Nhiệt lượng cho quá trình sấy

2 0

( )

c

Q L h h 42085.(154-85) = 2903865 kJ/h

Lò đốt sử dụng nhiên liệu là than đá với nhiệt trị của than đá q=27.106 J/kg =27000 KJ/Kg (Nguồn http://cuiep.divivu.com/)

Nếu hiệu suất của quá trình đốt là 100%

 Chi phí chất đốt 2903865

27000

 108 kg/h

Thực tế hiệu suất của quá trình đốt chỉ khoảng 70% do tổn thất và chất lượng của trấu

 Chi phí chất đốt 2903865 27000.0, 7  154 kg/h 3.3. Lưới sấy Lưới sấy hình chữ nhật: Chiều rộng: a1,8 m Chiều dài: b3 m

Diện tích của lưới sấy:

.

S a b3.1,85,4 m2 Cách bố trí lỗ trên lưới sấy:

Hình 3.3. lỗ lưới sấy

Đường kính lỗ lưới ghi: căn cứ vào kích thước của hạt lúa, để hạt không lọt qua, ta chọn lỗ có đường kính 2,8mm.

Khoảng cách giữa hai lỗ lưới: t 8mm Ta có:

Diện tích mỗi lỗ là: 6,15 mm2 Tổng diện tích lỗ:

A518906 mm2 0,52 m2

3.4. Thời gian sấy

Khối lượng hạt nằm trên lưới sấy: . .l

mS h 5,4.0,05.580 = 156,6 kg

:

S Là diện tích lưới sấy, m2 :

l

h Là bề dày lớp hạt, m

:

 Là khối lượng riêng của lúa, kg/m3 ( 580 kg/m3)

Nếu quá trình sấy là gián đoạn thì m cũng là khối lượng hạt ẩm nạp vào buồng sấy. Đối với sấy liên tục thì trên lưới ghi luôn có khối lượng hạt sôi là m, khi đó thời gian lưu trong tầng sôi của hạt là  :

1 2 2 2.156, 6 W W 10000 9114 m       0,0163 h 0,98 phút Với: 1

W : năng suất nhập liệu trước khi sấy ở độ ẩm M1 (kg/h)

2

W : năng suất sản phẩm đã sấy đến độ ẩm M2 (kg/h) Vận tốc của VLS trong quá trình sấy:

3 0,98 s a V    3,06 m/phút :

a Là quãng đường của vật liệu sấy trong quá trình sấy, m :

 Là thời gian sấy, phút

3.5. Lưu lượng khí sấy

Ta có khối lượng vật liệu ẩm cần sấy trong 1 giờ:

M 10000 kg Lượng nước mất đi:

2

H O

m  886 kg/h Lượng ẩm khí sấy lấy đi :

Wẩm = w2 – w1 = 0,057 - 0,0215 = 0,0355 kg ẩm/kg kkk Vậy để lấy 886 kg ẩm /h cần lượng khí sấy m.

Theo phương pháp nội suy ta được:

m = 0355 , 0 886 = 24958 kg khí sấy/h

Lưu lượng khí sấy cần thiết: Q = m.v

:

v Là thể tích riêng khí sấy ở 1000C (m3/kg) Q = 24958.1,087 27129 m3/h = 7,5 m3/s Vậy: Q7,5 m3/s

Vận tốc khí sấy qua lưới sấy

0. QV A 0 7,1 0,52 Q V A    14,4m/s : A Là tổng diện tích lỗ lưới

3.6. Góc nghiêng của lưới sấy:

Để VLS chuyển động được trên lưới sấy thì lưới sấy phải hợp với mặt phẳng ngang một góc .

Để phù hợp với thời gian lưu trú của vật liệu sấy trong buồng sấy ta chon  = 100

3.7. Vận tốc tới hạn

* Khảo sát tính chất khí động của hạt trong luồng khí Gọi C (m/s) là vận tốc luồng khí thổi qua hạt

Hạt chịu lực cản: Rk.k. (F uc) Với:

u: Là vận tốc tuyệt đối của hạt ( so với mặt sàng / lưới sấy ) u C :Vận tốc tương đối của hạt so với dòng khí

k: Hệ số sức cản khí động học phụ thuộc hình dạng, trạng thái bề mặt của hạt, k

không thứ nguyên.

