Luận Văn Công nghệ sấy thăng hoa

Rắn
4,6 mmHg
b
mmHg
0,0098C
o
e
d
Khí
t C
Lỏng
a
k
Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy - Hệ thống sấy thăng hoa

Thiết kế hệ thống sấy thăng hoa
I.Chọn phơng pháp sâý
Do yêu cầu của công nghệ không thể dùng phơng pháp sấy nóng đợc, do
cá không chịu đợc nhiệt độ cao và nhiệt độ cao làm cá mất đi những hơng vị đặc
trngnên phải dùng phơng pháp sấy lạnh.Chọn phơng pháp sấy lạnh đối với vật
liệu sấy(VLS) là cá là tối u.Thịt luôn luôn đợc giữ ở nhiệt độ thấp trong suốt quá
trình sấy nên giữ đợc hơng vị ,đảm bảo đợc vệ sinh an toàn thực phẩm.
II.Chọn dạng hệ thống sấy
* Chọn hệ thống sấy là Hệ Thống Sấy Thăng Hoa.
Hiện nay trong công nghiệp thực phẩm ,công nghiệp dợc cũng nh công
nghiệp hoá học nói chung ,HTS thăng hoa đợc dùng khá phổ biến. Nh tên gọi
sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm khỏi VLS trực tiếp từ trạng thái rắn biến thành
trạng thái hơi nhờ quá trình thăng hoa.Nh vậy để tạo ra quá trình thăng hoa,VLS
vật liệu sấy phải đợc làm lạnh dới điểm 3 thể.Từ đó VLS nhận đợc nhiệt lợng để
ẩm từ dạng rắn trực tiếp thăng hoa lên thể khí và thải vào môi trờng.
1.Nguyên lý làm việc của HTS thăng hoa

Hình 1 biểu diễn đồ thị chuyển pha của nớc trên toạ độ p-t.Điểm O
gọi là điểm ba thể,ở đó nớc tồn tại đồng thời ở ba thể: rắn,lỏng,khí .Nhiệt độ và
áp của điểm ba thể O tơng ứng bằng: t=0,0098
o
C và p=4,6 mmHg.
Trên đồ thị hình 1 đờng BO biểu diễn ranh giới giữa pha rắn và pha
hơi. Tơng tự nh vậy đờng OA-là ranh giới giữa pha rắn và pha lỏng và
cuối cùng đờng OK-là ranh giới giữa pha lỏng và pha khí. Điểm K gọi là
điểm ba thể, ở đó nhiệt ẩn hoá hơi có thể coi bằng không.
Nếu ẩm trong VLS có trạng thái đóng băng ở điểm F nh trên hình vẽ
chẳng hạn, đợc đốt nóng đẳng áp đến nhiệt độ t
D
tơng ứng với điểm D thì nớc ở
thể rắn sẽ thực hiện quá trình thăng hoa DE. Cũng trên hình vẽ có thể thấy rằng
áp suất càng thấp thì nhiệt độ thăng hoa của nớc càng bé. Do đó, khi cấp nhiệt
cho VLS ở áp suất càng thấp thì độ chênh nhiệt độ giữa nguồn nhiệt và VLS
càng tăng. Đây là u điểm chính của sấy thăng hoa.
Sinh viên: Lê quang Chất Lớp NL1.K43
1
Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy - Hệ thống sấy thăng hoa
Quá trình sấy của phơng pháp sấy thăng hoa đợc chia làm 3 giai đoạn:
Giai đoạn làm lạnh: Trong giai đoạn này VLS đợc làm lạnh từ nhiệt độ
môi trờng khoảng 32
0
C xuống đến nhiệt độ 10
o
C. Đồng thời trong giai đoạn
này không gian trong bình thăng hoa đợc hút chân không và áp suất trong bình
giảm. Do áp suất giảm nên phân áp suất hơi nớc trong không gian bình thăng hoa
cũng giảm so với phân áp suất trong lòng VLS . Điều đó dẫn đến hiện tợng thoát

