Thiết kế thiết bị sấy hầm để sấy khoai tây cắt lát

Đ n QT & TBCK GVHD: Lê Nguyên Đương
1SVTH : Nguyn Tân Thưng
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỂ TÀI:
Thiết kế thiết bị sấy hầm để sấy khoai tây cắt lt, năng suất 200 tấn/năm.
Điều kiện thiết kế:
- Độ ẩm ban đầu 80%, độ ẩm sản phẩm khô 8%.
- Không khí bên ngoài 20
0
C và độ ẩm 85%.
- Chế độ sấy: nhiệt độ tc nhân vào 70
0
C, thời gian sấy trong 15 giờ.
- Năng lượng: hơi nước có p suất 5 bar.
2SVTH : Nguyn Tân Thưng
Đ n QT & TBCK GVHD: Lê Nguyên Đương
LỜI NÓI ĐẦU
Kỹ thuật chế biến và bảo quản thực phẩm hiện nay đang ngày càng có xu
hướng pht triển mạnh. Trong đó kỹ thuật bảo quản bằng phương php sấy khô sản
phẩm là một trong những phương php đang được p dụng rất phổ biến và hiệu
quả hiện nay. Ví dụ như nhãn sấy khô, chuối sấy khô, ngô sấy, khoai tấy sấy …
Nhằm trang bị cho kỹ sư ngành Công Nghệ Thực Phẩm trước khi ra
trường những kiến thức cơ bản nhất về kỹ thuật sấy, sinh viên của Viện CNSH &
TP, trong chương trình đào tạo, đã được làm đ n môn học. Để có một ci nhìn
trực quan và thực tế hơn, trong qu trình làm đ n, em đã được giao đề tài cụ
thể là “ thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai tây với năng suất 200
tấn/năm”. Bản đ n gm cc phần chính như sau:
Chương I: Tổng quan về hệ thống sấy hầm
Chương II: Tính toán quá trình sấy lý thuyết
Chương III: Xác định kích thước cơ bản của thiết bị sấy
Chương IV: Tính toán quá trình sấy thực

Chương V: Tính chọn calorifer và các thiết bị phụ
Em xin chân thành cảm ơn cc thầy cô gio trong bộ môn QT & TBCK,
thầy gio LÊ NGUYÊN ĐƯƠNG đã giúp em hoàn thành đ n này. Tuy nhiên, do
hạn chế về mặt kiến thức lý thuyết và thực tế nên bản đ n này sẽ không trnh
khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý của cc thầy cô
cũng như cc bạn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Tân Thưng
3SVTH : Nguyn Tân Thưng
Đ n QT & TBCK GVHD: Lê Nguyên Đương
MỤC LỤC
L

Ờ I

NÓI

ĐẦ U

2
M ỤC L

Ụ C

.

3
C hương

I : T

ỔNG QUAN VỀ

H Ệ T

HỐNG SẤY HẦ M



.

5
I

. Hệ thống s ấy

hầ m

.

5
I

I . Hệ

thống s ấy hầm để

s ấy khoai tâ y

5
C hương

I I

: T Í

NH T

OÁN QUÁ T

R Ì

NH

SẤY L Ý T

HU Y ẾT



.8
I

. T ính năng s uất

s ấy

t r

ong một gi ờ

.

8
I

I . T

ính lượng ẩm bốc hơi t r

ong một gi ờ

8
I

I I

. C họn chế

độ s ấy

8
I

V. T ính ton qu

t r

ình s ấy

lý thuyế t

.9
C hương

I I

I : XÁC

Đ Ị

NH K Í

C H

T H Ư

ỚC

C Ơ B Ả N



.

13


C ỦA

T H I

Ế T

B Ị

SẤ Y

.

13
I

. Xc định tiết diện hầm s ấ y

.

13
I

I . T

hiết bị C huyền tả i

14
I

I I

. Kích thước tường bao và t r

ần hầm s ấ y

.

16
C hương

I V: T

Í NH T

OÁN QUÁ T

R Ì

NH SẤY T

H ỰC



.

17
I

. T ổn thất nhiệt do vật liệu s ấy

mang đi qV

.

17
I

I . T

ổn thất do thiết bị chuyền tải mang r

a khỏi hầ m

.

17
I

I I

. T

ổn t hất

r a môi t r

ườn g

.18
I

V. T ổng tổn thất nhiệt t r

ong qu t r ình s ấy

thự c

.

