ae
Do n mon hoc
Say băng tai
CxS WE
Zee Sd
GVHD: Nguyễn Dân
Trang 2Đồ án mơn học: QTTE Sấy băng tai
PHAN1: MODAU
1.1 Lời mở đầu
Trong ngành cơng nghiệp nĩi chung thì việc bảo quản chất lượng sản phẩm là
rất quan trọng Đề chất lượng sản phẩm được tốt ta phải tiến hành say déi tach 4m Vật liệu sau khi sấy cĩ khối lượng giảm đo đĩ giảm cơng chuyên chở, độ bền tăng lên, chất lượng sản phẩm được nâng cao,thời gian bảo quản kéo dài
Quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng nhiệt gọi là quá trình sấy
Người ta phân biệt sấy ra làm hai loại :sấy tự nhiên và sấy nhân tạo
Say tự nhiên dùng năng lượng mặt trời đê làm bay hơi nước trong vật liệu nên đơn giản „Ít tốn kém tuy nhiên khĩ điều chỉnh được quá trình sấy và vât liệu sau khi sấy vẫn cịn độ â ẩm cao Trong cơng nghiệp hố chất thường người ta dùng sấy
nhân tạo,tức là phải cung câp nhiệt cho vật liệu â ẩm Phương pháp cung cấp nhiệt cĩ thê bằng dẫn nhiệt ,đối lưu ,bức xạ hoặc bằng năng lượng điện trường cĩ tần số cao
Đối với nước ta là nước nhiệt đới nĩng ẩm,do đĩ việc nghiên cứu cơng nghệ
sấy để chế biến thực phẩm khơ và làm khơ nơng sản cĩ ý nghĩa rất đặc biệt Kết hợp phơi sấy nhằm tiết kiệm năng lượng,nghiên cứu những cơng nghệ sây và các thiết bị sấy phù hợp cho từng loại thực phẩm ,nơng sản phù hợp với điều kiện khí
hậu và thực tiễn nước ta.Từ đĩ tạo ra hàng hĩa phong phú cĩ chất lượng cao phục
vụ cho xuất khẩu và tiêu dùng trong nước
1.2 BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI
Trang 3
Đồ án mơn học: QTTB Say bang tai Để thực hiện quá trình sấy, người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như: thiết bị sây ( buồng sấy, hầm say, thiét bi say kiéu bang tải, máy sấy thùng
quay, sấy phun, sây tầng sơi, máy sấy trục ), thiết bị đốt nĩng tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị phụ khác,
Trong đồ án này em sẽ tính tốn và thiết kế thiết bị sấy kiểu băng tải Thiết bị sấy loại này thường được dùng để sấy các loại rau quả, ngũ cốc, các loại nơng sản khác, sấy một số sảm phẩm hố học Trong đồ án của mình em sử dụng vật
liệu sấy là chè với tác nhân sấy là hỗn hợp khơng khí nĩng
Chè là một cây cơng nghiệp lâu năm, thích hợp nhất đối với khí hậu nhiệt
đới Chè khơng đơn thuần chỉ là thứ cây được dùng để “giải khát” mà đã trở thành một sản phẩm cĩ nhiều cơng dụng Chế biến chè khơng chỉ cung cấp phục vụ nhu cầu trong nước mà cịn để xuất khẩu, yêu cầu về đầu tư thiết bị ít tốn kém hơn các loại nơng sản khác
Trong cơng nghệ sản xuất chè thì sấy chè là một khâu rất quan trọng Chè sau khi thu hoạch qua chế biến sẽ được sây khơ Sau khi sấy chè phải đạt được độ tơi, độ khơ nhất định theo yêu cầu để đảm bảo chất lượng và tăng thời gian bảo quản
Với các yêu cầu về hình thức, vệ sinh và chất lượng sản phẩm người ta sử
dụng thiết bị sấy kiểu băng tải với nhiều băng tải làm việc liên tục với tác nhân sấy
là khơng khí nĩng cĩ tuần hồn một phần khí thải
Vật liệu sây được cung cấp nhiệt bằng phương pháp đối lưu Ưu điểm của phương thức sấy này là thiết bị đơn giản, rẻ tiền, sản phẩm được sây đều, do cĩ
tuần hồn một phần khí thải nên dễ đàng điều chỉnh độ âm của tác nhân sấy, tốc
độ của khơng khí đi qua phịng sấy lớn, năng suất khá cao, hiệu quả
PHAN 2: SO DO CƠNG NGHỆ & THUYET MINH
2.1 SƠ ĐỊ CƠNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH
Trang 4
Đồ án mơn học: QTTE Say bang tái Với các thiết bị và phương thức sấy như đã chọn, ta cĩ sơ đồ cơng nghệ của quá trình sây chè như sau :
Khí thải 5
H6n hop khí sau khi sấy
4
Vật liệu vào Hơi nước Khí tuần hồn
1 2
ị 3
Vật liệu ra Hơi nước bão hồ Khơng khí
Chú thích : 1 — phịng sấy
2 - calorifer 3 - quạt đây 4- cyclon 5 — quạt hút
2.2 THUYET MINH LUU TRINH
Trang 5
Đồ án mơn học: QTTB Sấy băng tải
Do yêu cầu về độ khơ của chè nên dùng tác nhân sáy là hỗn hợp khơng khí
nĩng
Khơng khí ban đầu được đưa vào calorife, ở đây khơng khí nhận nhiệt gián
tiếp từ hơi nước bão hồ qua thành ơ ống trao đổi nhiệt Hơi nước di trong Ong, khơng khí đi ngồi ống Tại calorife, sau khi nhận được nhiệt độ sấy cần thiết
khơng khí nĩng đi vào phịng sấy tiếp xúc với vật liệu sây (chè) cấp nhiệt cho hơi
nước trong chè bốc hơi Ta ngồi |
Trong q trình sây, khơng khí chuyên động với vận tơc lớn nên cĩ một
phần chè sẽ bị kéo theo khơng khí ra khỏi phịng sấy Để thu hồi khí thải và chè
người ta đặt ở đường ống ra của khơng khí nĩng một cyclon Khí thải sau khi ra khỏi phịng sấy đi vào cyclon dé tách chè cuốn theo và làm sạch Sau đĩ một phần khí thải được quạt hút ra đường ơ ống dẫn khí để thải ra ngồi khơng khí Một phần
khí cho tuần hồn trở lại trộn lẫn với khơng khí mới tạo thành hỗn hợp khí được quạt đây đây vào calorife Hỗn hợp khí này được nâng nhiệt độ đến nhiệt độ cân
thiết rồi vào phịng sấy tiếp tục thực hiện quá trình sấy Quá trình sấy lại được tiếp tục diễn ra
Vat liệu sấy ban đầu cĩ độ âm lớn được đưa vào phịng sấy đi qua các băng
tải nhờ thiết bị hướng vật liệu Vật liệu sấy chuyển động trên băng tải ngược chiều
với ciều chuyển động của khơng khí nĩng và nhận nhiệt trực tiếp từ hỗn hợp khơng khí nĩng thực hiện quá trình tách âm
'Vật liệu khơ sau khi sấy được cho vào máng và được lấy Ta ngồi
Trang 6
Đồ án mơn học: QTTE Say bang tái
PHAN3 : CAN BANG VAT CHAT
3.1 Cac ky hiéu
G¡,G›: Lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi mấy sấy, (Kg/h) G:Lượng vật liệu khơ tuyệt đối di qua may say >» (Kg/h)
Wi, W2: DO a âm của vật liệu trước và sau khi sây, tinh theo % khối lượng vật
liệu ướt
W: Độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi đi qua máy s4y , (Kg/h)
L:Lượng khơng khí khơ tuyệt đối đi qua máy sấy , (Kg/h)