Chế độ dòng khí bao quanh hạt k:

k kk

  kg/m3

F : diện tích cản ( diện tích ngang ) Trọng lượng hạt G = mg

Để hạt bay lên thì RG

0

Rmgu tức hạt ở trạng thái treo lơ lửng

2 2

. k. (0 s) . k. . s

RGmg k F C k F C

:

s

C Được gọi là vận tốc tới hạn hay vận tốc thăng bằng

. . s k R C k F  (m/s)

Thực tế lấy theo bảng báo cáo thuyết minh hạt lúa có kích thước: Dài: d  8,5 mm

Rộng: a  3,4 mm Dày: b  2,8 mm

Lấy kích thước trung bình:

3 3 . . 3, 4.2,8.8,5 l a b d  4,32 mm Tiết diện: 2 2 4, 32 F l  18,7 mm2 18,7.10-6 m2

Hệ số k đối với lúa chọn trong khoảng ( 0.06 – 0.08), (lấy giá trị trung bình vì hạt quay nên k luân thay đổi ).

Ta chọn k = 0.07 . . s k R C k F  5 6 26,5.10 .9,81 . . 0, 07.1, 2.18, 7.10 s k mg C k F      13 m/s Với:

m : Là khối lượng của 1 hạt lúa g : Là gia tốc trọng trường

RG

k

  1,2

3.8. Công suất cần thiết cho quạt

Ta có lực nâng khối hạt: R = mg =156,6.9,81 = 1563 N Cột áp quạt: 1536 2953 0,52 R H A    Pa

Vậy công suất quạt: . 1000. Q H N   Trong đó: :

Q Là lưu lượng khí sấy, m3/s

:

H Là cột áp, Pa

:

 Là hiệu suất quạt Với hiệu suất quạt:

  60% 7, 5.2953

1000.60%

N

3.9. Bề dày thiết bị

Khối lượng vật liệu thường xuyên nằm trên lưới:

m 156,6 kg (G) Áp suất trên lưới:

. 9,81.156, 6 5, 4 L g G P F   284,5 N/m2

Chiều dày lưới tính theo công thức:

  . . . K P S D C     Trong đó: :  Hệ số hàm yếu do lưới có đục lỗ. 2 2 8. 2 2.8 2 8,5. 2 l t d t       0,75

K= 0,187, là hệ số cấu tạo (lắp bằng bulong).

   140.106 N/m2 (chọn vật liệu chế tạo là thép CT3). D= 2,5m, là đường kính lưới phân phối.

6 0,187.284,5 2, 5. 140.10 .0, 67 S    1,9 mm

Vậy bề dày lưới là: 2 mm

3.10.Buồng sấy và chiều cao buồng sấy

3.10.1 Buồng sấy

Buồng sấy là nơi chứa vật liệu sấy và trong đó nên phân bố thế nào để cho bề dày lớp vật liệu được sấy phù hợp với áp suất quạt và khí nóng được quạt thổi qua đều khắp các vị trí trong khối vật liệu.

Buồng sấy có nhiều kiểu và tên gọi của một loại máy sấy thường lấy theo tên kiểu của buồng sấy ở máy sấy đó. ví dụ, máy sấy vĩ ngang buồng sấy có sàng đục lỗ đặt nằm ngang và vật liệu được đổ trên đó để sấy. Máy sấy trống quay, buồng sấy là

ống trụ dạng trống đặt nằm ngang được truyền chuyển động quay để đảo trộn hạt trong đó.

Buồng sấy là thân hình trụ hàn, do loại này thường làm việc ở áp suất thấp (nhỏ hơn 1,6.106 N/m2). Ta chọn bề dày buồng sấy là 3mm.

