τ = 1,8.(0,909 + 3,456) = 8 (h).
ΙΙΙ. TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH :
A- Cân bằng vật chất:
Năng suất tính theo nguyên liệu vào:
G
1
=
2
2
100 ' 100 13
2000 2900
100 ' 100 40
o

u
G
u
−
−
==
−−
(kg/h). [10]
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 11
Năng suất nguyên liệu cho 1 mẻ:
G = G
1
.τ = 2900.8 = 23200 (kg/mẻ). [10]
Lượng ẩm bốc hơi:
W = G
1
– G
2
= 2900 – 2000 = 900 (kg ẩm/h). [10]
Lượng không khí khô tổn thất:
L =
21
900
41095,89
0,0403 0,0184
W
xx
==
−−

(kgkkk/h). [10]
Lượng không khí khô cần bốc hơi 1kg ẩm vật liệu:
l =
41095,89
45,6621
900
L
W
==(kgkkk/kg ẩm). [10]
B- Tính thiết bò chính:
v Xe goòng:
Chọn kích thước xe goòng:
o Chiều cao toàn bộ của xe: h
x
= 2,4m. Chiều cao làm việc của xe: h
1
=
2,2m.
o Chiều dài xe: l
x
= 2m.
o Chiều rộng xe: b
x
= 1,5m.
Tính số khay trong mỗi xe goòng:
o Khoảng cách giữa 2 tầng khay: h
2
= 0,09m.
o Số tầng khay trong 1 xe:
n =

1
2
2,2
24
0,09
h
h
==
(tầng khay).
o Số khay trong 1 tầng: m = 2 khay.
o Số khay trong 1 xe goòng: s = m.n = 2.24 = 48 khay.
Mỗi khay chứa 20 kg khoai mì. Lượng khoai mì trên mỗi xe goòng:
g
v
= 20.48 = 960 (kg khoai mì).
Số xe goòng cần cho 1 mẻ sấy:
n
x
=
23200
17
960
v
G
g
=≈
(xe).
Tính khối lượng xe goòng:
• Khối lượng khung xe:
Cần 6 thanh đứng 2,2m, 4 thanh ngang 2m, 4 thanh dọc 1,5m. Các thanh làm

bằng thép vuông CT
3
có kích thước 30x30x1,5mm
Tiết diện cắt ngang của 1 thanh:
(0,03.0,03) – (0,0285.0,0285) = 8,775.10
-5
(m
2
).
Thể tích thép CT
3
cần dùng làm khung xe:
8,775.10
-5
.(6.2,2 + 4.2 + 4.1,5) = 2,3868.10
-3
(m
3
).
Khối lượng riêng thép CT
3
: ρ
CT3
= 7,85.10
3
kg/m
3
.
Khối lượng khung xe:
7,85.10

3
.2,3868.10
-3
= 18,74 (kg)
• Khối lượng bánh xe goòng:
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 12
Bánh xe goòng có đường kính 70 mm, nặng 2kg/bánh.
Mỗi bánh cần 2 ổ bi (0,5kg/ổ) và 1 miếng cao su chòu va đập (0,02kg/miếng).
Khối lượng bánh xe goòng:
2 + 2. 0,5 + 0,02 = 3,02 (kg).
• Khối lượng khay:
Khung khay làm bằng thép vuông CT
3
kích thước 15x15x2mm.
Tiết diện ngang khung khay:
(0,015.0,015) – (0,013.0,013) = 5,6.10
-5
(m
2
).
Khung có 2 thanh dài 1,5m; 2 thanh ngang 1m
Thể tích thép CT
3
cần cho 1 khay:
1,44.10
-4
.(2.1,5 + 2.1) = 7,2.10
-4
(m

3
).
Khối lượng thép cho 1 khay:
7,85.10
3
. 7,2.10
-4
= 5,652 (kg).
Mỗi khay có tấm lưới ở đáy, kích thước lỗ 20x20mm, làm bằng thép không gỉ,
kích thước tấm lưới 1,5x1m, khối lượng 1,2kg/tấm.
Khối lượng 1 khay:
G
k
= 5,652 + 1,2 = 6,852 (kg).
Tổng khối lượng khay trên 1 xe:
6,852.48 = 329 (kg)
Khối lượng 1 xe goòng chưa chở khoai mì:
G
x
= 18,74 + 329 + 3,02 = 350 (kg)
Khối lượng xe goòng có chở khoai mì:
350 + 960 = 1310 (kg).
v Hầm sấy:
Chiều dài hầm sấy:
L
h
= n
x
.l
x

