TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY BUỒNG

Chương 2: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY BUỒNG Năng suất sấy theo mẻ thông số vật liệu Năng suất sấy sản lượng thành phẩm đơn vị thời gian (đvtg) Năng suất khối lượng G (kg/đvtg) thể tích V (m3/đvtg) Theo yêu cầu thiết kế, suất đầu vào buồng sấy 860kg/mẻ Nếu gọi G1, ω 1, G 2, ω tương ứng khối lượng độ ẩm tương đối vật liệu sấy vào khỏi thiết bị sấy rõ ràng lượng ẩm bốc thiết bị sấy bằng: W = G1-G2 [kg/mẻ]  Do khối lượng vật liệu khô tuyệt đối trước sau q trình sấy khơng nên ta có: Gk = G1.(1- ω 1) = G2.(1 - ω 2) => G2=G1 ⋅ 1−ω1 =200 kg/mẻ) 1−ω2 Tính toán quá trình sấy lý thút: Trạng thái khơng khí ngồi trời: Chọn trạng thái khơng khí ngồi trời: t0 = 25oC ; 𝜑0 = 85%  Áp suất nước bão hòa: ( Pb h =exp 12− 4026,42 4026,42 =exp 12− = 0,0315 (bar) 235,5+t 235,5+25 ) ( )  Hàm ẩm khơng khí ngồi trời: d =0,621  Entapy Io : 0,85.0,0315 745 = 0,0172 kg ẩm/kgkk −0,85.0,0315 750 I0 = Cpk.t0 + d0(r + Cph.t0) Trong đó: Cpk = 1,004 (kJ/kg kkk) : Nhiệt dung riêng khơng khí khơ Cph = 1,842(kJ/kg kkk): Nhiệt dung riêng nước r= 2500 (kJ/kg) : Nhiệt ẩn hóa hơi nước Thay giá trị tương ứng ta được: I 0=1,004.25+d (2500+1,842.25) = 68,89 kJ/kgkk  Khối lượng riêng khơng khí khơ: ρk = ( 99333 99333 =1,1614 (kg /m3) d0 0,0172 = 287+ 462 ⋅ ( 273+25 ) 287+ 462⋅ ⋅ ( 273+t ) 1000 1000 ) ( ) Thơng số khơng khí trước vào buồng sấy t1 = 60oC ; d1 = d0 = 0,0172 (kg ẩm / kgkk)  Áp suất nước bão hòa: ( Pb h =exp 12− 4026,42 4026,42 =exp 12− = 0,1967 (bar) 235,5+t 235,5+60 ) ( )  Độ ẩm tương đối của không khí: 745 750 = =0,136=13,6 % Pb h ⋅ [ 0,621+d ) 0,1967 ⋅ ( 0,621+0,0172 ) => Độ ẩm tương đối φ 1=13,6 % d1⋅ P φ 1= 0,0172⋅  Entapy I1: I 1=1,004.60+d (2500+1,842.60) = 105,14 kJ/kgkk  Khối lượng tiêng của không khí: ρ k 1= ( 99333 99333 =1,0393 d1 0,01723 = (kg/m3) 287+ 462 ⋅ ( 273+ 60 ) 287+462 ⋅ ⋅ ( 273+t 1) 1000 1000 ) ( ) Thông số không khí sau khỏi buồng sấy: Chọn t2 = 35oC  Áp suất nước bão hòa: ( Pb h =exp 12− 4026,42 4026,42 =exp 12− = 0,0558 (bar) 235,5+t 235,5+35 ) ( )  Theo lý thuyết có I1=I2= 105,14 (kJ/kgkkk) d 2= I 2−1,004 ⋅ t 105,14−1,004 ⋅35 = =0,0273 (kg ẩm / kgkkk) 2500+1,842 ⋅ t 2500+1,842.35  Độ ẩm tương đối của không khí: 745 φ 2= 750 = =0,7496=74,96 % P b h ⋅ [ 0,621+d ) 0,0558⋅ ( 0,621+ 0,0273 ) => Độ ẩm tương đối φ 2=74,96 % d ⋅P 0,0273⋅  Khối lượng riêng của không khí: ρk 2= ( 99333 99333 =1,1237 d2 0,0273 = (kg/m3) 287+ 462 ⋅ ( 273+35 ) 287+462 ⋅ ⋅ ( 273+t 2) 1000 1000 ) ( ) Lượng không khí khô