1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY TẦNG SÔI THỨC ĂN NUÔI TÔM VỚI NĂNG SUẤT 600KGMẺ

120 4 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Tính Toán, Thiết Kế Hệ Thống Sấy Tầng Sôi Thức Ăn Nuôi Tôm Với Năng Suất 600Kg/Mẻ
Tác giả Lê Thị Vân Anh
Người hướng dẫn TS. Nguyễn Tấn Dũng
Trường học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm
Thể loại đồ án
Năm xuất bản 2017
Thành phố Thành Phố Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 120
Dung lượng 3,18 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN (0)
    • 1. Cơ sở khoa học của quá trình sấy vật liệu ẩm (15)
      • 1.1. Vật liệu ẩm (15)
        • 1.1.1. Phân loại vật liệu ẩm (15)
        • 1.1.2. Các dạng liên kết giữa nước và vật liệu (15)
      • 1.2. Quá trình sấy (17)
        • 1.2.1. Định nghĩa (17)
        • 1.2.2. Đặc trưng của quá trình sấy (17)
        • 1.2.3. Động lực quá trình sấy (17)
        • 1.2.4. Các giai đoạn của quá trình sấy (18)
        • 1.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy (20)
        • 1.2.6. Các phương pháp sấy (21)
          • 1.2.6.1. Sấy tự nhiên (21)
          • 1.2.6.2. Sấy nhân tạo (21)
        • 1.2.7. Lựa chọn thiết bị sấy (23)
          • 1.2.7.1. HTS buồng (HTSB) (23)
          • 1.2.7.2. HTS hầm (HTSH) (23)
          • 1.2.7.3. HTS tháp (HTST) (24)
          • 1.2.7.4. HTS thùng quay (24)
          • 1.2.7.5. HTS khí động (24)
          • 1.2.7.6. HTS phun (24)
          • 1.2.7.7. HTS tầng sôi (24)
        • 1.2.8. Chọn tác nhân sấy và chất tải nhiệt (25)
      • 5.1. Khái niệm (30)
      • 5.2. Cấu tạo hệ thống sấy tầng sôi (30)
      • 5.3. Nguyên lý tạo tầng sôi (31)
      • 5.4. Ưu, nhược điểm của thiết bị sấy tầng sôi (33)
      • 6.1. Lưới phân phối (34)
      • 6.2. Buồng sấy (34)
      • 6.3. Cyclone (36)
      • 6.4. Calorifer (37)
      • 6.5. Quạt (38)
  • CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN (0)
    • 4.1. Tính toán cân bằng vật chất và năng lượng (43)
    • 4.2. Tính khối lượng hạt nằm trên ghi và thời gian sấy (43)
    • 4.3. Tính toán lưới thiết bị và kích thước buồng sấy (43)
  • CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY TẦNG SÔI VÀ THẢO LUẬN (0)
    • 1.1. Các thông số ban đầu cần thiết cho tính toán (44)
    • 1.2. Tính cân bằng vật chất (46)
    • 1.3. Tính cân bằng năng lượng (0)
    • 1.4. Tính toán hệ thống thiết bị sấy tầng sôi (60)
      • 1.4.1. Tính lại một số kích thước (60)
      • 1.4.2. Tính kích thước của thiết bị chính (63)
      • 1.4.3. Tính kích thước của thiết bị phụ (78)
        • 1.4.3.1. Cyclone (78)
        • 1.4.3.2. Tính chọn calorifer khí hơi (82)
        • 1.4.3.3. Tính quạt (94)
    • 1.5. Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi (113)
  • KẾT LUẬN (117)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (118)

Nội dung

TỔNG QUAN

Cơ sở khoa học của quá trình sấy vật liệu ẩm

Những vật liệu đem sấy đều là những vật ẩm có chứa một khối lượng chất lỏng đáng kể (chủ yếu là nước) (Hoàng Văn Chước, 1999)

1.1.1 Phân loại vật liệu ẩm

Theo A.V Lucop, có nhiều phương pháp phân loại vật liệu, trong đó cách phân loại dựa vào tính chất vật lý là phổ biến nhất Theo phương pháp này, vật liệu ẩm được chia thành ba loại khác nhau (Hoàng Văn Chước, 1999).

Vật xốp mao dẫn là những vật liệu mà ẩm liên kết chủ yếu bằng mối liên kết mao dẫn, cho phép chúng hút mọi chất lỏng dính ướt mà không phụ thuộc vào thành phần hóa học Trong các vật liệu này, lực mao dẫn vượt trội hơn nhiều so với trọng lượng ẩm, quyết định sự lan truyền ẩm trong vật Sau khi sấy, đặc điểm của vật xốp mao dẫn là trở nên dòn và dễ bị vỡ thành bột.

Vật keo là những chất có tính dẻo nhờ cấu trúc hạt, trong đó ẩm được liên kết dưới dạng hấp thụ và thẩm thấu Đặc điểm chung của các vật keo là khả năng co ngót nhiều khi sấy khô nhưng vẫn duy trì tính dẻo.

- Vật keo xốp mao dẫn

Keo xốp mao dẫn là những vật thể chứa ẩm liên kết, có mặt trong vật keo và vật xốp mao dẫn Chúng có cấu trúc xốp mao dẫn, nhưng bản chất lại là các hạt keo Khi được sấy khô, hầu hết các vật xốp mao dẫn sẽ trở nên dòn.

1.1.2 Các dạng liên kết giữa nước và vật liệu

Nước có trong vật ẩm có thể chia thành hai nhóm: nước tự do và nước liên kết.

Nước tự do nằm ở bề mặt vật, có áp suất riêng bằng áp suất hơi nước bão hòa ứng với nhiệt độ hiện tại của vật ẩm.

Nước liên kết tạo ra trong vật ẩm có áp suất riêng nhỏ hơn áp suất bão hòa ứng với nhiệt độ của vật.

Do khả năng phản ứng hóa học và hòa tan mạnh các chất nên trong sản phẩm thực phẩm không có nước nguyên chất mà ở dạng dung dịch.

Để tách nước khỏi vật ẩm, cần cung cấp năng lượng tối thiểu bằng hoặc lớn hơn năng lượng liên kết giữa nước và vật ẩm Việc lựa chọn phương pháp tách nước hiệu quả nhất phụ thuộc vào việc hiểu rõ các dạng liên kết của nước với vật ẩm (Nguyễn Văn May, 2007).

 Dạng liên kết hóa học

Liên kết hóa học giữa vật ẩm và vật khô rất bền vững, trong đó, các phân tử nước đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc hóa học của các vật ẩm.

Văn Chước, 1999) Liên kết hóa học của nước có hai loại: liên kết ion và liên kết phân tử:

Liên kết ion được hình thành bởi những phản ứng hóa học nên rất bền vững.