ẩm từ VLS vào không gian bình thăng hoa. Nh vậy kết thúc giai đoạn làm lạnh
nhiệt độ của VLS nhỏ hơn nhiệt độ điểm ba thể. áp suất bình thăng hoa cũng
nhỏ hơn áp suất điểm ba thể. Trong giai đoạn này có khoảng 20% toàn bộ lợng
ẩm thoát ra khỏi vật.
Giai đoạn thăng hoa: Trong giai đoạn này, nhờ dòng nhiệt chủ yếu
là bức xạ từ các tấm bức xạ, nớc trong VLS bắt đầu thăng hoa mãnh liệt. Độ ẩm
của VLS giảm rất nhanh và gần nh tuyến tính. Nh vậy, giai đoạn thăng hoa có
thể xem là giai đoạn có tốc độ sấy không đổi. Phần lớn nhiệt lợng VLS nhận đợc
trong giai đoạn này dùng để biến thành nhiệt ẩn thăng hoa. Do đó nhiệt độ VLS
trong phần lớn giai đoạn thăng hoa hầu nh không đổi. Cuối giai đoạn này, nhiệt
độ VLS mới dần tăng từ 10
o
C lên 0
o
C. Đến đây quá trình thăng hoa kết thúc.
Giai đoạn bốc hơi ẩm còn lại: Sau giai đoạn thăng hoa, do trạng
thái của nớc trong VLS nằm trên điểm 3 thể nên ẩm trong VLS trở về trạng thái
lỏng. Vì khi đó áp suất trong bình thăng hoa vẫn đợc duy trì nhờ bơm chân
không và VLS tiếp tục đợc gia nhiệt nên ẩm vẫn không ngừng biến từ dạng lỏng
nên dạng hơi và đi vào không gian bình thăng hoa. Nh vậy đoạn bốc hơi ẩm còn
lại chính là quá trình sấy chân không bình thờng.
Quá trình dịch chuyển ẩm trong sấy thăng hoa khác với quá trình
dịch chuyển ẩm trong các HTS khác làm việc ở áp suất khí quyển. Khi thăng
hoa, các phần tử nớc không va chạm nhau. Nhờ đó mà sấy thăng hoa có một u
điểm rất lớn là bảo toàn đợc chất lợng sinh học của sản phẩm sấy. Nhợc điểm lớn
nhất của HTS thăng hoa là chi phí sấy của một kg sản phẩm rất cao, hệ thống
phức tạp, cồng kềnh, phải dùng đồng thời bơm chân không và máy lạnh.Do đó
vận hành phức tạp và đòi hỏi công nhân có trình độ kỹ thuật cao.
2. Cấu tạo HTS thăng hoa
Hình 2 là sơ đồ HTS thăng hoa đợc sử dụng trong công nghiệp thực

phẩm. ở đây, VLS đợc làm lạnh đến một nhiệt độ thích hợp trong các kho lạnh
sâu, ở 10
o
C sau đó đợc đa vào bình thăng hoa(1). Bình thăng hoa một mặt đợc
nối với bơm chân không(10) qua bình ngng- đóng băng (5). Bình ngng- đóng
băng (5) đợc làm lạnh bởi một máy lạnh amôniắc gồm máy nén (9), giàn ngng
(7), bình tách lỏng (6) và bình chứa amôniắc (8). Nhờ bình ngng- đóng băng (5)
mà ẩm thoát ra từ VLS đợc tách ra dới dạng băng để máy hút chân không (10)
làm việc với không khí khô. Điều đó làm cho bơm chân không làm việc nhẹ
nhàng mà theo tính toán trong thực tế thì chi phí điện năng cho cả hệ thống sẽ
giảm. Mặt khác, bình thăng hoa (1) đợc nối với một bình chứa nớc nóng (4) làm
nguồn gia nhiệt cho VLS. Nh vậy, thiết bị chính của một HTS thằng hoa gồm
bình thăng hoa (1), bình ngng- đóng băng (5), bơm chân không (10) và máy
lạnh với các thiết bị: bình tách lỏng (6), giàn ngng (7), bình chứa tác nhân lạnh
(8) và máy nén (10). Do đó, tính toán nhiệt của một HTS thăng hoa là tính toán
diện tích truyền nhiệt của bình thăng hoa (1) và bình ngng- đóng băng (5).
Cấu tạo hai thiết bị chính của HTS thăng hoa.
a.Bình thăng hoa. Cấu tạo bình thăng hoa cho ở hình 3. Bình là một
hình trụ tròn nằm ngang. Một đáy đợc hàn liền với hình trụ còn đáy kia là một
chỏm cầu đợc gắn kết với thân hình trụ bằng bulông để đa VLS vào ra. Đỉnh
bình thăng hoa có một mặt bích để nối với bơm chân không qua bình ngng -
đóng băng. Phía trong bình thăng hoa ngời ta bố trí các hộp kim loại xen kẽ
nhau. Trên các hộp đó là các khay chứa VLS . Trong các hộp là nớc nóng chuyển
Sinh viên: Lê quang Chất Lớp NL1.K43
2
Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy - Hệ thống sấy thăng hoa
động. Do nhiệt độ trong bình thăng hoa rất thấp và có một độ chân không rất lớn
nên truyền nhiệt giửa các thành hộp chứa nớc nóng với VLS chủ yếu xẩy ra nhờ
bức xạ nhiệt.
b.Bình ngng- đóng băng. Cấu tạo bình ngng - đóng băng cho ở