+ L
1
+ L
2
[8]
với L
1
, L
2
là khoảng trống ở 2 đầu hầm, thường lấy L
1
+ L
2
= 0,5l
x
= 0,5.2 =
1m
L
h
= 17.2 + 1 = 35 (m)
Chiều rộng hầm sấy:
B
h
= b
x
+ 2.0,05 = 1,5 + 2.0,05 = 1,6 (m). [8]
Chiều cao hầm sấy:
H
h
= h

x
+ 0,05 = 2,4 + 0,05 = 2,45 (m). [8]
Hầm sấy được xây bằng gạch đỏ có chiều dày δ
1
= 0,3m, 2 lớp hồ vữa mỗi lớp
dày δ
2
= δ
3
=0,025m phủ 2 bên lớp gạch đỏ.
Chiều rộng phủ bì của hầm:
B = B
h
+ 2.(δ
1
+ 2δ
2
) = 1,6 + 2.(0,3 + 2.0,025) = 2,3 (m). [8]
Trần hầm sấy có lớp bê tông thường dày δ
3
= 0,4m
Chiều cao phủ bì của hầm:
H = H
h
+ δ
3
= 2,45 + 0,4 = 2,85 (m). [8]
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 13
CÂN BẰNG NĂNG LƯNG

Cân bằng nhiệt cho toàn thiết bò:
LH
o
+ Q
c
+ G
VL
C
VL
θ
1
+ WC
H2O
θ
1
+ G
VC
C
VC
t
1
+ q
b
= LH
2
+ G
VL
C
VL
θ

2
+ G
VC
C
VC
t
2
+ Q
m
Q
c
= L(H
2
– H
o
) + G
VL
C
VL
(θ
2
−θ
1
) + G
VC
C
VC
(t
2
– t

1
) + Q
m
- WC
H2O
θ
1
- Q
b
với: Q
c
: Nhiệt cung cấp bởi caloriphe, (J)
G
VL
, G
VC
: Khối lượng vật liệu sấy và khối lượng thiết bò chuyền tảiC
C
VL
, C
VC
: Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy và của thiết bò chuyền
tải (J/kg.độ).
θ
1
, θ
2
: Nhiệt độ vật liệu sấy trước và sau khi sấy, (
o
C).

Q
b
: Nhiệt lượng cung cấp thêm tại hầm sấy, (J).
Q
m
: Nhiệt tổn thất ra môi trường, (J).
C
H2O
: Nhiệt dung riêng của nước, (J/kg.độ) .
Xét trên 1kg ẩm:
q
c
= l(H
2
– H
o
) + q
VL
+ q
VC
+ q
m
– C
H2O
θ
1
- q
b
Thông thường, khi sấy đường hầm cần phải thiết kế caloriphe sưởi đáp ứng
đúng yêu cầu kỹ thuật nên không cần bổ sung nhiệt cho hầm sấy nữa, tức là q

b
= 0.
q
c
= l(H
2
– H
o
) + q
VL
+ q
VC
+ q
m
– C
H2O
θ
1
[10]
q
c
= l(H
2
– H
o
) -

[10]

: lượng nhiệt bổ sung thực tế, bằng hiệu số của lượng nhiệt bổ sung do nước

mang vào (C
H2O
θ
1
) và lượng nhiệt tổn thất chung (
q
∑
= q
VL
+ q
VC
+ q
m
).

= C
H2O
θ
1
- (q
VL
+ q
VC
+ q
m
). [10]

= C
H2O
θ

1
-
q
∑
[10]
1) Nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang đi:
q
VL
=
W
C
G
VL2
)
(
12
θ−θ
[10]
C
VL
= C
VLK
.(1-u’
2
) + C
H2O
.u’
2
[10]
C

VL
: nhiệt dung riêng của chuối sau khi ra khỏi hầm sấy (J/kg.độ).
C
VLK
: nhiệt dung riêng của chuối khô, C
VLK
= 1,88 kJ/kg.độ.
C
H2O
: nhiệt dung riêng của nước, C
H2O
= 4,18 kJ/kg.độ.
Từ (17), ta có : C
VL
= 1,88.(1-0,13) + 4,18.0,13 = 2,179 (kJ/kg.độ).
Từ (16), ta có : q
VL
=
2000.2,179.(45 27)
62,949
900
−
= (kJ/kg ẩm).
2) Nhiệt tổn thất do thiết bò chuyền tải:
Ø Nhiệt tổn thất do xe goòng mang đi:
Xe goòng làm bằng thép CT
3
, khối lượng 1 xe G
x
= 350kg, nhiệt dung riêng

