Tài liệu Chương 4: Các kich thước cơ bản của thiết bị Tiết diện thông gió doc

Chương 4: Các kich thước cơ bản của thiết bị Tiết diện thông gió của buồng là: F kh = v V max = 2*3600 10124 = 1,41 m 2 ở đây V max =V tb3 = 10124 [m 3 /h] là lưu lượng không khí lớn nhất qua buồng. v là tốc độ môi chất trong buồng sấy chọn 2m/s Chọn chiều dài nhất vật liệu trên xe L m = 1.5m .Tính chiều cao thông gió là: H kh = m kh L F = 94.0 5.1 41.1  , m S ố tầng khay vật liệu trong hầm : m= k kh h H = 19 05.0 94.0  tầng h k là khoảng không khí trên 1 khay. chọn h k = 0.05 Chiều cao vật liệu là: H m =m(h k -h m )= 19(50+30) =1520 mm (h m là chiều dày vật liệu trên khay ,h m = 30 mm) Chi ều cao xe goòng: H x =H m +  H x =1520+150=1670 mm (  H x là chiều cao bánh xe,  H x = 150 mm) Chi ều cao bên trong buồng: H = H x + ΔH = 1670 + 80 = 1750 mm (ΔH l à khoảng cách giữa vật liệu trên khay trên cùng tới trần buồng ΔH = 80 mm) Tổng diện tích khay sấy là F kh = 64 25 1600 1 1  g G m 2 g1 là khối lượng vật liệu trên khay sấy. Diện tích 1 tầng khay sấy : F 1kh = 37.3 19 64  m F kh m 2 Chiều rộng chất vật liệu là : B m = 25.2 5.1 37.3 1  m kh L F m Chi ều rộng bên trong buồng là: B=B m +2  B = 2.25 +2*0.5 =3.25 m  B là chiều rộng kênh dẫn khí: ΔB = 0.5 m. Chiều dài bên trong buồng là : L=L m +2,  L = 1.5 + 2*0.1 = 1.7 m Chi ều cao phủ bì của buồng là: H N =H+  H T + P   ΔH T - chiều cao để bố trí thiết bị ( calorife, quạt gió), ΔH T = 0.7 m; δ - chiều dày thành buồng,δ = 80 mm; δ p - chiều dày lớp trần phụ, δ p = 70 mm. V ậy: H N = 1.750 + 0.7 + 0.08 + 0.07 = 2.6 m Chi ều rộng phủ bì của buồng B N =B+2  = 3.25 + 2*0.08 = 3.41 m Chi ều dài phủ bì của buồng L N =L+2  = 1.7 + 2*0.08 =1.86 m Di ện tích xung quanh của buồng F xq =2(B N + L N ) H N = 2*(3.41 + 1.86)*2.6 = 27.404 m 2 Diện tích trần và nền F tr = L N . B N = 1.86*3.41 = 6.34 m 2 Kích thước xe gòng Chi ều rộng xe : B xe = 75.0 3 25.2 3  m B m Chi ều dài xe : L xe = 75.0 2 5.1 2  m L m Chi ều cao xe là: H xe = 1.67 m Như vậy trong hầm bố trí 6 xe Kích thước khay sấy: Chiều dài: l kh = 0.74 m Chiều rộng: b kh = 0.74 m Di ện tích một khay là: f kh = b kh .l kh = 0.74*0.74 = 0.5476 m 2 Số lượng khay là: n kh = 6*19 = 114 khay Kh ối lượng vật liệu trên một xe: g xe = 1600/6 = 266,66 kg C ấu tạo xe goòng được thể hiện như sau: Hx Hm Lx B x Khối lượng 1 xe: m xe = 50 kg Kh ối lượng khay sấy: m kh = 28 kg Kh ối lượng xe trong hầm: G xe = 6(50+28) = 468 kg Kh ối lượng 1 xe cả vật liệu: G mv = 266,66 + 78 = 344,66 kg 3.5 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH S ẤY THỰC TẾ 1. Giai đoạn 1 Xác định tổn thất do vật liệu mang đi: Q m1 = G m1 .C m1 (t m11 – t m21 ) Trong đó: G m1 = G 21 = 880 kg C m1 = C mk (1 - ω 21 ) + C n ω 21 = 1.88(1 - 0.64) + 4.18*0.64=3.352 kJ/kgK t m2 = t M1 = 32 o C t m1 = t M0 =23 o C V ậy ta có: 1 k1 0 w 2 2     t t t Q m1 = 880*3.352(32-23) = 26548 kJ 872.36 720 26548 W 1 1 1  m m Q q kJ/kg ẩm Xác định tổn thất nhiệt do thiết bị vận chuyển: Q vt = G vt *C vt (t m2 – t m1 ) G vt = 6(m xe + m kh ) = 6(50+28) = 468 kg C vt = 0.5 kJ/kgẩm là nhiệt dung riêng của kim loại xe và khay. Q vt = 468*0.5(32-23) =2106 kJ 925.2 720 2106 W 1 1  vt vt Q q kJ/kg ẩm Tổn thất nhiệt do nhiệt toả nhiệt vào môi trường Tổn thất nhiệt qua tường và cửa: Q xq1 = k xq1 .F xq (t k1 - t 0 ) trong đó: k xq1 - hệ số truyền nhiệt từ môi chất sấy qua tường bao xung quanh v à cửa; F xq - diện tích tường bao và cửa; t k1 - nhiệt độ trung bình của khí trong buồng; t 0 - nhiệt độ không khí bên ngoài. Nhi ệt độ khí trong buồng là: t k1 = 0.5(t 11 + t 21 ) = 0.5(65+40) = 52.5 o C 2111 1 11 1      xq k Tường bao xung quanh làm bằng thép góc ghép các tấm tôn tráng kẽm có lớp cách nhiệt dày δ = 0,075 m, λ = 0,1 W/nK. Cửa buồng sấy cũng làm bằng thép góc ghép tôn tráng kẽm, ở giữa là lớp cách nhiệt dày 0,075 m, như vậy ta coi mật độ dòng nhiệt qua cửa và tường bao là như nhau. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của khí trong buồng tới tường là α11 được xác định như sau: Khi v < 5 m/s ta có α11 = 6,15 + 4,18v , W/m2K Vậy α 11 = 6,15 + 4,18 * 2 = 14.51 W/m2K Trao đổi nhiệt từ tường bao đến không khí bên ngoài là đối lưu tự nhiên với hệ số trao đổi nhiệt α 21 . Muốn xác định α 21 cần biết nhiệt độ bề mặt tường t w2 . Trị số này chưa biết nên phải giả thiết sau đó kiểm tra lại. Việc tính toán theo phương pháp tính lặp cho đến khi sai số nhỏ hơn trị số cho phép. Giả thiết: t w2 = 31.5 o C, Δt 2 = t w2 – t 0 =7.5 o C Theo tài li ệu ta có: α 0 = 3,29 W/m 2 K và hệ số hiệu đính theo nhiệt độ φ T = 0,975. V ậy ta được: α 21 = α 0 .φ T = 3.29*0.975 =3.207 W/m 2 K q 2 = α 21 .Δt = 3.207*7.5 =24.06 W/m 2 K Ki ểm tra lại giả thiết: Cqtt o kw 8.32 1.0 075.0 51.14 1 06.245.52 1 11 212                     Sai số so với giả thiết là 0.9% như vậy giả thiết t w2 = 31.5 là đúng. α 21 = 3.207 W/m 2 K T ừ đó ta tính được: Kk xq 2 1 W/m89.0 207.3 1 1.0 075.0 51.14 1 1    Q xq1 = 0.89*27.404*(52.5-25)=670 W H ệ số truyền nhiệt của khí trong buồng qua trần là: tt tr k 21 11 1      Trong đó: α 2tr = 1.3*α 21 =1.3*3.207 = 4.169 