Đồ án thiết kế hệ thống sấy buồng khoai tây

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I.TỔNG QUAN Nghiên cứu tính chất vật liệu sấy ……………………………………… Khái niệm chung sấy 2.1 Định nghĩa 2.2 Phân loại 2.3 Nguyên lý trình sấy 2.4 Tác nhân sấy 2.5 Thiết bị sấy Giới thiệu hệ thống buồng sấy PHẦN II TÍNH TỐN HỆ THỐNG SẤY KHOAI TÂY 11 Chương I.Tính tốn thơng số vật liệu……………… …………………….12 Chương II Tính tốn q trình sấy lý thuyết………………… ………………….13 Giai đoạn I …………………………………………………….……………13 Giai đoạn II …….………………………………………………………… 16 Giai đoạn III …………………… …………………………………………19 Chương III Xác định kích thước thiết bị ………………………… 22 Chương IV Tính tốn q trình sấy thực tế ………………………………………24 Giai đoạn I ………………………………………… ……………………….24 Giai đoạn II ……………………….…………………………………………28 Giai đoạn III …………………………………………………………………32 Chương V Tính tốn chọn Calorife ………………………………………………36 Cơng suất nhiệt Calorife……………………………… ………………36 Tiêu hao nước Calorife ……………………………………………….37 Xác định bề mặt truyền nhiệt Calorife …………………………………37 Chương VI Tính tốn khí động , chọn quạt gió ……………………….………….42 LỜI KẾT ……………………………………………………………………… 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………… 44 LỜI MỞ ĐẦU Với lợi tài nguyên thiên nhiên lớn , Việt Nam quốc gia phát triển nhanh nông nghiệp Trong năm gần nông nghiệp nước ta đạt thành tựu to lớn Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa , nước ta bắt đầu xuất nông sản với chế phẩm chúng Do việc ứng dụng cơng nghệ đóng vai trị quan trọng Trong , công nghệ sấy khâu quan trọng sau trình thu hoạch , chế biến bảo quản nơng sản Sấy q trình cơng nghệ sử dụng trình sản xuất đời sống thực tế Q trình sấy khơng q trình tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ Nó địi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao , tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Để thực q trình sấy người ta sử dụng số loại thiết bị như: sấy thùng quay, hầm sấy , sấy sàn rung ,tháp sấy , buồng sấy … thiết bị đốt nóng tác nhân thiết bị làm lạnh để làm khô tác nhân Chúng ta gọi hệ thống thiết bị thực q trình sấy cụ thể hệ thống sấy Buồng sấy hệ thống sấy đối lưu thông dụng Hệ thống sấy buồng hệ thống sấy mẻ ,năng suất khơng lớn tổ chức cho tác nhân sấy đối lưu tự nhiên cưỡng Sấy nơng sản quy trình cơng nghệ phức tạp Nó thực thiết bị sấy khác Ứng với loại nông sản ta cần chọn chế độ sấy thích hợp nhằm đạt suất cao , chất lượng sản phẩm sấy tốt tiết kiệm lượng Trong đồ án em giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy dùng cho việc sấy sản phẩm khoai tây Với nhiệm vụ , em lựa chọn cơng nghệ sấy buồng với tác nhân khơng khí gia nhiệt nhờ quạt thổi vào Đây lần tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính chất đào sâu chuyên ngành , kiến thức tài liệu tham khảo hạn chế nên em khơng thể tránh khỏi sai sót trình thiết kế Em mong thầy góp ý , bảo để em bổ sung , củng cố kiến thực cho