Muốn phá vỡ liên kết này phải dùng các phản ứng hóa học hoặc nung đến nhiệt độ rất cao (Nguyễn Văn May, 2007).

Liên kết phân tử có thể quan sát qua quá trình kết tủa của các dung dịch (Nguyễn

Trong quá trình sấy ẩm, các liên kết hóa học vẫn được giữ nguyên mà không bị tách rời Điều này cho thấy rằng quá trình sấy cần phải bảo toàn các tính chất hóa lý của vật liệu (Hoàng Văn Chước, 1999).

Liên kết hóa lý không yêu cầu tỉ lệ thành phần liên kết chính xác Có hai loại liên kết hóa lý: liên kết hấp phụ và liên kết thẩm thấu.

Liên kết hấp phụ của nước gắn liền với các hiện tượng xảy ra trên bề mặt giới hạn của các pha (rắn hoặc lỏng).

Liên kết hấp phụ là hiện tượng xảy ra trong các vật liệu ẩm, đặc biệt là ở vật keo có cấu trúc dạng hạt với kích thước từ 0.001 đến 0.1 micromet Do cấu trúc hạt này, vật keo sở hữu bề mặt bên trong rất lớn, dẫn đến năng lượng bề mặt tự do cao Khi vật keo tiếp xúc với không khí ẩm hoặc nước, độ ẩm sẽ thẩm thấu vào vật qua các bề mặt tự do, hình thành liên kết hấp phụ giữa nước và bề mặt vật liệu.

Liên kết thẩm thấu là sự tương tác giữa nước và vật rắn khi có sự chênh lệch nồng độ các chất hòa tan bên trong và bên ngoài tế bào, tạo ra chênh lệch áp suất hơi nước Quá trình này không tỏa nhiệt và không gây biến dạng cho vật Ẩm thẩm thấu trong tế bào tương tự như nước bình thường, không chứa chất hòa tan vì chúng không thể khuếch tán vào tế bào cùng với nước (Hoàng Văn Chước, 1999).

Liên kết cơ lý là sự kết nối giữa nước và vật liệu, được hình thành nhờ sức căng bề mặt của nước trong các mao dẫn hoặc trên bề mặt vật thể Liên kết này bao gồm các loại liên kết như liên kết cấu trúc, liên kết mao dẫn và liên kết dính ướt (Hoàng Văn Chước, 1999).

1.2 Quá trình sấy 1.2.1 Định nghĩa

Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng nhiệt (Võ Văn Bang, Vũ

Bảo quản sản phẩm sau thu hoạch là một quá trình quan trọng nhằm giảm độ ẩm, kéo dài thời gian lưu trữ và ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng.

1.2.2 Đặc trưng của quá trình sấy

Trong quá trình sấy, nước bay hơi ở nhiệt độ không cố định do sự khuếch tán từ chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và bên trong vật liệu, cũng như chênh lệch áp suất hơi nước giữa bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh Quá trình sấy không ổn định, với độ ẩm của vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian.

1.2.3 Động lực quá trình sấy

Quá trình sấy là quá trình tách ẩm, chủ yếu là nước và hơi nước, khỏi vật liệu để thải ra môi trường Ẩm trong vật liệu nhận được năng lượng cần thiết để di chuyển từ bên trong ra bề mặt và sau đó vào môi trường xung quanh Động lực của quá trình này tỷ lệ thuận với hiệu số giữa áp suất hơi nước trong lòng vật liệu và trên bề mặt.

Khi áp suất hơi nước trong không gian xung quanh vật p h nhỏ hơn p bm, ẩm sẽ tiếp tục di chuyển từ bề mặt vật vào môi trường xung quanh với động lực L 2.

L 2 cũng tỉ lệ thuận với độ chênh lệch (p bm p h ) (Trần Văn Phú, 2008):

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN

Tính toán cân bằng vật chất và năng lượng

- Thông số ban đầu trước khi tính toán

- Năng suất nguyên liệu đầu vào trong quá trình sấy G 1 (kg/mẻ), nhiệt độ nguyên liệu vào, khối lượng riêng và nhiệt dung riêng của vật liệu sấy

- Chọn nhiệt độ sấy, tính toán độ ẩm thích hợp.

- Năng suất sản phẩm thu được sau quá trình sấy G 2 (kg/mẻ), ở đây G 2 = 600 kg/mẻ.

- Lượng nước bốc hơi trong quá trình sấy W (kg ẩm/h)

- Các thông số của không khí sấy trong các giai đoạn (H, d, t)

- Lượng không khí sử dụng L (kg KK/kg ẩm)

- Tính nhiệt tổn thất trong quá trình sấy và thông số của quá trình sấy thực tế

Tính khối lượng hạt nằm trên ghi và thời gian sấy

- Xác định diện tích ghi, đường kính ghi, độ dày ghi

- Xác định chiều cao của lớp liệu

- Chọn chiều cao của buồng sấy, chọn bề dày của buồng sấy

4.4 Tính toán các thiết bị phụ: cyclone, quạt, calorifer

- Kích thước cơ bản của cyclone, lựa chọn thiết bị

- Xác định công suất quạt, lựa chọn quạt

Tính toán lưới thiết bị và kích thước buồng sấy

- Xác định diện tích ghi, đường kính ghi, độ dày ghi

- Xác định chiều cao của lớp liệu

- Chọn chiều cao của buồng sấy, chọn bề dày của buồng sấy

4.4 Tính toán các thiết bị phụ: cyclone, quạt, calorifer

- Kích thước cơ bản của cyclone, lựa chọn thiết bị

- Xác định công suất quạt, lựa chọn quạt

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY TẦNG SÔI VÀ THẢO LUẬN

Các thông số ban đầu cần thiết cho tính toán

Năng suất: G 2 = 600kg/mẻ/h Độ ẩm vật liệu trước khi sấy: W 1 = 24% Độ ẩm sau khi sấy: W 2 = 10%

Nhiệt độ của khí vào buồng: t 1 = 90 0 C Nhiệt độ khí ra khỏi buồng: t 2 = 40 0 C

Tính toán khối lượng riêng của viên thức ăn tôm trước khi sấy ở t 0 = 25 0 C theo công thức trong (Kỹ thuật và công nghệ sấy thăng hoa, Nguyễn Tấn Dũng):

- : khối lượng riêng của chất khô thứ j (j = 2÷n, n = 5) (kg/m 3 )

- : tỉ lệ của thành phần trong nguyên liệu (%)

Khối lượng riêng của viên thức ăn tôm trước sấy:

Nhiệt dung riêng của viên thức ăn tôm trước khi sấy ở nhiệt độ 25°C được tính toán theo công thức trong tài liệu "Kỹ thuật và công nghệ sấy thăng hoa" của Nguyễn Tấn Dũng Cụ thể, nhiệt dung riêng của nước là 4.1682 kJ/(kgK), của protein là 2.039 kJ/(kgK), của glucid là 1.602 kJ/(kgK), của lipid là 2.024 kJ/(kgK), và của tro là 1.142 kJ/(kgK) Tổng nhiệt dung riêng của các thành phần đa lượng là 1.29678 kJ/(kgK).