W/m 2 K V ậy ta có: Kk tr 2 W/m944.0 169.4 1 1.0 075.0 51.14 1 1    Nhiệt truyền qua trần buồng sấy là: Q tr = k tr .F tr (t k1 – t 0 ) = 0.944*6.34(52.5-25) = 164.6 W Nhi ệt truyền qua nền buồng sấy: Q N = q N .F N Theo Sách tính toán hệ thống sấy [Trần Văn Phú]: q N = 57 W/m 2 Vậy ta có: Q N1 = 57*6.34 = 361.38 W T ổng tổn thất nhiệt vào môi trường là: Q 51 = Q xq1 + Q tr1 + Q N1 = 670 + 164.6 + 361.38 = 1196 W = 4305.6 kJ/h 84.47 90 6.4305 W 1h 51 51  Q q kJ/kg ẩm Từ đó ta xác định được: Δ = C n .t m1 – (q m1 + q vt1 +q 51 ) = 4.18*23 - (36.872+2.925+47.84) = 8.503 kJ/Kg ẩm Xác định các thông số của quá tr ình sấy thực tế:    1 1121 21 )()( i idttC d pk + i 1 = r + C ph t 1 = 2500 + 1.9*65 =2623 kJ/kg i 2 = r + C ph t 2 = 2500 + 1.9*40 =2576 kJ/kg 0275.0 503.82576 )503.82623(0173.0)4065(01.1 21    d kg/kg kkkhô 98 3.175.27 10001000 12 1      dd l kg/kg ẩm 29.110 98 503.8 38.110 1121    l II kJ/kg kkkhô Qua tính toán nh ận thấy rằng giai đoạn 1 quá trình sấy thực tế gần với lý thuyết. Vậy ta có: L 1 = 9000 kg/h l 1 = 100 kg/kg ẩm Q 1 =61,99 kW q 1 = 4138 kJ/kg ẩm 2.Giai đoạn 2 Tổn thất nhiệt do vật liệu: Q m2 = G m2 .C m2 (t m22 –t m12 ) trong đó: G m2 = G 22 = 520 kg C m2 = 1.88(1-0.39)+4.18*0.39= 2.777kJ/kgK Nhi ệt độ vật liệu vào giai đoạn 2 là t m12 = t m21 = 32 o C Nhiệt độ vật liệu ra khỏi giai đoạn 2 là t m22 = t 22 –Δt (Δt chọn khoảng 10 ÷ 20 0 C). V ậy ta có: t m22 = 68.6 - 20 = 48.6 o C V ậy ta có: Q m2 = 520*2.777(48.6-32) = 23971 kJ 7.66 360 23971 W 2 2 2  m m Q q kJ/kg ẩm Tổn thất do thiết bị vận chuyển: Q vt2 = G vt .C vt (t m2 – t m1 ) = 468*0.5(48.6-32) = 3884.4 k 79.10 360 4.38844 W 2 2 2  vt vt Q q kJ/kg ẩm Tổn thất nhiệt vào môi trường xung quanh: Q xq2 = k xq2 .F xq .Δt 2 2212 2 11 1      xq k Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của khí bên trong buồng sấy α 12 = 14.51 W/m 2 K, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu từ bề mặt tường tới không khí bên ngoài được xác định tương tự giai đoạn 1 ta được α 22 = 3.7 W/m 2 K. V ậy ta được: 918.0 7.3 1 1.0 075.0 51.14 1 1 2    xq k W/m 2 K Nhi ệt độ trung bình của khí trong buồng t k2 = 74.3 o C Q xq2 = 0.918.27.404(74.3-25) = 1240.2 W T ổn thất nhiệt qua trần: 12 22 2 80 68.33 74.3 2 2 o k t t t C      Q tr2 = k tr2 .F tr .