thân Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ bảo tận tình T.S Phạm Ngọc Hưng để em hồn thành tốt đồ án Hà Nội, tháng năm 2020 Sinh viên thực Phạm Thanh Loan PHẦN I TỔNG QUAN 1.Nghiên cứu tính chất vật liệu sấy Khoai tây lồi nơng nghiệp ngắn ngày, trồng lấy củ chứa tinh bột Là loại củ mọc rễ, có nguồn gốc Nam Mỹ đưa đến châu Âu kỷ 16 sau trồng rộng rãi giới Là loại trồng phổ biến thứ tư mặt sản lượng tươi - xếp sau lúa, lúa mì ngơ Khoai tây Việt Nam chủ yếu trồng vào vụ đông, số nơi có khí hậu lạnh, Lâm Đồng, Lào Cai trồng vụ thu, vụ xuân hè Tổng diện tích trồng khoai tây hàng năm nước khoảng từ 25.000 - 30.000 ha, tập trung tỉnh đồng số tỉnh miền núi phía Bắc, tỉnh Thái Bình, Hải Dương, Nam Định Ninh Bình Khoai tây loại thực phẩm nhiều chất dinh dưỡng Có thể nói khoai tây giàu kali tất loại thực phẩm khác , giàu vitamin C , B6 , chúng tốt cho huyết áp , tốt cho tim mạch , giảm nguy tăng huyết áp , giảm nguy đột quỵ , … Chúng có lượng bưởi , cung cấp nhiều sắt loại rau củ khác Khoai tây giàu chất xơ khoáng chất đồng , mangan, Tuy nhiên khoai tây củ có thời gian thu hoạch tương đối ngắn , bảo quản tươi lại khó khăn , sản phẩm khoai tây sấy đời nhằm kéo dài thời hạn sử dụng tăng giá trị sản phẩm Khoai tây sấy có trọng lượng nhẹ không cần giữ lạnh Khoai tây sấy sản phẩm đa dinh dưỡng , thêm giải pháp cho việc hỗ trợ lương thực cứu trợ Khoai tây sấy gọn nhẹ , dễ vận chuyển bảo quản Hiện nay, quy trình chế biến khoai tây sấy gồm công đoạn sau : Khoai tây Rửa , gọt Ngâm Làm Thái sợi Sấy Đóng gói Thành phẩm Đối với củ tươi, sau thái, bề mặt thường có "nhựa" chảy làm cho khoai tây chóng bị sẫm màu bị oxy hóa Để tránh tượng này, sau thái, khoai tây ngâm nước dung dịch xử lý Khoai tây ngâm dung dịch natri sunfit (Na 2SO3) 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 thoát bớt nước Sau xử lý đưa khoai tây sấy Để giảm bớt thời gian sấy, khoai tây nên hong gió trước để làm se lớp bề mặt 2.Khái niệm chung sấy 2.1 Định nghĩa Sấy trình tách ẩm khỏi bề mặt vật liệu nhờ sử dụng nhiệt Qúa trình sấy nhằm mục đích giảm bớt khối lượng , tăng độ bền nhiệt vật liệu , bảo quản tốt vật liệu thời gian dài , sản phẩm nông sản , lương thực ; thực phẩm , giảm lượng tiêu tốn trình vận chuyển vật liệu để đảm bảo thông số kỹ thuật cho q trình gia cơng vật liệu 2.2 Phân loại Quá trình sấy bao gồm phương thức : • Sấy tự nhiên : phương pháp sử dụng trực tiếp lượng tự nhiên lượng mặt trời , lượng gió , … để làm bay nước Phương pháp đơn giản , không tốn lượng , rẻ tiền nhiên không điều chỉnh tốc độ sấy theo yêu cầu kỹ thuật nên suất thấp , phụ thuộc vào thời tiết , cần diện tích bề mặt lớn , không đảm bảo tiêu vệ sinh an tồn thực phẩm , … Do phương pháp áp dụng cho sản xuất quy mô nhỏ lẻ , hộ gia đình • Sấy nhân tạo : phương pháp sấy sử dụng nguồn lượng người tạo , thường tiến hành thiết bị sấy , cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm Sấy nhân tạo có , tùy theo phương pháp truyền nhiệt mà kỹ thuật sấy chia thành dạng : • Sấy đối lưu : phương pháp sấy cho tiếp xúc vật liệu sấy với khơng khí nóng, khói lị , …( gọi tác nhân sấy ) • Sấy tiếp xúc : phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc với nhiệt độ sấy mà tác nhân sấy truyền nhiệt gián tiếp cho vật liệu sấy qua vách ngăn • Sấy tia hồng ngoại : phương thức sấy dùng lượng tia hồng ngoại nguồn điện phát truyền cho vật liệu sấy • Sấy dịng điện cao tần : phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng tồn chiều dày lớp vật liệu • Sấy thăng hoa : phương pháp sấy môi trường có độ chân khơng cao , nhiệt độ thấp nên ẩm tự vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành mà khơng qua trạng thái lỏng 2.3 Ngun lí trình sấy Quá trình sấy trình chuyển khối có tham gia pha rắn phức tạp bao gồm q trình khuếch tán bên bên vật liệu rắn đồng thời với trình truyền nhiệt Đây trình nối tiếp nghĩa trình chuyển lượng nước vật liệu từ pha lỏng sang pha sau tách pha khỏi vật liệu ban đầu Động lực trình chênh lệch độ ẩm lòng vật liệu bên bề mặt vật liệu Qúa trình khuếch tán chuyển pha xảy áp suất bề mặt vật liệu lớn áp suất riêng phần nước môi trường khơng khí xung quanh Vận tốc tồn trình quy định giai đoạn chậm Ngoài tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ yếu tố thúc đẩy cản trở trình di chuyển từ vật liệu sấy bề mặt vật liệu sấy Trong trình sấy mơi trường khơng khí ẩm xung quanh có ảnh hưởng lớn trực tiếp đến vận tốc sấy Do cần nghiên cứu tính chất thơng số q trình sấy 2.4 Tác nhân sấy Tác nhân sấy chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách từ vật liệu sấy.Trong q trình sấy , mơi trường buồng sấy ln bổ sung ẩm từ vật liệu sấy Nếu độ ẩm không mang độ ẩm tương đối buồng sấy tăng lên đến lúc đạt cân vật liệu sấy môi trường buồng sấy , q trình ẩm vật liệu sấy ngừng lại Vì nhiệm vụ tác nhân sấy : • Gia nhiệt cho vật liệu sấy • Tải ẩm : mang ẩm từ bề mặt vật liệu vào mơi trường • Bảo vệ vật liệu sấy khỏi bị hỏng nhiệt Tùy theo phương pháp sấy mà tác nhân sấy thực hay nhiều nhiệm vụ Các loại tác nhân sấy : • Khơng khí ẩm : loại tác nhân sấy thơng dụng , dùng cho hầu hết loại sản phẩm Dùng khơng khí ẩm có nhiều ưu điểm : khơng khí có sẵn tự nhiên , không độc , không làm sản phẩm sau sấy ô nhiễm thay đổi mùi vị Tuy nhiên , dùng khơng khí ẩm làm tác nhân sấy cần trang bị thêm gia nhiệt khơng khí ( caloripher khí – bay khí – khói ) , nhiệt độ sấy không cao Thường nhỏ 500°C nhiệt độ cao thiết bị trao đổi nhiệt phải chế tạo thép hợp kim hay gốm sứ chi phí cao • Khói lị : khói lị dùng làm tác nhân sấy nâng nhiệt độ sấy lên 1000°C mà không cần thiết bị gia nhiệt , nhiên làm vật liệu sấy bị ô nhiễm bụi chất có hại 2, 2, … • Hơi q nhiệt : tác nhân sấy dùng cho loại sản phẩm dễ bị cháy nổ có khả chịu nhiệt độ cao • Hỗn hợp khơng khí nước : tác nhân sấy dùng độ ẩm tương đối cao 2.5 Thiết