GIÁO TRÌNH CÁC LOẠI THIẾT BỊ SẤY chuong 3

CHƯƠNG : TÁC NHÂN SẤY A - KHÓI LÒ Như biết, không khí ẩm, khói lò tác nhân sấy (TNS) phổ biến Khói lò tạo nhờ đốt nhiều loại nhiên liệu hóa thạch (chủ yếu than đá) Khói lò thường sử dụng thiết bò sấy (TBS) với tư cách nguồn cung cấp gián tiếp để đốt nóng TNS (trong calorifer không khí - khói) với tư cách TNS trực tiếp, vừa cung cấp nhiệt cho vật liệu sấy (VLS) vừa mang ẩm thải vào môi trường Trong khói lò có thành phần: khói khô nước Nếu sử dụng khói lò với tư cách tác nhân sấy, tính toán xem khói lò dạng không khí ẩm Như ta dùng đồ thò I-d không khí ẩm để biễu diễn trạng thái hay trình nhiệt động khói lò, hay nói cách khác khói lò có thông số entanpy, độ chứa ẩm d, độ ẩm tương đối ϕ giống không khí ẩm 3.1 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY 3.1.1 Tính nhiệt trò nhiên liệu Nhiệt trò nhiệt lượng tỏa đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu Có khái niệm nhiệt trò: nhiệt trò cao Q c nhiệt trò thấp Qt Nhiệt trò thấp nhiệt trò cao trừ phần nhiệt lượng nước sản phẩm cháy ngưng tụ lại Trong nhiên liệu rắn lỏng gồm có thành phần sau: C, H, O, N, S, nước (A) chất không cháy khác gọi chung tro (Tr) Nếu thành phần khối lượng chất khối lượng chất có 1kg nhiên liệu Ta có: C + H + + N + S +A + Tr = (3.1) Trên sở nhiệt lượng tỏa phản ứng cháy, D.I Menđêlêép đưa công thức tính Q c sau: Qc = 33858C + 125400H − 10868(O − S) , [kJ/kg] (3.2) Hay: Qc = 8100C + 30000H − 2600(O − S) , [kcal/kg] (3.3) Trong nhiên liệu rắn lỏng, thành phần nước A chứa nhiên liệu có nước phản ứng cháy hydrô sinh Từ phản ứng cháy hydrô ta thấy 1kg hydrô cháy hết cho ta kg nước Do đó, lấy ẩn nhiệt hóa nước áp suất khí trời r = 2500 kJ/kg nhiệt trò thấp nhiên liệu là: Qt = Qc − 2500(9H + A) ,[kJ/kg] (3.4) (3.5) (3.6) Hay: Qt = Qc − 589(9H + A) ≈ Qc − 600(9H + A) , [kcal/kg] Đối với nhiên liệu gỗ có độ ẩm tương đối ω = thành phần ẩm A Thành phần ẩm thông số quan trọng gỗ theo Krechetov thành phần khác oxy, cacbon, hydrô … biểu diễn qua độ ẩm tương đối hay thành phần ẩm Chẳng hạn thành phần hydrô gỗ biểu diễn qua thành phần ẩm A dạng H = 0,061(1 - A) Vì Krechetov đưa công thức gần tính nhiệt trò cao gỗ biết thành phần ẩm nó: Qc = 19800(1− A) , kJ/kg nl Hay: (3.7) Qc = 4729(1− A) , kcal/kg nl Theo quan hệ công thức (2.3) chương độ ẩm tương đối ω hay thành phần ẩm A độ ẩm tuyệt đối ω0 , công thức (3.6) (3.7) viết dạng: Qc = 19800 + ωo , kJ/kg nl (3.8) Hay: (3.9) Qc = 4729 + ωo , kcal/kg nl Đối với nhiên liệu khí, nhiệt trò thường tính cho Q t 1m3 tiêu chuẩn khí theo thành phần thể tích khí thành phần: Q t = 358,2CH + 590,66C2 H + 637,46C H + 860,05C3 H + 107,98H + 126,36CO , kJ/m3 (3.10) Trong tính toán lượng nói chung nhiên liệu nói riêng, để tiện so sánh người ta đưa khái niệm nhiên liệu quy chuẩn Nhiên liệu quy chuẩn nhiên liệu có nhiệt trò thấp Qtqc = 7000kcal / kg hay Qtqc = 29309kJ / kg Ví dụ 3.1 Hãy xác đònh nhiệt trò thấp than đá khí tự nhiên tương ứng có thành phần sau: - Than: C = 0,367; H = 0,027; S = 0,032; N = 0,007; O = 0,111; Tr = 0,206; A = 0,25 - Khí tự nhiên: CH4 = 98,5%; C2H6 = 0,6%; C3H6 = 0,1%; CO2 = 0,1%; N2 = 0,7% Giải ng dụng công thức (3.2) ta tính đïc nhiệt trò cao than: Qc = 33858 × 0,367 + 125400 × 0,027 – 10868 (0,111 – 0,032) Qc =14953,114 ≈ 14953 kJ/kg nl Theo (3.4) nhiệt trò thấp than: Qt =14953,114 - 2500 (9 × 0,027 + 0,25) Qt = 13720,614 ≈ 13721 kJ/kg nl Theo (3.10) nhiệt trò thấp m3 khí tự nhiên Qt bằng: Q t = 358,2 × 0,985 + 637,46 × 0,006 + 860,05 × 0,001 = 357,52 kJ / m Ví dụ 3.2 cho biết gỗ có thành phần: A = 10%; Tr = 0,9%; C = 45,5%; H = 5,4%; O = 37,8% Hãy tính nhiệt trò cao nhiên liệu theo công thức Menđêlêép công thức gần Krechetov Giải Thay thành phần C, H, O vào công thức (3.3) ta có: Qc = 8100 × 0,454 + 30000 × 0,054 − 2600 × 0,378 = 4314,6 kcal/kg nl Nếu tính theo công thức gần (3.7) nhiệt trò bằng: Qc = 4729(1− 0,1) = 4256kcal / kgnl Kết cho thấy công thức Krechetov phạm phải sai số tương đối 1% tính toán đơn giản cần biết độ ẩm tương đối hay thành phần ẩm A gỗ không cần biết chi tiết thành phần cháy khác C, H, O 3.1.2 Xác đònh lượng không khí khô lý thuyết cho trình cháy Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu lượng không khí khô vừa đủ cung cấp oxy cho phản ứng cháy Với thành phần khối lượng oxy chứa không khí khô lấy tròn 23%, từ phản ứng cháy ta tính lượng không khí khô lý thuyết L cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu bằng: 32 16 32 C + H + (S − O) 32 L = 12 0,23 L = 11,6C + 34,8H + 4,3(S − O) , kg kk/kg nl Hay , kg kk/kg nl (3.11) Với nhiên liệu gỗ, nhiệt trò cao, lượng không khí lý thuyết (3.11) tính theo độ ẩm công thức: L0 = 5,96(1 - A) , kg kk/kg nl (3.12) Nhiên liệu khí thông thường chứa CO, H2, H2S CmHn Khi từ phản ứng cháy chất khí thành phần ta tính lượng không khí khô lý thuyết cần thiết L0 bằng: n C H ) − 4,3 ,kgkk/kgnl L = 2,48CO + 34,8H + 6,14H2S + 138∑ ( m n 12m+ n m+ (3.13) Ví dụ 3.3 Hãy tính lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1kg than đá 1kg gỗ tương ứng có thành phần cho ví dụ 3.1 ví dụ 3.2 Giải Theo (3.11) ta có : L0 = 11,6C+34,8H + 4,3(S - O) Thay thành phần than đá vào: L0 = 11,6 x 0,367 + 34,8 x 0,027 + 4,3 x (0,032 – 0,111) = 4,857 kgkk/kgnl Tương tự, thay thành phần gỗ vào: L0 = 11,6 x 0,455 + 34,8 x 0,054 + 4,3 x (– 0,378) = 5,532 kg/kgnl Thay độ ẩm A = 0,1 vào công thức gần (3.12) ta được: L0 = 5,96(1 - A) = 5,364 kg/kgnl Như trường hợp công thức gần krechetov phạm sai số tương giá trò xác tính theo (3.11) 3% Tuy nhiên công thức tính lượng không khí khô lý thuyết đốt cháy 1kg gỗ theo Krechetov đơn giản cần biết thành phần ẩm 3.1.3 Xác đònh lượng không khí khô thực tế cho trình cháy Trong thực tế tùy thuộc vào việc tổ chức trình cháy độ hoàn thiện buồng đốt mà lượng không khí khô thực tế L để cháy hết 1kg nhiên liệu lớn lượng không khí khô lý thuyết L Tỷ số Giữa L va L0 người ta gọi hệ số không khí thừa buồng đốt α bd Như vậy: α bd = L L0 (3.14) Khi α bd lớn khả cung cấp oxy tốt nhiệt độ buồng đốt lại giảm trình cháy lại không tốt Như vậy, loại buồng đốt loại nhiên liệu có hệ số không khí thừa tối ưu Trong lò đốt lấy khói HTS lấy α bd = 1,2 – 1,3 Tuy nhiên nhiệt độ khói sau buồng đốt lớn so với yêu cầu, HTS dùng khói lò làm tác nhân người ta phải tổ chức hòa trộn với không khí trời hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp Vì vậy, HTS người ta xem hệ số không khí thừa α tỉ số lượng không khí khô cần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vào buồng hòa trộn chia cho lượng không khí khô lý thuyết cần thiết cho trình cháy Sơ đồ nguyên lý sử dụng khói lò làm TNS HTS đối lưu biểu diễn hình 3.1 Vậ t liệ u ẩ m Nhiê n liệ u K hó i K A K hô ng khí B A K hô ng khí Vậ t liệ u khô Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý sử dụng khói lò làm TNS TBS đối lưu Buồng đốt ; Buồng hòa trộn ; Buồng sấy Cân nhiệt buồng đốt lẫn buồng hòa trộn tính hệ số không khí thừa sau: α= Qc.ηbd + Cnl tnl − ( 9H + A ) i a − [ 1− (9H + A + Tr)] Cpk t L  d0 (i a − i ao ) + Cpk (t − t0 ) (3.15) Trong Qc : Nhiệt trò cao nhiên liệu ηbd : hiệu suất buồng đốt Cnl ,Cpk : nhiệt dung riêng nhiên liệu khói khô i a,i ao : entanpy nước chứa khói sau buồng hòa trộn không khí trời, tính theo công thức: i = 2500 + 1,93t , kJ/kg (3.16) d0 : độ chứa ẩm không khí ứng với nhiệt độ t t : nhiệt độ khói sau buồng hòa trộn Đối với gỗ, Krechetov thấy thành phần Hydrô biểu diễn qua thành phần ẩm H = 0,061(1 - A) Do thành phần (9H + A) (3.15) bằng: (9H + A) = x 0,061(1 - A) + A = 0,549 + 0,451A Hay (9H + A) = – 0,451(1 - A) (3.17) Thành phần tro Tr loại gỗ theo Krechetov biểu diễn qua thành phần ẩm A dạng Tr = 0,02(1 - A) Khi đó, kết hợp (3.17), thành phần – (9H + A +Tr) (3.15) bằng: – (9H + A + Tr ) = 0,431(1 - A) (3.18) Do đó, đốt cháy 1kg gỗ, hệ số không khí thừa sau buồng hòa trộn bằng: α= 19800(1− A)ηbd + Cnl tnl − [ 1− 0,451(1− A)] i a − 0,431(1− A)Cpk t 5,96(1− A)  d0(i a − i ao ) + Cpk (t − t0 ) (3.19) 3.1.4 Xác đònh khối lượng nước chứa khói lò Hơi nước chứa khói lò gồm: nước nhiên liệu bốc hơi, phản ứng cháy hrô, không khí mang vào + Nước nhiên liệu thành phần ẩm nhiên liệu A + Nước cháy hrô sinh ra, tính 9H + Lượng nước không khí mang vào buồng đốt α bd.L 0.d0 Vậy khối lượng nước sau buồng đốt Ga' đốt cháy 1kg nhiên liệu: Ga' = (9H + A) + α bd.L 0.d0 , kg ẩm/kg nl (3.20) Lượng nước chứa khói lò sau buồng hòa trộn hay trước vào buồng sấy Ga : Ga = (9H + A) + α.L 0.d0 , kg ẩm/kg nl (3.21) Từ (3.12) (3.17) ta có lượng ẩm chứa khói sau buồng hòa trộn đốt cháy 1kg gỗ: G a = 0,549 + 0,415 A + 5,96 α d (1 − A) (3.22) 3.1.5 Xác đònh khối lượng khói khô Khối lượng khói khô sau buồng đốt đốt cháy 1kg nhiên liệu L k' : L k' = (α bdL + 1) − [ Tr + (9H + A)] (3.23) Khối lượng khói khô sau buồng hòa trộn hay trước vào buồng sấy L k : L k = (αL + 1) − [ Tr + (9H + A)] (3.24) Thay (3.12), (3.18) vào (3.24) ta có khối lượng khói khô sau buồng hòa trộn đốt cháy 1kg gỗ: L k = ( 0,431 + 5,96 α ) (1 − A) (3.25) 3.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÓI LÒ 3.2.1 Xác đònh độ chứa ẩm khói Độ chứa ẩm d' khói số kg g nước chứa 1kg khói khô: d' = Ga' L k' ,kg ẩm/kg kk (3.26) Độ chứa ẩm d khói lò sau buồng hòa trộn: Ga Lk d= (3.27) Thay công thức tính Ga' ,L k' ,Ga,L k ta được: d' = (9H + A) + α bd.L 0.d0 α bd.L + { 1− Tr − (9H + A)} d= (9H + A) + α.L 0.d0 α.L + { 1− Tr − (9H + A)} (3.28) (3.29) Thay (3.12), (3.17) (3.18) vào (3.29) ta độ chứa ẩm khói lò sau buồng hòa trộn đốt cháy kg gỗ: (0,0921+ 0,0757A) + α.d0 1− A d= 0,072 + α , kg ẩm/kg kk (3.30) 3.2.2 Xác đònh entanpy khói lò Entanpy khói lò sau buồng đốt I’ entanpy khói sau buồng hòa trộn I tính sau: I' = Qc.ηbd + Cnl tnl + α bd.L 0.I L k' ,kJ/kg kk I= Qc.ηbd + Cnl tnl + α.L 0.I Lk ,kJ/kg kk (3.31) (3.32) Entanpy khói lò tính theo nhiệt độ nhờ công thức đònh nghóa Nếu xem gần nhiệt dung riêng khói khô nhiệt dung riêng không khí khô ta có: I k = C pk t + d ( r + C pa t ) = t + d (2500 +1,93 t ) (3.33) Từ (3.33) tính nhiệt độ khói lò biết entanpy I lượng chứa ẩm d Nhiệt độ khói lò sau buồng đốt t’ tính theo công thức: t' = I ' − 2500 d ' 1+1,93 d ' (3.34) 3.2.3 Xác đònh số khí khói khô Có thể xem khói khô hỗn hợp khí lý tưởng CO 2, SO2, O2 N2 Cân phản ứng cháy ta có: GCO2 = 3,67C GSO2 = 2S Nếu xem tỉ lệ O2 / N2 không khí 23/77 lượng oxy nitơ chứa khói tương ứng bằng: GO2 = 0,23(α − 1)L , GN2 = 0,77α.L (3.35) Thành phần khối lượng CO 2, SO2, O2, N2 tương ứng GCO2 / L k ,GSO2 / L k ,GO2 / L k ,GN2 / L k Khi xem khói khô hỗn hợp khí lý tưởng, số khí khói khô sau buồng hòa trộn: R k = ∑ Ri g i = GCO2 RCO2 + GSO2 RSO2 + GO2 RO2 + GN RN Lk (3.36) 3.3 XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHÓI LÒ I K t1 B t1 t2 I A C =100% t0 d0 d1 d'1 d20 d Hình 3.2 Biểu diễn trình hòa trộn trình sấy lý thuyết đồ thò I-d Do yêu cầu công nghệ sấy, nhiệt độ TNS vào buồng sấy 100 C , khói lò điểm K thường hòa trộn với không khí trời điểm A (hình 3.2) Theo nhiệt động học, trình hỗn hợp khói lò điểm K với không khí điểm A biểu diễn đoạn thẳng AK đồ thò I-d Nhiệt độ tác nhân sấy vào buồng sấy t xác đònh theo công nghệ sấy vật liệu sấy cụ thể Do đó, trạng thái TNS sau trình hòa trộn đồ thò I-d giao điểm đường t = const đường AK Trên hình 3.2, điểm hòa trộn biểu diễn điểm B Từ điểm B ta hoàn toàn xác đònh thông số lại entanpy I, độ chứa ẩm d, độ ẩm tương đối ϕ Trạng thái khói lò sau buồng hòa trộn tính theo công thức giải tích theo thứ tự: + Tính nhiệt trò cao nhiên liệu theo (3.2) (3.6) + Tính lượng không khí khô lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg hay 1m3 nhiên liệu theo (3.11) (3.12) + Tính entanpy khói sau buồng hòa trộn theo (3.33) + Xác đònh thông số không khí trời biết cặp thông số ( t0 ,ϕ0 ) + Xác đònh hệ số không khí thừa chung cho buồng đốt buồng hòa trộn α theo (3.15) (3.19) + Xác đònh lượng khói khô sau buồng hòa trộn theo (3.24) + Xác đònh độ chứa ẩm d sau buồng hòa trộn theo (3.29) (3.30) + Xác đònh entanpy khói sau buồng hòa trộn theo (3.32) (3.33) + Xác đònh áp suất bão hòa tương ứng nhiệt độ t sau sử dụng độ chứa ẩm d áp suất bão hòa để xác đònh độ ẩm tương đối khói lò ϕ sau buồng hòa trộn Ví dụ 3.4 Hãy xác đònh thông số khói lò sau buồng đốt biết: + Nhiên liệu than có thành phần cho ví dụ 3.1 + Nhiệt dung riêng nhiên liệu Cnl = 0,120kJ / kg.K + Thông số không khí trời t0 = 25 C,d0 = 0,017kg/ kgkk + Hệ số không khí thừa buồng đốt α bd = 1,2 + Hiệu suất buồng đốt 75% Giải Nhiệt trò cao nhiên liệu ví dụ 3.1 ta có: Qc = 14953kJ / kgnl Lượng không khí khô lý thuyết ví dụ 3.3 tính được: L0 = 4,857 kgkk / kgnl Khối lượng nước chứa khói lò sau buồng đốt: Ta có: Ga' = (9H + A) + α bdL 0d0 = (9.0,027 + 0,25) + 1,2.4,857.0,017 = 0,592 kg/kgnl Khối lượng khói khô sau buồng đốt: theo (3.23) L k' = 1,2.4,857 +1 – [0,206+(9.0,027 + 0,25)] = 6,129 kg/kgnl Lượng chứa ẩm d’ khói sau buồng đốt: Theo (3.28) d' = 0,592 = 0,0966 kg ẩm/kg kk 6,129 Entanpi không khí trời I0: I = t + d (2500 + 1,93t ) = 1.25 + 0,017(2500 + 1,93.25) = 68,3 kJ/kg kk Entanpi không khí sau buồng đốt: tính theo (3.31) I '= 14953.0,75 + 0,12.25 + 1,2.4,875.68,3 = 1895,5kJ / kgkk 612,9 Nhiệt độ khói sau buồng đốt t’: thay giá trò d’ I’ vào (3.34) ta tính nhiệt độ khói sau buồng đốt: t'= I '− d '.2500 1895,5 − 0,0966.2500 = = 1394 C + d '.1,93 + 0,0966.1,93 Hằng số khí khói khô R k: thay liệu vào (3.36) ta khối lượng chất khí thành phần khói khô: GCO2 = 3,67.0,367 = 1,347 kg / kgnl ; GSO2 = 2.0,032 = 0,064kg / kgnl GO2 = 0,023(1,2 − 1)4,875 = 0,0224kg / kgnl ; G N = 0,77.1,2.4,875 = 4,505kg / kgnl Tiếp tục thay số khí chất khí thành phần liệu khác vào (3.33) ta tính số khí khói sau buồng đốt Rk’: Rk = 1,347.88,955 + 0,064.129,906 + 0,0224.259,813 + 4,505.296,929 6,129 = 262 J/kgK Từ kết Rk ta dễ dàng tìm khối lượng phân tử khói xem khói chất khí lý tưởng Khi đó: µ= 8314 = 31,72 Rk Hệ số khí khói R: Cũng không khí ẩm, xem khói hỗn hợp khí lý tưởng khói khô nước Theo đònh nghóa lượng chứa ẩm d ta có khói lượng khói G tương ứng với d’ kg ẩm bằng: G = + d’ = 1+0,0966 = 1,0966kg Thành phần khối lượng khói khô nước tương ứng là: gk' = = 0,912 1,0966 ; gn' = 0,0966 = 0,088 1,0966 Ứng dụng công thức (2.10) ta được: R = 0,912.262 + 0,088.461,899 ≈ 279,6 J/kgK Khi khối lượng phân tử bằng: µ= 8314 = 29,735 279,6 3.4 XÁC ĐỊNH QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT BẰNG KHÓI LÒ 3.4.1 Xây dựng trình sấy lý thuyết đồ thò I-d Trong thiết bò sấy dùng khói lò, trình cung cấp nhiệt lượng cho VLS thải ẩm môi trường khói lò thực Chúng ta quan niệm trình sấy lý thuyết trình sấy tổn thất VLS mang đi, thiết bò chuyền