đồ án sấy

Điều kiện thiết kế: Các bước quy trình sấy nấm tiến hành sau: + Sau cắt gốc, phân loại nấm theo kích thước rửa + Xử lý nấm trước sấy cách hấp nước - phút: + Làm nguội nhanh cách ngâm vào nước lã Sau vớt nấm, để ráo, xếp vào khay + Sấy: Công đoạn cần đạt thông số: Độ ẩm ban đầu: 80% Độ ẩm lần cuối: 14% Nhiệt độ sấy: 60oC Thời gian sấy: - Vật liệu: củ tam thất làm sạch, thái lát mỏng - Tác nhân sấy: khơng khí nóng - Chất tải nhiệt nước có áp suất bar - Thời gian sấy: 12h tương ứng với điều kiện sau:  Giai đoạn 1: Thời gian: 1= 4h Nhiệt độ mơi chất sấy vào t11= 50oC Vật liệu có độ ẩm vào ω 11= 35% Vật liệu có độ ẩm 12 =24%  Giai đoạn Thời gian 2 = 4h Nhiệt độ môi chất sấy vào t12= 55o C Vật liệu có độ ẩm vào 12= 24% Vật liệu có độ ẩm 22  Giai đoạn Thời gian 3 = 4h Nhiệt độ môi chất sấy vào t13 = 60o C - Tốc độ môi chất sấy ba giai đoạn v=2-3 m/s - Trạng thái khơng khí bên ngồi t0= 25oC, 0= 85% Tính tốn thơng số vật liệu: - Xác định lượng ẩm bốc W = G2 - ω1−¿ ω 100−ω ¿ = 500 = 192 kg Lương vật liệu đưa vào : G11= G2 + W = 500 +192 = 692 kg - Chia ẩm bốc theo giai đoạn sau: W1= 100Kg W2= 60 Kg W3= 32Kg  Giai đoạn 1: W1= 100 Kg ω 11= 35% Vì : W1 = G11  W1.100- W1.21 = G11.1- G11.21  21 = = = 24% - Lượng vật liệu khỏi giai đoạn 1: G21= G11- W1= 692 - 100= 592 kg - Các đại lượng tính trung bình cho giờ: W1h= = =25 kg/h G21h= = = 148 kg/h  Giai đoạn 2: W2= 60 kg, G12= 592 kg - Độ ẩm vật liệu khỏi giai đoạn : 21= == 15.43% - Lượng vật liệu khỏi giai đoạn là: G22= G12- W2 = 592-60= 532 kg - Các đại lượng tính trung bình cho giai đoạn là: W2h = = = 15 kg/h G22h= = = 133 kg/h  Giai đoạn 3: W3=32 kg G13=G22 = 532 kg - Tương tự trên, ta có độ ẩm vật liệu khỏi giai đoạn 23=2= 10% - Kiểm tra lại công thức: 23= = = 10.01 % - Lượng vật liệu khỏi giai đọa lượng sản phẩm, tức : G23= G2 =G13-W3 = 519.92-19.92 = 500 kg, - Các đại lượng tính trung bình cho : W3h= = = kg/h G23h= = =125 kg/h Tính tốn q trình sấy lý thuyết: 2.1 Giai đoạn 1: - Giai đoạn suất bốc ẩm lớn nhất, ẩm bốc nhiều nên nhiệt độ môi chất khỏi buồng sấy thấp khơng cần hồi lưu Quá trình sấy biểu diễn đồ thị I-d ( Hình 1) - Trạng thái khơng khí bên ngồi: to=250 C,0= 85% - Từ ta xác định được:  = 622∗ φo∗p b p−φ o∗pb Trong đó: p: áp suất khơng khí ẩm pb : áp suất bão hào khơng khí nhiệt độ to  pbo= 0.03166 bar 0.85 03166  = 622∗ 0.99333−0.85∗0.03166 = 17.3g/kgkkk =0.0173 kg /kg kkk  Io = Cpk.to+ do( r + Cpa.to) Trong đó: Cpk: nhiệt dung riêng khơng khí khơ Cpk= 1.005 kJ/ kg.K Cpa: nhiệt dung riêng nước Cpa = 1.97 