21
C hương

V: T Í

NH C HỌN

C A L

O RI F E

R VÀ

T H I Ế

T

B Ị

PH Ụ

.23
4SVTH : Nguyn Tân Thưng
Đ n QT & TBCK GVHD: Lê Nguyên Đương
I

. T ính chọn calo r

i f

er

.

23
I

I .

T

ính ton khí động và chọn quạt gi ó

.

25
T

À I L

I Ệ

U T

HAM KHẢ O



.

28
5SVTH : Nguyn Tân Thưng
Đ n QT & TBCK GVHD: Lê Nguyên Đương
Chương I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẤY HẦM
I. Hệ thống sấy hầm
Cũng như hệ thống sấy bung, hệ thống sấy hầm là một trong những hệ
thống sấy đối lưu phổ biến nhất. Nhưng khc với hệ thống sấy bung, hệ thống sấy
hầm có thể sấy liên tục hoặc bn liên tục với năng suất lớn và phương php tổ chức
trao đổi nhiệt chỉ có thể đối lưu cưỡng bức, nghĩa là bắt buộc phải dùng quạt.
Thiết bị truyền tải trong hệ thống sấy hầm có thể là băng tải hoặc gm nhiều
xe goòng. Băng tải trong hệ thống sấy hầm dạng xích kim loại có nhiệm vụ chứa
và vận chuyển vật liệu sấy, đng thời cho tc nhân sấy đi qua băng tải để xuyên
qua vật liệu sấy thực hiện qu trình trao đổi nhiệt - ẩm.
Cấu tạo của hệ thống sấy hầm bao gm ba phân chính: hầm sấy, calorifer và
quạt. Hầm sấy là hầm dài từ 10 đến 20 hoặc 30 m, trong đó vật liệu sấy và tc nhân
sấy thực hiện qu trình trao đổi nhiệt - ẩm. Cc hệ thống sấy hầm có thể tổ chức
cho tc nhân sấy và vật liệu sấy đi cùng chiều hoặc là ngược chiều, hoặc zích zắc,
hi lưu hay không hi lưu tùy thuộc vào mục đích thiết kế.
II. Hệ thống sấy hầm để sấy khoai tây
Một câu hỏi đặt ra ở đây là tại sao phải sấy khoai tây?
6SVTH : Nguyn Tân Thưng

Đ n QT & TBCK GVHD: Lê Nguyên Đương
Như chúng ta đã biết, khoai tây là một loại thực phẩm giàu chất dinh dưỡng.
Khoai tây là loại thực phẩm rất phổ biến, có hàng trăm loại khc nhau. Chúng được
phân biệt dựa trên kích thước, hình dạng, màu sắc và mùi vị. Ở nhiều quốc gia, đặc
biệt là châu Âu và Mỹ, đây là một loại thực phẩm quen thuộc. Chúng cũng là một
trong những thực phẩm giàu dưỡng chất nhất. Trong 150g khoai tây cung cấp
khoảng 45% vitamin C cho nhu cầu hàng ngày của bạn. Chúng có ít năng lượng
hơn bưởi, nhiều kali hơn chuối và cung cấp nhiều sắt hơn cc loại rau củ khc.
Khoai tây còn giàu chất xơ, vitamin B6 và khong chất như đng, mangan
Tuy nhiên khoai tây là củ có thời gian thu hoạch tương đối ngắn, bảo quản
tươi lại rất khó khăn do đó phải sơ chế thành dạng nguyên liệu có thể giữ lâu ngày
được. Khoai tây thường được sơ chế thành dạng lt. Quy trình sơ chế thành dạng
lt, tóm tắt, gm cc công đoạn sau:
Củ tươi – ngâm – rửa – thái lát – phơi sấy – xử lý – thành phẩm.
Đối với củ tươi, ngay sau khi thi, ở bề mặt lt thường có "nhựa" chảy ra
làm cho bề mặt lt rất chóng bị sẫm màu do bị oxy hóa. Để trnh hiện tượng này,
sau khi thi, lt được ngâm ngay trong nước sạch hoặc trong dung dịch xử lý.
Khoai lang và sắn có thể ngâm vào dung dịch nước vôi trong khoảng 30 phút, làm
như vậy lt sau này sẽ có màu trắng đẹp. Riêng khoai tây ngâm trong dung dịch
natri sunfit (Na
2
SO
3
) hoặc natri bisunfit (NaHSO
3
) tỷ lệ 1‰ so với khối lượng củ
tươi. Thời gian ngâm 30 phút. Tất cả cc lt sau khi ngâm xử lý được vớt lên rổ, r
hoặc những mặt thong nhằm làm cho lt thot bớt nước. Cần đảo trộn lt để tăng
khả năng thot nước. Sau khi xử lý đưa lt về sấy. Để giảm bớt thời gian sấy, lt
nên được hong gió trước để làm se lớp bề mặt.

