Thiết kế Hầm sấy (full) BK HCM Hoàng Trung Ngôn

Trường ĐHBK TP.HCM

Thiết kế hệ thống:

HẦẦM SẦẤY
(TCVN và ASME)

Giáo viên hướng dẫn:
Hoàng Trung Ngôn
Cơ sở thiết kế máy
(HK152) – Nhóm 13
1/65


Thành viên nhóm

STT

Họ và tên

MSSV

1

Nguyễn Thị Hải

61301053

2

Phạm Cao Hồng Hạnh

61301090

3

Lê Thái Luân

61302246

4

Phạm Thành Lý

61302293

5

Trần Tiểu Linh Thương

61203772

6

Bùi Thái Uyên

61304730

7

Dương Tường Vy

61304943

2/65


Nội dung chính

Hầm sấy là gì?

Tính toán thiết kế kích thước
hầm sấy theo TCVN – ASME (Mỹ)
Tính toán cho Calorife – Mặt bích

Tính toán cho Buồng đốt

Tính toán cho Quạt

1
2

3

4

5
3/65


Khái niệm chung

Sấy: là quá trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu bằng nhiệt.
- Bức xạ
- Dẫn nhiệt
- Đối lưu nhiệt
- Năng lượng điện trường cao tần
Mục
đích:
giảm
khối
lượng
của
vật
liệu,
tăng
độ
bền
và
tăng
thời
gian
bảo
quản
Quá trình sấy diễn ra gồm quá trình trao đổi nhiệt và quá trình trao đổi
chất………………………….
Bản
chất
quá
trình
sấy
là

quá
trình
khuếch
tán.

4/65


HầẦ
m sầẤ
y là gì?
 Hệ thống sấy hầm là hệ thống sấy lớn; là hệ thống
sấy đối lưu cưỡng bức gồm:
+thiết bị chính: hầm sấy, xe gòong
+thiết bị phụ: calorife, quạt, buồng đốt, động cơ kéo
tời, tấm lọc bụi…

 Hầm sấy có kích thước lớn gấp nhiều lần tủ sấy so
với chiều rộng và chiều cao.

 Cấu tạo:

thường được làm bằng gạch, bê tông bên
trong có các xe chứa vật liệu sấy.

Các

khay chứa nguyên liệu được chất lên các xe
goòng, được lập trình để chuyển động qua hầm cách
nhiệt có tác nhân sấy chuyển động theo một hoặc nhiều

hướng khác nhau.

Một hầm sấy tiêu biểu dài 20 m,12-15 xe goòng với
5/65


HầẦm sầẤ
y là gì?

6/65


HầẦ
m sầẤ
y trong công nghiệp

7/65


8/65


Sơ ĐôẦQuy Trình Tính Toán HT HầẦ
m SầẤ
y

9/65


Quy trình tính toán

1. Năng suất sấy trong 1 giờ: khối lượng G (kg/năm hoặc kg/ h) hoặc thể tích V (m3/năm
hoặc m3/ h)
2. Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1 giờ:

3. Chọn chế độ sấy: TNS và NLS đi ngược chiều; TNS: không khí bên ngoài; có hồi lưu.
4. Xác định thông số TNS trước và sau calorife:

10/65


Sơ ĐôẦHầẦm SầẤy

11/65


;d , I
1 1

5. SầẤ
y Lý ThuyếẤt
5.1/Thông số của không khí ngoài trời: t0, ϕ 0,I0,d0
5.2/ Thông số của không khí sau Calorife (đi vào thiết bị sấy): t1, ϕ 1,I1,d1
5.3/Thông số của không khí sau buồng hòa trộn :
tM, ϕ M,IM,dM với

Lượng không khí khô
lý thuyết lưu chuyển
trong thiết bị:
=>Lưu lượng thể tích
không khí :

