Hệ thống sấy năng lượng mặt trời, sấy bơm nhiệt, sấy tiếp xúc và các thiết bị phụ trợ trong hệ thống sấy

MỤC LỤC CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ TRONG HTS HỆ THỐNG SẤY TIẾP XÚC HỆ THỐNG SẤY BƠM NHIỆT HỆ THỐNG SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Tính toán hệ thống sấy khí động... Trong vận hành thiết bị cần l

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HCM

ĐỀ TÀI BÁO CÁO

BỘ MÔN NHIỆT – ĐIỆN LẠNH

HỆ THỐNG SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI, SẤY BƠM NHIỆT, SẤY TIẾP XÚC VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ TRONG HỆ THỐNG SẤY TRỊNH VĂN TRƯỜNG 11947006

GVHD ThS Nguyễn Lê Hồng Sơn

NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG 11947036

DIỆP TRUNG HIẾU 11947015

BÙI VĂN NHÂN 11947022

MỤC LỤC

CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ TRONG HTS

HỆ THỐNG SẤY TIẾP XÚC

HỆ THỐNG SẤY BƠM NHIỆT

HỆ THỐNG SẤY NĂNG LƯỢNG

MẶT TRỜI

Tính toán hệ thống sấy khí động

CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ TRONG HTS

I THIẾT BỊ GIA NHIỆT

II BUỒNG ĐỐT TRONG THIẾT BỊ SẤY

III QUẠT GIÓ

IV HỆ THỐNG LÀM SẠCH BỤI

V BỘ PHẬN TÁCH BỤI KIỂU ỐNG TÚI VẢI

I THIẾT BỊ GIA NHIỆT

• Để hâm nóng không khí đưa vào sấy, người ta thường sử dụng hai loại calirife: calorife khí – hơi và calorife khí – khói

• Loại calorife khí - hơi thường dung trong trường hợp cần nhiệt

độ không khí vượt quá 1500C

• Loại calorife khí – khói khi không khí cần đốt nóng tới nhiệt độ 200-3000C

• Thông thường các loại calorife sử dụng chất mang nhiệt( tác nhân sấy) là hỗn hợp khói lò hoặc nước quá nhiệt( áp suất tới 1,2 Mpa nhiệt độ 1900C)

I THIẾT BỊ GIA NHIỆT

Calorife thường chọn theo catalo, độ lớn trao đổi diện tích nhiệt F, xác định trên cơ sở tính toán nhiệt

Chi phí nhiệt trong calorife tính toán trên cơ sở phương trình nhiệt khí sấy Hệ số truyền nhiệt K tính theo phương pháp giải thích

hoặc chọn theo sổ tay tra cứu phụ thuộc vào tốc độ không khí

Chi phí nhiệt để hâm nóng không khí tính trên cơ sở phương trình cân bằng nhiệt sấy hoặc theo phương trình

Qk = c.L.(t1 – t2)Trong đó:

L - Chi phí không khí (kg/h)

C - Nhiệt dung của không khí

t1, t2 - Nhiệt độ tương ứng cuối và đầu của không khí

I THIẾT BỊ GIA NHIỆT

Calorife khí - hơi là loại thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn Trong ống là hơi bão hào ngưng tụ và ngoài ống là không khí chuyển động Hệ số trao đổi nhiệt khi ngưng của hơi nước αn rất lớn so với hệ

số trao đổi nhiệt đối lưu giữa mặt ngoài ống với không khí

αk Để tăng cường trao đổi nhiệt với không khí người ta thường làm cánh Trong các loại calorife khí - hơi, không khí được đốt không quá 1200C

và áp suất hơi ( 4÷ 6) at

Hình 1 Calorife khí – hơi

1 – khung calorife, 2- ống có cánh

3 – mặt bích,

4 - ống hơi vào và nước ngưng

I THIẾT BỊ GIA NHIỆT

1 Bộ gia nhiệt không khí bằng khói lò.

Khi nhiệt dộ không khí cần từ 200 – 3000C hay ở nơi chưa đặt

lò hơi, cần dung thiết bị gia nhiệt bằng khói Thiết bị gia nhiệt dung khói lò gồm các kiểu:

