đồ án: Thiết kế thiết bị buồng sấy sắn látnăng suất 200kghĐồ Án sấy Bách Khoa: Thiết kế thiết bị buồng sấy sắn látnăng suất 200kgh Đồ Án sấy Bách Khoa: Thiết kế thiết bị buồng sấy sắn látnăng suất 200kgh Đồ Án sấy: Thiết kế thiết bị buồng sấy sắn látnăng suất 200kgh
ĐỒ ÁN NHIỆT LẠNH Đề tài: Thiết kế thiết bị buồng sấy sắn lát suất 200kg/h GVHD : TS Lê Kiều Hiệp Họ tên : Nguyễn Văn Thái Anh MSSV : 20150139 Lớp : Kỹ thuật nhiệt 03 – K60 LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta trình hội nhập phát triển lĩnh vực kinh tế, đặc biệt phát triển nơng nghiệp Với khí hậu nhiệt đới gió mùa, nơng sản nước ta phong phú, đa dạng sản lượng hàng năm lớn Không tiêu thụ nước, loại nông sản nước ta đặc biệt lúa gạo, hoa đẩy mạnh xuất giới đem lại hiệu kinh tế cao Tuy có nhiều lợi song nơng nghiệp gặp phải khơng thách thức thu hoạch theo mùa vụ nên sản lượng lớn, quy trình bảo quản cịn chưa phát triển dẫn đến cung vượt cầu nên bị ép giá dẫn đến thiệt hại kinh tế cho người nông dân Để giả tình trạng phương pháp bảo quản sau thu hoạch dần phát triển để đáp ứng nhu cầu thực tế Trong sấy phương pháp thực phổ biến Với ưu điểm chi phí thấp, thời gian bảo quản lâu giúp kéo dài thời gian sử dụng nơng sản xuất sang nước khắp giới Với yêu cầu trên, việc thiết kế hệ thống thiết bị sấy phù hợp với loại nơng sản quan trọng Vì mơn học đồ án nhiệt- lạnh III, em xin trình bày đề tài “Thiết kế hệ thống sấy buồng để sấy sắn lát với suất 200 kg/h” Trong trình thực đồ án này, em xin chân thành cảm ơn bảo, định hướng tận tình thầy TS Lê Kiều Hiệp Mặc dù cố gắng tránh sai sót đồ án Vì em mong nhận góp ý quý thầy bạn để đồ án hồn thiện có ý nghĩa thực tiễn sống MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY 1.1 Nguồn gốc (theo http://iasvn.org) .5 1.2 Giá trị dinh dưỡng, công dụng 1.2.1 Giá trị dinh dưỡng 1.2.2 Công dụng 1.3 Phân bố sản lượng sắn hàng năm Việt Nam .8 1.4 Sấy sắn lát có việc cần thiết? 12 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY VÀ CHỌN PHƯƠNG PHÁP SẤY PHÙ HỢP 13 2.1 Tổng quan phương pháp sấy 13 2.1.1 Khái niệm 13 2.1.2 Động lực trình sấy .13 2.1.3 Phương pháp sấy 14 2.1.4 tác nhân sấy 14 2.1.5 Vật liệu sấy 14 2.2 Phân loại hệ thống sấy 15 2.2.1 Các hệ thống sấy lạnh 15 2.2.2 Các hệ thống sấy nóng 16 2.3 Chọn hệ thống sấy phù hợp 18 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG SẤY BUỒNG .19 3.