III. Quá trình sấy
4. Quá trình sấy thực
a. Tổn thất do vật liệu sấy mang đi qv
Nhiệt dung riêng của đậu khô tuyệt đối có thể lấy bằng Cvk = 1,5 kJ/kgK. (lấy bằng thóc và ngô) Do đó:
Cv2=Cvk*(1-w2) + Ca*w2 =1,5*(1-0,14) + 4,18*0,14=1,88 kJ/kgK Nhiệt do vật liệu sấy mang đi:
qv =G2∗Cv2∗ (tv2− tv1)
W =
150 ∗ 1,88 ∗ (52 − 25)
100 = 76,14 KJ/kgẩm
b. Tổn thất ra môi trường qmt
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa TNS và mặt trong thùng sấy α1. Do lưu lượng không khí trong quá trình sấy thực Vtb>Vtbo nên ta giả thiết tốc độ TNS trong quá trình sấy thực trên cơ sở v>vo. Với v0 = 4,75 m/s, giả thiết v=5 m/s. Vậy:
α1 = 6,15+4,17*v=6,15+4,17*5=27 W/m2K
Vật liệu làm thùng sấy gồm 2 lớp như đã trình bày ở trên. Do đó đường kính ngoài cùng của thùng sấy D3 = 0,54 + 2*0,003 + 2*0,05 = 0,646 m. Khi đó, D3/D <2 nên có thể tính tổn thất nhiệt qua thùng sấy như qua vách phẳng.
Nhóm 4 Trang 28 D13 Điện Lạnh
Hệ số trao đổi nhiệt giữa mặt ngoài thùng sấy với không khí xung quanh α2. Ta có phương trình truyền nhiệt như sau:
q = α1∗ (tf1− tw1) =tw1− tw3 ∑δ
λ
= α2 ∗ (tw3− tf2)
Gỉả thiết nhiệt độ mặt ngoài thùng sấy lớn hơn nhiệt độ môi trường 10 o
tw3 = 25 +10 = 35 o
Khi đó hệ số trao đổi nhiệt đối lưu α2 bằng
α2 = 1.715(tw3 – to)^1/3 = 4 W/m2K Hệ số truyền nhiệt K bằng: k = 1 1 α1+ δ1 λ1 + δ2 λ2 + 1 α2 = 1.84 W/m2K
Diện tích bao quanh thùng sấy:
F = п ∗D3+ D 2 ∗ L + 2 ∗ (D3+ D 2 ) 2 4 = 6,2 m 2
Vậy tổn thất nhiệt ra môi trường:
qmt =3,6 ∗ k ∗ F ∗ ( 𝑡1 + 𝑡2 2 − 𝑡0) W qmt = 191,65 kJ/kg ẩm. c. Tính giá trị của ∆ ∆=Câ*tf1-(qv+qmt) ∆=4,18*25 - (76,14 + 191,65) = -163,29 kJ/kg ẩm
d. Thông số quá trình sấy thực
Cdx(d1) = 1,004+1,842*d1=1,004+1,842*0,0175=1,022 kJ/kgK d2=d1+Cdx(d1)(t1−t2)
i2−∆ = 0,14 kgh/kgk I2 = 1,004*t2+d2*(2500+1,842*t2)=415,62 kJ/k Phân áp suất lớn nhất
Nhóm 4 Trang 29 D13 Điện Lạnh
Ph2 =0,18 bar => φ2=25% Lưu lượng không khí thực tế:
L= W
d2−d1= 11,25
0,14−0,0175=91,84 kg/h = 0,025 kg/s
(t1;φ1)=(97o;2,9%) => thể tích riêng của không khí: v1 =1,08 m3/kgkk V1 = v1 * L = 1,08 * 3,24 = 3,5 m3/s
(t2;φ2)=(58o;25%) => thể tích riêng của không khí: v2 =1 m3/kgkk V2 = v2 * L=1 * 3,24 = 3,24 m3/s
Vậy lưu lượng thể tích trung bình:
Vtb =V1+ V2
2 = 3,37 m
3/s
Tốc độ trung bình của tác nhân sấy trong sấy thực:
vtb =Vtb Ftd =
3,37
0,16 = 21,06 m/s
So sánh với giả thiết, ta hoàn toàn chấp nhận được tốc độ TNS như trên.
e. Thiết lập cân bằng nhiệt
Nhiệt lượng tiêu hao q:
q = I1− I0 d2− d1 = 144,26 − 69,66 0,14 − 0,0175 = 608,9 kJ kgẩm Nhiệt lượng có ích q1: q1 =i2-Câ*tv1=267 - 4,18*25 = 202,5 kJ/kg ẩm Tổn thất nhiệt TNS mang đi q2:
q2=Cdx(d1)∗ (t2− t0) d2− d1
q2=225,26 kJ/kgK
Bảng 4. 3. Cân bằng nhiệt
TT Các đại lượng Ký hiệu kJ/kg ẩm %
1 Nhiệt lượng có ích q1 202,5 29,1
2 Tổn thất nhiệt TNS q2 225,26 32,4
Nhóm 4 Trang 30 D13 Điện Lạnh
4 Tổn thất ra môi trường qmt 191,65 0.95
5 Tổng nhiệt tính toán qtt 695,55 100
6 Tổng nhiệt tiêu hao q 608,9 100
7 Sai số qtt− q
q
0,14 0.11
Qua bảng cân bằng nhiệt ta thấy, hiệu suất nhiệt của thiết bị sấy thùng quay đã tính 29,1%. Trong các tổn thất nhiệt thì tổn thất do tác nhân sấy mang đi là lớn nhất (chiếm 32,4%). Để giảm tổn thất này có thể chọn lại nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi TBS xuống thấp hoặc sử dụng sơ đồ tái tuần hoàn.