- Kiểu hồi nhiệt: bề mặt gia nhiệt bằng gạch bằng kim loại Loại thiết bị bằng gạch ít được dung vì hiệu quả truyền nhiệt thấp, tổn thất thủy lực lớn và có sự hòa lẫn giữa khói và không khí Thiết bị loại này thường dung trong thiết bị sấy bế mặt kiểu

kim loại quay Kiểu này có nhược điểm là hay xảy ra quá trình nhiệt cục bộ ở bề mặt trao đổi nhiệt, làm nhiệt độ ở đó lớn

hơn nhiệt độ cho phép

- kiểu phiến: chỉ dung cho nhiệt độ khói thấp

- kiểu ống thép: kiểu này được dung khá phổ biến, cho phép gia nhiệt cho không khí tới 300 – 4000C

I THIẾT BỊ GIA NHIỆT

1 Bộ gia nhiệt không khí bằng khói lò.

Trong vận hành thiết bị cần lưu ý, nhiệt độ khói không thể thấp hơn nhiệt độ đọng sương, ví xảy ra ngưng tụ nước, khí CO2,

SO2 hòa tan trong nước tạo nên axít ăn mòn các bề mặt kim loại

I THIẾT BỊ GIA NHIỆT

2 Bộ gia nhiệt không khí bằng hơi nước nóng.

Không khí được gia nhiệt tới nhiệt độ không cao ( tới 1200C) nên có thể dung hơi nước bão hòa ở áp suất 4 -6 at

Cấu tạo bộ gia nhiệt gồm các ống thép trơn hoặc có cánh mắc song song thành dãy so le Hơi nước ngưng tụ nên trong ống; trở lực phía không khí nhỏ Sử dụng ống có cánh làm tăng

cường việc trao đổi nhiệt ở phía tiếp xúc với dòng khí Thiết bị gia nhiệt kiểu tấm cũng được dung trong thiết bị sấy

I THIẾT BỊ GIA NHIỆT

3 Thiết bị gia nhiệt bằng điện.

a Thiết bị dùng đèn hồng ngoại.

Đèn hồng ngoại được sản xuất với các công suất khác nhau: 125,

250, 500W và lớn hơn Trên 1m2 có thể

bố trí nhiều bóng

Thuỷ tinh làm đèn hồng ngoại phải cho các tia hồng ngoại xuyên qua dễ dàng.Hình 2 Các kiểu đèn hồng ngoại dùng

I THIẾT BỊ GIA NHIỆT

3 Thiết bị gia nhiệt bằng điện.

a Thiết bị dùng đèn hồng ngoại.

Dùng đèn hồng ngoại có ưu điểm là quán tính nhiệt không đáng kể, điều khiển dễ dàng Nhược điểm là toàn

bộ sóng hồng ngoại phát ra có bước sóng khá rộng từ 0,76 ÷ 400μm, khi cần dùng sấy nông sản để tách nước lại cần bước song thấp từ 0,4

÷ 40μm (trùng một phần với ánh sáng trắng), do đó tiêu hao năng lượng cao, hiệu suất thiết bị thấp bố trí đèn cần lưu ý cho dòng nhiệt bức

xạ phân bố đều trên sản phẩm

I THIẾT BỊ GIA NHIỆT

3 Thiết bị gia nhiệt bằng điện.

a Thiết bị dùng đèn hồng ngoại.

Bảng 2 Các kiểu đèn hồng ngoại của Pháp

Dạng Watt Vôn Kích thước(mm)

Đường kính Chiều dài

115, 125 hoặc 220 125

125 120 120 46

195 195 225 225 310

I THIẾT BỊ GIA NHIỆT

3 Thiết bị gia nhiệt bằng điện.

b Thiết bị sấy bằng điện trở.