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống sấy buồng 19 3.2: Quy trình sấy sản phẩm 20 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 22 4.1: Chọn chế độ sấy 22 4.2: Tính tốn thơng số vật liệu 23 4.3: Tính tốn q trình sấy lý thuyết 24 4.3.1: Giai đoạn I 24 4.3.2: Giai đoạn II 28 CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ 33 CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY THỰC TẾ 38 6.1 Giai đoạn I 38 6.2 Giai đoạn II 42 CHƯƠNG 7: TÍNH CHỌN CALORIFE 47 7.1 Công suất nhiệt calorife .47 7.2 Tiêu hao nước calorife 47 7.3 Xác định bề mặt truyền nhiệt calorife 47 CHƯƠNG 8: TÍNH TỐN KHÍ ĐỘNG, CHỌN QUẠT GIÓ .50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY 1.1 Nguồn gốc (theo http://iasvn.org) Cây sắn (Manihot esculenta) trồng quan trọng nhiều nước giới Năm 1772, Raynal đưa ý kiến cho sắn có nguồn gốc châu Phi Nhiều tác giả, đặc biệt Crantz (1766) cho sắn có nguồn gốc vùng nhiệt đới châu Mỹ- La-tinh trồng cách khoảng 5.000 năm (CIAT,1993) Sau đó, số tác giả khác như: Humboldt, Brown, Moreaude Jonnes, Saint-Hilaire Decandolle lại khẳng định nguồn gốc sắn châu Mỹ Đến nhà khoa học thống quan điểm đến khẳng định nguồn gốc sắn châu Mỹ, với trung tâm phát sinh nằm Đơng Bắc Braxin, cịn địa điểm Trung Mỹ Mêhico trung tâm phân hóa phụ Hiện sắn trồng hầu hết nước nhiệt đới từ 30 độ vĩ Bắc đến 30 độ vĩ Nam, tập trung nhiều châu Phi, châu Mỹ, châu Á châu Úc Ở châu Phi, sắn người Bồ Đào Nha đưa vào khoảng kỷ 16, nhiên, sắn thực phát triển châu lục vào khoảng kỷ 19, nhờ nơ lệ phóng thích mang theo kỹ thuật canh tác, chế biến sử dụng sắn Ở Ấn Độ Dương, sắn du nhập vào đảo Bourbon llede France vào năm 1738-1739 Từ đó, sắn đưa sang Madagascar năm 1875, Xiri Lanca năm 1786, từ sang Calcuta năm 1794 (Psilvestre M.Arraudeau) Ở châu Á, sắn du nhập vào Sri Lanka Calcuta vào cuối kỷ 18 Một quan điểm khác lại cho sắn người Bồ Đào Nha Goa (Ấn Độ) người Tây Ban Nha Philippines du nhập vào châu Á từ kỷ 16 Cũng châu Phi, sắn thực phát triển châu Á từ kỷ 19 Ở châu Úc, sắn trồng từ đầu kỷ 20, bang Queensland Ở châu Âu Liên Xô cũ không phát triển nghề trồng sắn Hiện sắn trồng 90 quốc gia nhiệt đới cận nhiệt đới, nguồn lương thực, thực phẩm gần 500 triệu người chiến lược sắn tồn cầu tơn vinh giá trị cạnh tranh cao sắn so với nhiều loại trồng khác, tính thích ứng rộng, hướng sử dụng đa dạng (tinh bột tinh bột biến tính, sắn lát, sắn viên để sử dụng công nghệ thực phẩm, dược phẩm, thức ăn gia súc nguyên liệu sinh học) Chỉ tính riêng từ tinh bột sắn tới 34 hướng sử dụng khác (IFAD, FAO năm 2000) 1.2 Giá trị dinh dưỡng, công dụng 1.2.1 Giá trị dinh dưỡng bảng giá trị dinh dưỡng sắn Thành phần Sắn Tỷ lệ chất khô (%) 30-40 Hàm lượng tinh bột (%) 27- 36 Đường tổng số (% FW) 0,5-2,5 Đạm tổng số (%FW) 0,5-2,0 Chất xơ (%FW) 1,0 Chất béo (%FW) 0,5 Chất khoáng (%FW) 0,5-1,5 Vitamin A (mg/100gFW) 17 Vitamin C (mg/100gFW) 50 Năng lượng (KJ/100g) 607 Yếu tố hạn chế dinh dưỡng Cyanogenes Tỷ lệ trích tinh bột (%) 22-25 Kích thước hạt bột (micron) 5-50 Amylose (%) 15-29 Độ dính tối đa (BU) 700-1100 Nhiệt độ hồ hóa (OC) 49-73 Trong thành phần dinh dưỡng tinh bột có ý nghĩa cả, hàm lượng tinh bột nhiều hay tùy thuộc nhiều vào độ già (thời gian thu hoạch) Cấu tạo: hình gậy, hai đầu vuốt nhỏ lại Tùy theo giống, điều kiện canh tác, độ màu mỡ đất mà chiều dài củ dao động khoảng 300-400mm, đường kính củ 40-60mm Củ gồm phần phần vỏ gỗ (vỏ lụa): phần bao ngoài, mỏng, chiếm 0.5-3% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu xenluloza, khơng có tinh bột, giữ cho củ khỏi bị tác động từ bên ngoài; vỏ cùi: chiếm 8-15% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu tinh bột, xenluloza, hemixenluloza; thịt sắn: thành phần chủ yếu, chiếm 77-94% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu tinh bột, xenluloza, protein số chất khác; phần lõi: chiếm 0.3-0.4% khối lượng toàn củ, trung tâm, dọc suốt từ cuống đến đuôi củ, thành phần chủ yếu xenluloza 1.2.2 Công dụng Sắn loại trồng có nhiều cơng dụng chế biến cơng nghiệp, thức ăn gia súc chế biến lương thực, thực phẩm Ở nước ta, củ sắn dùng để chế biến tinh bột, sắn lát khơ, bột khoai mì dùng để ăn tươi, tạo nhiều sản phẩm công nghiệp: bột ngọt, mì ăn liền, xiro, glucose, phụ gia dược phẩm thực phẩm, kỹ nghệ chất dính, rượu cồn, mạch nha… Sản phẩm củ sắn sử dụng phần nhỏ dạng củ tươi, lại đưa vào chế biến, gồm dạng chính: dạng sơ chế thành sắn lát khô, sắn dạng viên tinh chế thành bột Ngoài việc sử dụng làm thực phẩm loại có nhiều cơng dụng việc chữa điều trị bệnh Bài thuốc chữa cảm mạo: Sắn dây 8g, Ma hoàng, Gừng, Đại táo, Quế chi, Bạch thược, Cam thảo vị 5g, nước 600ml, sắc 200ml, chia lần uống ngày Chữa rắn cắn: Lá Sắn dây nắm giã nhỏ, vắt nước uống, bã đắp vết thương (sau xử lý vết thương) Chống ngứa mồ hôi: Bột sắn dây g, thiên hoa phấn 5g, hoạt thạch 20 g, trộn đều, rắc lên nơi ẩm ngứa Chảy máu mũi suốt ngày không ngừng, tâm thần phiền muộn: Củ sắn dây tươi giã nát, vắt lấy nước cốt, uống lần chén Rắn cắn: Giã sắn dây tươi vắt lấy nước uống, bã đắp lên nơi rắn cắn Vết thương chảy nhiều máu: Dùng sắn dây tươi giã nát, đắp vào vết thương Giải rượu: Nếu giải độc rượu nên dùng khoảng 30-40gr, sắc đậm đặc, cho bệnh nhân uống làm thể nôn hết, tỉnh lại Cảm mạo, sốt, cổ gáy cứng đơ, sợ gió, khơng mồ hơi: Cát g, ma hồng g, quế chi g, đại táo g, thược dược g, sinh khương g, cam thảo g; cho 