Tính toán, thiết kế hệ thống sấy carot (750 + n.50) kgmẻ1. Tổng quan về hệ thống sấy và lựa chọn hệ thống sấy2. Tính toán quá trình sấy lý thuyết3. Tính toán quá trình sấy thực tế4. Tính chọn các thiết bị của hệ thống sấy.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN - ĐỒ ÁN MÔN: KỸ THUẬT SẤY ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN – THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CÀ RỐT GVHD: Nguyễn Đức Nam Lớp: Nhiệt Khóa: 13 Nhóm: 10 Sinh viên: Hà Văn Bắc Hà Nội BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT SẤY Số : 10 Họ tên học sinh : TT Mã SV Tên Họ Lớp 2018603895 Lưu Tuấn Anh Nhiệt 2018605148 Vũ Tuấn Anh Nhiệt 2018601175 Hoàng Ngọc Ánh Nhiệt 2018601610 Hà Văn Bắc Nhiệt 2018600036 Phan Văn Chiến Nhiệt 10 2018603935 Trần Bá Đáng Nhiệt 73 2018603778 Bùi Thiện Vũ Nhiệt 13 2018600532 Đào Minh Đức Nhiệt Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Đức Nam NỘI DUNG Tính tốn, thiết kế hệ thống sấy carot (750 + n.50) kg/mẻ Tổng quan hệ thống sấy lựa chọn hệ thống sấy Tính tốn q trình sấy lý thuyết Tính tốn q trình sấy thực tế Tính chọn thiết bị hệ thống sấy Ngày hoàn thành : / /2018 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nguyễn Đức Nam MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu vật liệu sấy Cà rốt 1.2 Hệ thống sấy 1.2.1 Các hệ thống sấy lạnh 1.2.2 Các hệ thơng sấy nóng 1.3 Xây dựng quy trình cơng nghệ sấy Cà rốt .10 1.3.1 Đề tài .10 1.3.2 Chọn hệ thống sấy Cà rốt 10 1.3.3 Chọn chế độ sấy .11 1.3.4 Quy trình cơng nghệ .11 CHƯƠNG TÍNH Q TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 18 2.1 Chọn thông số 18 2.2 Tính lượng ẩm bay .18 2.3 Xác định thông số tác nhân sấy 18 2.4 Lượng khơng khí khơ lý thuyết cần cấp cho hệ thống sấy 20 2.5 Công suất nhiệt cần cấp cho hệ thống sấy .20 2.6 Xác định kích thước buồng sấy .20 2.7 Tính tổn thất nhiệt .22 CHƯƠNG TÍNH Q TRÌNH SẤY THỰC 26 3.1 Xác định thơng số q trình sấy thực tế 26 3.2 Cân nhiệt hiệu suất hệ thống sấy 26 CHƯƠNG 4.1 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 28 Tính chọn calorifer 28 4.1.1 Công suất nhiệt calorifer 28 4.1.2 Xác định bề mặt truyền nhiệt calorife 28 4.2 Tính chọn quạt 29 LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật sấy ngành khoa học phát triển từ năm 50 đến 60 viện trường đại học giới chủ yếu giải vấn đề kỹ thuật sấy vật liệu cho công nghiệp nông nghiệp Trong năm 70 trở lại người ta đưa kỹ nghệ sấy nông sản thành sản phẩm khô, kéo dài thời gian bảo quản mà làm phong phú thêm mặt hàng sản phẩm như: trái cây, cà phê, sữa bột, cá khô, thịt khô Trong công nghiệp sấy nguyên liệu để chuẩn bị cho giai đoạn như: sợi thuốc lá, sợi vải Nhóm em xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn tận tình để chúng em thực thiết kế đồ án sấy Do kiến thức hạn hẹp, q trình thiết kế cịn gặp nhiều lỗi, chúng em mong thông cảm giúp đỡ Thầy Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Hà Văn Bắc CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Giới thiệu vật liệu sấy Cà rốt Hình 1: Cà rốt Chất lượng Cà rốt: Có vitamin B1, B2, C Chất khoáng: Na, K, Ca, Mg, Fe, Đường, Lipit, Đạm Phân bố: Cà rốt trồng nhiều nước ta Hiện nay, vùng trồng rau trồng phổ biến loại cà rốt: loại củ có màu đỏ tươi, loại có màu đỏ ngả sang màu da cam - Loại vỏ đỏ nhập trồng từ lâu, chủ yếu giống Văn Đức (miền Bắc) Đà Lạt (miền Nam) Nó có củ to nhỏ không đều, lõi to, nhiều xơ, hay phân nhánh, ngọt, khả thích ứng đất đai thời tiết tốt giống ngoại nhập - Loại vỏ màu đỏ ngả màu da cam cà rốt nhập Pháp (cà rốt Tim-Tom) sinh trưởng nhanh loại trên; tỷ lệ củ 80%, da nhẵn, lõi nhỏ, bị phân nhánh củ ngắn, mập hơn, ăn ngon Đây giống lai F1, ưu lớn suất cao, củ to, đều, xơ, ăn ngọt, thị trường ưa chuộng Thời vụ: - Vụ sớm: chân đất cao, gieo hạt từ tháng 7, tháng 8; thu hoạch tháng 10, tháng 12 - Vụ chính: gieo hạt tháng 9, tháng 10 để thu hoạch vào tháng 12, tháng Đây thời vụ cho suất cao điều kiện nhiệt độ thích hợp cho tồn thời gian sinh trưởng phát triển cà rốt - Ngoài trồng thêm vụ muộn: gieo hạt vào tháng 12, tháng để thu hoạch vào tháng 3, tháng Năng suất: Trung bình 20-25 tấn/ha Bảo quản: Bảo quản cà rốt loại rau củ khác tương đối khó thực phẩm tươi, dễ bị thối rữa, hư hỏng, nấm mốc, vi khuẩn dễ phát triền (do nước chiếm gần 90%) Trong công nghệ chế biến thực phẩm nay, người ta địi hỏi cao việc bảo quản Có nhiều cách để bảo quản thực phẩm, cà rốt ta dùng phương pháp sấy Với phương pháp bảo quản cà rốt lâu hơn, dễ dàng trình vận chuyển, ứng dụng nhiều trình chế biến sản phàm ăn liền 1.2 Hệ thống sấy 1.2.1 Các hệ thống sấy lạnh Trong hệ thống sấy lạnh, nhiệt độ vật liệu sấy nhiệt độ mơi trường (t > 0) nhỏ < 0oC Sấy lạnh có ưu điểm chất lượng sản phẩm sấy tốt hệ thống sấy phức tạp, vốn đầu tư lớn chi phí lượng cho đơn vị sản phẩm cao Vì vậy, hệ thống sấy lạnh sử dụng vật liệu sấy khơng chịu nhiệt độ cao địi hỏi ngặt nghèo chất lượng sản phẩm màu sắc, hương vị v.v Có thể phân loại hệ thống sấy lạnh theo ba dạng sau đây: Hệ thống sấy lạnh nhiệt độ t > 0oC Với hệ thống sấy tác nhân sấy thơng thường khơng khí trước hết khử ẩm phương pháp làm lạnh khử ẩm hấp phụ, sau đốt nóng (nếu khử ẩm phương pháp làm lạnh) làm lạnh (nếu khử ấm phương pháp hấp phụ) đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu cho qua vật liệu sấy Khi đó, phân áp suất Ph tác nhân sấy bé phân áp suất nước bề mặt vật nên ẩm từ dạng