hình4. Bình ngng - đóng băng là một thiết bị trao đổi nhệt dạng ống. Nó là một
hình trụ đứng, trong đó bố trí các ống có đờng kính 51/57 mm đợc gắn kết với
nhau và với hình trụ nhờ hai mặt sàng. Hỗn hợp hơi nớc và không khí đợc bơm
chân không hút từ bình thăng hoa qua một lới phân phối phía dới đi vào trong
các ống. ở đây hỗn hợp hơi nớc không khí đợc làm lạnh và hơi nớc trong hỗn
hợp đó ngng tụ lại và bám vào trong các thành của ống, còn không khí khô qua
bơm chân không (10) để thải vào khí quyển. Ngợc lại, amôniắc lỏng nhận nhiệt
của hỗn hợp hơi nớc- không khí để bay hơi và qua bình tách lỏng (6) về máy nén
(9) của máy lạnh.
III. Tính toán nhiệt các thiết bị cơ bản
của HTS Thăng hoa
Chọn năng lợng là: Điện
1. Tính toán nhiệt bình thăng hoa
Các số liệu ban đầu:
+ VLS là cá xuất khẩu với năng suất sấy: G
2
= 500 kg/mẻ
+ Độ ẩm của VLS :
+Độ ẩm ban đầu:
1
=80%
+Độ ẩm cuối quá trình sấy:
2
=6%
+ Thời gian sấy:
= 12 h
+ Thời gian và lợng ẩm bốc hơi trong từng giai đoạn
+quá trình làm lạnh:

1

=1,5 h ; G
a1
= 20%W
+ quá trình thăng hoa:

2
=7,5 h ; G
a2
=65%W
+ quá trình thải ẩm d:

3
=3 h ; G
a3
= 15%W
+Nhiệt độ thăng hoa:
t
th
= -10
o
C
+ Nhiệt độ tấm đốt nóng:
t
đn
= 40
o
C
+ Nhiệt độ môi trờng:
t
mt

= 32
o
C
+ VLS nguyên liệu chứa trên một m
2
: G

= (4,5-5,5) kg
+ Tổng diện tích các khay trong một bình thăng hoa f = 25 m
2
+ Độ chênh nhiẹt độ của nớc vào và ra khỏi bình thăng hoa: t
= 5
o
C
Tính toán:
Sinh viên: Lê quang Chất Lớp NL1.K43
3
Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy - Hệ thống sấy thăng hoa
1. Khối lợng VLS ra khỏi HTS là G
2
= 500 kg/mẻ