kJ/kg r : nhiệt ẩn hóa r = 2500kJ/kg  I0= 1.005*25 + 0.0173*(2500+1.97*25) = 69 kJ/kg kkk Pko = = 1.166 kg/m3 Hình - Trạng thái khơng khí vào buồng sấy: Ta có: t11=50oC ps1= 0.135 bar d11=do= 0.0173 kg/kg kkk Từ ta xác định được:  I1 = Cpk*t1 + d11*(r + Cpa*t1) = 1.005*50+0.0173*(2500+1.97*50) = 95.72 kJ/kg kkk  11= = = 0.1075 = 10.75%  Pk11 = = *105= 1.055kg/m3 - Trạng thái khơng khí khỏi buồng sấy: Giai đoạn tốc độ sấy không đổi, nhiết độ vật liệu sấy không đổi nhiệt kế ướt Nhiệt độ độ ẩm khơng khí vào buồng t11= 50o C, 11= 10.75% Nhiệt độ nhiệt kế ướt tM1 = 32oC.Nhiệt độ vật liệu đưa vào buồng t01= tMo (tMo nhiệt đọ nhiệt kế ướt điều kiện khơng khí bên ngồi, tMo = 23 oC Như vật liệu đưa vào gia nhiệt từ tMo = 23 oC lên tM1 = 32oC Để đảm bảo việc truyền nhiệt tốt từ khơng khí vật liệu , ta chọn khơng khí khỏi buồng sấy t21 = 32+8= 40o C ( thường cộng th từ 5-10 oC) - Các thơng số cịn lại tính sau:  Lượng chứa ẩm d21 = d0 + Cdx ( d )∗(t 1−t ) 2500+1,97∗t = 0.0173+ = 0.0213 kg/ kg kkk =21.3 g/ kg kkk  Nhiệt dung riêng dẫn suất ứng với độ chứa d0 Cdx(do) = Cpk + Cp*.do = 1,005 + 1,97*0,0173 = 1.0391 kJ/kg kkk  Độ ẩm tương đối khơng khí: 21 = = = 45.59%  Khối lượng riêng khơng khí khơ: Pk21= = = 1.035 kg/m3 - Tiêu hao khơng khí theo lý thuyết:  Lượng khơng khí khơ cần thiết để làm bốc 1kg ẩm : l01 = = =250 kg kkk/kg  Lượng khơng khí khơ cần thiết để bốc W1= 35kg ẩm: L01= l01*W1 = 250*100= 25000 kg kkk = 6250 kg/h  Lưu lượng thể tích tác nhân sấy : V1= =6292 m3/h Vth1 = = = 5981 m3/h  Tiêu hao nhiệt lý thuyết: q01= l01(I1-I0)= 250*(95.73-69)= 6681 kJ/ kg ẩm Q01= q01*W1=6681*100= 668100 kJ Q01h= 167025 kJ/h = 46.4 kW  Cân nhiệt lý thuyết giai đoạn 1: + Nhiệt đưa vào: Qv= Q01+Q0 với Q0 nhiệt khơng khí đưa vào Q0 = G0 L0 =L01*I0= 6250 * 69= 431250 kJ/h = 1725000 kJ  Qv = 668100 + 1725000= 2393100 kJ + Nhiệt đưa khỏi hệ thống: QR= Q1 + Q2’ Với Q1 nhiệt hữu ích : Q1= W1[(r + Cpa*t2) – Cn.tm1] = 100*[(2500 + 1.97.40)- 4.18*23] = 248266 kJ = 62066.5 kJ/h = 17.24 kW Q2’ tổn thất nhiệt khí thốt: Q2’= L01.I2’ = L01 *[t2 + d0*( r + Cpa*t2)] = 6250*[40 +0.0173*(2500+1.97*40)] = 528832.75 kJ/h = 2115331 kJ = 822.63 kW  QR= 248266+2115331= 2363597 kJ  Q = Qv – QR =2393100 – 2363597 = 29503 kJ  Q% =1.23% - Hiệu suất nhiệt buồng sấy: s = = = 14.39% 2.2 - Giai đoạn 2: Giai đoạn nhiệt độ môi chất vào lớn hơn, suất bốc ẩm nhỏ nên nhiệt độ khí lớn hơn, cần hồi lưu nhiệt để tiết kiệm nhiệt Quá trình sấy lý thuyết giai đoạn biểu diễn đồ thị I-d hình : - Trong giai đoạn 2, nhiệt độ môi