Những yêu cầu khi sấy lt: Cc lt khi đã được hong cho se lớp mặt được
xếp lên cc khay sấy. Chiều dầy của lớp lt trên khay khoảng 20mm. Cc lt nếu
được xếp lộn xộn trên khay thì càng tốt vì như vậy tăng được bề mặt bay hơi nước.
Khay sấy làm bằng nhôm có đục lỗ, cũng có thể làm mặt khay bằng tre nứa đan,
kích thước lỗ 10 x 10mm (đan hình mắt co). Nhiệt độ không khí nóng khi cho tiếp
xúc với sản phẩm sấy phải đảm bảo được cc yêu cầu: Nung nóng sản phẩm để
làm bay hơi ẩm, nhưng không được làm biến đổi chất lượng của chúng.
Giai đoạn đầu của qu trình sấy, nhiệt cung cấp chủ yếu là để làm nóng sản
phẩm sấy. Khi nhiệt độ ở lớp bề mặt sản phẩm tăng dần để đạt tới nhiệt độ bay hơi
7SVTH : Nguyn Tân Thưng
Đ n QT & TBCK GVHD: Lê Nguyên Đương
thì lượng ẩm ở bề mặt lt thot ra rất mạnh. Qu trình bay hơi ở lớp bề mặt xảy ra
đng thời với qu trình chuyển dịch ẩm từ trong lòng vật liệu ra lớp bề mặt. Nhiệt
dần dần tc dụng sâu vào phía trong lòng làm cho nhiệt độ phía trong của lt tăng
lên, thúc đẩy thêm qu trình chuyển dịch ẩm từ trong lòng vật chất ra lớp bề mặt.
Thời gian khô của cc lt thường không đng đều, do đó cần phải đảo trộn: Đảo
trộn ngay trên một khay và đảo trộn giữa cc khay. Nếu thực hiện tốt việc đảo trộn,
có thể làm giảm được 1/3 thời gian sấy. Tuy nhiên, việc đảo trộn ở một số thiết bị
sấy không thực hiện được (như kiểu thiết bị đường hầm), do đó biện php tốt nhất
là bố trí và kết cấu thiết bị thích hợp để tăng khả năng phân bổ nhiệt tương đối
đng đều ở cc tầng khay và khu vực sấy.
Với loại thiết bị có khả năng truyền nhiệt và thot ẩm tốt, sau 8 – 10 giờ có
thể làm khô được khối lt xuống độ ẩm cuối cùng là 12 – 12,5%. Cc lt sau khi
sấy nhất thiết phải được làm nguội mới đưa vào bảo quản.
8SVTH : Nguyn Tân Thưng
Đ n QT & TBCK GVHD: Lê Nguyên Đương
Chương II: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT
I. Tính năng suất sấy trong một giờ
Năng suất sấy trong hệ thống sấy hầm là sản lượng thành phẩm trong một năm.
G = 200.10

3
kg/năm. Vật liệu vào và ra khỏi thiết bị sấy có độ ẩm tương đối là
1
= 80%,
2
= 8%. Giả thiết rằng thiết bị làm việc 300 ngày/năm và mỗi ngày làm
việc 20 giờ.
Năng suất sấy trong một giờ là:
G
G 200.1000
33, 334
2
T 300.20
(kg/h)
Khối lượng vật liệu sấy vào thiết bị:
G G .
1
1 2
1
2
33, 334.
1 0, 08
1
1 0, 8
153, 334
(kg/h)
II. Tính lượng ẩm bốc hơi trong một giờ
W=G
1
G

2
153, 334 33, 334 120
(kgẩm/h)
III. Chọn chế độ sấy
Chọn hệ thống sấy hầm không hi lưu, tc nhân sấy là không khí nóng đi cùng
chiều với vật liệu sấy.
Thông số không khí ngoài trời: t
0
= 20
0
C và
0
= 85%
Chọn nhiệt độ tc nhân sấy vào hầm sấy: t
1
= 130
0
C, dung đ thị ta tra được nhiệt
độ nhiệt kế ướt tương ứng là: t
ư
= 39
0
C
Nhiệt độ tc nhân sấy ra khỏi
lượng do tc nhân sấy mang đi, lại vừa đảm bảo không xảy ra hiện tượng đọng
sương.
Ở đây ta chọn độ chênh nhiệt độ khô ướt của không khí ra khỏi hầm sấy là ∆t =
7
0
C