x¿:Hàm âm của khơng khí trước khi vào caloripher sưởi , (Kg/Kgkkk)
x¡x;: Hàm 4m của khơng khí trước khi vào mấy sây (sau khi đi qua
caloripher sưởi) và sau khi ra khỏi mấy sấy, (Kg/Kgkkk) 3.2 Các thơng số ban đầu
Thiết kế hệ thơng sấy băng tải đề sấy chè với năng suất khoảng 1400tắn/ năm Giả thiết một năm nhà máy làm việc 350 ngày ,mỗi ngày làm 20 giờ Vậy năng
suất trung bình trong một giờ là
1400000
35020 00 Kem
Chè sau khi thu hoạch được sơ chế sơ bộ trước khi đem vào phịng sấy Độ â am
của chè lúc nay dat khoang ttr (60- 65)% Chọn độ ẩm của chè trước khi sây là Wi=63%.Để sản phẩm chè sau khi sây đạt được độ khơ ,tơi,xốp theo yêu câu mà khơng bị gãy vụn,khơng bị ấm mốc thì ta khống chế độ âm ra của chè đạt khoảng W;=5%
Theo kinh nghiệm chè khơ cĩ thê chịu được nhiệt độ trên dưới 100°C.Do dé
ta chon nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sây là t=1001 C.Đề đảm bảo tính kinh tế,giảm tốn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi đồng thời đảm bảo khơng xảy ra hiện tượng đọng sương sau khi sấy,ta chọn ta sao cho độ âm tương đối khơng quá bé nhưng cũng khơng quá gần trạng thái bão hồ Do đĩ nhiệt độ tác nhân ra khỏi
buồng say được chọn sơ bộ khoảng =70°C
Thơng số khơng khí ngồi trời được xác định tại thành phố Đà Nẵng Như vậy,các thơng số ban đầu được xác định là:
Năng suất tính theo sản phẩm : G; =200 kg/h
Độ âm vật liệu vào : W¡=63%
Độ ẩm vật liệu ra : W¿=5%
Nhiệt độ tác nhân sấy vào — :tị= 100C Nhiệt độ tác nhân sấy ra :tyạ= 70%
Nhiệt độ khơng khí ngồi trời : tạ = 26°C ›Poon =0.0343 at
Độ ẩm mơi trường :ọ=81%
Hàm ẩm của khơng khí được tính theo cơng thức sau:
Trang 7
Đồ án mơn học: QTTE Séy băng tai
Q,*Pm
xe=0.622———”—————— {sách QTTBII trang 156}
Tụ =0 * Rụ
thay số vào ta cĩ
0.81* 0.0343
0622 1 0 3 081*00348 c0 /AAg Kgkkk)
-Nhiệt lượng riêng của khơng khí:
l¿=Cwwu#tetxe*i, , (J/kgkkk) {sách QTTBII- trang 156}
Với Cụ„; nhiệt dung riêng của khơng khí ,J/kg độ
Cu -10) J/kg độ
ty, — nhiệt độ của khơng khí tạ= 26°C
ïạ: nhiệt lượng riêng của hơi nước ở nhiệt d6 to , J/kg
Nhiệt lượng riêng i„ dược xác định theo cơng thức thực nghiệm
ip=to+Cy *t=(2493+1.97t,)10° , J/kg {sách QTTBII trang 156} Trong đĩ: r,=2493*10” :nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0°C
C¡= 1.97*10”: nhiệt dung riêng của hơi nước , J/kg độ
Từ đĩ ta tính được I,=69.76*10” J/kgkkk hay I,=69.76 (kJ/kgkkk)
-Trang thai của khơng khí sau khi ra khỏi caloripher là: t,=100°C,Pu¿=1.02 at
Khi đi qua caloripher sưởi, khơng khí chỉ thay đổi nhiệt độ cịn hàm âm khơng
thay đi
Do đĩ x¡=x nên ta cĩ :
My _ 00172*1033
A= (0.622 +x,)P,, (0.622 + 0.0172)*1.02
-Nhiệt lượng riêng của khơng khí sau khi ra khỏi caloripher là:
I, = t:+(2493+1.97t,)10°x, , (J/Kgkkk)
1, = 100+(2493+1.97*100)*0.0172 = 146.268 ( KJ/Kgkkk ) -Trạng thái của khơng khí sau khi ra khỏi phịng sấy:
tạ=70°C,, P„p;=0.3 177 at
-Nếu sấy lý thuyết thì:I;=l¿=146.268 (KJ/Kgkkk)
Tacĩ I=Cuwfs†xz”ạ ,J/Kgkkk Từ đĩ hàm âm của khơng khí
Trang 8Đồ án mơn học: QTTB Say băng tái 3.3.1 Cân bằng vật liệu cho vật liệu sấy
Trong quá trình sấy ta xem như khơng cĩ hiện tượng mất mát vật liệu,lượng
khơng khí khơ tuyệt đối coi như khơng bị biến đổi trong suốt quá trình sây.Vậy
lượng vật liệu khơ tuyệt đối đi qua máy sấy là:
100-W, _g 100-1,
GEG, 100 2—Tgọ {sách QTTBII_ trang 165} Trong đĩ: W¡=63%, W¿=5%; Gz=200 ( Kg/h.)
Vậy G,=200 10075 _ 190 (Kg/h)
Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy được tính theo cơng thức:
W=G; a A> Koh) {sich QTTBIL trang 165}
W=200:0 63-5 2-313 (Kgh) Luong vat liệu trước hi vào phịng sấy
Gi=G;+W=200+313.5=513.5 (Kg/h) 3.3.2 Cân bằng vật liệu cho khơng khí sấy
Cũng như vật liệu khơ ,coi như lượng khơng khí khơ tuyệt đối đi qua máy sấy khơng bị mất mát trong suốt quá trình sấy.Khi qua quá trình làm việc ổn định lượng khơng khí đi vào máy sấy mang theo một lượng am là :Lxị
Sau khi sấy xong , lượng ẩm bốc ra khỏi vật liệu là W do đĩ khơng khí cĩ thêm
một lượng ẩm là W
Nếu lượng âm trong khơng khí ra khỏi mấy sấy là Lx; thì ta cĩ phương trình cân bằng: LxịtW=LXx; {sách QTTBII_ trang 165} W L= (Kg/h) *;¿ —Xị k 313.5 Thays6 ay So L=_ '°” 0.029 — 0.0172 = 265678 (Kgh ( )
Với L là lượng khơng khí khơ cần thiết để làm bốc hơi W kgâ am trong vật liệu Ta cĩ,tại tạ=261 C,ứng với øạthì øạ = 1.185 kg/cmẺ
Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trước khi vào calorifer là:
_ L 265618 3
V=.~= Py 1185 = 22420.08 (m*/h)
Vậy lượng khơng khí khơ cần thiết để làm bốc hoi 1 Kg 4m trong vật liệu là:
Is = xX, —Xị Ì (Kg/Kgẩm) (sáchQTTBIH trang 166}
Khi đi qua calorifer sưởi khơng khí chỉ thay đổi nhiệt độ nhưng khơng thay đổi
hàm âm, do đĩ x„=x¡ nên ta cĩ:
Trang 9
Đồ án mơn học: QTTE Séy băng tái Thay số vào ta cĩ
1 0.029—0.0172
3.4 Quá trình sấy hồi lưu lý thuyết
Quá trình hoạt động của hệ thống này là:
Tác nhân sấy đi ra khỏi buồng sấy cĩ trang thái t›, øa,xz được hồi lưu lại với
lượng lạ và thải ra mơi trường Ï, ,Khối lượng lạ được hồ trộn với khơng khí mới
cĩ trạng thái 1a to, 74 Xo với lượng lọ
Sau khi được hồ trộn,ta được lượng khơng khí là l ,được quạt hút và đây vào calorife để gia nhiệt đến trạng thái I,t¡,ø, rồi đây vào buơng sấy
'Vật liệu âi âm cĩ khối lượng là G¡ đi vào buồng sấy và sản phẩm ta la G) Tác nhân đi qua buồng sấy đã nhận hơi nước bay hơi từ vật liệu sây đồng thời bị mất nhiệt nên trạng thái của nĩ là x ,t›,/ 2
Gọi xụ,Iw là trạng thái của hỗn hợp khí ở buồng hồ trộn
Tacĩ: lEl,tly hoặc L=EL¿†tLw -Chọn tỷ lệ hồi lưu là 50% vậy
1= 0.5(¿+ln) suy ra lụ=lo
Vậy tỷ số hồi lưu n : là số kg khơng khí hồi lưu hồ trộn với 1 kg khơng khí ban đầu ( t ừ mơi trường)
= 84.745 (Kg/Kgam)
n ate ( sách kỹ thuật sấy nơng sản _trang 79) Vậy hàm ẩm của hỗn hợp khí được tính theo cơng thức sau:
Xx,
ye ee { sach QTTBII trang 176} (Kg/Kgkkk)
H
v= S9 T3: —0.01723 0/022 — 0 0231 (Kg/Kgkkk)
2 2
Nhiệt lượng riêng của hồn hợp khơng khí là:
lạ +nĨ, a2 (KI/Kgkkk) * he 69.76 nt 146.268 ~108.08 (KJ/Kgkkk) Ta cĩ: Iw=(102+1.97*10Ÿxw)tu + 2493*102xw Tự —2493*10° xụ, 10° +1.97*10°x,,
Với tụ: Nhiệt độ của hồn hợp khí
Từ đĩ: tự= 108 -03510) *-2493*10! *0.0231_ yg asc
10° +1.97*10° *0.0231
Suyra Puw=0.11(at)
Suy ra tu=
Trang 10
Đồ án mơn học: QTTB Séy băng tái
— — XP, _ — 00231*1033
Pu By, Gy +0622) 011(00231+0622)
Lượng khơng khí khơ lưu chuyên trong thiết bị sây
1 1 l= =—————
x;—x„ 0.029—0.0231
= 0.336= 33.6 %
=169.5Kg/Kg 4m
PHAN 4: CAN BANG NHIET LUQNG & TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH
4.1 Tính tốn thiết bị chính 4.1.1Thể tích của khơng khí
a/Thê tích riêng của khơng khí vào thiết bị sấy:
R =— h_ mÌ/Kgkkk ,{sáchQTTBII-trang 157} POF on Với R=287 (WKgK) T,=100°C+273=373K P=1.033(at) Puu=1.02(a0) ø=0.027 Thay số vào ta cĩ: Vị
Trang 11Đồ án mơn học: QTTE Séy băng tai
_ 287*373
"" (1.033— 0.027 *1.02)*9.81*10"
b/Thể tích khơng khí vào phịng sấy:
Vị=L*v¡=26567.8*1.085=28826.1 (mỶ/h) c/ Thể tích riêng khơng khí ra khỏi phịng sây là:
-_ R1, Vạ= P~Ø;Bu„ Tạ=70+273=343K,ø, = 0.1496 ,Pzu=0.3177at Thay số vào ta cĩ : =1.085 (mỶ/Kgkkk) ,VỚi _ 287343 (1.033 — 0.1496 * 0.3177)*9.81*104 V2 = 1.018 (m?/Kgkkk)
d/Thé tích khơng khí ra khỏi phịng sấy:
'V;=Lv;=26567.8*1.018=27046.0 (m?/h) e/Thé tich trung bình của khơng khí trong phịng sấy:
V= 272 -27936.05 (m'/h)
4.1.2 Thiết bị sấy tiến băng tải
Thiết bị sấy kiểu băng tải gồm một phịng hình chữ nhật trong đĩ cĩ một hay vài băng tải chuyển động nhờ các tang quay,các băng này tựa trên các con lăn để khỏi bị võng xuống.Băng tải làm bằng sợi bơng tẩm cao su,bản thép hay lưới kim
loại,khơng khí được đốt nĩng trong carolifer Vật liệu sấy chứa trong phéu tiếp
liệu,được cuơn vào giữa hai đrục lăn đề đi vào băng tải trên cùng.Nêu thiệt bị cĩ một băng tải thì sấy khơng đều vì lớp vật liệu khơng được xáo trộn do đĩ loại thiết bị cĩ nhiều băng tải được sử dụng rộng rãi hơn Ở loại này vật liệu từ băng trên di chuyển đến đầu thiết bị thì rơi xuơng băng dưới chuyển động theo chiều ngược
lại.Khi đến cuối băng cuối cùng thì vật liệu khơ được đổ vào ngăn tháo
Khơng khí nĩng đi ngược với chiều chuyển động của các băng Để quá trình
sấy được tốt, „người ta cho khơng khí di chuyển với vận tốc lớn,khoảng 3m/s ,cịn
băng thì di chuyên với vận tốc ( 0.3-0.6) m/ph
Chọn kích thước băng tải
Gọi B,: Chiều rộng lớp băng tải (m)
h : Chiều day lớp trà (m) ,Lẫy h=0.1(m) ø : Vận tốc băng tải, chọn ø =0.4m/ph
V2
ø : Khối lượng riêng của chè , Chọn ø= 32058
m
-Nang suất của quá trình sấy:
Gi=Bhøø nang (Kgíh) suyra B=_CL =_— y hòœ60 0.1*320*0.4*60 ` SỐ =0 gøg6
(m) | -
-Chiêu rộng thực tê của băng tải là :
Trang 12
Đồ án mơn học: QTTB Say bing tai
By=— , voi 71a hiéu sé hiéu chinh
Vị
0.6686
Chon 7=0.9 ,tacd Be = 0.7429 (m)
Goi Lý: Chiéu dai băng tải ,m (chiều đài một mặt)
1: Chiéu dai phy thém, chon 1,=1.2 (m)
T: Thời gian sây, chọn T=30 phút=0.5 giờ
Lc 077 yị= — 235505 — ,12=12(m) B,*h*p 0.7429*0.1*320 Vậy L=12(m)
-Băng tải chỉ sử đụng một dây chuyền nên ta chọn chiều dài của một băng tải là
4(m) suy ra số băng tải là 3 Đường kính của băng tải d=0.3m
4.1.3 Chọn vật liệu làm phịng sấy
-Phịng sấy được xây bằng gạch
-Bề đày tường 0.22 (m) cĩ:
+Chiêu dày viên gạch 0.2( m) +Hai lớp vữa hai bên 0.01 (m)
~Trần phịng được làm bằng bêtơng cốt thép cĩ:
+Chiều đày ø, = 0.02m
+Lớp cách nhiệt dày ø; = 0.15
-Cửa phịng sấy được làm bằng tắm nhơm mỏng,giữa cĩ lớp các nhiệt dày 0.01 m +Hai lớp nhơm mỗi lớp dày 0.015 (m)
-Chiều đài làm việc của phịng sấy:
Lph = 4+2*0.6= 5.2m
-Chiều cao làm việc của phịng sấy:
Hph = 0.3+0.1*3+0.2*4 = 2 (m)
-Chiều rộng làm việc của phịng sấy:
Rph = 0.7429+0.66 = 1.4029 (m)
Vậy kích thước của phịng sấy kể cả tường là:
Lng = 5.2†2*0.22 = 5.64(m) Hng = 2.0+0.02+0.15 = 2.17 (m) Rng = 1.4029+0.22*2 = 1.8429 (m)
4.1.4Vận tốc chuyển động của khơng khí và chế độ chuyển động của khơng khí trong phịng sây
a/Vận tốc của khơng khí trong phịng sấy:
V„ _— 2793605
H„R„ 2*14029*3600
b/Ché độ chuyển động của khơng khí: _— #1, „
R,= —*—* {sach QTTB II _ trang 35}
=2.77 m/s
On =
Trang 13
Đồ án mơn học: QTTE Say băng tái
Với: R¿: _ là hằng số Reynol đặc trưng cho chế độ chuyển động của dịng lạ Đường kính tương đương
_ 2*H,,*R,, _ 2*2.00*1.4029
Hy, +R, 2+1.4029
Nhiệt độ trung bình của khơng khí trong phịng sấy:
_ t +t, _ 100+70 _ c„o,
ty = ST 85°C
-Từ nhiệt độ trung bình này tra bảng phụ 9 trang 130 sách “kĩ thuật sấy nơng sản”
ta được 2 =0.031 (W/m°K)
z =21.06*10°(m”/s) = 2.77*1.649 _ reeiof
21.06*10%
Vay Re=15*10‘suy ra ché d6 cua khơng khí trong phịng sấy là chế độ chuyển
động xốy
4.1.5 Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy với mơi trường xung
quanh la =1.649( m) Vay _ At, —At, A,= nats At,
Với Ai,: Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy vào phịng sấy với khơng khí
bên ngồi
Ai, =100-26=74°C
Ar,: Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy đi ra khỏi phịng sấy với
khơng khí bên ngồi
At, =70-26 = 44°C 74-44 Vay At,=— = 57.71°C In „ 44 _4.2 Tính tốn thất nhiệt
4.2.1 Ton that qua tường 14>} Ge
-Tường xây bằng gach dày 0.22 (m) Tụ Z
-Chiêu dày viên gạch đ,„„ =0.2 (m)
-Chiều đày mỗi lớp vữa ư,= 0.01 (m)
Tra bảng 4,„„=0.77( w/mđộ) ‘gach 2, =1.2 (w/mđộ)
8 & 33
Lưu thể nĩng (khơng khí nĩng) chuyển động trong phịng do đối lưu tự nhiên(vì
cĩ sự chênh lệch nhiệt độ) và do cưỡng bức ( quạt) Khơng khí chuyên động theo chế độ chảy xốy(do Re>10!)
Gọi ø, là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến bề mặt trong của tường phịng sấy
Trang 14
Đồ án mơn học: QTTB Sấy băng tải
a, =k(a' +a,")
Với : ø,' là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu
tự nhiên ,W/m độ
ø': là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu
cưỡng bức ,W/mđộ
k : hệ số điều chỉnh, k=1.2z1.3
a/Tính đi
Phương trình chuẩn Nuxen đối với chất khí:
Nu=Cz,R°Š =0.018z,R°3
;
Trong đĩ: z, phụ thuộc vào tỷ số ~ va Re
lạ
L
Taco: “= 52 315 1, 1.649
Re =15*10*
Tra bang va tinh toan ta duge ¢,=1.205 {sơ tay QTTBII_ trang 15}
Vay Nu = 0.018*1.205* (15*10*)°* = 300
‘A *
Ma Nu= Xi m Suy ra a, = HÀ = 3000.031 =4.65 Hạ, 2
b/Tinh a": -
Gọi trlà nhiệt độ trung bình của bê mặt thành ơng(tường) tiếp xúc với
khơng khí trong phịng sây
Chọn trị=70.0°C
Goi ty, 14 nhiét độ trung bình của chât khí vào phịng sây (tác nhân sây)
100+ 70
tbk =85°C
Gọi t„là nhiệt độ trung bình giữa tường trong phịng sấy với nhiệt độ trung
bình của tác nhân sây
— T0+§§
ty = =717.5°C
Chuan sé Gratket : Dat trung cho tac dung tuong hỗ của lực ma sát phân tử và lực nâng do chênh lệch khơi lượng riêng ở các điêm cĩ nhiệt độ cao khác của
dịng,ký hiệu Gr
_ SH yy At, rT
với g là gia tốc trọng trường g=9.8(m/s") Hạn Chiêu cao của phịng sây ,m
At, = tuy-tr= 85-77.5=7.5 , T=ti, +273=358K
9.8*2°#7.5
Ta ng “3.69*10°
21.09ˆ*10“ *358
Suy ra Gre
Trang 15
Đồ án mơn học: QTTB Sấy băng tải
Mà chuẩn số Nuxen là
Nu = 0.47*Gr°?5 {sổ tay QTTB II_ trang 24}
Suy ra Nu = 115.8
Hơnnữa Nu= Hat Suy Ta œ “4= NuA _ 115.850.031
a 2
Từ đĩ a, =k(a's +a" )=1.2(4.65 +1.74)=7.58
c/Tinh a,
Hệ số cấp nhiệt của bề mặt ngồi máy sấy đến mơi trường xung quanh
a,=a'r+a,"
Với z, Hệ số cấp nhiệt đo đối lưu tự nhiên
Z”; Hệ số cấp nhiệt do bức xạ -
Ta cĩ nhiệt tải riêng của khơng khí từ phịng sây đên mơi trường xung quanh :
qi=ø, *Ai, =7.68*(85-70)=1 13.7 ,KJ/kg ẩm
Trong quá trình truyền nhiệt ổn định thì:
=1.74 qI 5, La 5 5 51, On Ss 242 Mà È7 = Tử TT 3 (m4ộ/w) ở đây |
6,,5,,6; : bé day cac lop tuong ,m
A,,4;,4:: Hệ số dẫn nhiệt tương ứng , W/mđộ
ổ, =ổ;, =0.01 _ Bé day lép vita cĩ 4, = 4; = 1.2 (w/mđộ)
ổ; =0.2m _ Bề dày của viên gạch cĩ 4; = 0.77 (w/mđộ)
Vậy “ Sổ „001, 001, 02 — 0 267 (mfđộ/w) 12 12 077
Từ đĩ
3
trrtrz=di Sẽ = 113.7*0.267 =31C)
rổ,
trz: Nhiệt độ tường ngồi phịng sấy ,°C
tr = tr1-31=70-31= 39 (°C)
Nhiệt độ lớp biên giới giữa tường ngồi phịng sây và khơng khí ngồi trời
Tg = = = 32.5°C
Tại nhiệt độ Tụ; này tra bảng ta tính được :4 = 2.67*102 (W/mK)
+ =16.024*10°(m?/s)
Nhiệt độ tường ngồi và nhiệt độ khơng khí cĩ độ lệch là
At, =try-ty, = 39-26 = 13 °C)
Trang 16
Đồ án mơn học: QTTE Séy băng tái
Chuan số Gratkev là 3 O17
G-8t re Aly _ 98 2.17 13 =1274*10° VT 16.024” *107? (13+ 273) Chuẩn số Nuxen là Nu=0.47*G,°?°= 157.9 Si » —Nud _157.9*0.0267 uy ra a= aaa Hng 2.17 Hệ số cấp nhiệt do bức xạ ø“2 °— 8€, (z J ( i ø';=——l| —| -|= tr -t, |\100) — (100
e„:Độ den ctia vita ly «,=0.9
C,:Hé sé bite xạ của vật đen tuyệt đối ,lấy Cạ=5.67
T¡ = trạt273=391273=312K Tp = tyct273=26+273=299 K * 4 4 Từ đĩ any = 0273.78 (5) -(2) =5.91 39-26 |\100) (100 =2.11 @, =a'2 +0", =2.1145.91 = 8.02
Nhiệt tai riêng từ bề mặt của tường ngồi đến mơi trường khơng khí
qQ= ø; *Ai, =8.02*13= 104.3 ,KJ/kg âm
Aq _113.7-104.3
đ„ 1137
Vậy tơn thất qua tường
Q=3.6*k* F* At, Ma = F=2*L*H+2*R*H=2*5.2*2+2*1.4029*2=26.4(m) 1 1 1 sap +57 +:0.276 7.58 8.11 So sánh =0.08 =8% =1.88 2 =57.7°C Từ đĩ:Qr = 3.6*1.88*26.4*57.7 = 10309.6 (KJ) ˆ _Q, _ 10309.6 1 V ay - a W 3135 Hat = = 32.89 (KJ/K; (KJ/Kgam)
4.2.2 Ton that qua tran
Trần đúc: Lớp bêtơng cét thép day 5, = 0.02(m);4, =1.55 (W/md6)
Trang 17
Đồ án mơn học: QTTE Sdy bang tai
Lớp cách nhiệt dày ð; =0.15(n);4; =0.058 (W/mđộ) Để tính tồn thất qua trần ta xác định:
đ„ =1.3*ø,=1.3*8.11=10.543 ,W/m?K
Do đĩ hệ số truyền nhiệt qua trần K„ bằng
mẽ 1} {s5 7 TL ằ 2
KT đa 1T I „002, 015, 1 = 0.35(Wim'K)
a Ay Ay a, 758 155 0058 10.543
Vậy tơn thất qua trần:
Q„=3.6*K„*F„* A¿ =3.6*0.35*(5.2*1.4029)(85-26)=542.3 (KJ/h) Nhiệt tải riêng
_ 0, _ 5423
WW 3135
4.2.3 Tổn thất qua cửa
Hai đầu phịng sấy cĩ cửa làm bằng thép dày ĩ,=5mm cĩ hệ số dẫn nhiệt
=1.73 ,KJ/kgẩm
^,=0.5W/mK
Do đĩ hệ số dẫn nhiệt qua cửa K, bằng :
a! 1 2 2
Kes 5,,1 1 —4+44— ~~ 4+ 000, 4+ 1 = 37 Mica
a A, a, 758 05 811
Cửa phía tác nhân sấy vào cĩ độ chênh lệch nhiệt độ (t¡-te) cịn cửa đầu kia cĩ độ
chênh lệch nhiệt độ băng (t;-fạ).Do đĩ:
; Q.=3.6*K,*F,{(ti-to}+(-t)}
Thay sơ facĩ : Q.=3.6*3.77*(1.4029*2){(100-26)+(70-26)}=4493.5
(KJ/h)
_O, _ 4493.5
W_ 3135
4.2.4 Tổn thất nhiệt qua nền
Nhiệt độ trung bình của tác nhân sáy bằng 85”C và giả sử tường phịng sấy cách
tường bao che của phân xưởng 2m.Theo bảng 7.1 của sách tính tốn & thiết kê hệ thống sấy trang 142.Ta cĩ:
qi=50W/m Do đĩ tổn thất qua nền bằng:
Q;=3.6*F,*q¡=3.6 (5.2*1.4029)50=1313.1 (K1J⁄h)
Q, 13131 W 3135 =4.19 (KJ/kg âm)
Như vậy tổng tồn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che ra mơi trường xung quanh băng: =14.33 (KJ/kg âm) le Suyra qu= Q„=Q/†Q.+Q¿+Q,=16658.5 (KJ/h) Qn _ 16658.5 ~53.14(KI/kg âm) t= TC W_ 3135 `
4.2.5 Tơn thât do vật liệu sây mang đi
Trang 18
Đồ án mơn học: QTTE Say bang tái
Trong sấy nơng sản,nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy lấy thấp hơn nhiệt độ
tác nhân sấy tương ứng từ (5+ 10)°C.Trong hệ thống sây này ,vật liệu sấy và tác
nhân sấy chuyện động ngược chiều nên tụ;=t¡-(5+10)°C.Vì vậy ta lấy tyz=100-
10=90 °C