của thép C
CT3
= 0,5 kJ/kg.độ.
Nhiệt độ của xe khi vào hầm sấy: t
x1
= 27
o
C.
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 14
Nhiệt độ của xe khi ra khỏi hầm sấy: t
x2
= 45
o
C.
Số xe trong hầm sấy: n
x
= 17 xe.
Nhiệt tổn thất do xe goòng mang đi:
q
x
=
τ
−
W
n
t
t
C
G

x1x2x3CTx
)
(
'
=
350.0,5.(45 27).17
7,553
900.8
−
= (kJ/kg ẩm). [8]
Ø Nhiệt tổn thất do khay sấy:
Khối lượng mỗi khay : G
k
= 6,852kg, nhiệt dung riêng C
k
= 0,5kJ/kg.độ
Nhiệt độ của khay lúc vào hầm sấy: t
k1
= 27
o
C.
Nhiệt độ của khay khi ra khỏi hầm sấy: t
k2
= 45
o
C.
Nhiệt tổn thất do khay sấy:
q
k
=

21
()
17.48.6,852.0,5.(45 27)
3,747
. 900.8
xkkkk
nsGCtt
W
−
−
==
τ
(kJ/kg ẩm). [8]
Nhiệt tổn thất do thiết bò chuyền tải:
q
CT
= q
x
+ q
k
= 7,553 + 3,747 = 11,3 (kJ/kg ẩm).
3) Nhiệt tổn thất ra môi trường q
m
:
Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh bao gồm:
o Nhiệt tổn thất qua tường: q
t
o Nhiệt tổn thất qua trần hầm sấy: q
tr
o Nhiệt tổn thất qua nền: q

n
o Nhiệt tổn thất qua cửa: q
c
o Nhiệt tổn thất do mở cửa: q
mc
o Nhiệt tổn thất động học: q
đh
Như vậy:
q
m
= q
t
+ q
tr
+ q
n
+ q
c
+ q
mc
+ q
đh
[8]
3.1) Tính nhiệt tổn thất qua tường:
Giả thiết nhiệt độ của tác nhân sấy thay đổi theo không gian, không thay đổi
theo thời gian, tức là truyền nhiệt biến nhiệt ổn đònh.
Hệ số truyền nhiệt K
t
:
K

t
=
1
1
11
2
21
212
δδ
+ ++
α λλα
[8]
với: α
1
: hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến tường nhám (W/m
2
.độ).
α
2
: hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài tường hầm sấy ra môi trường
(W/m
2
.độ).
δ
1
, δ
2
: bề dày lớp gạch và lớp hồ vữa (m).
λ
1

, λ
2
: hệ số dẫn nhiệt của gạch, lớp vữa trát tường.
λ
1
= 0,75 W/mK, λ
2
= 1 W/mK.
v Tính hệ số cấp nhiệt α
1
:
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 15
α
1
= A.( α’
1
+ α’’
1
) [8]
với: A : hệ số phụ thuộc chế độ chuển động của không khí. Khi chế độ chảy
xoáy và tường nhám thì A = 1,2
÷
1,3; chọn A = 1,2
α’
1
: hệ số cấp nhiệt của không khí nóng chuyển động cưỡng bức
(W/m
2
.độ).

α’’
1
: hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên (W/m
2
.độ).
α’
1
=
h
L
Nu
Τ
λ
'.
[8]
với: λ
T
: hệ số dẫn nhiệt của tác nhân sấy ở nhiệt độ trung bình
t
tb
= (t
1
+ t
2
)/2 = 72,5
o
C là λ
T
= 0,0299 W/mđộ.
L

h
: chiều dài hầm sấy, L
h
= 35m
Nu’
1
: chuẩn số Nusselt
Đối với không khí ta có công thức sau:
Nu’
1
= c.Re
n
[8]
với c, n là hệ số phụ thuộc vào chế độ chuyển động của tác nhân sấy.
Re =
Τ
Τ
µ
ρ
ktđ
w
d
[8]
với : d
tđ
là đường kính tương đương của hầm sấy
d
tđ
=
2

2.1,6.2,45
4,579
1,6 2,45
hh
hh
BH
BH
==
++
(m)
w
k
= 3 m/s : tốc độ tác nhân sấy.
ρ
T
= 1,02175 kg/m
3
: khối lượng riêng tác nhân sấy ở t
tb
= 72,5
o
C.
µ
Τ
= 2,07.10
−5
Ns/m
2
: độ nhớt của tác nhân sấy tra ở t
tb

