Sấy tầng sôi mùn cưa

Và giới thiệu cái các hệ thống sấy hiện nay từ đó chọn hệ thống phù hợp cho vật liệu Mùn cưa là một sản phẩm phụ của quá trình chế biến gỗ.. Hình 1.2, viên nén mùn cưa là một viên nén nh

TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ẨM

Giới thiệu về mùn cưa

Mùn cưa là một sản phẩm phụ của quá trình chế biến gỗ Như hình 1.1, mùn cưa là những phần nhỏ và mịn được tách ra từ cây gỗ thông qua quá trình cưa, mài, hoặc xay nát Các loại gỗ như thông, sối, cây cao su hay các loại cây khác đều có thể tạo ra mùn cưa Độ ẩm ban đầu của mùn cưa có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nguồn gốc và quy trình sản xuất mùn cưa Tuy nhiên, thông thường, mùn cưa có thể có độ ẩm ban đầu dao động từ khoảng 40% đến 60%.

Vai trò và mục đích dùng mùn cưa để sấy

Đầu tiên, giảm độ ẩm trong tủ sấy giúp quy trình sấy hiệu quả và nhanh chóng Thứ hai, mùn cưa bảo vệ gỗ khỏi nứt nẻ bằng lớp bảo vệ chống mất nước quá nhanh Cuối cùng, sử dụng mùn cưa tận dụng sản phẩm phụ, giảm chất thải và mang lại lợi ích về chi phí và môi trường.

Hình 1.2 Viên nén mùn cưa

Các tính chất của mùn cưa liên quan tới quá trình sấy

1.3.1 Cấu trúc vật liệu của mùn cưa

Các cấu trúc vật liệu của mùn cưa bao gồm các thành phần sau:

Sợi và mảnh gỗ: mùn cưa chủ yếu bao gồm các sợi và mảnh gỗ nhỏ từ quá trình cắt hoặc xay cây gỗ

Tinh bột và cellulose:mùn cưa thường chứa một lượng đáng kể tinh bột và cellulose từ thành phần gỗ Cellulose là một polysaccharide chủ yếu tạo thành từ các sợi cellulose, là thành phần chính của thành tế bào cây gỗ, chiếm khoảng 40-50% trọng lượng mùn cưa, cung cấp cấu trúc và độ cứng cho cây và gỗ

Lignin: là một chất có trong tường tế bào cây gỗ và thường còn tồn tại trong mùn cưa Nó có vai trò quan trọng trong sự cứng cáp của cây gỗ, cung cấp màu sắc và chống lại sự phân giải của vi khuẩn và nấm mốc.

Chất kết dính tự nhiên: mùn cưa chứa các chất kết dính tự nhiên như hemicellulose, một polysaccharide khác có trong tường tế bào gỗ, không cứng như cellulose và dễ bị phân giải hơn.

Khoáng chất và tạp chất: mùn cưa chứa các khoáng chất và tạp chất từ cây gỗ như tanin, resin.

1.3.2 Tính chất vật lý và hóa học

Mùn cưa, được coi là một loại nhiên liệu sinh khối, là một sản phẩm phụ của quá trình chế biến gỗ, bao gồm cắt, mài, khoan và xay gỗ thành các hạt mịn Mùn cưa chủ yếu chứa cacbon, chiếm khoảng 50%, tùy thuộc vào loại gỗ Kích thước mùn cưa thường nằm trong khoảng từ 0,5 đến 4 mm.

1.3.2.1 Thành phần hóa học của mùn cưa

Trong mùn cưa, các nguyên tố cấu thành bao gồm các thành phần sau:

Cacbon: Cacbon là thành phần cháy chủ yếu trong nhiên liệu rắn , nhiệt lượng phát ra khi cháy của 1 kg Cacbon gọi là nhiệt trị của Cacbon, khoảng 34.150 kj/kg.

Hyđrô: Hydro là thành phần cháy quan trọng của nhiên liệu rắn, khi cháy toả ra nhiệt lượng 144.500 kj/kg.

Oxy và Nitơ: Oxy và Nitơ là những chất trơ trong nhiên liệu rắn và lỏng Sự có mặt của Oxy và Nitơ làm giảm thành phần cháy của nhiên liệu làm cho nhiệt trị của nhiên liệu giảm xuống.

Tro, xỉ (A): Là thành phần còn lại sau khi nhiên liệu được cháy kiệt Đối với mùn cưa thì tro, xỉ rất ít. Độ ẩm (M): Là thành phần nước có trong nhiên liệu thường được bốc hơi vào giai đoạn đầu của quá trình cháy.

Như vậy, về thành phần hoá học của nhiên liệu thì ta có các thành phần có thể được thể hiện bằng thành phần phần trăm

1.3.2.2 Thành phần công nghệ của mùn cưa Độ ẩm trong mùn cưa “M”: độ ẩm của mùn cưa là hàm lượng nước chứa trong mùn cưa. Độ tro trong mùn cưa “A”: các vật chất ở dạng khoáng chất trong mùn cưa khi cháy biến thành tro Một trong những đặc tính quan trọng làm ảnh hưởng đến điều kiện cháy là độ nóng chảy của tro.

Nhiệt trị của mùn cưa: nhiệt trị của mùn cưa là nhiệt lượng phát ra khi cháy hoàn toàn 1 kg mùn cưa đựoc kí hiệu bằng chữ Q (Kj/kg) Nhiệt trị của mùn cưa được phân thành nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp.

Các thông số cơ bản của mùn cưa

Bảng 1.1 Thông số của mùn cưa

Thành phần Mùn cưa gỗ Đường kính 6 – 8 mm Độ dài 0,5 – 3 cm Độ ẩm toàn phần 3 – 10 % (m/m)

Nhiệt lượng tổng trên mẫu khô 4,500 – 5,000 Kcal/kg

Nguồn: https://nhienlieuxanh.net/mun-cua-151/

Các loại phương pháp sấy

Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo phần không gian sấy kiểu thùng quay

Nhìn vào hình 1.3, một hệ thống sấy thùng quay thường có các bộ phận như hình trên tác nhân sấy từ bộ phận cấp gián tiếp hoặc trực tiếp sau đó được thỏi hoặc hút qua thùng nhờ quạt và cuối cùng được lắng bằng cyclone Vật liệu sấy thường được nạp cùng phía cấp nhiệt (sấy cùng chiều) bằng vít tải hoặc băng tải tùy theo vật liệu, sau đó được tạo chuyển động đến cuối thùng và ra liệu nhờ cánh nâng nằm ngang ở miệng thùng, Để chắn gió ở phận nạp liệu và ra liệu các bộ phận này được lắp kết hợp với van quay

Nhược điểm: giá thành đầu từ lớn, chi phí năng lượng cáo Ưu điểm: nắng suất lớn, hệ thống máy nhỏ gọn hơn và dễ ứng dụng tự động hóa thường được dùng trong công nghiệp, có thể sấy được hạt, cục, chất rắn không đồng nhất, dạng bột và đặc biệt là sấy được vật liệu có độ ẩm ban đầu cao nếu được thiết kệ bộ phận chống bám dính phụ trợ.