- c j : nhiệt dung riêng của chất thứ j (kJ/(kgK))

- X j tp : tỉ lệ thành phần trong nguyên liệu (%)

Nhiệt dung riêng của thức ăn nuôi tôm trước sấy ở t 0 = 25 0 C: c v = 0.4547 2.039 +

Tính cân bằng vật chất

- G 1 : năng suất nhập liệu của vật liệu sấy

- G 2 : năng suất vật liệu sau khi sấy

- W 1, W 2 : độ ẩm đầu và cuối của vật liệu (%)

- W: lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu

- d 1 : hàm ẩm của không khí khô trước sấy

- d 2 : hàm ẩm của không khí khô sau sấy

- l: lượng không khí khô cần thiết để tách 1kg ẩm ra khỏi vật liệu

Sơ đồ cân bằng chất của thiết bị sấy:

Tính năng suất nhập liệu

Do khối lượng vật liệu khô tuyệt đối trước và sau khi sấy là không đổi và bằng nhau nên:

Tính toán độ ẩm thoát ra khỏi vật liệu

Quá trình sấy lý thuyết

Xác định các thông số ngoài trời

Thông số nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời (t 0 ,φ 0 ) = (25 0 C, 85%) tương ứng điểm A trên đồ thị H-d. Áp suất bão hòa ứng với t 0 = 25 0 C:

Với B là áp suất khí quyển B = 745 mmHg = 0.99 bar

Vậy các thông số ngoài trời bao gồm:

Xác định các thông số của tác nhân sấy trước khi vào thiết bị sấy (tức là sau khi ra khỏi calorifer)

Sau khi ra khỏi calorifer, chúng ta chọn nhiệt độ của tác nhân sấy là 90°C, tương ứng với cặp thông số (t, d) tại điểm B trên đồ thị H-d Tại nhiệt độ 90°C, áp suất bão hòa của tác nhân sấy được tính toán là p bh1 = exp = 0.691 (bar).

Enthalpy của tác nhân sấy H 1 :

= 136.48 (kJ/kg KK) Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy φ 1 : φ 1 = = 3.9 (%) (III.8)

Vậy ta có các thông số của tác nhân sấy trước khi sấy:

Xác định các thông số của tác nhân sấy sau khi ra khỏi thiết bị sấy

Nhiệt độ của tác nhân sấy được chọn là t2 = 40°C, với cặp thông số (t2, H2) = (t2, H1) tương ứng với điểm C trên đồ thị H-d Áp suất bão hòa của tác nhân sấy tại nhiệt độ t2 = 40°C được xác định.

Lượng chứa ẩm sau quá trình sấy d 20 : d 20 = = 0.0374 (kg ẩm/kg KK) (III.9) Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết φ 20 : φ 20 = = 77 (%)

Vậy thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết:

Lượng không khí tiêu hao riêng cho 1kg ẩm trong quá trình sấy lý thuyết: l 0 = = 49.75 (kg KK/kg ẩm) (III.10)

Lưu lượng không khí thổi vào buồng sấy trong quá trình sấy lý thuyết:

Quá trình sấy thực tế

Tốc độ làm việc tối ưu w t

Trước tiên, cần tính chuẩn số Fe:

Fe = (III.12) Ở điều kiện làm việc: t tb = 0.5 (t 1 + t 2 ) = 0.5 (90 + 40) = 65 0 C

Trang bảng phụ lục thông số vật lý của không khí khô ở 65 0 C, ta có số gần đúng:

Trước khi tiến hành sấy, viên thức ăn cho tôm được tạo ra từ hỗn hợp nguyên liệu qua quá trình nén ép, hình thành các viên có đường kính khoảng 0.003 m.

Ta có khối lượng riêng của hạt liệu: p r = 1529.988 kg/m 3

Tốc độ tạo ra chế độ sôi theo phương trình tiêu chuẩn Reynolds:

Do đó tốc độ làm việc tối ưu: w t = = 2.25 (m/s) (III.14)

Xác định sơ bộ diện tích ghi (lưới) và chiều cao vật liệu sấy

Diện tích ghi F G và chiều cao vật liệu sấy h 0 cần được xác định chính xác dựa trên lượng tác nhân sấy thực tế Để tính toán diện tích chiếm chỗ của lưới thép, theo kinh nghiệm, diện tích ghi sơ bộ nên được lấy trong khoảng từ 1.2 đến 1.5 lần diện tích ghi tính theo lượng tác nhân sấy lý thuyết.

Lấy diện tích ghi là 1 m 2 Đường kính ghi sơ bộ:

Chiều cao lớp hạt trên ghi được chọn là h0 = 0.25 m Để thiết kế phễu đưa vật liệu vào và ra khỏi buồng sấy, chiều cao sơ bộ của buồng sấy được xác định là hb = 4h0 = 1 m.

Diện tích bao quanh buồng sấy:

Tính nhiệt lượng có ích q i để bốc hơi 1 kg ẩm q i = h 2 – C a t v1 (III.18)

Mà h 2 = r + C pa t v2 (III.19) Trong đó

- C a : nhiệt dung riêng của nước, C a = 4.1868 (kJ/(kgK))

- C pa : nhiệt dung riêng của hơi nước, C ps = 1.842 (kJ/(kgK))

- r: nhiệt ẩn hóa hơi của nước, r = 2500 (kJ/kg)

- t v1 : nhiệt độ sau quá trình sấy (t v1 = t 0 = 25 0 C)

Vậy nhiệt lượng có ích q i để bốc hơi 1 kg ẩm: q i = 2500 + 1.842 2457.01 (kJ/kg ẩm)

Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi q v

Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy sau khi ra khỏi buồng sấy:

Nhiệt độ vật liệu sấy sau quá trình sấy t v2 = 35 0 C Khi đó, tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi:

Tổn thất nhiệt ra môi trường

Thiết bị sấy hình trụ được chế tạo từ thép CT3 dày 0.01 m, với hệ số dẫn nhiệt λ đạt 49.88 W/(mK), theo số liệu trong bảng 2-12 trang 34 của tài liệu "Tính toán thiết kế các chi tiết thiết kế hóa chất và dầu khí" của Hồ Lê Viên.

Buồng sấy được thiết kế với một mặt phẳng, trong đó một bên có đối lưu tự nhiên với nhiệt độ môi trường là 25°C, trong khi bên còn lại sử dụng trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức với tốc độ 2.25 m/s và nhiệt độ của tác nhân sấy đạt 65°C.

Trong buồng sấy, quá trình trao đổi nhiệt diễn ra thông qua đối lưu cưỡng bức với tốc độ w t = 2.25 m/s Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức giữa tác nhân sấy và bề mặt bên trong buồng sấy được tính theo công thức thực nghiệm là α 1 = 6.15 + 4.17w t, với kết quả là α 1 = 15.5325 (W/(m 2 K)).

Trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên giữa mặt buồng sấy và không khí xung quanh được mô tả bằng hệ số trao đổi nhiệt α 2 Hệ số này được tính theo công thức thực nghiệm: α 2 = 1.715(t w2 – t f2 ) 1/3 Công thức này giúp xác định hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt trong hệ thống sấy.

- t w2 : nhiệt độ mặt ngoài của buồng sấy

Mật độ dòng nhiệt phải thỏa mãn q 1 = q 2 = q 3

Trong đó: q 1 = α 1 (t f1 – t w1 ) (III.25) q = (t – t ) (III.26) q 3 = α 2 (t w2 – t f2 ) (III.27) Trong đó:

- t w1 : nhiệt độ mặt trong buồng sấy

- t f1 : nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy (t f1 = t tb )

- t f2 :nhiệt độ môi trường xung quanh (t f2 = t 0 )

Khi mật độ dòng nhiệt thỏa mãn các đẳng thức trên đây thì nó cũng phải thõa mãn phương trình truyền nhiệt sau: q = K(t f1 – t f2 ) (III.28) Trong đó:

Khi sử dụng phần mềm Excel để phân tích, chúng ta nhận thấy rằng tại t w1 = 54.80923 °C (chênh lệch nhiệt độ từ 5 đến 10 °C so với nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy là 65 °C) và t w2 = 54.77749621 °C, sai số giữa q1 và q3 được xác định.

- Nhiệt độ mặt trong buồng sấy: t w1 = 54.80923 0 C

- Nhiệt độ mặt ngoài buồng sấy: t w2 = 54.77749621 0 C

Vậy, mật độ dòng nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa tác nhân sấy và mặt trong của thành thiết bị q 1 : q 1 = 15.5325(65 – 55) = 155.325 (W/m 2 )

Mật độ dòng nhiệt do đối lưu nhiệt tự nhiên từ mặt ngoài của tường và không khí xung quanh q 3 : q 3 = 1.715(54.3584 – 25) 4/3 = 155.32474 (W/m 2 )

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên α 2 : α 2 = 1.715(54.77749621 – 25) 1/3 = 5.3157 (W/(m 2 K)) Vậy hệ số truyền nhiệt K:

Do đó, mật độ dòng nhiệt: q = K(t f1 – t f2 ) = 3.957205266(65 – 25) = 158.2882106 (W/m 2 ) (III.30) Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh là:

Q mt = qF = 158.2882106 4.54 = 718.6285(W) (III.31) q mt = = 23.406 (kJ/kg ẩm) (III.32)

Tính tổng tổn thất nhiệt ∆

∆ = C a t v1 – q v – q mt = (kJ/kg ẩm)(III.33)

Sau khi đã có giá trị tổng tổn thất nhiệt ∆ , chúng ta có thể xây dựng quá trình sấy thực trên đồ thị H-d.

Hình 10 Xây dựng đồ thị H-d của quá trình sấy thực

Mà C dx (d 0 ) = C pk + C pa d 0 (III.35)

- C pk : nhiệt dung riêng của không khí khô, C pk = 1.004 (kJ/(kgK))

- C pa : nhiệt dung riêng của hơi nước, C ps = 1.842 (kJ/(kgK))

= 135.9 (kJ/kg KK) (III.36) Độ ẩm tương đối φ 2 : φ 2 = = 76.65 (%)

Như vậy, chọn t 2 = 40 0 C thõa mãn điều kiện φ 2 = (80 5) %

Lượng không khí thực tế l = = 50.25 (kg KK/kg ẩm)

Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi q 2 : q 2 = lC dx (d 0 )(t 2 – t 0 ) = = 780.885 (kJ/kg ẩm) (III.37)

Nhiệt lượng tiêu hao q: q = l(I 1 – I 0 ) = 50.25(136.48 – 69.147) = 3383.48 (kJ/kg ẩm) (III.38) Phương trình cân bằng năng lượng: q’ = q i + q 2 + q v + q mt = 2457.01 + 780.885 + 110.28 + 23.406 = 3371.581 (kJ/kg ẩm) (III.39)

Nguyên tắc cơ bản là q’ phải bằng q Tuy nhiên, trong quá trình tính toán, việc làm tròn và các yếu tố khác như việc chọn tốc độ tác nhân sấy w t = 2.25 m/s mà không thể kiểm tra lại đã dẫn đến sai số tuyệt đối ∆q.

Và sai số tương đối ɛ: ɛ = =0.0035 = 0.35 (%) (III.41)

Vậy, mọi tính toán có thể chấp nhận được.

Bảng 3 Cân bằng nhiệt và hiệu suất buồng sấy

STT Đại lượng Ký hiệu kJ/kg ẩm %

2 Tổn thất do tác nhân sấy q 2 780.885 23

3 Tổn thất do vật liệu sấy q v 110.228 5

4 Tổn thất ra môi trường q mt 23.406 1

5 Tổng nhiệt lượng tiêu hao q 3383.48 100

6 Tổng nhiệt lượng tiêu hao khi tính toán (ở calorifer) q’ 3371.581 Hiệu suất buồng sấy: η = = 99.65 (%) (III.42)

1.4 Tính toán hệ thống thiết bị sấy tầng sôi 1.4.1 Tính lại một số kích thước Tính lại kích thước ghi

Không quá khác biệt so với giả thiết, vẫn giữ giá trị F G = 1 m 2

Tính khối lượng vật liệu sấy nằm trên ghi

Trước tiên, tính tiêu chuẩn Nusselt, với Fe = 110.8, chuẩn số Reynolds Re = 346.52, ta có:

= 4.745 Theo phụ lục, nhiệt độ trung bình t tb = 65 0 C, có hệ số dẫn nhiệt của không khí λ k

Hệ số trao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy được tính bằng α = 46.343 (W/(m² K)) Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy là yếu tố quan trọng trong quá trình sấy.