cần quá trình sấy lý thuyết:  Lượng không khí khô cần thiết lo để bốc 1kg ẩm bằng: l 0= L0 1 = = =99,01 (kgkkk/kg ẩm) W m d2 −d 0,0273−0,0172 Vậy lượng tác nhân sấy vào calorifer là: Lo = l0 Wm =99,01.660= 65346,6 kg=6534,66 (kgkkk/h)  Lưu lượng môi chất qua thiết bị Vtb: v tb= L0 ( ρk + ρk ) ⋅0,5 = 6534,66 =6042,22(m3/h) ( 1,0393+ 1,1237 ) ⋅ 0,5 Nhiệt lượng tiêu hao trình sấy lý thuyết:  Cân nhiệt cho thiết bị sấy lý tưởng ta có: 𝑄lt= 𝐿0 (𝐼1 - 𝐼0) = 𝐿0 (𝐼2 - 𝐼0) => 𝑄lt= 65346,6.( 105,14 -68,97) = 2363586,522kJ = 65,66 kW  Nếu viết cho kg ẩm cần bốc VLS thì: q ¿= Q ¿ 2363586,522 = =3581,19 (kJ/kg ẩm) wm 660 Cân nhiệt lý thuyết:  Nhiệt đưa vào: Qv = Qlt + Q0 Trong đó:  Q0 – nhiệt không khí đưa vào: Q0 = L0.I0 = 65346,6.68,97 = 4506955,002(kJ) =125,19 (kW) => Qv = Qlt + Q0 = 2363586,522+ 4506955,002= 6870541,524 (kJ) = 190,85 (kW)  Lượng nhiệt đưa khỏi buồng sấy: Qr = Q1 + Q2 Trong đó:  Q1 nhiệt hữu ích: Q1 = Wm[r + Cph.t2 - Cn.t0) = 660.[2500 + 1,842.35 - 4,18.25) = 1623580,2 (kJ) =45,1 (kW)  Q’2 tổn thất nhiệt khí ra: Q’2 = L0.I’2 = 65346,6.[1,004.35 + 0.0172 (2500+1,842.35)] = 5178645,123 (kJ) = 143,85 (kW) => Qr = Q1 + Q’2 = 1623580,2 + 5178645,123 = 6802225,323(kJ) = 188,95(kW)  Ta có: ΔQ = Qv - Qr = 6870541,524 - 6802225,323= 68316,201(kJ) => ΔQ% = 1%  Hiệu suất sử dụng nhiệt hệ thống sấy là: η= Q1 1623580,2 = 100% = 68,69 % Q ¿ 2363586,522 Kích thước bản của buồng sấy:  Tiết diện thông gió của buồng là: Fthông gió = Vmax v Trong đó: Vmax là lưu lượng khí lớn nhất qua buồng Ở ta chọn Vmax = 11477,11 (m3/mẻ) => Fthông gió = 11477,11 = 1,59 (m2) 3600  Chọn chiều rộng vật liệu xe là Bm = 1,5m Vậy chiều cao thông gió là: Hthông gió = F thông gió 1,89 = = 1,26 m Bm 1,5  Số tầng khay vật liệu buồng là: m= H thông gió 1,26 = = 18 (tầng) hk 0,07 Trong đó: hk là khoảng thơng khí khay  Tồng diện tích khay sấy toàn buồng là: Fkh = G1 750 = =108 (m2) g 6,94 Trong đó: g1 là khối lượng vật liệu 1m2 khay Ta chọn buồng gồm xe  Diện tích tầng khay: F1 tầng khay = Fkh 108 = =6 (m2) m 18  Tính toán chiều cao:  Chiều cao chất vật liệu là: Hm = m.(hk + hm) = 18.(70 + 30) = 1800 mm = 1,8 (m) Trong đó: hm là độ dày của khay  Chiều cao xe goong: Hx = Hm + ΔHx + z = 1800 + 220 + 80 = 2100 (mm) Trong đó: ΔHx là chiều cao bánh xe  Chiều cao buồng: H = Hx + ΔH = 2100 + 120 = 2220 (mm) Trong đó: ΔH: là khoảng cách khoảng không từ xe đến trần buồng  Chiều cao phủ bì của buồng là: HN = H + δ1 + δ2 + δ3 = 2220 + + 50 + = 2280 (mm) Trong đó: δ1 : Độ dày lớp thép bên cùng δ2: Độ dày lớp thủy tinh