Hình 1.4 Thiết bị sấy hầm

Như hình 1.4, thiết bị chính là một hầm sấy dài, từ 10-20m hoặc có thể lớn hơn, chiều cao và chiều ngang phụ thuộc vào kích thước xe goong và khay tải vật liệu sấy Có thể làm việc bán liên tục hoặc liên tục nên năng suất lớn Tác nhân sấy chủ yêu là không khí nóng Calorife dùng để gia nhiệt cho không khí thường là calorife khí-khói tuy thuộc vào nguồn nhiên liệu là hơi nước hay là khói lò Có hai cách đưa tác nhân sấy vào hầm đó là từ trên xuống hoặc từ hai bên

1.5.3 Giới thiệu về máy sấy tầng sôi

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy tầng sôi

Máy sấy tầng sôi, còn được gọi là máy sấy tầng chảy hoặc máy sấy bằng tầng sôi, là một thiết bị được sử dụng trong quá trình sấy khô các loại nguyên liệu, sản phẩm hoặc hỗn hợp bằng cách sử dụng nhiệt độ cao và luồng khí nóng đi qua các tầng chất liệu.

Như hình 1.5, nguyên lí hoạt động là máy sấy tầng sôi hoạt động bằng cách đưa luồng khí nóng thông qua các tầng chất liệu đã được đặt trên bàn chất liệu hoặc băng chuyền, tạo ra một hiện tượng tầng sôi Sự tạo ra của tầng sôi này giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa chất liệu và khí nóng, từ đó tăng hiệu suất sấy khô. Đặc điểm chính của máy sấy tầng sôi bao gồm: Đa dạng ứng dụng: máy sấy tầng sôi được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm thực phẩm, hóa chất, dược phẩm, công nghệ sinh học và nhiều ngành sản xuất khác.

Máy sấy tầng sôi sở hữu hiệu suất sấy ấn tượng với khả năng tạo ra luồng khí nóng mạnh mẽ và nhiệt độ cao, góp phần rút ngắn thời gian sấy Hệ thống điều khiển nhiệt độ và thời gian tân tiến cho phép tùy chỉnh quá trình sấy chính xác theo từng yêu cầu riêng biệt của nguyên liệu và sản phẩm.

Bảo vệ chất lượng sản phẩm: máy sấy tầng sôi giúp loại bỏ độ ẩm và chất lỏng từ các nguyên liệu, đảm bảo chất lượng và độ ổn định của sản phẩm sau quá trình sấy khô.

Dễ vận hành và bảo trì: máy sấy tầng sôi được thiết kế để dễ dàng vận hành và bảo trì, với các thiết bị an toàn và tiện ích để kiểm soát quá trình sấy khô một cách hiệu quả.

Máy sấy tầng sôi là giải pháp sấy khô nguyên liệu và sản phẩm hiệu quả Thiết bị này cung cấp hiệu suất sấy khô cao, cho phép kiểm soát nhiệt độ và thời gian chính xác Nhờ đó, máy sấy tầng sôi đảm bảo quá trình sấy khô đạt hiệu suất cao, đáp ứng nhiều mục đích sử dụng trong công nghiệp.

1.5.4 Hệ thống sấy tầng sôi

Hình 1.6 Các kiểu sấy tầng sôi

Trong hệ thống sấy tầng sôi có kiểu sấy một buồng và kiểu sấy nhiều buồng như trong hình 1.6 Trong hệ thống sấy tầng sôi thiết bị sấy là một buồng sấy, trong đó người ta bố trí ghi đỡ vật liệu sấy Tác nhân sấy có thống số thích hợp được đưa vào dưới ghi và làm cho vật liệu sấy chuyển động bập bùng trên ghi như hình ảnh các bọt nước sôi Vì vậy người ta gọi đó là hệ thống sấy tầng sôi đây cũng là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt Hạt khô nhẹ hơn sẽ ở phần trên của lớp sôi và được lấy ra khỏi thiết bị sấy một cách liên tục Trong hệ thống sấy tầng sôi, truyền nhiệt và truyền ẩm giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy rất tốt nên trong các hệ thống sấy hạt hiện có thì hệ thống sấy tầng sôi có năng suất lớn, thời gian sấy nhanh và vật liệu sấy rất đều.

TÍNH TOÁN NHIỆT LÝ THUYẾT THIẾT BỊ SẤY

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG SẤY

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy

Như hình 2.1, ta dùng không khí ngoài trời làm tác nhân sấy nên trước khi đưa vào buồng sấy, không khí phải được đưa vào calorifer trước để được gia nhiệt Không khí sau khi được gia nhiệt bởi khói từ buồng đốt ra điểm 1 đưa vào buống sấy tiến hành trao đổi nhiệt ẩm với vật liệu ở đây là mùn cưa Rồi đi ra khỏi buồng sấy ở điểm 2 sau qua đó xyclon và được thải ra ngoài môi trường Vì vậy ta phải xác định được các thông số của không khí ở điểm 0, 1, 2 và các thông số ban đầu của vật liệu.

THÔNG SỐ CỦA MÙN CƯA VÀ KHÔNG KHÍ NGOÀI TRỜI

Dựa vào mục đích thiết kế ban đầu ta có thông số của mùn cưa như sau:

 Khối lượng riêng: ρ v 00kg m 3 ( khối lượng riêng và nhiệt dung riêng của ? )

 Nhiệt dung riêng: C v =2,72 kJ kg K

 Độ xốp: ε = 0,7( đưa nguồn vào)

 Đường kính tương đương: d td =0,002m

Hình 2.2 Đồ thị quá trình sấy lý thuyết

Hình 2.2, quá trình sấy lý thuyết gồm 2 quá trình cơ bản:

 (0 -1): Quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm Ở quá trình này không khí trao đổi nhiệt với khói nóng bên trong calorifer

 (1-2): Quá trình đẳng enthalpy Đây là quá trình đặc trưng trong quá trình sấy lý thuyết Ở quá trình này không khí nhận ẩm từ vật liệu bên trong buồng sấy

2.2.3.Không khí ẩm ngoài trời

Với các thông số không khí ngoài trời đã cho là : to = 25 o C và o = 80%, ta xác định được các thông số nhiệt động sau : a Áp suất bão hòa P sato ( kPa)

= 3,2 kPa b Độ chứa ẩm w o (kg/kg da ) Độ chứa ẩm được xác định theo công thức w 0 =0,6219 P sat 0 φ 0

101,325−3,2.0,8=0,0162kg/kg da Với P : Áp suất khí quyển (P = 101,325 kPa) c Enthalpy h o (kJ/kgK) h 0 =1,006.t 0 +w 0 (2501+1,86 t 0)

QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT

2.3.1 Đặc điểm của quá trình sấy lý thuyết

Người ta gọi TBS lý tưởng là TBS thỏa mãn các điều kiện sau đây :

- Nhiệt lượng bổ sung QBs = 0.

- Tổn thất nhiệt qua các kết cấu bao che QBC = 0.

- Tổn thất nhiệt do thiết bị chuyên tải Qct = O Điều này có nghĩa là nhiệt độ tCT của TBCT ra và vào TBS bằng nhau hay tCT2 = tCT1 = tCT (giải thích)

Do quá trình sấy lý tưởng diễn ra trong điều kiện chỉ tổn thất nhiệt do hấp thụ nước sấy (TNS), toàn bộ nhiệt cần thiết để bốc hơi ẩm trong vật liệu sấy (VLS) đều được lấy từ nhiệt lượng của tác nhân sấy Quá trình ẩm bốc hơi và quay lại tác nhân sấy diễn ra theo cơ chế đối lưu liên tục, tạo nên sự trao đổi nhiệt ẩn hóa hơi và nhiệt vật lý giữa VLS và tác nhân sấy Vì thế, nhiệt độ của VLS và tác nhân sấy trong quá trình sấy lý tưởng luôn duy trì ổn định, không thay đổi, dẫn đến quá trình sấy đẳng enthalpy.

