Tài liệu chuong 8 doc

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG SẤY BUỒNG
8.1 Phân loại HTS buồng
Theo tính chất chuyển động của TNS có thể phân 2 loại:
+ HTS buồng đối lưu tự nhiên
+ HTS buồng đối lưu cưỡng bức
Hình 8.1 HTS buồng dùng quạt gío tập trung
2. HTS buồng dùng quạt gió hướng trục
Hình 8.2 HTS buồng dùng quạt gío hướng trục có gia nhiệt trung gian
8.2 THIẾT KẾ HTS BUỒNG
Khi thiết kế một hệ thống sấy buồng chúng ta có thể tiến hành theo các bước sau:
+ Căn cứ vào yêu cầu công nghệ, chọn chế độ sấy. Chế độ sấy được chọn chủ yếu
là nhiệt độ vào, nhiệt độ ra của TNS và thời gian sấy.
+ Tính khối lượng VLS vào và ra khỏi buồng sấy
+ Tính lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ W (kg ẩm/h)
+ Xác đònh thông số TNS trước và sau bộ gia nhiệt.
+ Xây dựïng quá trình sấy lý thuyết
+ Xác đònh các kích thước cơ bản của buồng sấy.
+ Chọn lựa thiết bò vận chuyển
+ Tính tất cả các tổn thất có thể có.
+ Xây dựng quá trình sấy thực. Nhiệm vụ chủ yếu của phần này là tính lượng TNS
cần thiết L (kg kk/h) và nhiệt lượng Q (kJ/h) mà bộ gia nhiệt cần cung cấp.
+ Tính chọn hoặc thiết kế chi tiết bộ gia nhiệt.
+ Tính toán một số thiết bò như buồng đốt, xe goòng, giá đỡ…
+ Bố trí thiết bò, tính trở lực và chọn quạt.
+ Tính toán kinh tế – kỹ thuật của HTS đã thiết kế.
8.3 VÍ DỤ
Thiết kế hệ thống sấy buồng đối lưu tự nhiên để sấy sơ chế thuốc lá có độ ẩm
ban đầu
1
ω
= 90% với năng suất G

2
= 100kg/mẻ. Biết không khí ngoài trời có các thông
số p =745 mmHg,
0
0 0
t 20 C, 85%.= ϕ =
Nhiên liệu là than cám có nhiệt trò Q
c
= 20900
kJ/kg
Giải
1. Chọn chế độ sấy
Theo công nghệ sấy sơ chế, thuốc lá sẽ được sấy theo qui trình sau đây:
+ Giai đoạn 1: Biến màu và lên hương
Nhiệt độ TNS:
0
1
t 35 C=
Độ ẩm của thuốc:
1 2
90%, 85%ω = ω =
Thời gian sấy:
28hτ =
+ Giai đoạn 2: Cố đònh màu và tiếp tục lên hương
Nhiệt độ TNS:
0
1
t 45 C=
Độ ẩm của thuốc:
1 2

85%, 50%ω = ω =
Thời gian sấy:
35hτ =
+ Giai đoạn 3: Sấy khô cuống
Nhiệt độ TNS:
0
1
t 60 C=
Độ ẩm của thuốc:
%12,%50
21
==
ωω
Thời gian sấy:
60h
τ =
+ Giai đoạn 4: Hồi ẩm
Nhiệt độ không khí:
0
1
t 20 C=
(nhiệt độ môi trường)
Độ ẩm của thuốc:
1 2
12%, 14%ω = ω =
Thời gian sấy:
18hτ =
2. Tính khối lượng VLS vào và ra của một giai đoạn
Gọi G
1

và G
2
là khối lượng VLS trước và sau mỗi giai đoạn. Khi đó,
+ Giai đoạn 4:
G
2
= 100kg
2
1 2
1
1
1 0,14
G G 100 97,727kg 98kg
1 1 0,12
−ω
−
= = = ≈
−ω −
+ Giai đoạn 3:
G
2
= 98kg
2
1 2
1
1
1 0,12
G G 98 172,48kg 172kg
1 1 0,5
−ω

−
= = = ≈
−ω −
+ Giai đoạn 2:
G
2
= 172kg
2
1 2
1
1
1 0,50
G G 172 573kg
1 1 0,85
−ω
−
= = =
−ω −
+ Giai đoạn 1:
G
2
= 573kg
2
1 2
1
1
1 0,85
G G 573 860kg
1 1 0,90
−ω

−
= = =
−ω −
3. Lượng ẩm cần bốc hơi
Khối lượng ẩm cần bốc hơi trong các giai đoạn được tính như sau
+ Giai đoạn 1:
W = 860 – 573 = 287 kg/mẻ = 287/28 = 10,25 kg/h
+ Giai đoạn 2:
W = 573 – 172 = 410 kg/mẻ = 410/35 = 11,457 kg/h
+ Giai đoạn 3:
W =172 – 98 = 74 kg/mẻ = 74/60 = 1,233kg/h
+ Giai đoạn 4:
W = 98 – 100 = -2 kg/mẻ = -2/18 = -0,111 kg/h
4. Xác đònh các thông số không khí ngoài trời
Với cặp thông số không khí ngoài trời đã cho
0 0
( ,t )ϕ
ta có:
+ Lượng chứa ẩm d
0
:
01242,0622,0
0
=
−
=
bh
bh
pp
p

d
ϕ
ϕ
kg ẩm/kg kk
+ Entanpy I
o
= 51,587 kj/kgkk
5. Xác đònh entanpy của TNS trước quá trình sấy
I
1
có thể tính theo công thức:
I
1
= 1,004t
1
+ d
0
(2500 + 1,93t
1
)
Thay t
1
tương ứng ở các giai đoạn sấy ta được:
+ Giai đoạn (1):
I
1
= 1,004.35 + 0,1242(2500 + 1,93.35) = 66,691 kJ/kg kk
+ Giai đoạn (2):
I
1