Lưu lượng không khí
khô ngoài trời lý thuyết:
12/65


6.Xác định kích thước hầẦ
m sầẤ
y
Năng suất, thời gian, nguyên liệu...sấy

Tiêu chuẩn VN

Chọn kích thước khay, xe
gòong

Chọn vật liệu làm hầm, vật liệu cách
nhiệt…
Không
phù hợp

Tính chiều dài, rộng
cao của hầm

phù hợp

Xét năng suất, tính kinh tế,

Tính tiếp

vật liệu thị trường
13/65


6.ThiếẤt kếẤhầẦm sầẤy, xe gòong, khay sầẤy
Chọn TNTT (truyền tải) là xe gòong

Khay sấy: Vật liệu: thường là nhôm, thép (chịu nhiệt, không gỉ)
• Dày: 1-2 mm, Dài×rộng: b×a mm(thường 1200×800)
• Số khay: a (thường 10-15 tùy vật liệu sấy); Khoảng cách các khay: k
Chiều cao toàn bộ của xe: hx (mm) (quy tròn∼ 20k)

Kích thước của xe goòng:

(Bx= a+C; Lx= b+ C; Hx=hx+C’)

Khối lượng VLS/xe = G vls .Số xe gòong cần thiết:
Tính khối lượng xe goòng:

•
•
•

Khối lượng khung xe, số thanh đứng, ngang, dọc…Vật liệu thép vuông, 304.
Khối lượng khay+ vật liệu mỗi khay
Khối lượng bánh xe goòng đường kính Dbánh (ổ bi,miếng cao su chịu va đập)

14/65

6.Xác định kích thước hầẦm sầẤ
y

Kích thước hầm sấy:
Chọn chiều rộng hầm:

Bh = Bx + 2.50 (mm)

Chiều cao hầm:

Hh = Hx +50 (mm)

Chiều dài hầm:

Lh = n.Lx +L1+ L2 (mm)

Chọn vật liệu xây hầm: thường là gạch (thép, inox cách nhiệt)
+ Kích thước phủ bì hầm sấy: hầm được xây bằng gạch, tráng vữa có bề dày δ1
+ Trần hầm sấy được đổ bê tông, cốt thép, có vỉ cách nhiệt có chiều dày δ2 và lớp cách nhiệt
bằng bông thủy tinh có chiều dày δ3
+ Chiều rộng phủ bì:

B = Bh + 2δ1 +C’’

+ Chiều cao phủ bì: H = Hh + δ2 + δ3 +C’’’ (C’’’, C’’: hệ số điều chỉnh)

15/65


16/65

6.Xác định kích thước hầẦm sầẤy

Bước 1: Dự đoán Ssấy

(Tiêu chuẩn của Mỹ)

17/65


6.Xác định kích thước hầẦ
m sầẤ
y
G=

Bước 2: Tốc độ dòng khí cần cho vào hầm:

M .( X f − X 0 )
H f − H0

Bước 3: Tính tốc độ sấy: Tốc độ sấy tại thời điểm bất kì

PM G
dX hc ×A(TS − TG )
=
= K p ×A( pS − pG ) = K P ×A ×
( P − p )( H S − H G ) = K H ×A( H G − H S )
dt
λ

PM A
Tốc độ sấy đẳng tốc R

2
: hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (W/m °C)

2
iện tích bề mặt phần rắn (m )

o
nhiệt độ bề mặt vật liệu ( C)

o
nhiệt độ dòng khí ( C)

n nhiệt hóa hơi (kJ/kg)

2
hệ số truyền khối đẳng áp (g/sm bar)

: áp suất bão hòa (Pa)

c

PG: áp suất dòng khí (Pa)
PMG: khối lượng mol của không khí khô (g/mol)
PMA: khối lượng mol của nước (g/mol)
HS: độ ẩm tuyệt đối bão hòa của khí (kgẩm/kgkk)
HG: độ ẩm tuyệt đối của không khí (kgẩm/kgkk)
KH: hệ số truyền khối ứng với độ ẩm

2

18/65


6.Xác định kích thước hầẦ
m sầẤ
y
Tốc độ sấy
giảm tốc Rd

Bước 4: Tính tổng S sấy: At= Ac+ Ad

diện tích sấy cho giai đoạn đẳng tốc: Ac
diện tích sấy cho giai đoạn giảm tốc
Bước 5: +Thể tích hầm
At : tổng diện tích sấy (m2)
S: diện tích bề mặt tiếp xúc riêng của vật liệu (m2/m3)

+Chiều dài hầm

+Chiểu rộng hầm
Bước 6: Thời gian sấy:
Xe gòong thường chọn theo yêu cầu xí nghiệp, năng suất, giá thành….