600 ml nước, sắc 200 ml, chia lần uống ngày Trẻ nhỏ cảm phong nhiệt, nôn mửa, đau đầu, kinh sợ khóc thét: Cát 30g giã nát, gạo tẻ 50g Cát sắc với bát nước lớn, đun cạn bát, chắt lấy nước nấu cháo với gạo, thêm chút gừng sống mật ong, cho trẻ ăn ngày Cảm nắng, sốt nóng, nhức đầu, khát nước, có mồ hơi, nóng ruột, nơn ọe: Bột sắn dây 12 g hòa đường uống; dùng cát 20 g, đậu ván (sao)12 g, giã giập, sắc nước uống ngày Cảm sốt nóng, nơn ọe, khát nước, nhức đầu: Cát căn, sài hồ, chi tử, thứ 15-20 g, sắc nước uống ngày 1.3 Phân bố sản lượng sắn hàng năm Việt Nam (theo http://cayluongthuc.blogspot.com) Vùng Bắc Trung Bộ Duyên hải miền Trung Có diện tích sắn năm 2011 ước đạt 168.600 (chiếm 30,10 % diện tích sắn nước), suất đạt 17,66 tấn/ha sản lượng đạt 2.977.900 củ tươi (chiếm 30,15 % sản lượng sắn nước) Diện tích sắn nhiều tỉnh Bình Thuận, Nghệ An, Quãng Ngãi, Phú Yên Hình 1.1(thu hoạch sắn Bình Thuận) Vùng Tây Ngun Có diện tích sắn năm 2011 đạt 154.600 (chiếm 27,60 % diện tích sắn nước), suất 16,70 tấn/ha, sản lượng 2.582.200 củ tươi (chiếm 26,15 % sản lượng sắn toàn quốc) Sắn trồng nhiều tỉnh Gia Lai, Kon Tum, Đắk Lắk Đắk Nơng Hình 1.2(thu hoạch sắn Gia Lai) Vùng trung du miền núi phía Bắc Diện tích sắn năm 2011 đạt 117.200 (chiếm 20,92 % diện tích sắn tồn quốc), suất đạt 12,36 tấn/ha, sản lượng 1.448.900 củ tươi (chiếm 14,67 % sản lượng sắn toàn quốc) Sắn trồng nhiều tỉnh Sơn La, Yên Bái Hòa Bình 10 Trong đó: - k xq1 hệ số truyền nhiệt từ môi chất sấy qua tường bao xung quanh cửa - Fxq diện tích tường bao cửa - tk1 nhiệt độ trung bình khí buồng - to nhiệt độ khơng khí bên ngồi + Nhiệt độ khơng khí buồng là: 𝑡𝑘1 = 0,5 (𝑡11 + 𝑡12 ) = 0,5 (60 + 35) = 47, 50 𝐶 + Hệ số truyền nhiệt từ môi chất sấy qua tường bao xung quanh cửa: k xq1 = 1 + + 2 Tường bao xung quanh thép góc ghép tơn tráng kẽm có lớp cách nhiệt dày = 0,08m , = 0,1(W / mk ) Cửa buồng làm thép góc ghép tơn tráng kẽm có lớp cách nhiệt dày = 0,08m , ta coi mật độ dòng nhiệt truyền qua cửa qua tường Hệ số trao đổi nhiệt khơng khí buồng tới tường 1 xác định theo tài liệu sau: Khi v 5m / s ta có 𝛼1 = 6,15 + 4,18 𝑣 = 6,15 + 4,18.3 = 18,69(𝑊/𝑚2 𝐾) Trao đổi nhiệt từ tường bao đến môi trường xung quanh đối lưu tự nhiên với hệ số trao đổi nhiệt Muốn biết ta cần xác định nhiệt độ bề mặt tường tw Trị số chưa biết nên ta phải giả thiết sau kiểm tra lại Việc tính tốn theo phương pháp lặp sai số nhỏ trị số cho phép 39 Giả thiết 𝑡𝑤2 = 27,20 𝐶 ta có: 1 𝛼2 = 1,715 (𝑡𝑤2 − 𝑡0 )3 = 1,715 (27,2 − 20)3 = 3,3(𝑊/𝑚2 𝐾) 𝑞2 = 𝛼2 (𝑡𝑤2 − 𝑡0 ) = 3,3 (27,2 − 20) = 23,8(𝑊/𝑚2 ) Kiểm tra lại giả thiết: 