bị sấy Do điều kiện sấy trường hợp sấy khác nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác để phù hợp với loại vật liệu sấy riêng biệt Có nhiều cách phân loại thiết bị sấy : • Dựa vào tác nhân sấy : thiết bị sấy khơng khí hay thiết bị sấy khói lị , ngồi cịn có nhiều thiết bị sấy phương pháp đặc biệt sấy thăng hoa , sấy tia hồng ngoại , sấy dịng điện cao tần ,… • Dựa vào áp suất làm việc : thiết bị sấy chân không hay thiết bị sấy áp suất thường • Dựa vào phương pháp cấp nhiệt cho trình sấy : Thiết bị sấy tiếp xúc , thiết bị sấy đối lưu hay thiết bị sấy xạ ,… • Dựa vào cấu tạo thiết bị : phòng sấy , hầm sấy , sấy băng tải ,… • Dựa vào chiều chuyển động tác nhân sấy : chiều hay ngược chiều ➢ Chọn thiết bị , tác nhân phương pháp sấy : • Chọn thiết bị sấy : Căn vào ưu nhược điểm loại thiết bị sấy đặc điểm vật liệu sấy , khoai tây với thiết bị sấy hệ thống buồng sấy Buồng sấy hệ thống sấy đối lưu thông dụng Hệ thống sấy buồng hệ thống sấy mẻ ,năng suất khơng lớn tổ chức cho tác nhân sấy đối lưu tự nhiên cưỡng • Chọn tác nhân sấy : Khoai tây sấy thành phẩm ăn trực tiếp khơng qua chế biến yêu cầu trình sấy phải , không bị ô nhiễm , bám bụi Mặt khác sấy khoai tây không sấy nhiệt độ cao nên ta chọn tác nhân sấy khơng khí nóng 3.Giới thiệu hệ thống sấy buồng Hệ thống sấy đối lưu phổ biến ứng dụng rộng rãi thực tế hệ thống sấy buồng Bộ phận hệ thống sấy buồng buồng sấy Hệ thống sấy buồng hệ thống sấy gián đoạn Do , so với hệ thống sấy hầm suất hệ thống sấy buồng thường nhỏ Tuy nhiên đặc biệt thích hợp cần sấy nhiều loại vật liệu với suất không lớn không cần sản xuất liên tục Hệ thống sấy buồng gồm hai loại hệ thống sấy buồng đối lưu tự nhiên hệ thống sấy buồng đối lưu cưỡng Buồng sấy không gian thực q trình sấy khơ vật liệu Đây phận quan trọng hệ thống sấy Tùy theo phương pháp sấy , loại thiết bị sấy mà buồng sấy có dạng khác Đối với thiết bị sấy buồng , phận buồng sấy tủ , lớn phòng Trong thiết bị sấy hầm , buồng sấy buồng có chiều dài lớn đường hầm ( tuynen ) Trong thiết bị sấy phun , buồng sấy buồng hình trụ đứng hay nằm ngang Trong thiết bị sấy khí động , buồng sấy ống hình trụ để đứng , có chiều cao lớn 10 PHẦN II TÍNH TỐN HỆ THỐNG SẤY KHOAI TÂY Thơng số : • Năng suất : G2 = 100 kg/mẻ • Độ ẩm ban đầu khoai tây : ω1 = 80% • Độ ẩm sau sấy khoai tây : ω2= 8% • Chất tải nhiệt nước có áp suất bar • Tác nhân sấy khơng khí • Thời gian sấy = 10ℎ ứng với điều kiện sau : Chế độ sấy có giai đoạn : Giai đoạn I :Thời gian = 2h Nhiệt độ môi chất sấy vào t = 80℃ Vật liệu có độ ẩm vào Vật liệu có độ ẩm Giai đoạn II : Thời gian Vật liệu sấy có độ ẩm vào Vật liệu sấy có độ ẩm Giai đoạn III : Thời gian Vật liệu sấy có độ ẩm vào Vật liệu sấy có độ ẩm 11 11 21 = 80% = 62,3% = 3h Nhiệt độ môi chất sấy vào t12 = 70℃ 22 12 = 62,3% = 32,4% = 5h Nhiệt độ môi chất sấy vào t13 = 65 ℃ 13 = 32,4% 23 = 8% Tốc độ môi chất sấy ba giai đoạn v = m/s Trạng