Khối lượng vật liệu sấy thường xuyên nằm trên ghi:

Tính lại chiều cao lớp hạt nằm trên ghi h 0 = (III.49)

- : khối lượng riêng của khối hạt

= với ɛ 0 là độ xốp của lớp hạt, ɛ 0 = 0.4 (III.50)

Tính khối lượng hạt thực tế nằm trên ghi

Trước đây, ta chọn sơ bộ chiều cao h 0 = 0.25m Thực tế h 0 = 0.22m

Do đó, khối lượng hạt thường xuyên nằm trên ghi bằng:

Thời gian sấy trung bình

1.4.2 Tính kích thước của thiết bị chính Các thông số cần thiết cho quá trình tính toán

- Nhiệt độ tác nhân vào: t 1 = 90 0 C

- Nhiệt độ tác nhân ra: t 2 = 40 0 C

- Nhiệt độ tính toán trung bình: t tb = 65 0 C

- Độ nhớt động lực học: μ k 35 10 -6 Ns/m 2

- Hệ số dẫn nhiệt: λ k = 2.93 10 -2 W/(mK)

- Độ xốp của hạt thức ăn ở trạng thái tĩnh trong tầng sôi: 0 = 0.4

Tốc độ tạo ra chế độ sôi w th (tốc độ tới hạn)

Chuẩn số Reynolds tới hạn (thể hiện trạng thái tới hạn):

Tốc độ tạo lớp sôi: v th = = 1 (m/s)

Tốc độ tác nhân sấy trong tầng sôi

Như kết quả ở phần trên, tính tiêu chuẩn Reynolds theo Phedorov thì: w t = 2.25 (m/s) Tính tiêu chuẩn Reynolds theo Archimedes ở chế độ làm việc tối ưu:

Re t = (0.22÷0.33)Ar 0.52 = 0.5(0.22 + 0.33) (10.2 10 5 ) 0.52 = 366.27 (III.54) Độ xốp của khối hạt ở trạng thái giả lỏng: ɛ = = = 0.55 (III.55)

Do đó, tốc độ tác nhân sấy trong tầng sôi: v k = w t = 2.38 (m/s)

Hệ số giả lỏng của vật liệu sấy trong tầng sôi:

Trong quá trình sấy, nhiệt độ bề mặt lưới phân phối thường cao hơn nhiệt độ trong buồng sấy, dẫn đến tốc độ tác nhân sấy trên bề mặt lưới phân phối được xác định là v l = v k = 2.76 (m/s).

Tốc độ thực của tác nhân sấy qua lớp giả lỏng: v kt = = = 4.33 (m/s) (III.58)

Khi bắt đầu bị lôi cuốn, ɛ = 1.

Chuẩn số Reynold lúc này:

Vận tốc cân bằng v c : v c = = = 4.88 (m/s) (III.61)

Vận tốc chủ đạo của dòng khí qua lỗ lưới v ak : v ak = 2v c = 2 4.88 = 9.76 (m/s) (III.62)

Diện tích lưới cần thiết:

Chọn diện tích lưới là 0.7 m², dẫn đến đường kính ghi là 0.944 m Để đảm bảo hạt vật liệu không lọt qua, đường kính lỗ lưới được xác định là 2.5 mm dựa trên kích thước hạt.

Tỉ số tiết diện chảy của lưới (tổng diện tích các khe hở trên lưới) và lưới: v ak = v k → = = = 4.1 (III.64)

Chọn lưới có cách đục lỗ như sau:

Tính chiều cao lớp hạt giả lỏng nằm trên ghi: h = h 0 (III.65)

- h 0 : chiều cao lớp hạt tĩnh

- h: chiều cao lớp hạt giả lỏng

- ɛ 0 : độ xốp lớp hạt tĩnh

- ɛ: độ xốp lớp hạt giả lỏng

→ h = 0.29 = 0.39 (m) Để đảm bảo chế độ thủy động hoạt động tốt, ta chọn chiều cao lớp tầng sôi bằng

Chiều cao lớp hạt liệu trong trạng thái đứng yên được tính bằng công thức h = 4h0, với h0 = 0.22 m, dẫn đến h = 0.88 m Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, chiều cao buồng phân ly được chọn là 2.5 lần chiều cao lớp hạt sôi, tức là hpl = 0.88 m x 2.5 = 2.2 m.

Vậy chiều cao buồng sấy tính từ lưới phân phối: h T = h + h pl = 0.88 + 2.2 = 3.08 (m) (III.68)

Bảng 4 Kích thước của buồng sấy Đường kính buồng sấy 1.128 m

Chiều cao 3.08 m Đường kính lưới 0.944 m Đường kính lỗ lưới 0.0025m

Bề dày của thiết bị

Khối lượng hạt thường xuyên nằm trên lưới: G = 176 (kg) Áp suất phân bố đều mà ghi phải chịu: p = = 2780.3 (N/m 2 ) = 2.7803 10 -3 (N/mm 2 ) (III.69)

Tính toán hệ thống thiết bị sấy tầng sôi

Không quá khác biệt so với giả thiết, vẫn giữ giá trị F G = 1 m 2

Tính khối lượng vật liệu sấy nằm trên ghi

Trước tiên, tính tiêu chuẩn Nusselt, với Fe = 110.8, chuẩn số Reynolds Re = 346.52, ta có:

= 4.745 Theo phụ lục, nhiệt độ trung bình t tb = 65 0 C, có hệ số dẫn nhiệt của không khí λ k

Hệ số trao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy được tính bằng α = 46.343 W/(m²K) Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy là yếu tố quan trọng trong quá trình sấy.

Khối lượng vật liệu sấy thường xuyên nằm trên ghi:

Tính lại chiều cao lớp hạt nằm trên ghi h 0 = (III.49)

- : khối lượng riêng của khối hạt

= với ɛ 0 là độ xốp của lớp hạt, ɛ 0 = 0.4 (III.50)

Tính khối lượng hạt thực tế nằm trên ghi

Trước đây, ta chọn sơ bộ chiều cao h 0 = 0.25m Thực tế h 0 = 0.22m

Do đó, khối lượng hạt thường xuyên nằm trên ghi bằng:

Thời gian sấy trung bình

1.4.2 Tính kích thước của thiết bị chính Các thông số cần thiết cho quá trình tính toán

- Nhiệt độ tác nhân vào: t 1 = 90 0 C

- Nhiệt độ tác nhân ra: t 2 = 40 0 C

- Nhiệt độ tính toán trung bình: t tb = 65 0 C

- Độ nhớt động lực học: μ k 35 10 -6 Ns/m 2

- Hệ số dẫn nhiệt: λ k = 2.93 10 -2 W/(mK)

- Độ xốp của hạt thức ăn ở trạng thái tĩnh trong tầng sôi: 0 = 0.4

Tốc độ tạo ra chế độ sôi w th (tốc độ tới hạn)