lỏng bề mặt vật liệu sấy bay vào tác nhân sấy, kéo theo dịch chuyển ẩm lòng vật bề mặt Như vậy, quy luật dịch chuyển ẩm hệ thống sấy lạnh nhiệt độ t > hoàn toàn giống hệ thống sấy đối lưu nói chung Điều khác cách giảm phân áp suất nước tác nhân sấy Chúng ta thấy rõ đặc điểm chương sau nghiên cứu cách xác định trạng thái tác nhân sấy Hệ thống sấy thăng hoa Trong hệ thống sấy này, nước điểm ba thể, nghĩa T < 273K, p < 610Pa nhận nhiệt lượng (thường dẫn nhiệt xạ) thực trình thăng hoa để nước chuyển trực tiếp từ thể rắn sang thể vào tác nhân sấy Như vậy, hệ thống sấy thăng hoa, mặt ta phải làm lạnh vật liệu sấy xuống 0°C kho lạnh sau đưa vật liệu sấy với ẩm dạng rắn vào bình thăng hoa Ở đây, vật liệu sấy đốt nóng đồng thời tạo chân khơng khơng gian xung quanh bơm hút chân không Hệ thống sấy chân không Nhiệt độ vật liệu sấy nhỏ 273K áp suất xung quanh p > 610Pa vật liệu sấy nhận nhiệt lượng, phân tử nước thể rắn chuyển thành thể lỏng sau chuyển thành thể để vào tác nhân sấy 1.2.2 Các hệ thơng sấy nóng Các hệ thống sấy nóng phổ biến phân làm ba loại theo ba phương pháp đốt nóng vật: Hệ thống sấy đối lưu, hệ thống sấy tiếp xúc hệ thống sấy trường lượng Trong loại lại phân làm nhiều loại nhỏ theo kết cấu đặc trưng đốt nóng vật Hệ thống sấy tiếp xúc Hệ thống sấy tiếp xúc hệ thống sấy vật liệu sấy nhận nhiệt từ bề mặt nóng dẫn nhiệt Hệ thống sấy tiếp xúc chia làm hai loại: Hệ thống sấy lô: hệ thống sấy chuyên dụng dùng để sấy vật liệu sấy dạng phẳng uốn cong giấy, vải Trong hệ thống sấy thiết bị sấy hình trụ trịn (gọi lơ sấy) đốt nóng thơng thường nước bão hịa Giấy vải ướt cuộn trịn từ lồ qua lơ khác nhận nhiệt dẫn nhiệt từ bề mặt lô Ẩm nhận lượng tách khỏi vật liệu sấy bay vào mơi trường khơng khí xung quanh Để tăng cường trình trao đổi nhiệt - ẩm đặt quạt hút quạt thổi bề mặt vật liệu sấy Hệ thống sấy tang: hệ thống sấy chuyên dụng để sấy vật liệu sấy dạng bột nhão Thiết bị sấy hệ thống sấy hình trụ trịn dạng trống đốt nóng Bột nhão bám vào tang hình trụ nhận nhiệt dẫn nhiệt để ẩm tách khỏi vật liệu sấy vào khơng khí xung quanh Bột sấy khô thiết bị tách khỏi tang Hệ thống sấy đối lưu Hệ thống sấy buồng: Cấu tạo chủ yếu hệ thống sấy buồng buồng sấy Trong buồng sấy bố trí thiết bị đỡ vật liệu gọi chung thiết bị truyền tải Nếu dung lượng buồng sấy bé thiết bị truyền tải khay sấy gọi tủ sấy Nếu dung lượng buồng sấy lớn thiết bị truyền tải xe goòng với thiết bị chứa vật liệu gọi hệ thống sấy buồng kiểu xe gng Nói chung, thiết bị truyền tải hệ thống sấy buồng da dạng Ví dụ hệ thống sấy buồng để sấy sơ chế thuốc mà gặp phổ biến địa phương trồng thuốc thiết bị truyền tải sào tre để treo thuốc Do đặc điểm nói trên, hệ thống sấy buồng