Do đĩ nhiệt dung riêng của chè ra khỏi phịng sấy : Cy2=Cy* (1-@,)+C,0,
Với Cụ : nhiệt dung riêng của chè lấy Cu=0.37(KJ/Kg°K) C_ : nhiét dung riéng cua nude lay C=4.18 (KJ/Kgdd) Thay số ta cĩ: Cy2 =0.37*4.18(1-0.05)+4.18*0.05
¬ Cv;=1.68 (KJ/kg°K)
Tơn thât nhiệt do vật liệu sây mang đi là:
Qy1=Go*Cyo(tyo-ty1)=200* 1.68(90-26)=21481.8 (K/h)
que =68.52 (KI/kgim)
4.3 Quá trình sấy thực tế cĩ hồi lưu
4.3.1 Nhiệt lượng bơ sung thực tê
A=CO,-4- Dia
Với:Ø,= 26°C nhiệt độ của vật liệu trước khi vào máy sấy(bằng nhiệt độ mơi
trườ cố
9, = 70°C nhiệt độ của vật liệu khi ra khỏi mây sây -Vậy nhiệt lượng bổ sung thực tế: -
A =26*4.18— 68.52- 53.14 = 12.98 (KJ/Kgâm)
4.3.2 Các thơng sơ của quá trình sây thực -Hàm âm của tác nhân sây đi ra khỏi mây sây:
— “Ủh+A*xi+C, =————— *f, , kK sơ tayQTTBII Ä
*% A-(,+€,*,) g/Kgkkk { yQ _
trang105}
x —146.268 +12.96 * 0.0172 +1* 70
Thay số: y ° tr——“—“———“ 12.96 — (2493 +4.18*70) —— =0/027 (Kg/Kgkkk (KgKgdd)
Vậy :
Ty! =ty + (r, +C, *ty)*x,/ = 704 (2493 +1.97 * 700.027 = 141.0 (KJ/Kgkkk)
2 x # x! *
-D6 Amtuong déi_ gy! = 0.622+x,')*P,, (0.622+0.027Ầ.3177 -_—P** 2 = _1.033 0.027 9 135=13.5%
-Lượng khơng khí khơ đề làm béc hoi 1 Kg ẩm hút từ ngồi vào: 2 =—T— =——k——=i00 ,Kg/Kgẩm x —x, 0.027-0.0172 -Qúa trình sấy tuần hồn khí thải (n=1):
¿_ 1,+m,` — 6976+1*1410
- - l+n 1+1
-Hàm âm của hồn hợp khơng khí:
1 M =105.38 (KJ/Kgkkk)
Trang 19
Đồ án mơn học: QTTE Séy băng tai
, *
1X +My _ 0.0172 +1* 0.027 = 0.022 (Kg/Kgkkk)
l+n 1+1
-Khi ra khỏi caloripher khơng khí chỉ thay đổi nhiệt độ chứ khơng thay đổi hàm âm do đĩ:
xy
xXị =Xu = 0.022(Kg/Kgkkk)
t= 100°C
-Vậy nhiệt lượng riêng của khơng khí sấy vào phịng sấy là:
Iị = tị + (2493 + 1.97*ti)*x¡ = 100 + (2493+1.97*100)*0.022=159.18 ,KJ/Kgkkk
-Lượng hồi lưu thực tế:
n= 1, = 100( Kg/Kg 4m)
-Nhiệt độ khi hồ trộn:
,_ Tụ =2493*x„` _ 105.38- 2493*0.022 = ] =48.4°C 141.97* xy 1+1.97*0.022
Đồ thị I -x biéu diễn quá trình sấy lý thuyết và sấy thực |
Đường AMB¡C; biêu diễn quá trình sây thực tê cĩ tuân hồn một phân khí thải
Trang 20
Đồ án mơn học: QTTB Say bang tai
4.4 Cân bằng nhiệt lượng Ya=de
4.4.1 Nhiệt lượng vào
Nhiệt do calorife sưởi cung cấp:
q'(Iˆ-Iw°)=100(159.18-105.38)=5380 ,KJ/Kg ẩm
Nhiệt lượng do vậy liệu sấy mang vào:
G,*C,,*0, _513.5*0.37*4.18* 26
Ww 313.5
Nhiệt lượng do khơng khí sấy mang vào máy sấy:
qu=l’*Iy’=100*105.38=10538 ,KJ/Kgam
Vay tơng nhiệt lượng vào:
3 ấy =4, + đụ + q„, = 5380 + 65.86 + 10538 = 15983.86 ,KJ/Kgẫm
4.4.2 Nhiệt lượng ra
Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang Ta:
G, *C„*Ø, — 200*0.37*4.18*70
Wo — 313.5
Nhiệt do tồn thất của phịng sấy: Yq =53.14, K/Kgam
Nhiệt do khơng khí mang ra :
qua=U*I;°=100*141=14100 ,KJ/Kgâm
Nhiệt tổn thất trong quá trình sấy:
q£1'(¡ˆ-I;')= 100(159.18-141)=1818 , KJ/Kgẩm
Vay tơng nhiệt lượng ra là:
quiz =65.86 ,KJ/Kgâm
du= = 69.06 ,KJ/Kgam
j4 =4, +3)4+đụy +4, = 69.06 + 53.14+ 14100 +1818 =16039.38 ,K/Kgẩm So sánh tổng nhiệt lượng vào và tổng nhiệt lượng ra:
lạ, —4,| _ |15983.86-16039.38| max 16039.38
Vậy các giả thiết và các quá trình tính tốn trên đều cĩ thể chấp nhận được
= 0.0035 = 0.35% <5%
Trang 21
Đồ án mơn học: QTTE Sdy bang tai
PHAN 5: TINH TOAN THIET BI PHU
5.1 Calorifer
Do yêu cầu về chất lượng của sản phẩm chè sau khi sấy nén ding tác nhân sấy là
khơng khí nĩng.Khơng khí nĩng đi qua calorifer sưởi và nhận nhiệt trực tiếp từ hơi nước bão hồ qua thành ống.Khơng khí dùng để sấy cĩ nhiệt độ theo yêu cầu
là 100C,chất truyền nhiệt là hơi nước bão bồ
Thiết bị là loại ống chùm,hơi nước bão hồ đi trong ống,khơng khí đi ngồi
ống.Hai lưu thể chuyên động chéo dịng 5.1.1 Chọn kích thước truyền nhiệt
Chọn ống truyền nhiệt bằng đồng,cĩ gân để nâng hệ số truyền nhiệt,hệ số dẫn
nhiệt của đồng là 4 =385 W/mđộ {sách QTTB tập I_ trang 125}
®Chọn ống: ;
-Đường kính ngồi của ơng : dg = 0.03 (m) -Đường kính trong của ơng : dự = 0.025 (m)
x x d,, — 4d,
-Chiều dày của ống : 6 = 2 ” =0.0025 (m)
-Đường kính của gân : D, = 1.4dng = 0.042(m)
-Bước gân : b, =0.01m
a D, -d,
-Chiêu cao của gân : h =— 2 = = 0.006 (m)
-Chiều dài của ống : 1 =1(m)
-Số gân trong trên một ống : m =_ =100
h
-Bé day bước gân : b =0.002(m)
-Tổng chiều dài của gân L,=b*m=0.002*100=0.2(m)
-Tổng chiều dài khơng gân Luy= =]-L¿ = 1.0-0.2=0.8(m) -Lượng khơng khí cần thiết cho quá trình sấy cĩ hồi lưu (theo tính tốn thực tế):
I = 100( Kg/Kgắm) L’ = 31350( Kg/h)
-Nhiệt độ của khơng khí ban đầu khi đã hồi lưu :
ue = 48.4°C
-Nhiệt độ khơng khí sau khi ra khỏi caloripher là ti=100%C
-Thể tích riêng của khơng khí
1 1
Vi00°c=——= te =1.057 ,m3/kg
“in =0.97, mẺ/kg 70°
Trang 22
Đồ án mơn học: QTTB Say bang tai Vag.ac= aye 1125 oe = 0.88, m/kg ° 1 1 3 V26.¢ ee =—— = —— = 0.8,m'/k; 26 L181 8 vụ ae ie = 0.93 m/kg
-Lượng khơng khí khơ đi vào caloripher là:
V=L"* va, = 31350*0.93=29155 , (m?/h)
-Hệ số cấp nhiệt đối lưu ø,:
Nhiệt độ trung bình của khơng khí trong caloripher tạ, tis — fhnước" At,
At, — At,
inate At,
+Chọn nhiệt độ hơi nước bão hồ khi vào là : tạ„ạ = 130°C
+Chọn nhiệt độ hơi nước bão hồ khi ra 1a tyne = 105°C Nên ta cĩ:
Mà: Aty =
At, = tig —ty =130-26 = 104°C Ate = ty, —t, = 105-100 =5°C Thay số vào ta cĩ: Ai, =32.5°C Suy ra : ty = 130-32.5 = 97.5°C Ứng với giá trị tụ ta cĩ: p=0.935 (Kg/m) 4 =3.15*10”(W/m°C) + =22.5*10'°(m”/s) = 21.7*108 (Ns/m’) P, = 0.69 5.1.2 Tính tốn
+* Diện tìch bề mặt của một ống : (phía trong của Ống)
F„= z*du*I = 3.14*0.025*1.0 = 0.0785( m?) % Dién tích mặt ngồi của ống:
Fag = #*du*I= 3.14*0.03*1.0= 0.0342 (m?)
