Kỹ thuật chế biến và bảo quản thực phẩm hiện nay đang ngày càng có xu hướng phát triển mạnh. Trong đó kỹ thuật bảo quản bằng phương pháp sấy khô sản phẩm là một trong những phương pháp đang được áp dụng rất phổ biến và hiệu quả hiện nay. Ví dụ như nhãn sấy khô, chuối sấy khô, ngô sấy, khoai tấy sấy … Nhằm trang bị cho kỹ sư ngành Nhiệt trước khi ra trường những kiến thức cơ bản nhất về kỹ thuật sấy, sinh viên của Viện KHCN Nhiệt Lạnh, trong chương trình đào tạo, đã được học môn kỹ thuật sấy và làm đồ án môn học kỹ thuật sấy. Để có một cái nhìn trực quan và thực tế hơn, trong quá trình làm đồ án, em đã được giao đề tài cụ thể là “ thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai tây với năng suất 200 tấnnăm”. Bản đồ án gồm các phần chính như sau:
NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT SẤY ĐỂ TÀI: Thiết kế thiết bị sấy hầm để sấy khoai tây cắt lát, suất 200 tấn/năm Điều kiện thiết kế: - Độ ẩm ban đầu 80%, độ ẩm sản phẩm khô 8% Không khí bên 200C độ ẩm 85% Chế độ sấy: nhiệt độ tác nhân vào 700C, thời gian sấy 15 Năng lượng: nước có áp suất bar Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật chế biến bảo quản thực phẩm ngày có xu hướng phát triển mạnh Trong kỹ thuật bảo quản phương pháp sấy khô sản phẩm phương pháp áp dụng phổ biến hiệu Ví dụ nhãn sấy khô, chuối sấy khô, ngô sấy, khoai tấy sấy … Nhằm trang bị cho kỹ sư ngành Nhiệt trước trường kiến thức kỹ thuật sấy, sinh viên Viện KH&CN Nhiệt Lạnh, chương trình đào tạo, học môn kỹ thuật sấy làm đồ án môn học kỹ thuật sấy Để có nhìn trực quan thực tế hơn, trình làm đồ án, em giao đề tài cụ thể “ thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai tây với suất 200 tấn/năm” Bản đồ án gồm phần sau: Chương I: Tổng quan hệ thống sấy hầm Chương II: Tính toán trình sấy lý thuyết Chương III: Xác định kích thước thiết bị sấy Chương IV: Tính toán trình sấy thực Chương V: Tính chọn calorifer thiết bị phụ Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn kỹ thuật nhiệt, thầy giáo NGUYỄN ĐỨC QUANG giúp em hoàn thành đồ án Tuy nhiên, hạn chế mặt kiến thức lý thuyết thực tế nên đồ án không tránh khỏi sai sót, em mong nhận dẫn góp ý thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực Nguyễn Danh Nam Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC .3 Chương I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẤY HẦM I Hệ thống sấy hầm .5 II Hệ thống sấy hầm để sấy khoai tây Chương II: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT I Tính suất sấy .8 II Tính lượng ẩm bốc .8 III Chọn chế độ sấy .8 IV Tính toán trình sấy lý thuyết Chương III: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN 12 CỦA THIẾT BỊ SẤY 12 I Xác định tiết diện hầm sấy .13 II Thiết bị Chuyền tải 13 III Kích thước tường bao trần hầm sấy 15 Chương IV: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC 16 I Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang qV .16 II Tổn thất thiết bị chuyền tải mang khỏi hầm 17 III Tổn thất môi trường 18 IV Tổng tổn thất nhiệt trình sấy thực .20 Chương V: TÍNH CHỌN CALORIFER VÀ THIẾT BỊ PHỤ 22 Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 I Tính chọn calorifer 22 II Tính toán khí động chọn quạt gió 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO .27 Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Chương