◊
nhiệt độ không khí ra khỏi hầm sấy là: t
2
= t
ư
+ ∆t = 39 + 7 =
46
0
C
Chế độ lưu động của khí trong hầm là chế độ tuần hoàn cưỡng bức mạnh với tốc
độ môi chất ≥ 2 m/s.
Nhiệt độ không khí bên ngoài (trong phân xưởng ) là t
0
= 20
0
C, =
85% Nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi hầm: t
v2
= t
2
- ∆t, ta chọn ∆t = 6
0
C
◊
t
v2
= 46 – 6 = 40
0
C
Thời gian sấy chọn theo kinh nghiệm: τ = 15 giờ

Ngun năng lượng để cung cấp nhiệt cho tc nhân sấy là hơi nước bão hoà ở p
suất 5 bar.
IV. Tính toán quá trình sấy lý thuyết
Ta có sơ đ nguyên lý hệ thống sấy như hình vẽ:
Trong đó: 1 Quạt, 2: Calorifer, 3: Hầm sấy
Đ thị I – d khảo st qu trình sấy lý thuyết được thể hiện như hình vẽ:
Từ cặp thông số ( t
0
= 20
0
C, = 85%) ta dùng công thức giải tích hoặc là
dùng phương php đ thị I – d ta tìm được cc thông số ứng với cc điểm tương
ứng trên đ thị.
t
Pb 12
4026, 42
12
4026, 42
0, 0233
(bar)
235, 5 t
0
235, 5 20
d
0
0, 621.
B
.Pb
.Pb
(kg/kgkk)


d
0
= 0,01264 (kg ẩm/kg kk )
I
0
= 1,004.t
0
+ d(2500 + 1,842.t
0
) = 52,139 (kJ/kgkk )
Nhiệt dung riêng dẫn xuất :
C
dx
(d
0
) = C
pk
+ C
pa
.d
0
= 1,004 + 1,842.0,01264 = 1,027 (kJ/kg)
Thông số của tc nhân sấy tại điểm sau khi ra khỏi calorifer:
t
1
= 130
0
C, với d
1

= d
0
= 0,01264 (kg/kgkk )
I
1
= 1,004.t
1
+ d
1
.(2500 + 1,842.t
1
) = 165,139 (kJ/kgkk)
Phân p suất bão hoà hơi nước ở nhiệt độ t
1
= 130
0
C là:
Pb 12
4026, 42
12
4026, 42
2, 6746
(bar)
235, 5 t
1
745
.d
235, 5 130
745
.0, 01242

Độ ẩm tương đối:
1
750
0

750
0, 73
(%)
Pb
1
. 0, 621 d
0
2, 6746. 0, 621 0, 01242
B Pb
1
.
1
0, 8417
3
Khối lượng riêng :
k

1
R
k
. 273
(kg/m )
1
Thông số của tc nhân sấy sau qu trình sấy lý thuyết (I
2

= I
1
)
I
2
= 1,004.t
2
+ d
20
.(2500 – 1,842.t
2
)
d
20
I
2
1, 004.t
2
165,139 1, 004.46
0, 049
(kgẩm/kgkk )
2500 1,
004.t
2
2500 1, 004.46
Phân p suất bão hòa hơi nước P
b2
ở nhiệt độ t
2
= 46

0
C là :
t
20
0
Pb
20
12
4026, 42
12
4026, 42
0, 09991
(bar )
235, 5
t
20
235, 5 46
Độ ẩm tương đối
20
là:
745
.d
750
20

745
.0, 0485
750
0, 7305 73, 05
(%)

Pb
20
. 0, 621
d
20
0, 09991. 0, 621 0, 049
B Pb
2
.
2
1, 0052
3
Khối lượng riêng :
k
2
R
k
. 273
(kg/m )
2
Lưu lượng không khí cần thiết để bốc hơi một kg ẩm là:
l
1 1
27, 311
(kgkk/kg ẩm)
d
20
d
1
0, 049 0, 01264