*% Diện tích phân bê mặt ngồi của một ơng
Fom = FxanFigin
-Diện tích phân cĩ gân
Là La
Fein = 7*D,*L, +7 *D,) 7 ¥ dng =0.02705(m)
-Diện tích phần khơng gân
Trang 23
Đồ án mơn học: QTTE Say bang tái
Figin = Lyg* 2 *d,,= 0.8*3.14*0.03=0.07536 (m”)
Vay: Fam = 0.02705+0.07536 = 0.10241 (m”)
*Chọn sơ ơng xếp hàng ngang là: i=20
+ Khoảng cách giữa các ống này ống kia là 0.05(m)
* Khoảng cách giữa ống ngồi cùng dến caloripher là:x= 0.01 (m)
Tiết diện tự do của mặt phẳng vuơng gĩc với phương chuyển động của khơng khí: Ftd=Fng-Ftr=0.0942-0.0785=0.0157 ,m?
Chọn tơc độ dịng khí qua calorifer là: ø„„ = 6m /s Chuẩn số Re:
Ø, *b¿ — 6*0.01 Re= y -22.5*10°
2300< Re< 10*.Vay dong khi trong calorifer chảy quá độ %* Chuan s6 Nu(tính cho trường hợp lưu thê chảy ngang qua bên ngồi chùm ơng
cĩ gân): =2600 ay" (4, Yo" Nu= { 2) 1á] *R,"*P."* {sách QTTB_ trang 226 } 8 by Trong đĩ :
d,g : đường kính ngồi của ơng; d,, = 0.03 (m) b, : bước của gan ; b, = 0.01 (m)
h :chiéu cao gan ; h,= 0.006 (m)
C.n : các đại lượng phụ thuộc cách sắp xếp ống
Chọn cách sắp xếp ống là thẳng hàng, nên ta cĩ: C=0.116 _, n=0.72
~0.14
Vậy N.=0 116(2c* ay (5) *2600°2 *0,69°* =21.6 0.01 0.01
-Hệ số cấp nhiệt đối lưu:
Nu*A _ 21.6*0.0315
= = =68.04 (W/m độ
os, 0.006 (Mi 49)
*Hệ số cấp nhiệt từ hơi nước bão hồ na đến thành ống @,
=204*4*C )°25 (W/m?d6)
Với H=1.0 : chiéu cao bog
r: an nhiét hoa hoi J/kg.Tra bang 1250-s6 tay QTTB tập 1
1=2208"10 )J/Kg
-Hệ sơ A cĩ trị sơ phụ thuộc vào tụ,
Chọn tr = 110°C:Nhiệt độ tại thành ống truyền nhiệt
a — tp t+ting — 110+130 Vậy tụ > 2
Sử dụng phương pháp ngoại suy,tra bảng QTTB trang 231 ta cĩ
=120°C
Trang 24
Đồ án mơn học: QTTE Say băng tái
A=188 At=130-120=10°C
Vay thay sé vao ta tinh duge:
a, = 262.8 (W/m’d6)
qi = ở, *A, =262.8*10 = 2628,KJ/Kgam
*Tinh hé sé cấp nhiệt từ mặt ngồi ống đến khơng khí chuyển động trong
caloriphera,
-Lưu thể chảy qua bên ngồi ống thành ống cĩ gân:
@, = 68.04(Do chon téc độ địng khí ø„ = 6m/s ) Hệ số cấp nhiệt đối lưu thực tế:
ø,„„=32 W/m độ
Ạ _ 1 _ 1 _
Vay ke —+ mm ——+_—+ 1 1 01041
ø, Om, Fir 2628 32 0.0785
~Vậy nhiệt lượng riêng:
dạ =k*trp =22.4*120 =2688 ,KJ/Kgâm
- 2628 — 2688
So sánh [21 = 4 4499 = P628= 2688 „1n — 2 23, < 50% Yaz
Vậy tất cả các giã thiết trên cĩ thể chấp nhận được
5.1.3 Xác định bê mặt truyền nhiệt -Lượng nhiệt do caloripher cung câp:
1, —T, q, =——~ -A {sách QTTB trang 168} *¿ —%, Trong đĩ: A=-12.98J/Kgẩm _ 146.268 - 69.76 4 9.029 0.0172 - Q.=q.*W = 6388.38*313.5 = 2002.757 (KJ/h)
-Hiéu suat caloripher lay 7 = 0.9
-Lượng nhiệt thực tế do caloripher cấp:
+12.98 = 6388.38 (J/Kgam)
Q= - ~ 2002:757 _ 2225.286 (KJ/h) -Gọi D là lượng hơi nước tiêu tốn trong 1h
Ĩ, _ 2225.286
=D* D=“ =- = 1021242 (KI Qi= D*r suy ra D =~ 2179*102 uh) -Lượng nhiệt thực tế truyền từ hơi nước trong ơng đến thành ống:
Q.=3.6*k*F* A„ Q.— 1021242 3.6*k*Ar, 3.6*22.4*32.5 -Bề mặt truyền nhiệt thực: - F¿=k*F ; k=1.2 +đến 1.5 Suy ra F= =28.3( m?)
Trang 25Đồ án mơn học: QTTE Séy băng tái
Chon k = 1.2
Suy ra
F, = 1.2*28.3=34(m?)
-Bề mặt truyền nhiệt trung bình:
Fa Jim + Fy _ 0.10241 + 0.0785
bb 2 na 2
-Số ống truyén nhiét trong caloripher:
F, 34
n=—t=—" =3786ng F, 0.09
-Số ống xắp theo chiều ngang:
=Š= 378 =19 éng
¡ 20
-Chọn số ống xếp theo hàng ngang 19 ống
Số ống xếp theo hàng dọc là 20 ống
Vậy kích thước caloripher:
+Chiéu dai cua caloripher
Lx = (i-1)*0.05+Dg*20+2x , (m)
= (20-1)*0.05+0.042*20+2*0.01=1.81 ,m +Chiều rộng caloripher:
B, = (m-1)*0.05+Dg+2x
=(19-1)*0.05+0.042*19+2*0.01 = 1.718(m) +Chiéu cao caloripher 1a:
H, =l+2a =1+2*0.1=1.2( m)
a:bề dày mỗi tắm chắn
5.2 Xyclon
5.2.1 Giới thiệu về xyclon:
Do yêu cầu về độ sạch của chè cũng như khí thải người ta sử dụng tác nhân sấy là khơng khí nĩng.Trong quá trình sây khơng khí chuyển động với vận tốc lớn nên một phần chè sẽ theo khơng khí ra ngồi.Đề thu hồi khí thải và chè,người ta đặt ở
đường ơng ra của khơng khí nĩng một xyclon để tách sạch hơn
5.1.2 Tính tốn
-Ở nhiệt độ 70°C thể tích riêng của khơng khí là:
V;o`c = 0.97 (mKg)
-Lưu lượng khơng khí ra khỏi phịng sấy (vào xyclon)
V2 = L’*v79°C = 3040.95 (mỶ/h)
-Gọi AP là trở lực của cyclon thì:
sao < 750 (sách số tay QT&TBCNHC tập I_trang522)
K
Px =1.029 Khối lượng riêng của khí 6 70°C
=0.09 (m?)
