Say tom NGOC TRANG SAY

Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tôm  Hiện ngành nuôi trồng thuỷ - hải sản nước ta đặc biệt khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long phát triển cao, sản lượng thu ngày nhiều Trong mặt hàng thuỷ - hải sản phục vụ nước xuất nước ngồi Tơm mặt hàng quan trọng đem lại lợi nhuận cao, làm tăng thu nhập cho kinh tế đất nước Để mặt hàng xuất ngày trở nên phong phú ngồi tơm đơng lạnh xuất khẩu, ta có sản phẩm tơm sấy Đây hình thức bảo quản tơm thời gian dài Tôm sấy với nhiều thiết bị khác nhau: hầm sấy, phòng sấy ; với nhiều phương thức sấy khác nhau: tuần hồn khí thải, sấy khơng có tuần hồn… Ở ta tính tốn thiết kế thiết bị phòng sấy với phương thức sấy tuần hồn khí thải, nhiên liệu sử dụng nước bảo hòa Trong Đồ Án nội dung bao gồm bốn phần: - Phần A: Những Khái Niệm Chung - Phần B: Thuyết minh quy trình cơng nghệ - Phần C: Tính tốn cho thiết bị - Phần D: Tính tốn cho thiết bị phụ Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tôm MỤC LỤC  A GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU: B LÝ THUYẾT VỀ SẤY: .4 I Một số khái niệm: .4 II.Các trình thiết bị sấy: 1.Sấy tự nhiên: .9 III.THIẾT MINH QUI TRÌNH SẤY: C TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH: 11 I.XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ KHỐI LƯỢNG CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ CHÍNH 11 II.LƯỢNG TÁC NHÂN SẤY TRUNG BÌNH TRONG MỘT GIỜ: 17 III.CÂN BẰNG VẬT CHẤT: 19 IV.TÍNH TỐN NHIỆT THIẾT BỊ SẤY: .20 Thành phần Hàm lượng .22 V.BIỂU DIỄN QUÁ TRÌNH SẤY TRÊN ĐỒ THỊ I-X: 28 D TÍNH THIẾT BỊ PHỤ: 30 I.TÍNH CALORIPHE SƯỞI: 30 II.TÍNH VÀ CHỌN QUẠT: 35 E.TÍNH TỐN CƠ KHÍ: 47 I ĐÁY VÀ NẮP CỦA THIẾT BỊ CALORIPHE: 47 II.THÂN HÌNH TRỤ CỦA CALORIPHE: 48 III MẶT BÍCH .48 F.BẢNG TỔNG KẾT 49 49 Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tôm A GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU: Tơm sú có tên khoa học là: Penaeus monodon Fabricius Là lồi tơm có kích thước lớn, có chiều dài khai thác từ 150- 200 mm với khối lượng 50-150 g Tơm sú thích nghi giới hạn độ mặn từ 0.2-70‰ Độ mặn thích hợp 1015‰ Nhiệt độ thích hợp để tơm thích nghi sinh trưởng 20-300C Thành phần hóa học tơm có ý nghĩa lớn mặt dinh dưỡng, định giá trị thực phẩm tôm Thành phần tôm nguyên liệu phụ thuộc vào yếu tố: giống, loài, giới tính, độ tuổi, thành phần thức ăn, điều kiện môi trường sống biến đổi sinh lý tơm Sự khác thành phần hóa học tôm biến đổi chúng ảnh hưởng đến mùi vị, giá trị dinh dưỡng sản phẩm, đến việc bảo quản nguyên liệu tươi trình chế biến Thành phần hóa học tơm sú: Thành phần % khối lượng Nước 75.22 ± 0.55 Protein 21.04 ± 0.48 Lipid 1.83 ± 0.06 Tro 1.91 ± 0.05 Ngoài tơm có thành phần khác như: vitamin, khoáng…tuy hàm lượng thấp lại thành phần cần thiết cho hoạt sống người Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tôm B LÝ THUYẾT VỀ SẤY: I Một số khái niệm: Quá trình sấy: Sấy trình tách pha lỏng khỏi vật liệu phương pháp nhiệt Kết q trình sấy hàm lượng chất khơ vật liệu tăng lên Vật liệu cần tách ẩm để có độ khơ theo u cầu gọi vật liệu sấy (VLS) Lưu thể cung cấp nhiệt cho VLS mang ẩm môi trường xung quanh gọi tác nhân sấy (TNS) Điều kiện để thực trình sấy tạo chênh lệch áp suất riêng phần ẩm bề mặt vật liệu với môi trường xung quanh Nguyên tắc trình sấy cung cấp lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha pha lỏng vật liệu thành Như vậy, thực tế trình sấy trình tách ẩm nhiệt Hai yếu tố quan trọng điều khiển q trình sấy khơ là: (1) Quá trình truyền nhiệt để cung cấp ẩn nhiệt cần thiết cho trình bốc (2) Sự chuyển nước nước thông qua nguyên liệu thực phẩm sau loại khỏi thực phẩm, kéo theo lượng nước thực phẩm Đây trình truyền khối thực phẩm Phân loại phương pháp sấy dựa vào việc cung cấp lượng nhiệt cho trình sấy: Cấp nhiệt đối lưu gọi sấy đối lưu Cấp nhiệt dẫn nhiệt gọi sấy tiếp xúc Cấp nhiệt xạ gọi sấy xạ Ngồi phương pháp sấy đặc biệt khác: sấy dòng điện cao tầng, sấy trường sấy siêu âm, sấy thăng hoa Vật ẩm: Những vật liệu đem