Nguồn nhiệt là dây đện trở đặt trong ống kim loại, thanh điện trở tấm công suất riêng trên đơn vị diện tích bề mặt khá lớn ví dụ tấm bức xạ nhiệt điện trở do nhà máy Ulianiop sản xuất có nhiệt độ bề mặt nung 4600C, công suất riêng 20-30KW/m2

II BUỒNG ĐỐT TRONG THIẾT BỊ SẤY

- Tạo ra khói lò có nhiệt độ cao, cung cấp nhiệt để đốt nóng không khí

trong calorife khí - khói ( sấy gián tiếp)

- Tạo ra khói lò có nhiệt độ thích hợp dùng làm tác nhân sấy ( sấy trực

tiếp) sấy trực tiếp so với sấy gián tiếp tiết kiệm nhiên liệu hơn 2 lần, do

đó nó được sử dụng khá rộng rãi trong sản xuất

Hình 5 Buồng lưu ghi ngang cho

máy sấy trực tiếp

1 – ghi lò, 2 - buồng lử, 3 – tấm chắn dập tàn lửa, 4 – buồng lắng

II BUỒNG ĐỐT TRONG THIẾT BỊ SẤY

1 Buồng đốt dùng nhiên liệu rắn.

Buồng đốt dùng nhiên liệu rắn có cấu tạo phức tạp Để sấy

sàn phẩm không sợ bám bụi (gạch, ngói,…) thì buồng đốt đơn giản Khi sản phẩm yêu cầu sạch thì cần có bộ phận lắng bụi,

bộ phận dập tắt tàn lửa, bộ phận lọc bụi,…

Hàm lượng tro trong khói có thể lấy gần đúng như sau:

đối với buồng lửa ghi thủ công lượng bụi trong khói chiếm 20

÷ 30% hàm lượng tro của nhiên liệu buồng lửa ghi xích là

20%, buồng lửa than bùn lá 60 – 80% Trong buồng đốt cũng xảy ra quá trình hóa khí nhưng với mức độ hạn chế, do đó

nhiệt trị của khí cháy tạo ra thấp 600 ÷ 900 kcal/m3 tiêu chuẩn như vậy quá trình cháy xảy ra vừa ở lớp nhiên lieu rắn vừa

trong khoảng không gian buồng lửa do khí cháy tạo thành

II BUỒNG ĐỐT TRONG THIẾT BỊ SẤY

1 Buồng đốt dùng nhiên liệu rắn.

Có 3 kiểu ghi lò thông dụng: ghi đối xứng (a) tạo thành sàng diện tích có ích 35% ( diện tích rơi); ghi lò không đối xứng (b) diện tích có ích

là 38,6% và 21,8% phụ thuộc vào cách đặt ghi các phần lồi về phía hoặc hai phía; ghi tấm, diện tích có ích là 12% (c)

II BUỒNG ĐỐT TRONG THIẾT BỊ SẤY

1 Buồng đốt dùng nhiên liệu rắn.

Đối với lò đốt dùng than bùn hoặc củi, dùng loại ghi có diện tích có ích lớn Trong quá trình cháy, khí lò nóng trộn với không khí sạch đi vào buồng sấy Xỉ, tro chui qua khe hở ghi lò, được thải

ra ngoài

2 Buồng đốt dùng nhiên liệu lỏng, khí.

Buồng đốt dùng nhiên liệu lỏng có cấu tạo đơn giản, buồng

làm bằng thép Chi phí nhiên liệu giờ là 80Kg/h dầu diezen cho công suất nhiệt là 800.000Kcal/h để đốt nóng khoảng

400.000m3/h không khí từ nhiệt độ môi trường tới nhiệt độ

1500C khí đốt các nhiên liệu khí hiệt độ thấp cũng sử dụng

các buồng đốt bằng gạch

II BUỒNG ĐỐT TRONG THIẾT BỊ SẤY

2 Buồng đốt dùng nhiên liệu lỏng, khí.

Hình 7 Buồng đốt dùng nhiên liệu lỏng

• Để hút khí qua hệ thống calorife - ống dẫn – buồng sấy,

khử ẩm bốc hơi, tạo áp suất hoặc chân không trong thiết bị sấy, người ta thường dùng quạt hướng trục hoặc quạt ly tâm