δ3: Độ dày lớp thép bên ngoài cùng  Tính toán chiều dài:  Chiều dài chất vật liệu là: Lm = F 1t â` ng khay = =4 (m) Bm 1,5  Chiều dài bên buồng: L = Lm + ΔL + Lx + ΔLx Trong đó ΔL là chiều dài kênh dẫn khí :ΔL = 546 + 500 = 1046 (mm) ΔLx là độ dày khung xe: ΔLx = 10mm Lx là khoảng cách giữa các xe: Lx = 100mm => L = 4000 + 1046 + 10x8 + 100x3 = 5426 (mm)  Chiều dài phủ bì của buồng: LN = L + δ1 + δ2 + δ3 = 5426 + 5.4 + 50.2 = 5642 (mm)  Tính toán chiều rộng:  Chiều rộng bên buồng: B = Bm + ΔB = 1500 + 45.2 + 25.2 = 1640 (mm)  Chiểu rộng phủ bì của buồng: BN = B + δ1 + δ2 + δ3 = 1640 + 5.4 + 50.2 = 1760 (mm)  Diện tích xung quanh của buồng là: Fxq = 2.(BN + LN).HN = 2.( 1,76 + 5,642) 2,28 = 33,75 (m2)  Diện tích trần và nền là: 𝐹𝑛 = 𝐹𝑡𝑟= 𝐿𝑁 𝐵𝑁 = 1,76 5,642 = 9,93 𝑚2  Tính bề dày lớp cách nhiệt (lớp thủy tinh) : δc = λ c (t T −t T ) λn (t Γ −t kk ) Trong đó: t T : Nhiệt độ lớp cách nhiệt phía khơng khí, chọn t T = 26,6oC t T : Nhiệt độ bên buồng sấy, 50oC t kk : Nhiệt độ môi trường xung quanh, 25oC λ c : hệ số dẫn nhiệt, vật liệu cách nhiệt thủy tinh, λ c= 0,0372 W/m.độ λ n : Hệ số cấp nhiệt từ bề mạt ngồi lớp cách nhiệt đến khơng khí λ n = 9,3 + 0,058.t T = 9,3 + 0,058.26,6 = 10,84 W/m2.độ 2 => δc = λ c (t T −t T ) λn (t Γ −t kk) = 0,0372.(50−26,6) = 50(mm) 10,84.(26,6−25) Kích thước  Khay sấy: 1m x 1,5m x 0,03m  Số lượng khay = 18 x = 72 khay  Khối lượng khay sấy = 9,5 (kg)  Xe goong:  Kích thước: 1,02m x 1,54m x 2,1m  Khối lượng vật liệu xe = 187,5 (kg)  Buồng sấy có phủ bì: 5,642m x 1,76m x 2,28m  Diện tích khay = 1,5 m2 5 Tính tốn q trình sấy thực tế I ( kJ/kgkk) φ1 5.1 Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang đi:  Nhiệt dung t1 d (kg ẩm/kg kkk) B C’ C φ2 t2 100% t0 A riêng mực độ ẩm w2 = 14% Cv = Cvl (1 - w2) + Ca w2, kJ/kg.K Cvl: Nhiệt dung riêng VLS khô, Cvl = 3,62 kJ/kg.K Ca: Nhiệt dung riêng nước, Ca= 4,18 kJ/kg.K Suy ra: Cv= 3,62 (1 – 0,14) + 4,18 0,14 = 3,69 kJ/kg.K  Qvl = G2 Cv (tr - tv) Trong đó: G2 lượng vật liệu ra, kg Cv nhiệt dung riêng mực w2=14% tr, tv nhiệt độ mực sau trước sấy Chọn t r = 280C, tv = 250C => Qvl = 261,62.3,69.(28-25) = 2902,8140 (kJ)  Tổn thất vật liệu mang 1h là: Qvl' = Qvl 2902,8140 = = 241,9012 (kJ/h) 12 12  Lượng nhiệt tổn thất vật liệu sau bốc 1kg ẩm là: qvl = Qvl 2902,8140 = = 5,94 kJ/kg ẩm 488,37 W 5.2 Tồn thất nhiệt thiết bị truyền tải ( gồm khay sấy xe goong )  Tổn thất xe goong mang đi: Xe goong làm thép CT có khối lượng xe 45kg Theo phụ lục V [TL 2] nhiệt dung riêng thép C x =0,5 kJ/kgK Vì thép nên nhiệt độ xe do2’ goong khỏi buồng sấy lấy nhiệt độ tác nhân sấy Như t x 2=t 1= 500C Do đó: Qx = n Gx C x (t x 2−t x 1) = 4.45.0,5.