hệ thống sấy chu kỳ mẻ Do đó, suất sấy không lớn Tuy nhiên, hệ thống sấy buồng sấy nhiều dạng vật liệu sấy khác từ dạng cục, hạt loại nông sản đến vật liệu dạng thanh, gỗ, thuốc v.v Hệ thống sấy hầm: Khác với hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, thiết bị sấy hầm sấy dài, vật liệu sấy vào đầu đầu hầm, thiết bị truyền tải hệ thống sấy hầm thường xe goòng với khay chứa vật liệu sấy băng tải Đặc điểm chủ yếu hệ thống sấy hầm bán liên tục liên tục Cũng hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm sấy nhiều dạng vật liệu sấy khác Tuy nhiên, hoạt động liên tục bán liên tục nên suất lớn nhiều so với hệ thống sấy buồng Hệ thống sấy tháp: Đây hệ thống sấy chuyên dụng để sấy vật liệu sấy dạng hạt thóc, ngộ, lúa mỳ hệ thống sấy hoạt động liên tục bán liên tục Thiết bị sấy hệ thống sấy tháp sấy, người ta đặt loạt kênh dẫn xen kẽ với loạt kênh thải Vật liệu sấy từ xuống tác nhân sấy từ kênh dẫn xuyên qua vật liệu sấy thực trình trao đổi nhiệt - ẩm với vật liệu sấy vào kênh thải thải vào môi trường Hệ thống sấy thùng quay hệ thống sấy chuyên dụng để sấy vật liệu sấy dạng cục, hạt, thiết bị sấy hình trụ trịn đặt nghiêng góc Trong thùng sấy bố trí cánh xáo trộn không Khi thùng sấy quay, vật liệu sấy vừa dịch chuyển từ đầu đến đầu vừa bị xáo trộn thực trình trao đổi nhiệt - ẩm với dòng tác nhân sấy Hệ thống sấy khí động: Có nhiều dạng hệ thống sấy khí động thiết bị sấy hệ thống sấy ống trịn phễu, tác nhân sấy có nhiệt độ thích hợp với tốc độ cao vừa làm nhiệm vụ trao đổi nhiệt - ẩm vừa làm nhiệm vụ đưa vật liệu sấy từ đầu đến đầu 10 thiết bị sấy Do vật liệu sấy hệ thống sấy thường dạng hạt mảnh nhỏ độ ẩm cần lấy thường ẩm bề mặt Hệ thống sấy tầng sôi: Là hệ thống sấy chuyên dụng để sấy hạt Thiết bị sấy buồng sấy, vật liệu sấy nằm ghi có đục lỗ Tác nhân sấy có nhiệt độ tốc độ thích hợp xuyên qua ghi làm cho vật liệu sấy chuyển động bập bùng mặt ghi hình ảnh bọt nước sơi để thực trình trao đổi nhiệt - ẩm Vì vậy, người ta gọi hệ thống sấy hệ thống sấy tầng sôi Hạt khô nhẹ nằm phía lấy cách liên tục Hệ thống sấy phun: Dùng để sầy dung dịch huyền phù công nghệ sản xuất sữa bột Thiết bị sấy hệ thống sấy sấy phun hình chóp trụ, phần chóp quay xuống Dung dịch huyền phù bơm cao áp đưa vào thiết bị tạo sương mù Tác nhân sấy có nhiệt độ thích hợp vào thiết bị sấy thực trình trao đổi nhiệt - ấm với sương mù vật liệu sấy thải vào môi trường Do sản phẩm sấy dạng bột nên hệ thống sấy phun tác nhân sấy trước thải vào mối trường qua xyclon để thu hổi vật liệu sấy bay theo Vật liệu khô lấy đáy chóp bán liên tục liên tục 1.3 Xây dựng quy trình cơng nghệ sấy Cà rốt 1.3.1 Đề tài Tính tốn, thiết kế hệ thống sấy carot (750 + n.50) = 