I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẤY HẦM I Hệ thống sấy hầm Cũng hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm hệ thống sấy đối lưu phổ biến Nhưng khác với hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm sấy liên tục bán liên tục với suất lớn phương pháp tổ chức trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức, nghĩa bắt buộc phải dùng quạt Thiết bị truyền tải hệ thống sấy hầm băng tải gồm nhiều xe goòng Băng tải hệ thống sấy hầm dạng xích kim loại có nhiệm vụ chứa vận chuyển vật liệu sấy, đồng thời cho tác nhân sấy qua băng tải để xuyên qua vật liệu sấy thực trình trao đổi nhiệt - ẩm Cấu tạo hệ thống sấy hầm bao gồm ba phân chính: hầm sấy, calorifer quạt Hầm sấy hầm dài từ 10 đến 20 30 m, vật liệu sấy tác nhân sấy thực trình trao đổi nhiệt - ẩm Các hệ thống sấy hầm tổ chức cho tác nhân sấy vật liệu sấy chiều ngược chiều, zích zắc, hồi lưu hay không hồi lưu tùy thuộc vào mục đích thiết kế II Hệ thống sấy hầm để sấy khoai tây Một câu hỏi đặt phải sấy khoai tây? Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Như biết, khoai tây loại thực phẩm giàu chất dinh dưỡng Khoai tây loại thực phẩm phổ biến, có hàng trăm loại khác Chúng phân biệt dựa kích thước, hình dạng, màu sắc mùi vị Ở nhiều quốc gia, đặc biệt châu Âu Mỹ, loại thực phẩm quen thuộc Chúng thực phẩm giàu dưỡng chất Trong 150g khoai tây cung cấp khoảng 45% vitamin C cho nhu cầu hàng ngày bạn Chúng có lượng bưởi, nhiều kali chuối cung cấp nhiều sắt loại rau củ khác Khoai tây giàu chất xơ, vitamin B6 khoáng chất đồng, mangan Tuy nhiên khoai tây củ có thời gian thu hoạch tương đối ngắn, bảo quản tươi lại khó khăn phải sơ chế thành dạng nguyên liệu giữ lâu ngày Khoai tây thường sơ chế thành dạng lát Quy trình sơ chế thành dạng lát, tóm tắt, gồm công đoạn sau: Củ tươi – ngâm – rửa – thái lát – phơi sấy – xử lý – thành phẩm Đối với củ tươi, sau thái, bề mặt lát thường có "nhựa" chảy làm cho bề mặt lát chóng bị sẫm màu bị oxy hóa Để tránh tượng này, sau thái, lát ngâm nước dung dịch xử lý Khoai lang sắn ngâm vào dung dịch nước vôi khoảng 30 phút, làm lát sau có màu trắng đẹp Riêng khoai tây ngâm dung dịch natri sunfit (Na2SO3) natri bisunfit (NaHSO3) tỷ lệ 1‰ so với khối lượng củ tươi Thời gian ngâm 30 phút Tất lát sau ngâm xử lý vớt lên rổ, rá mặt thoáng nhằm làm cho lát thoát bớt nước Cần đảo trộn lát để tăng khả thoát nước Sau xử lý đưa lát sấy Để giảm bớt thời gian sấy, lát nên hong gió trước để làm se lớp bề mặt Những yêu cầu sấy lát: Các lát hong cho se lớp mặt xếp lên khay sấy Chiều dầy lớp lát khay khoảng 20mm Các lát xếp lộn xộn khay tốt tăng bề mặt bay nước Khay sấy làm nhôm có đục lỗ, làm mặt khay tre nứa đan, kích thước lỗ 10 x 10mm (đan hình mắt cáo) Nhiệt độ không khí nóng cho tiếp xúc với sản phẩm sấy phải đảm bảo yêu cầu: Nung nóng sản phẩm để làm bay ẩm, không làm biến đổi chất lượng chúng Giai đoạn đầu trình sấy, nhiệt cung cấp chủ yếu để làm nóng sản phẩm sấy Khi nhiệt độ lớp bề mặt sản phẩm tăng dần để đạt tới nhiệt độ bay Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 lượng ẩm bề mặt lát thoát mạnh Quá trình bay lớp bề mặt xảy đồng thời với trình chuyển dịch ẩm từ lòng vật liệu lớp bề mặt Nhiệt tác dụng sâu vào phía lòng làm cho nhiệt độ phía lát tăng lên, thúc đẩy thêm trình chuyển dịch ẩm từ lòng vật