Δt 2 = 0.974*6.34*(74.3-25)= 304.4 W KmWk tr tr 2 212 2 /974.0 81.4 1 1.0 075.0 51.14 1 1 11 1         Trong đó : α tr2 = α 22 .1,3 = 3.7 *1.3 = 4.81 W/m 2 K T ổn thất nhiệt qua nền Q N2 =q N .F N = 57*6.34 = 361.38 W T ổng tổn thất nhiệt vào môi tường Q 52 = Q N2 + Q tr2 + Q xq2 = 361.38 + 304.4 + 1240.2 =1905.95W=6861.5 kJ/h = 54892 kJ . q 52 = 52 2 Q W = 5.152 360 54892  kJ/kg ẩm  =C nt .t m12 -(q m2 +q vt2 +q 52 ) = 4.18*32- (66.7+10.79+152.5) = - 96.23 kJ/kg ẩm Xác định các thông số của quá trình sấy thực tế Quá trình sấy thực tế được biểu diễn trên hình 3.6. Ta có: I 22 = I 12 + l  d 22 = 071.0 23.9677.2629 )23.962652(0656.0)33.6880(01.1 )()( 2 1122212       i idttC pk , kg/kgkkk i 1 = r + C ph t 12 =2500+1.9*80=2652kj/kg i 2 = r + C ph t 22 =2500+1.9*68.33=2629.77 kj/kg I 21 = I 12 - l  = 254 - 2.185 23.96 =253.48 kj/kgkkk l 2 = 1222 1000 dd  = 2.185 6.6571 1000   , kg/kgẩm φ 22 = 3755.0 271.0)71622( 99333.0*71 )622( . 5222 22     pd pd =37.55 %  2k = 91.0 )33.68273(287 )271.0*3755.099333.0(10 )273( . 5 22 222       tR pp k s  , kg/m 3 Xác định các thông số hỗn hợp: n = 0 G G h = 0 2 L L = 944.8 6.6571 3.176.65 222 02       H H dd dd t 2H = 97.63 1944.8 2533.68*944.8 1 . 022       n ttn o C tra b ảng hơi nước được: p 2H = 0.203 bar I 2H = t 2H + d 2H (r + C ph . t 2H )=63.97+0.0656*(2500+1.9*63.97)=235.94 kj/kgkkk φ 2H = 463.0 203.0*)71622( 99333.0*6.65 )622( . 222 2     Hs H pd pd =46.3 %  2H = 93.0 )97.63273(287 10*)203.0*463.099333.0( )273( . 5 2 22       Hk HsH tR pp  kg/m 3 Tiêu hao không khí thực tế: L 2 = l 2 .W 2 =185.2*360=66672 kg =8334 kg/h V 2th = 8989 2 1 )91.094425.0( 8334 2 1 )( 21 2     kk L  m 3 /h Tiêu hao nhi ệt thực tế: q 2 = l 2 ( I 12 - I 2H )=185.2*(254-235.94)=3344.71 kj/kgẩm Q 2 = q 2 . W 2 =3344.71*360=1204095 kj =150512 kJ/h = 41.81 kW L ập cân bằng nhiệt Nhiệt đưa vào hệ thống: Q v = Q s + Q 02 = 1204095 + 514352.8 = 1718447.8 kJ Trong đó: Q s = Q 2 Q h02 = G 0 .I 0 = 0 2 I n L = 1.6429469* 944.8 8334  , kj/h Q 02 = Q h02 .τ 2 = 64294.1*8 = 514352.8 kj Nhi ệt đưa ra khỏi hệ thống: Q R =Q 12 + Q’ 22 + Q 2m + Q 52 = 895601.88 + 814906 + 23971 + 54892 = 1789370.88 kJ trong đó: Q 12 là nhiệt hữu ích: Q 12 =W 2 .(r+C ph .t H2 -C n .t 12 ) =360*(2500+1.9*63.97- 4.18*32)=895601.88 kJ Q’ 22 là tổn thất nhiệt do khí thoát: Q’ 22 =I’ 2 .G 0 = 109.32*931.79=101863kJ/h = 814906 kJ V ới :I’ 2 =t H2 +d 0 (r+C ph .t H2 ) =63.97 + 0.0173*(2500+1.9*63.97)=109.32 kJ/kgkkk 79.931 944.8 8334 2  n L G o kg/h Sai l ệch cân bằng:  Q=Q R -Q V = 1789370.88 - 1718447.8 = 70923.08 kJ %9.3%100. 88.1789370 08.70923 %    R Q Q Q Hiệu suất sử dụng nhiệt của buồng sấy: 37.747437.0 1204095 895601.88 2 1  Q Q  % 3. Giai đoạn 3: Tổn thất nhiệt do vật liệu: Q m3 =G m3 .C m3 (t m23 -t m13 ) =400*2.3561*(66.32-48.6)= 16700kJ Trong đó : G m3 =G 2 = 400 kg [...]