sấy vật liệu ẩm có chứa lượng chất lỏng đáng kể thường nước Vật liệu ẩm chia làm nhóm chính: _ Nhóm 1: Vật keo đặc trưng- vật liệu nhóm tách ẩm giữ nguyên kích thước tính đàn hồi dẻo _ Nhóm 2: Vật mao dẫn xốp- vật liệu nhóm tách ẩm trở nên dòn _ Nhóm 3: Vật keo mao dẫn xốp- vật liệu nhóm có thành mao dẫn dẻo đàn hồi, thấm nước trương nở Vật keo mao dẫn xốp có tính chất tổng hợp hai nhóm Trong thực tế, hầu hết vật liệu ẩm thuộc nhóm a Mối liên kết ẩm vật liệu sấy: Có dạng liên kết ẩm VLS: liên kết học, liên kết lý liên kết hóa học Quá trình sấy tách ẩm liên kết học liên kết lý, ẩm liên kết hóa học khơng tách b Các tính chất lý vật liệu ẩm: Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang Đồ án môn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm • Hàm ẩm: Là khối lượng nước tính kg chứa kg vật liệu khô tuyệt đối: Ga , kg / kg Go U= Ga – Khối lượng nước chứa vật liệu, kg Go – Khối lượng vật liệu khơ tuyệt đối, kg • Độ ẩm vật liệu: Được biểu diễn % so với khối lượng vật liệu ẩm, so với khối lượng vật khô tuyệt đối Khi so với khối lượng vật liệu ẩm: ω= 100.Ga ,% G Khi so với khối lượng vật liệu khô tuyệt đối: w= 100.Ga ,% G0 G – Khối lượng vật liệu ẩm, kg: G = Ga + Go, kg Từ định nghĩa trên, ta rút mối quan hệ: 100.ω 100w U w= ,%;ω = ,%; u = 100w, kg / kg ; w = 100 − ω 100 + w 100,% • Khối lượng riêng vật liệu: Đối với vật liệu khô tuyệt đối, khối lượng riêng chất khô: ρo = Go , kg / m3 Vo Đối với vật liệu ẩm: ρ= G , kg / m3 V Vo – thể tích chiếm chỗ vật liệu có khối lượng Go, m3 V – thể tích chiếm chỗ vật liệu có khối lượng G, m3 • Khối lượng riêng thể tích độ xốp vật liệu ẩm: Tỉ số khối lượng vật liệu thể tích khối hạt chiếm chỗ, gọi khối lượng riêng thể tích, ký hiệu ρ v kg/m3 ρv = G , kg / m3 VG VG – thể tích chiếm chỗ khối vật liệu có khối lượng G • Bề mặt riêng vật liệu: Khả thải hút ẩm vật liệu phụ thuộc vào hình dạng kích thước chúng Nếu có Go kg vật liệu khơ tuyệt đối, F o tổng diện tích bề mặt chúng, ta có tỉ số: f = liệu Fo , m / kg gọi bề mặt riêng khối lượng vật Go • Các tính chất nhiệt vật liệu: Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm Khi tính tốn q trình thiết bị sấy, cần thiết biết tính chất nhiệt (tính chất vật lý) vật liệu như: nhiệt dung riêng C, hệ số dẫn nhiệt λ ; hệ số dẫn nhiệt độ a Các tính chất phụ thuộc vào độ ẩm nhiệt độ vật liệu; giá trị chúng tra sổ tay c Trạng thái cân ẩm vật liệu: Vật liệu ẩm đặt mơi trường khơng khí ẩm xảy trình trao đổi nhiệt ẩm đạt trạng thái cân nhiệt động lực Trạng thái cân có liên quan chặt chẽ đến mối liên kết ẩm vật liệu Trong trạng thái cân phân tử, nhiệt độ vật nhiệt độ mơi trường khơng khí xung quanh, áp suất nước vật liệu áp suất nước riêng phần khơng khí Hàm ẩm vật liệu đạt giá trị không đổi gọi hàm ẩm cân Như độ ẩm cân vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ độ ẩm môi trường xung quanh, đồng thời phụ thuộc vào phương thức đạt đến trạng thái cân Vật thể đạt đến trạng thái cân hút ẩm, đạt đến trạng thái cân thải ẩm (sấy) Đường biểu diễn độ ẩm cân vật liệu phụ thuộc vào độ ẩm khơng khí điều kiện nhiệt độ không đổi gọi đường đẳng nhiệt Thực nghiệm chứng minh rằng, trạng thái cân hàm ẩm vật phân bố theo thể tích, lúc hàm ẩm điểm vật liệu có giá trị gọi hàm ẩm trung bình Đặc trưng q trình làm khơ vật liệu thiết bị sấy: Đặc trưng q trình làm khơ vật liệu thiết bị sấy tốc độ sấy, thời gian sấy chế độ sấy _ Tốc độ sấy lượng kg ẩm bay mét vuông bề mặt VLS đơn vị thời gian (kg/m2.h) Tốc độ sấy phụ thuộc vào yếu tố: • Vật liệu sấy: cấu trúc, thành phần hóa học, đặc tính liên kết ẩm, hình dạng, kích thước, bề mặt, trạng thái (tĩnh, động, phân tán), độ ẩm đầu hàm ẩm tới hạn VLS • Tác nhân sấy: độ ẩm, nhiệt độ đầu nhiệt độ cuối, vận tốc, loại tác nhân sấy (khơng khí nóng hay khói lò ), đặc trưng điều kiện tiếp xúc (trực tiếp hay gián tiếp) tác nhân sấy vật liệu sấy • Cấu tạo máy sấy, phương thức chế độ sấy… _ Thời gian sấy: Khoảng thời gian mà thiết bị dùng để làm khô VLS đến độ ẩm theo yêu cầu gọi thời gian sấy _ Việc tính tốn thời gian sấy loại vật liệu phức tạp Vì dựa vào thực tế mà thiết bị sấy công nghiệp hoạt động điều kiện đồng dạng (về VLS, TNS, thiết bị sấy kỹ thuật ) Ta dựa vào kết thí nghiệm phòng thí nghiệm tính tốn theo cơng thức thực nghiệm _ Chế độ sấy: Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tôm Chế độ sấy điều kiện kỹ thuật TNS ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, lượng tiêu hao kích thước thiết bị Các thông số chế độ sấy bao gồm nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ tác nhân sấy • Nhiệt độ sấy: Khi chọn nhiệt độ sấy cần dựa vào nhiệt độ cho phép vật liệu sấy Mỗi loại vật liệu có nhiệt độ cho phép riêng Nhiệt độ sấy nhiệt độ tác nhân sấy bắt đầu vào thiết bị sấy giảm dần từ đầu q trình đến cuối q trình Nhiệt độ sấy thể mức độ đốt nóng vật liệu, có ảnh hưởng đến tính chất dẫn ẩm vật liệu tính chất lý, hóa lý vật liệu sấy Nhiệt độ sấy cao trình sấy nhanh Nhưng nhiệt độ sấy cao làm thay đổi tính chất vật liệu, hư hỏng sản phẩm Trong nhiều trường hợp tốc độ sấy lớn dẫn đến việc tạo thành lớp vỏ cứng bề mặt vật liệu, hạn chế khả bốc ẩm giai đoạn sau, làm nứt nẻ, biến đổi hình dạng vật liệu sấy • Độ ẩm tác nhân sấy: Độ ẩm tương đối, hàm ẩm nhiệt độ bầu ướt có liên quan với nhau; thể khả thải ẩm vật liệu vào môi trường Nếu tác nhân sấy khơng khí nóng độ ẩm độ ẩm khơng khí, tác nhân sấy khói lò độ ẩm bổ sung thêm lượng ẩm nhiên liệu cháy Khi cần làm mềm chế độ sấy, phun thêm nước để tạo độ ẩm thích hợp Ngược lại làm khô bớt TNS cách làm lạnh hay dùng vật hút ẩm • Tốc độ tác nhân sấy: Có tốc độ thích hợp nhiệt độ phân bố thiết bị, đảm bảo thoát ẩm đồng thể tích VLA ẩm đưa hết khỏi thiết bị sấy Nếu tốc độ tác nhân sấy nhỏ thời gian sấy dài, tốc độ sấy nhỏ, TNS dễ bị phân tầng vật liệu sấy khô không Nếu tốc độ tác nhân sấy lớn làm mát VLS, tốn nhiều lượng…Vì vậy, chọn tốc độ TNS cần ý đến kích thước, hình dạng, tính chất VLS, khả sử dụng nhiệt lượng cho trình sấy đặc trưng thiết bị sấy II.Các trình thiết bị sấy: 1.Sấy tự nhiên: Phơi nắng biện pháp sấy tự nhiên đơn giản áp dụng lâu đời dân gian Tuy nhiên phơi nắng bị hạn chế diện tích sân phơi cần phải lớn, phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi mùa mưa Vì lãnh vực sản xuất kinh tế xã hội người ta phải áp dụng biện pháp sấy nhân tạo 2.Sấy nhân tạo: Khắc phục khuyết điểm sấy tự nhiên: tiết kiệm diện tích mặt bằng, rút ngắn thời gian sấy, sấy với số lượng nguyên liệu lớn, chủ động thời tiết Người ta sử dụng thiết bị sấy nhân tạo dùng khơng khí nóng, khói lò, … làm tác nhân sấy Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tôm 3.Một số cách phân loại thiết bị sấy: Vật liệu đem sấy nhiều trạng thái khác nhiều dạng khác Do cần tổ chức trình sấy cho phù hợp Người ta thường có cách tổ chức q trình sấy sau: - Sấy lớp vật liệu trạng thái tĩnh - Sấy lớp vật liệu tĩnh có chuyển động tương đối - Sấy vật liệu trạng thái xáo trộn - Sấy vật liệu trạng thái lơ lửng - Sấy vật liệu trạng thái phân tán Theo phương thức tổ chức này, người ta chế tạo dạng thiết bị sấy khác phân loại sau: - Phân loại theo chế độ làm việc Thiết bị sấy gián đoạn, thiết bị sấy bán liên tục, thiết bị sấy liên tục -Phân loại theo áp suất làm việc buồng sấy: thiết bị sấy áp suất cao, thiết bị sấy áp suất khí (áp suất thường), thiết bị sấy áp suất thấp (sấy chân không), thiết bị sấy áp suất thấp (áp suất đạt trạng thái điểm nước) gọi sấy thăng hoa -Phân loại theo kết cấu thiết bị: phòng sấy, tủ sấy, hầm sấy; tháp sấy, sấy thùng quay; sấy băng tải, sấy đĩa; sấy tầng sơi; sấy khí động; sấy phun Về phương diện kết cấu thiết bị sấy đa dạng phong phú chủng loại Các thiết bị sấy đại có kết cấu gọn nhẹ, hình thức đẹp, trình độ giới hóa tự động hóa cao Tuy nhiên nguyên tắc tổ chức trình sấy theo cách nêu Sơ lược thiết bị hệ thống sấy đối lưu: Các thiết bị hệ thống sấy đối lưu phân chia sau: a Các thiết bị sấy lớp vật liệu tĩnh: - Các thiết bị sấy thông dụng thường gặp là: tủ sấy, phòng sấy, hầm sấy Trong thiết bị áp dụng sấy đối lưu cưỡng đối lưu tự nhiên, áp dụng