chất lớp bề mặt Thời gian khô lát thường không đồng đều, cần phải đảo trộn: Đảo trộn khay đảo trộn khay Nếu thực tốt việc đảo trộn, làm giảm 1/3 thời gian sấy Tuy nhiên, việc đảo trộn số thiết bị sấy không thực (như kiểu thiết bị đường hầm), biện pháp tốt bố trí kết cấu thiết bị thích hợp để tăng khả phân bổ nhiệt tương đối đồng tầng khay khu vực sấy Với loại thiết bị có khả truyền nhiệt thoát ẩm tốt, sau – 10 làm khô khối lát xuống độ ẩm cuối 12 – 12,5% Các lát sau sấy thiết phải làm nguội đưa vào bảo quản Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Chương II: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT I Tính suất sấy Năng suất sấy hệ thống sấy hầm sản lượng thành phẩm năm G = 200.103 kg/năm Vật liệu vào khỏi thiết bị sấy có độ ẩm tương đối ω1 = 80%, ω2 = 8% Giả thiết thiết bị làm việc 300 ngày/năm ngày làm việc 20 Năng suất sấy là: G2 = G 200.1000 = = 33,334 (kg/h) T 300.20 Khối lượng vật liệu sấy vào thiết bị: G1 = G2 − ω2 − 0, 08 = 33,334 = 153,334 (kg/h) − ω1 − 0,8 II Tính lượng ẩm bốc W=G1 − G2 = 153,334 − 33,334 = 120 (kgẩm/h) III Chọn chế độ sấy Chọn hệ thống sấy hầm không hồi lưu, tác nhân sấy không khí nóng chiều với vật liệu sấy Thông số không khí trời: t0 = 200C ϕ0 = 85% Chọn nhiệt độ tác nhân sấy vào hầm sấy: t = 1300C, dung đồ thị ta tra nhiệt độ nhiệt kế ướt tương ứng là: tư = 390C Nhiệt độ tác nhân sấy khỏi hầm sấy phải đảm bảo vừa tiết kiệm nhiệt lượng tác nhân sấy mang đi, lại vừa đảm bảo không xảy tượng đọng sương Ở ta chọn độ chênh nhiệt độ khô ướt không khí khỏi hầm sấy ∆t = 70C nhiệt độ không khí khỏi hầm sấy là: t2 = t + ∆t = 39 + = 460C Chế độ lưu động khí hầm chế độ tuần hoàn cưỡng mạnh với tốc độ môi chất ≥ m/s Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Nhiệt độ không khí bên (trong phân xưởng ) t0 = 200C, ϕ = 85% Nhiệt độ vật liệu sấy khỏi hầm: tv2 = t2 - ∆t, ta chọn ∆t = 60C tv2 = 46 – = 400C Thời gian sấy chọn theo kinh nghiệm: τ = 15 Nguồn lượng để cung cấp nhiệt cho tác nhân sấy nước bão hoà áp suất bar IV Tính toán trình sấy lý thuyết Ta có sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy hình vẽ: Trong đó: Quạt, 2: Calorifer, 3: Hầm sấy Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Đồ thị I – d khảo sát trình sấy lý thuyết thể hình vẽ: Từ cặp thông số ( t0 = 200C, ω = 85%) ta dùng công thức giải tích dùng phương pháp đồ thị I – d ta tìm thông số ứng với điểm tương ứng đồ thị 4026, 42 4026, 42 Pb = 12 − = 0, 0233 (bar) ÷ = 12 − 235,5 + t0 235,5 + 20 ÷ d = 0, 621 ϕ Pb (kg/kgkk) B − ϕ Pb d = 0,01264 (kg ẩm/kg kk ) I0 = 1,004.t0 + d(2500 + 1,842.t0) = 52,139 (kJ/kgkk ) Nhiệt dung riêng dẫn xuất : Cdx(d0) = Cpk + Cpa.d0 = 1,004 + 1,842.0,01264 = 1,027 (kJ/kg) Thông số tác nhân sấy điểm sau khỏi calorifer: Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 10 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Trong thiết bị này, trình sấy xảy hầm Kích thước gồm chiều rộng Bh, chiều cao Hh chiều dài Lh I Xác định tiết diện hầm sấy Tiết diện hầm BxH xác định theo điều kiện thông gió, chiều dài hầm sấy xác định theo thời gian sấy suất sấy Tiết diện thông gió phần sấy hần phải thỏa mãn đk thông gió, tức là: Fk = V0 vk Ở đây, vk tốc độ môi chất hầm Theo ta chọn chế độ tuần hoàn cưỡng mạnh Tức vk ≥ 2m/s Việc chọn vk ảnh hưởng đến kích thước thiết bị tính kinh tế hệ thống Nếu chọn vk lớn tiết diện hầm nhỏ để thỏa mãn điều kiện thời gian sấy suất sấy, chiều dài hầm sấy lớn Ngược lại chọn vk nhỏ tiết diện hầm tương đối lớn chiều dài nhỏ Mặt khác, tốc độ khí lớn dẫn đến tăng lượng để vận chuyển khí Xét riêng kích thước thiết bị ta chọn tốc độ vk hợp lý kích thước thiết bị hợp lý ( kích thước thiết bị ảnh hưởng đến tổn thất nhiệt vào môi trường ) Vậy ta chọn tốc độ lưu động khí hầm vk = (m/s) Tiết diện thông gió hầm là: Fk = V0 3549, 066 = = 0, 4929 (m2) 3600.vk 3600.2 Chọn hệ số điền đầy tiết diện phần sấy hầm, βF = 0,65 F 0, 4929 k Tiết diện tổng phần sấy: Fs = − β = − 0, 65 = 1, 408 (m2) F II Thiết bị Chuyền tải Ở ta chọn thiết bị chuyền tải xe goòng kích thước xe goòng tính sau: Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 13 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Chọn chiều rộng xe goong: Bx = 1000mm Các kích thước khác: ∆H = ∆B = 50 mm chiều rộng hầm sấy: Bh = Bx + 2.∆B = 1000 + 2.50 = 1100 (mm) F 1, 048 s Chiều cao hầm sấy: H h = B = 1, = 1, 28 (m) = 1280 (mm) h Chiều cao xe goong: Hx = 1280 – 50 = 1230 (mm) Chiều cao sàn xe: ∆Hx = 200 (mm) Tiết diện cản trở hầm sấy: Fc= Fs – Fk =1,408 – 0,4929 = 0,9154 (m2) Chọn chiều dày lớp vật liệu sấy khay là: Hvls = 60 mm F c Số khay sấy chứa xe gong là: n = H B = 15, 263 khay vls x Chọn lại n = 15 khay Khoảng cách khay sấy: ∆H k = H x − n.H vls = 22 (mm) n Chọn lại: Chiều cao xe goong: Hx = 1,25 m Chiều rộng xe: Bx = (m) Số khay chứa VLS: 15 khay Chiều dày lớp vật liệu sấy khay: 0,06 (m) Khoảng cách khay: 0,025 (m) Chiều rộng hầm sấy: Bh = 1,1 (m) Chiều cao hầm sấy: Hh = 1,275 (m) Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 14 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Tiết diện cản trở: Fc = 0,9 (m2) Tiết diện toàn bộ: Fs = 1,4025 (m2) Tính lại hệ số điền đầy: βF = Fc/Fs = 0,6417 Như phù hợp với giả thiết chọn Tính chiều dài xe goong: Chọn khay chứa kg vật liệu ẩm, khối lượng riêng khoai tây ρkt = 1034 kg/m3 G −3 k thể tích khoai tây khay sấy là: Vkt = ρ = 1034 = 7, 7369.10 (m3) kt Chiều dài khay sấy (cũng chiều dài xe goong ) Lx = Vkt 7, 7369.10−3 = = 0, 65 (m) = 650 (mm) ( − β k ) H vls Bx ( − 0,8) 0, 06.1 G τ Tính số xe goong cần thiết hầm sấy: n = G = x 153,334.15 = 19,167 xe 15.8 Chọn lại số xe: n = 20 xe Khoảng cách phần bù vị trí cửa hầm sấy: ∆L = m Chiều dài hầm sấy là: Lh = n.Lx + 2.∆L = 20.0,65 + 2.1 = 15 (m) III Kích thước tường bao trần hầm sấy Tường bao quanh hầm sấy gồm lớp Bên lớp gạch đỏ dày δ = 110 mm với hệ số dẫn nhiệt λ = 0,7 W/mK Ở lớp cách nhiệt dày δ = 50 mm với hệ số dẫn nhiệt λ = 0,053 W/mK Ngoài lớp tôn bảo vệ Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 15 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Trần hầm sấy bao gồm lớp Trong bê tong dày 100 mm với hệ số dẫn nhiệt 0,7 W/mK Lớp cách nhiệt dày 50 mm với hệ số dẫn nhiệt 0,053 W/mK Ngoài lớp tôn bảo vệ Kết cấu tổng thể hầm sấy trình bày vẽ Chương IV: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC I Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang qV Để tính tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang đi, trước hết ta phải biết nhiệt độ vật liệu sấy khỏi hầm sấy t v2 nhiệt dung riêng C v2 Theo kinh nghiệm, sấy nông sản, nhiệt độ vật liệu sấy khỏi thiết bị sấy lấy thấp nhiệt tác nhân sấy tương ứng từ 5÷ 100C Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy tác nhân sấy chiều nên: tV2 = t2 – (5 ÷ 100C) → ta chọn tV2 = 46 – = 400C Nhiệt dung riêng khoai tây : C k = 1,4214 (kJ/kgK), khoai tây có nhiệt dung riêng khỏi hầm sấy là: Cv2 = Ck (1- ω2) + Ca.