Lưu lượng không khí cẩn thiết để bốc hơi W = 120 kg ẩm/h là:
L
0
= W.l
0
= 120.27,311 = 3277,487 (kgkk/h )
Nhiệt lượng tiêu hao trong qu trình sấy lý thuyết:
q
0
= l
0
.(I
1
– I
0
) = 27,311.(165,139 – 52,139 ) = 3086,25 (kJ/kg ẩm)
Q
0
= q
0
.W = 3086,25.120 = 370358 (kJ/h)
k
Chương III: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN
CỦA THIẾT BỊ SẤY
Chọn kiểu thiết bị sấy như hình vẽ
Trong thiết bị này, qu trình sấy xảy ra ở trong hầm. Kích thước cơ bản gm
chiều rộng B
h
, chiều cao H
h

và chiều dài L
h
.
I. Xác định tiết diện hầm sấy
Tiết diện hầm BxH được xc định theo điều kiện thông gió, còn chiều dài
hầm sấy xc định theo thời gian sấy và năng suất sấy.
Tiết diện thông gió trong phần sấy của hần phải thỏa mãn đk thông gió, tức là:
F
V
0
v
k
Ở đây, v
k
là tốc độ môi chất trong hầm. Theo trên ta đã chọn chế độ tuần hoàn
cưỡng bức mạnh. Tức là v
k
≥ 2m/s.
Việc chọn v
k
ảnh hưởng đến kích thước thiết bị và tính kinh tế của hệ thống.
Nếu chọn v
k
lớn thì tiết diện hầm sẽ nhỏ và như vậy để thỏa mãn điều kiện về thời
gian sấy và năng suất sấy, chiều dài hầm sấy sẽ lớn. Ngược lại nếu chọn v
k
nhỏ thì
tiết diện hầm sẽ tương đối lớn và chiều dài sẽ nhỏ hơn. Mặt khc, tốc độ khí lớn sẽ
dẫn đến tăng năng lượng để vận chuyển khí. Xét riêng về kích thước thiết bị ta
k

cũng chọn tốc độ v
k
hợp lý để cho kích thước thiết bị hợp lý ( kích thước thiết bị
cũng ảnh hưởng đến tổn thất nhiệt vào môi trường ).
Vậy ta chọn tốc độ lưu động của khí trong hầm là v
k
= 2 (m/s)
Tiết diện thông gió của hầm là:
F
V
0
3549, 066
0, 4929
2
3600.v
k
3600.2
(m )
Chọn hệ số điền đầy tiết diện phần sấy của hầm,
F
= 0,65
F
F
k
0, 4929
1, 408
2
Tiết diện tổng của phần sấy:
s
1

F
1 0, 65
(m )
II. Thiết bị chuyền tải
Ở đây ta chọn thiết bị chuyền tải là xe goòng và kích thước xe goòng được
tính như sau:
Chọn chiều rộng của xe goong: B
x
= 1000mm
Cc kích thước khc: H = ∆B = 50 mm
◊
chiều rộng hầm sấy: B
h
= B
x
+ 2. ∆B = 1000 + 2.50 = 1100 (mm)
Chiều cao hầm sấy:
H
h
F
s
1, 048
1, 28
B
h
1, 2
(m) = 1280 (mm)
Chiều cao xe goong: H
x
= 1280 – 50 = 1230 (mm)

Chiều cao sàn xe: H
x
= 200 (mm)
Tiết diện cản trở trong hầm sấy: F
c
= F
s
– F
k
=1,408 – 0,4929 = 0,9154 (m
2
)
Chọn chiều dày của lớp vật liệu sấy trên khay là: H
vls
= 60 mm
Số khay sấy chứa trên xe gong là:
n
F
c
H
vls
.B
x
15, 263
khay
Chọn lại n = 15 khay
Khoảng cch giữa cc khay sấy:
H
k
H

x
n.H
v
l
s
n
22
(mm)
Chọn lại:
Chiều cao xe goong: H
x
= 1,25 m
Chiều rộng xe: B
x
= 1 (m)
Số khay chứa VLS: 15 khay
Chiều dày lớp vật liệu sấy trên khay: 0,06 (m)
Khoảng cch giữa cc khay: 0,025 (m)
Chiều rộng hầm sấy: B
h
= 1,1 (m)
Chiều cao hầm sấy: H
h
= 1,275 (m)
Tiết diện cản trở: F
c
= 0,9 (m
2
)
Tiết diện toàn bộ: F

s
= 1,4025 (m
2
)
Tính lại hệ số điền đầy:
F
= F
c
/F
s
= 0,6417
◊
Như vậy phù hợp với giả thiết đã chọn
Tính chiều dài xe goong:
Chọn mỗi khay chứa được 8 kg vật liệu ẩm, khối lượng riêng của khoai tây là
kt
= 1034 kg/m
3
◊
thể tích khoai tây trên một khay sấy
là:
V
kt
G
k
8
7, 7369.10
3
kt
1034