thái khơng khí bên ngồi t0 = 25℃ , = 85% 11 = 52 52 = 52 = ∆ + 12 −( + + 2 = 244,5 + 92 + 152,2 = 488,7 = 1759,32 5278 = 108 + 52) = 5278 ℎ = 48,87 / = 4,18.32 − (31,2 + 11,04 + 48,87) = 42,65 kJ/kgẩm -Xác định thông số trình sấy thực tế : ∆ = + 22 22 12 ( = 12 − 22) + = + ℎ 12 = + ℎ 22 12( −∆) −∆ = 2500 + 1,9.70 = 2633 / = 2500 + 1,9.50,77 = 2596, / 1,01(70 − 50,77) + 0,041 (2633 − 42,65) = 0,0492 / = 22 2596,5 − 42,65 21 = 12 ∆ − 42,65 = 178 − = 177,6 / 125 1000 = 1000 = = 122 / ẩ 49,2 − 41 22 − 12 22 22 49,2.0,99333 = = = 0.5733 = 57,33% (622 + 49,2) 0,127 (622 + 22) 52 − 99333 − 0,5733.0,127 10 22 = = = 0,991 / 287(273 + 50,77) ( 273 + 22) -Xác định thông số hỗn hợp : = ℎ = = − = 22 − 41 − 18,4 = 2,75 49,2 − 41 30 = = = 44 ℃ 2,75 50,77 + 22 + 25 +1 = 0,09 = + 2( + ℎ 2 2,75 + ) = 44 + 0,041( 2500 + 1,9.44) = 150 / = 41.0,99333 = = 0,6743 = 67,43 % ( 622 + 49,2) 0,09 ( 622 + − 22) 99333 − 0,6743.0,09 10 = = = 1,025 / 287(273 + 44) (273 + 2) + Tiêu hao khơng khí thực tế : l2 = 122 kg/kgẩm L2 = l2.W2 = 122.108 = 13176 kg = 4392 kg/h = 4392 = = 4532 /ℎ ( + 1 ) (0,947 + 0,991) 2 + Tiêu hao nhiệt thực tế : 2 = 2( = 12 − 2) = 122 (177,6 − 150) = 3368 / ẩ 2 = 3368.108 = 357008 -Lập cân nhiệt : + Nhiệt đưa vào hệ thống : + Trong : = 02 = 2ℎ 02 = = 0 02ℎ = = 344971 2 = 4392 2,75 72 = 114990 /ℎ Qv = 357008 + 344971 = 701979 kJ 31 + Nhiệt đưa khỏi hệ thống : = + ′22 + 12 + 52 Trong : Q12 nhiệt hữu ích 12 = 2[ + ℎ − 12] = 264583 = 108[2500 + 1,9.44 − 4,18.32] Q’22 tổn thất nhiệt khí : ′22 = ′2 ′2 = + 0( + ℎ 2) = 44 + 0,0184(2500 + 1,9.44) = 91,54 / Q’22 = 91,54 43922,75 = 146198 kJ/h = 438593 kJ QR = 264583 + 438593 + 3370,63 + 5278 = 706546,63 kJ Sai lệch : ∆ = − ∆ ∆%= = 701979 − 706546,63 = −4567,63 4567,63 100% = 701979 100% = 0,65 % Hiệu suất sử dụng nhiệt buồng sấy : 264583 ɳs = 2= 357008 = 0,741 = 74,1% Giai đoạn III + =Tổn thất nhiệt( do−vật liệu : 3 23 13 ) Trong : Gm3 = G2 = 100 kg Cm3 =1,88(1 - ) + 4,18 = 1,88(1 – 0,08) + 4,18.0,08 = 2,064 kJ/kgK 23 23 Nhiệt độ vật liệu vào giai đoạn tm13 = tm22 = 40,77℃ 32 Nhiệt độ vật liệu khỏi giai đoạn tm23 = t23 - ∆ = 58,26 – 10 = 48,26℃ Vậy ta : Qm3 = 100.2,064.(48,26 – 40,77) = 1546 kJ = 1546 = = 43 / ẩ 36 + Tổn thất thiết bị vận chuyển : =( − 23 13) = 272.0,5(48,26 − 40,77) = 1018,64 = = 1018,64 = 28,3 / ẩ 36 + Tổn thất nhiệt vào môi trường xung quanh : = .∆ 3 = 1 + + 13 23 Các hệ số trao đổi nhiệt = = 13 12 = 14,51 / 11 , xác định 23 tương tự giai đoạn , ta có = 3,958 / 23 Vậy ta : = + = 0,933 / + 0,075 0,1 14,51 3,958 Qxq3 = 0,933.7,52.[0.5(65+58,26) – 25] = 257 W + Tổn thất nhiệt qua trần : = ∆ 3 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu từ trần tới khơng khí bên ngồi : 23 = 1,3 = 5,145 / Vậy ta có : = 1 + = = 0,988 / 0,075 + + + 14,51 0,1 5,145 13 Qtr3 = 0,988.2,67.