(50-25) = 2250 (kJ) Với: n số xe goong G x khối lượng xe là 45kg t x nhiệt độ vào xe goong [0C] Vậy: q x = Qx 2250 = = 4,6 kJ/h ẩm 488,37 W  Tổn thất khay sấy mang đi: Khay sấy làm nhơm có trọng lượng khay 2kg Nhiệt độ khay khỏi hầm sấy lấy nhiệt độ tác nhân sấy, t k 2=t = 500C Theo phụ lục V [ TL2] nhiệt dung riêng nhôm C k =0,86 kJ/kgK Do đó, tổn thất khay mang bằng: Qk = 18 n G k Ck (t k 2−t x 1) = 18.4 0,86 (50−25) = 3096 (kJ) q k= Qk 3096 = = 6,34 kJ/kg ẩm 488,37 W Như tổng tổn thất thiết bị truyền tải mang là: Q CT =Q x +Q k = 2250 + 3096 = 5346 q CT = QCT 5346 = = 10,95 kJ/kg ẩm 488,37 W 5.3 Tổn thất nhiệt môi trường xung quanh Ta có cơng thức: Q xq = Kxq.Fxq.(tf1 - tf2) Trong đó: + Fxq diện tích xung quanh tủ sấy, Fxq = 33,3154 m2 + Kxq hệ số truyền nhiệt tường với khơng khí bên ngồi + tf1 - nhiệt độ trùng bình khí buồng + tf2 - Nhiệt độ khơng khí bên (25oC) Với số liệu: Tường tủ sấy xây thép, góc có ghép tơn tráng kẽm tương tự tường tủ, coi mật độ dòng điện qua cửa tường Nhiệt độ khơng khí bên ngồi tủ sấy tf2 = t0 = 250C Nhiệt độ bên tủ sấy tf1 lấy giá trị trung bình chế độ sấy  Tường bao xung quanh cửa buồng sấy làm có lớp bơng thủy tinh cách nhiệt Coi mật độ dòng nhiệt qua cửa tường bao  Thép CT3 có λ = 46,5 W/m.K theo QCVN 09:2013/BXD  Dày δ1= δ3 = mm= 10-3 m  Lớp thủy tinh dày δ2= 50 mm = 0,05 m     Với hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,0372 W/m.độ = 0,04 W/m.K Nhiệt độ trung bình tác nhân sấy tf1=(50 + 30):2 = 40 oC Nhiệt độ trời tf2 = 25oC Lưu lượng môi chất sấy: chọn v = 0,66 m/s  Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khơng khí tủ với tường α xác định sau, vận tốc không khí v=0,66m/s α1 = 6,15 + 4,18.v = 6,15 + 4,18.0,66 = 8,9414 W/m2K  Bằng phương pháp tính lặp, ta giả thiết trước nhiệt độ tường phía nóng tính dịng nhiệt truyền từ tác nhân cho tường q′ Từ dịng nhiệt từ tw1 ta tìm nhiệt độ mặt tường t w2 Từ nhiệt độ t nhiệt độ môi trường t f2 ta xác định nhiệt nhiệt lượng truyền nhiệt đối lưu tự nhiên tường buồng sấy môi trường q′′ sai khác không 5% xem kết tính tốn chấp nhận  Giả thiết tw1 = 38,5oC q′ = α1(tf1 − tw1) = 8,9414 (40 – 38,6) = 12,5180 W/m2 Mật độ dòng nhiệt dẫn nhiệt qua tường: 46,5 λ (tw1 - tw2) = (tw1 - tw2) δ 5.10 λ 0,04 q2(2) = (tw2 - tw3) = (tw2 - tw3) δ 0,05 46,5 λ q(3) = (tw3 - tw4) = (tw3 - tw4) δ 5.10 q2(1) = Nhiệt độ chênh lệch tường ngồi mơi trường là: 26,59 oC ∆t = tw4 − tf2 = 26,59− 25 =1,59 oC Nhiệt độ xác định tm bằng: tm = t w +t f 26,59+25 = = 25,795 oC 2 Từ nhiệt độ ta tìm thơng số khơng khí: 1 β= t = = 3,347.10-3 273+25,795 m Tra bảng nội suy Phụ lục Thông số khơng khí khơ 25,795 oC  λ = 2,636.10−2 W m.K  a = 22,269 10-8 m2/s  v = 15,602.10−6 m2/s Do đó: Gr = −3 3 g β l Δt 9,81.3,347 10 1,8864 1,59 = = 1,44 109 −6 2 (15,602 10 ) v Trong đó: l: kích thước hình học đặc trưng Đường kính tương đương mặt cắt lưu thể qua l= a b a+b Trong đó: a: chiều cao bên tủ b: chiều rộng bên tủ l= 2.2,22 1,64 = 1,8864 2,22+1,64 Tiêu chuẩn Nu truyền nhiệt đối lưu tự nhiên bằng: Nu = C.(Gr.Pr)n = 0,135.(Gr.Pr) 1/3 = 628,4306 (Xác định C n theo bảng 7.2 trang 143 – [1]) v 15,602.10−6 Pr = = = 70,06 a 22,269.10−8 Nu λ 628,4306.2,636 10−2 Vì hệ số truyền nhiệt 𝛼2 = l = = 8,7814 (W /𝑚2.𝐾) 1,8864 Dòng nhiệt truyền nhiệt đối lưu mặt cuẩ tường môi trường bằng: 𝑞′′ = 𝛼2.∆𝑡 = 8,7814 1,59 = 13,9624 W /𝑚2 Như sai số 𝑞′ 𝑞′′′ là: ∆ 𝑞% = | ' 12,5180−13,9624 q −q ' ' = = 0,11% 13,9353 q' | | | Sai số cho phép xem kết tính tốn đáng tin cậy thay giá trị 𝛼1, 𝛼2, ta tìm được: 1 0,005 0,05 Kxq= + Σ δ + = = 0,6775 W/m2K +2 + + α1 λ α2 8,9414 46,5 0,04 8,7814 Như tổn thất qua tường cửa là: 𝑄𝑥𝑞 = 𝑘𝑥𝑞.𝐹𝑥(𝑡𝑓1 − 𝑡𝑓2) = 0,6775 33,75.(40 − 25) = 342,98 W Hệ số truyền nhiệt khí buồng qua trần là: 1 Ktr = + Σ δ + = +2 0,005 + 0,05 + = 0,7023 (W/m2.K) α1 t λ α 2t 11,623 46,5 0,04 11,415 Trong đó: α2t = α2.1,3 = 8,7814.1,3 = 11,415 W/m2.K α1t = α1.1,3 = 8,9414.1,3 = 11,623 W/m2.K Nhiệt truyền qua trần buồng sấy là: Qtr = ktr.Ftr.(tf1 − tf2) = 0,7023 9,93 (40 − 25) = 104,6 W Nhiệt truyền qua buồng sấy là: QN = qN.FN qN − tổn thất qua 1m thiết bị sấy Chọn khoảng cách tường TBS với tường phân xưởng 1m, nhiệt độ trung bình tác nhân sấy thiết bị sấy tf1 = 40oC, theo Bảng 7.1 trang 142 – [1], qN = 35 W/m2 Vậy ta có: QN = 35x9,93 = 347,55 W Tổn thất nhiệt vào môi trường là: Qmt = QN + Qtr + Qxq = 795,13 W = 2862 kJ/h qmt = Qmt 2862 = = 5,86 (kJ/kgẩm) 488,37 W Tổng tất tổn thất bằng: Qtổng = Qvl + Qk + Qmt = 2902 + 5340 + 2862 = 11104 (kJ/h) qtổng = Qtổng 11104 = = 22,73 (kJ/kg ẩm) 488,37 W Xác định thơng số sau q trình sấy thực tế: 6.1 Thơng số đầu thực tế:  Tính giá trị Δ Δ = 4,18.tvl - qtổng = 4,18.25 – 22,73 = 81,77 (kJ/kgẩm)  Xác định lượng chứa ẩm d2’ d2’ = C pk ( t 1−t ) +d ( i1− Δ ) i 2− Δ Trong đó: Cpk: nhiệt dung riêng khơng khí khơ, Cpk= 1,004 kJ/kg.K i1, i2: entanpy kg nước nhiệt độ t1, t2, kJ/kg Theo [1]- trang 29, ta có: ia= r + Cpa × t Với r ẩn nhiệt hóa hơi, r= 2500 kJ/kg