Chuẩn số Reynolds tới hạn (thể hiện trạng thái tới hạn):

Tốc độ tạo lớp sôi: v th = = 1 (m/s)

Tốc độ tác nhân sấy trong tầng sôi

Như kết quả ở phần trên, tính tiêu chuẩn Reynolds theo Phedorov thì: w t = 2.25 (m/s) Tính tiêu chuẩn Reynolds theo Archimedes ở chế độ làm việc tối ưu:

Re t = (0.22÷0.33)Ar 0.52 = 0.5(0.22 + 0.33) (10.2 10 5 ) 0.52 = 366.27 (III.54) Độ xốp của khối hạt ở trạng thái giả lỏng: ɛ = = = 0.55 (III.55)

Do đó, tốc độ tác nhân sấy trong tầng sôi: v k = w t = 2.38 (m/s)

Hệ số giả lỏng của vật liệu sấy trong tầng sôi:

Trong quá trình sấy, nhiệt độ bề mặt lưới phân phối thường cao hơn nhiệt độ trong buồng sấy, dẫn đến tốc độ tác nhân sấy trên bề mặt lưới phân phối đạt 2.76 m/s.

Tốc độ thực của tác nhân sấy qua lớp giả lỏng: v kt = = = 4.33 (m/s) (III.58)

Khi bắt đầu bị lôi cuốn, ɛ = 1.

Chuẩn số Reynold lúc này:

Vận tốc cân bằng v c : v c = = = 4.88 (m/s) (III.61)

Vận tốc chủ đạo của dòng khí qua lỗ lưới v ak : v ak = 2v c = 2 4.88 = 9.76 (m/s) (III.62)

Diện tích lưới cần thiết:

Diện tích lưới được chọn là 0.7 m², dẫn đến đường kính ghi đạt 0.944 m Để đảm bảo hạt vật liệu không lọt qua, đường kính lỗ lưới được xác định là 2.5 mm, dựa vào kích thước hạt.

Tỉ số tiết diện chảy của lưới (tổng diện tích các khe hở trên lưới) và lưới: v ak = v k → = = = 4.1 (III.64)

Chọn lưới có cách đục lỗ như sau:

Tính chiều cao lớp hạt giả lỏng nằm trên ghi: h = h 0 (III.65)

- h 0 : chiều cao lớp hạt tĩnh

- h: chiều cao lớp hạt giả lỏng

- ɛ 0 : độ xốp lớp hạt tĩnh

- ɛ: độ xốp lớp hạt giả lỏng

→ h = 0.29 = 0.39 (m) Để đảm bảo chế độ thủy động hoạt động tốt, ta chọn chiều cao lớp tầng sôi bằng

Chiều cao lớp hạt liệu ở trạng thái đứng yên được tính bằng 4 lần chiều cao ban đầu, cụ thể là h = 4h0 = 4 x 0.22 = 0.88 m Để đảm bảo hiệu quả hoạt động, chiều cao buồng phân ly được chọn là 2.5 lần chiều cao lớp hạt sôi, tức là hpl = 0.88 x 2.5 = 2.2 m.

Vậy chiều cao buồng sấy tính từ lưới phân phối: h T = h + h pl = 0.88 + 2.2 = 3.08 (m) (III.68)

Bảng 4 Kích thước của buồng sấy Đường kính buồng sấy 1.128 m

Chiều cao 3.08 m Đường kính lưới 0.944 m Đường kính lỗ lưới 0.0025m

Bề dày của thiết bị

Khối lượng hạt thường xuyên nằm trên lưới: G = 176 (kg) Áp suất phân bố đều mà ghi phải chịu: p = = 2780.3 (N/m 2 ) = 2.7803 10 -3 (N/mm 2 ) (III.69)

Chiều dày của thân thiết bị được chọn là thép inox 304, với ứng suất cho phép tiêu chuẩn là 117 N/mm² (117 x 10⁶ N/m²) theo bảng 2-8 trang 30 trong tài liệu "Tính toán thiết kế các chi tiết thiết kế hóa chất và dầu khí" của Hồ Lê Viên.

Chọn hệ số hiệu chỉnh: η = 0.95

→ Ứng suất cho phép của vật liệu: [ ] = η[ ] * = 0.95 117 = 111.15 (N/mm 2 )

Bề dày của thân buồng sấy được xác định theo công thức (Kỹ thuật và công nghệ sấy thăng hoa, Nguyễn Tấn Dũng):

- p: áp suất phân bố đều trong buồng sấy

- [ ]: Ứng suất cho phép khi nén của vật liệu chế tạo

- D: đường kính thân buồng sấy, D = 1.128 m

- : hệ số bền của mối hàn

Bề dày thật sự của thân buồng sấy: S 1 = S 1 ’ + C (III.72) Với C là hệ số bổ sung

- C a : hệ số do ăn mòn hóa học, C a = 1 mm

- C b : hệ số do bào mòn, C b = 1 mm

- C c : hệ số bổ sung do sai lệch, C c = 0

- C o : bề dày có thể có trên thị trường, C o = 0.2 mm

→ C = 1 + 1 + 0.2 = 2.2 (mm) Vậy S 1 = 0.0148 + 2.2 = 2.2148 (mm) Chọn bề dày thực của buồng sấy: S 1 = 10 mm > 2.2148 mm

Ta kiểm tra điều kiện bền theo công thức:

= 0.008 < 0.1 (thỏa mãn) (III.74) Áp suất tính toán cho phép bên trong:

Do đó, bề dày của buồng sấy là 10 mm là an toàn trong quá trình làm việc.

Để đảm bảo an toàn cho công nhân làm việc bên cạnh buồng sấy, việc tính toán bề dày lớp cách nhiệt là rất cần thiết Lớp cách nhiệt giúp duy trì nhiệt độ bên ngoài buồng sấy ở mức cho phép, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình làm việc Chọn nhiệt độ vỏ ngoài phù hợp là yếu tố quan trọng trong thiết kế buồng sấy.

35 0 C để đảm bảo an toàn lao động.