3.10.2 Chiều cao buồng sấy:

Là khoảng không gian đủ để bụi, tạp chất tách ra khỏi vật liệu sấy sau khi đi qua lớp vật liệu sấy và khí sấy, đi ra ngoài theo đường dẫn tác nhân sấy sau sấy vào cyclone. Thông số thích hợp ta chọn chiều cao của buồng sấy 0,7m.

3.11. Cyclone

Trong hệ thống sấy cũng như trong các nhà máy thường phát sinh nhiều bụi làm ô nhiễm môi trường nơi làm việc và vung chung quanh. Có nhiều phương pháp tách và lắng bụi ra khỏi khí thải, trong đó cyclone là loại đơn giản và được dùng phổ biến nhất.

Cấu trúc của một cyclone gồm phân trên thân hình trụ, phần nối tiếp bên dưới hình côn có cửa thoát dưới cùng. Cửa vào nối tiếp tuyến với phần trụ ở phía trên cùng, tâm của thân có gắn ống thoát khí sạch hướng lên trên. Như vậy hỗn hợp khí bụi sau khi qua cyclone sẽ được tách ra bụi lắng xuống phía dưới cửa ra và khí thoát ra khỏi ống thoát lên trên. Hỗn hợp bụi khí vào theo phương tiếp tuyến nên chuyển động vòng xoáy sinh ra lực ly tâm, các phần tử bụi có khối lượng lớn hơn các phần tử khí nên chịu lực ly tâm lớn hơn và va chạm vào mặt trong thân và cọ xát mất dần năng lượng và từ từ lắng xuống. Đôi khi ở cửa dưới có gắn van khí hoặc gắn thêm túi vải lọc.

Hình 3.5. Cyclone

Để tìm kích thước của cyclon, ta dựa vào bảng 4.10: Kích thước và năng suất của Cyclone tách bụi trong Giáo Trình Kỹ Thuật Sấy Nông Sản- Nguyễn Bồng.

Bảng 3.1. Kích thước và năng suất cyclone lắng bụi.

Năng suất không khí (m3/phút) Đường kính

cửa ra (cm)

Thể tích cyclon

(m3) Cyclon Tổng cộng được dung (m3) 51 4,47 10,1 45,3 56 5,38 12,1 65,1 61 6,17 13,8 84,9 66 7,67 15,5 96,3 76 9,23 18,4 170 Ở 450C khí sấy có thể tích riêng V2  0,923 m3/kgkkk Ta có: L=25313,02 kgkkk/h= 179,40 m3/phút

250

30

Hình3.6. Sơ đồ cấu tạo Cyclone

3.12. Bộ phận nhập liệu

Vít tải gồm một trục có hàn cánh xoắn dạng vít đặt trong máng chữ U hở hoặc kín (khi chuyền ngang) hay đặt trong ống (khi chuyền ngang hay đứng), hai đầu trục đặt trên hai gối đỡ bên trong có ổ lăn (bạc đạn). Khi vít quay, cánh vít sẽ đẩy vật liệu dọc theo máng. Bước vít là khoảng cách từ một điểm trên cánh vít đến điểm kế tiếp tương ứng trên cánh vít theo phương song song với trục, như vậy khi trục quay một vòng thì một điểm trên cánh vít sẽ quay và đồng thời tịnh tiến một đoạn bằng bước cánh vít theo phương dọc trục. Bán kính trục vít là khoảng cách hướng kính từ tâm trục đến một điểm trên biên cánh vít và thường lấy bằng bước vít.

Tùy theo chiều xoắn của cánh vít và hướng vật liệu cần chuyển đi mà vít có thể quay cùng chiều hay ngược chiều kim đồng hồ nhưng không làm thay đổi năng suất chuyền.

Hình 3.7. Cấu tạo vít tải

Ta dựa vào bảng 4.5: Năng suất của vít tải theo đường kính vít và tốc độ đề nghị trong Giáo Trình Kỹ Thuật Sấy Nông Sản- Nguyễn Bồng.