ω2 = 1,4214.(1 – 0,08) + 4,18.0,08 = 1,642 (kJ/kgK) Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 16 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 → Tổn thất vật liệu sấy mang bằng: Qv = G2.Cv2.(tv2 – tv1) = 33,334.1,642.(40 – 20) = 1094,74 (kJ/h) qV = QV 1094, 74 = = 9,122 (kJ/kgẩm) W 120 II Tổn thất thiết bị chuyền tải mang khỏi hầm - Tổn thất xe goòng mang Xe goòng làm thép CT3 có khối lượng xe G x = 40 kg Theo phụ lục 4, nhiệt dung riêng thép là: C x = 0,5 kJ/kgK Vì thép nên nhiệt độ xe goòng lúc khỏi hầm sấy lấy nhiệt độ tác nhân sấy: tx2 = t1 = 460C Qx = n.Gx Cx ( t x − t x1 ) 20.40.0,5 ( 46 − 20 ) = = 693,333 (kJ/h) τ 15 qx = Qx 693,333 = = 5, 77 (kJ/kgẩm) W 120 - Tổn thất khay sấy mang Khay đựng vật liệu sấy làm nhôm, khay có trọng lượng 1,5 kg Nhiệt độ khay khỏi hầm sấy nhiệt độ tác nhân sấy, t k2 = t1 = 460C Theo phụ lục 4, nhiệt dung riêng nhôm là, C k = 0,86 kJ/kgK Do tổn thất khay sấy mang là: Qk = 11.n.Gk ( tk − tk1 ) 15.20.1,5.0,86 ( 46 − 20 ) = = 670,8 (kJ/h) τ 15 qk = Qk 670,8 = = 5,589 (kJ/kgẩm) W 120 Như tổn thất thiết bị chuyền tải là: QCT = Qx + Qk = 693,333 + 670,8 = 1364,133 (kJ/h) qCT = QCT 1364,133 = = 11,367 (kJ/kgẩm) W 120 Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 17 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 III Tổn thất môi trường Phân bố nhiệt độ qua tường hầm sấy - Tổn thất qua tường bao Qt = k.Fxq.∆ttb k: hệ số truyền nhiệt, k= 1 δ1 δ + + + α1 λ1 λ2 α δi, λi : chiều dày hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu α1: Hệ số tỏa nhiệt đối lưu cưỡng tác nhân sấy với bề mặt tường, W/mK Theo bảng tài liệu [2] ta có hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng khí chuyển động dọc theo bề mặt vách, bề mặt nhám, v < m/s α1 = 6,15 + 4,18.v = 6,15 + 4,18.2 = 14,51 (W/m2K) α2: Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên từ tường tới không khí bên ngoài, α2 = α0.ϕt Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 18 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Để tính hệ số α2 ta giả thiết độ chênh nhietj độ từ bề mặt vách ∆t = tw4 – t0 = 12,5K Theo bảng tài liệu [2] ta có α0 = 3,8525 W/m2K Theo bảng tài liệu [2] ta có ϕt = 0,98 α2 = 3,8525.0,98 = 3,77545(W/m2K) Thay số k = 0,69719 W/m2K ∆ttb: Độ chênh nhiệt độ trung bình, ∆ttb = tk – t0 tk = 0,5.(t1 + t2) = 0,5.(130 + 46) = 880C ∆ttb = 88 – 20 = 68 K Mật độ dòng nhiệt qua tường là: qt = k.∆ttb = 47,409 (W/m2) Kiểm tra lại độ chênh nhiệt độ bề mặt tường không khí là: ∆t = q/α2 = 47,409/3,77545 = 12,43 K Như giả thiết hợp lý Diện tích xung quanh hầm sấy (kể phần cửa ) là: Fxq = 2.(Lh + 2.Bh).Hh = 43,86 (m2) Tổn thất nhiệt qua tường bao: Qt = k.Fxq.∆ttb = 2079,35 (W) - Tổn thất nhiệt qua trần hầm sấy Qtr = ktr.Ftr.∆ttb Theo ∆ttb = 68K Hệ số truyền nhiệt k tính theo công thức: ktr = 1 δ1 δ + + + α1 λ1 λ2 α α1 = 14,51 W/m2K Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 19 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 δ1 = 0,1 m; λ1 = 0,7 W/mK; δ2 = 0,05 m; λ2 = 0,053 W/mK Hệ số tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên không khí bên (trần hầm sấy nằm ngang) là: α tr = 1,3.