𝑡𝑤2 = 𝑡𝑘1 − 𝑞2 ( 𝛼1 𝛿 𝜆 18,69 + ) = 47,5 − 23,8 ( + 0,08 0,1 ) = 27,150 𝐶 Với sai số so với giả thiết 0,18% giả thiết 𝑡𝑤2 = 27,20 𝐶 Từ ta tính được: 𝑘𝑥𝑞1 = 1 = = 1,155(𝑊/𝑚2 𝐾) 0,08 1 𝛿 + + + + 𝛼1 𝜆 𝛼2 18,69 0,1 3,3 𝑄𝑥𝑞1 = 𝑘𝑥𝑞1 𝐹𝑥𝑞 (𝑡𝑘1 − 𝑡0 ) = 1,155.31,16 (47,5 − 20) = 990,9𝑊 - Hệ số truyền nhiệt khí buồng qua trần là: 𝑘1𝑡𝑟 = 1 𝛿 + + 𝛼1𝑡𝑟 𝜆 𝛼2 𝑡𝑟 Ở 𝛼2 𝑡𝑟 = 𝛼2 ∗ 1,3 = 3,3.1,3 = 4,31𝑊/𝑚2 𝑘 Vậy ta có: 𝑘1𝑡𝑟 = = 1,086𝑊/𝑚2 𝐾 0,08 + + 18,69 0,1 4,31 Vậy nhiệt truyền qua trần buồng sấy là: 𝑄1𝑡𝑟 = 𝑘1𝑡𝑟 𝐹𝑡𝑟 (𝑡𝑘1 − 𝑡0 ) = 1,086.8,46 (47,5 − 20) = 252,7𝑊 - Nhiệt truyền qua buồng sấy là: Qn = qn Fn ta chọn 𝑞𝑛 = 57𝑊/𝑚2 (theo tài liệu [1]) 40 Vậy ta có: 𝑄𝑛 = 𝑞𝑛 𝐹𝑛 = 53.8,46 = 482,5𝑊 - Tổng tổn thất nhiệt vào môi trường là: 𝑄𝑡𝑡 = 𝑄𝑥𝑞1 + 𝑄1𝑡𝑟 + 𝑄𝑛 = 990,9 + 252,7 + 482,5 = 1726𝑊 = 6214𝑘𝐽/ℎ 𝑞𝑡𝑡 = 𝑄𝑡𝑡 4865 = = 23,3(𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑎) 𝑊1ℎ 266,67 - Xác định thông số trình sấy thực tế: d12 = C pk (t1 − t2 ) + d1 (i1 − ) i2 − Với: 𝑖1 = 𝑟 + 1,842𝑡1 = 2500 + 1,842.60 = 2610,5𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝑖2 = 𝑟 + 1,842𝑡2 = 2500 + 1,842.35 = 2564,5𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝛥 = 𝐶𝑛 𝑡𝑚1 − (𝑞𝑚1 + 𝑞𝑣𝑡1 + 𝑞𝑡𝑡 ) = 4,18.18 − (38,5 + 5,7 + 23,3) = −7,8𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑎 Thay vào ta có: - Độ chứa hơi: 𝑑12 = 1,01(60 − 35) + 0,0173(2610,5 − 7,8) = 0,02259(𝑘𝑔/𝑘𝑔𝑘𝑘𝑘) 2564,5 − 7,8 - Tiêu hao khơng khí thực tế: 𝑙1 = 1 = = 99,6(𝑘𝑔/𝑘𝑔𝑎) 𝑑12 − 𝑑1 0,02259 − 0,01255 - Entanpy: 𝐼12 = 𝐼11 − 𝛥 7,8 = 92,8 − = 93(𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑘𝑘𝑘) 𝑙 99 Ta nhận thấy trình sấy thực tế gần với sấy lý thuyết Vậy ta có: 𝐿1 = 26738 𝑘𝑔 ℎ , 𝑄1 = 304𝐾𝑊,𝑙1 = 99𝑘𝑔/𝑘𝑔𝑎,𝐼12 = 93𝑘𝑗/𝑘𝑔 41 6.2 Giai đoạn II - Xác định tổn thất vật liệu mang đi: Qm = Gm Cm (tm 22 − tm ) Trong đó: 𝐺𝑚2 = 𝐺2 = 200𝑘𝑔 𝐶𝑚2 = 𝐶𝑚𝑘 (1 − ꞷ22 ) + 𝐶𝑛 ꞷ22 = 1,88 (1 − 0,12) + 4,18.0,12 = 2,156(𝐾𝐽/𝑘𝑔 𝐾) 𝑡𝑚22 = 𝑡22 − ∆𝑡 = 69,16 − 20 = 49,160 𝐶, 𝑡𝑚21 = 290 𝐶 Vậy ta có: 𝑄𝑚2 = 200.2,156 (49,16 − 29) = 8690.9(𝑘𝐽) 𝑞𝑚2 = 𝑄𝑚2 8690,9 = = 72,4(𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑎) 𝑊2 120 - Xác định tổn thất nhiệt vận chuyển: Qvt = Gvt Cvt (tm 22 − tm ) -𝐺𝑣𝑡 = 274,5𝑘𝑔 - Cvt = 0,5(kJ / kg k ) nhiệt dung riêng kim loại làm xe khay 𝑄𝑣𝑡2 = 274,5.0,5 (49,15 − 29) = 2766,4(𝑘𝐽) 𝑞𝑣𝑡2 = 𝑄𝑣𝑡2 2766,4 = = 23,05(𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑎) 𝑊2 120 - Tổn thất nhiệt tỏa nhiệt vào môi trường: - Tổn thất nhiệt tường cửa: Qxq = k xq Fxq (tk − to ) Trong đó: - k xq hệ số truyền nhiệt từ môi chất sấy qua tường bao xung quanh cửa 42 - Fxq