... Nhiệt độ vật liệu vào giai đoạn 3 là tm13=tm22 = 48.6 oC Nhiệt độ vật liệu ra khỏi giai đoạn 3 là : tm23=t23-200c =86.32 – 20= 66.32 oC qm3  Qm3 16700   139.16 120 W3 kJ/kgẩm Tổn thất nhiệt do thiết bị vận chuyển: 4146.48 kj Qvt3 = Gvt*Cvt*(tm23 - tm13) =468*0.5(66.32-48.6) = qvt3 = Qvt 3 4146.48   34.554 120 W3 [kj/kg ẩm] Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt vào môi trường : Nhiệt độ trung bình của khí trong... = 63704.16 KJ q53 = Q53 63704.16   530.868 120 W3 3 = Ctn *tm13 –( qm3 + qvt3 + q53) =4.18*48.6(139.16 + 34.554 +530.868) = -591.434 [kj/kg] kj/kg ẩm Hình 3.7 Qúa trình sấy thực tế Xác định các thông số của quá trình sấy thực tế Qúa trình sấy thực tế được biểu diển trên hình 3.7 Ta có: d23 = C pk (t13  t 23 )  d13 (i1  ) i2   = 1.01 * (90  86.32)  0.047235(2671  591.434)  0.04918 2664... 23=   0.1193  11.93% 622  d 23  ps3 622  49.18 * 0.61 l3   k 23  p   23 p53 (0.99333  0.1193 * 0.61) * 105   0.892 Rk t23  273 28786.32  273 [kg/kg ẩm] [kg/m3] Xác định các thông s của trạng thái hỗn hợp: 47.235  17.3 d H 3  do   15.39 d 23  d H 3 49.18  47.235 tH3= n.t23  to  15.39 * 86.32  25  82.57 n 1 15.39  1 n = tH3 + dH3(r + Cph tH3) IH3 +0.047235*(2500+1.9*82.57)=208.06kJ/kgkkk... Q13=W3[r+ Cph.tH3-Cn.tm3] =120*(2500 +1.9*82.574.18*48.6) =294448.2 [kJ] Sai lệch cân bằng:  Q=QR-QV = 794147.08 - 776146= 18001 kJ Q%  Q 18001  100%  2.2% QR 794147.08 Hiệu suất sử dụng nhiệt của thiết bị : ... 1 L3   8672.66 1 13   23  0.886  0.892 2 2 V3= [m3/h] Tiêu hao thực tế : q3  l3 I13  I H 3  4163.4 = 514*(216.16 -208.06) = [kJ/kg ẩm] Q3=q3.W3 = 4163.4*120 = 499608 [kJ] Cân bằng nhiệt của hệ thống: Nhiệt đưa vào hệ thống: Qv=Qs+Q03 = 499608+ 276552= 776160 kJ Với : Qs=Q3 Q03h = G 0 I 0 = L3 I 0 = 501 * 69  34569 , kj/h n Với : Go  L3 7710   501 n 15.39 kg/h Q03 = Qo3h.τ3 = 34569*8... 13 23   83.16 C 2 2 Tổn thất nhiệt qua tường bao và cửa : Qxq3 = Kxq3*Fxq*t3 = 0.933*27.404*(83.16-25) = 1487 W Ở đây : Kxq3 = 1 1   0.933 1  1 1 0.075 1     0.1 3.958 13   23 14.5 W/m2K Các hệ số trao đổi nhiệt 13 = 12 = 11 = 14.5 [ W/m2k] , 23 được xác định tương tự như trong giai đoạn 1, ta có : 23 = 3.958 [ W/m2K] Tổn thất nhiệt qua trần: Qtr3 = Ktr3*Ftr3*t3 = 0.986* 6.34 * (83.16-25) . Chương 4: Các kich thước cơ bản của thiết bị Tiết diện thông gió của buồng là: F kh = v V max = 2*3600 10124. Chọn chiều dài nhất vật liệu trên xe L m = 1.5m .Tính chiều cao thông gió là: H kh = m kh L F = 94.0 5.1 41.1  , m S ố tầng khay vật liệu trong hầm : m= k