Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy

3.2.2.1. Nhiệt lượng tổn thất do không khí thải mang đi

qkkr = lI2 = 117,5482 101,3229 = 11910,3218 (kJ/kg ẩm)

qvlr = = = 592,5632 (kJ/kg ẩm)

3.2.2.3. Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh

 Tổn thất nhiệt qua vỏ thiết bị:

qm = (CT 7.41/142-[4])

Trong đó:

F: Diện tích bề mặt xung quanh máy sấy

∆t: Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy với môi trường xung quanh W: Lượng ẩm bay hơi

K: Hệ số truyền nhiệt

K = (W/m2.K) (CT 7.42/142-[4])

Trong đó:

- : Tổng nhiệt trợ của máy

- , : Tương ứng với chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của tường buồng sấy và các lớp cách nhiệt

- α1,α2: Tương ứng với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía TNS và phía không khí ngoài trời (W/m2 độ)

Tính hệ số cấp nhiệt từ TNS đến bề mặt bên trong của thùng sấy α1

α1 = k(α1’ + α1’’) Trong đó:

+ α1’: Hệ số cấp nhiệt từ TNS đến thành máy sấy do đối lưu cưỡng bức, W/m2độ

+ α1’’: Hệ số cấp nhiệt từ TNS đến thành máy sấy do đối lưu tự nhiên, W/m2độ

+ k: Hệ số điều chỉnh, k = 1,2 – 1,3. Chọn k = 1,2

 Tính α1’

- Nhiệt độ trung bình của không khí trong máy sấy ttb = = = 43,5ºC

- Tiết diện tự do của thùng sấy:

Ftd = (CT T121 - [3]) = = 0,4257 (m3)

Với = 0,3 là hệ số điền đầy - Tốc độ tác nhân sấy lý thuyết:

= (CT T121 - [3])= = 7,5003 (m/s) = = 7,5003 (m/s) - Chuẩn số Reynolds: Re = = (CT V.36/T13 - [ 2]) = = 19,0719105 Với:

ω: vận tốc trung bình trong máy sấy.

= 1,730710-5 m2/s là độ nhớt động học của không khí ở 43,5ºC (Bảng I.255/T318 - [1], nội suy)

L: kích thước hình học xác định theo đường kính tương đương. Re >104 nên tính theo chế độ chảy xoáy.

-Phương trình chuẩn Nuxen đối với chất khí:

Nu = 0,018..Re0,8 (CT V.42/T16 - [2]) Trong đó: phụ thuộc vào tỉ số và Re Với: Re = 19,0719.105 và = 5 => ε1= 1,0094 (Bảng V.2/T15- [2]) Vậy Nu = 0,018 x 1,0094 x ( 19,0719.105)0.8 = 1921,6237 Mà (CT T22 - [2])

λ = λ₀ (CT I.36/T124 - [1]) Hệ số dẫn nhiệt của khí ở 0ºC (W/m độ).

T: nhiệt độ tuyệt đối của không khí. c: hằng số phụ thuộc vào loại khí.

Tra Bảng I.122, (T124 - [1])ta được c = 122, = 0,0201 => λ = 0,0201 = 0,0186 ( W/m2.độ) Hệ số cấp nhiệt α1’ α1’ = = = 40,7173 (W/m2 độ)  Tính α1’’ - Chuẩn số Gratkov: Gr = = (CT V.39/13-[2]) Trong đó: + g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s2 + β: Hệ số dãn nở thể tích

+ ∆t: Hiệu số nhiệt độ giữa TNS vào và TNS ra Gr = = 1,5325109 - Chuẩn số Nuselt: Nu = 0,47Gr0,25 (CT V.78/24 – [2])  Nu = 0,47(1,5325109)0,25 = 92,9931  α1’’ = = = 1,9704 (W/m2 độ) Vậy α1 = k(α1’ + α1’’) = 1,2(40,7173+ 1,9704) = 51,2253 (W/m2 độ) Tính hệ số cấp nhiệt của tường ra môi trường xung quanh α2

α2 = α2’ + α2’’ Trong đó:

α2’: Hệ số cấp nhiệt mặt ngoài của máy sấy do đối lưu tự nhiên α2’’: Hệ số cấp nhiệt do bức xạ

Do thùng sấy đặt nằm ngang với góc nghiêng α =3º nên xác định hệ số cấp nhiệt đối lưu tự nhiên xem như là xác định hệ số cấp nhiệt của ống nằm ngang khi không khí có thể tích lớn chuyển động tự do. Các hằng số vật lí khi

tính chuẩn số Nu, Gr lấy theo nhiệt độ trung bình của lưu chất ở xa tức là lấy theo nhiệt độ trung bình của không khí môi trường.