2.3.2 Các thông số của không khí trước và sau quá trình sấy

Sau khi trao đổi nhiệt với khói trong calorifer, không khí ngoài trời được đưa vào buồng sấy để tiến hành quá trình sấy Tại điểm 1, không khí có các thông số sau: (liệt kê thông số tại điểm 1) Tại điểm 2, không khí có các thông số sau: (liệt kê thông số tại điểm 2).

* Điểm 1 (không khí ra khỏi calorifer)

- Quá trình (0) => (1): Gia nhiệt đẳng dung ẩm nên w0 = w1 = 0,0162 kg/kgda a Áp suất bão hòa P sat1 (kPa)

* Điểm 2 (không khí ra khỏi buồng sấy)

- Chọn nhiệt độ không khí ra khỏi buồng sấy : t2 = 45 o C => T2 = 45 +273,15 = 318,13K

- Quá trình (1) => (2): đẳng entanlpy nên h1 = h2 = 195,9 kJ/kgK a Áp suất bão hòa P sat2 (kPa)

=> w2 = 0,0583 kg/kgda c Độ ẩm ❑ 2 (%) w 2 =0,6219 P sat 2 φ 2

2.3.3 Lượng không khí khô cần thiết L o (kg/h)

Ta có năng suất sấy mùn cưa G2 = 5t/h = 5000kg/h Để xác định lượng không khí khô cần thiết Lo, trước hết ta cần xác định các thông số sau: a Khối lượng mùn cưa trước khi sấy G1 (kg/h)

1−0,35 = 6769,2 kg/h b Lượng ẩm bốc hơi trong 1h W(kg/h)

= 6769,2 – 5000 = 1769,2 kg/h c Lượng vật liệu khô tuyệt đối được sấy trong 1h:

= 5000(1- 0.12) = 4400 kg/h d Lượng không khí khô lý thuyết:

2.3.4 Nhiệt lượng tiêu hao Q o (kW)

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY

Xác định tốc độ tới hạn  th1

Nội dung cơ bản của tính toán hệ thống sấy tầng sôi là xác định tốc độ tác nhân sấy Tốc độ tạo ra chế độ sôi Wth1 và tốc độ làm việc tối ưu Wt, chiều cao lớp hạt, kích thước ghi lò và cuối cùng là tổng trở lực của hệ thống

Tốc độ tới hạn Wth1 là tốc độ tối thiểu mà tại đó lớp hạt bắt đầu hiện tượng sôi Khi tăng tốc độ của tác nhân sấy thì đến trở kháng thủy lực của dòng tăng dần và khi bắt đầu sôi trở kháng này cân bằng với trọng lượng của khối hạt Mục đích của việc xác định tốc độ tới hạn Wth1 dùng để tính được tốc độ làm việc tối ưu của tác nhân sấy Trên cơ sở đo tính toán nhiều số liệu thí nghiệm, ta có công thức để tính độ Wth1 bằng phương trình tiêu chuẩn ( đồ thị tốc độ và trở lực) a Tiêu chuẩn archimet

Ar=g d td 3 (ρ v −ρ kk ) ѵ kk 2 ρ kk

Trong đó: dtd = 0,002 : Đường kính tương đương của mùn cưa (m) g = 9,81 : Gia tốc trọng trường (m/s 2 ) ρ v 00 : Khối lượng riêng của mùn cưa (kg/m 3 ) b Hệ số Reynold tới hạn:

Xác định tốc độ làm việc tối ưu  t

Tốc độ làm việc là tốc độ mà ở đó chế độ sôi được duy trì ổn định, chiều cao của lớp vật liệu sấy và lớp sôi không thay đổi Điều kiện cần thiết để đạt tốc độ ổn định là chiều cao của lớp vật liệu sấy và lớp sôi phải không đổi.

Theo tài liệu [1], tốc độ làm việc tối ưu  tnằm trong khoảng:  t = (23) th1

Xác định sơ bộ diện tích ghi và chiều cao

Diện tích FG và chiều cao vật liệu sấy sẽ tính chính xác khi tính được lượng tác nhân sấy thực tế Tính đến diện tích chiếm chỗ của lưới thép, lấy sơ bộ diện tích ghi bằng 1,2 – 1,5 Diện tích ghi tính theo lượng tác nhân sấy lý thuyết Vậy ta có:

 L0 = 42032,9: lượng không khí khô lý thuyết cần thiết cho quá trình sấy [kgkkk/h]

 vt = 2,6 : tốc độ làm việc tối ưu [m/s]

 ρ k =0,953: khối lượng riêng của tác nhân sấy [kg/m 3 ]

Vậy đường kính ghi sơ bộ:

Chiều cao lớp hạt nằm trên sàng ghi H được chọn sơ bộ là 0,3 m để thuận lợi cho việc đưa vật liệu sấy vào và ra buồng sấy, chiều cao buồng sấy Hb được xác định bằng 4 lần chiều cao lớp hạt, tức là Hb = 4H = 1,2 m Việc tính toán chiều cao lớp hạt chính xác sẽ được thực hiện sau khi hoàn thành quá trình thiết kế quá trình sấy.

Như vậy diện tích bao quanh buồng sấy bằng:

Kiểm tra lại tốc độ của tác nhân sấy

Từ lưu lượng khối lượng không khí lý thuyết ở trên sau khi xác định được diện tích ghi ta tính được lưu lượng thể tích từ đó kiểm tra lại tốc độ của tác nhân sấy trong buồng sấy.

Với Lo: Lưu lượng khói lý thuyết vào buồng sấy (kg/s)

Rda: Hằng số khí lý tưởng của không khí (J/kgK)

Pda: Phân áp suất của không khí ở nhiệt độ t2 (N/m 2 ) t2: Nhiệt độ không khí ra khỏi buồng sấy ( o C)

Tốc độ làm việc của tác nhân sấy: v t ' = V

=2,14−2,052,14 = 0,042 < 0,05Kết quả sai số nhỏ hơn 5% nên tốc độ làm việc chọn ở trên là hợp lý.

TÍNH TOÁN NHIỆT THỰC TẾ THIẾT BỊ SẤY

Phương trình cân bằng nhiệt của một hệ thống sấy thực

Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn quá trình sấy thực

Nguyên tắc cân bằng nhiệt là nhiệt lượng đưa vào thiết bị phải bằng nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị Nhiệt lượng đưa vào HTS gồm:

- Nhiệt lượng do TNS nhận được trong calorifer L (I1 - Io)

- Nhiệt lượng bổ sung QBS

- Nhiệt vật lý do TBCT mang vào GCT CCTtCT1

- Nhiệt vật lý do VLS mang vào [(G1-W) Cv1+WCa]tv1

Nhiệt lượng đưa ra khỏi TBS gồm:

- Nhiệt lượng tổn thất do TNS mang đi L (I2 - Io)

- Nhiệt lượng tổn thất qua kết cấu bao che QBC

- Nhiệt vật lý của TBCT mang ra GCTCCTtCT2

- Nhiệt vật lý của VLS mang ra G2Cv2tv2

Cân bằng nhiệt lượng vào ra HTS ta được:

L (I1 - Io) + QBS + GCT CCTtCT1 + [(G1-W) Cv1+WCa]tv1 = L(I2 - Io) + QBC +

Chú ý rằng G2 = G1 - W và xem gần đúng Cv2 = Cv1 = Cv ta thu được nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy thực Q = L (I1 - Io) bằng :