= 72,5
o
C.
 Re =
54
5
4,579.3.1,02175
6,77.10 4.10
2,07.10
−
=>
 chọn c = 0,032 và n = 0,8
 Nu’
1
= 0,032.(6,77.10
5
)
0,8
= 1480
 α’
1
=
1480.0,0299
1,26
35
=
(w/m
2
độ).
Hệ số cấp nhiệt của tác nhân sấy chuyển động tự nhiên:

α’’
1
=
h
1
H
Nu
Τ
λ
"
[8]
Nu’’
1
= ε.(Gr.Pr)
m
[8]
ε, m là các hệ số phụ thuộc vào tích số (Gr.Pr)
Chuẩn số Grashof:
Gr =
tb
3
23
h
T
TgH
Τ
Τ
µ
ρ
[8]

với: g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s
2
T
tb
: nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy (K)
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 16
t
T1
: nhiệt độ bề mặt tường phía tiếp xúc với tác nhân sấy, ở đây
chọn t
T1
= 72,18
o
C.

T : hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy với
nhiệt độ bề mặt tường phía tiếp xúc với tác nhân sấy (K).

T = 72,5 – 72,2= 0,3
o
C = 0,3(K).
t
m
: nhiệt độ màng
t
m
=
1
72,5 72,2

72,34
22
tbT
tt
+
+
==
o
C
ρ
T
, µ
T
: khối lượng riêng, độ nhớt của tác nhân sấy tra ở nhiệt độ
màng.
ρ
T
= 1,044965 (kg/m
3
).
µ
T
= 20,3425.10
-6
(Ns/m
2
).
H
h
: chiều cao hầm, H

h
= 2,45m.
 Gr =
32
13
63
9,81.2,45 .0,32.(1,044965)
1,47.10
(20,3425.10 ) .(72,5 273)
−
=
+
Chuẩn số Prandtl theo t
tb
= 72,5
o
C của tác nhân sấy: Pr = 0,685 [6]
 Gr.Pr = 1,47.10
13
.0,685 = 1,01.10
13
 ε = 0,135 và m= 1/3 [1]
 Nu’’
1
= 0,135.(1,01.10
13
)
1/3
= 2910
 α’’

1
=
2910.0,0299
35,6
2,45
= (W/m
2
.độ).
 α
1
= A.( α’
1
+ α’’
1
) = 1,2.(1,26 + 35,6) = 44,2(W/m
2
độ).
Nhiệt tải riêng truyền từ tác nhân sấy đến tường hầm sấy:
q
1
= α
1
(t
tb
– t
T1
) = 44,2.(72,5 – 72,2) = 13,3 (J/kg). [8]
v Tính hệ số cấp nhiệt α
2
:

Nhiệt cấp từ bề mặt của tường hầm sấy ra môi trường xung quanh gồm cấp
nhiệt do đối lưu tự nhiên và do bức xạ.
α
2
= α’
2
+ α’’
2
[8]
với: α’
2
: hệ số cấp nhiệt do không khí đối lưu tự nhiên (W/m
2
độ).
α’’
2
: hệ số cấp nhiệt do bức xạ nhiệt từ mặt tường ngoài của hầm sấy ra
môi
trường xung quanh. (W/m
2
độ).
Tính α’
2
:
α’
2
= 1,98.
4
2
t

[8]
với
2
t
 : hiệu số nhiệt độ giữa bề mặt tường và không khí xung quanh.
t
T2
: nhiệt độ bề mặt tường phía tiếp xúc với không khí xung quanh.
chọn t
T2
= 29
o
C.
t
xq
: nhiệt độ không khí xung quanh, chọn t
xq
= 27
o
C.
2
t
 = t
T2
– t
xq
= 29 – 27 = 2
o
C.
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG

SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 17
 α’
2
= 1,98.
4
2 2,3546
=
(W/m
2
độ).
Tính α’’
2
:
α’’
2
=
o2T
4
t
4
2T
21
TT
100
T
100
T
C
−















−






−
(W/m
2
độ) [8]
với : C
1-2
: hệ số bức xạ chung, thường có giá trò trong khoảng 4,15
÷
4,25
W/m

2
K
4
, chọn C
1-2
= 4,2 W/m
2
K
4
.
T
T2
: nhiệt độ tường hầm sấy phía tiếp xúc với không khí bên ngoài.
T
T2
= 29 + 273 = 302 (K).
T
t
: nhiệt độ tường nhà phân xưởng (K).
T
t
= 27 + 273 = 300 (K).
T
o
: nhiệt độ không khí bên ngoài (K).
T
o
= 25 + 273 = 298 (K).
 α’’
2

