TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY TẦNG SÔI ĐỂ SẤY HẠT ĐẬU XANH VỚI NĂNG SUẤT 4000KGNGÀY

Tính các thông số của tác nhân sấy  Thông số của không khí Chọn nhiệt độ tại Hà Nội... Nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, do tính chất củavật liệu sấy và chế

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY TẦNG SÔI ĐỂ SẤY

HẠT ĐẬU XANH VỚI NĂNG SUẤT 4000KG/NGÀY

CHƯƠNG 2: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

2.1 Các số liệu ban đầu

 Năng suất thiết bị sấy: G2 = 4000 kg/ngày

 Nhiệt độ không khí trước khi vào calorife: to = 23.4oC

 Độ ẩm tương đối: ω0 = 83%

 Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy: ω1 = 20% = 0,2

 Độ ẩm cuối của vật liệu sấy: ω2 = 14% = 0.14

 Độ xốp của đậu xanh [11] ε0 = 0,44

 Khối lượng riêng của hạt vật liệu:

 Nhiệt độ của vật liệu trước khi sấy: θ1 = t0 = 23.40C

 Nhiệt độ của vật liệu sau khi sấy: θ2 = 30oC

 Đường kính trung bình của hạt vật liệu: d = 5 mm = 0.005m

Dùng các tác nhân sấy là không khí

- Áp suất hơi bão hòa:

(CT 2.31/31–[1])

- Độ chứa ẩm:

d = 0.621*

ϕ∗P b B−ϕ∗P b (kg ẩm/kg không khí) (CT 2.18/28–[1])

ik, ia (kJ/kg) : enthalpy của 1kg không khí khô và 1kg hơinước

Cpk = 1.004 (kJ/kg.K): nhiệt dung riêng của không khí khô

Cpa = 1.842 (kJ/kg.K): nhiệt dung riêng của hơi nước

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

M : khối lượng không khí, M = 29 kg/kmol

B, pb :áp suất khí trời và phân áp suất bão hòa của hơinước trong không khí, N/m2

- Lưu lượng không khí ẩm:

Với: L: lưu lượng không khí khô, kg/h

v: thể tích riêng của không khí ẩm, m3/h

- Khối lượng riêng của không khí ẩm:

ρk= ρo∗ To

T ( 1− 0 378∗ϕ∗pb

B ) ,kg/m3(CT 1.11, [8])Trong đó: ρo = 1.293 kg/m3: khối lượng riêng không khí khô ở điều kiệnchuẩn

To = 273oK: nhiệt độ không khí ở điều kiện chuẩn

2.2.2 Tính các thông số của tác nhân sấy

 Thông số của không khí

Chọn nhiệt độ tại Hà Nội

Nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, do tính chất của

vật liệu sấy và chế độ công nghệ quy trình, nhiệt độ của tác nhân sấy ở B được

chọn phải thấp hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột đậu

Quy tắc sấy đối với loại nguyên liệu chứa lượng đạm cao thì sấy ở nhiệt độ

thấp, ví dụ như sấy một số loại đậu hạt chứa nhiều đạm thì nhiêt độ không khí sấy

sấy lý thuyết (I1 = I2) Trạng thái không khí ở đầu ra của thiết bị sấy là C (t2, ω2)

Nhiệt độ của tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy t2 tùy chọn sao cho tổn thất

nhiệt do tác nhân sấy mang đi là bé nhất, nhưng phải tránh hiện tượng đọng sương,

nghĩa là tránh trạng thái C nằm trên đường bão hòa Đồng thời, độ chứa ẩm của tác

nhân sấy tại C phải nhỏ hơn độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy tại điểm đó để vật liệu

sấy không hút ẩm trở lại

Trong 8h =1007.552 (kgkk/kg ẩm)2.3 Tính cân bằng năng lượng

Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy gồm:

 Nhiệt lượng do không khí mang vào : L*I0

 Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: G2*Cvl*t1+Cn*W*t1

 Tổng nhiệt lượng vào: L*I0+G2*Cvl*θ1+Cn*W*θ1+Qc

Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy gồm:

 Nhiệt lượng do không khí ra: L*I2

 Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: Q2*Cvl*θ2

 Nhiệt lượng tổn thất trong quá trình sấy: Qm

 Tổng lượng nhiệt ra: L*I2+G2*Cvl*θ2+Qm

Từ phương trình cân bằng năng lượng, ta có:

Đối với quá trình sấy lý thuyết: ∆ = 0

Qc =l*(I2 – I0) = 125.944*(107.42 – 75.35) = 4074.25 (kJ/kg ẩm

Đối với quá trình sấy thực tế lúc này giá trị :∆ sẽ khác 0

Nhiệt dung riêng của nước: Cn = 4.18 kJ/kg oK

Nhiệt dung riêng của vật liệu:

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

Chọn thiết bị sấy có tiết diện tròn, lưới phân phối dạng tấm có đục lỗ để cho không khí đi lên

3.1 Các thông số của tác nhân không khí trong thiết bị sấy tầng sôi

Nhiệt độ tác nhân vào: t1 = 23.4oC

Nhiệt độ tác nhân ra: t2 = 40oC

Nhiệt độ tính toán trung bình: t = 31.7oC

Khối lượng riêng: ρk = 1.037 kg/m3

3.1.2 Tốc độ của tác nhân trong tầng sôi

Chuẩn số Ly được tra từ đồ thị Ly = f(Ar), ta có:

Chọn : vak = 2vc =2 x vc = 11,98 m/s3.2 Thời gian sấy

Độ ẩm tới hạn của đậu xanh là: ωk = 14,5 % (tính trên căn bản vật liệu khô tuyệt đối: Wk = 15,5%), nên quá trình sấy đậu xanh từ ω1 = 14,5% đến ω2 = 14% là giai đoạn sấy giảm tốc

Trong đó: Jm : cường độ bay hơi của dòng ẩm (kg/m2h)

f: diện tích riêng bề mặt riêng khối lượng của vật liệu (m2/kg)

Thời gian sấy giảm tốc: τ2=

3.3.2 Chiều cao buồng sấy

Bao gồm chiều cao lớp giả lỏng và chiều cao buồng phân lyChiều cao lớp giả lỏng:

Chiều cao buồng phân ly:

Chiều tcao tnày tcó tthể txác tđịnh ttheo tcông tthức tkinh tngiệm:

- tVậy tchiều tcao tchính tcủa tbuồng tsấy ttính ttừ tlưới tphân tphối tlà:

Thân tbuồng tsấy tchịu ttác tdụng tcủa tlực tnén tchiều ttrục.

Theo tđiều tkiện tbền tkhi t l≤5 D t tta tcó:

[σ n] :ứng tsuất tcho tphép tkhi tnén tcủa tvật tliệu tchế ttạo

[σ] t t= t140 tN/mm2 t= t140.106 tN/m2 t(chọn tvật tliệu tchế ttạo tlà tthépCT3)

S= 828 , 945 π×1700×140+C=7 ,55 10

−4

C: thệ tsố tbổ tsung

Ta tthấy tS=2mm t tthoả tmãn tđiều tkiện tổn tđịnh

+ Điều kiện bền:

vì t t σ =26 , 9<σ n=140 tnên tthoả tđiều tkiện tbền.

Vậy tchiều tdày tthiết tbị tlà t tS t= t2 tmm

3.5 Bộ phận nhập liệu

Chọn tbộ tphận tnhập tliệu tdạng tvít txoắn, tvít txoắn tđặt tnằm tngang

Năng tsuất tcủa tvít ttải tđược ttính ttheo tcông tthức:

Q=47.D2.n.s ρ.ϕ.C t tT/h

Trong tđó:

D: tđường tkính tngoài tcủa tcánh tvít, tmn: tsố tvòng tquay tcủa ttrục tvít, tv/ph tSố tvòng tquay tlớn tnhất tcủa ttrục tvít tcó tthể txácđịnh ttheo tcông tthức tthực tnghiệm:

√D tv/phA: thệ tsố tthực tnghiệm, tchọn tA=50s: tbước tvít, ts t= t(0,8 t– t1)D tchọn ts=D, tm

ρ : tkhối tlượng triêng tcủa tthóc, tT/m3 t ρ= 1200.10-3 tT/m3

ϕ : thệ tsố tchứa tđầy, tđối tvới tthóc tta tchọn tbằng t0,4C: thệ tsố ttính ttới tviệc tgiảm tnăng tsuất tkhi tvít ttải tđặt tngiêng tTrongtrường thợp tnày tdo tvít ttải tđặt tnằm tngang tnên tC=1