Q = L (I1 - Io) = L(I2 - Io) - QBs +QBc + GстCст(tCT2 - tст1) + G2Cv(tv2 - tv1) – WCatv1 Đặt QCT = GстCст (tCT2 - tст1) Qv = G2Cv (tv2 - tv1) và tương ứng gọi là tổn thất nhiệt do TBCT và tổn thất nhiệt do VLS mang đi ta được:

Q = L (I1 - Io) = L (I2 - Io) + QCT + QBc +Qv - QBs - WCatv1 (1)

Nếu viết cho 1kg ẩm cần bốc hơi: q = l (I1 - Io) = l (I2 - Io) + qCT + qBc +qv - qBs -

Catv1 (1) Đặt  = qBs + Catv1 - qCT - qBc -qv

Từ phương trình (1) suy ra: q = l (I1 - Io) = l(I2 - Io) + 

 Khi  = 0 Trường hợp này thỏa mãn điệu kiện: qBs + Catv1 = qCT - qBc -qv

Nói cách khác, trong các thiết bị sấy này tổng nhiệt lượng bổ sung qBs và nhiệt vật lý của ẩm vừa đủ bù cho tổn thất do kết cấu bao che, do thiết bị chuyển tải và do vật liệu sấy mang đi Tức là I1 = I2, quá trình này giống như quá trình sấy lý thuyết.

 Khi  < 0 qBs + Catv1 < qCT - qBc -qv Đây là quá trình thực phổ biến trong các thiết bị sấy không có đốt nóng bổ sung I2 < I1 Trạng thái tác nhân sấy thực nằm dưới đường I = I1

 Khi  > 0 qBs + Catv1 > qCT - qBc -qv

Tức là I2 > I1 Quá trình này ít xảy ra trong thực tế

Kết luận, trong thực tế quá trình sấy thực sẽ hầu như diễn ra với  < 0 Nhiệt vật lý của ẩm không thể nào bù đủ vào các tổn thất của thiết bị sấy như qCT, qBc, qv Vậy ta phải xác định các tổn thất trên từ đó tính được  từ đó tìm ra biện pháp để giảm các tổn thất trong thiết bị sấy.

Quá trình sấy thực

4.2.1.1 Tổn thất nhiệt ra môi trường

Hình 4.2 Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách của thiết bị sấy

Thiết bị sấy có dạng trụ tròn bằng thép dày δ =0,01 m và hệ số dẫn nhiệt λ = 71,58 W/mK Do đó, có thể xem buồng sấy như là vách phẳng với một phía là đối lưu tự nhiên có nhiệt độ bằng nhiệt độ môi trường t0 = 25 0 C và phía kia là trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức với tốc độ Wt = 2,6 m/s và nhiệt độ bằng nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy ttb 97,5 o C Sử dụng phương pháp lặp ta xác định được tw1 và tw2.

 Hệ số tỏa nhiệt trong buồng sấy: α 1 =6,15+4,17.ѵ t

 Nhiệt độ mặt trong buồng sấy: tw1 = 55,25 o C

 Nhiệt độ mặt ngoài buồng sấy: tw2 = 55,23 o C

 Mật độ dòng nhiệt thiết bị từ bên trong buồng sấy ra môi trường: qTB 0,4 W/m 2 Như vậy, tổn thất nhiệt ra môi trường bằng

Nhiệt tổn thất tính cho 1h q mt =3,6.Q mt

4.2.1.2 Tổn thất do vật liệu sấy mang đi: a Nhiệt độ vật liệu sấy sau quá trình sấy: t v 2 =t 2 −(5÷10)

(4.4) ¿45−5@℃ b Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang đi: q v =G 2 C v ( t v2−t 0 )

1769,2/3,6 A5,1kJ/kg ẩm (4.5) c Nhiệt lượng hữu ích: q i %01+1,86.t 2 −C w t 0

(4.6) ¿2501+1,86.45−4,2.25$79,7kJ/kg ẩm d Tổng tổn thất nhiệt:

Xác định các thông số không khí ẩm sau quá trình sấy thực

4.2.1 Dung ẩm w2 (kg/kg da ) w 2 =w 0 +C đx w 0 ( t 1−t 2 ) i 2 −∆ q

Trong đó: C đx =C pk +w 0 C pa =1,004+0,0162.1,82=1,0335

4.2.3 Độ ẩm tương đối φ 2 (%) φ 2 = p w 2 p sat2 (0,6219 + w 2)=

4.2.4 Lượng không khí thực tế L (kg/h)

4.2.5 Lượng nhiệt do tác nhân sấy mang đi q 2 (kJ/kg ẩm) q 2 = L

4.2.6 Tổng lượng nhiệt tiêu hao riêng q (kJ/kg ẩm) q= L

(4.13) Nếu tính theo phương trình cân bằng ta có: q ' =q i +q 2+q v +q mt

Như vậy có thể thấy sai số do tính toán là: ε=| q−q ' q | = |3458,4−3449,6

Vì kết quả tính toán sai số tương đối < 5% nên với hai giá trị nhiệt độ vách trong và vách ngoài đã chọn là hợp lý Và do giá trị sai số < 5% nên quá trình tính toán được xem như là đáng tin cậy.

Bảng 2 Cân bằng vật liệu và hiệu suất buồng sấy

T Đại lượng Ký hiệu kJ/kg ẩm %

2 Tổn thất do tác nhân sấy q 2 551,9 16

3 Tổn thất do vật liệu sấy q v 415,1 12

4 Tổng tổn thất ra môi trường q mt 2,9 0.1

5 Tổng nhiệt lượng tiêu hao q 3449,6 100

Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy thực:

Tính lại kích thước thực tế

 Diện tích ghi thực tế F G (m 2 )

 Khối lượng vật liệu sấy thường xuyên nằm trên ghi G (kg)

Xác định hệ số trao đổi nhiệt  (W/m 2 )

Trong đó: g : Gia tốc trọng trường (m/s 2 ) ρ v , ρ k : Lần lượt là khối lượng riêng của mùn cưa và không khí (kg/m3) k: Độ nhớt động học (m 2 /s)

Hệ số  được tính theo công thức sau: α=Nu.❑ kk d td =0,87.0,0319

(4.22) Xác định nhiệt độ giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy t (oC)

Với t1, t2 : Nhiệt độ không khí vào, ra buồng sấy ( o C) tv1, tv2 : Nhiệt độ vào, ra của vật liệu sấy ( o C)

Xác định tổng nhiệt lượng hữu ích và nhiệt lượng do vật liệu sấy mang đi q’’ = qi + qv = 2479,7 + 415,1 = 2894,8 kJ/kg ẩm

Khối lượng vật liệu sấy nằm trên ghi G (kg)

Qua quá trình tính toán ban đầu với thông số chiều cao lớp hạt H = 0,3m, kết quả cho thấy chiều cao lớp hạt sấy thực tế là Htt = 0,18m Từ đó khối lượng vật liệu sấy thực tế được xác định dựa trên công thức 4.25.