chất vào buồng sấy t12 = 55o C, tương ứng ps2= 0.1574 Vì có hồi lưu nên độ ẩm tương đối môi chất vào buồng sấy lớn giai đoạn Ta chọn độ ẩm tương đối môi chất vào 12= 20% - Để tiện lợi cho việc điều chỉnh quạt gió, ta thiết kế cho lưu lượng khối lượng khơng khí ba giai đoạn nhau, tức : L1 = L2 = L3 hay W1.l1 =W2 l2 =W3 l3  Từ ta có : l2 = l1 = 250 = 416.67 kg/ kg ẩm l3 = l1 = 250.= 781.25 kg/ kg ẩm  Các thông số không khí vào buồng sấy xác định sau:  d12 = 622 = 622 = 32.7 g/ kg ẩm = 0.0327 kg/ kg ẩm  I12 = t12 + d12 (r + Cpk t12) = 55 + 0.0327*(2500 + 1.97*55) = 140.3 kJ/ kg kkk  pk12 = = =1.022 kg/ m3  Xác định thông số môi chất khỏi buồng sấy:  d22 = d12 + d = d12 + = (0.0327 + )*1000 = 35.1 g/ kg kkk  t22 = = = 49.150 C  Từ t22 = 49.15 0C, tra bảng nước bão hòa được, ps22 = 0.1055 bar 22= = = 0.5029 =50.29% Pk22= = = 0.488 kg/m3  Xác định thông số trạng thái sau hỗn hợp:  Hệ số hồi lưu: = = = 6.42  Nhiệt độ khí sau hỗn hợp: tH2 = = = 45.9 oC  Từ tH2 =45.9 oC tra bảng nước bão hòa psH2 = 0.1055 bar dH2 = d12 = 32.7g/ kg kkk IH2 = tH2 + dH2 *(r + Cpk.tH2) = 45.9 +0.0327*(2500+1.97*45.9) = 130.6 kJ/ kg kkk H2 = = =0.467 = 46.7% PkH2 = = *105 = 1.031 kg/m3  Tiêu hao khơng khí lý thuyết:  l2 = 416.67 kJ/ kg kkk  L2 = l2* W2 = 416.67*60 = 25000 kg = 6250 kh/h  V2tb = = = 8278.15 m3/h  Lưu lượng khí bổ sung: G0 = = = 1289.4 kg/h  Tiêu hao nhiệt: q02 = l2 *(I12 – I0 ) = 416.67*(140.3 – 130.6) = 4041.7 kJ/kg ẩm Q02 = q02* W2 = 4041.7*60= 242502 kJ Q02h = 60625.5 kJ/h = 16.84 kW  Cân nhiệt hệ thống:  Nhiệt đưa vào: QV = Q02+ Q0 Trong đó: Q02 nhiệt đưa vào buồng sấy Q0 nhiệt khơng khí đưa vào Q0 = G0I02 =1622.55 *69*4 = 447823.8 kJ  QV = Q02+ Q0 = 242502 + 447823.8 = 690325.8 kJ  Nhiệt đưa khỏi hệ thống: QR = Q1 + Q2’ Q1 nhiệt hữu ích: Q1 = W2[(r + Cpk.tH2)- Cn.tm12] = 60*[(2500+1.97*45.9) – 4.18*32] = 147399.8 kJ Q1h = 36849.9kJ/h = 10.236 kW Q2’ tổn thất nhiệt khí thốt: l2’= tH2 + d0(r + Cpk tH2 ) = 45.9 + 0.0173*(2500 + 1.97*45.9) = 90.71 kJ/ kg kkk Q2’ = l2’*G0*2 = 90.71 *748.37*4 = 271551.5 kJ  QR = Q1 + Q2’ = 147399.8+271551.5 = 418951.3 kJ  Q = QV - QR = 690325.8 – 418951.3 = 271374.5 kJ  Q % = 39.31% 2.3 Giai đoạn 3:  Xác định thông số vào buồng sấy: Ta có: t13= 60o C, 13 = 15% Từ t13 tra bảng nước bão hòa ta : ps13 = 0.2172 bar Ta xác định thông số lại :  d13 = 622* = 622* = 21.1 g/ kg kkk  I13 = t13 + d13*( r + Cpk* t13 ) = 60 + 0.0211*(2500 + 1.97*60) = 115.24 kJ/ kgkkk  Pk13 = = *105 = 1.005 kg/ m3  Xác định trạng thái khơng khí khỏi buồng sấy:  d23 = d13 + d