Cpa:nhiệt dung riêng nước, Cpa= 1,842 kJ/kg.K 500C có i1= 2500 + 1,842 × 50 = 2592,1 kJ/kg 300C có i2= 2500 + 1,842 × 30 = 2555,26 kJ/kg => d2’ = C pk ( t 1−t ) +d ( i1− Δ ) i 2− Δ = 0,02458 kg ẩm/kgkk  Xác định Entapy I2’: I2′= Cpk × t2 + d2′ × i2, công thức 7.33 – trang 138 – [1] = 1,004 × 30 + 0,02458 ×(2500 + 1,842 x 30) = 92,94 kJ/kgk  Xác định độ ẩm tương đối φ2 745 0,02458 750 φ'2 = = = 89,65% ' P bh2 (0,621+d ) 0,0422.(0,621+0,02458) B d2' 6.2 Lượng khơng khí khơ cần thực tế:  Lượng khơng khí khơ cần thiết l0 để bốc kg ẩm bằng: l1' = l 01 = ' = = 119,4205 (kgkk/kg ẩm) W d 2−d 0,02458−0,0162 Vậy lượng tác nhân sấy vào calorifer là: L1′= l1′ W = 119,4205.488,37 = 58321,6172 kgkkk/mẻ  Lưu lượng khơng khí buồng Vtb' = L1 ' ' ( pk 1+ pk ) 0,5 = 58321,6172 = 53745,4980 (m3/mẻ) ( 1,0715+ 1,0988 ) 0,5 = 4478,79 (m3/h) = 1,2441 (m3/s) Trong đó: 745 B−φ2 P bh2 −0,8965.0,0422 pk2' = = 750 10 = 1,0988 R k (273+t 2) 287.(273+30) RK = 287 J/kg.K: Hằng số khí khơng khí khơ 6.3 Lượng nhiệt thực tế:  Q1′= L1′ (I2′ - I0) = 58321,6172 (92,94–66,34)= 1549399,9608 kJ= 35,8657 kW  Nếu viết cho kg ẩm cần bốc VLS thì: q1' = Q1 ' 1549399,9608 = = 3172,5809 (kJ/kgẩm) 488,37 W  Sai số tuyệt đối: ∆q= |q1 − q1′|= |3194,503809− 3172,5809| = 21,9229 kJ/kgẩm  Sai số tương đối: ε= Tính tốn thiết bị sấy: 7.1 Tính tốn chọn calorife:  Chọn Calorife khí - Δq = 0,69 % < 5% q1 Nhiệt lượng mà calorrife cần cấp cho tác nhân sấy Q là: Q = L1' (I2' - I0)= 58321,6172 (92,94–66,34) = 1549399,9608 kJ= 35,8657 kW Trong đó: L: lượng khơng khí khơ cần thiết cho q trình sấy thực tế, kg/h 𝐼0, 𝐼1: Entanpy tác nhân sấy trước sau khỏi calorifer, kJ/kgkk  Công suất nhiệt calorife là: Q 35,8657 Qcal = n = = 37,753 kJ/h 0,95 cal Trong đó: Q: nhiệt lượng đưa vào buồng sấy, kW hay kJ/h 𝑛𝑐𝑎𝑙: hiệu suất nhiệt calorifer, 0,95 ÷ 0,97 Chọn 𝑛𝑐𝑎𝑙= 0,95 Do nhiệt độ tác nhân sấy khơng q cao nên ta chọn lị có áp suất bão hịa bar  Tiêu hao nước calorifer D= Qcal 37,753 = = 0,0179 (kg/s) = 64,44 kg/h i h−i ' 2749−640 Trong đó: 𝑖h − entanpi vào calorifer Đây bão hịa khơ bar Vậy 𝑖h = 2749 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝑖′ − entanpi nước bão hòa, 𝑖′ = 640 𝑘𝐽/𝑘𝑔  Bề mặt truyền nhiệt calorifer F tính theo cơng thức Q F = k Δt (m2) tb Trong đó: F: diện tích trao đổi nhiệt, bề mặt phía có cánh, 𝑚2 ∆𝑡𝑡𝑏: độ chênh lệch nhiệt độ trung bình khơng khí, 0C, 𝑘: hệ số truyền nhiệt thiết bị, W/𝑚2.K (Tra bảng 17.5, hệ số truyền nhiệt k trở kháng calorifer khí – – trang 327 – [1], chọn k = 20,818 W/𝑚2.k với lưu lượng khơng khí kg/𝑚2.s trở lực phía khơng khí 4,0 mmHg  Tính chênh lệch nhiệt độ trung bình ∆𝑡𝑡𝑏: Δt max −Δt Δt max = 114,04 oC ∆𝑡𝑡𝑏 = ln Δt Với ∆𝑡𝑚𝑎𝑥= 𝑡𝑏 - 𝑡0 , 17.26 – trang 327 – [1] ∆𝑡𝑚𝑖𝑛= 𝑡𝑏 - 𝑡1 , 17.27 – trang 327 – [1] Với 𝑡𝑏 nhiệt độ bão hòa nước, tra bảng nước nước bão hòa theo áp suất ta có ẩn nhiệt hóa r= 2114 kJ/kg.