19/65


7. Tổn ThầẤ
t Nhiệt

7.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi q v [kJ/kg ẩm]
QVL=G2.CV2.(tv2-tv1), [kJ/kg ẩm]
7.2. Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải q TBTT [kJ/kg ẩm]
QTBTT=Qkhay + Qxe
N

Q khay =

kh

.G kh .C kh .(t x 2 − t x1 )
τ

7.3. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che q MT [kJ/kg ẩm]
Tiết diện tự do của tác nhân sấy nóng đi trong hầm là: F td = FHầm +Fxe

QMT= QTrần + QTường + Qnền + Q cửa

20/65


7. Tổn ThầẤt Nhiệt
7.3.1. Tổn thất qua 2 tường bên :Q T

Qt = Ft.kt.(ttb – to);

7.3.2. Tổn thất qua trần: QTrần

2
FTrần = Bh.Lh, m

QTr = Ftrần.ktrần.(ttb-to), W
7.3.3. Tổn thất qua nền: Q
nền
Qn=Fn.qn với qn tra bảng 6.1, trang 74, [8]
7.3.4. Tổn thất qua 2 cửa vào và ra của hầm sấy Q cửa

Qc=FC.qc

Ca.to – thành phần nhiệt vật lí do TNS đưa vào t vl=to

QMT= QTrần + QTường + Qnền + Q cửa
Tổng các tổn thất của
hệ thống sấy là:

21/65


8.Tính toán quá trình sầẤ
y thực
8.1. Thông số của không khí sau thiết bị sấy (thải ra ngoài, cũng như không khí hoàn
lưu)
i1=r+Cpa.t1; i2=r+ Cpa.t2 ; I2t = x2t (1,01+1,97 d2t ).t2 + 2490 d2t
Nhiệt độ t2t  ϕ 2t

Không khí ra khỏi thiết bị sấy (2t) có: t2t, ϕ 2t, d2t, I2t

8.2. Thông số của không khí sau buồng trộn (Mt):
Hoàn lưu:

Nhiệt độ của không khí sau buồng hòa trộn:
Có nhiệt độ tMt  pbhM  ϕMt (tra bảng và tính)
không khí sau buồng hòa trộn (M) có: tMt, ϕ Mt,dMt, IMt

22/65


8.Tính toán quá trình sầẤ
y th ực
8.3. Thông số không khí sau khi ra khỏi Calorife (đi vào thiết bị sấy) (1t)
d1t=dMt, kg ẩm/kh kkk; I1t = x1t (1,01+1,97 d1t ) t2 + 2490 d1t
Có nhiệt độ tMt  pbhM  ϕMt (tra bảng và tính)
không khí sau khi ra khỏi Calorife đi vào thiết bị sấy (1t) có: t1t, ϕ 1t, d1t, I1t

8.4. Lượng không khí khô thực tế lưu chuyển trong thiết bị sấy:

, m 3/s;

Lưu lượng thể tích không khí:
tốc độ của tác nhân sấy:

, kg kkk/h

,m/s

8.5. Lượng không khí khô ngoài trời thực tế cấp vào cần thiết:

, kgkkk/h

với

23/65


8.Tính toán quá trình sầẤy thực
8.6. Nhiệt lượng cần cung cấp cho tác nhân sấy từ Calorife: Q= W.q, kW

Nhiệt lượng có ích q1: q1=i2 – Ca.tv1, kJ/kg ẩm
Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi q 2:

Với Cdx(d0)=Cpk+Cpa.d0

• Tổng nhiệt lượng có ích và tổn thất q’:
q’=q1+q2+qvl+qTBTT+qMT, kJ/ kg ẩm
8.7. Sai số tính toán: ε

24/65


9. Cần bằẦ
ng nhiệt
Ký hiệu
STT

Đại lượng
(kJ/kg ẩm)

1

Nhiệt lượng có ích

q1

2

Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy

q2

3

Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy

qv

4

Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải

qct

5

Tổn thất nhiệt do môi trường

qmt

6

Tổng nhiệt lượng tính toán

q’

7

Tổng nhiệt lượng tiêu hao

q

8

Sai số tương đối

ε
25/65