[0,5(65+58,26) – 25] = 96,6 W + Tổn thất nhiệt qua : 33 = = 57.2,67 = 152,2 + Tổn thất nhiệt vào môi trường : Q53 = + + = 257 + 96,6 + 152,2 3 = 505,8 W = 1821 kJ/h = 9104 kJ 1821 53 53 = = ∆ = −( 13 = 253 / + + 53) = 4,18.40,77 – ( 43+28,3 +253 ) = - 154 kJ/kg ẩm -Xác định thông số trình sấy thực tế : ( = 22 13 − 23) + = ℎ 13 + = ℎ + 23 = −∆) −∆ = 2500 + 1,9 65 = 2623,5 / 23 = 2500 + 1,9.58,26 = 2610,7 / 1,01(65 − 58,26) + 0,0241(2623,5 − 154) 1000 = 13( 1000 = = 0,027 / 2610,7 − 154 = 344,8 / ẩ 27 − 24,1 23 − 13 ∆ 23 = 13 182 = 128,23 − − = 127,7 / 344,8 23 = 23 (622 + ( 53 = = 0,182 27.0,99333 = = 0,227 = 22,7% (622 + 27)0,182 23) 53 ) − 23 99333 − 0,227.0,182 105 53 = = 23 = 1,001 / 287(273 + 58,26) ( 273 + 23) -Xác định thông số hỗn hợp : 34 = = = 1,96 24,1 − − 18,4 27 − 24,1 23 − = 23 + 1,96.58,26 + 25 = = 47 ℃ +1 3 = 0,105 = + 3( + ℎ 3) = 109,4 / = 1,96 + = 47 + 0,0241(2500 + 1,9.47) ( 622 + − 24,1.0,99333 = (622 + 23) = 0,35 = 35 % 27) 0,105 99333 − 0,35.0,105 105 = = = 1,04 / 3 287(273 + 47) (273 + 3) -Tiêu hao khơng khí thực tế : l3 = 344,8 kg/kgẩm L3 = l3.W3 = 344,8.36 = 12412,8 kg = 2482,5 kg/h = = 3 2482,5 13 = 2518 /ℎ 0,986 2482,5 = = = 2498,7 ( + 13 ) /ℎ (0,986 + 1,001) 23 + Tiêu hao nhiệt thực tế : = 3( 13 = − 3) 33 = 344,8(128,23 − 109,4) = 6493 / ẩ = 6493.36 = 233748 = 46749,6 ℎ = 129,86 - Cân nhiệt hệ thống : + Nhiệt đưa vào hệ thống : + Trong : = 03 = 35 = ℎ = 0 = 72 = 91194 /ℎ 2482, 1,96 Q03 = 0ℎ = 91194.5 = 455970 + Nhiệt đưa ra+ khỏi hệ thống : + ′ + = 13 Trong : ′23 = ′2 = + 23 ( + ′2 3 + 2482,5 93,8 = 118805 ′23 = 1,96 13 53 ) = 47 + 0,0184(2500 + 47) = 93,8 / ℎ = 3[ + ℎ = 594027 ℎ − 13] = 36[ 2500 + 1,9.47 − 4,18.40,77] = 87080 Qv = Q3 +Q03 = 233748 + 455970 = 689718 kJ QR = 87080 + 594027 + 1546 + 1018,64 + 9104 = 692775,64 kJ Sai lệch : ∆ = − ∆ ∆%= = −3057,64 3057,64 100% = 689718 100% = 0,44% Hiệu suất sử dụng nhiệt buồng sấy : ɳs = = 13 = 87080 = 0,372 = 37,2 % 23 233748 Chương V Tính tốn chọn calorife Cơng suất nhiệt calorife = ɳ = ɳ Ở : + Q1 – nhiệt cấp cho buồng sấy giai đoạn I , Q1 = 74,4 kW 36 + ɳcal – hiệu suất nhiệt calorife , ɳcal = 0,95 Vậy : = 0,95 74,4 = 78,3 Tiêu hao nước calorife = , / − ′ ℎ Trong : + ih entanpi vào calorife Đây nước bão hịa khơ bar ih = i’= 2749 kJ/kg + i’ entanpi nước bão hòa , i’= 640 kJ/kg Vậy : = 74,4 = 0,035 = 127 /ℎ 2749 − 640 Xác định bề mặt truyền nhiệt calorife + Bề mặt truyền nhiệt calorife : ɳ = ∆ Ở : F- bề mặt truyền nhiệt phía có cánh k - hệ số truyền nhiệt ∆ - độ chênh nhiệt độ trung bình Gỉa thiết lưu tốc khơng khí kg/ 2s ta xác định k = 22,9 W/ 2K Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình xác định theo cơng thức : ∆ = ∆ +∆ ∆ ∆ ∆ 37 Trong : ∆ = + + + + − ∆2= ts : nhiệt độ bão hòa nước áp suất bar , ts = 152℃ − tk1: nhiệt độ khí vào calorife , tk1 = t0 = 25℃ tk2 : nhiệt độ khơng khí khỏi calorife , tk2 = 80℃ ∆ : hệ số hiệu đính , ∆ =1 Vậy ta có : ∆ (152 − 25) − (152 − 80) = 152 − 25 = 97 ℃ 152 − 80 Vậy : = 78,3 0,95 103 = 33,5 22,9 97 Ta