⇒D5 /2= Q

47 A ρ.ϕ C ⇒D= 0,12 tmChọn tđường tkính tcủa tcánh tvít ttheo ttiêu tchuẩn tlà t0,125m, tbước tvít t0,125m

Công tsuất tcủa tđộng tcơ ttruyền tđộng tcho tvít ttải: tđối tvới tvít ttải tnằm tngang

ta tsử tdụng tcông tthức tsau

N=C0× Q L

367×η tKW

Trong tđó:

Q: tnăng tsuất tcủa tvít ttải, tT/h

C0: thệ tsố ttrở tlực tđược txác tđịnh tbằng tthực tnghiệm tĐối tvới tđậu xanh tta tchọnbằng t1,2

L: tchiều tdài tvít ttải, tchọn tL=2m

η : thiệu tsuất ttruyền tđộng tcủa tđộng tcơ, tchọn tbằng t0,85

3.6 Bộ phận tháo liệu

Ở tđây tta tchọn tbộ tphận ttháo tliệu tlà tmột tống thình ttròn, tđường tkính tlà150mm tđậu xanh tkhi tđạt tđến tđộ tkhô tcần tthiết tsẽ tnổi tlên ttrên tvà ttự tđộng tđượcđưa tra tngoài ttheo tống ttháo tliệu tnày tSở tdĩ t tđậu xanh tcó tthể ttự tđộng tra tngoài tlà

do ttính tchất tđặc tbiệt tcủa tlớp thạt tở ttrạng tthái ttầng tsôi, tlúc tnày tlớp thạt tgiống tnhưlà tmột tkhối tchất tlỏng tvà tcó tthể ttự tchảy tra tngoài

3.7 Tính thiết bị phụ

3.7.1 Cyclon

Trong thệ tthống tsấy tthường tphải tcó tthiết tbị tcyclon tđi tkèm tđể ttách tbụi trakhỏi ttác tnhân tsấy thoặc tđể tthu thồi tsản tphẩm tbị tlôi tcuốn ttheo tCyclon thoạt tđộngtheo tnguyên tlý tly ttâm tCấu ttạo tvà tkích tthước tcơ tbản tcủa tnó tđược tbiểu tdiễn ttrênhình tvẽ tsau:

Lưu tlượng tkhông tkhí tđi tqua tcyclon:

V kk= L

ρ kk=

30172

1 , 036 =29052 tm3/hDựa tvào tlưu tlựng tkhông tkhí tvà ttra tbảng t12-2, tta tđược tcyclon tcó tcác tkíchthước tcơ tbản tnhư tsau:

D t= t1,8 tm d t= t0,1 tm

a t t= t t0,45 tm b t= t0,9 tm

h1 t= t0,6 tm h2= t0,825 tm

h3 t= t1,44 tm D1=0,9 tm3.7.2 Tính quạt

Các ttrở tlực tmà tquạt tphải tkhắc tphục:

- tTổng ttrở tlực tma tsát t ΣΔ P ms

- tTổng ttrở tlực tcục tbộ t Σ

ρ×ω2

2 g ξ

- tTrở tlực tqua tCalorife t ΔP C

- tTrở tlực tqua tCyclon t ΔP x

- tTrở tlực tqua tbuồng tsấy

- tTrở tlực tdo táp tlực tđộng tở tđầu tra tcủa tquạt

3.7.2.1 t tTrở tlực ttừ tquạt ttới tcalorife:

Chọn tống tdẫn tcó tđường tkính td t= t0,5 tm, tchiều tdài t5m.Lưu tlượng tkhông tkhí:

Qkk t= t29052 tm3/h

t t t t t t t= t8,07 tm3/sVận ttốc tkhông tkhí:

ω= Q π×d2

4 =41,1 tm/sChuẩn tsố tReynol:

ν

Hệ tsố tnhớt tđộng thọc tcủa tkhông tkhí tở t200C: t ν = 15,5.10-6 tm2/s

⇒ Re= 1,326.106 tDòng tchảy tở tchế tđộ trối

Reynol tgiới thạn ttrên:

ΔP ms=λ× L

d td×

ω2×ρ

2 =128,8 tN/m2 t= t13,12mmH2O3.7.2.2 tTrở tlực tqua tcalorife

Bao tgồm ttrở tlực tma tsát tvà ttrở tlực tcục tbộ

m: tsố tống ttrên tđường tchéo tlục tgiác tđều tcủa tchùm tống, tm=17

N t+1: tsố tkhoảng tcách tgiữa tcác ttấm tngăn, tbằng t3

Vận ttốc tkhông tkhí ttrong tcalorife: tW=15m/s

Chuẩn tsố tRe:

Re=W ×d td

ν =30005Dòng tchảy tở tchế tđộ trối, thệ tsố tma tsát:

λ= 1

(1,8 lgRe−1,64) =0,156

ΔP ms =927 tN/m2 t=94,45 tmmH2O

+ tTổn thất cục bộ:

Do tdòng tchảy tđổi thướng tchỗ tquẹo tqua tcác ttấm tngăn tvà tphần tdo tdòngchảy tquay tđầu tgiữa tcác tpass

Ơû tđây tta tlấy ttổng thệ tsố ttrở tlực t Σξ tmỗi tpass tbằng t4

ΔP cb=N2×ρ×W2

2 ×Σξ= 1350 tN/m2 t= t137,6 tmmH2Ovậy ttổng ttrở tlực tqua tCalorife tlà:

3.7.2.7 tTrở tlực tđường tống ttừ tcalorife tđến tbuồng tsấy:

Chọn tống tdẫn tcó tchiều tdài t3m

Chuẩn tsố tReynol:

Reynol tgiới thạn ttrên:

ξ t: thệ tsố ttrở tlực tcủa tlưới, tphụ tthuộc tvào tchiều tdày tcủa tmặt tlưới

và tđường tkính tlỗ tDựa tvào tđồ tthị tbiểu tdiễn tsự tphụ tthuộc t ξ=f(d0

3.7.2.11 tTrở tlực tđột tthu tra tkhỏi tbuồng tsấy:

3.7.2.13 tTrở tlực tđường tống ttừ tbuồng tsấy tđến tCyclon:

Chọn tống tdẫn tcó tchiều tdài t5m

Chuẩn tsố tReynol:

Reynol tgiới thạn ttrên:

dụng tCyclon tloại t t t t-24 tcó thệ tsố ttrở tlực t ξ= 60

Từ tcơ tsở ttổng tcột táp tmà tquạt tphải tkhắc tphục tvà tlưu tlượng tkhí tQ, tta tdựavào tđồ tthị tđặc ttuyến tcủa tquạt t(sổ ttay tT1) tđể tchọn tquạt tTrong thệ tthống tsấy ttasử tdụng thai tquạt, tmột tquạt thút tvà tquạt tđẩy tđể tđảm tbảo tcho thệ tthống tthiết tbịhoạt tđộng tđược ttốt tQuạt tđẩy tđược tđặt ttrước tcalorife, tcòn tquạt thút tđặt tsauCyclon.

1 tChọn tquạt thút:

Trở tlực tquạt thút tcần tkhắc tphục tlà ttổng ttrở tlực ttừ tlúc tđột tthu tra tkhỏibuồng tsấy tđến tCyclon tvà ttrở tlực tdo táp tlực tđộng tquạt thút tChọn tphương tpháplắp tđặt thai tquạt tly ttâm tmắc tnối ttiếp

Vậy ttrở tlực tmà tmối tquạt tcần tkhắc tphục tlà

ΣΔ P= 165,085 tmmH2O

t t t t tQ t= t8,07 tm3/s

Chọn tloại tquạt tly ttâm t t t t4-70 tN016 tvới thiệu tsuất t0,8, tsố tvòng tquay t20 trad/s

Công tsuất tcủa tmỗi tđộng tcơ ttruyền tđộng:

1000×η×η tr

η : thiệu tsuất tcủa tquạt, tbằng t0,8

η tr : thiệu tsuất ttruyền tđộng, tlấy tbằng t0,9

⇒N = 18,8 tKW

2 tChọn tquạt tđẩy:

Trở tlực tquạt tđẩy tcần tkhắc tphục tlà ttổng ttrở tlực ttừ t táp tlực tđộng tđầu tra tquathút tcho tđến tđột tthu tra tkhỏi tbuồng tsấy tTa tlắp tđặt t3 tquạt tly ttâm tmắc tnối ttiếp

Vậy ttrở tlực tmỗi tquạt tcần tkhắc tphục:

ΣΔ P= 259,35 tmmH2O

t t t t tQ t= t8,07 tm3/sChọn tloại tquạt tly ttâm t t t t4-70 tN016 tvới thiệu tsuất t0,78, tsố tvòng tquay t25rad/s

Công tsuất tđộng tcơ:

1000×η×η tr

η : thiệu tsuất tcủa tquạt, tbằng t0,78

η tr : thiệu tsuất ttruyền tđộng, tlấy tbằng t0,9

⇒N = 30 tKW