diện tích tường bao cửa - tk nhiệt độ trung bình khí buồng - to nhiệt độ khơng khí bên ngồi + Nhiệt độ khơng khí buồng là: 𝑡𝑘2 = 0,5 (𝑡21 + 𝑡22 ) = 0,5 (80 + 63,46) = 74,60 𝐶 + Hệ số truyền nhiệt từ môi chất sấy qua tường bao xung quanh cửa: 𝑘𝑥𝑞2 = 1 𝛿 + + 𝛼1 𝜆 𝛼2 Tường bao xung quanh thép góc ghép tơn tráng kẽm có lớp cách nhiệt dày = 0,08m , = 0,1(W / mk ) Cửa buồng làm thép góc ghép tơn tráng kẽm có lớp cách nhiệt dày = 0,08m , ta coi mật độ dòng nhiệt truyền qua cửa qua tường Khi v 5m / s ta có 𝛼1 = 6,15 + 4,18 𝑣 = 6,15 + 4,18.3 = 18,69(𝑊/𝑚2 𝐾) Trao đổi nhiệt từ tường bao đến môi trường xung quanh đối lưu tự nhiên với hệ số trao đổi nhiệt Muốn biết ta cần xác định nhiệt độ bề mặt tường tw Trị số chưa biết nên ta phải giả thiết sau kiểm tra lại Việc tính tốn theo phương pháp lặp sai số nhỏ trị số cho phép Giả thiết 𝑡𝑤2 = 35,60 𝐶 ta có: 43 𝛼2 = 1,715 (𝑡𝑤2 − 𝑡0 )3 = 1,715 (35,6 − 20)3 = 2,936(𝑊/𝑚2 𝐾) 𝑞2 = 𝛼2 (𝑡𝑤2 − 𝑡0 ) = 2,936 (35,6 − 20) = 45,8(𝑊/𝑚2 ) Kiểm tra lại giả thiết: 𝑡𝑤2 = 𝑡𝑘2 − 𝑞2 ( 𝛿 0,08 + ) = 74,6 − 45,8 ( + ) = 35,50 𝐶 𝛼1 𝜆 18,69 0,1 Với sai số so với giả thiết 0,3% giả thiết 𝑡𝑤2 = 35,60 𝐶 chấp nhận Từ ta tính được: 𝑘𝑥𝑞2 = 1 = = 0,837(𝑊/𝑚2 𝐾) 0,08 1 𝛿 + + + + 𝛼1 𝜆 𝛼2 18,69 0,1 2,936 𝑄𝑥𝑞2 = 𝑘𝑥𝑞2 𝐹𝑥𝑞 (𝑡𝑘2 − 𝑡0 ) = 0,837.31,18 (74,6 − 20) = 1425,4𝑊 - Hệ số truyền nhiệt khí buồng qua trần là: 𝑘2𝑡𝑟 = 1 𝛿 + + 𝛼1𝑡𝑟 𝜆 𝛼2 𝑡𝑟 Ở 𝛼2 𝑡𝑟 = 𝛼2 ∗ 1,3 = 2,936.1,3 = 3,817𝑊/𝑚2 𝑘 Vậy ta có: 𝑘2𝑡𝑟 = = 0,896𝑊/𝑚2 𝐾 0,08 + + 18,69 0,1 3,817 Vậy nhiệt truyền qua trần buồng sấy là: 𝑄2𝑡𝑟 = 𝑘2𝑡𝑟 𝐹𝑡𝑟 (𝑡𝑘2 − 𝑡0 ) = 0,849.8,46 (50,4 − 20) = 414,1𝑊 - Nhiệt truyền qua nên buồng sấy là: Qn = qn Fn ta chọn 𝑞𝑛 = 57𝑊/𝑚2 (theo tài liệu [1]) Vậy ta có: 𝑄𝑛 = 𝑞𝑛 𝐹𝑛 = 57.8,46 = 482,5𝑊 44 - Tổng tổn thất nhiệt vào môi trường là: 𝑄𝑡𝑡 = 𝑄𝑥𝑞2 + 𝑄2𝑡𝑟 + 𝑄𝑛 = 1425,4 + 414,1 + 482,5 = 2322𝑊 = 6269𝑘𝑗 𝑞𝑡𝑡 = 𝑄𝑡𝑡 4956 = = 52,2(𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑎) 𝑊2ℎ 120 - Xác định thơng số q trình sấy thực tế: 𝑑22 = 𝐶𝑝𝑘 (𝑡1 − 𝑡2 ) + 𝑑1 (𝑖1 − 𝛥) 𝑖2 − 𝛥 Với: -𝑖1 = 𝑟 + 1,842𝑡1 = 2500 + 1,842.80 = 2647𝑘𝐽/𝑘𝑔 -𝑖2 = 𝑟 + 1,842𝑡2 = 2500 + 1,842.69,16 = 2627𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝛥 = 𝐶𝑛 𝑡𝑚2 − (𝑞𝑚2 + 𝑞𝑣𝑡2 + 𝑞𝑡𝑡 ) = 4,18.29 − (72,4 + 23 + 52,2) = −26,5 kJ/kga Thay vào ta có: 1,004(80 − 69,2) + 0,0468(2647 + 26,5) = 0,0513(𝑘𝑔/𝑘𝑔𝑘𝑘𝑘) 2627 + 26,2 𝑑22 = 𝑙2 = 1 = = 223,5(𝑘𝑔/𝑘𝑔𝑎) 𝑑22 − 𝑑21 0,0513 − 0.0468 𝐼22 = 𝐼21 − 𝜑22 = 𝑝𝑘2 𝛥 15,56 = 204,2 − = 204,1(𝐾𝐽/𝑘𝑔𝑘𝑘𝑘) 𝑙2 223,5 𝑑22 𝑝 51,3.0,99333 = = 25,54% (622 + 𝑑22 ) 𝑝ℎ22 (622 + 51,3) 0,29632 𝑝 − 𝜑22 𝑝ℎ22 105 (0,99333 − 0,2554.0,29632 = = = 0,9345 𝑘𝑔/𝑚3 𝑅𝑘 (273 + 𝑡22 ) 287 (273 + 69,2) Xác định thông số hỗn hợp 45 𝑛= 𝐺ℎ 𝐿2 𝑑𝐻2 − 𝑑0 0,0468 − 0,01255 = = = = 7,67 𝐺0 𝐺0 𝑑22 − 𝑑𝐻2 0,05129 − 0,0468 𝑡𝐻2 = 𝑛 𝑡22 + 𝑡𝑜 7,67.69,2 + 20 = = 63, 5𝑜 𝐶 𝑛+1 7,67 + Phân áp suất khí sau hỗn hợp 𝑝ℎ𝐻2 =0,231 bar 𝐼𝐻2 = 𝑡𝐻2 + 𝑑𝐻2 (𝑟 + 𝐶𝑝ℎ 𝑡𝐻2 ) = 63,5 + 0,04682 (2500 + 1,9.63,5) = 186,2 𝐾𝑗/𝐾𝑔𝑘𝑘𝑘 𝜑𝐻2 = 𝜌𝑘𝐻2 𝑑𝐻2 𝑃 0,04682.1 = = 30,4 % (0,621 + 𝑑𝐻2 ) 𝑃ℎ𝐻2 (0,621 + 0,04682) 0,231 𝑝 − 𝜑𝐻2 𝑝ℎ𝐻2 105 (1 − 0,3043.0,231) = = = 0,963(𝑘𝑔/𝑚3 ) 287(273 + 𝑡𝐻2 ) 287(273 + 63,46) - tiêu hao khơng khí thực tế 𝑙2 = 223,7(𝑘𝑔/𝑘𝑔𝑘𝑘𝑎) 𝐿2 = 𝑙2 𝑊2 = 223,5.120 = 26824(𝑘𝑔) = 35787(𝑘𝑔/ℎ) - Thể tích trung bình: 𝑉2𝑡𝑏 = 𝐿2 0,5(𝜌𝑘21 + 𝜌𝑘2 ) = 35787 = 38614(𝑚3 /ℎ) 0,5 (0,918 + 0,9345) Qua tính tốn nhận thấy giai đoạn trình sấy thực tế gần với lý thuyết Vậy ta có: 𝐿2 =35787 𝑘𝑔/ℎ 𝑙2 = 223,7𝑘𝑔/𝑘𝑔𝑘𝑘𝑎 𝑄2 =178 kw 𝑞2 = 4012𝑘𝑗/𝑘𝑔𝑎 Hiệu suất sử dụng nhiệt buồng sấy η = 46 Q′1 Q2 = 299923,3 481492,76 = 62,29% CHƯƠNG 7: TÍNH CHỌN CALORIFE 7.1 Cơng suất nhiệt calorife 𝑄𝑐𝑎𝑙 = 𝑄𝑠 𝑄1 304,18 = = = 320,19𝐾𝑊 𝜂𝑐𝑎𝑙 𝜂𝑐𝑎𝑙 0,95 Ở đây: 𝑄1 nhiệt cấp cho buồng sấy giai đoạn I 𝜂𝑐𝑎𝑙 hiệu suất nhiệt calorife 7.2 Tiêu hao nước calorife 𝐷= 𝑄𝑐𝑎𝑙 𝑖ℎ − 𝑖 ′ Trong đó: - 𝑖ℎ entanpy nước vào calorife Đây bão hịa khơ bar 𝑖ℎ = 𝑖 ′′ = 2749(𝑘𝐽/𝑘𝑔) ; -𝑖 ′ entanpy nước bão hòa, 𝑖 ′ = 640(𝑘𝐽/𝑘𝑔) Vậy 𝐷= 𝑄𝑐𝑎𝑙 302,19 = = 0,151819𝑘𝑔/𝑠 = 546,5𝑘𝑔/ℎ 𝑖ℎ − 𝑖 ′ 2749 − 640 7.3 Xác định bề mặt truyền nhiệt calorife Cấu tạo calorife nước -khơng khí giới thiệu phụ lục Bề mặt truyền nhiệt calorife là: 𝐹= 𝑄𝑐𝑎𝑙 𝜂𝑐𝑎𝑙 𝑘 𝛥𝑡𝑡𝑏 Ở đây: F- bề mặt truyền nhiệt phía có cánh 47 k- hệ số truyền nhiệt 𝛥𝑡𝑡𝑏 - độ chênh nhiệt độ trung bình Hệ số truyền nhiệt k xác định theo bảng phần phụ lục để xác định trị số k cần giả thiết lưu tốc khơng khí qua calorife sau kiểm tra lại Giả thiết lưu tốc khơng khí kg/m2s ta xác định k=29,1 w/m2k Độ chênh nhiệt độ xác định theo công thức: 𝛥𝑡𝑡𝑏 = 𝛥𝑡1 − 𝛥𝑡2 𝜀 𝛥𝑡1 𝛥𝑡 𝑙𝑛 𝛥𝑡2 Trong đó: 𝛥𝑡1 = 𝑡𝑠 − 𝑡𝑘1 ; 𝛥𝑡2 = 𝑡𝑠 − 𝑡𝑘2 𝑡𝑠 nhiệt độ bão hòa nước áp suất bar;𝑡𝑠 = 1520 𝐶 𝑡𝑘1 nhiệt độ khơng khí vào calorife;𝑡𝑘1 = 𝑡0 = 200𝐶 𝑡𝑘2 nhiệt độ khơng khí khỏi calorife, 𝑡𝑘2 = 600 𝐶 𝜀𝛥𝑡 hệ số hiệu dính, 𝜀𝛥𝑡 =1 Vậy ta có: 𝛥𝑡𝑡𝑏 = 𝛥𝑡1 − 𝛥𝑡2 (152 − 20) − (152 − 60) 𝜀𝛥𝑡 = = 110,80 𝐶 𝛥𝑡1 152 − 20 𝑙𝑛 𝑙𝑛 𝛥𝑡2 152 − 60 Vậy ta có: 320,2.0,95 103 𝐹= = 94,34 𝑚2 29,1.110,8 Từ trị số diện tích bề mặt trao đổi nhiệt F=94,34 m2 ta chọn calorife Kϕ9 bảng PL1 tài liệu [1] Tiết diện thơng khí calorife fk=0,81m2 Kiểm tra lại lưu tốc khơng khí: 48 Ta có lưu tốc khơng khí ρv = 𝐿1 𝑓𝑘 = 26738 0,81.3600 = 9,169 𝑘𝑔⁄ 𝑚2 𝑠 Ta thấy lưu tốc tính tốn so với trị số chọn sai khác nhỏ chưa tới 2% Vậy chọn calorife Kϕ9 chấp nhận diện tích