• Quạt hướng trục sử dụng khi áp suất tới 0,3KPa hoặc để cung cấp thể tích không khí lớn

III QUẠT GIÓ

• Quạt hướng trục có nhiều ưu điểm: cấu tạo đơn giản,

lo75ng kim loại cần dùng ít hơn quạt ly tâm, có giới hạn

điều chỉnh rộng về năng suất, khí chuyển động thẳng theo truc, không có sự thay đổi đột ngột hướng dòng khí, có thể đảo chiều nghĩa là khi thay đổi hướng quay bánh công tác

sẽ làm thay đổi hướn dòng khí, hệ số tác dụng hữu ích

cao

• Quạt ly tâm dùng trong hệ thống sấy có các kiểu: áp suất thấp ( đến 1KPa), áp suất trung bình ( 1÷ 4KPa) và áp suất cao ( >4KPa) Hình dưới cho ta sơ đồ quạt ly tâm

III QUẠT GIÓ

Hình 8 Sơ đồ quạt ly tâmKhi bánh công tác 2 quay, không khí được hút qua cửa hút 1 vào rãnh giữa cánh của bánh công tác Dưới tác dụng cửa lực ly tâm, không khí di chuyển theo rãnh 3, tập hợp ở vỏ

xoắn 4 và hướng nó qua cửa thoát 5

III QUẠT GIÓ

Trong thiết bị sấy,để tách bụi và làm sạch tác nhân sấy người ta

sử dụng các thiết bị tách bụi như sau:kiểu buồng,kiểu quán

tính,kiểu li tâm(xyclôn),kiểu túi bọc,kiểu ướt,kiểu lọc điện,…

IV HỆ THỐNG LÀM SẠCH BỤI

 

4.1 - Bộ phận tách bụi kiểu buồng

Hình 9 Kết cấu buồng khử bụi

dưới tác dụng của lực trọng trường các hạt bụi

sẽ lắng xuống

4.1 - Bộ phận tách bụi kiểu buồng

Hình 9 Kết cấu buồng khử bụi

IV HỆ THỐNG LÀM SẠCH BỤI

Hình 10.Bộ phận tách khí kiểu quán tính

a-Buồng chắn ; b-Buồng dòng khí quay nhẹ ; c-Buồng

4.2 - Bộ phận tách bụi kiểu quán tính

Nguyên tắc làm việc của bộ phận tách bụi kiểu quán tính là dựa trên cơ sở thay đổi đột ngột của dòng khí.Khi

đó phân tử bụi dưới tác dụng của lực quán tính bị văng ra khỏi dòng khí

IV HỆ THỐNG LÀM SẠCH BỤI

Hình 12.Mô tả cấu tạo xyclôn SN-11

Nguyên lý làm việc của xyclôn như sau:

Ở phần trụ của xyclôn dòng khí-bụi đi vào với tốc độ tiếp tuyến lớn,xoáy dần xuống phía dưới sau một vài vòng theo chu vi hình trụ;sau đó tạo thành hang loạt vòng xoáy có đường kính nhỏ và thoát ra khỏi xyclôn qua ống rỗng

Phần tử bụi bị tách ra dưới tác dụng của lực ly tâm trong quá trình dòng khí quay,trượt theo thành trong hình trụ xuống phần dưới xyclôn và rơi

4.4 - Bộ phận tách bụi kiểu xyclon

IV HỆ THỐNG LÀM SẠCH BỤI

 

4.4 - Bộ phận tách bụi kiểu xyclon

V BỘ PHẬN TÁCH BỤI KIỂU ỐNG TÚI VẢI

Bộ phận làm sạch không khí kiểu này đạt đến độ sạch 99% hoặc cao hơn Khi dòng khí xuyên qua vải, các hạt bụi bị ép vào các lỗ nhỏ của vật liệu lọc hay tích tụ thành từng lớp trên bề mặt của nó Để làm sạch vật liệu lọc ta dung vải bóng ,len dạ, vải sợi tổng hợp như capron, nitron, vải thuỷ tinh…