Bảng 3.3. Các thông số của không khí bên ngoài thùng sấy

STT Thông số Ký

hiệu Giá trị Nguồn công thức Đơn vị

1 Nhiệt độ to 26 ºC 2 Hệ số dẫn nhiệt o 0,0264 Bảng I.255 (T318 - ) W/m.K 3 Độ nhớt o 1,845.10-5 Bảng I.255 (T318 - ) Ns/m2 4 Áp suất hơi bão hòa pb 0,0335 CT 2.31/T31-[4] Bar 5 Khối lượng riêng o 1,261 Bảng I.255 (T318 - ) kg/m3 6 Độ nhớt động o 1,5624.10-5 Bảng I.255 (T318 - ) m2/s

Chọn nhiệt độ thành ngoài của thùng (phía tiếp xúc với không khí) là t3 = 30ºC là nhiệt độ thích hợp để tác nhân sấy truyền qua thùng và lớp cách nhiệt phía ngoài thùng sao cho không còn quá nóng, an toàn cho người lao động.

Do hệ số dẫn nhiệt của thép lớn nên xem nhiệt độ không đổi khi đi qua bề dày của thùng và lớp bảo vệ.

Chọn các thông số của của bề dày thùng theo bảng sau (Bảng I.125 và I.126/T127 - 128 - [1]). Chọn vật liệu làm thùng sấy là thép Crôm-niken và vật liệu lớp cách nhiệt là bông thủy tinh.

Bảng 3.4. Chọn bề dày của thùng và vật liệu

ST

T Đại lượng Ký hiệu

Giá trị chọn (m) Vật liệu Hệ số dẫn nhiệt  (W/mK) 1 Bề dày thùng 1 0,005 12XH3 36,1 2

Bề dày lớp cách nhiệt 2 0,05 Bông thủy

tinh 0,0372 3 Bề dày lớp bảo vệ 3 0,005 12XH3 36,1

 Tính α2’

- Đường kính ngoài của thùng sấy:

Dng = DT + 2( ) = 0,8801 + 2(0,005+0,05+0,005) = 1,0001 (m) Tại nhiệt độ t0 = 26ºC ta có các thông số bên ngoài thùng sấy:

- Chuẩn số Grashof: Gr == (CT V.39/T13 - [2]) = = 5,3785.108 - Chuẩn số Nuselt: Nu = 0,47Gr0,25 (CT V.78/T24 – [2]) = 0,47(5,3785108) 0,25 = 71,5754 - Hệ số cấp nhiệt:

Với là hệ số dẫn nhiệt ở 26ºC của không khí

λ = λ₀ (CT I.36/T124 - [1])

=> λ = 0,0201 = 0,0192 (W/m2.độ)

 Tính α2’’ α₂´´ (W/m2độ)

(CTV.1 35/41-[2]) Trong đó:

C0 = 5,7 : Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối

T1: Nhiệt độ tuyệt đối của thành máy sấy, ºK, T1 = t3

T2: Nhiệt độ của môi trường, ºK, T2 = t0

ε: Độ đen của bề mặt ngoài máy sấy

Đối với bức xạ giữa khí và bề mặt vật thể, do bề mặt của khí lớn hơn bề mặt vật thể nên độ đen của hệ xem như bằng độ đen của vật thể: ε = 0,8 ÷ 1

Chọn ε = 0,8

(W/m2.độ)

Vậy hệ số cấp nhiệt chung:

= ( = 1,3744 + 4,9744 = 6,3488 (W/m2.độ)

 Hệ số truyền nhiệt K:

Hệ số truyền nhiệt K đối với tường hình ống có chiều dày không dày lắm so với đường kính, khi bỏ qua nhiệt trở của lớp cách nhiệt:

K=

- Tính bề mặt truyền nhiệt F:

+ Đường kính trung bình máy sấy

Dtb = = = 0,9401 (m) (CT T220 - [4]

+ Bề mặt truyền nhiệt F của máy sấy bao gồm diện tích xung quanh và diện tích 2 đầu của thùng:

F = Dtb LT+2 (CT T220 - [4])

= 0,94015 +2 = 14,3789 (m2)

 Tính tổn thất nhiệt qua vỏ máy sấy

- Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài

∆ttb = (CT 8.11/116-[3])Trong đó: Trong đó:

+ ∆tđ: Hiệu số nhiệt độ của không khí TNS vào và nhiệt độ môi trường ∆tđ = t1 – t0 = 54 - 26 = 28ºC

+ ∆tc: Hiệu số nhiệt độ của không khí TNS ra và nhiệt độ môi trường ∆tc = t2 – t0 = 33 - 26 = 7ºC

⇒ ∆ttb = = 15,1483ºC

Tổn thất nhiệt từ vỏ máy sấy ra môi trường xung quanh:

qm = = = 1,3810 (kJ/kg ẩm)

3.2.2.4. Tổn thất nhiệt động học

qđh = 0,05554,19(T1 +T2)(x2 – x1)

= 0,05554,19(54+273+33+273)(0,0266-0,0181) = 1,2523 (kJ/kg)

 Tổng lượng nhiệt ra: ∑ = qkkr + qvlr + qm + qđh

= 11910,3218+592,5632+1,3810+1,2523= 12505,5183 ( kJ/kg ẩm) Vậy sai số nhiệt vào và nhiệt ra:

∆q = 100 = 100

= 0,8914 < 5% => các thông số đã chọn là đúng.