α tuong = 1,3.3, 77545 = 4,908 (W/m2K) ktr = 0,7358 (W/m2K) Diện tích trần hầm sấy: F = Lh.Bh = 15.1,1 = 16,5 (m2) Tổn thất nhiệt qua trần: Qtr = Ftr.ktr.∆ttb = 825,657 (W) - Tổn thất nhiệt qua Nhiệt độ trung bình tác nhân sấy là: tk = ( 46 + 130)/2 = 880C Và khoảng cách từ hầm đến phân xưởng 2m Tra bảng 7.1 tài liệu [1] ta có tổn thất nhiệt riêng qua m2 là: qn = 53,38 W/m2 Diện tích hầm sấy: Fn = Ftr = 16,5 m2 Nhiệt tổn thất qua là: Qn = Fn.qn = 16,5.53,38 = 880,77 (W) Vậy tổng tổn thất nhiệt môi trường là: Qmt = Qxq + Qtr + Qn = 3785,787 (W) = 13628,834 (kJ/h) Tính cho 1kg ẩm: qmt = Qmt/W = 113,57 (kJ/kg ẩm) IV Tổng tổn thất nhiệt trình sấy thực ∆ = Cn.tv1 – ( qv + qct + qmt ) ∆ = 4,185.20 – ( 9,122 + 11,367 + 113,57) = - 50,361 (kJ/kg ẩm) V Tính toán trình sấy thực Đồ thị I – d biểu diễn trình sấy thực Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 20 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Thông số trạng thái thực không khí khỏi hầm sấy xác định: Entanpi sau trình sấy thực: i2t = i20 − ∆ = 163, 295 (kJ/kg kk) l i − 1, 004.t 2t Độ chứa hơi: d 2t = 2500 − 1,842.t = 0, 0484 (kg/kgkk) B.d 2t Độ ẩm tương đối thực tế: ϕ2t = Pb (0, 621 + d ) = 0, 72 = 72% 2t Tiêu hao không khí thực tế l= = 27,893 (kgkk/kg ẩm) d 2t − d1 Lượng không khí cần để bốc W = 120 kg ẩm L = l.W = 27,893.120 = 3347,28 (kgkk/h) Tiêu hao nhiệt thực tế q = l.(I1 – I0) = 27,893.(165,139 – 52,139) = 3151,978 (kJ/kg ẩm) Tính cho W = 120 kg ẩm/h : Q = q.W = 3151,987.120 = 378245,02 (kJ/h) Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 21 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 = 105,06 (kW) Chương V: TÍNH CHỌN CALORIFER VÀ THIẾT BỊ PHỤ I Tính chọn calorifer Công suất nhiệt calorifer: Qcal = Q 105, 06 = = 110,589 (kW) ηs 0,95 Với ηs = 0,95 hiệu suất nhiệt calorifer Tiêu hao calorifer D= Qcal , kJ/kg ih − i ' Trong đó: ih, entanpi nước vào calorifer, ih = i” kJ/kg i’ , entanpi nước ngưng, kJ/kg Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 22 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Với áp suất nước P = 5bar i” = 2749 kJ/kg i’ = 640 kJ/kg D= 110,589 = 0, 052 (kg/s) = 188,772 (kg/h) 2749 − 640 Ở ta chọn dùng calorifer nên tiêu hao 1calorifer là: D = 94,386 kg/h Xác định bề mặt trao đổi nhiệt calorifer F= Qcal η s k ∆ttb Độ chênh nhiệt độ trung bình ∆ttb = ∆t1 − ∆t2 ε ∆t ∆t1 ln ∆t Δt1 = th – t0 = 152 – 20 = 132 K Δt2 = th – t1 = 152 – 130 = 22 K Hệ số hiệu đính: ε = ∆ttb = 132 − 22 = 61,39 132 (K) ln 22 Hệ số truyền nhiệt k xác định theo bảng phần phụ lục Ở ta giả thiết lưu tốc không khí qua calorifer : ρυ = kg/m2s k = 20,8 W/m2K Bề mặt truyền nhiệt 105, 06.103 F= = 82, 276 (m2) 20,8.61,39 Ta sử dụng calorifer, có bề mặt truyền nhiệt là: F = 82,276/2 = 41,18 m2 Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 23 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Tra bảng phần phụ lục ta chọn calorifer KΦ9 kiểu I có diện tích bề mặt trao đổi nhiệt 41,6 m2 diện tích tiết diện khí qua f = 0,486 m2 Kiểm tra lại lưu tốc không khí qua calorifer: ρυ = L/f = 3347,28/(3600.2.0,486) = 0,956 (kg/m2s) Lưu tốc không khí nhỏ gây trở lực không khí nhỏ Vậy ta chọn calorifer KΦ9 kiểu I Trở lực phía không khí calorifer Δpcal = 3,0 mmH2O