1000kg/mẻ 1.3.2 Chọn hệ thống sấy Cà rốt Sấy Cà rốt có phương pháp chính: Phương pháp sấy lạnh: Ta chế tạo hệ thống sấy lạnh t > 0oC (bơm nhiệt sấy Cà rốt), sấy thăng hoa 18 CHƯƠNG 2.1 TÍNH Q TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT Chọn thơng số Cà rốt thái lát có chiều dày 𝛿 = 5𝑚𝑚 Độ ẩm cà rốt trước sấy: 𝜔1 = 90% Độ ẩm cà rốt sau sấy: 𝜔2 = 10% Nhiệt độ tác nhân sấy: t1 = 70oC Thời gian sấy 2.2 Tính lượng ẩm bay 𝐺2 = 1000 𝑘𝑔 = 200( ) ℎ Lượng ẩm bay là: 𝑊 = 𝐺2 𝜔1 − 𝜔2 0,9 − 0,1 = 200 = 1600(𝑘𝑔ẩ𝑚 ⁄ℎ ) − 𝜔1 − 0,9 𝐺1 = 𝐺2 + 𝑊 = 200 + 1600 = 1800( 2.3 𝑘𝑔 ) ℎ Xác định thông số tác nhân sấy Hình 5: Đồ thị I - d q trình sấy lí thuyết Điểm 0(to; φo) trạng thái khơng khí bên ngồi Điểm 1(t1; φ1) trạng thái khơng khí vào buồng sấy 19 Điểm 2(t2; φ2) trạng thái khơng khí sau q trình sấy lí thuyết Điều kiện khí hậu Việt Nam ta lấy thơng số khơng khí ngồi trời là: 𝑡0 = 25𝑜 𝐶; 𝜑0 = 85% Ta có điểm với thông số: 𝑃𝑏0 = exp (12 − 4026,42 4026,42 ) = exp (12 − ) 235,5 + 𝑡0 235,5 + 25 = 0,03154(𝑏𝑎𝑟) 𝑑0 = 0,621 𝜑0 𝑃𝑏0 0,85 0,03154 = 0,621 − 𝜑0 𝑃𝑏0 − 0,85 0,03154 = 0,0171(𝑘𝑔 ẩ𝑚⁄𝑘𝑔𝑘𝑘 ) 𝐼0 = 𝐶𝑝𝑘 𝑡0 + 𝑑0(𝑟 + 𝐶𝑝ℎ 𝑡0 ) = 1,004 25 + 0,0171(2500 + 1,842 25) = 68,64(𝑘𝐽 ⁄𝑘𝑔𝑘𝑘) Ta có điểm với thơng số: 𝑃𝑏1 = exp (12 − 4026,42 4026,42 ) = exp (12 − ) 235,5 + 𝑡1 235,5 + 70 = 0,30735 (𝑏𝑎𝑟) 𝑑1 = 𝑑0 𝐶𝑑𝑥 (𝑑1 ) = 𝐶𝑝𝑘 + 𝑑0 𝐶𝑝ℎ = 1,004 + 0,0171 1,842 = 1,0355(𝑘𝐽 ⁄𝑘𝑔𝑘 ) 𝜑1 = 𝑑0 0,0171 = = 0,0872 (0,621 + 𝑑0 ) 𝑃𝑏1 (0,621 + 0,0171) 0,30735 = 8,72% 𝐼1 = 𝐶𝑝𝑘 𝑡1 + 𝑑0 (𝑟 + 𝐶𝑝ℎ 𝑡1 ) = 1,004 70 + 0,0171(2500 + 1,842 70) = 115,235(𝑘𝐽 ⁄𝑘𝑔𝑘𝑘 ) 20 Ta có điểm với thơng số: Khi chọn nhiệt độ tác nhân sấy sau trình sấy 𝑡2 = 35𝑜 𝐶 điểm có thơng số sau: 𝐼1 = 𝐼2 𝑑2 = 𝑑1 + 𝐶𝑑𝑥 (𝑑1) (𝑡1 − 𝑡2) 1,0355 (70 − 35) = 0,0171 + 𝑟 + 𝐶𝑝ℎ 𝑡2 2500 + 1,842 35 = 0,0312(𝑘𝑔 ẩ𝑚 ⁄𝑘𝑔𝑘𝑘 ) 𝑃𝑏2 = exp (12 − 4026,42 4026,42 ) = exp (12 − ) 235,5 + 𝑡2 235,5 + 35 = 0,05585(𝑏𝑎𝑟) 𝜑1 = 𝑑2 0,0312 = = 0,8565 (0,621 + 𝑑2 ) 𝑃𝑏2 (0,621 + 0,0312) 0,05585 = 85,65% Lượng khơng khí khơ lý thuyết cần cấp cho hệ thống sấy 2.4 𝑙0 = 1 = = 70,92(𝑘𝑔𝑘𝑘 ⁄𝑘𝑔𝑎𝑚) 𝑑2 − 𝑑0 0,0312 − 0,0171 𝐿0 = 𝑊 𝑙0 = 70,92 1600 = 113472(𝑘𝑔𝑘𝑘 ⁄ℎ) 2.5 Công suất nhiệt cần cấp cho hệ thống sấy 𝑞0 = 𝑙0 (𝐼2 − 𝐼0) = 70,92 (115,235 − 68,64) = 3304,52(𝑘𝐽 ⁄𝑘𝑔 ẩ𝑚) 𝑄0 = 𝑊 𝑞0 = 1600 3304,52 = 5287232(𝑘𝐽 ⁄ℎ) = 1468,67(𝑘𝑊) 2.6 Xác định kích thước buồng sấy Xác định kích thước khay sấy Chọn kích thước khay sấy : (Dk x Rk x Hk) = 1500 x 1000 x 30 mm Cứ 1m2 khay sấy chứa kg 𝐹𝑘ℎ𝑎𝑦 = 𝐷𝑘 𝑅𝑘 = 1,5.1 = 1,5 (𝑚2) 21 Khối lượng VLS khay sấy là: 𝐺 vls khay = 7.1,5 = 10,5 kg/khay Số khay sấy cần thiết là: 𝐾= 𝐺1 𝜏 𝐺vls/khay = 9300 = 886(𝑘ℎ𝑎𝑦) 10,5 Chọn số khay xe nk = 22 khay nên số xe : 𝑛𝑥𝑒 = 𝐾 886 = = 40(𝑥𝑒) 𝑛𝑘 22 Khay làm inox dày 1mm Kích thước xe gịong