=
44
302 300
4,2.
100 100
4,5816
302 298


−





=
−
(W/m
2
độ).
 α
2
= α’
2
+ α’’
2
= 2,3546 + 4,5816 = 6,9362 (W/m
2
độ).
Nhiệt tải riêng truyền từ mặt ngoài tường hầm sấy ra môi trường xung quanh:

q
2
= α
2
.
2
t
 = 6,9362.2 = 13,872 (J/kg). [8]
 K
t
=
1
2,1158
1 2.0,025 0,3 1
44,2 1 0,75 6,9362
=
+ ++
(W/m
2
độ).
 Kiểm tra lại giả thiết về nhiệt độ:
o So sánh nhiệt tải riêng q
1
và q
2
:
12
1
13,3 13,872
.100% 4,62% 5%

13,3
qq
q
−
−
= =<
 đạt.
o So sánh nhiệt độ mặt tường hầm sấy với các nhiệt độ t
T1
, t
T2
giả thiết
ban đầu:
Tính nhiệt độ bề mặt tường phía tiếp xúc với tác nhân sấy:
t’
T 1
=
1
α
−
−
)
(
ktbt
tb
t
t
K
t [8]
với t

k
: nhiệt độ không khí trong phân xưởng, t
k
= 27
o
C.
t
tb :
nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong hầm, t
tb
= 72,5
o
C.
 t’
T 1
=
2,1158.(72,5 27)
72,5 70,3
44,2
−
−=
o
C.
So sánh với t
T 1
= 64,68
o
C.
11
1

' 72,2 70,3
.100% 2,6% 5%
72,2
TT
T
tt
t
−−
= =< đạt.
Tính nhiệt độ bề mặt tường phía tiếp xúc với không khí bên ngoài:
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 18
t’
T 2
=
2
α
−
+
)
(
ktbt
k
t
t
K
t
[8]
 t’
T 2

=
2,1158.(72,5 27)
27 30,132
6,9362
−
+=
o
C.
So sánh với t
T 2
= 29
o
C:
22
2
' 29 30,132
.100% 3,9% 5%
29
TT
T
tt
t
−
−
= =<
 đạt.
Như vậy các giả thiết ban đầu về nhiệt độ có thể chấp nhận được.
Nhiệt tổn thất qua tường:
W
3600

F
K
q
tt
t
.
.
.
tb
t
=
(J/kg) [8]
với :K
t
: hệ số truyền nhiệt, W/m
2
độ.
W : lượng ẩm bốc hơi trong hầm sấy, kg ẩm/h.
F
t
: bề mặt 2 tường hầm sấy, m
2
.
F
t
= 2.L
h
.H
h
= 2.35.2,45 = 171,5 (m

2
).
tb
t : hiệu số nhiệt độ trung bình.
tb
t
=
c
đ
cđ
t
t
ln
t
t


 −
[8]
đ
t

= t
1
– t
k
= 100 – 27 = 73
o
C.
c

t

= t
2
– t
k
= 45 – 27 = 18
o
C.

tb
t =
73 18
39,283
73
ln
18
−
=
o
C.
 q
t
=
2,1158.171,5.39,283.3600
57016,87
900
=
(J/kg) = 57,016 (kJ/kg).
3.2) Tính nhiệt tổn thất qua trần hầm sấy:

Quá trình cấp nhiệt qua trần được tính toán giống như cấp nhiệt qua tường, chỉ
khác ở đây là tường nằm ngang.
v Tính hệ số cấp nhiệt α
1
:
Như công thức (20), ta có:
α
1
= A.( α’
1
+ α’’
1
)
α’
1
= 1,26 giống trong trường hợp tính toán với tường.
Tính α’’
1
cần giảm đi 30% so với trường hợp tính tóan với tường.
α’’
1
=
70
B
Nu
h
1
,.
"
Τ

λ
[8]
Nu’’
1
= ε.(Gr.Pr)
m
[8]
ε, m là các hệ số phụ thuộc vào tích số (Gr.Pr)
Chuẩn số Grashof:
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 19
Gr =
tb
3
23
h
T
TgH
Τ
Τ
µ
ρ
[8]
với :