Từ công thức (7.6) ta tính đợc lợng ẩm đã bay hơi của VLS :
W = G
2
.
1
21
1

= 500 .
8,01
06,08,0


= 1850 kg
Khối lợng VLS vào HTS trong một mẻ:
G
1
= G
2
+ W
1
= 500 + 1850 = 2350 kg
2. Khối lợng ẩm bốc hơi trong từng giai đoạn:
- Giai đoạn làm lạnh :
G
a1
= 20% W = 0,2 . 1850 = 370 kg
Lợng ẩm cần thiết bốc hơi trong 1 giờ :
W
1
=
1
1

a

G
=
=
5,1
370
246,67 kg/h
- Giai đoạn thăng hoa:
G
a2
= 65% W = 0,65 .1850 = 1202,5 kg
Lợng ẩm cần thiết bốc hơi trong 1 giờ:
W
2
=
5,7
5,1202
2
2
=

a
G
= 160,33 kg/h
- Giai đoạn bốc hơi ẩm d:
G
a3
= 15% W = 0,15 . 1850 = 277,5 kg
Lợng ẩm cần thiết bốc hơi trong 1 giờ:
W
3

=
3
5,277
3
3
=

a
G
= 92,5 kg/h
3.Nhiệt lợng cần thiết trong giai đoạn thăng hoa
Nhiệt ẩn thăng hoa ở nhiệt độ 10
o
C lấy bằng: r
th
= 680 kcal/kg hay
R
th
= 2843,488 kj/kg. Khi đó ta có nhiệt lợng cần thiết cho quá trình thăng
hoa trong một giờ q
th
bằng:
q
th
= r
th
. W
2
=2843,488 . 160,33 = 455896,43 kj/h
= 126637,898 W

Nh vậy, nhiệt lợng cần thiết cho cả quá trình sấy thăng hoa Q
th
bằng:
Q
th
= q
th
.
2
= 455896,43 . 7,5 = 3419223,23 kj
4.
Nhiệt lợng cần thiết cho giai đoạn bay hơi ẩm d
Sinh viên: Lê quang Chất Lớp NL1.K43
4
Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy - Hệ thống sấy thăng hoa
Nh chúng ta biết trong giai đoạn này, ẩm còn lại tồn tại dới dạng lỏng. Do
đó nếu lấy nhiệt ẩn hoá r = 591 kcal/kg = 2471,326 kj/kg thì nhiệt lợng cần thiết
giai đoạn bay hơi ẩm d trong một giờ q
bh
bằng:
q
bh
= r . W
3
= 2471,326 . 92,5 = 228597,66 kj/h
Nhiệt lợng cần thiết cho cả giai đoạn:
Q
bh
= q
bh

.
3
= 228597,66 . 3 = 685792,97 kj
5.
Tổng nhiệt lợng cần thiết cho cả quá trình
Q = Q
th
+ Q
bh
= 3419223,23 + 685792,97 = 4105016,2 kj
Hay:
q =
1850
2,4105016
=
W
Q
= 2218,9 kj/kg ẩm
6.
Hệ số bức xạ quy dẫn. Lờy độ đen của tấm đốt nóng và độ đen của
VLS tơng ứng là:
1
= 0,96 và
2
= 0,9. Khi đó:

qd
=
1
9,0

1
96,0
1
1
1
11
1
21
+
=
+

= 0,867
7.
Diện tích đốt nóng của bình thăng hoa F
1
F
1
=
}]
100
[]
100
{[
44
thdn
qdo
th
TT
Ck

q


Nếu lấy hệ số tính đến ảnh hởng của dẫn nhiệt và đối lu k = 1,2 và hệ số
C
o
= 5,67 W/m
2
K
4
thì:
F
1
=
}]
100
10273
[]
100
40273
{[867,0.67,5.2,1
898,126637
44


+
= 445,98 446 m
2
8.
Diện tích cần thiết chứa VLS F

2
. Lấy G

= 5,27 kg/m
2
ta đợc:
F
2
=
27,5
2350
'
1
=
G
G
= 445,92 446 m
2
Nh vậy, nếu lấy G

=5,27 kg/m
2
thì diện tích chứa VLS đúng bằng diện
tích bề mặt đốt nóng của các tấm bức xạ (F
1
= F
2
).
9.
Số lợng bình thăng hoa cần thiết n

n =
25
446
2
=
f
F
= 17,84 18 bình
10.
Lu lợng nớc nóng cần thiết cho quá trình thăng hoa G
n
Sinh viên: Lê quang Chất Lớp NL1.K43
5
Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy - Hệ thống sấy thăng hoa
G
n
=
5.1816,4
43,455896
.
=