chọn kích thước calorife : + Chiều dài: 400 mm + Chiều rộng: 250mm + Đường kính mơi chất vào: 100mm a, Trở lực đường ống từ miệng quạt đến calorife - Chọn đường ống dẫn làm tơn sơn có độ nhám = 10−4 Chọn chiều dài ống = 180 Đường kính ống: 100mm ➢ Trở lực ma sát Vận tốc khơng khí đường ống - 1= 1 3 Trong : V1 = 6675 m /h = 1,85 m /s = 3,14 0,1 = = 7,85 10−3 4 Suy = *Tại 1,85 = 23,5( ) 7,85.10−2 = 23℃ ∶ 38 - = 1,047 ( / ) - Chuẩn số Re: = 15,53 × 10 1 = × −6 ( /) 23,5 × 0,1 = = 151320 > 4000 −6 15,53 × 10  Khơng khí ống theo chế độ chảy xốy - Giá trị hệ số ma sát tính theo cơng thức: 100 = 0,1(1,46 × 0.25 100 10−4 )0.25 + + = 0,1 (1,46 × = 0,02 ) 0,1 1517707 - Vậy trở lực ma sát ống từ miệng quạt đến calorifer là: 0,18 23,52 ∆ = ❖ × × × = 0,02 × × 1,047 × 0,1 = 0,02 ( / 2) Trở lực cục Ở ống khuếch tán hình chữ nhật có, ta chọn: =(1- )2=(1)2 = 0,99 0,1×0,095 1,57×1,152 = 0,99×1,185×  ∆ = ×  = 352 N/m2 2 Vậy trở lực ống từ miệng quạt đến calorifer là: ∆ b 24,5 =∆ +∆ 1=6,76+352 = 358,76 N/m2 Trở lực đoạn ống thẳng từ calorifer đến buồng sấy - Chiều dài ống = 0,2 Đường kính ống 0.1m ❖ Trở lực ma sát - Vận tốc khí đường ống là: 2 = Trong đó: V2 = 4902,43 × 2 =  = 7,85.10 1,36 /h = 1,36 3/s = 3,14 × 0.12 = 7,85.10−2( −2 2) = 17,3( / ) 39 *Tại = 52℃: = 1.02 ( / 3) = 23,13 × 10−6( 2/ ) - - Chuẩn số Re: 2 = × 17,3 × 0,1 = = 74795 > 4000 −6 23,13 × 10  Khơng khí ống theo chế độ chảy xốy - Giá trị hệ số ma sát tính theo cơng thức: 100 0,25 ) = 0,1(1,46 × + = 0,1 (1,46 0,25 100 10−4 × + ) = 0,02 0,54 74795 - Vậy trở lực ma sát ống từ miệng quạt đến calorifer là: ∆ = × 2 2 × × 2 ❖ = 0,02 × 0,2 × 1.02 × 0,54 5,92 = 0,13 ( ) 2 Trở lực cục Ở ống khuếch tán hình chữ nhật có, ta chọn: =(1- )2=(1)2=0,99 0,1×0,2 1,57×1,152 = 0,99×1.02×  ∆ = × ×  17,3 =15.1 N/m2 2 Vậy trở lực ống từ miệng quạt đến calorifer là: ∆ =∆ +∆ 2=0,13+ 15,1 =15,23 N/m2 c Trở lực calorifer Chọn theo kinh nghiệm ∆ = 70 N/ d Trở lực đoạn ống kiểu vát vào buồng sấy: Chọn theo kinh nghiệm ∆ = 20 N/ Trở lực buồng sấy: Buồng sấy có tầng sấy xe goong song song nhau, khay cách 50mm Như vậy, coi khơng khí qua kênh có kích thước sau: e Buồng sấy có khay sấy xe gng song song nhau, mm, khoảng thơng khí khay dk=50mm -6 Chọn độ nhám khay: =10 m 40 Vận tốc đường ống là: ωB=1,7 /s Tại t = 52℃: = 1.02 / v - = 23,13 ì 10 / ã Trở lực cục xe vào: = 0,18×1.02× ∆ 1,7 = × × = 0,265N/m2 2 2 Với=0,18 trở lực cục xe vào • Trở lực ma sát xe : ∆ = λ× × × 2 Chuẩn số Re : 1,7×0,074 Re = × = 23,13×10 = 5438,82>4000 −6 → Khơng khí ống theo chế độ chảy rối Giá trị hệ số ma sát tính theo cơng thức : + 100 )0,25 100 10−6 = 0,1 × (1,46 × = 0,1 × (1,46 × + 0,54 )0,25 = 0,037 5438,82 → Vậy trở lực ống từ miệng quạt đến calorifer : ∆ = λ× × × 0,74 × = 0,037 × 0,105 Trở lực cục xe =0,25×1.02× ∆ = × 1.02 × × × 1,7 1,72 × = 0,77 N/ 2 =0.37 N/m2 2 Với =0,25 trở lực cục xe Vậy : ∆ 5=∆ +∆ +∆ =0,21+0,77+0,37= 1,35N/m2 