T = t
tb
– t
TR1
= 72,5 – 72,1 = 0,4

o
C = 0,4K
t
TR1
: nhiệt độ của trần phía tiếp xúc với tác nhân sấy, chọn t
TR1
= 72,1
o
C.
t
m
: nhiệt độ màng
t
m
=
1
72,5 72,1
72,3
22
tb TR
tt
+
+
==
o
C.
ρ
T
, µ
T

: khối lượng riêng, độ nhớt của tác nhân sấy tra ở nhiệt độ
màng.
ρ
T
= 1,02175 (kg/m
3
).
µ
T
= 2,07.10
-5
(Ns/m
2
).
 Gr =
32
13
53
9,81.2,45 .0,4.(1,02175)
1,9588.10
(2,07.10 ) .(72,5 273)
−
=
+
Pr = 0,685
Gr.Pr = 1,3417.10
13
 chọn ε = 0,135 và m = 1/3.
Từ (25), ta có:
Nu’’

1
= 0,135.(1,3417.10
13
)
1/3
= 3207,935
 α’’
1
=
3207,935.0,0299
.0,7 41,964
1,6
= (W/m
2
độ).
Ta tính được:
α
1
= A.( α’
1
+ α’’
1
) = 1,2.(1,26 + 41,964) = 51,9 (W/m
2
độ).
Nhiệt tải riêng truyền từ tác nhân sấy vào trần hầm sấy:
q
1
= α
1

.
1
t
= α
1
.(t
tb
– t
TR1
) = 51,9.(72,5 – 72,1) = 20,7 (J/kg).
v Tính hệ số cấp nhiệt α
2
:
Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên được tính thep công thức:
α’
2
= 2,5.
31t
4
2
,.
= 3,25.
4
2
t
[8]
với
2
t
 : hiệu số nhiệt độ giữa bề mặt ngoài trần và không khí xung quanh.

2
t

= t
TR2
– t
xq
= 31 – 27 = 4
o
C = 4 K
 α’
2
= 3,25.
4
4 4,5962
= (W/m
2
độ).
Hệ số cấp nhiệt do bức xạ:
α’’
2
=
o2TR
4
t
4
2TR
21
TT
100

T
100
T
C
−














−






−
(W/m
2
độ) [8]

với C
1-2
= 0,42
T
TR2
= 31 + 273 = 304 K.
T
t
= 27 + 273 = 300 K.
T
TR2
– T
o
= 4 K.
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 20
 α’’
2
=
44
304 300
0,42.
100 100
0,4628
4


−






= (W/m
2
độ).
Ta có : α
2
= α’
2
+ α’’
2
= 4,5962 + 0,4628 = 5,059 (W/m
2
độ).
Nhiệt tải riêng truyền từ mặt ngoài trần hầm sấy ra môi trường xung quanh:
q
2
= α
2
.
2
 5,059.4 20,236
t ==(J/kg).
Trần hầm sấy gồm 1 lớp betông thường dày δ
1
’=0,4m
Hệ số truyền nhiệt qua trần :
K
tr

=
1
'
11
'
1
112
δ
++
αλα
[8]
K
tr
=
1
0,6053
10,41
51,9 0,2787 5,059
=
++
(W/m
2
độ).
v Kiểm tra lại giả thiết về nhiệt độ:
12
1
20,7 20,236
2,47%
20,7
qq

q
−−
==
< 5%  đạt.
Nhiệt độ bề mặt trần phía tiếp xúc với tác nhân sấy:
t’
TR1
=
()
0,6053.(72,5 27)
72,5 72
51,9
trtbk
tb
Ktt
t
1
−
−
−=−=
α
o
C.
So với t
TR1
= 72,1
o
C.
11
1

' 72,1 72
0,18% 5%
72,1
TR TR
TR
tt
t
−−
= =<
 đạt.
Nhiệt độ bề mặt trần phía tiếp xúc với không khí ngoài:
t’
TR2
= t
k
+
()
0,6053.(72,5 27)
27 32,44
5,059
TRtbk
Ktt
2
−
−
=+=
α
o
C.
So với t

TR2
= 31
o
C.
22
2
' 31 32,44
4,65% 5%
31
TR TR
TR
tt
t
−−
= =<
 đạt.
Như vậy, các giả thiết về nhiệt độ đều thoả.
Nhiệt tổn thất qua trần:
q
tr
=
W
3600tFK
tbtrtr

[8]
với : F
tr
là diện tích bề mặt trần hầm sấy.
F

tr
= L
h
.B
h
= 35.1,6 = 56 (m
2
).
:
tb
t
= 39,283
o
C được tính theo (33).
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 21
 q
tr
=
0,6053.56.39,283.3600
5326,272
900
= (J/kg).
3.3) Nhiệt tổn thất qua nền:
Công thức thực nghiệm tính nhiệt tổn thất qua nền:
q
n
=
3600
W