áp suất thường áp suất chân không - Các thiết bị sấy cho dòng tác nhân thổi song song bề mặt vật liệu; hay cho dòng tác nhân thổi vng góc với bề mặt vật liệu b Các thiết bị sấy lớp vật liệu tĩnh có chuyển động tương đối: - Đặc điểm phương pháp tổ chức trình sấy chỗ, trạng thái tác nhân tiếp xúc với vật liệu luôn thay đổi Đây thiết bị sấy liên tục, có hình thức tổ chức q trình sấy: • Sấy xi chiều: Lớp vật liệu dòng tác nhân chuyển động chiều • Sấy ngược chiều: Lớp vật liệu dòng tác nhân chuyển động ngược chiều - Vận chuyển vật liệu thực cấu khí thơng dụng như: băng tải, xích tải, vít tải xe goong tới kéo…Người ta hay gọi thiết bị sấy theo chức phận vận chuyển Các thiết bị sấy thường dùng bao gồm: thiết bị sấy băng tải, thiết bị sấy tunnen, thiết bị sấy đĩa, thiết bị sấy tháp Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang Đồ án môn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm Thiết bị sấy tunnen: giống thiết bị sấy đường hầm khác xe goong chuyển liên tục, nghĩa có chuyển động tương đối so với dòng tác nhân sấ Trong tunnen tổ chức sấy xi chiều sấy ngược chiều Thiết bị sấy băng tải: phận đặc biệt thiết bị băng tải vận chuyển vật liệu c Sấy vật liệu trạng thái xáo trộn: Tăng cường khả trao đổi nhiệt ẩm trình sấy cách làm cho vật liệu thay đổi vị trí liên tục phân bố dòng chảy tác nhân Biện pháp áp dụng thiết bị sấy thùng quay d Sấy vật liệu trạng thái lơ lửng: Các thiết bị sấy hình thức sấy là: thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị sấy tấng sôi rung, thiết bị sấy khí thổi e Sấy phun: Sấy phun dùng để sấy dạng dung dịch huyền phù trạng thái phân tán Thiết bị sấy kết cấu tương đối phức tạp, q trình sấy diễn mãnh liệt, trình sấy thực giọt lỏng phun ra, sản phẩm sấy phun dạng bột mịn 5.Giới thiệu thiết bị phòng sấy: Trong phòng sấy bao gồm phận sau: phòng sấy, xe goong, caloriphe, van, quạt Phòng sấy thường làm việc theo nguyên tắc gián đoạn, áp suất khí Thiết bị thường gồm từ vài phòng sấy Vật liệu sấy đặt xe goong, xe goong đưa vào lấy cửa phòng tay tời kéo động Phòng sấy có ưu điểm thiết bị đơn giản sử dụng phổ biến Ngồi thiết bị phòng sấy có khuyết điểm vật liệu sấy khơng xáo trộn q trình sấy nên thời gian sấy dài, nạp vật liệu vào tháo vật liệu ra, tổn thất nhiệt lớn phải mở cửa phòng; điều kiện làm việc nặng nhọc, khơng đảm bảo vệ sinh, khó kiểm tra q trình, tổn thất nhiệt lớn nhiệt lượng tác nhân sấy khơng sử dụng triệt để (đặc biệt giai đoạn cuối q trình sấy) III.THIẾT MINH QUI TRÌNH SẤY: Cá vào Hơi nước vào P =250KPa QUẠT F =125 kg/h tvlđ = 100C W1= 77% Phương tiện Gvc vào tđ = 270C PHỊNG SẤY CALORIPHE Khơng khí Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm Khơng khí nóng t2 = 32 C t3 = 630C t3= 750C Hơi nước Cá Phương tiện Gvc tđ = 600C P kg/h tvlc = 600C w2 = 11% SƠ ĐỒ BIỂU DIỄN QUÁ TRÌNH SẤY Hệ thống sấy ta thiết kế hầm sấy, với phương thức sấy đối lưu có tuần hồn phần khí thải VLS Tơm sú , TNS khơng khí nóng Ban đầu khơng khí ngồi trời có nhiệt độ t = 270C, RH1 = 83%, x1 = 19 g/kg, I1 = 75 kj/kg (ứng với trạng thái 1) nhờ quạt hút vào phối trộn với khơng khí nóng hồn lưu, khơng khí hỗn hợp có nhiệt độ t 2= 320C, x2 = 20 g/kg, I2 = 82 kj/kg, RH2 = 60% (ứng với trạng thái 2) đưa vào caloriphe sưởi nhằm làm tăng nhiệt độ, làm giảm độ ẩm tương đối không khí đến thích hợp cho q trình sấy Ở ta chọn khơng khí sau gia nhiệt có nhiệt độ t3=750C, x3 = 20 g/kg, I3 = 128 kj/kg, RH3 = 8% (ứng với trạng thái 3) đưa vào phòng sấy nhờ quạt Trong phòng sấy vật liệu sấy tôm đặt khay, khay xe goong, khơng khí nóng thổi bao trùm lên vật liệu, chênh lệch ẩm nên ẩm từ vật liệu khếch tán vào khơng khí ngồi Khơng khí nóng phòng sấy có nhiệt độ giảm dần hàm ẩm tăng dần, nhiệt độ độ ẩm khơng khí khỏi phòng sấy phụ thuộc vào hàm ẩm cuối sản phẩm sấy Ta thường chọn nhiệt độ ẩm độ cuối khơng khí khỏi phòng sấy điểm cân với hàm ẩm cuối vật liệu sấy để sản phẩm sấy đạt yêu cầu đưa lớn nhiệt độ điểm sương tránh tượng ngưng tụ ẩm bề mặt Ở yêu cầu nhiệt độ cuối sản phẩm sấy 600C, ta chọn nhiệt độ khơng khí khỏi phòng t = 630C, x4 = 25 g/kg, i3 = 128 kj/kg, RH4 = 17.5% (ứng với trạng thái 4) Đây trình sấy lý thuyết Thiết bị caloriphe dùng để nâng nhiệt độ khơng khí thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm, nhiên liệu nước áp suất p = 250KPa Tại thiết bị ống chùm đốt bên ngồi ống khơng khí bên ống truyền nhiệt Căn vào nhiệt độ đốt nhiệt độ vào, khơng khí ta tính diên tích truyền nhiệt số ống truyền nhiệt thiết bị ống chùm Lượng đốt tiêu tốn để đun nóng khơng khí tính thơng qua lượng nhiệt tiêu tốn cho hệ thống sấy ẩn nhiệt hố Dựa vào giản đồ khơng khí ẩm ta bảng trạng thái khơng khí ẩm sau: Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang 10 Đồ án môn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm H m3 L.ω 02k T =λ ρ k k , N/m2 2.d T0 ( V - 224) Trong đó: L: chiều dài phòng sấy, L = 13.35 m ω : vận tốc khí phòng sấy, ω = 2.04 m/s d : đường kính tương đương phòng sấy, d td = 2.R phong H phong R phong + H phong = × × = 2.267 , m + 1.7 ρ0k: khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ trung bình phòng sấy, (ttb = 690C) → ρ0k = 1.0321 kg/m3 Tk:nhiệt độ trung bình tác nhân sấy phòng sấy, K ttb = 69 0C → Tk = 273 + 64 = 342 K T0 = 273 K: nhiệt độ khơng khí ứng với nhiệt độ t = 00C Vậy: H m3 = λ L.ω T 13.35 × 2.04 342 ρ k k = 0.035 × ×1.0321× 2.d T0 × 2.267 273 0k =0.555 N/m2 Vậy tổng tổn thất ma sát là: ΣHm = Hm1 + Hm2 + Hm3 = 47.73 + 11160.855 + 0.555 = 11209.14 N/m2 c Tổn thất cục bộ:  Tổn thất cục đột mở từ ống dẫn vào caloripphe W0 F0 Ta có: W1 F1 ω 02k T H c1 = ξ ρ 0k k T0 N/m2 (V - 225) Trong đó: ω0k : tốc độ trung bình khơng khí qua kênh ống dẫn ω0k = 12.296 m/s ρ0k: khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ t = 320C Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang 38 Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tôm → ρ0k = 1.1576 kg/m3 (V - 28) Tk:nhệt độ khơng khí ống dẫn, K ttb = 32 0C → Tk = 273 + 30 = 305 K T0 = 273 K: nhiệt độ khơng khí ứng với nhiệt độ t = 00C ζ : hệ số trở lực cục Ta có: ζ = f(Re, F0/F1) xác định theo bảng N0-13 (V - 69) Re = Với: d × ω0 υ Trong đó: d0: đường kính ống dẫn, m d0 = 0.7m ω0: tốc độ chuyển động không khí ống dẫn ,m/s ω = 11.93 m/s υ : độ nhớt động học khơng khí tra theo nhiệt độ t = 320C υ = 16.192.10-6 m2/s Re = mặt khác ta có: π d 02 d  F0 = =   F1 π d  d  d × ω 0.8 × 12.296 = = 455632 υ 16.192.10 −6 Với: F0 , d0: tiết diện đường kính ống nhỏ (ống dẫn khơng khí) d0= 0.8 m F1 , d1: tiết diện đường kính ống lớn (caloriphe) d1 = 1.7 m 2 F  d   0.8  → =   =   = 0.221 F1  d1   1.7  Với Re >3.5x10-3 ζ xác định theo bảng N0 11 → ζ = 0.6106 Thay số liệu vào ta tính được: (V - 68) ω02k Tk 12.296 305 H c1 = ξ ρ 0k = 0.6106 × ×1.1.1576 × T0 273 = 59.697 N/m2  Tổn thất cục đột thu từ caloriphe ống dẫn vào phòng: W1 F1 Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 W0 F0 Trang 39 Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm Cơng thức tính: H c2 ω 02k T =ξ ρ k k N/m2 T0 (V - 225) Trong đó: ω0k : tốc độ trung bình khơng khí ống dẫn ω0k = 12.296 m/s ρ0k: khối lượng riêng không khí nhiệt độ ống dẫn ttb = 750C → ρ0k = 1.0145 kg/m3 Tk:nhiệt độ khơng khí ống dẫn, K ttb = 75 0C → Tk = 273 + 75 = 348 K T0 = 273 K: nhiệt độ khơng khí ứng với nhiệt độ t = 00C ζ : hệ số trở lực cục phụ thuộc vào Re tỉ số tiết diện F 0/F1 Tính ζ (tính theo vận tốc dòng mặt cắt nhỏ) Re = d × ω0 υ Trong đó: d0: đường kính ống dẫn, m d0 = 0.7m ω0: tốc độ chuyển động khơng khí ống truyền nhiệt,m/s ω =12.296 m/s υ : độ nhớt động học khơng khí tra theo nhiệt độ t = 750C υ = 20.35.10-6 m2/s Thay số liệu vào ta tính cuẩn số Re Re = d × ω0 × ρ 0.8 × 12.296 = = 483380.835 µ 20.35.10 −6 Mặt khác ta có: π d 02  d0  F0 = =  F1 π d12  d1  Với: F0 , d0: tiết diện đường kính ống nhỏ (ống dẫn khơng khí) d0 = 0.8 m F1 , d1: tiết diện đường kính ống lớn (caloriphe) d1= 1.7 m 2  d   0.8  F → =   =   = 0.221 F1  d1   1.7  Nhận thấy Re = 483380.835 >104 Nội suy từ bảng N0-13 (V - 69) ζ = 0.4353 Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang 40 Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm Thay số liệu vào ta tính được: H c2 ω02k Tk 12.296 348 =ξ ρ 0k = 0.4353 × × 1.0145 × T0 273 = 42.555 N/m2  Tổn Cơng thức tính:thất cục đột thu qua ống truyền nhiệt H c3 ω 02k T =ξ ρ k k N/m2 T0 Trong đó: ω0k : tốc độ trung bình khơng khí ống truyền nhiệt ω0k = 5.585 m/s ρ0k: khối lượng riêng khơng khí caloriphe nhiệt độ đầu ttb = 32 0C → ρ0k = 1.1576 kg/m3 Tk:nhệt độ khơng khí ống truyền nhiệt, K ttb = 32 0C → Tk = 273 + 32 = 305 K T0 = 273 K: nhệt độ khơmg khí ứng với nhiệt độ t = 00C ζ : hệ số trở lực cục phụ thhuộc vào Re tỉ số tiết diện F 0/F1 Tính ζ : Với: Re = d × ω0 υ Trong đó: d0: đường kính ống truyền nhiệt, m d0 = 0.06 m ω0: tốc độ chuyển động khơng khí ống truyền nhiệt,m/s ω = 5.585 m/s υ : độ nhớt động học khơng khí tra theo nhiệt độ t = 320C υ = 16.192.10-6 m2/s Thay số liệu vào ta tính chuẩn số Re Re = d × ω0 0.06 × 5.585 = = 20695.4 υ 16.192.10 −6 Mặt khác ta có: π d 02  d0  F0 = =  F1 π d12  d1  Với: F0 , d0: tiết diện đường kính ống nhỏ (ống dẫn khơng khí) d0 = 0.06 m F1 , d1: tiết diện đường kính ống lớn (caloriphe) Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang 41 Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm d1= 1.7 m 2  d   0.06  F → =   =   = 0.00125 F1  d1   1.7  Tổng số ống truyền nhiệt 271 ống nên: F0' F = 271 = 271× 002506 = 0.33875 ' F1 F1 Nhận thấy Re > 104 Nội suy từ bảng N0-13 ( V - 69) ζ = 0.3645 Thay số liệu vào ta tính được: H c3 ω02k Tk 5.5852 305 =ξ ρ0k = 0.3645 × × 1.1576 × T0 273 = 6.443 N/m2  Tổn Công thức tính:thất cục đột mở từ ống truyền nhiệt: H c4 ω02k T =ξ ρ k k N/m2 T0 Trong đó: ω0k : tốc độ trung bình khơng khí ống truyền nhiệt ω0k = 5.585 m/s ρ0k: khối lượng riêng khơng khí caloriphe nhiệt độ đầu ttb = 75 0C → ρ0k = 1.0145 kg/m3 Tk:nhiệt độ khơng khí ống truyền nhiệt, K ttb = 75 0C → Tk = 273 + 75 = 348 K T0 = 273 K: nhiệt độ khơng khí ứng với nhiệt độ t = 00C ζ : hệ số trở lực cục Tính ζ : Với: Re = d × ω0 υ Trong đó: d0: đường kính ống truyền nhiệt, m d0 = 0.06 m ω0: tốc độ chuyển động khơng khí ống truyền nhiệt,m/s ω = 5.585 m/s υ : độ nhớt động học khơng khí tra theo nhiệt độ t = 320C υ = 20.555.10-6 m2/s Thay số liệu vào ta tính cuẩn số Re Re = d × ω0 0.06 × 5.585 = = 16302.6 υ 20.555.10 −6 Mặt khác ta có: Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang 42 Đồ án môn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm π d 02  d0  F0 = =  F1 π d12  d1  Với: F0 , d0: tiết diện đường kính ống nhỏ (ống dẫn khơng khí) d0 = 0.06 m F1 , d1: tiết diện đường kính ống lớn (caloriphe) d1= 1.7 m 2  d   0.06  F → =   =   = 0.00125 F1  d1   1.7  Tổng số ống truyền nhiệt 271 ống nên: F0' F = 127 = 271× 002506 = 0.33875 ' F1 F1 Nhận thấy Re >3.5.103 Nội suy từ bảng N0-11 ( V - 68) ζ = 0.44575 Thay số liệu vào ta tính được: H c4 ω 02k Tk 5.585 348 =ξ ρ0k = 0.44575 × ×1.0145 × T0 273 = 8.99 N/m2  Tổn thất cục xe goong tạo ra: Công thức tính tương tự: H c5 ω 02k T =ξ ρ k k , N/m2 T0 ( V - 225) Trong đó: ω0k : tốc độ trung bình khơng khí phòng sấy ω0k = 2.04m/s ρ 0k: khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ trung bình phòng sấy t = 690C → ρ0k = 1.0321 kg/m3 Tk:nhệt độ trung bình khơng khí phòng sấy, K ttb = 69 0C → Tk = 273 + 64 = 342 K T0 = 273 K: nhệt độ khơmg khí ứng với nhiệt độ t = 00C ζ : hệ số trở lực cục tra theo ống đột thu Tính ζ : Ta có: π d x2 d  Fx = 42 = x  F p π d p  d p  Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang 43 Đồ án môn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm Với: Fx , dx: tiết diện đường kính tương đương xe goong Fp , dp: tiết diện đường kính tương đương phòng sấy Vì phòng bố trí dãy xe song song nên: dx = × ( Bx ).H x × ×1.4 = = 1.647 m Bx + H x + 1.4 Trong đó: Bx =1 chiều rộng xe goong Hx = 1.4 chiều cao xe goongtrong đó: 2 d  F  1.647  → x =  x  =   = 0.5278 Fp  d p   2.267  Nội suy từ bảng N0-13 ( V - 69) ζ = 0.2861 Thay số liệu vào ta tính được: H c5 ω 02k Tk 2.04 342 =ξ ρ0k = 0.2861× × 1.0321× T0 273 = 0.7697 N/m2  Tổn