Thời gian lưu lại của hạt trong lớp sôi

 Gtt: Khối lượng vật liệu sấy thực tế nằm trên ghi Gtt = 610,3 kg

 G1: Khối lượng mùn cưa trước khi sấy G1 = 6769,2 kg/h

 G2: Lưu lượng của mùn cưa G2 = 5000 kg/h

Trở lực của không khí qua lớp sôi

 H: Chiều cao lớp hạt thực tế H = 0,042 m

 ρ v : Khối lượng riêng của mùn cưa ρ v 00kg/m 3

 ρ k : Khối lượng riêng của không khí tại t = 97,5 o C, ρ k =0,953kg/m 3

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT, BUỒNG ĐỐT

Tính chọn buồng đốt

Trong hệ thống sấy này em sử dụng calorifer khói-khí nên ta dùng khói để gia nhiệt cho tác nhân sấy là không khí Vì vậy ta cần phải tính toán thiết kế một buồng đốt để đáp ứng yêu cầu trên Trong buồng đốt này, em chọn nhiên liệu là than đá Quá trình cháy trong buồng đốt được tính toán như sau:

5.1.1 Tính toán quá trình cháy

Ta có nhiên liệu than đá có các thành phần như bảng 5.1 dưới đây

Bảng 5.1 Thành phần của than đá

Clv Hlv Nlv Olv Slv Alv Wlv

45,5 5,4 0 37,8 0 10 0,9 a Nhiệt trị cao làm việc của nhiên liệu

(5.1) ¿33858.0,455+125400.0,054−10868.(0,378−0)068,9kJ/kg b Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu

(5.2) ¿18068,9−2500.(9.0,054+0,1)603,9kJ/kg c Thể tích không khí lý thuyết

V kk 0 =1,866C lv +5,6H lv +0,75S lv −0,7O lv

(5.3) ¿1,866.0,455+5,6.0,054+0,75.0–0,7.0,0378 ¿0,8868m tc 3 /kg d Thể tích sản phẩm cháy

Trong đó: Độ chứa ẩm đã tính ở trên d = 0,0162 kg/kgda e Thể tích khói khô lý thuyết

(5.7) ¿0,849+0,639=1,55m 3 tc /kg f Tính thể tích khói lý thuyết

(5.8) ¿0,849+0,701+0,639=2,189m tc 3 /kg g Tính thể tích hơi nước thực tế chứa trong sản phẩm cháy

Trong đó: Hệ số không khí thừa của buồng đốt chọn α=1,2m tc 3 /kg h Thể tích khói thực tế

(5.10) ¿2,189+(1,2−1).0,8868=2,366m tc 3 /kg k Lượng không khí khô lý thuyết

0,23 ¿5,51kg kk /kg nl l Lượng không khí thực tế

5.1.2 Tính toán các thông số nhiệt động cơ bản của khói sau buồng đốt

5.1.2.1 Lượng nước trong khói lò

5.1.2.3 Độ chứa ẩm của khói sau buồng đốt d 1 ' =G a '

5.1.2.4 Entanpi của khói sau buồng đốt i 1 ' =Q c ❑ bđ +C nl t nl +α bđ L o d 0

7,017 07,1kJ/kg khoi Trong đó:

Qc: Nhiệt trị cao của nhiên liệu, Qc = 18068,9kJ/kgnl. ηbđ: Hiệu suất buồng đốt, chọn bằng 70%.

Cnl: Nhiệt dung riêng của nhiên liệu than có Cnl = 1,3 kJ/kg.K tnl: Nhiệt độ của nhiên liệu, t = 25°C. αbđ: Hệ số không khí thừa buồng đốt, chọn α = 1,2

Lo: Lưu lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu

Lo 5,51 kgkk/kgnl do: độ chứa ẩm, do = 0,0162 kJ/kgda.

5.1.2.5 Nhiệt độ khói sau buồng đốt t 1 ' = i 1 '

5.1.3 Tính toán các thông số nhiệt động cơ bản của khói sau buồng hòa trộn

5.1.3.1 Tính hệ số không khí thừa cho buồng hòa trộn α=Q c ❑ bđ +C nl t nl −(9H+A) i a −[ 1−(9 H + A +W ) ] C pk t

 ia: Entanpi hơi nước chứa trong khói

 ia0: Entanpi hơi nước chứa trong không khí ngoài trời

 Cpk: Nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk(250°C) = 1,004 (kJ/kgK)

 do: Độ chứa ẩm, do = 0,0162 (kgẩm/kgkk)

 to: Nhiệt độ không khí ngoài trời, to = 25°C

5.1.3.2 Tính lượng hơi nước trong khói lò sau buồng hòa trộn

5.1.3.3 Tính khối lượng khói khô trong buồng hòa trộn

5.1.3.4 Tính lượng chứa ẩm của hỗn hợp sau buồng hòa trộn d 1 ' ' =G a

5.1.3.5 Tính entanpi của khói lò i 1 '' =Q c h bđ+C nl t nl +a L 0 d 0

 Qc: Nhiệt trị cao của nhiên liệu, Qc = 18068,9 kJ/kgnl.

 ηbđ: Hiệu suất buồng đốt, chọn bằng 70%.

 Cnl: Nhiệt dung riêng của nhiên liệu than có Cnl = 1,3 kJ/kg.K

 tnl: Nhiệt độ của nhiên liệu, t = 25°C.

 α: Hệ số không khí thừa cho buồng hòa trộn α = 2,415

 Lo: Lưu lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu

 do: Độ chứa ẩm, do = 0,0162 kJ/kgda.

 L’’k : Khối lượng khói khô trong buồng hòa trộn L’’k =13,71 kg k /kg nl

Tính kích thước buồng đốt

5.2.1 Lượng nhiên liệu tiêu hao

 Q: Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy thực Q = 1542,2 kW

 ŋ ô : Hiệu suất ống dẫn khói ŋ ô %

 ŋ bđ : Hiệu suất của buồng đốt ŋ bđ p %

 Q t lv : Nhiệt trị thấp làm việc của khói Q t lv 603,9kJ/kg

5.2.2 Diện tích bề mặt ghi lò

 Q t lv : Nhiệt trị thấp làm việc của khói Q t lv 603,9kJ/kg

 r: Cường độ nhiệt của ghi r = 348000 W/m 2

 Q t lv : Nhiệt trị thấp làm việc của khói Q t lv 603,9kJ/kg

 B: Lượng nhiên liệu tiêu hao B = 707,7 kg/h

 q: Mật độ nhiệt thể tích của buồng đốt, tra bảng 3,4 Sách Lò Công Nghiệp ta có q

 Vbđ : Thể tích buồng đốt Vbđ = 9,38 m 3

 F: Diện tích bề mặt ghi lò F = 2,36 m 2

5.2.5 Tỉ lệ chiều ngang và chiều dài

 F: Diện tích bề mặt ghi lò F = 2,36 m 2

 W/L: Tỉ lệ chiều ngang và chiều dài W/L = 1,5

 F: Diện tích bề mặt ghi lò F = 2,36 m 2

Tính chọn calorifer

Trong hệ thống sấy thường sử dụng hai loại calorifer khói-khí và hơi-khí để gia nhiệt không khí Bài viết lựa chọn calorifer khói-khí là thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn, gồm các ống trơn do hệ số tản nhiệt đối lưu của khói và không khí tương đương nhau Việc sử dụng ống trơn thay vì ống cánh đối với calorifer này là tối ưu hơn, vì nếu làm cánh sẽ phức tạp và khó khăn trong quá trình chế tạo cánh bên trong ống.

Khói chuyển động bên trong và không khí chuyển động bên ngoài cắt ngang qua chùm ống (vì khói chưa bụi bẩn và việc làm sạch bề mặt bên trong ống dễ hơn) Các ống đặt đứng và khói đi từ dưới lên trên.