độ Nhiệt độ bão hòa nước: 𝑡𝑏= 1520C ∆𝑡𝑚𝑎𝑥 = 152 – 25 = 127 0C ∆𝑡𝑚𝑖𝑛 = 152 – 50 = 1020C  Vậy bề mặt truyền nhiệt calorife là: Q 37,753 103 F = k Δt = = 15,9 (m2) 20,818.114,04 tb Dựa vào phụ lục I - bảng – trang 182 - [3], ta chọn calorifer 𝐾∅4 Diện tích Diện tích tiết Diện tích Kích thước tiết diện khí diện mơi chất BMTĐN (mm) qua qua(𝑚2) (𝑚 ) (𝑚2) Dài Cao Dày Đường kính ống mơi chất vào (dm) 16,7 200 1,5 0,195 0,006 930 662 Tiết diện thơng khí calorifer 𝑓𝑘 = 0,195 𝑚2 7.2 Tính tốn chọn quạt: Khối lượng riêng khơng khí sau calorife: Trong hệ thống sấy, quạt phận vận chuyển khơng khí tạo áp suất cho dịng khí qua thiết bị: calorifer, máy sấy, đường ống, cyclone Nói cách khác nhiệm vụ hệ thống quạt tạo dòng chảy tác nhân sấy qua thùng sấy có lưu lượng trình sấy yêu cầu Năng suất quạt đặc trưng thể tích khí vào hay thiết bị sấy Trong thiết bị sấy, thường dùng hai loại quạt quạt ly tâm quạt hướng trục Chọn loại quạt nào, số hiệu phụ thuộc vào đặc trưng hệ thống sấy, trợ lực mà quạt phải khắc phục ∆p, suất mà quạt phải tải V nhiệt độ độ ẩm tác nhân sấy Khi chọn quạt, giá trị cần xác định hiệu suất quạt  Tính toán trở lực Bỏ qua trở lực đột mở đột thu  Trở lực đường ống từ miệng quạt đến calorifer o o o o Chọn đường ống dẫn làm tơn sơn đỏ có độ nhám 𝜀 = 10−4𝑚 Chọn chiều dài ống 𝑙1 = 170 𝑚𝑚 Chọn kích thước đặc trưng 𝑎 = 0,2 𝑚 Vận tốc đường ống là: ω= V1 F1 Trong đó: o 𝑉1 = 𝑣1.𝐿1’ = 0,885 4860,13 = 4301,21 𝑚3/h = 1,19 𝑚3/s (Từ bảng PL6 - Tính tốn thiết kế hệ thống sấy - PGS.TSKH Trần Văn PV Phú, ta nội suy được 𝑣1= RT = 0,885 𝑚3/kgkk thể tích khơng khí trước vào calorifer (ở 𝑡1= 250C, 𝜑0= 80% ) o 𝐹1 = 𝑎.𝑎 = 0,2.0,2 = 0,04 (𝑚2) o ω 1= V 1,19 = = 29,87 (m/s) F1 0,04 Tại t = 250C: 𝜌1 = 1,185 𝑘𝑔/ 𝑚3 vt1 = 15,53.10−6 𝑚/𝑠 (tra bảng PL6 Tính tốn thiết kế hệ thống sấy - PGS.TSKH Trần Văn Phú) o Chuẩn số Re : o ℜ= ω1 a 29,87.0,2 = = 384669,3914 > 4000 vt 15,53.10−6 →Khơng khí ống theo chế độ chảy xoáy o Giá trị hệ số ma sát tính theo cơng thức: ε 100 λ 1=0,1 1,46 + ℜ a ( 0,25 ) 10−4 100 =0,1 1,46 + 0,2 384669,3914 ( ) 0,25 0,0177 → Vậy trở lực ống từ miệng quạt đến calorife là: l1 0,17 ω1 29,872 Δp1 = λ ρ1 = 0,0177 1,185 = 7,97 (N/m2) 0,2 a 2  Trở lực đoạn ống thẳng từ calorife đến cút cong: o Chọn chiều dài ống 𝑙2 = 0,21 𝑚 o Vận tốc đường ống là: ω= V2 F1 Trong đó: 𝑉2 = 𝑣2 𝐿1′ = 0,958 4860,13 = 4656 𝑚3/h = 1,2933 𝑚3/s = (Từ bảng PL6 - Tính tốn thiết kế hệ thống sấy - PGS.TSKH Trần Văn Phú, ta nội suy được 𝑣2= 0,958 𝑚3/kgkk thể tích khơng khí sau qua calorifer (ở 𝑡1= 500C, 𝜑1= 20,67% ) 𝐹1 = 𝑎.