Hình 15 bộ phận tách bụi kiểu ống túi vải

a) Thiết bị lọc bụi ống vải b) phương pháp cung cấp không khí bụi

V BỘ PHẬN TÁCH BỤI KIỂU ỐNG TÚI VẢI

Nhũng thiết bị thu gom bụi ống vải chế tạo ở dạng

đơn và kép , thiết bị dạng đơn gồm 4, 6, 8, 10 đơn nguyên Thiết bị dạng kép gồm có số đơn nguyên gấp đôi

Hình 15 bộ phận tách bụi kiểu ống túi vải

a) Thiết bị lọc bụi ống vải b) phương pháp cung cấp không khí bụi

V BỘ PHẬN TÁCH BỤI KIỂU ỐNG TÚI VẢI

Thiết bị lọc bụi ống vải gồm vỏ, thùng chứa bụi 2, hộp phân phối không khí

3, ống vải lọc 4, nắp trên

có cơ cấu rung lắc ống vải

và van điều chỉnh – tiết lưu 5, ống góp không khí sạch 6, quạt thổi ống vải

7, vít tải bụi sạch 8, van xả 9

Hình 15 bộ phận tách bụi kiểu ống túi vải

a) Thiết bị lọc bụi ống vải b) phương pháp cung cấp không khí bụi

V BỘ PHẬN TÁCH BỤI KIỂU ỐNG TÚI VẢI

 

Hình 15 bộ phận tách bụi kiểu ống túi vải

a) Thiết bị lọc bụi ống vải b) phương pháp cung cấp không khí bụi

V BỘ PHẬN TÁCH BỤI KIỂU ỐNG TÚI VẢI

 

Hình 16 các phương pháp hoàn nguyên bộ lọc ống vải

Thổi ngược b – thổi tia c – thổi xung d – dao động âm e – Cơ khí

f- xoắn ống vải g – Dao động ống vải h – Rung

Hướng đi dòng khí 2 – Vòng chuyển động 3 – Thổi gió 4 –

Phình bóng khí 5 – phun 6 – Áp lực xung 7 – Cơ cấu quay 8 –

HỆ THỐNG SẤY TIẾP XÚC

• Khái niệm

• Nguyên tắc làm việc và cấu tạo

HỆ THỐNG SẤY TIẾP XÚC

Khái niệm:Hệ thống sấy

tiếp xúc là một hệ thống chuyên dùng.Vật liệu nhận trực tiếp bằng dẫn nhiệt hoặc từ một bề mặt nóng hoặc từ môi trường chất nóng.Người ta chia

hệ thống sấy tiếp xúc thành 2 loại:loại tiếp xúc trong chất lỏng và loại tiếp xúc bề mặt

HỆ THỐNG SẤY TIẾP XÚC

Nguyên tắc cơ bản của thiết bị sấy tiếp xúc là quá trình gia nhiệt vật liệu sấy với bề mặt gia nhiệt Ở loại thiết bị này bề mặt gia nhiệt là chất rắn ( vách

phẳng, vách trụ …) Chất tải nhiệt ( hơi nóng hoặc khói lò ) chuyển động ở kia của vách Phía kia của vách tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy

Hình 17 Hệ thống sấy kiểu trống (trục cán)

1- Thùng sấy 2- Cơ cấu cấp liệu 3- Vỏ thiết bị

4- Bộ phận khuấy 5- Bộ phận gạt 6- Vết tải

8- Bộ điều tốC 7- Động cơ điện 9- Hộp giảm tốc

Nguyên tắc làm việc và cấu tạo

HỆ THỐNG SẤY TIẾP XÚC

Sấy tiếp xúc có thể ở áp suất môi trường, ẩm bốc

ra hòa vào không khí môi trường, có thể phải bố trí

hệ thống thông gió Loại sấy ở áp suất thấp ( chân không ), buồng sấy cần kín ngăn không cho

không khí môi trường lọt vào Ẩm được hút ra và thải vào môi trường

Hình 17 Hệ thống sấy kiểu trống (trục cán)