Chọn chiều cao bánh xe : 200mm Các khay cách 50mm Chiều cao xe gòong : 𝐻𝑥 = 22.30 + 22.50 + 200 = 1960𝑚𝑚 Khung xe làm inox rỗng dày 20mm Chiều dài xe gòong :𝐷𝑥 = 𝐷𝑘 + 20 = 1500 + 2.20 = 1540𝑚𝑚 Chiều rộng xe gòong :𝑅𝑥 = 𝑅𝑘 + 2.20 = 1000 + 2.20 = 1040𝑚𝑚 Kích thước buồng sấy Chọn khoảng cách xe goòng xe với tường δ = 50mm Các xe bố trí với chiều rộng hàng chiều dài hàng Chiều cao buồng sấy :𝐻𝑏 = 𝐻𝑥 + δ = 1960 + 50 = 2010𝑚𝑚 Chiều rộng buồng sấy:𝑅𝑏 = 𝑅𝑥 + δ + 𝐿𝑏𝑠 = 1040.5 + 6.50 + 2.1000 = 7500𝑚𝑚 22 Chiều dài buồng sấy: 𝐷𝑏 = 𝐷𝑥 + δ + 𝐿𝑏𝑠 = 1500.8 + 9.50 + 2.1000 = 14450𝑚𝑚 (Lbs khoảng cách bổ sung để bố trí thiết bị sấy) 2.7 Tính tổn thất nhiệt Dựa phụ lục từ (t1; φ1) = (70oC ;8,72%) ta có v1 = 1,02m3 /kgkk, từ (t2; φ2) = (35℃;85,65%) ta có v2 = 0,92 m3 /kgkk Do đó: - Lưu lượng thể tích TNS trước q trình sấy V10: V01 = v1 L0 =1,02.113472 = 115741,44m3 /h - Lưu lượng thể tích TNS sau q trình sấy lí thuyết V20 : V02 = v2 L0 = 0,92.113472= 104394,24m3 /h Lưu lượng thể tích trung bình V0tb : V0tb = 0,5 (V10 + V20 ) = 110067,84 m3 /h = 30,57m3 /s Tiết diện tự buồng sấy : 𝐹𝑡𝑑 = (𝐷𝑏 − 𝐿𝑏𝑠 ) (𝑅𝑏 − 𝐿𝑏𝑠 ) − 40 𝐷𝑥 𝑅𝑥 = (14,45 − 2) (7,5 − 2) − 1,54.1,040.40 = 4,411𝑚2 Tốc độ tác nhân sấy lý thuyết : V0 = V0tb 30,57 = = 6,93𝑚/𝑠 𝐹𝑡𝑑 4,411 Tổn thất môi trường a Tổn thất nhiệt qua tường cửa: 𝑄𝑡 = 𝐹𝑡 (𝑡12 − 𝑡0 ) 𝛿 + + 𝛼1 𝛼2 23 Ta có : Buồng gồm mặt làm gạch rỗng: 𝛿 =100mm; = 0,5 W/m.K; 𝐹𝑡 = 𝐻𝑏 𝐷𝑏 + 𝐻𝑏 𝑅𝑏 = 2.2010.12452 + 2.2010.7500 = 80,2𝑚2 𝑡12 = 0,5 (𝑡1 + 𝑡2 ) = 0,5 (70 + 35) = 52,5 0𝐶 ; v>5m/s ta có 𝛼1 = 7,5𝑣 0,78 = 33,95W/m2K Khi đối lưu tự nhiên, α1 α2 tính theo công thức sau: 𝛼1 = 1,715 (𝑡12 − 𝑡𝑤1 )1/3 𝛼2 = 1,715 (𝑡𝑤2 − 𝑡0 )1/3 Trong 𝑡𝑤1 𝑡𝑤2 nhiệt mặt buồng sấy Như để tính 𝛼1và 𝛼2 ta phải giả thiết 𝑡𝑤1 𝑡𝑤2 Sau kiểm tra lại với công thức: 𝑞 = 𝛼1 (𝑡12 − 𝑡𝑤1 ) = 𝛼2 (𝑡𝑤2 − 𝑡0 ) = 𝛿 (𝑡𝑤1 − 𝑡𝑤2 ) Trao đổi nhiệt từ tường bao đến khơng khí bên ngồi đối lưu tự nhiên với hệ số trao đổi nhiệt α2 Muốn xác định α2 cần biết nhiệt độ bề mặt tường tw2 Trị số chưa biết nên phải giả thiết sau kiểm tra lại Giả thiết : 𝑡𝑤1 = 42,5 0𝐶 1 𝛼1 = 1,715 (𝑡12 − 𝑡𝑤1 )3 = 1,715 (52,5 − 42,5) = 3,695W/m2K 𝑞1 = 𝛼1 (𝑡12 − 𝑡𝑤1 ) = 3,695 (52,5 − 42,5) = 36,95(𝑊 ⁄𝑚2) 𝑡𝑤2 = 𝑡𝑤1 − 𝑞1 𝛿 = 42,5 − 36,95 0,1 = 35,11 0𝐶 0,5 𝛼2 = 1,715 (𝑡𝑤2 − 𝑡0)3 = 1,715 (35,11 − 25)3 = 3,71(W/m2K) 𝑞2 = 𝛼2 (𝑡𝑤2 − 𝑡0) = 3,71 (35,11 − 25) = 37,5(𝑊 ⁄𝑚2) 24 Ta thấy 𝑞1và 𝑞2 không sai số nhiều nên 𝛼2 = 3,71(W/m2K) 𝑘= 𝛿 1 + + 𝛼1 𝛼2 = = 𝑊/𝑚2 0𝐶 0,1 + + 33,95 0,5 3,71 𝑄𝑡 = 𝐹𝑡 (𝑡12 − 𝑡0 ) 𝑘 = 80,2 (52,5 − 25) = 4411𝑊 b Tổn thất qua trần 𝑄𝑡𝑟 = 1,3𝐹𝑡𝑟 k(𝑡12 − 𝑡0 ) Trần làm thép góc ghép tơn tráng kẽm có lớp cách nhiệt dày δ = 0,075 m, λ = 0,1 W/nK ktr 0,954W/m2 K 0,075 33,95 0,1 3,71 Ta có 𝐹𝑡𝑟 = 108,375m2 