𝑎 = 0,2.0,2 = 0,04 (𝑚2) V 1,2933 = = 32,33 (m/s) 0,04 F1 o ω 2= o o Tại t = 500C: 𝜌2 = 1,093 𝑘𝑔/ 𝑚3 𝑣1 = 17,95.10−6 𝑚/𝑠 Chuẩn số Re : ℜ= ω2 a 32,33.0,2 = = 360260,6859 > 4000 vt 17,95.10−6 →Khơng khí ống theo chế độ chảy xốy o Giá trị hệ số ma sát tính theo công thức: ε 100 λ 2=0,1 1,46 + ℜ a ( 0,25 ) 10−4 100 =0,1 1,46 + 0,2 360260,6859 ( 0,25 ) = 0,0178 → Vậy trở lực ống từ miệng quạt đến calorife là: l a Δp2 = λ ρ2 0,21 ω2 32,332 = 0,0178 1,093 = 10,7 (N/m2) 0,2 2  Trở lực cút cong o a = 0,2m ' Ta có: Δ p3 =ξ ⋅ ω ⋅γ 2g Trong đó: ξ = 0,2 - trở lực cục γ = g.ρ = 9,8.1,093 = 10,7114 N/m3 g = 9,8 m/s2 - gia tốc trọng trường ρ = 1,093 kg/m3 - khối lượng riêng khơng khí 50℃ 𝜔 = 32,33 𝑚/𝑠 – vận tốc khơng khí ống Suy ra: Δ p'3 =ξ ⋅ ω2 32,332 ⋅γ = 0,2⋅ ⋅10,7114 = 114,2675 N/m2 2g 2.9,8  Đường ống thêm đoạn ống thẳng o l4 = 155 mm o Vận tốc đường ống là: ω 3= o Chuẩn số Re : V3 = ω = 32,33 (m/s) F3 ℜ= ω3 a 32,33.0,2 = = 360260,6859 > 4000 vt 17,95.10−6 →Khơng khí ống theo chế độ chảy xoáy o Giá trị hệ số ma sát tính theo cơng thức: ε 100 λ 3=0,1 1,46 + ℜ a ( 0,25 ) ( =0,1 1,46 −4 10 100 + 0,2 360260,6859 0,25 ) = 0,0178 → Vậy trở lực ống từ miệng quạt đến calorife là: 0,155 l4 ω 22 32,332 = 0,0178 1,093 = 7,89 (N/m2) Δ p =λ ρ2 0,2 a ' => Vậy trở lực đường ống = 7,97 + 10,7 + 114,26 + 7,89 = 140,96 (N/𝑚2)  Trở lực calorifer chọn theo kinh nghiệm 20 N/𝑚2  Trở lực buồng sấy: o Vận tốc khí buồng: 0,66 m/s Vào xe lần: Δ p'5 =ξ ⋅ ω2 0,912 ⋅ γ = 0,18 ⋅ ⋅ 9,8 1,093 = 0,08 2g 2.9,8 ❑ => Δ p5 = 0,08 = 0,16 Với trở lực cục bộ vào = 0,18 Ra xe lần: 2 ω 0,91 Δ p =ξ ⋅ ⋅ γ = 0,25 ⋅ ⋅ 9,8 1,093 = 0,11 2g 2.9,8 ❑ => Δ p6 = 0,11 = 0,22 ' Với trở lực cục bộ = 0,25 Trở lực cả buồng sấy: (0,22+0,16).100 = 41,92 N/m2 => Tổng trở lực = 343,84 (N/m2)  Chọn quạt Với trở lực ∆𝑝 = 407,47 N/𝑚2 lưu lượng khơng khí tính tốn lưu lượng thể tích trung bình trình sấy thực 𝑉𝑡𝑏= 4543,76𝑚3/h ta chọn quạt ly tâm II 4-70 №5 phụ lục 2D trang 196 – [3] ∆𝑝 = 343,84 𝑁/𝑚2, ƞ = 0,8, w= 96 rad/s Công suất quạt là: 10-3 v ⋅ Δ P ⋅ 10−3 4543,76.343,84 10−3 Nc = = =0,542 kW η 0,8.3600 Công suất động chạy quạt là: Ndc = Nc 0,542 φ= 1,3 = 0,7 kW ηtd Do quạt nối trực tiếp với động ηtd =1 Hệ số dự phòng φ=1,3