(m
3
)
Chiều dài một khay sấy (cũng chính là chiều dài xe goong )
L
Ỹ

V
kt

7, 7369.10
3
0, 65
x
1 .H .B
1 0, 8 .0,
06.1
(m) = 650 (mm)
k vls x
n
G . 153, 334.15
19,167
Tính số xe goong cần thiết trong hầm sấy:
1
G
x
15.8
xe
Chọn lại số xe: n = 20 xe
Khoảng cch phần bù tại vị trí cửa hầm sấy: L = 1 m

Chiều dài hầm sấy là: L
h
= n.L
x
+ 2. L = 20.0,65 + 2.1 = 15 (m)
III. Kích thước tường bao và trần hầm sấy
Tường bao quanh hầm sấy gm 3 lớp. Bên trong là lớp gạch đỏ dày = 110
mm với hệ số dẫn nhiệt = 0,7 W/mK. Ở giữa là lớp cch nhiệt dày = 50 mm
với hệ số dẫn nhiệt = 0,053 W/mK. Ngoài cùng là lớp tôn bảo vệ.
Trần hầm sấy cũng bao gm 3 lớp. Trong là bê tong dày 100 mm với hệ số
dẫn nhiệt 0,7 W/mK. Lớp cch nhiệt dày 50 mm với hệ số dẫn nhiệt 0,053 W/mK.
Ngoài cùng là lớp tôn bảo vệ.
Kết cấu tổng thể của hầm sấy được trình bày như ở bản vẽ.
Q
Chương IV: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC
I. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi q
V
Để tính tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi, trước hết ta phải biết nhiệt độ
vật liệu sấy ra khỏi hầm sấy t
v2
và nhiệt dung riêng của nó C
v2
. Theo kinh nghiệm,
trong sấy nông sản, nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy lấy thấp hơn nhiệt tc
nhân sấy tương ứng từ 5÷ 10
0
C. Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy và tc nhân
sấy đi cùng chiều nhau nên:
t
V2

= t
2
– (5 ÷ 10
0
C) ta chọn t
V2
= 46 – 6 = 40
0
C
Nhiệt dung riêng của khoai tây là : C
k
= 1,4214 (kJ/kgK), do đó khoai tây có
nhiệt dung riêng khi ra khỏi hầm sấy là:
C
v2
= C
k
.(1-
2
) + C
a
.
2
= 1,4214.(1 – 0,08) + 4,18.0,08 = 1,642
(kJ/kgK) Tổn thất do vật liệu sấy mang đi bằng:
Q
v
= G
2
.C

v2
.(t
v2
– t
v1
) = 33,334.1,642.(40 – 20) = 1094,74 (kJ/h)
q
Q
V
1094, 74
9,122
(kJ/kgẩm)
V
W 120
II. Tổn thất do thiết bị chuyền tải mang ra khỏi hầm
- Tổn thất do xe goòng mang đi.
Xe goòng làm bằng thép CT3 có khối lượng một xe G
x
= 40 kg. Theo phụ lục 4,
nhiệt dung riêng của thép là: C
x
= 0,5 kJ/kgK. Vì là thép nên nhiệt độ xe goòng lúc
ra khỏi hầm sấy lấy bằng nhiệt độ tc nhân sấy: t
x2
= t
1
= 46
0
C do đó
n.G

x
.C
x
.
x
t
x
2
t
x1
20.40.0, 5. 46 20
693, 333
(kJ/h)
15
q
Q
x
693, 333
5, 77
(kJ/kgẩm)
x
W 120
- Tổn thất do khay sấy mang đi
Q
Khay đựng vật liệu sấy được làm bằng nhôm, mỗi khay có trọng lượng là 1,5 kg.
Nhiệt độ của khay ra khỏi hầm sấy cũng là nhiệt độ của tc nhân sấy, t
k2
= t
1
=

46
0
C. Theo phụ lục 4, nhiệt dung riêng của nhôm là, C
k
= 0,86 kJ/kgK. Do đó tổn
thất do khay sấy mang đi sẽ là:
11.n.G
k
.
k
t
k
2
t
k