tải mang đi, tổn thất tỏa môi trường qua kết cấu bao che… mà có tổn thất TNS mang Do đó, toàn nhiệt lượng khói lò cung cấp cho vật liệu sấy dùng để tách ẩm khỏi vật liệu Do ẩm tách khỏi vật liệu lại bay vào khói nên ẩm lại mang toàn nhiệt lượng mà khói trả lại cho khói dạng nhiệt ẩn hóa r nhiệt vật lý nước CPat Vì trình sấy lý thuyết khói lò trình sấy lý thuyết không khí nóng xem trình đẳng entanpy Như vậy, trạng thái khói lò B (hình 3.2) trước vào buồng sấy hay sau buồng hòa trộn xác đònh trình sấy lý thuyết thiết bò sấy dùng khói lò thực theo đường I = I B = const Để xác đònh trạng thái khói sau trình sấy lý thuyết C ta cần biết thêm thông số nữa, thường nhiệt độ Trạng thái C xác đònh đồ thò I-d cặp thông số ( I = I B ,t = t2 ) Quá trình sấy lý thuyết biểu diễn đường BC0 3.4.2 Xác đònh trình sấy lý thuyết Trong TBS, khói lò thực trình sấy lý thuyết người ta thường cho biết: + Trạng thái A không khí trời xác đònh cặp thông số ( t0 ,ϕ0 ) + Thành phần nhiên liệu: C, H, O, N, S, A, Tr… + Nhiệt độ t1,t2 trước sau buồng sấy Việc xác đònh trạng thái C0 thực theo bước sau: + Xác đònh trạng thái B trước buồng sấy hay sau buồng hòa trộn + Xác đònh trạng thái khói lò sau buồng sấy độ chứa ẩm d20 , độ ẩm tương đối ϕ20 lượng ẩm mà khói lò nhận thêm từ VLS biết I2 t2 + Thay t = t2 I2 = IB biết sau xác đònh trang thái B khói lò trước vào buồng sấy Từ (3.33) ta được: d 20 = I − t2 , kg ẩm/kg kk 2500 + 1,93 t + Sử dung bảng nước - nước bão hòa → áp suất bão hòa nước pb2 ứng với t2 dùng công thức :  4026,420   , bar pb = exp12,000 − 235,500 + t2   + Xác đònh độ ẩm tương đối ϕ20 khói sau trình sấy lý thuyết: ϕ 20 = ph d 20 B = pb 0,622 + d 20 với B = bar áp suất khí trời + Xác đònh lượng ẩm mà vật liệu sấy thải vào khói lò g BC: gBC = d20 − d1 Ví dụ 3.5 Hãy xác đònh trình sấy lý thuyết dùng khói lò làm tác nhân sấy Biết: + Không khí trời có áp suất B = bar có nhiệt độ độ ẩm tương đối tương ứng t = 25 C , ϕ = 85% + Nhiên liệu gỗ có thành phần ẩm A = 20% + Nhiệt độ TNS trước sau trình sấy lý thuyết tương ứng 0 t1 = 90 C t2 = 40 C Cnl = 1,2kJ / kgK,tnl = t0 = 250 C + Hiệu suất buồng đốt ηbd = 0,75 Cpk = 1,004kJ / kgK Giải Nhiệt trò cao nhiên liệu Qc theo (3.6): Qc = 19800(1− A) = 19800(1− 0,2) = 15840kJ / kgnl Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1kg gỗ tính theo (3.12): L = 5,96(1− A) = 5,96(1− 0,2) = 4,768 kg kk/kg nl Thông số không khí trời d0 I0 : 0,85.0,03166 = 0,017 kg ẩm/kg kk − 0,85.0,03166 I = 25 + 0,017( 2500 + 1,93.25) = 68,83kJ / kgk k d = 0,622 Entanpi nước: iao = 2500 + 1,93.25 = 2548,25kJ / kg ia = 2500 + 1,93.90 = 2673,7 kJ / kg Xác đònh hệ số không khí thừa,theo (3.19) ta có: α= 19800(1 − A)η bd + C nl t nl − [1 − 0,45(1 − A)]ia − 0,431(1 − A)C pk t 5,96(1 − A){d (ia − iao ) + C pk (t − t )} = 31,64 Xác đònh lượng khói khô sau buồng hòa trộn theo (3.25): Lk = (0,431 + 5,96α )(1 − A) = (0,431 + 5,96.31,64)(1 − 0,2) = 150kgkk / kgnl Xác đònh lượng chứa ẩm d1 khói trước vào buồng sấy theo (3.30): 0,0921+ 0,075.0,2 0,0921+ 0,075A + 31,627.0,017 + αd0 1− 0,2 − A d1 = = 0,072 + α 0,072 + 31,627 = 0,0212 kgẩm/kg kk Xác đònh entanpi I1 khói trước vào buồng sấy theo (3.32): I1 = Qc η bd + C nl t nl + α L0 I 15840.0,75 + 1,2.25 + 31,64.4,768.68,83 = = 148,6kJ / kgkk Lk 150 Theo (3.33) ta được: I = t1 + d1 (2500 + 1,93t1 ) =147 kJ/kgkk Tra bảng xác đònh áp suất bão hòa p b1 nước ứng với nhiệt độ khói trước thực trình sấy t = 900C → pb1 = 0,7011bar Tính độ ẩm ϕ1 khói trước buồng sấy theo công thức: ϕ1 = d1 B 0,0212.1 = = 4,7% (0,622 + d1 ) pb1 (0,622 + 0,0212)0,7011 Tính lượng chứa ẩm d20 khói sau trình thuyết theo (3.33): d 20 = I1 − t = 0,042 kg ẩm/kg kk 2500 + 1,93t Tính phân áp suất bão hòa p b2 khói sau trình sấy lý thuyết theo công thức: d 20 = 0,622 pb d 20 p → pb = = 0,06346 bar p − pb 0,622 + d 20 t = 40 C → pbh = 0,07375 bar p → ϕ = b = 86% pbh Xác đònh lượng ẩm mà VLS thải vào khói sau trình sấy lý thuyết: gBC = d20 – d1 = 0,0415 – 0,0212 = 0,0203 kg ẩm /kg kk B - Không khí ẩm 3.1 Các thông số không khí ẩm 3.2 Đồ thò I-d trình không khí ẩm 3.3 Biểu diễn trình sấy đồ thò I-d không khí ẩm Bài tập Không khí ẩm có trạng thái ban đầu t = 300C, ϕ1 = 80% Xác đònh cụ thể giá trò I, t, d điểm trung gian trình tách ẩm phương pháp làm lạnh Cho biết điểm cuối trình có t2 = t1 d1 - d2 = 8g/kg Vẽ đồ thò I-d minh họa tính ϕ Cho biết áp suất khí P0 = 1bar Cho biết thiết bò sấy có sơ đồ hình vẽ sau: Cho biết ϕ1 = 70%, t1 = 300C Lưu lượng không khí qua quạt G = 10000m3/h Xác đònh: a/ Các thông số I1 d1 b/ Nhiệt lượng cần thiết trình gia nhiệt gián tiếp để không khí có nhiệt độ t2 = 800C Xác đònh ϕ ph2 c/ Nhiệt độ đọng sương tương ứng với trạng thái d/ Xác đònh d3 ϕ Cho biết t3 = 500C Quạt Buồ ng sấ y Bộgia nhiệ t Không khí ẩm có nhiệt độ nhiệt kế khô ướt lúc ban đầu 300C 260C Xác đònh độ ẩm tương đối Nếu người ta gia nhiệt không khí đến 800C độ ẩm tương đối có giá trò bao nhiêu? Không khí ẩm trạng thái ban đầu có t = 300C d1 = 17g/kg gia nhiệt đến nhiệt độ t2 sau khỏi buồng sấy với t3 = 450C d3 = 29 g/kg Xác đònh: a/ Độ ẩm tương đối ϕ1 ,ϕ ,ϕ b/ Nếu trạng thái (trước vào buồng sấy) có độ ẩm giống câu a nhiệt độ 550C cần phải làm lạnh không khí trạng thái đến nhiệt độ trước gia nhiệt Vẽ đồ thò minh họa, cho biết áp suất khí bar Không khí ẩm có ϕ1 = 70% t1 = 250C Nếu người ta cung cấp cho không khí ẩm nhiệt lượng 45 kJ/kgkk khô (trạng thái 2) đưa vào buồng sấy, khỏi buồng sấy(trạng thái 3) ta đo t = 450C Xác đònh: a/ Các thông số I1, d1, ph1, I2, t2, d2, ph2, I3, d3, ϕ b/ Nhiệt lượng lượng không khí khô cần thiết để lấy 20 kg nước từ vật cần sấy c/ Giả sử không khí gia nhiệt điện trở Xác đònh công suất điện trở lý thuyết phải lắp đặt (nếu xem mẻ sấy kéo dài 4h20’) Hãy tính toán số thông số thiết bò sấynhư sau: Khối lượng sản phẩm tươi G1 = 2000 kg, khối lượng sản phẩm khô G2 = 