2.2 Áp suất động khí =1,05 / Tại t= 37℃ có: đ Chọn tốc độ thải khí : Suy : = × = × 2 = m/s = 1,05× =13,12 N/m2 đ 2 Tổng trở lực hệ thống : 41 ∆ =∆ 1+∆ 2+∆ 3+∆ 4+∆ 5+ đ= 78.87 +12.74 +70 +20 +1,35 +13,12=196.08 N/m2 Chương VI Tính tốn khí động , chọn quạt gió - 0=3906,25×1,293=4563,8 m3/h Ta có suất V0= 1,052 0là khối lượng riêng khơng khí khơ điều kiện tiêu chuẩn, khối lượng riêng khơng khí khơ nhiệt độ trung bình ∆ =25+702 =47,5℃ Với ∆p= 138,62 / chọn chế độ làm việc quạt li tâm II 4-70, No5, có hiệu suất ƞ=0,6 Cơng suất quạt × ∆ × 10−3 4563,8 × 138,62 × 10−3 = = = 0,3 ŋ × 3600 0,6 × 3600 - Cơng suất động chạy quạt là: 0,3 đ 0,3 × = = × 1,2 = 0,36 ŋ 42 LỜI CẢM ƠN Thông qua đồ án thiết kế hệ thống sấy buồng, em ôn lại kiến thức lý thuyết học học phần Quá trình thiết bị chuyển khối môn học khác, học cách tính tốn thiết kế hệ thống sấy buồng thực tế Đồ án giúp em làm quen với việc tìm tài liệu tra cứu, học cách tính tốn khí giúp em nắm mối quan hệ lý thuyết thực tế Đối với hệ thống sấy buồng này, việc thiết kế, tính tốn dựa nhiều vào cơng thức thực nghiệm, cho nhiều tài liệu khác Mặt khác nguyên liệu sấy khoai tây chưa có nhiều tài liệu tham khảo nên q trình em sử dụng số liệu thay khác Việc sử dụng công thức, số liệu khơng tránh khỏi sai sót q trình tính tốn tạo nên sai số Để thiết kế xác ta cần lập hệ thống hoạt động thử để kiểm tra chọn chế độ làm việc tối ưu Đồng thời, việc thiết kế hệ thống dựa nhiều tài liệu lý thuyết khơng có thực tế kinh nghiệm, nên có nhiều điểm chưa thật hợp lý, em mong nhận góp ý, hướng dẫn thêm thầy để hệ thống hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, 2002 Trần Văn Phú,Kỹ thuật sấy, NXB Giáo dục,2008 Phạm Thị Tải, Trương Đích, Cơng nghệ sản xuất bia, NXB Lao Động-Xã Hội,2005 Nguyễn Văn Lụa, Kĩ thuật sấy vật liệu, NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM, 2001 Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB Khoa Học Kỹ Trần Xoa tác giả, Sổ tay q trình- thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 1, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1999 Trần Xoa tác giả, Sổ tay q trình- thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 2, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1999 Tôn Thất Minh tác giả trình thiết bị chuyển khối, tập 1, NXB ĐHBKHN 2016 44 ... nhân sấy khơng khí nóng 3.Giới thiệu hệ thống sấy buồng Hệ thống sấy đối lưu phổ biến ứng dụng rộng rãi thực tế hệ thống sấy buồng Bộ phận hệ thống sấy buồng buồng sấy Hệ thống sấy buồng hệ thống. .. ưu nhược điểm loại thiết bị sấy đặc điểm vật liệu sấy , khoai tây với thiết bị sấy hệ thống buồng sấy Buồng sấy hệ thống sấy đối lưu thông dụng Hệ thống sấy buồng hệ thống sấy mẻ ,năng suất... trình sấy cụ thể hệ thống sấy Buồng sấy hệ thống sấy đối lưu thông dụng Hệ thống sấy buồng hệ thống sấy mẻ ,năng suất không lớn tổ chức cho tác nhân sấy đối lưu tự nhiên cưỡng Sấy nông sản quy