npn
th
tC
q
= 21804,88 kg/h = 21,8 m
3
/h
2. Tính toán bình ngng - đóng băng

Số liệu ban đầu:
-Bình ngng dạng ống có đờng kính: d = 57/51 mm
-Chất tải lạnh là amoniắc
-Nhiệt độ bay hơi của amôniắc: t
ab
= -23
o
C
-Nhiệt độ ngng của amôniắc: t
an
= 45
o
C
-Nhiệt độ vách ống phía amôniắc: t
va
= -20
o
C
-Nhiệt độ ngng của hơi bão hoà khi p
h
= 1,55 mmHg là t
hn
= -12
o
C
-Nhiệt độ ống trớc và sau chu kỳ xả băng t
,
= t
va
= -20

o
C và t

= 10
o
C
-Nhiệt độ nớc tạo thành sau khi xả băng: t
n
= 5
o
C
Tính toán:
1.
Nhiệt ở các bình ngng Q
n
. Theo điều kiện cho trong công thức (15.9)
W
n
chính là lợng ẩm W
1
và nhiệt độ hơi t
h
bằng nhiệt độ môi trờng
t
mt
=35
o
C, nhiệt băng t
b
= -18

o
C. Nhiệt ẩn hoá hơi và nhiệt đông đặc của
nớc lấy bằng: r = 2471,36 kj/kg và r
d
= 333,37 kj/kg. Do đó:
Q
n
= W

(r + r
d
) +W

C
pa
(t
h
t
b
)
= 246,67[(2471,36 + 333,37) + 1,842(35+18)]
= 715924,15 kj/h
Nếu dùng 5 bình ngng thì nhiệt lợng toả ra trong 1 bình ngng bằng:
Q
n1
=
5
15,715924
5
=

n
Q
= 143184,83 kj/h = 39773,56 W
2.
Khối lợng ẩm cần giữ lại trong binh ngng. Do trong giai đoạn này
chúng ta dùng 5 bình ngng nên lợng ẩm cần giữ lại trong một bình bằng:
W
11
=
5
67,246
5
1
=
W
= 49,334 kg/h
3.
Xác định hệ số trao đổi nhiệt
2
Hệ số trao đổi nhiệt khi ngng của hơi nớc trên lớp băng đóng trong mặt
trong của ống. Đây không chỉ ngng của hơi nớc thuần tuý mà là hơi nớc trong
hỗn hợp khí hơi. Theo công thức (15.14):

2
= 6,568.10
-4
1,1
'
)(
.

.


bh
bbh
T
TT
g
q
à

,W/m
2
K
trong đó :
- hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp khí - hơi, W/mK
= 0,02 kcal/mhK = 0,0233 W/mK
Sinh viên: Lê quang Chất Lớp NL1.K43
6
Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy - Hệ thống sấy thăng hoa
q

- cờng độ ngng tụ, kg/m
2
h, đợc chọn sơ bộ trên cơ sơ giả thiết diện tích
truyền nhiệt bề mặt F của bình ngng F = 75 m
2
. Giả thiết nay sẽ kiểm tra lại. Nh
vậy:
q

=
75
334,49
1
1
=
F
W
= 0,66 kg/m
2
h
g- gia tốc trọng trờng, m/s
2
, g = 9,81 m/s
2
à- độ nhớt động học của hơi và không khí, kg.s/m
2
,
à = 1,2.10
-6
kg.s/m
2
T
bh
- nhiệt độ bão hoà của hơi, K, T
bh
= 273-15 =261 K
T
b

- nhiệt độ bề mặt làm lạnh hay nhiệt độ bề mặt băng, K
T
b
= 273-18 = 255 K
Nh vậy:

2
= 6,568.10
-4
.
1,1
6
)
261
255261
(
10.2,1.81,9
66,0.0233,0



= 54,43 W/m
2
4. Xác địng hệ số
1
Đây là hệ số trao đổi nhiệt khi sôi của amôniắc vơi một vách nóng. Tính
theo công thức (15.13):

1
= 4,395(1 + 0,007t

va
)q
0,7
, W/m
2
K
t
va
- nhiệt độ vách ống phía amôniắc, t
va
= -20
o
C
q- mật độ dòng nhiệt , W/m
2
q =
75
56,39773
1
=
F
Q
n
= 530,3 W/m
2
Khi đó:

1
= 4,395[1 + 0,007(-20)].[530,3]
0,7

= 305,23 W/m
2
K
5. Xác định hệ số truyền nhiệt của bình ngng k.
Vì ống rất mỏng và chiều dày lớp băng cũng rất bé nên trong tính toán
bình ngng - đóng băng xem bài toán truyền nhiệt ở đây nh bài toán truyền nhiệt
qua một vách phẳng. Do đó hệ số truyện nhiệt k sẽ bằng:
k =
22
2
1
1
1
11
1





+++

Chiều dày của ống: = 0,5(d
2
d
1
) = 0,5(57 51)
= 3 mm
Hệ số dẫn nhiệt của thép lấy bằng:
1

=39 kcal/mhK
= 45,357 W/mK
Chiều dày của băng lấy bằng:
2
= 6 mm
Hệ số dẫn nhiệt của băng:
2
= 1,935 kcal/ mhK
= 2,25 W/mK
Khi đó:
Sinh viên: Lê quang Chất Lớp NL1.K43
7
Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy - Hệ thống sấy thăng hoa
K =
43,54
1
25,2
006,0
357,45
003,0
23,305
1
1
+++
= 41 W/m
2
K
6. Độ chênh nhiệt độ trung bình giữa hai dịch thể t:
t = t
hn

t
ab
= -12 (-23) = 11
o
C
7. Diện tích truyền nhiệt của bình ngng F:
F =
11.41
56,39773
.
=
tk
Q
nl
= 83,19 83 m
2
Nh vậy, diện tích truyền nhiệt của bình ngng tính đợc so với giả thiết ban
đầu 75m
2
là xấp xỉ. Sai số tơng đối là:
83
7583
= 9,64 %. Có thể xem mọi tính toán trên đây là chấp nhận đợc.
8.Nhiệt lợng cần thiết xả băng trong bình ngng Q
x
Nhiệt lợng cần thiết trong bình ngng - đóng băng gồm:Nhiệt vật lý của
băng ,nhiệt đông đặc và nhiệt vật lý của khối lợng ống thép trong bình ngng -
đóng băng. Theo công thức (15.17):
Q
x

= G
b
[r
b
+ C
pb
(t
n
- t
b
)] + G
ô
.C
pô
(t

ô
- t

ô
)
Trong đó:
r
b
- nhiệt đông đặc của nớc, r
b
= 333,37 kj/kg
C
pb
- nhiệt dung riêng của băng, C

pb
= 2,174 kj/kgK
t
n
và t
b
- tơng ứng là nhiệt độ của nớc sau khi tan và
trớc khi xả băng: t
n
= 5
o
C
t
b
= -18
o
C
C
pô
- nhiệt dung riêng của thép làm ống, C
pô
= 0,5 kj/kgK
t

ô
và t

ô
- nhiệt độ của ống thép sau và trớc khi xả băng
t

ô
= t

= -10
o
C, t

ô
= t

= -20
o
C
G
ô
- khối lợng kim loại làm ống của bình ngng - đóng băng
G
ô
= 3000 kg
G
b
- khôi lợng băng , G
b
= W
11
= 41,11 kg
Vậy:
G
x

= 41,11[333,37 + 2,174(5 + 18)] + 3000.0,5(-10 + 20)
Sinh viên: Lê quang Chất Lớp NL1.K43
8
Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy - Hệ thống sấy thăng hoa
=30760,423 kj = 30760423 j
9. Hệ số trao đổi nhiệt đối lu giữa amôniắc ngng với lớp băng
1

Khi sử hơi amôniắc để xả băng thì amôniắc sẽ ngng tụ lại. Do đó,
1
có
thể đợc tính nh hệ số trao dổi nhiệt khi ngng theo công thức (15.19):