1- Thùng sấy 2- Cơ cấu cấp liệu

3- Vỏ thiết bị 4- Bộ phận khuấy 5- Bộ phận gạt

HỆ THỐNG SẤY TIẾP XÚC

Trường hợp sấy trong chất lỏng nóng (dầu, chất lỏng vô cơ, hữu cơ) chất lỏng cấp nhiệt Ẩm thoát

ra từ vật sấy xuyên qua chất lỏng ra ngoài Chất lỏng cần có nhiệt độ sôi lớn hơn nước ở áp suất khí quyển

Hình 17 Hệ thống sấy kiểu trống (trục cán)

1- Thùng sấy 2- Cơ cấu cấp liệu 3- Vỏ thiết bị

4- Bộ phận khuấy 5- Bộ phận gạt 6- Vết tải

8- Bộ điều tốC 7- Động cơ điện 9- Hộp giảm tốc

Nguyên tắc làm việc và cấu tạo

HỆ THỐNG SẤY TIẾP XÚC

Hình 18 Hệ thống sấy kiểu lô quay

1-Lô sấy 2-Bánh xe định hướng 3-Ống dẫn hơi nước

HTS kiểu trống dùng sấy các loại bột nhão.Vật liệu bám bám vào

bề mặt trụ được hâm nóng.Vật liệu nhận nhiệt qua lớp vật liệu dày 1,2mm và thải ẩm trực tiếp vào không gian máy.Vật liệu đã khô được tháo ra ngoài bằn hệ thống dao gạt khỏi bề mặt ồng

HỆ THỐNG SẤY TIẾP XÚC

Bề mặt gia nhiệt là những lô hình trụ rỗng Chất tải nhiệt là hơi nước đưa vào ở đầu trục này của lô và nước ngưng bay ra ở đầu trục kia hoặc đưa hơi vào và lấy nước ngưng ra ở cùng một đầu trục Vật liệu sấy có dạng tấm mỏng như giấy, vải; vật lieu áp sát vào các lô và chuyển động cùng với lô

quay như kiểu băng tải Băng vật liệu (vải, giấy) chuyển động áp sát vào bề mặt các lô sấy, nó được gia nhiệt và sấy khô Sản phẩm được cuốn lại thành cuộn Các lô sấy quay với số vòng quay 40 – 50 v/ph Khi sấy giấy,

để đảm bảo giấy không bị ướt người ta phải dùng băng bang chăn len cùng chuyển động áp sát với băng giấy.

Hình 19 Nguyên lý làm việc của lô sấy giấy

1-Chăn ẩm 2-Chăn khô 3- Băng giấy

4- Không khí nóng 5- Môi trường gia nhiệt chăn

A-Phần gia nhiệt chăn ; B-Phần bay hơi vào không khí

C-Phần hấp thụ ẩm(80%)

HỆ THỐNG SẤY BƠM NHIỆT

HỆ THỐNG SẤY BƠM NHIỆT

Hình 21 Hệ thống sấy bơm nhiệt kiểu thùng quay

1 dàn ngưng tụ trong; 2 quạt; 3 dàn bay hơi; 4 máy nén; 5

dàn ngưng tụ ngoài; 6, 7, 9 van chặn; 8 bình chứa cao áp;

10 phin lọc; 11 kính xem ga; 12 van tiết lưu nhiệt; 13, 15, 19

cảm biến nhiệt độ và độ ẩm; 14 động cơ điện (có hộp giảm

Nguyên lý hoạt động

Không khí ban đầu (không khí ngoài trời) được quạt 2 hút qua dàn bay hơi 3 để làm lạnh và tách một phần hơi nước trong không khí ra ngoài qua máng hứng nước ngưng 20 Sau đó, không khí được thổi qua dàn ngưng tụ trong 1 để gia nhiệt và làm khô không khí đến độ ẩm cần thiết trước khi đưa vào thùng sấy 17