Chọn A- 540 Vậy AP= 540*1.029 = 555.66 Pr
-Tốc độ quy ước là Wy
Trang 26
Đồ án mơn học: QTTB Say băng tai 2* AP &*p, Ẻ 'Wạ=2.2+2.5 (sách ST QT&TBCNHC tập I_trang522) 2 WụE m/s
-Đường kính của cyclon là:
D=|——”>— =065(m)
0.785 * W, *3600
Dựa vào đườnh kính D =650mm, ta chọn cyclon đơn loại LIH-15
-Kích thước cơ bản của cyclon LIH-15
Chiêu cao cửa vào(kích thước bên trong) :a =0.66D=0.4(m)
+Chiéu cao ống trung tâm cĩ mặt bích :hị = 1.74D=1.13(m) +Chiéu cao phan hình nĩn : hạ =2.26D=I.5(m)
+Chiều cao phần hình trụ :hạ =2.0D=1.3(m)
+Chiéu cao phần bên ngồi ống tâm : hạ = 0.3D=0.2(m)
+Chiéu cao chung :H =4.56D=3(m)
+Đường kính ngồi của ống : dị =0.6D=0.4(m) +Đường kính trong của ống : dạ =0.4D=0.26(m)
+Chidu rộng cửa vào ; Bi 0260 — 0.169 0) 6b 02D 0.13
+Chiéu đài của ống cửa vào :1_ =0.6D=0.4(m)
+Khoảng cánh từ tận cùng đên mặt bích hs = 0.32D=0.2(m)
+Gĩc nghiêng của nắp cửa vào :ơư =159
+Đường kính của cyclon : D=650mm
+Hệ số trở lực của cyclon :ế =105
5.3 Tính tốn trở lực và chọn quạt 5.3.1 Giới thiệu về quạt
-Quạt là bộ phận vận chuyển khơng khí và tạo áp suất cho dong khí đi qua các thiết bị :Caloripher,máy sây, đường ống.,cyclon Năng lượng do quạt tạo ra cung cấp cho địng khí một áp suất động học dé di chuyển và một phần dé khắc phục trở lực trên đường ống vận chuyền
-Năng suất của quạt được đặc trưng bởi thể tích khí đi vào hay đi ra thiết bị sấy
-Sử dụng hai quạt:
+Một là dùng đề hút khí thải ở cyclon đi vào caloripher +Một là vừa hút khí mới và khí thải hồi lưu vào caloripher
5.3.2 Tính trở lực của tồn bộ quá trình 1.Trớ lực từ miệng quạt đến calorifer
Chọn ống nối từ miệng quạt đến caloripher cĩ đường kính là 0.3 (m ),đài = 3m
-Vận tốc khí đi trong ống là: „ %=——— 3600* p*F Ta cĩ p =1.06Kg/mẺ ở t u=48.4°C
Trang 27Đồ án mơn học: QTTB Sấy băng tai ap xo32 F=2 ~< = 3.14703" — 0 07065( m2) L’ =31350 (Kg/h) Vay @, =11.6 (m/s) Chuẩn số Reynol là : * * Re= 2 d_ 11.6*03 =20*104 = Yue 16.75*10
Re = 20*10*>10‘ Vay khéng khi đi trong ống theo chế độ chảy xốy
-Chuyên động chảy xốy chia làm 3 vùng
+Vùng 1: Nhăn thuỷ lực học: Khu vực này độ nhám khơng ảnh hưởng đến hệ số ma sắt
8 8
Regn = (2) of 0.3 y = 56494.23 £
10
2=10ˆ°: Độ nhám tuyết đối của tơn ( Bảng II-15-sơ tay QTTB-trang 381)
+Vùng 2: Khu vực nhám:Khu vực này hệ sơ ma sát phụ thuộc vào độ
nhám mà khơng phụ thuộc vào Re
9 9 d\s 0.3 \§ =220*| = |’ =220*| <= |Ì =179549.5 Re () lũ ) Vậy Regn<Re<Ren +Vùng 3: Khu vực quá độ £_10° Ê=*”— =3.3*10*e (§*10-5;1250*10-5) d 03
Vậy hệ số ma sát được tính theo cơng thức: 02s
A -014{146 | {số tay QTTBI trang 379}
2=0.0177
Vậy trở lực trên ơng từ miệng quạt đên caloripher là :
Â*I*p*ø@°? _0.0177*3*1.06*11.6" 2
AR = = S03 =12.52(N/m’)
2.Trở lực do calorifer
“Nhiệt độ trung bình của khơng khí nĩng trong caloripher là:
100 + 226 2
ty = = 63°C
Tai nhiét do nay tra bang duge A = 0.0292 (W/m°K)
p =1.024 (Kg/m’)
+ =19.01*10”5(mỄ/s)
Trang 28
Đồ án mơn học: OTTB Séy bang tai
-Vận tốc của khơng khí trong caloripher là:
= L
~ 3600* p*F
Với F =H*B, = 1.2*1.8 = 2.16 (m’)
Ow =3.94(m/s) -Chuan sé Reynol 1a:
94x 40.2*1.8)
Re=2# *di, _ 20.2418) _ 9 44196
# 19.1*10°
Re>10 ‘ vậy khơng khí chuyền động theo chế đọ chảy xốy
Doơ ống xắp theo kiểu hành lang nên
#£=(6+ sm(2] (E,) “” {sổ tay QTTBI trang 404}
Với s là khoảng cách giữa các ống theo phương cắt ngang của dịng chuyền động, (theo chiêu rộng của dịng)
S=0.005+0.006+0.03/2 =0.026 (m)
m là sơ dãy chùm theo phương chuyên động m=19 d: đường kính ống : d=D, = 0.049(m) Suy ra £=10.421 Vậy trở lực do caloripher là: wo AP, =£* p* lẻ 58*1.024* ae = 107.9 (N/m?) 3.Trở lực do đột mở vào calorifer
-Diện tích của mặt cắt ngang của ống đây
oF (23) = 0.07065, m? -Diện tích cắt ngang của ống dẫn khơng khí nĩng:
F,= H*Bx = 1.2*1.8=2.16( m’)
Tỉ số Fy _ 0.07065
F, 2.16
Tra bảng số tay QTTB I trang 387 ta cĩ ý = 0.95
Vậy trở lực do đột mở vào caloripher là: 2
AP, =£*p*T~ =0.95*1.024* ` =65.45 (N/m?)
=0.032
4.Trở lực đột thu từ calorife ra ống dẫn khơng khí nĩng
-Khơng khí nĩng cĩ nhiệt độ t = 100°C y =23.13*10~ (m’s)
p = 0.916(Kg/m’)
-Diện tích cắt ngang của ống dẫn khơng khí nĩng
Trang 29
Đồ án mơn học: QTTB Sdy băng tái
2
Fạ=z* “ = 0.07065 ,m”
-Vận tốc của khơng khí nĩng trong ống Øg=———— =IL6(m/s) 3600*/ø*Ƒ,
-Chuẩn số Reynol:
* *
Rew 2H *4_ 11.603 _isgigs
y — 23.13*1075
Re>10*:Vậy khơng khí chuyển động theo chế độ xốy
Tiss “2 =0.032
h
Tra bảng QTTB I trang 338 ¿ = 0.95 Vậy trở lực do đột thu ở caloripher là:
2
Ss =58.5 (N/m)
5.Trở lực đường ống dẫn khơng khí từ caloifer đến phịng sấy Chọn đường ơng đài 2 (m)
+Đường kính Ống đ=0.3(m)
~Tính tốn giơng ơng từ miệng quạt đên caloripher ta được:
Regh<Re<Ren
-Nén khi 6 khu vực quá độ 4 = 0.0162 Vậy trở lực trên đường ơng dân khí là:
4*I*p*ø° — 0.0162*2*0.916*11.6°
2*4 2*03
6.Trở lựcđột mở vào phịng sây
-Diện tích mặt ngang éng F, = 0.07065 m
-Dién tich ngang của phịng sấy F¡ = h*R =1.183*1.82 = 2.153(m?)