= 1,004.45 + 0,1242(2500 + 1,93.45) = 77,259 kJ/kg kk
+ Giai đoạn (3):
I
1
= 1,004.60 + 0,1242(2500 + 1,93.60) = 92,663 kJ/kg kk
+ Chọn nhiệt độ TNS sau quá trình sấy của từng giai đoạn t
2
. Theo kinh nghiệm chúng
ta có thể chọn t
2
cho các giai đoạn (1),(2) và (3) tương ứng bằng 25
0
C , 30
0
C và 35
0
C
6. Xây dựng quá trình sấy lý thuyết
Sau khi đã chọn nhiệt độ TNS sau qúa trình sấy t
2
thì trạng thái TNS sau qúa
trình sấy lý thuyết C
0
của từng giai đoạn sấy hoàn toàn xác đònh bởi cặp thông số (t
2
và
I
2
), trong đó I
2

= I
1
. Khi điểm C
0
đã được xác đònh, tương ứng với từng giai đoạn sấy ta
có thể xác đònh được d
20
và
20
ϕ
như sau:
+ Giai đoạn (1):
d
20
= 0,016453 kg ẩm/kg kk
%81
20
=
ϕ
+ Giai đoạn (2):
d
20
= 0,018448 kg ẩm/kg kk
%68
20
=
ϕ
+ Giai đoạn (3):
d
20

= 0,022431 kg ẩm/kg kk
%62
20
=
ϕ
Như vậy việc chọn nhiệt độ TNS ra khỏi buồng sấy của giai đoạn (1) là 25
0
C có thể
xem là phù hợp. Trong khi việc chọn nhiệt độ ra của không khí trong 2 giai đoạn (2) và
(3) là quá cao. Chúng ta chọn lại t
2
của giai đoạn (2) và (3) tương ứng bằng 28
0
C và
30
0
C. Khi đó ta có:
+ Giai đoạn (2):
d
20
= 0,019262 kg ẩm/kg kk
%79
20
=
ϕ
+ Giai đoạn (3):
d
20
= 0,024476 kg ẩm/kg kk
%89

20
=
ϕ
Có thể xem nhiệt độ ra của tác nhân sấy sau khi được chọn lại là hợp lý và gía trò này
được sử dụng để tính toán các phần sau
7. Lượng không khí lý thuyết
+ Giai đoạn (1):
0
20 0
1 1
l 247,954
d d 0,016453 0,01242
= = =
− −
kg kk/kg ẩm
0 0
L l .W 247,954.10,25 2541,532= = =
kg kk/h
+ Giai đoạn (2):
0
20 0
1 1
l 146,156
d d 0,019262 0,01242
= = =
− −
kg/kg ẩm
0 0
L l .W 146,156.11,457 1674,510= = =
kg kk/h

+ Giai đoạn (3):
0
20 0
1 1
l 82,946
d d 0,024476 0,01242
= = =
− −
kg/kg ẩm
0 0
L l .W 82,946.1,233 102,273= = =
kg kk/h
8. Xác đònh các kích thước cơ bản của buồng sấy
Theo kinh nghiệm người ta chọn HTS có các kích thước sau:
Chiều cao buồng sấy:H = 4,2 m
Chiều rộng: B = 2,96 m
Chiều dài: L = 3,56 m
Như vậy nếu bỏ qua kích thước cửa để đưa VLS vào và ra thì tổng diện tích bao quanh
F
t
, diện tích trần F
tr
và diện tích nền F
n
của buồng sấy bằng:
2
t
2
n
F 2(H.B H.L) 2(4,2.2,96 4,2.3,56) 54,768m

F B.L 2,96.3,56 10,538m
= + = + =
= = =
F
tr
= B.L = 2,96.3,56 = 10,538m
2
9. Tính các tổn thất
* Tổn thất ra môi trường xung quanh qua tường
Giả thiết tường buồng sấy được xây bằng gạch đỏ dày 0,25 m có hệ số dẫn nhiệt 0,7
2
W/ m K
. Nhiệt độ không khí ngoài buồng sấy chính là nhiệt độ môi trường
0
f 2 0
t t 20 C= =
. Nhiệt độ bên trong buồng sấy t
f1
được chọn là nhiệt độ trung bình của
từng giai đoạn:
Giai đoạn (1) :
0
f1
t (35 25)/ 2 30 C= + =
Giai đoạn (2) :
0
f1
t (45 28)/ 2 36,5 C= + =
Giai đoạn (3) :
Trao đổi nhiệt đối lưu cả trong và ngoài tường buồng sấy đều là trao đổi nhiệt đối lưu tự

nhiên. Nhiệt độ mặt trong của tường t
w1
và mặt ngoài t
w2
đều chưa biết vì vậy để xác
đònh các hệ số trao đổi nhiệt đối lưu
1 2
,α α
hay mật độ dòng nhiệt q
t
chúng ta phải giả
thiết một trong hai nhiệt độ t
w1
hoặc t
w2
. Phương pháp được thực hiện như sau:
+ Với không khí chảy tầng:
249,0253,0
416,1 tl
∆××=
−
α
,
2
W/ m K
Trong đó : l là chiều cao của tường buồng sấy
+ Với không khí chảy rối: