III.1. Tính chọn Calorifer
Ta chon calorifer khí - hơi là loại thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn. Trong ống là hơi bão hòa ngưng tụ và ngoài ống là không khí chuyển động. Do hệ số tỏa nhiệt khi ngưng tụ αN của hơi lớn hơn hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa mặt ngoài của ống với không khí αk, theo lý thuyết truyền nhiệt phía không khí thường được làm cánh (hình chữ nhật) để tăng cường hiệu quả trao đổi nhiệt. Như vậy, calorifer khí – hơi trong kỹ thuật sấy thường là loại vách ngăn có cánh.
Tính toán calorifer khí hơi là tính toán bề mặt truyền nhiệt F cần thiết khi biết lưu lượng và nhiệt độ vào, ra của không khí. Nhiệt độ không khí vào calorifer thường lấy bằng nhiệt độ môi trường t0 = 250C. Nhiệt độ của không khí ra calorifercũng là nhiệt độ TNS vào TBS xác định theo yêu cầu công nghệ sấy t1= 500C.
Nhiệt lượng mà Calorifer cần cung cấp cho tác nhân sấy:
= 120000.(95,489 – 69,558) = 3111720 kJ/mẻ = 388965 kJ/h L (kg/h): khối lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy thực tế. I1, I0: entanpy của TNS trước và sau khi ra khỏi Calorifer.
Vậy: Q = 108,0458 kW
Chọn nhiệt độ của hơi nước bão hòa tN =1000C ta có: r =2257kJ/kg, pN = 1,0132bar Giả sử hiệu suất calorifer , lưu lượng hơi cần cung cấp là:
= = 229,783 kg/h
Chon lò hơi có các thông số làm việc: Áp suất làm việc 1,0132 bar, năng suất làm việc 229,783 kg/h.
Tiêu hao hơi cho một calorifer:
Khi đó bề mặt truyền nhiệt của Calorifer bằng:
Với: k là hệ số truyền nhiệt của Calorifer.
là độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa khí và hơi. là hiệu suất nhiệt của Calorifer.
Trong calorifer khí – hơi, dịch thể nóng là hơi nước ngưng tụ có nhiệt độ không đổi tN = const.
Tính hiệu số nhiệt độ trung bình
Hiệu số nhiệt độ của 2 dòng lưu chất ở đầu vào và ra của calorifer: tmax = tN – t0 = 100 – 25 = 75oC
tmin = tN – t1 = 100 – 50 = 50oC
0C
Hệ số truyền nhiệt kF được tính theo công thức gần đúng đối với calorifer hơi nước sau (Sách tính toán thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt) :
kF = a.(ωρ0)b
Với : a = 10,5 14 chọn a = 12 b = 0,5 0,7 chọn b = 0,6
ω tốc độ không khí tại khe hẹp, chọn ω= 4m/s ρ0 khối lượng riêng của không khí ρ0 =1,293 kg/m3
Vậy kF = 12.(4.1,293)0,6 = 32,16 W/m2.K
Suy ra: = 72,65 m2
Tùy thuộc vào diện tích trao đổi nhiệt mỗi calorifer và dựa vào F ta chọn số calorifer cho hệ thống sấy. Ở đây ta chọn 5 calorifer, diện tích trao đổi nhiệt mỗi chiếc là: 14,5 m2.
Hình 10: Cấu tạo calorifer khí – hơi III.2. Tính chọn quạt.
Để vận chuyển TNS trong hệ thống sấy người ta thường dùng hai loại quạt: quạt ly tâm và quạt hướng trục. Ở đây ta chọn quạt hướng trục.
Lưu lượng quạt:
Thể tích không khí ẩm ở điều kiện tiêu chuẩn ( :
Với là khối lượng riêng của không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn, m3
Suy ra: = = 92807,425 m3/h = 25,78 m3/s Tổng công suất của quạt:
Trong đó:
– là số kg không khí khô/m3 không khí ẩm.
là khối lượng riêng của không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn. m3
cột áp toàn phần của quạt, chọn 0 k – là hệ số dự phòng lấy k = (1,1 1,2)
là hiệu suất của quạt.
Suy ra: N = = 10,55 kW
Do đó ta chọn quạt có công suất cần đáp ứng là: N = 11 kW .