F,
— = 0.0328
F,
Tra bảng ST QTTBI trang 387 cĩ ¿ = 0.95
'Vậy trở lực đột mở vào phịng sấy là:
2 2 AP, =*p*S =0s5tos16*18 AP, =£*2 AP, = = 6.66 (N/m’) =58.5 (N/m’)
7.Trớ lực đột thu ra khĩi phịng sấy
-Nhiệt độ ra khỏi phịng sấy là tạ= 70°C_ ø= 0.996 (Kg/m*)
+ =20.02*10'°(m”/s) ord _ H603 =17*10!
z 20.02*10 Re>10*khéng khi theo chế độ chảy xốy
-Chuẩn số Reynol: Re=
Trang 30Đồ án mơn học: QTTE Séy băng tái
Tra bang st QTTB I trang 385 ta duge £ = 0.48
; ;
Vậy trở lựclà — AP, =e = 0.48*0,996* 116 =32.17( N/m’)
8.Trớ lực của phịng sấy
Ta cĩ thể chọn AP, =1000 (N/m’)
9.Trở lực đường, ống dẫn khí từ phịng sấy đến xyclon
Đường ơng này được chia làm 2 đoạn:
+ Đoạn 1:từ phịng sấy đi ra „chọn ơng cĩ đường kính 3(m),dài I=1.5(m)
Vận tốc khơng khí trong ơ ống: Om -— % = = 3,935 > =11.9(m/s’) 3600* x * 03 3600*2.4*[ SẺ) 2 2 Chuan sé Reynon : a, *d * Re=Ø "đ „112503 _ gays v 2002105 7
Re>10* do d6 khơng khí chuyên động theo chê độ chảy xốy
*J*£#*2 *1.5* * 2
A*lI*¿*@ø _ 0.0162 1.5*0.996*11.9 =57 (Nim)
: 2*d 2*03
+ Đoạn 2:từ cuơi đoạn 1 đên xyclon,chọn ơng cĩ đường kính 3(m),dài I=§(m)
AP, =
HDR ER p2 ~e* * 2
> = A*L*E*O - 0.0162 *8 * 0.996 *11.9 - 30.5 (N/m?)
2⁄4 2*043
10.Trở lực đường ơng dẫn khí tuân hồn Chọn đường ơng cĩ đường kính d=3m,dài l=1.5m
*J* £ #2 * * * 2
> = 4*I*£*@ - 0.0162 *1.5*0.996 *11.9 =57 (Nim?) 2 *d 2 * 0.3
11.Trở lực đường ơng dân khí từ quạt hút đên xyclon Chọn đường ơng cĩ đường kính d=3m,dài l=4m
Â*j*£*ø@°” _ 0.0162*4*0.996*11.9? 2
AP,=“—=—®——-=——=—— ===l52(N
, 2*4 2*043 (Nim)
12.Trở lực tại các khuỷu
Từ phịng sấy ra: ø = 90°,£ =1.1(Sách TT& thiết kế hệ thống sấy trang 352)
2
= Et pte =1.140,996+ 2 = 77.6 (Nim?)
13.Trở lực tại các chạc 3
Ta cĩ FzF¿=l&Vx/V;=I suy ra A=0.6&¿'=2.0(Sách St QTTB&CNHC tậpI_ tr390)
Do đĩ £ = 4*£'=0.6*2.0=1.2 >
AP; = Et pe =12+0 996115" = 846 (Nim’)
14.Tré lye cia xyclon
Trang 31Đồ án mơn học: QTTE
Say bang tai
Chon AP,, = 590 (N/m?)
15.Trớ lực của tồn bộ hệ thong
AP=AR+ + AP, 1 AP = 2128.11 (N/m’)
5.4 Tính cơng suất của quạt và chọn quạt
5.4.1 Quạt đẩy hỗn hợp khí vào xyclon Lưu lượng đây vào:
Qà= Và = L”*VeM = 27588(m*/h) -Ap suất làm việc tồn phần:
273 +ty 4 760
H=H,* P293 760.8 «Pe 2 tay QTTB I trang 463}
H, : Trở lực tính tốn của hệ thống
H, = AP=2128.11 (Nim’)
tui Nhiệt độ làm việc của hỗn hợp khí t=48.4°C
B=760.8 mmHg : áp suất tại chỗ đặt quạt
ø :Khối lượng riêng của của khí ở đktc p =1.181Kg/m?
ø, : khối lượng riêng của khí ở đk làm việc ø„ =1.08,Kg/mỶ
H-212811*22+484, 760 „ 108
293 760.8 1.181
=2019.8,N/m?
-Cơng suất trên trục động cơ dign :
_ 0*H;*g*p 10001, *ụ, »KW {st QTTB I trang 463} Với 1, =0.95 : Truyền động qua bánh đai
7„: Hiệu suất của quạt lấy 72%
Q= 181.275 mỶ/h = 0.050359 mỶ/s)
Q: Năng suất quạt:Q=181.275 (mỶ/h)=0.05035(mỶ/s)
_ 0.05035 *2015.72 *9.81*1.08
co - 1000*0.72*0.95
-Cơng suât thiệt lập đơi với động cơ điện: Nac = N*ks (KW)
Với kạ là hệ số dự trữ
N = 1.57 chon k3 = 1.2 {bang II-48 trang 64 ST QTTB I}
Suy ra N = 1.57*1.2=1.884,( KW)
5.4.2 Quat hut khi thai 6 xyclon
-Lưu lượng hút:
Qu = L’*v70°c=30409.5 (mỶ/h) -Q trình tính tốn như trên
+Áp suất làm việc tồn phần: H =1987.9,( N/m”) +Cơng suất trên động cơ điện:
=1.57,KW
Trang 32
Đồ án mơn học: QTTE Sdy bang tai
N=1.45,KW
+Cơng suất thiết lập đối với động cơ điện: Nie = 1.45*1.25=1.8125, KW
5.4.3 Chon quat
Ca hai quat déu str dụng quạt ly tâm loại I14.70N°,
{sd tay QTTB I trang 482}với cùng một hiệu suất 77 = 0.72
PHAN 6: KET LUAN
Sau khi hồn thành xong đồ án đã giúp em tìm hiểu sâu hơn về kỹ thuật
sấy,đặc biệt là nguyên tắc hoạt động cũng như cách tính tốn thiết kế hệ thống
sấy.Mục đích cũng như tầm quan trọng của thiết bị sấy kiểu băng tải trong quy
trình sản xuất
Vi day là đồ án mơn học đầu tiên mà em tiếp xúc,phẩn tài liệu tham khảo cịn
hạn chế và kiến thức cịn hạn hẹp.Hơn nữa các cơng thức tính tốn cịn mang tính
tương đối,nhiều hệ số tự chọn cĩ thể dẫn đến sai lệch kết quả
Tuy nhiên,cùng với sự giúp đỡ của bạn bè,đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình
của thầy giáo đã giúp em hồn thành đồ án này
Em chân thành cảm ơn
Trang 33
Đồ án mơn học: QTTE Séy băng tai
PHAN 7: TAI LIEU THAM KHAO
1 Cơ sở các QT&CNHC tập 2_NXB ĐH&TH Chuyên nghiệp
2 Kỹ thuật sấy nơng sản _NXB KHKT Hà Nội _1991
3 Số tay QTTB&CNHC tậpI 4 Số tay QTTB&CNHC tập 2
5 _ Tính tốn và thiết kế hệ thống sấy_ 7rẩn Văn Phú _NXB GD_2001
Trang 34
Đồ án mơn học: QTTE Sdy bang tai
PHAN 8: MUC LUC
Phan 1: Mo dau Trang 1
Phan 2: Sơ đơ cơng nghệ sây & thuyết minh Trang 3
Phân 3: Cân bằng vật chat Trang 5
Phan 4: Cân băng nhiệt lượng &tinh toan thiét bị chính Trang 10
Phần 5: Tinh tốn và chọn thiết bị phụ Trang
21
Phan 6: Kết luận Trang
33
Phan 7: Tài liệu tham khảo Trang
34
Phần 8: Mục lục Trang
35
Trang 35Đồ án mơn học: QTTE Sdy bang tai