I. Tổng quan về mực:
B. QUÁ TRÌNH SẤY THỰC
4.1.2 Tiêu hao hơi nước của calorifer (lượng hơi vào calorifer yêu cầu):
' cal h Q D i i = − , kg/s
ih là entanpi của hơi vào calorifer. Đây là hơi bão hòa ở 100oC vậy ih = i’ = 2676 kj/kg
i’ là entanpi của nước bão hòa, i’ = 419,1 kj/kg vậy 26 9 4 7 91 6 , 64 41 ,1 D= = − 0,22 kg/s = 784,22 kg/h
4.1.3 Xác định bề mặt truyền nhiệt của calorifer
Chọn ống thép dẫn hơi có
Ống xếp so le với bước ống ngang S1 =1,8.d2 62 mm, bước ống dọc là S2 = 1,6.d2 = 55 mm.
Chọn cánh được làm bằng đồng có hệ số dẫn nhiệt C =110W / m.K .
Chiều dày cánh lấy là C = 1 mm. Đường kính cánh là dC = 49mm. Bước cánh là Sc = 3,5mm
Chiều dài ống l = 1500 mm
Hình 4.1. Dàn ống cánh của Calorife
Nhiệt độ làm việc cho phép tối đa của cánh đồng 250oC [4].
Do cánh được làm từ đồng nên ứng suất cho phép của ống được tính theo 2 công thức sau:
[ ]* = (công thức 1 – 4, trang 13, [3]) [ ]* = (công thức 1 – 3, trang 13, [3])
▪ Hệ số an toàn là: nB = 3,5; nC = 3,5; nbl = 1,5; nd = 1,5 (bảng 1 – 6, trang 15,
▪ Hệ số hiệu chỉnh kiểm tra độ bền là: [ ]* = *. (Công thức 1 – 9, trang 17,
[3])
▪ Lấy
▪ Giới hạn nóng chảy là C = 40 N/mm2 (bảng 2 – 17, trang 38, [6]) Vậy
[ ]* = = = 11,5 N/mm2 [ ]* = * = 11,5 . 1 = 11,5 N/mm2
▪ Hệ số mối hàn của cánh và ống là: = 0,95 (bảng 1 – 8, trang 19, [6]) Ta cần xác định diện tích bề mặt ngoài các ống có cánh là:
F2 = Với
= tN - tM =(100 + 273) (32,5 + 273) = 67,5 oK = tN – t1 = (100 + 273) (55 + 273) = 45 oK
Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa hơi nước ngưng trong ống với không khí chuyển động ngoài ống được biểu diễn trên đồ thị bên cạnh:
Độ chênh nhiệt độ trung bình Logarith:
= = 55,41oK
(công thức 15.4, trang 218, [6])
Hệ số trao đổi nhiệt với diện tích mặt ngoài có cánh F2 được tính khi bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống ( ) là : =
Trong đó:
Ɛc là hệ số làm cánh, với cánh tròn thì ta xác định như sau:; Ɛc = 1 + = 1 + = 7,84
α1 là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của hơi ngưng với bề mặt trong của ống được xác định qua biểu thức sau:
α1 = 1,2. αn = 1,2. ( )0,25
Với hơi nước bão hòa ngưng ở nhiệt độ tN = 100oC, ta có các thông số vật lý của nước ngưng bão hòa như sau:
λ = 68,3.10-2 W/m.K; = 958,5kg/m3; r = 2257kJ/kg; = 282,5.10-6Ns/m2 t2 = 550C
H: chiều cao của ống. Do Calorife được bố trí trên kênh dẫn tác nhân sấy nóng có độ cao là 2500 mm, nên ta thiết kế Calorife có chiều cao ống là H= 1500mm = 1,5m
▪ Số cánh trên chiều dài 1,5 m ống là:
nC = = = 334 Cánh/ ống [6]
= tN – tw là độ chênh nhiệt độ giữa hơi ngưng với nhiệt độ vách trong của ống. Ta giả thiết = 4,4oK (sau đó ta sẽ kiểm tra lại giả thiết này).
= 1,2. = 1.2. =1,2. W/m2.K
α2 : hệ số tỏa nhiệt của không khí bên ngoài ống được tính qua biểu thức α2 = αC. .
Với αC là hệ số tỏa nhiệt của không khí với cánh, được xác định qua biểu thức: αC = C. .Re0.625. . Pr0.33
Do ống bố trí so le nên hệ số C lấy bằng: C = 0.45 Tiêu chuẩn Reynoild được xác định qua
Re = . [6]
Tốc độ không khí tại khe hẹp của cánh được xác định qua biểu thức:
= [6]
Chiều cao của cánh:
h = = = 7,5 mm [6] Tốc độ của TNS (không khí) đi vào Calorife là:
= =
= 8,899 m/s
Với nhiệt độ trung bình của không khí qua Calorife = 0.5.( 32,5 + 55) = 43,8oC. Ta tra được các thông số vật lý của không khí như sau:
λ = 2,79.10-2 W/m.k = 1.1147 kg/m3 = 17,34. 10-6 kJ/kg Pr = 0,699
Do vậy Re = = = 46,68.103
F02: là diện tích bề mặt ống trơn không cánh với chiều dài 1,5 m: F02 = . d2. l = . 0,034. 1,5 = 0,16 m2 [19]
▪ Diện tích phần ống trơn không phủ cánh là:
Fo = . d2. t. nC = 3,14. 0,034. 0,0035. 334 = 0,125 m2 [6]
▪ Diện tích cánh:
FC = 2. . nC = 2. . 334 = 0,653 m2
▪ Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của ống với dòng không khí chuyển động cắt ngang qua là:
F2 = F02 + FC = 0,16 + 0,653 = 0,813 m2
Vì vậy là hệ số tỏa nhiệt của không khí với cánh αC là
αC = 0,45. . (46,68.103)0.625. . 0,6990.33 = 147,7 W/m2.K ƞS : là hệ số hiệu quả làm cánh ƞS = 1 – (1 – ƞC).
Tỷ số = = 0,8
Hiệu suất cánh ƞC được tra trên đồ thị theo = , và tích số .h với = = = 51,8 ➔ . h = 51,8. 0,0075 = 0,388 [6]
Chọn ƞC= 0,92 . Do vậy: ƞS = 1-(1-0,92).0,8 = 0,94
α2 = αC . ƞS = 147,7. 0,94 = 138,8 W/m2.K
Coi = = 55,41oK nên ta có:
= = = 4,6 (sai lệch so với = 4,4K khoảng 4,5% nên ta chấp nhận kết quả này).
▪ Hệ số trao đổi nhiệt với diện tích mặt ngoài có cánh F2 được tính khi bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống là:
= = 83,41 W/m2.K
Khi kể tới bám bụi bẩn ở cánh cũng như đóng cặn của hơi nước bên trong ống ta có hệ số trao đổi nhiệt tính với hệ số bám bẩn = 0.85 là:
= . = 83,41 x 0,85 = 70,9 W/m2.K
Do vậy diện tích trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của cánh là:
F2 = = = 125,14 m2 [6]
▪ Diện tích trao đổi nhiệt bề mặt trong của các ống là:
F1 = = = 15,96 m2