bề mặt trao đổi nhiệt 𝐹𝑐𝑎𝑙 = 94,34𝑚2 , trở lực calorife ∆𝑝𝑐𝑎𝑙 = 12,1 𝑚𝑚𝐻2 𝑂 49 CHƯƠNG 8: TÍNH TỐN KHÍ ĐỘNG, CHỌN QUẠT GIĨ Sơ đồ tính tốn khí động biểu diễn hình bên Lưu lượng khơng khí tính tốn lưu lượng thể tích lớn 𝑉2 = 38046(𝑚3 /ℎ) Tốc độ khơng khí tiết diện tương ứng tính tốn theo cơng thức: vkk = V1 f Ở f diện tích tiết diện tính toán tương ứng Hệ số trở lực ma sát khơng khí chuyển động bề mặt vật liệu lấy theo kinh nghiệm = 0,5 Tổn thất áp suất ma sát khơng khí chuyển động bên bề mặt vật liệu là: L W2 p1 = d đây: L - chiều dài xếp vật liệu L = Lm - khối lượng riêng khơng khí buồng sấy W- tốc độ khơng khí buồng sấy Tổn thất áp suất cục xác định theo công thức: W2 pc = Kết đưa bảng sau 50 Thứ tự Vị trí tính tốn Tốc độ Khối lượng Hệ số trở Tổn thất áp suất v(m/s) riêng ρ(kg/m3) lực ζ ∆p(N/m2) 3,2 1,0256 0,25 1,31 Côn đầu đẩy Calorife Ngoặt 90 3,2 1,0256 1,1 5,78 Ngoặt 90 2,76 1,0256 1,1 4,3 5,7 Vào khay sấy 2,76 1,0917 0,18 1,5 6,8 Ra khỏi khay 2,76 1,0917 0,25 2,08 Qua khay 2,76 1,0917 10 Ngoặt 90 3,2 1,0917 1,1 12,3 11 Vào quạt 3,2 0,963 1,1 5,4 1,0256 Tổng 121 94 246 51 Kết tổn thất áp suất thực tế 𝛥𝑝 = 246𝑁/𝑚2 𝛥𝑝𝑡𝑐 = 246 1,2 = 278,8𝑁/𝑚2 0,5 (1,0256 + 1,0917) Với lưu lượng 𝑉1 = 35787(𝑚3 /ℎ),𝛥𝑝𝑡𝑐 = 278,8𝑁/𝑚2 ta chọn quạt ly tâm ∐470𝑁 7ở phục lục 2,mục D tài liệu [1] 𝑚3 Chế độ làm việc quạt 𝑉1 = 17894 ( ℎ ),𝛥𝑝𝑡𝑐 = 278,8 𝑁/𝑚2 𝜂 = 0,55 Công suất quạt là: 𝑉 𝛥𝑝 10−3 17894.278,8.10−3 𝑁𝑒 = = = 1,524𝑘𝑊 𝜂 0,55.3600 Công suất động quạt là: 𝑁𝑑𝑐 = 𝑁𝑒 1,32 𝜑 = 1,3 = 1,981𝑘𝑊 𝜂𝑡𝑑 đây: quạt nối trực tiếp với động nên 𝜂𝑡𝑑 = Hệ số dự phòng 𝜑 = 1,3 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1, PGS.TS Hoàng Văn Chước Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB Khoa học kĩ thuật, 2006 2, GS.TSKH Trần Văn Phú Kỹ thuật sấy, NXB giáo dục việt nam, 2011 3, PGS.TS Bùi Hải-PGS.TS Trần Thế Sơn Kỹ thuật nhiệt, NXB Khoa học kĩ thuật, 2000 4, PGS.TS Bùi Hải Thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Khoa học kĩ thuật, 2003 53 ... trên, việc thiết kế hệ thống thiết bị sấy phù hợp với loại nơng sản quan trọng Vì mơn học đồ án nhiệt- lạnh III, em xin trình bày đề tài ? ?Thiết kế hệ thống sấy buồng để sấy sắn lát với suất 200... hệ thống buồng sấy Trong buồng sấy bố trí thiết bị đỡ gọi chung thiết bị truyền tải( TBTT) Nếu dung lượng buồng sấy bé TBTT khay sấy gọi tủ sấy Nếu buồng sấy lớn TBTT xe goòng với thiết bị chứa... yêu cầu đề ta chọn hệ thống sấy buồng hệ thống sấy phù hợp vì: Cơng suất u cầu 200 kg/h không lớn việc sấy gián đoạn phù hợp với công suất đặc điểm hệ thống sấy buồng Vật liệu sấy sắn thái lát dễ