1
15.20.1, 5.0, 86. 46 20
670, 8
15
(kJ/h)
q
Q
k
670, 8
5, 589
(kJ/kgẩm)
k
W 120
Như vậy tổn thất do thiết bị chuyền tải là:

Q
CT
= Q
x
+ Q
k
= 693,333 + 670,8 = 1364,133 (kJ/h)
q
Q
CT
1364,133
11, 367
(kJ/kgẩm)
CT
W 120
III. Tổn thất ra môi trường
Phân bố nhiệt độ qua tường hầm sấy
- Tổn thất qua tường bao
Q
t
= k.F
xq
. t
tb
k
1
k: hệ số truyền nhiệt, .

1

1



2


1
1 1 2
2
i
,
i
: chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của cc lớp vật liệu
1
: Hệ số tỏa nhiệt đối lưu cưỡng bức của tc nhân sấy với bề mặt tường, W/mK
Theo bảng 3 tài liệu [2] ta có hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức khi khí chuyển
động dọc theo bề mặt vch, đối với bề mặt nhm, v < 5 m/s
1
= 6,15 + 4,18.v = 6,15 + 4,18.2 = 14,51 (W/m
2
K)
2
: Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên từ tường tới không khí bên ngoài,
2
=
0
.
t
Để tính hệ số

2
này ta giả thiết độ chênh nhietj độ từ bề mặt vch
t = t
w4
– t
0
= 12,5K
Theo bảng 1 tài liệu [2] ta có
0
= 3,8525 W/m
2
K
Theo bảng 2 tài liệu [2] ta có
t
= 0,98
◊
2
= 3,8525.0,98 = 3,77545(W/m
2
K)
Thay số
◊
k = 0,69719 W/m
2
K
t
tb
: Độ chênh nhiệt độ trung bình, t
tb
= t

k
– t
0
t
k
= 0,5.(t
1
+ t
2
) = 0,5.(130 + 46) = 88
0
C
◊
t
tb
= 88 – 20 = 68 K
Mật độ dòng nhiệt qua tường là: q
t
= k. t
tb
= 47,409 (W/m
2
)
Kiểm tra lại độ chênh nhiệt độ giữa bề mặt ngoài tường và không khí là:
t = q/
2
= 47,409/3,77545 = 12,43 K
.
Như vậy giả thiết ở trên là hợp lý
Diện tích xung quanh của hầm sấy (kể cả phần cửa ) là:

F
xq
= 2.(L
h
+ 2.B
h
).H
h
= 43,86 (m
2
)
Tổn thất nhiệt qua tường bao: Q
t
= k.F
xq
. t
tb
= 2079,35 (W)
- Tổn thất nhiệt qua trần hầm sấy
Q
tr
= k
tr
.F
tr
. t
tb
Theo trên t
tb
= 68K

Hệ số truyền nhiệt k được tính theo công thức:
k
tr
1
1

1



2


1
1 1 2
2
1
= 14,51 W/m
2
K
1
= 0,1 m;
1
= 0,7 W/mK;
2
= 0,05 m;
2
= 0,053 W/mK
Hệ số tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên của không khí bên ngoài (trần hầm sấy nằm
ngang) là:

tr
1, 3.
t
uong
1, 3.3, 77545 4, 908
(W/m
2
K)
◊
k
tr
= 0,7358 (W/m
2
K)
Diện tích trần hầm sấy: F = L
h
.B
h
= 15.1,1 = 16,5 (m
2
)
Tổn thất nhiệt qua trần:
Q
tr
= F
tr
.k
tr
. t
tb

= 825,657 (W)
- Tổn thất nhiệt qua nền
Nhiệt độ trung bình của tc nhân sấy là: t
k
= ( 46 + 130)/2 = 88
0
C
Và khoảng cch từ hầm đến phân xưởng là 2m
Tra bảng 7.1 tài liệu [1] ta có tổn thất nhiệt riêng qua 1 m
2
nền là:
q
n
= 53,38 W/m
2
Diện tích nền hầm sấy: F
n
= F
tr
= 16,5 m
2
Nhiệt tổn thất qua nền là: Q
n
= F
n
.q
n
= 16,5.53,38 = 880,77 (W)
◊
Vậy tổng tổn thất nhiệt ra môi trường là:

Q
mt
= Q
xq
+ Q
tr
+ Q
n
= 3785,787 (W) = 13628,834 (kJ/h)
Tính cho 1kg ẩm: q
mt
= Q
mt
/W = 113,57 (kJ/kg ẩm)
IV. Tổng tổn thất nhiệt trong quá trình sấy thực
= C
n
.t
v1
– ( q
v
+ q
ct
+ q
mt
)
= 4,185.20 – ( 9,122 + 11,367 + 113,57) = - 50,361 (kJ/kg ẩm)
V. Tính toán quá trình sấy thực
Đ thị I – d biểu diễn qu trình sấy thực
Thông số trạng thi thực của không khí ra khỏi hầm sấy được xc định:

Entanpi sau qu trình sấy thực:
i
2t
i
20
163, 295
(kJ/kg kk)
l
2
t
2
t
d
i 1,
004.t
0, 0484
Độ chứa hơi:
2t
2
(kg/kgkk)
2500 1,
842.t
2
B.d
0, 72 72%
Độ ẩm tương đối thực tế:
2
t
Pb
2

.(0, 621 d
2
t
)
Tiêu hao không khí thực tế
l
d
2
t
1
27, 893
(kgkk/kg ẩm)
d
1
Lượng không khí cần để bốc hơi W = 120 kg ẩm là
L = l.W = 27,893.120 = 3347,28 (kgkk/h)
Tiêu hao nhiệt thực tế
q = l.(I
1
– I
0
) = 27,893.(165,139 – 52,139) = 3151,978 (kJ/kg ẩm)
Tính cho W = 120 kg ẩm/h : Q = q.W = 3151,987.120 = 378245,02 (kJ/h)
= 105,06 (kW)
◊
Chương V: TÍNH CHỌN CALORIFER VÀ THIẾT BỊ PHỤ
I. Tính chọn calorifer
Công suất nhiệt của calorifer:
Q

ca
l
Q 105, 06
110, 589
s
0, 95
(kW)
Với η
s
= 0,95 là hiệu suất nhiệt của calorifer
Tiêu hao hơi của calorifer
D
Q
ca
l
, kJ/kg
i
h
i '
Trong đó: i
h
, entanpi của hơi nước vào calorifer, i
h
= i” kJ/kg
i’ , entanpi của nước ngưng, kJ/kg
Với p suất của hơi nước P = 5bar
◊
i” = 2749 kJ/kg
i’ = 640 kJ/kg
D

110, 589
0, 052
(kg/s) = 188,772 (kg/h)
2749 640
Ở đây ta chọn dùng 2 calorifer nên tiêu hao hơi trên 1calorifer là: D = 94,386 kg/h
Xc định bề mặt trao đổi nhiệt của calorifer
F
Q
cal
.
s
k. t
tb
Độ chênh nhiệt độ trung bình
t
tb
t
1
t
2
.
t
t
ln


1
t
Δt
1

= t
h
– t
0
= 152 – 20 = 132 K
Δt
2
= t
h
– t
1
= 152 – 130 = 22 K
Hệ số hiệu đính: ε = 1
◊
t
t
b
132 22
.1 61, 39
ln
132
22
(K)
Hệ số truyền nhiệt k được xc định theo bảng 4 ở phần phụ lục
Ở đây ta giả thiết lưu tốc của không khí qua calorifer là : ρυ = 4 kg/m
2
s
◊
k = 20,8
W/m

2
K Bề mặt truyền
nhiệt
105, 06.10
3
F
20, 8.61,
39
82, 276
(m
2
)
Ta sử dụng 2 calorifer, 1 chiếc có bề mặt truyền nhiệt là: F = 82,276/2 = 41,18 m
2
Tra bảng phần phụ lục ta chọn được calorifer KΦ9 kiểu I có diện tích bề mặt
trao đổi nhiệt là 41,6 m
2
và diện tích tiết diện khí đi qua là f = 0,486 m
2
.
Kiểm tra lại lưu tốc không khí qua calorifer:
ρυ = L/f = 3347,28/(3600.2.0,486) = 0,956 (kg/m
2
s)
◊
Lưu tốc không khí nhỏ thì sẽ gây ra trở lực không khí nhỏ
Vậy ta chọn 2 calorifer KΦ9 kiểu I
Trở lực phía không khí của calorifer là Δp
cal
= 3,0 mmH

2
O
Cc kích thước của calorifer là: A = 1250 mm
B = 902 mm
C = 200 mm
II. Tính toán khí động và chọn quạt gió
Sơ đ tính ton khí động