Hình 11 Các lớp vật liệu của buồng sấy

1 : bề dày thân buồng sấy

2 : bề dày lớp cách nhiệt

3 : bề dày lớp bảo vệ Chọn bề dày của các lớp như bảng sau:

Bảng 5 Số liệu cảu lớp vật liệu bao quanh buồng sấy

Bề dày Vật liệu Hệ số dẫn nhiệt

Bề dày buồng sấy 1 = 10mm CT3 λ 1 = 49.88 W/(mK)

Bề dày lớp cách nhiệt Chọn sơ bộ 2 =

Bông thủy tinh λ 2 = 0.0372 W/(mK) (bảng

I.126, trang 126 (Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, Trần Xoa)

Bề dày lớp bảo vệ Chọn sơ bộ 3 =

401 (Kỹ thuật và công nghệ sấy thăng hoa, Nguyễn Tấn Dũng)

Theo phương trình truyền nhiệt, ta có công thức sau:

Q mt = KFΔt tb = 718.6285 (kW) = 1437.257 (kJ/h) (III.76)

- F = 10.04 m 2 : diện tích bề mặt truyền nhiệt

- Δt tb : hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài, được tính theo công thức sau: Δt tb = (III.78)

Qua đó ta có thể xác định được hệ số truyền nhiệt K như sau:

Hệ số truyền nhiệt K thực tế cho tường hình ống có chiều dày không lớn so với đường kính có thể được xác định bằng công thức sau:

- α 1 : hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành trong thiết bị

- α 2 : hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài thiết bị ra môi trường Tính hệ số α 1

Bảng 6 Thông số của tác nhân sấy trong buồng sấy

Hệ số dẫn nhiệt (λ k ) 2.93 10 -2 W/m 2 K Độ nhớt động học (μ k ) 19.495 10 -6 m 2 /s

Khối lượng riêng (ρ k ) 1.0445 kg/m 3 α 1 được tính theo công thức sau: α 1 = (III.82)

- D t = 1.128 m: đường kính trong của thùng sấy

- λ k = 2.93.10 -2 W/m 2 K: hệ số dẫn nhiệt Nu: chuẩn số Nusselt, được tính theo công thức thực nghiệm sau:

(Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm tập 4, Nguyễn

- Pr: chuẩn số Pr, do lưu chất là không khí nên Pr = 1

- Re: chuẩn số Renold, được tính theo công thức sau:

Qua đó ta có thể xác định được Nu như sau:

Cuối cùng ta có thể xác định α 1 như sau: α 1 = = 8.764 (W/(m 2 K))

Bảng 7 Thông số không khí bên ngoài ống

Hệ số dẫn nhiệt (λ 0 ) 2.63 10 -2 W/m 2 K Độ nhớt động học (μ 0 ) 18.35 10 -6

Khối lượng riêng (ρ 0 ) 1.185 kg/m 3 α 2 được tính theo công thức sau:

- : hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên, được tính theo công thức sau:

- D ng (m): đường kính ngoài của thùng sấy, được tính theo công thức sau:

- Nu: chuẩn số Nusselt, được tính theo công thức sau:

- : hệ số cấp nhiệt do bức xạ, được tính theo công thức sau:

- T 1 : nhiệt độ của vật thể nóng T 1 = 35 0 C

- T 2 : nhiệt độ của vật thể lạnh T 2 = 25 0 C

Đối với bức xạ giữa không khí và vật thể, độ đen của hệ được xác định bởi bề mặt không khí lớn hơn, do đó độ đen của vật thể được coi là chính yếu Giá trị độ đen được chọn là ɛ 1-2 = ɛ 1 = 0.8, với khoảng giá trị từ 0.8 đến 1.

Qua đó hệ số được xác định như sau:

Cuối cùng, hệ số α 2 được xác định như sau: α 2 = = 36.276 + 5.075 = 41.351

Từ đó ta tính được hệ số truyền nhiệt K tt như sau:

Ta có thể thấy: K tt < K (2.455 < 4.664), nên việc lựa chọn lớp cách nhiệt như trên là hợp lý.

Xác định trở lực của lớp sôi

Trở lực của lớp sôi:

Trở lực của ghi lò:

Theo kinh nghiệm, ∆p ghi lò ≥ (30÷40)% ∆p lớp hạt → ∆p ghi lò = 594 (N/m 2 ) Vậy trở lực trong thiết bị sấy:

∆p S = ∆p lớp hạt + ∆p ghi lò = 1980 + 594 = 2574 (N/m 2 ) (III.91)

1.4.3.Tính kích thước của thiết bị phụ 1.4.3.1 Cyclone

Trong hệ thống sấy, cyclone được sử dụng để thu hồi sản phẩm sấy bay hoặc khử bụi trước khi thải tác nhân sấy ra môi trường Cyclone hoạt động dựa trên nguyên lý ly tâm, với cấu tạo và kích thước cơ bản được thể hiện rõ ràng.

Để xác định kích thước của cyclone, người ta thường dựa vào mối quan hệ giữa lưu lượng thể tích của tác nhân sấy V (m³/h) và kích thước của cyclone.

Không khí vào cyclone ở nhiệt độ t 2 = 40 0 C nên = 1.128 kg/m 3

Lưu lượng thể tích không khí đi vào cyclone:

Dựa vào sách (Các quá trình và thiết bị cơ học, thủy lực và khí nén, Nguyễn Tấn

Dũng), ta tính toán các thông số sau:

Chọn vận tốc quy ước là w q = 2.5 m/s (2.2÷2.5 m/s)

Ta lấy D = 0.8 m = 800mm Tốc độ thực tế của khí trong cyclone: v tt = (III.94)

Do đó, tốc độ thực tế là: v tt = = 2.72 (m/s) Độ sai biệt so với tốc độ tối ưu:

Như vậy, v tt = 2.72 (m/s) là đạt yêu cầu.

 Tính đường kính ống thoát khí ra: d 1 = 2r 1 = 2 (III.96)

Tốc độ khí ra khỏi cyclone được xác định là w t = 6 m/s, với đường kính ống dẫn khí vào là d 1 = 540 mm Ống dẫn khí được lắp đặt tiếp tuyến với thành thiết bị, có mặt cắt hình chữ nhật với chiều cao h và chiều rộng b Tỉ số chiều cao và chiều rộng thường được lấy là k = h/b = (2÷4).

 Chiều cao cửa vào h = (III.97)

- W t : vận tốc khí vào cyclone, w t = (15÷25) m/s

Do đó, chiều cao cửa vào được xác định như sau: h = = 200 (mm)

 Chiều dài ống dẫn khí vào: l = 0.6D = 0.6 0.8 = 0.48 (m) = 480 (mm) (III.99)

 Chiều cao ống tâm có mặt bích: h 4 = 1.74D = 1.74 0.8 = 1.392 (m) = 1392 (mm) (III.100)

 Chiều cao phần hình trụ: h 2 = 2.26D = 2.26 0.8 = 1.808 (m) = 1808 (mm) (III.101)

 Chiều cao phần thân hình nón: h 1 = 2D = 2 0.8 = 1.6 (m) = 1600 (mm) (III.102)

 Chiều cao phần bên ngoài ống tâm: h 3 = 0.3D = 0.3 0.8 = 0.24 (m) = 240 (mm) (III.103)

 Chiều cao thiết bị cyclone: h = 4.56D = 4.56 0.8 = 3.648 (m) = 3648 (mm) (III.104)

 Đường kính trong của cửa tháo bụi: d 2 = (0.3÷0.4)D = 240÷320 (mm) Chọn d 2 = 300 (mm)

Khoảng cách từ tận cùng cyclone đến mặt bích: h 5 = (0.24÷0.32)D = 192÷256 (mm)

 Góc nghiêng giữa nắp và ống vào: α = 15 0

Mối quan hệ giữa tốc độ quy ước và trở lực được thể hiện qua công thức w q = → ∆p x = = (N/m²), theo tài liệu trong Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, tập 1, Hồ Lê Viên.