Nhiệt truyền qua trần buồng sấy là: 𝑄𝑡𝑟 = 1,3𝐹𝑡𝑟 k(𝑡12 − 𝑡0 ) = 1,3.108,375.0,954 (52,5 − 25) = 3696,18W c Tổn thất qua Qn = qn Fn Qn = 37 W/m2 Vậy ta có: Qn =37 108,375= 4009,875W Tổng tổn thất nhiệt vào môi trường là: Qmt = Qt + Qtr + Qn = 4411+3696,18+4009,875 = 12117W = 43621,2 kJ/h qmt Qmt 43621.2 27,26 kJ/kg ẩm W 1600 Tổn thất vật liệu mang 25 Cv = Cvk + (Ca − Cvk ) ω2 = 3,81 + (4,18 − 3,81) 0,07 = 3,836kJ/ kgK Ca = 4,18 kJ/kgK: Nhiệt dung riêng nước Cvk = 3,81 kJ/kgK 𝑞𝑣 = 𝐺2 𝐶𝑣 (𝑡1 − 𝑡0 ) 200.3,836 (70 − 25) = = 21,58kJ/kg ẩm 𝑊 1600 Tổn thất nhiệt thiết bị chuyền tải 𝑞𝑐𝑡 = 𝑛 𝑚𝑐𝑡 𝐶𝑐𝑡 (𝑡1 − 𝑡0 ) 40.160.0,45 (70 − 25) = = 81 kJ/kg ẩm 𝑊 1600 𝐶𝑐𝑡 = 0,45kJ/kgK nhiệt dung riêng inox 𝑚𝑐𝑡 = 50 + 5.22 = 160𝑘𝑔 26 CHƯƠNG TÍNH Q TRÌNH SẤY THỰC Xác định thơng số q trình sấy thực tế 3.1 Giá trị tổng tổn thất ∆ = Ca t – (q v + q mt+q ct) = 4,18.25 – (27,26+21,58+81)=-25,34 kJ/kg ẩm 𝑑2𝑡 = 𝑑1 + 𝐶𝑝𝑘 (𝑡1 − 𝑡2 ) + 𝐶𝑑𝑥 (𝑑1) (𝑟 + 𝐶𝑝ℎ ) − ∆ = 0,0171 + I2 = I1 + 𝑙𝑡 = 1,004(70 − 35) + 1,0355 = 0,0314 (2500 + 1,842) + 25,34 −25,34 =115,235+ =114,88kj/kgkkk 70,92 l 1 = = 69,93(𝑘𝑔𝑘𝑘 ⁄𝑘𝑔𝑎𝑚) 𝑑2𝑡 − 𝑑1 0,0314 − 0,0171 𝐿𝑡 = 𝑙𝑡 𝑊 = 69,93.1600 = 111888(𝑘𝑔𝑘𝑘 ⁄ℎ) 𝑞𝑡 = 𝑙𝑡 (𝐼1 − 𝐼0) = 69,93 (115,235 − 68,64) = 3258,39(𝑘𝐽 ⁄𝑘𝑔 ẩ𝑚 ) 𝑄𝑡 = 𝑞𝑡 𝑊 = 3258,39.1600 = 5213424(kJ/h) 3.2 Cân nhiệt hiệu suất hệ thống sấy Nhiệt lượng có ích : 𝑞1 = 𝑖2 − 𝐶𝑎 𝑡0 = (2500 + 35.1,842) − 4,18.25 = 2460(𝑘𝐽/𝑘𝑔ẩ𝑚) Tổn thất nhiệt tác nhân sấy mang : 𝑞2 = 𝑙𝑡 𝐶𝑝𝑘 (𝑡2 − 𝑡0 ) = 69,93.1,004 (35 − 25) = 702,1(𝑘𝐽/𝑘𝑔ẩ𝑚) Tổng tổn thất nhiệt tính tốn: 𝑞𝑡𝑡 = 𝑞1 + 𝑞2 + 𝑞𝑣 + 𝑞𝑚𝑡 + 𝑞𝑐𝑡 = 2460 + 702,1 + 21,58 + 27,26 + 81 = 3291,91(𝑘𝐽/𝑘𝑔ẩ𝑚) 27 Thiết lập bảng cân nhiệt : TT Đại lượng q % (kJ/kgẩm) Tổn thất qua kết 27,26 0,83 81 2,46 21,58 0,66 702,1 21,35 cấu bao che Tổn thất thiết bị truyền tải Tổn thất VLS mang Tổn thất TNS mang Nhiệt lượng có ích 2460 74,7 Tổng tổn thất nhiệt 3291,91 100 Hiệu suất nhiệt : 𝜂= 𝑞1 2460 = = 0,747 = 74,7% 𝑞𝑡𝑡 3291,91 28 CHƯƠNG TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ Tính chọn calorifer 4.1 4.1.1 Công suất nhiệt calorifer Nhiệt lượng tiêu hao mẻ sấy Q : 𝑄 = 𝑄𝑡 = 5213424.5 = 26067120(𝑘𝐽) Công suất nhiệt trung bình 𝑄𝑡𝑏 𝑄𝑡𝑏 = 𝑄 26067120 = = 1448(𝑘𝑊) 5.3600 5.3600 𝑄𝑐𝑎𝑙 = 𝑄1𝑡 h𝑐𝑎𝑙 hcal = 74,7% : Hiệu suất calorifer 𝑄𝑐𝑎𝑙 = 𝑄𝑡𝑏 h𝑐𝑎𝑙 = 1448 = 1938,42(𝑘𝑊) 0,747 4.1.2 Xác định bề mặt truyền nhiệt calorife Nhiệt độ khơng khí trước vào calorifer: 𝑡0 = 25 𝑜𝐶 Nhiệt độ khơng khí sau vào calorifer: 𝑡1 = 70 𝑜𝐶 Khi bề mặt truyền nhiệt calorifer: F= Q k.