1
= 0.768
Fa
a
aa
q
r
à

3
2
, w/m
2
K
trong đó:
r
a

,
a
- tơng ứng là nhiệt hoá hơi, khối lợng riêng của amôniắc
tra bảng hơi bão hoà của NH
3
trang 320- Môi chất lạnh
r
a
= 1080,6 kj/kg,
a
= 72,85 dm
3
/kg = 72,85.10
-3
m
3
/kg

a
=
3
10.85,72
11

=
a

= 13,727 kg/m
3

a
và à
a
- là hệ số dẫn nhiệt và độ nhớt động của amôniắc.
tra bảng 7.17 Thông số vật lý của NH
3
(trang 125)
à
a
= 12,28.10
-6
Ns/m
2
,
a
= 33,9.10
-3
W/mK
q
F
- phụ tải nhiệt của bình ngng làm việc ở điều kiện định mức.
q
F
=
78
498,32037
=
F
Q
= 410,737 j/m

2

do đó:

1
= 0,768
737,410.10.28,12
)10.9,33.()727,13.(10.6,1086
6
3323



= 965,807, W/m
2
K
3. Thời gian xả băng
x
và thời gian đuổi khí trong bình thăng hoa
d

a. Thời gian xả băng
x

Theo công thức (15.22), thời gian xả băng
x
tính bằng:

x
=

tFk
Q
n
x


trong đó:
Sinh viên: Lê quang Chất Lớp NL1.K43
9
Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy - Hệ thống sấy thăng hoa
k- hệ số truyền nhiệt giữa amôniắc ngng với lớp băng đang
tan. Tính theo công thức (15.23):
k =
2
2
1
1
1
1
1





++

1
= 965,807, W/m
2

K
2
21
,
1




- chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của vách và băng.

1
= 3 mm,
2
= 6 mm

1
= 45,357, W/mK;
2
= 2,25 , W/mK
Vậy:
k =
25,2
006,0
357,45
003,0
807,965
1
1
++

= 265,378, W/mK
F
n
- diện tích trao đổi nhiệt của bình ngng, F
n
= 78 m
2

t- độ cênh nhiệt độ của nớc sau và nhiệt độ của băng
t = t
n
t
b
= 5 + 18 = 23
o
C
do đó:

x
=
23.78.378,265
30760423
= 64,61 , s
b. Thời gian đuổi khí trong bình thăng hoa
Theo công thức (15.24) :

d
=
oth
o

pp
pB
V


ln

trong đó:
- hệ số dự phòng, lấy = 1,2
Sinh viên: Lê quang Chất Lớp NL1.K43
10
Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy - Hệ thống sấy thăng hoa
V- thể tích của bình thăng hoa, lít
- tốc độ đuổi khí, lít/s; = 4 lít/s
B- áp suất khí trời, B = 760 mmHg
p
o
- áp suất tới hạn mà bơm chân không có thể tạo ra, mmH
p
o
= 2,5 mmH
p
th
- áp suất cần thiết cho quá trình thăng hoa, mmH
p = 4 mmH
Tính thể tích của bình thăng hoa.
Khoảng cách giữa các khay: 20 Cm
Số khay trong bình thăng hoa: 14
Chiều cao của tất cả các khay:
h = 14.20 = 280 Cm

Đờng kính của bình thăng hoa:
d = h + 20 + 50 = 280 + 20 + 50 = 350 Cm = 3,5 m
20 Cm: khoảng cách từ khay trên nhất tới thành bình thăng hoa
50 Cm: khoảng cách từ khay dới cùng tới đáy bình thăng hoa
Chiều dài bình thăng hoa: 4m

+ Thể tích phần thân trụ:
V
1
=
4.
4
5,3.
4.
4
22

=
d
= 38,486 m
3

+ Thể tích phần bán cầu:
V
2
= 2

3,0
0
2

)(
y
dyf
= 2.0,4893 = 0,9786 m
3

+ Thểtích bình thăng hoa:
Sinh viên: Lê quang Chất Lớp NL1.K43
11
4m
3,5
m
0,3
m
0.3
1,75
y
x
x = -19,5y
2
+ 1,75
§å ¸n m«n häc: Kü thuËt sÊy - HÖ thèng sÊy th¨ng hoa
V = V
1
+ V
2
= 38,486 + 0,9786 = 39,4646 m
3
= 39464,6 lÝt
VËy:

τ
d
=
5,24
5,2760
ln
4
6,39464
2,1
−
−
= 73694,9 s = 20,47 h
Sinh viªn: Lª quang ChÊt – Líp NL1.K43
12