thất cục lưới chắn rác: Chọn lưới chắn bụi rác làm kim loại có diện tích lỗ lưới chiếm 90% diện tích tiết diện lưới Lưới đặt ống dẫn khơng khí phía trước caloriphe Cơng thức tính trở lực: H c6 ω02k =ξ ρ k , N/m2 (Thơm - 64) Trong đó: ω0k : tốc độ trung bình khơng khí qua lưới ω0k = 12.296 m/s ρ0k: khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ t = 320C → ρ0k = 1.1576 kg/m3 ζ : hệ số trở lực cục ζ = ζ x α Tính ζ0: Diện tích lỗ lưới chiếm 90% diện tích tiết diện lưới chắn → diện tích bề mặt lỗ lưới (F1) 90% diện tích ống dẫn khơng khí hay: F1 = 0.9F2 → F1/F2 = 0.9 → ζ 0= 0.14 ( V - 64) Tính α: Ta có α = f(Re) Re chuẩn số Reynold: Re = δ tb × ω υ ( V - 172) Với: δtb: đường kính trung bình dây đan lưới Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang 44 Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm chọn δtb = 0.0005 m ω : tốc độ chuyển động không khí qua lưới ,m/s chọn ω = 12.296/0.9 = 13.66 m/s υ : độ nhớt động học không khí tra theo nhiệt độ t = 320C υ = 16.192.10-6 m2/s Thay số liệu vào ta tính chuẩn số Re Re = δ tb × ω 0.0005 ×13.66 = = 421.8 υ 16.192.10 −6 Ta có: Re = 421.8 >400 theo bảng N0 - → α=1 Vậy: ζ = ζ0 x α = 0.14 x = 0.14 Thay số liệu vào ta tính được: H c6 ( V - 65 ) ω02k 12.296 =ξ ρ k = 0.14 × × 1.1576 2 = 12.25 N/m2 Vậy tổng tổn thất cục là: ΣHc = Hc1 + Hc2 + Hc3 + Hc4 + Hc5 + Hc6 = 59.697+42.555+6.443+8.99+0.7697+12.25 = 130.705 N/m2 Vậy tổng tổn thất lượng hệ thống mạng quạt là: ΣH = ΣHh + ΣHm + ΣHc = + 11209.14 + 130.705 = 11339.845 N/m2 3.Áp suất toàn phần quạt Áp suất tồn phần quạt tính gần dựa vào tổng tổn thất lượng mạng ống Pt = 1.1 x ΣH (V - 227) = 1.1 x 11339.845 = 12473.8295 N/m2 Áp suất toàn phần tương đối lớn ta đặt hai quạt, áp suất toàn phần quạt là: 6236.912 N/m2 Vậy toàn hệ thống ta đặt bốn quạt: hai quạt hút đảm bảo lưu lượng khơng khí, hai quạt hút đảm bảo áp suất toàn phần Áp suất toàn phần suất quạt sau: + Quạt hút thứ I: 6236.912 N/m2, 14055.525 m3/h + Quạt hút thứ II: 6236.912 N/m2, 14055.525 m3/h + Quạt hút thứ III: 6236.912 N/m2, 14055.525 m3/h + Quạt hút thứ IV: 6236.912 N/m2, 14055.525 m3/h Ta chọn quạt có số hiệu: Џ8-18 N09 Dựa vào áp suất toàn phần suất quạt, theo đồ thị đặt tuyến quạt ta được: ( I – 493) + Vận tốc góc: ω = 185 rad/s + Vận tốc vòng bánh xe guồng khoảng 87.15 m/s + Hiệu suất: η = 0.51 Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang 45 Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm Theo (I – 493) ta xác định kích thước trọng lượng quạt sau: Số quạt Kích thước Khối lượng A B G E N P K L L1 L2 L3 L4 H 493 625 537 581 186 523 705 580 350 550 650 100 420 363 Các mặt bích quạt dùng để nối với đường ống có số liệu sau: ( I - 492) Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang 46 Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm số Kích thước, mm quạt Bánh đai Bích cửa N0 d O B1 B2 d1 số lỗ Bích vào D D1 D2 d2 13 16 300 13 225 175 278 225 350 380 số lỗ Tính cơng suất động điện: Công suất yêu cầu động điện: N= Q × Pt × ρ × g , Kw 1000 × η tr × η q Trong đó: Q: suất quạt, Q = 7.8 m3/s Pt: áp suất toàn phần quạt, Pt = 12473.8295 N/m2 = 1271.54 mmH2O ρ: khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ 32 0C, ρ = 1.1576 kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s2 η = 0.51 hiệu suất chung quạt ηTr: hiệu suất truyền động Nối trục động trục quạt khớp trục, ta chọn ηtr = 0.98 Thay số liệu vào ta tính được: N= Q × Pt × ρ × g 7.8 × 1271.54 × 1.1576 × 9.81 = 1000 × η tr × η q 1000 × 0.98 × 0.51 N = 225.35 Kw 4.Tính cơng suất thiết lập động điện: Ta có: Nđc = k3 N , Kw (I - 464) Trong đó: Nđc:cơng suất động cơ, Kw K3: hệ số dự trữ quạt đảm bảo công suất động điện ổn định mở máy chọn k3 = 1.1 (sổ tay tập I -464) Vậy công suất thiết lập động điện là: Nđc = 1.1 x 225.35 ≈ 247.884 Kw E.TÍNH TỐN CƠ KHÍ: I ĐÁY VÀ NẮP CỦA THIẾT BỊ CALORIPHE: Nắp đáy hai chi tiết quan trọng với thân tạo thành thiết bị, chúng chế tạo loại vật liệu với vật liệu làm thân thiết bị Hình dáng Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang 47 Đồ án mơn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tôm đáy nắp thiết bị phụ thuộc vào nhiệm vụ nó, vào áp suất làm việc phươnng pháp chế tạo Đối với thiết bị làm việc áp suất thường nên ta dùng đáy nắp phẳng tròn chế tạo đơn giản rẻ tiền, bề dài đáy phép chọn cho phù hợp Các thông số nắp: + Đường kính trong: Dt = 1.7 m + Bề dài : δ = mm II.THÂN HÌNH TRỤ CỦA CALORIPHE: Là phận chủ yếu để tạo thành thiết bị trao đổi nhiệt Thân đặt nằm ngang chế tạo cách uốn vật liệu với kích thước định sau hàn ghép lại Vật liệu làm thân hình trụ làm thép CT3 Đối với thiết bị truyền nhiệt đặt nằm ngang quan hệ chiều dài L đường kính Dt xác định theo yêu cầu công nghệ sản xuất hố chất, thơng thường tỷ số L/Dt ≤ 10 Vì thiết bị trao đổi nhiệt làm việc áp suất thường nên chiều dày thân không cần dày Độ lớp chiều dày thiết bị cho thân thiết bị đặt vào hệ thống không bị biến dạng Chọn chiều dày thân thiết bị S = mm Chiều dài thân hình trụ: 3.7 m Chiều rộng thân thết bị: 1.7 m III MẶT BÍCH Các mặt bích khác dùng để nối đường ống dẫn khơng khí với thiết bị caloriphe quạt có đường kính 0.8 m Các số liệu chọn theo tiêu chuẩn sau: ( II - 417) Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang 48 Đồ án mơn học Dt Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm Kích thước nối D Db DI D0 mm 800 930 db 880 850 kiểu bích Bu-lơng Z 24 h hI 29 22 Ký hiệu Giá trị Đơn vị Công thức t1 x1 RH1 I1 27 19 83 75 T2 X2 RH2 i2 32 20 60 85 811 M20 F.BẢNG TỔNG KẾT TT Đại lượng Khơng khí ngồi trời -Nhiệt độ -Hàm ẩm -Độ ẩm tương đối -Entapy Khơng khí trước vào Caloriphere -Nhiệt độ -Hàm ẩm -Độ ẩm tương đối -Entapy Khơng khí sau gia nhiệt Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 C gẩm/kgk3 % kj/kg C gẩm/kgk3 % kj/kg Trang 49 Đồ án môn học -Nhiệt độ -Hàm ẩm -Độ ẩm tương đối -Entapy Không khí sau sấy -Nhiệt độ -Hàm ẩm -Độ ẩm tương đối -Entapy 11 12 13 14 Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tôm t3 x3 RH3 i3 75 20 128 t4 x4 RH4 I4 63 24.5 17.5 126.5 C g/kg % kj/kg C g/kg % kj/kg Năng suất nhập liệu F Lượng ẩm bốc W Xe goong + Chiều dài Lxe + Chiều rộng Rxe + Chiều cao Hxe Phòng sấy + Chiều dài Lphong + Chiều rộng Rphong + Chiều cao Hphong 1250 92.7 Kg/mẻ Kg/h 1.2 1.4 m m m 13.35 1.7 m m m Lượng không khí cần thiết theo lý thuyết Tốc độ tác nhân sấy phòng Nhiệt lượng nước mang vào Nhiệt tổn thất để đun nóng vật liệu Nhiệt tổn thất để đun nóng phận vận chuyển Nhiệt tổn thất môi trường xung quanh + Tổn thất qua tường + Tổn thất qua trần + Tổn thất qua cửa + Tổn thất qua Lkk 28522.8 kg/h Vtns 2.042 m/s qnv 41.91 kj/kg q1 65.576 kj/kg q2 39.988 kj/kg qm 523.96 kj/kg qt qtr qc qn 102.272 287.085 6.745 127.785 kj/kg kj/kg kj/kg kj/kg Nhiệt tổn thất chung Nhiệt bổ xung chung Lưu lượng khơng khí thực tế Lượng đốt cần thiết Caloriphe Σq Δ ls 641.511 -599.601 31692.28 kj/kg kj/kg kg/h D 457.982 m3/h Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang 50 Đồ án môn học + Thân - Chiều dài - Đường kính - Bề dày + Nắp - Đường kính - Bề dày 15 Quạt + Năng suất + Tổn thất lượng - Do cột hình học - Do ma sát - Tổn thất cục + Áp suất toàn phần Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tôm L R δ 3.7 1.7 0.005 m m m R δ 1.7 0.005 m m m Q 28111.05 m3/h ΣHh ΣHm ΣHc Pt 11209.14 130.705 12473.829 N/m2 N/m2 N/m2 N/m2 Trang 51 Đồ án môn học Tính tốn thiết kế hệ thống sấy tơm Sau gần hai tháng tính tốn thiết kế hệ thống sấy tôm, em học hỏi nhiều; từ bước tìm tài liệu tham khảo, bước tính tốn để có số liệu hệ thống sấy, kiến thức có ích cho em sau Dù cố gắng tham khảo tài liệu, kiến thức em hạn chế chưa thực hiểu hết vấn đề nên đồ án có nhiều sai sót Hơn tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu khác nên việc sử dụng cơng thức, số liệu tính tốn khơng tránh khỏi sai số Rất mong dẫn thêm Thầy, Cơ để em hiểu thêm vấn đề, nắm vững kiến thức ngành nghề Em xin chân thành cảm Thầy Nguyễn Văn Mười thầy cô môn tận tình hướng dẫn cho em hồn thành báo cáo Sinh viên thực hiện: Võ Ngọc Thúy Mssv: 2030366 Trang 52