600 kg, nhiệt độ độ ẩm môi trường xung quanh t = 300C, ϕ1 = 70% Nhiệt độ thải không khí khỏi buồng sấy 40 0C a/ Tính thời gian sấy ngắn thực được, cho biết xí nghiệp có sẵn lò đốt dầu D = 300kg hơi/h, p = bar, đốt dầu DO sử dụng vào mục đích này, nhiệt độ không khí vào buồng sấy không vượt 800C b/ Tính lưu lượng quạt (m3/h) biểu diễn trình đồ thò I-d Lưu ý: nước sử dụng calorifer bão hòa, có độ khô x = 0,9; nhiệt độ nước ngưng thải 900C Hai dòng không khí ẩm có thông số sau : a/ G1 = 3000 kg/h , t1 = 30 C , ϕ1 = 60% G 1 ,I 1, G1 = 2000 kg/h , t1 = ϕ = 50% 60 C , Xác đònh thông số t, I, d, 80 C ϕ trạng thái I 2, G 2, Nếu hỗn hợp hai dòng khí gia nhiệt đến trạng thái có nhiệt độ 500C lượng cho calorifer Q bao nhiêu? b/ Giả sử dòng G2 có thông số dòng G1, để đạt điều kiện nhiệt độ điểm lượng tiêu tốn cho calorifer bao nhiêu? c/ Nếu dòng khí trạng thái trường hợp (a) bò làm lạnh xuống đến 100C, sau gia nhiệt trở lại trạng thái có nhiệt độ 300C thông số điểm có ϕ bao nhiêu? Nhiệt lượng dàn lạnh cần lấy Q0 bao nhiêu? Sơ đồ nguyên lý thiết bò sấy sau: Calorifer (30 C,70%) t2 =80 C Quạt Thả i t3 =40 C Buồ ng sấ y L ò a/ Tính lưu lượng quạt cần thiết cho trình sấy Cho biết lượng nước cần lấy khỏi buồng sấy G n = 4000kg sau thời gian sấy τ = 4h b/ Calorifer cung cấp nhiệt lò với điều kiện sau: lò có áp suất đồng hồ p = bar , vào calorifer ẩm có độ khô x = 0,9, nước ngưng thải khỏi calorifer có nhiệt độ 90 0C Tính lượng cung cấp lò Gh c/ Nếu lò có công suất G h đốt dầu nặng FO có nhiệt trò 10000kcal/kg, hiệu suất lò η l = 60% bỏ qua tổn thất nhiệt calorifer gia nhiệt lượng dầu tiêu hao bao nhiêu? Một máy sấy lúa có thông số sau: khối lượng lúa tươi G = 4000kg, khối lượng lúa sau sấy G2 = 3000kg, thời gian sấy mẻ τ = 5h, nhiệt độ không khí vào buồng sấy t ≤ 60 C , sử dụng calorifer lò đốt dầu DO, hiệu suất lò ηl = 60% Tổn thất nhiệt qua calorifer không đáng kể, nhiệt trò dầu DO la Qnl = 9000kcal/kg Không khí thải khỏi buồng sấy có nhiệt độ 350C, môi trường không khí xung quanh tf = 250C, ϕ =80% a/ Tính thông số không khí ẩm điểm đặc trưng biểu diễn trình sấy đồ thò I-d b/ Tính lưu lượng quạt (m3/h), lưu lượng cung cấp cho calorifer, lượng dầu tiêu hao lò Cho biết áp kế lò p = 5bar, vào calorifer có độ khô x = 0,95 nước ngưng thải có nhiệt độ 900C ... (2500 +1, 93 t ) (3. 33) Từ (3. 33) tính nhiệt độ khói lò biết entanpy I lượng chứa ẩm d Nhiệt độ khói lò sau buồng đốt t’ tính theo công thức: t' = I ' − 2500 d ' 1+1, 93 d ' (3. 34) 3. 2 .3 Xác đònh... (3. 15) (3. 19) + Xác đònh lượng khói khô sau buồng hòa trộn theo (3. 24) + Xác đònh độ chứa ẩm d sau buồng hòa trộn theo (3. 29) (3. 30) + Xác đònh entanpy khói sau buồng hòa trộn theo (3. 32) (3. 33) ... (9H + A)} (3. 28) (3. 29) Thay (3. 12), (3. 17) (3. 18) vào (3. 29) ta độ chứa ẩm khói lò sau buồng hòa trộn đốt cháy kg gỗ: (0,0921+ 0,0757A) + α.d0 1− A d= 0,072 + α , kg ẩm/kg kk (3. 30) 3. 2.2 Xác