Các kích thước calorifer là: A = 1250 mm B = 902 mm C = 200 mm Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 24 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 II Tính toán khí động chọn quạt gió Sơ đồ tính toán khí động Trở lực hệ thống bao gồm: trở lực calorifer, trở lực ma sát kênh dẫn khí trở lực cục tiết diện chỗ ngoặt, ống đột thu Trở lực ma sát xe goong xác định theo công thức: ∆p = λ L v2 ρ , N/m2 dtd Trong đó: λ hệ số trở lực ma sát, λ = 0,05 W/mK L chiều dài phần sấy, L = 15 m dtd đường kính tương đương khe thông gió khay chứa vật liệu sấy theo ta tính diện tích thông gió hầm sấy : Fk = 0,5m2 chu vi phần thông gió : u = 8,75 m dtd = f 4.0,5 = = 0, 228 (m) u 8, 75 v: tốc độ khí hầm sấy, theo ta chọn v = m/s Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 25 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 ρ: khối lượng riêng của khí hầm (tính theo nhiệt độ trung bình khí) Các trở lực cục tính theo công thức: ∆pc = ξ ρ v2 , N/m2 Ở hệ số trở lực cục ξ lấy theo tài liệu [2] Các kết tính toán đưa bảng STT 68 69 Vị trí gây trở lực Côn Calorifer Ngoặt 90 Ngoặt 90 Vào xe 20 lần Trong xe Ra xe 20 lần Ngoặt 90 Ngoặt 90 Tổng cộng ρ (kg/m3) 0.8417 v (m/s) 3.2 0.8417 0.8417 0.85 0.85 0.85 1.005 1.005 3 2 2.8 2.8 Cdài (m) đktd (m) λ ξ 1.25 1.1 1.1 0.18 15 0.228 0.05 0.25 1.1 1.1 ΔP (N/m2) 5.3869 30 4.1664 4.1664 6.12 5.5921 8.5 4.3336 4.3336 72.599 Ta có tổng trở lực hệ thống 72.599 N/m điều kiện nhiệt độ khí t = 880C ρ = 0,9233 kg/m3 Ta chuyển trở lực điều kiện tiêu chuẩn kỹ thuật ta được: ∆ptc = ∆p ρtc 1, = 72,599 = 94,35 N/m2 ρ 0,9233 Như ta chọn quạt theo kiều kiện: Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 26 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 3347 Lưu lượng V = 0,9233.2 = 1812,52 m3/h Áp suất ΔPtc = 94,35 N/m2 Ta chọn quạt ly tâm Ц – 70 N04 với tốc độ quạt ω = 70 rad/s Hiệu suất quạt η = 0,73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS.TSKH TRẦN VĂN PHÚ – TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY – Nhà xuất Giáo dục [2] PGS.TS HOÀNG VĂN CHƯỚC – THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY – Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [3] Internet Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 27 [...]... vẽ Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 12 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Trong thiết bị này, quá trình sấy xảy ra ở trong hầm Kích thước cơ bản gồm chiều rộng Bh, chiều cao Hh và chiều dài Lh I Xác định tiết diện hầm sấy Tiết diện hầm BxH được xác định theo điều kiện thông gió, còn chiều dài hầm sấy xác định theo thời gian sấy và năng suất sấy Tiết diện thông gió trong phần sấy của hần phải thỏa mãn đk... sấy ra khỏi hầm sấy t v2 và nhiệt dung riêng của nó C v2 Theo kinh nghiệm, trong sấy nông sản, nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy lấy thấp hơn nhiệt tác nhân sấy tương ứng từ 5÷ 100C Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều nhau nên: tV2 = t2 – (5 ÷ 100C) → ta chọn tV2 = 46 – 6 = 400C Nhiệt dung riêng của khoai tây là : C k = 1,4214 (kJ/kgK), do đó khoai tây có nhiệt... đến tăng năng lượng để vận chuyển khí Xét riêng về kích thước thiết bị ta cũng chọn tốc độ vk hợp lý để cho kích thước thiết bị hợp lý ( kích thước thiết bị cũng ảnh hưởng đến tổn thất