Tính toán calorife nói chung và calorifer khí-khói nói riêng là xác định được bề mặt truyền nhiệt F cần thiết khi biết lưu lượng và nhiệt độ vào ra của không khí Các thông số đã được xác định ở chương trước Khi đó diện tích bề mặt truyền nhiệt được xác định theo công thức sau:

Trong đó: Qc: Công suất nhiệt của Calorifer (W) k: Hệ số truyền nhiệt (W/m2k)

t: Độ chênh nhiệt độ giữa khói và không khí ( o C)

Vì vậy để tính được diện tích F ta phải xác định các đại lượng trên.

5.3.1 Công suất nhiệt của calorifer

Tính toán calorife nói chung và calorifer khí-khói nói riêng là xác định được bề mặt truyền nhiệt F cần thiết khi biết lưu lượng và nhiệt độ vào ra của không khí Các thông số đã được xác định ở chương trước Khi đó nhiệt lượng mà calorifer cần cung cấp cho tác nhân sấy (TNS) được tính như sau:

 Hiệu suất của calorifer = 75% (Tính lại hiệu suất)

 Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy thực Q = 1542,2 kW

Trong thiết bị calorifer này ta chọn ống thép DN40-SCH5 có các thông số như sau:

 Hệ số dẫn nhiệt của thép λt = 22 W/mK

Ta có d2/d1 < 1,4 nên quá trình truyền nhiệt qua vách trụ có thể coi là truyền nhiệt qua vách phẳng và hệ số truyền nhiệt k được tính theo công thức sau: k= 1

Với 1: Hệ số tỏa nhiệt của khói (W/m 2 K)

2: Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí

t,t: Lần lượt là chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của ống thép (m, W/mK)

5.3.2.1 Hệ số tỏa nhiệt của khói  1

Vì nhiệt độ khói lớn hơn 400 o C nên hệ số tỏa nhiệt của khói phải xét đến sự ảnh hưởng bức xạ của khói.

1b: Hệ số tỏa nhiệt bức xạ của khói

1d: Hệsố tỏa nhiệt đối lưu của khói

*Xác định hệ số tỏa nhiệt bức xạ  1b a Nhiệt lượng tỏa ra do bức xạ q b C 0 [ ( 100 T k ) 4 − ( 100 T w ) 4 ]

 Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối C0 = 5,67

 Nhiệt độ khói trung bình t k =t 1 '

2 G0℃ ( với nhiệt độ khói vào t’1 800 o C, chọn nhiệt độ khói ra t’’1 = 140 o C)

 Nhiệt độ trung bình bề mặt ngoài ống, chọn tw = 275 o C

 Hệ số hiệu chỉnh đến sự ảnh hưởng của phân áp suất pH2O trong khói, ở đây thông thường ta bỏ qua ảnh hưởng này (b=1)

 Độ đen của bề mặt ống εw = 0,85

 Độ đen của khói ek = eCO2 + beH2O = 0,065 +1.0,012 = 0,077 ( tra hình 5.2 và 5.3 ta được eCO2 =0,065 và eH2O = 0,012)

Hình 5.2 Giản đồ xác định độ đen của CO 2

Hình 5.3 Giản đồ xác định độ đen của H2O b Hệ số tỏa nhiệt bức xạ α 1 b = q b t k −t w

470−275=4,74W/m 2 K c Chiều dài trung bình của tia bức xạ l=0,9.d 1

Trong đó: đường kính trong d1 = 0,045 m

*Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu  1d

Khói di chuyển trong ống theo mô hình đối lưu cưỡng bức. a Hệ số Reynold

 Tốc độ của không khí ω m /s

 Kích thước định tính l = d1 = 0,045 m b Hệ số Nuselt

Trong đó: Hệ số Prand Pr = 0,637 c Hệ số tỏa nhiệt đối lưu α 1 d =Nu λ l

Trong đó: Hệ số dẫn nhiệt của khói λ1 = 0,06302 W/mK d Hệ số tỏa nhiệt của khói α 1 =α 1 b +α 1 d

Trong đó: Hệ số tỏa nhiệt bức xạα 1 b =4,74W/m 2 K

5.3.2.2 Hệ số tỏa nhiệt của không khí

Không khí chảy ngoài ống đối lưu cưỡng bức chảy ngoài ngang qua chùm ống a Hệ số Reynold

 Tốc độ của không khí ω=6 m /s

 Kích thước định tính l = d2 = 0,0483 m b Hệ số Nuselt

Trong đó: Hệ số Prand Pr = 0,6955 c Hệ số tỏa nhiệt đối lưu α 2 =Nu λ l

Trong đó: Hệ số dẫn nhiệt của khói λ= 0,02915 W/mK d Hệ số truyền nhiệt k= 1

 Hệ số dẫn nhiệt của thép λt = 22 W/mK

 Độ dày ống δ = 0,001651 m e Độ chênh nhiệt độ logarit tính theo ngước chiều

∆ t 1 =t 1 '' −t 2 ' 0−255℃(với nhiệt độ ra của khỏit 1 '' 0℃và nhiệt độ vào của không khí t 2 ' %℃)

∆ t 2 =t 1 ' −t 2 '' 0−150e0℃(với nhiệt độ vào của khóit 1 ' 0℃và nhiệt độ ra của không khí t 1 ' 0℃) f Nhiệt lượng do khói tỏa ra tính theo k q k =k ∆ t nc

(5.38) ¿24,41.308,9u39,2W/m 2 g Nhiệt lượng do khói tỏa ra tính theo hệ số tỏa nhiệt của khói α1 q α1 =α 1 ( t k −t w )

 Nhiệt độ khói trung bình t k =t 1 ' +t 1 ''

2 G0℃ ( với nhiệt độ khói vào t’1 800 o C, chọn nhiệt độ khói ra t’’1 = 140 o C)

 Nhiệt độ trung bình bề mặt ngoài ống, chọn tw = 275 o C h Kiểm tra sai số ε=| q α1 q − k q k | = | 7299,7−7539,2

7539,2 | =3,177 % i Diện tích bề mặt truyền nhiệt

 Công suất nhiệt của calorifer Qc = 2056,3 kW

 Δt = εt = εΔt = εt.Δt = εtnc = 1.308,88 = 309 o C ( tra εΔt = εt theo đồ thị)

 Khối lượng riêng của khói ρ 1=0,4774kg/m 3 k Chiều dài ống l= F

2.3,14 0,045.269=2m l Số ống trong mỗi hàng m: Chọn m = 23 ống m Số hàng ống z=n m

Trong đó: Bước ống dọc S2 = 0,075 m p Chiều rộng calorifer b=m S 1

Trong đó: Bước ống ngang S1 = 0,075 m

*Tính lại tốc độ của không khí

Tiết diện đầu vào thiết bị: F1= a.b = 1,3.1,7 = 2,21 m 2

Tốc độ không khí vào calorifer: 2’ = F G 2

*Tính lại tốc độ của khói trong ống

Với số ống thực tế là 276 ống, ta tính lạ tốc độ của khói đi trong ống như sau: ω 1' = 4G π d 1 2 n ρ 1 = 4.2,7

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHỤ

Tính chọn cyclone

Khi sấy các vật liệu nhẹ dạng hạt trong hệ thống sấy thùng quay, tầng sôi… Vật liệu sấy có thể có một phần nhỏ bay theo tác nhân sấy Theo kinh nghiệm, vật liệu sấy bay theo tác nhân sấy có thể đạt từ (2-30) g/m 3 Lượng vật liệu sấy bay theo phụ thuộc vào kích thước hạt và tốc độ tác nhân Vì vậy, ta phải tiến hành thu hồi bụi lại thông qua các thiết bị khử bụi.