1.4.3.2 Tính chọn calorifer khí hơi

Năng lượng cung cấp cho hệ thống là hơi nước bão hòa, vì vậy cần thiết kế calorifer khí hơi với ống cánh Trong quá trình hoạt động, nước bão hòa ngưng tụ bên trong ống, trong khi tác nhân sấy là không khí nóng di chuyển bên ngoài các chùm ống để truyền nhiệt, giúp đạt được nhiệt độ theo yêu cầu thiết kế.

Các thông số cơ bản để thiết kế calorifer

Tác nhân sấy là không khí có nhiệt độ 25°C, được làm nóng qua calorifer với nhiệt độ 90°C Để đáp ứng yêu cầu, nhiệt độ của hơi bão hòa được chọn là t bh = 110°C.

Do đó, nhiệt độ ngưng hơi: t N = 110 0 C; Áp suất ngưng hơi: P N = 1.43 bar Công suất nhiệt của calorifer:

Q calorifer = qW = 3383.48 110.53 = 373976.04 (kJ/h) = 103.9 (kW) (III.106)

Hiệu suất truyền nhiệt của calorifer không thể đạt 100%, vì vậy chúng ta chọn hiệu suất làm việc là 90% Phần 10% còn lại bị tổn thất do nhiều nguyên nhân khác nhau Do đó, công suất nhiệt mà hơi nước cần truyền cho không khí sẽ được tính dựa trên hiệu suất này.

Q C = Q calorifer /0.9 = 103.9/0.9 = 115.44 (kW) (III.107) Nhiệt ẩm hóa hơi của ở 110 0 C: r = 2230 kJ/kg.

Lượng hơi vào calorifer yêu cầu là:

Tính toán thiết kế calorifer

 Tính toán diện tích trao đổi nhiệt F của calorifer:

Chọn ống thép dẫn hơi có:

Với các ống truyền nhiệt bố trí so le:

Chọn cánh được làm bằng đồng Cánh được làm bằng đồng có hệ số dẫn nhiệt λ C = 110 W/mK

Chiều dày cánh , đường kính cánh là d C = 49 mm Bước cánh S C = 3.5 mm.

Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi

Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án, cùng với việc tham khảo tài liệu và nhận sự hướng dẫn từ giáo viên, em đã hoàn thành đồ án về quá trình và thiết bị trong công nghệ thực phẩm Đề tài của em là “Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi thức ăn nuôi tôm với năng suất 600kg/mẻ”.

Kết quả tính toán được thể hiện dưới đây:

Bảng 10 Kết quả tính toàn hệ thống sấy tầng sôi

` Đại lượng Giá trị Đơn vị

Thiết bị chính Đường kính thiết bị 1.128 m Đường kính lưới 0.944 m

Chiều cao buồng sấy 3.08 m Đường kính lỗ lưới 2.5 mm

Bề dày của thiết bị 21 mm

Số ống truyền nhiệt 125 ống

Chiều dài ống dẫn khí vào 0.48 m

Chiều cao ống tâm có mặt bích 1.392 m

Chiều cao phần hình trụ 1.808 m

Chiều cao phần thân hình nón 1.6 m

Chiều cao phần ngoài ống tâm 0.24 m

Khoảng cách từ tận cùng cyclone đến mặt bích 0.25 m Đường kính cyclone 0.8 m Đường kính ống thoát khí 0.54 m Đường kính trong của cửa tháo bụi 0.3 m

Góc nghiêng giữa nắp và ống vào 15 Độ

Công suất quạt đẩy 5.2394 kW

Công suất quạt hút 5.2394 kW

Mô hình hệ thống sấy tầng sôi mô phỏng dưới đây:

Hình 13 Mô hình hệ thống sấy tầng sôi

Trong quá trình thực hiện đồ án, tôi đã nghiên cứu và tham khảo tài liệu liên quan, đồng thời tính toán các thông số cơ bản cho quá trình sấy dựa trên các phương pháp hiện có Đề tài này đóng góp vào việc tính toán và thiết kế mô hình sản phẩm trong ngành công nghiệp mà tôi đang theo học dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Tấn Dũng Việc lựa chọn thức ăn nuôi tôm bằng phương pháp sấy thăng hoa là một chủ đề thú vị nhưng chưa được nhiều người chú ý, mặc dù nhu cầu của hộ nông dân nuôi tôm với diện tích lớn đang gia tăng Điều này đòi hỏi các khu công nghiệp phải áp dụng hệ thống sấy, trong khi sấy tầng sôi vẫn là lựa chọn phổ biến, nhưng còn hạn chế Do đó, hầu hết các nhà sản xuất chủ yếu tập trung vào việc xuất khẩu máy móc ra nước ngoài.

Qua đồ án này, tôi đã học hỏi được nhiều kiến thức bổ ích và áp dụng các tài liệu tin cậy từ các giáo sư, tiến sĩ, nhà khoa học trong nước vào quá trình tính toán, giúp hoàn thành đồ án đúng hạn Bên cạnh đó, việc thực hiện đồ án còn mang lại cho tôi kinh nghiệm quý giá trong lĩnh vực vẽ đồ họa bằng phần mềm AutoCAD, từ đó nâng cao khả năng chuyên môn của bản thân.

Việc tính toán trong bài viết chủ yếu mang tính lý thuyết và thiếu thực nghiệm do sai sót trong việc chọn thông số ban đầu và hạn chế kinh nghiệm sản xuất thực tế Hơn nữa, quá trình theo dõi và hỗ trợ chỉ diễn ra trong một giới hạn nhất định Do đó, phạm vi đồ án được thu hẹp và chỉ dừng lại ở việc thiết kế hệ thống dựa trên cơ sở lý thuyết dưới sự hướng dẫn của giáo viên.

Em rất mong các thầy cô giảng viên xem xét và đưa ra những nhận xét về tính đúng sai của đồ án này, để giúp em hoàn thiện hơn trong tương lai.

Ngày đăng: 23/12/2023, 22:46

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w