nhiệt vào môi trường ) Vậy ta chọn tốc độ lưu động của khí trong hầm là vk = 2 (m/s) Tiết diện thông gió của hầm là: Fk = V0 3549, 066 = = 0, 4929 (m2) 3600.vk 3600.2 Chọn hệ số điền đầy tiết diện phần sấy của hầm, βF... vk Ở đây, vk là tốc độ môi chất trong hầm Theo trên ta đã chọn chế độ tuần hoàn cưỡng bức mạnh Tức là vk ≥ 2m/s Việc chọn vk ảnh hưởng đến kích thước thiết bị và tính kinh tế của hệ thống Nếu chọn vk lớn thì tiết diện hầm sẽ nhỏ và như vậy để thỏa mãn điều kiện về thời gian sấy và năng suất sấy, chiều dài hầm sấy sẽ lớn Ngược lại nếu chọn vk nhỏ thì tiết diện hầm sẽ tương đối lớn và chiều dài sẽ nhỏ... môn học: KỸ THUẬT SẤY 26 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 3347 Lưu lượng V = 0,9233.2 = 1812,52 m3/h Áp suất ΔPtc = 94,35 N/m2 Ta chọn 2 quạt ly tâm Ц 4 – 70 N04 với tốc độ quạt là ω = 70 rad/s Hiệu suất quạt là η = 0,73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS.TSKH TRẦN VĂN PHÚ – TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY – Nhà xuất bản Giáo dục [2] PGS.TS HOÀNG VĂN CHƯỚC – THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY – Nhà xuất bản... Trần hầm sấy cũng bao gồm 3 lớp Trong là bê tong dày 100 mm với hệ số dẫn nhiệt 0,7 W/mK Lớp cách nhiệt dày 50 mm với hệ số dẫn nhiệt 0,053 W/mK Ngoài cùng là lớp tôn bảo vệ Kết cấu tổng thể của hầm sấy được trình bày như ở bản vẽ Chương IV: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC I Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi qV Để tính tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi, trước hết ta phải biết nhiệt độ vật liệu sấy. .. KỸ THUẬT SẤY 11 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Lưu lượng không khí cẩn thiết để bốc hơi W = 120 kg ẩm/h là: L0 = W.l0 = 120.27,311 = 3277,487 (kgkk/h ) Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy lý thuyết: q0 = l0.(I1 – I0 ) = 27,311.(165,139 – 52,139 ) = 3086,25 (kJ/kg ẩm) Q0 = q0.W = 3086,25.120 = 370358 (kJ/h) Chương III: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ SẤY Chọn kiểu thiết bị sấy như hình... của phần sấy: Fs = 1 − β = 1 − 0, 65 = 1, 408 (m2) F II Thiết bị Chuyền tải Ở đây ta chọn thiết bị chuyền tải là xe goòng và kích thước xe goòng được tính như sau: Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 13 NGUYỄN DANH NAM _ MÁY & TBNL2 – K49 Chọn chiều rộng của xe goong: Bx = 1000mm Các kích thước khác: ∆H = ∆B = 50 mm chiều rộng hầm sấy: Bh = Bx + 2.∆B = 1000 + 2.50 = 1100 (mm) F 1, 048 s Chiều cao hầm sấy: H... phần bù tại vị trí cửa hầm sấy: ∆L = 1 m Chiều dài hầm sấy là: Lh = n.Lx + 2.∆L = 20.0,65 + 2.1 = 15 (m) III Kích thước tường bao và trần hầm sấy Tường bao quanh hầm sấy gồm 3 lớp Bên trong là lớp gạch đỏ dày δ = 110 mm với hệ số dẫn nhiệt λ = 0,7 W/mK Ở giữa là lớp cách nhiệt dày δ = 50 mm với hệ số dẫn nhiệt λ = 0,053 W/mK Ngoài cùng là lớp tôn bảo vệ Đồ án môn học: KỸ THUẬT SẤY 15 NGUYỄN DANH NAM... chứa được 8 kg vật liệu ẩm, khối lượng riêng của khoai tây là ρkt = 1034 kg/m3 G 8 −3 k thể tích khoai tây trên một khay sấy là: Vkt = ρ = 1034 = 7, 7369.10 (m3) kt Chiều dài một khay sấy (cũng chính là chiều dài xe goong ) Lx = Vkt 7, 7369.10−3 = = 0, 65 (m) = 650 (mm) ( 1 − β k ) H vls Bx ( 1 − 0,8) 0, 06.1 G τ 1 Tính số xe goong cần thiết trong hầm sấy: n = G = x 153,334.15 = 19,167 xe 15.8 Chọn