Fq
n
o
n
.
[8]
với : F
n
là diện tích nền.
F
n
= L
h
.B
h
= 35.1,6 = 56 (m
2
).
o
n
q
: tổn thất riêng của1m
2
nền, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của tác nhân
sấy và vò trí đặt hầm sấy trong phân xưởng.
t
tb
(
o
C)

o
n
q
(W/m
2
)
40 24,5
60 34,2
Từ giá trò trong bảng trên, ta nội suy tại t
tb
= 72,5
o
C thì
o
n
q
= 40,26 W/m
2
.
Từ (40), tính được:
q
n
=
40,26.56
.3600 9018,24
900
= (J/kg).
3.4) Nhiệt tổn thất qua cửa:
q
c

=
3600
W
F
K
cc
.
.
tb
t
[8]
Hầm sấy gồm 2 cửa vào và ra, mỗi cửa gồm 3 lớp:
o 2 lớp phía ngoài của cửa làm bằng thép có bề dày σ
1
= σ
3
= 2mm, hệ số
dẫn nhiệt λ
thép
= 0,5 W/mK.
o 1 lớp ở giữa làm bằng bông thủy tinh để cách nhiệt, bề dày σ
2
= 70mm,
hệ số dẫn nhiệt λ
b
= 0,035 W/mđộ.
Chọn nhiệt độ cửa phía tiếp xúc với tác nhân sấy: t
c1
= t
T1

= 72,2
o
C.
Nhiệt độ cửa phía tiếp xúc với không khí xung quanh: t
c2
= t
T2
= 29
o
C.
Hệ số truyền nhiệt qua cửa:
K
c
=
2
21
1
α
+
λ
σ
+
λ
σ
+
α
1
2
1
1

bthép
.
[8]
α
1
, α
2
lấy bằng giá trò hệ số cấp nhiệt trong trường hợp tính toán với tường.
 K
c
=
1
0,4598
1 0,002 0,07 1
2.
44,2 0,5 0,035 6,9362
=
+ ++
(W/m
2
độ).
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 22
v Kiểm tra lại giả thiết về nhiệt độ:
t’
c1
= t
tb
-
() 0,4598.(72,5 27)

72,5 72
44,2
ctbk
Ktt
1
−
−
=−=
α
o
C.
11
1
' 72,2 72
0,24% 5%
72,2
cc
c
tt
t
−−
= =<
 đạt.
t
c2
=
.()
0,4598.(72,5 27)
27 30,02
6,9362

ctbk
k
Ktt
t
2
−
−
+=+=
α
o
C
%%,
,
'
5034
27
092827
t
tt
2c
2c2c
<=
−
=
−
 đạt.
Cửa có chiều rộng 1,1m; chiều cao 1,25m. Hầm sấy có 2 cửa. Diện tích tất cả
các cửa của hầm sấy:
F
c

= 2.1,1.1,25 = 2,75 (m
2
).
t
tb
= t
tb
– t
K
= 65 – 25 = 40
o
C là hiệu số nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy
và không khí ngoài hầm sấy.
Từ (41), tính được:
q
c
=
0,4598.7,84.45,5
.3600 656,079
900
=
(J/kg).
3.5) Nhiệt tổn thất do mở cửa:
Theo kinh nghiệm, nhiệt tổn thất do mở cửa thường khoảng 10% tổng tổn thất
nhiệt qua tường và qua nền.
q
mc
= 0,1.(q
t
+ q

n
) = 0,1.(57016,87 + 9018,24) = 6603,511 (J/kg).
Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh:
q
m
= q
t
+ q
tr
+ q
n
+ q
c
+ q
mc
= 57016,87 + 5326,272 + 9018,24 + 656,079 + 6603,511
= 78620,972 (J/kg) = 78,62 (kJ/kg).
Lượng nhiệt tổn thất chung:
q
∑
= q
VL
+ q
VC
+ q
m
= 62,949 + 11,3 + 78,62 = 152,869 (kJ/kg).
Từ (15), ta tính được lượng nhiệt bổ sung thực tế:

= C

H2O
θ
1
- (q
VL
+ q
VC
+ q
m
).
= 4,18.27 – 152,869 = -40,01 (kJ/kg).
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 23
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC
Vẽ đồ thò sấy thực:
to
t1
t2
H
xo=x1 x2
x
A
C'
C
B
H'2
ϕ1
Ta có: H
2
= H