Bảng 3.2. Năng suất của vít tải theo đường kính vít và tốc độ đề nghị Năng suất (m3/h) Đường kính vít (cm) Tốc độ đề nghị tối đa (rpm) Ở tốc độ đề nghị tối đa Ở 1 rpm 10 130 1,61 .012 15 120 5,10 .043 23 100 15,86 .159 25 95 22,09 .232 30 90 33,98 .378 35 85 50,69 .596 40 80 71,07 .888

Vít tải được đặt nằm ngang

Theo giáo trình Máy Và Thiết Bị Chế Biến Lương Thực – Trần Văn Nhã. Năng suất của vít tải được xác định theo công thức:

2

47. . . .

Q D n SC Trong đó:

:

Q Là năng suất vít tải, t/h

:

D Là đường kính ngoài của cánh vít, m :

n Là số vòng quay của trục trong một phúc, v/p

Số vòng quay n có thể xác định theo công thức thực nghiệm:

A n

D

 (v/p)

Trong đó A là hệ số thực nghiệm Đối với hạt Lúa ta chọn A40

:

S Là bước vít, m

Đối với vít tải nằm ngang, ta lấy S(0,8 1) D

Vậy ta chọn S D

:

 Là khối lượng của một hạt lúa, g/cm3

1,15 g/cm3

:

 Là hệ số nạp đầy Đối với lúa ta chọn  0,4

C: Là hệ số xét tới độ dốc của vít tải so với mặt phẳng ngang, ở đây ta đặt vít nằm ngang nên ta chọn C 1

Theo yêu cầu đề bài, năng suất của thiết bị là 10 tấn/giờ.

5 2 10 47. . . . 47.40.1,15.0, 4.1 Q D A C      0,02 m D   0,2 Vậy ta chọn D0,2 m Ta chọn d là đường kính trục: d 5 cm

Chọn đường kính của cánh vít theo tiêu chuẩn là 0,2m và bước vít 0,2m.

40 0, 2 A n D    89,44 (v/p) Vậy ta chọn n90 v/p

Công suất của động cơ truyền động vít tải:

Theo giáo trình Kỹ Thuật Sấy – Nguyễn Bồng. Yêu cầu công suất chi phí cho vít tải được xác định dựa vào công thức sau:

. H P hp   (hp) Trong đó: 6 10 . .( . . ) H  L D S Q K   Với: : hp Là công suất, hp :

H Là số tính toán trung gian

:

L Là chiều dài trục vít, ft Ta chọn: L1m3,28 ft

:

D Là hệ số phụ thuộc vào loại gối đỡ

Tra bảng 4.6 – các hệ số D dùng để tính toán công suất cho vita tải, ta chọn gối đỡ treo là bạc đạn con lăn với đường kính 10cm

Ta được: D12 : S Là vận tốc quay, rpm S 130 rpm : Q Là năng suất, lbs/hph Q10000 kg/h22026 lbs/h :

K Là hệ số phụ thuộc vào vật liệu Đối với lúa ta chọn: K 0, 4

6 6 10 . ( . . ) 10 .3, 28(12.130 H  L D S Q K      22026.0,4)= 0,034 2 P vì H<1 :

 Là hiệu suất ước tính của bộ truyền

  0,85

 . 0, 034.2 0,85 0,85

H P

3.13. Cửa tháo liệu

Ở đây ta chọn cửa tháo liệu là lỗ có hình chữ nhật, đường chiều cao là 200mm và chiều rộng là 1800mm. Lúa khi đạt đến độ khô cần thiết sẽ nổi lên trên và tự động được đưa ra ngoài theo bộ phận tháo liệu này. Sở dĩ lúa có thể tự động thoát ra ngoài được là do tính chất dặc biệt của lớp hạt ở trang thái tầng sôi, lúc này lớp hạt giống như là một khối chất lỏng và có thể tự chảy ra ngoài.