Việc tách pha rắn và pha khí có vai trò quan trọng trong tầng sôi Trong tầng sôi thường dùng ba loại: a Cyclone Ưu điểm:

 Kết cấu đơn giản, không có bộ phận chuyển động

 Trục đứng, cửa vào ngang hình trụ và cửa ra thẳng đứng

 Trục đứng, không có dạng hình trụ có cửa vào nằm ngang và cửa xả thẳng đứng

 Trục đứng, nhiều lối vào và xả đứng

 Trục đứng, vào ngang và xả xuống

 Cyclone chùm b Tách va đập

Quán tính nhiệt thấp, kết cấu đơn giản hơn và chi phí thấp hơn là những điểm hấp dẫn chính của thiết bị tách va đập, nhưng chúng chỉ đượng ứng dụng trong nồi hơi do hiệu quả thu gom các hạt mịn thấp. Đặc điểm: Thiết bị phân tách va đập tách chất rắn ra khỏi khí thông qua việc va đập lên các vật thu gom được bố trí dọc theo đường đi của khí Nói chung, máy phân tách va đập được thiết kế để thu thập các hạt thô (>0,10 đến 20mm) trong khi có điện trở thấp (0,25 đến 0,40 kPa). c Tách quán tính

Buồng lắng trọng lực là thiết bị tách quán tính có hiệu suất tách thấp, đòi hỏi không gian lớn Điểm hạn chế này cản trở ứng dụng của buồng lắng trong công nghiệp Tuy nhiên, lắp đặt các vách ngăn trong buồng có thể khắc phục nhược điểm này, tạo động lượng hướng xuống cho các hạt bên cạnh hiệu ứng lắng trọng lực, qua đó cải thiện hiệu quả tách.

Thông dụng nhất vẫn là cyclone vì lưu lượng không khí nhiều nên đảm bảo hiệu suất tách bụi của cyclone nên chọn loại ống chùm Dựa các đặc điểm trên, trong đồ án này nhóm em chọn thiết bị lọc bụi kiểu xyclon Lưu lượng không khí trong hệ thống khá lớn nên để đảm bảo chất lượng lọc được cao và thiết bị không quá cồng kềnh nên ta chọn xyclon dạng chùm.

6.1.1 Lưu lượng không khí vào xyclon

 Lưu lượng không khí thực tế G ,1 kg/s

 Nhiệt độ không khí vào xyclon t2 = 45 o C tra bảng ta được khối lượng riêng không khí ρ 2=1,11kg m 3

Bảng 6.1 Lưu lượng của một cyclone đơn trong cyclone chùm phụ thuộc vào đường kính và loại cánh hướng dòng Đường kính quy ước

Loại cánh hướng dòng và góc nghiêng α hợp với trục

Lưu lượng của cyclone, m 3 /h Loại bằng gang Loại bằng thép

6.1.2 Lưu lượng vào 1 cyclone đơn

Chọn loại có đường kính qui ước Dqư = 250mm, loại chân vịt 8 cánh, α = 30 o , vật liệu bằng thép Chọn lưu lượng vào 1 cyclone đơn G = 900 m 3 /h.

 V: Lưu lượng không khí vào cyclone V = 42561,4 m 3 /h

 G: Lưu lượng vào 1 cyclone đơn G = 900 m 3 /h

Hình 6.1 Cấu tạo cyclone đơn

Hình 6.2 Cấu tạo cyclone chùm

Bảng 6.2 Các kích thước M, N và K của cyclone chùm (theo hình 6.2)

N,m m Kích thướ c K Kích thước K, mm ( phụ thuộc vào số lượng cyclone đơn)

Bảng 6.3 Kích thước của cyclone đơn

Loại cánh hướn Đườn g kính qui

2 Dà y Khối lượng, kg dòng D qư , mm

6.2.4 Lưu lượng thực qua mỗi cyclone

 V: Lưu lượng không khí vào cyclone V = 42561,4 m 3 /h

 n: Số cyclone đơn n = 49 Đường kính quy ước Dqư = 250mm, bố trí 7 dãy, mỗi dãy 7 cyclone đơn theo bảng 6.2 và bảng 6.3 nên ta có các kích thước sau:

 Số cyclone một dãy ngang n1 = 7

 Chiều cao phần côn B = H - C = 1020 – 520 = 500 mm

 Chiều cao phần thân trụ C = 520 mm

 Chiều dài phần ống cắm vào cyclone E = 315 mm

 Đường kính thân trụ d = 259 mm

 Đường kính ống cắm vào cyclone d1 = 133 mm

 Đường kính phần bé nhất của hình côn d2 = 80 mm

6.1.5 Kích thước chiều cao ống dẫn khí vào

Kích thước I trên hình 6.3 được xác định theo công thức:

 V: Lưu lượng khí đẫn vào cyclone chùm V = 42561,4 m 3 /s

 n: Số lượng cyclone đơn trong một dãy ngang so với chiều chuyển động của dòng khí n = 7

 d1: Đường kính ống cắm vào cyclone d1 = 133 mm

Tốc độ dòng khí đầu vào trên tiết diện ống của dãy cyclone đơn đầu tiên có thể chọn trong khoảng từ 10 – 14 m/s, thông thường được chọn là 12 m/s.

6.1.6 Khối lượng riêng của dòng khí ρ t =0,464 P+B dư

 Bdư: Áp suất dư trong cyclone chùm, trong khoảng 4 – 6 mmHg, chọn P = 5 mmHg

 t: Nhiệt độ không khí vào cyclone t = 45 o C

6.1.7 Vận tốc qui ước của dòng khí

Vận tốc qui ước của dòng khí đi qua 49 cyclone, đường kính qui ước 250 mm. ω= 4V nπ d 2

 V: Lưu lượng khí đẫn vào cyclone chùm V = 42561,4 m 3 /s

 d: Đường kính qui ước d = 250 mm = 0,25 m

6.1.8 Trở lực trong cyclone chùm

 ζ: Hệ số trở lực cục bộ ζ = 65

 ω: Vận tốc qui ước của dòng khí ω = 4,92 m/s

 ρ: Khối lượng riêng của dòng khí ρ=1,116kg/m 3

Tính chọn quạt

Mục đích tính chọn quạt để khắc phục các trở lực sau:

 Trở lực trong thiết bị sấy

 Trở lực ở các đường ống nối các thiết bị

6.2.1 Trở lực từ quạt vào buồng đốt a Tốc độ không khí vào ống ω 1 = 4G π d 2 ρ

 G: Lưu lượng không khí vào G = 13,2 kg/s

 ρ: Khối lượng riêng của không khí tra theo nhiệt độ không khí vào calorifer t = 25 oC ta được ρ=1,17kg/m 3 b Hệ số ma sát λ=(1,8lgRe−1,64) −2

 Độ nhớt động học ѵ = 0,00001553 m 2 /s5 c Tổn thất ma sát

Trong đó: : Hệ số trở lực cục bộ đột thu quạt vào ống ¿ 0,5

6.2.2 Trở lực qua calorifer a Trở lực đột mở vào calorifer

 : Hệ số trở lực cục bộ ¿ 0,4

 ω: Tốc độ của không khí vào calorifer ω = 6 m/s

 ρ: Khối lượng riêng của không khí tra theo nhiệt độ không khí vào calorifer t = 25 o C ta được ρ=1,17kg/m 3 b Trở lực đột thu ra khỏi calorifer