1
+ (x'
2
– x
1
) [3]
với: x'
2
là hàm ẩm của không khí sau khi ra khỏi hầm sấy của quá trình sấy
thực.
H là entanpy của không khí ẩm được tính theo công thức sau:
H = h
k
+ x.h
a
[3]
h
k
, h
a
: entanpy của 1kg không khí khô và của 1kg hơi nước.
h
k
= C
pk
.t [3]
h
a
= r + C
pa

.t [3]
 x'
2
=
tCr
tCrxttC
2pa
1pao21pk
−+
−++− )()(
C
pk
, C
pa
, r: nhiệt dung riêng của không khí khô, của hơi nước và ẩn nhiệt hoá
hơi.
C
pk
= 1,004 kJ/kg.K
C
pa
= 1,842 kJ/kg.K
r = 2500 kJ/kg
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 24
 x'
2
=
1,004(100 45) 0,017(2500 1,842.100 40,01)
0,0402

2500 1,842.45 40,01
−+ ++
=
++
Các thông số của quá trình sấy thực:
H’
2
= C
pk
.t
2
+ x
2
.(r + C
pa
.t
2
)
= 1,004.45 + 0,0403.(2500 + 1,842.45) = 149,2705 (kJ/kgkkk).
P
b2
= exp
2
4026,42 4026,42
12 exp 12 0,0949
235,5 235,5 45t


−=−=


++


(bar)
'
'
2
2
'
2
0,0402
64,07%
(0,621 ) 0,0949.(0,621 0,0402)
Bx
Pbx
ϕ===
++
Lượng không khí cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm trong quá trình sấy thực:
l’ =
'
2
11
45,8716
0,0402 0,0184
o
xx
==
−−
(kgkkk/kg ẩm).
Lượng không khí khô cần trong quá trình sấy thực:

L’ = W.l’ = 900 . 45,8716 = 41284,44 (kgkkk/h).
v Tính toán để lập bảng cân bằng nhiệt:
Lượng nhiệt tiêu hao q:
q = l’(H
1
– H
o
) = 45,8716. (149 – 74) = 3440,37 (kJ/kg ẩm).
Lượng nhiệt có ích:
q
1
= i
2
– C
a
.θ
1
= (r + C
pa
.t
2
) – C
a
.θ
1
= (2500 + 1,842 . 45) – 4,18 . 27 = 2470,03 (kJ/kg ẩm).
Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi:
q
2
= l’.C

TNS
.(t
2
– t
o
) [3]
C
TNS
= C
pk
+ C
pa
.x
o
= 1,004 + 1,842 . 0,0184 = 1,03789 (kJ/kg.K).
Từ (49), tính được:
q
2
= 45,8716 . 1,03789 . (45 – 27) = 856,9765 (kJ/kg ẩm).
Tổng lượng nhiệt có ích và các tổn thất:
q’ = q
1
+ q
2
+
q
∑
= 2470,03 + 856,9765 + 152,869 = 3479,8765 (kJ/kg ẩm).
Theo nguyên tắc cân bằng nhiệt thì q = q’, nhưng do sai số trong quá trình tính
toán nên q

≠
q’
Sai số ε =
' 3440,37 3479,8765
1,15% 5%
3440,37
qq
q
−−
= =<
 Sai số chấp nhận được.
THIẾT KẾ HẦM SẤY GVHD: TRẦN HÙNG DŨNG
SVTH : TRẦN THỊ THU HƯƠNG Trang 25
Bảng 3:Bảng cân bằng nhiệt:
STT
Đại lượng Ký hiệu kJ/kg ẩm %
1 Nhiệt lượng có ích q
1
2470,03 71,79
2 Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy q
2
856,9765 24,91
3 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy q
VL
62,949 1,83
4
Tổn thất nhiệt do thiết bò chuyền
tải
q
VC

11,3 0,33
5 Tổn thất nhiệt ra môi trường q
m
78,62 2,28
6 Tổng lượng nhiệt tính toán q' 3479,8765
7 Tổng lượng nhiệt tiêu hao q 3440,37
8 Sai số
ε
1,15
Từ bảng cân bằng nhiệt trên, ta nhận thấy hiệu suất của thiết bò sấy:
η
Τ
= 71,79%
Trong các tổn thất, tổn thất do tác nhân sấy gây ra là lớn nhất (24,91%), tổn
thất do vật liệu sấy và thiết bò chuyền tải rất bé, coi như không đáng kể.