CHƯƠNG IV:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY THÁP

Sơ đồ cấu tạo:

Hình 4.1 sơ đồ cấu tạo máy sấy tháp

1. Cửa tháo liệu 2. Đường ống 3. Cửa ra khí sấy 4. Thùng chứa liệu 5. Cửa vào khí sấy 6. Quạt

Nguyên lý hoạt động: Quá trình sấy được thực hiện như sau: vật liệu nhờ gàu tải nâng lên đỉnh tháp rồi cơ cấu nhập liệu đưa nó vào tháp.Vật liệu chuyển động rơi xuống nhờ có trọng lực, từ từ lấp đầy ngăn chứa vật liệu sấy trong tháp. Sau khi sấy vật liệu được đưa ra ngoài qua cửa tháo liệu.

4.1. Xác định trạng thái không khí trước và sau khi sấy (dùng đồ thị không khí ẩm) ẩm)

 Khí sấy trước khi đốt nóng (môi trường): Ta chọn điều kiện môi trường:

Nhiệt độ bầu khô Tdb 300C Nhiệt độ bầu ướt Twb 270C

Tra phần mềm CYTSoft Psychrometric Chart không khí ẩm ta có:

0 RH 80% 0 h 85 kJ/kg 0 w 0,0215 kg ẩm/kg kkk

 Khí sấy sau khi đốt nóng và hòa trộn ở 600C:

1

T  600C (bầu khô)

1 0

w w 0,0215 kg ẩm/kg kkk

Tra phần mềm CYTSoft Psychrometric Chart không khí ẩm ta có:

1 RH 14,1% 1 h 114 kj/kg 1 v 0,97 m3/kg

 Khí sau khi qua lớp vật liệu sấy:

2

RH 88% (số liệu thực nghiệm trung bình)

2 1

h h 114 kj/kg

Tra phần mềm CYTSoft Psychrometric Chart không khí ẩm ta có:

2 w 0,0312 kg ẩm/kg 2 T 380C (bầu khô) 2 v 0,934 m3/kg

Phần mềm tra đồ thị không khí ẩm

Hình 4.2.đồ thị không khí ẩm

Bảng 4.1 Các thông số và số liệu trong sấy tháp

Thông số Số liệu

Độ ẩm trước khi vào tháp sấy Wvào 21% Độ ẩm cần đạt được để bảo quản Wra 14% Độ ẩm cân bằng trong quá trình sấy Wcb 13%

Diện tích bề mặt f 1,31 m2/kg

Khối lượng của 1000 hạt/kg 2,5.10-3

Dung trọng 90120 gam/lít

Tỉ trọng 1,041,18 %

Khối lượng riêng của lúa 530 kg/m3

Đường kính tương đương 3,5 mm

Nhiệt độ sấy thích hợp 600C Lúa thương phẩm

40420C Lúa làm giống (máy sấy vĩ ngang)

4.2. Xác định kích thước cơ bản của tháp sấy

Tháp sấy dạng hình trụ có đáy hình chữ nhật, có 5 ngăn chứa vật liệu sấy và vùng chứa vật liệu sấy :

Tháp sấy: Cao : 7980 mm Rộng : 1900 mm Dài : 1500

Ngăn chứa vật liệu sấy: Cao : 4000 mm

Rộng : 20 mm Dài : 1500 mm

Ngăn chứa vật liệu sấy: Cao : 2000 mm

Rộng : 1900 mm Dài : 1500 mm

4.3. Khe dẫn tác nhân sấy:

Máy sấy lúa loại tháp, có 5 ngăn chứa tác nhân sấy có kích thước: (cao x rộng x dày) = 4 (m) x 1,5 (m) x 0,2 (m). Sấy theo mẻ; lúa (ẩm độ 21%) có trọng lượng thể tích

530 kg/m3 và độ ẩm ban đầu 21% sấy xuống độ ẩm cuối cùng 14%. Không khí môi trường có RH = 80% và 0 30 db T  C, nhiệt độ khí sấy ta chọn 0 60 d T  C, nhiệt độ khí sấy thoát ra 380C.

Lượng ẩm khí sấy lấy đi :