∆ttb ηc t tb = t1 t t ln t Trong đó: ∆t = t s - t0; ∆t = t s - t1 t s - nhiệt độ bão hoà nước áp suất 5bar, t s = 152ºC; 29 Vậy ta có: t tb = (152 25) (152 70) = 477,75ºC 152 25 ln 152 70 Hệ số truyền nhiệt kF tính theo cơng thức gần calorifer nước sau (Sách tính tốn thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt): kF = a ( )𝑏 Với: a = 10,5 14, ta chọn a = 12 b = 0,5 0,7, ta chọn b = 0,6 - tốc độ khơng khí khe hẹp, = 4,5 m/s - khối lượng riêng khơng khí, = 1,293 kg/m3 kF = 12 (7,6.1,293)0,6 = 47,27 W/m2 K F= 4.2 Q.1000 k.∆ttb ηc = 114,9 m2 Tính chọn quạt Lưu lượng khơng khí tính tốn lưu lượng thể tích lớn V = 110067,84 m /h Tổn thất áp suất ma sát khơng khí chuyển động bề mặt vật vật liệu sấy là: Tổn thất áp suất ma sát khơng khí chuyển động bề mặt vật liệu L v2 9,61 0,98 0,96 3, 22 p1 . 0,5 477, 27(N / m ) d 0,05 2 𝐿 𝜔2 12,32 0,98 + 0,96 3,22 ∆𝑝𝑙 = 𝜆 ρ = 0,5 = 611,86N/m 𝑑 0,05 2 Trong đó: λ: Hệ số trở lực ma sát, λ = 0,5 30 L: Chiều dài xếp vật liệu, L = 12,32 m ρ: Khối lượng riêng khơng khí buồng sấy Tốc độ khơng khí buồng sấy 𝜔= 3,2 m/s d: khoảng cách xe d = 0,05 m Tổn thất áp suất cục xác định theo công thức: ∆p c = 2 , N/m 2 tổng hệ số trở lực cục vị trí tính toán tốc độ Khối lượng riêng Hệ số trở lực Tổn thất áp suất V,m/s , kg/m ∆pc, N/m Côn đầu đẩy 3,2 0,946 0,25 1,136 Calorife 3,2 0,946 Ngoặt 90º 3,2 0,946 1,1 4,99 Ngoặt 90º 2,76 0,946 1,1 4,99 Vào khay sấy 2,76 0,922 0,18 0,62 Vào khay sấy 2,76 0,922 0,18 1,25 Ra khỏi khay 2,76 0,922 0,25 2,64 Qua khay 2,76 0,922 Ngoặt 90º 3,2 0,922 1,1 4,92 Ngoặt 90º 3,2 0,922 1,1 4,92 Vào quạt 3,2 1,0445 1,1 5,23 Cộng 130 15,8 176.5 31 Kết ta tổng tổn thất áp suất thực tế: Δp = Δp𝑐 + Δp𝑙 = 176,5 + 611,86 = 788,36𝑁/𝑚2 Chuyển trở lực điều kiện tiêu chuẩn kĩ thuật: Δp𝑡𝑐 = Δp ρ𝑡𝑐 1,2 = 788,36 = 975,3(𝑁/𝑚2) (0,98 + 0,96) 0,5 𝜌 Với lưu lượng V = 110067,84 m /h., ∆p tc = 975,3 N/m Chế độ làm việc có hiệu suất h = 0,68, = 68 rad/s Công suất quạt là: Nc = V p.10 3 h = 110067,84.975,3.10 3 = 43,85 kW 0,68.3600 32 Tài liệu tham khảo PGS.TS Trần Văn Phú, (2008), Kĩ thuật sấy, NXB Giáo dục, Hà Nội PGS.TS Hoàng Văn Chước, (2006), Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB Giáo dục, Hà Nội PGS.TS Trần Văn Phú, (2002), Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, Hà Nội Internet ... tham khảo PGS.TS Trần Văn Phú, (2008), Kĩ thuật sấy, NXB Giáo dục, Hà Nội PGS.TS Hoàng Văn Chước, (2006), Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB Giáo dục, Hà Nội PGS.TS Trần Văn Phú, (2002), Tính... Nhiệt 2018605148 Vũ Tuấn Anh Nhiệt 2018601175 Hoàng Ngọc Ánh Nhiệt 2018601610 Hà Văn Bắc Nhiệt 2018600036 Phan Văn Chiến Nhiệt 10 2018603935 Trần Bá Đáng Nhiệt 73 2018603778 Bùi Thiện Vũ Nhiệt... có màu đỏ tươi, loại có màu đỏ ngả sang màu da cam - Loại vỏ đỏ nhập trồng từ lâu, chủ yếu giống Văn Đức (miền Bắc) Đà Lạt (miền Nam) Nó có củ to nhỏ khơng đều, lõi to, nhiều xơ, hay phân nhánh,