 : Hệ số trở lực cục bộ ¿0,4

 ω: Tốc độ của không khí vào calorifer ω = 6 m/s

 ρ: Khối lượng riêng của không khí tra theo nhiệt độ không khí ra khỏi calorifer t = 100 o C ta được ρ=0,946kg/m 3 c.Trở lực dòng không khí cbth ắt ngang qua chùm ống

 Tốc độ không khí qua khe hẹp ω = 6 m/s

 Khối lượng riêng của không khí ρ=1,052kg/m 3 d.Trở lực khi không khí ngoặc dòng

 : Hệ số trở lực cục bộ ¿1,1

 ω: Tốc độ của không khí vào calorifer ω = 6 m/s

 ρ : Khối lượng riêng của không khí ρ=0,98kg/m 3 e Tổng trở lực qua calorifer

6.2.3 Trở lực đường ống từ calorifer đến thiết bị sấy a Tốc độ không khí vào ống ω= 4G π d 2 ρ

 G: Lưu lượng không khí vào buồng sấy G = 13,1 kg/s

 ρ: Khối lượng riêng của không khí tra theo nhiệt độ không khí vào calorifer t = 150 oC ta được ρ=1,009kg/m 3 b Hệ số ma sát λ=(1,8lgRe−1,64) −2

 Độ nhớt động học ѵ = 0,00002313 m 2 /s c Tổn thất ma sát

 Hệ số trở lực cục bộ đột thu vào buồng sấy ¿( 1− F F 1 2 ) 2

 F1: Diện tích qua mặt cắt ống F 1 =π d 2

 F2: Diện tích mặt cắt buồng sấy F2 = 7 m 3

 Hệ số trở lực qua các co ¿2.0,644=1,288 f.Tổng trở lực đường ống từ calorifer đến buồng sấy

 ∆ p ms : Tổn thất ma sát ∆ p ms =3,25N/m 2

 ∆ p cb : Tổn thất cục bộ ∆ p cb &8,73N/m 2

6.2.4 Trở lực qua thiết bị sấy Đã tính ở chương 4 nên ∆ p23,95N/m 2

6.2.5 Trở lực đường ống từ thiết bị sấy đến cyclone a Tốc độ không khí vào ống ω= 4G π d 2 ρ

 G: Lưu lượng không khí vào buồng sấy G = 13,1 kg/s

 ρ: Khối lượng riêng của không khí tra theo nhiệt độ không khí vào calorifer t = 45 oC ta được ρ=1,11kg/m 3 b Hệ số ma sát λ=(1,8lgRe−1,64) −2

 Độ nhớt động học ѵ = 0,000016864 m 2 /s c Tổn thất ma sát

 Hệ số trở lực đột thu vào cyclone ¿( 1− F F 1 2 ) 2

 F1: Diện tích qua mặt cắt ống F 1 =π d 2

 F2: Diện tích mặt cắt buồng sấy F2 = I.1= 0,9 m 3

 : Hệ số trở lực đột thu vào cyclone và hệ số trở lực qua các co ¿2.0,644=1,288

6.2.6 Trở lực qua cyclone Đã tính ở phần tính chọn cyclone nên trở lực trong cyclone chùm

 ζ: Hệ số trở lực cục bộ ζ = 65

 ω: Vận tốc qui ước của dòng khí ω = 4,92 m/s

 ρ: Khối lượng riêng của dòng khí ρ=1,116kg/m 3

6.2.7 Trở lực đường ống cyclone đến quạt a Tốc độ không khí vào ống ω ô = 4G π d 2 ρ

 G: Lưu lượng không khí vào G = 13,2 kg/s

 ρ : Khối lượng riêng của không khí tra theo nhiệt độ không khí vào calorifer t = 45 oC ta được ρ=1,08kg/m 3 b Hệ số ma sát λ=(1,8lgRe−1,64) −2

 Độ nhớt động học ѵ = 0,00001553 m 2 /s5 c Tổn thất ma sát

Trong đó: : Hệ số trở lực cục bộ đột thu quạt vào ống ¿ 0,5

6.2.8 Trở lực đường khói ra khỏi calorifer a Tốc độ khói vào ống ω ô = 4G π d 2 ρ

 G: Lưu lượng khói vào G = 13,2 kg/s

 ρ : Khối lượng riêng của khói tra theo nhiệt độ khói ra khỏi calorifer t = 140 o C ta được ρ=0,8856kg/m 3 b Hệ số ma sát λ=(1,8lgRe−1,64) −2

 Độ nhớt động học ѵ = 0,00001553 m 2 /s c Tổn thất ma sát

 Hệ số trở lực đột thu từ calorifer vào ống ¿( 1− F F 1 2 ) 2

 F1: Diện tích qua mặt cắt ống F 1 =π d 2

 F2: Diện tích mặt cắt buồng sấy F 2 =π d 2

Chọn quạt

Từ cơ sở tổng cột áp mà quạt phải khắc phục và lưu lượng khí Q, ta dựa vào đồ thị đặc tuyến của quạt để chọn quạt Trong hệ thống sấy ta sử dụng ba quạt, hai quạt hút và một quạt đẩy để đảm bảo cho hệ thống thiết bị hoạt động được tốt Quạt đẩy được trước calorifer, còn quạt hút đặt sau cyclone.

Trở lực từ quạt vào buồng đốt ∆ p,37 mm H 2 O

Lưu lượng qua mỗi quạt V’ = 2000 m 3 /h

Chọn 2 quạt SCI-B3,2, mắc song song, mỗi quạt có công suất của quạt N = 0,75 kW

6.3.2.1 Quạt hút từ calorifer đến buồng sấy a Tổng trở lực

 ∆ p c : Tổng trở lực qua calorifer ∆ p c 6N/m 2

 ∆ p cs : Tổng trở lực đường ống từ calorifer đến buồng sấy ∆ p cs '2N/m 2

 ∆ p s : Trở lực trong tầng sôi ∆ p s 23,9N/m 2 b Công suất của quạt

 ∆ p: Trở lực qua 1 quạt ∆ p ' = ∆ p 2 = 143 2 q,48 mm H 2 O

 ρ: Khối lượng riêng không khí ở 97,5 o C ρ=0,9525kg/m 3

 ❑ tr : Hiệu suất truyền động ❑ tr %

Chọn 2 quạt SCI-B11, mắc nối tiếp, mỗi quạt có công suất của quạt N = 22 kW

6.3.2.2 Quạt hút từ buồng sấy đến cyclone a Tổng trở lực

 ∆ p cb : Tổn thất cục bộ ∆ p cb 3,3N/m 2

 ∆ p ô : Trở lực qua cyclone ∆ p ô b,27N/m 2 b Công suất của quạt

 ρ: Khối lượng riêng không khí ở 45 o C ρ=1,08kg/m 3

 : Hiệu suất của quạt, chọn ¿80 %

 ❑ tr : Hiệu suất truyền động ❑ tr %

Chọn quạt SCI-B1, quạt có công suất của quạt N = 22 kW

6.3.2.3 Quạt hút từ buồng sấy đến cyclone a Tổng trở lực

 ∆ p: Trở lực đường ống khói ra khỏi calorifer ∆ p,69N/m 2