Lượng nhiệt tiêu hao q: q = - Lượng nhiệt có ích q1 :
q1 = i2 – Catvl = 2564,47 – 4,18.27= 2451,61(KJ/kg ẩm) Với i2 = 2500 + 1,842t2 = 2500 + 1,842.35 = 2564,67
79,365
- Lượng nhiệt do tác nhân sấy mang đi q2 : q2
.1,037.(35-27) = 658,412 (kJ/kg ẩm) - Tổng nhiệt lượng có ích và
q’= q1+ q2+ q + q + q
tổn thất q’:
vct
- Hiệu suất của thiết bị sấy:
- Sai số: Bảng 5.1; Bảng cân bằng nhiệt STT Đại lượng 1 Nhiệt lượng có ích 4 Tổn thất nhiệt do TBTT 2 Tổn thất nhiệt do TNS 3 Tổn thất nhiệt do VLS
5 Tổn thất nhiệt ra môi trường
6 Tổng nhiệt theo tính toán
7 Tổng nhiệt lượng tiêu hao
8 Sai số tương đối
CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 6.1. Tính calorifer
Công suất nhiệt calorifer72,4. cần cung cấp cho tác nhân sấy
Q = Wq = 3538,88= 256214,912 kJ/h = 71,17 kW.
28
6.1.1. Chọn kết cấu calorifer - Chọn ống thép dẫn hơi: W/mK Chiều dày: Chiều dài ống (l) : 1000mm - Cánh làm bằng nhôm có: Chùm ống có cánh bố trí so le với bước ống: s1 Đường kính: dc = 50mm Chiều dày: Bước cánh t = 10 mm = 200 W/m.K Số cánh trên một ống: nc 95 cánh
Chiều cao của cánh: h = mm
6.1.2. Xác định chênh lệch nhiệt độ trung bình
Với yêu cầu của hệ thống sấy cần nâng nhiệt độ của tác nhân sấy từ 27℃ lên 70℃ do vậy để đảm bảo yêu cầu đặt ra ta chọn nhiệt độ của hơi bão hòa là tb = 100℃.
Tính độ chênh lệch nhiệt độ:
oC
6.1.3. Kích thước xác định:
dxd
Trong đó: diện tích phần ống không làm cánh; diện tích có cánh trên 1 ống. - Diện′tích phần.ống không làm cánh = 2. = .0,032.0,01.95 = 0,095 m2 - Diện tích có cánh trên 1 ống. 0,22 m2 m 29
6. sử tốc độ không khí vào calorifer = 2 m/s.
1.4. Tốc độ cực đại khi không khí chuyển động qua khe hẹp nhất
Khi đó:
6.1.5. Xác định các tiêu chuẩn đồng dạng
Với nhiệt độ trung bình không khí ttb = 0,5(27 + 70) = 48,5oC. Tra bảng ta được 2,82.10-2 W/mK; v =17,9.10-6 m2/s. Khi đó:
• Re = • Nu = 0,251Re
6.1.6. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía không khí -
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của cánh :
- Hiệu suất cánh :
ℎ = β × hc = 29,32.9.10-3 = 0,26
Với
- Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tương
6.1.7. Hệ số làm cánh W/m2K
6.1.8. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khi hơi ngưng trong ống Chọn
(tb – tw) = 0,3. Khi đó:
Nhiệt độ xác định: tm ℃
nước trên đường bão hòa ở 99,8 , ta có:
= 68,26.10-2 W/m2độ v = 0,295.10-6Ns/m2
W/m2.K . Tra Bảng Các thông số vật lý ủa
= 958,54℃ kg/m3
Với tb = 100 (Bảng nước và hơi nước bão hòa) tra được r
=2258,86 kJ/kg: ẩn nhiệt hoá hơi.
6.1.9. Hệ số truyền nhiệt k.
k =
W/m2.K
6.1.10. Kiểm tra lại độ chênh (tb – tw) Mậ t ∆ đ ộ d ò n g n h i ệ t t r u y ề n n h i ệ t q u a c a l o r i f e r q c : q c = k t t b = 1 3 7 , 5
.48,35 = 6648,12 5 W/m2
Kiểm tra độ chênh nhiệt độ đã chọn: về nguyên tắc, mật độ dòng nhiệt qc phải bằng mật độ dòng nhiệt do hơi ngưng q1.
Do đó: ( tb – tw ) = N h ư vậ y, gi ả th iế t (tb – tw ) = 0, 3 là ch ín h xá c 6.1.11. Diện t í c h b ề n m ặ t b ê n t r o n g c á c ố n g F 1
F 6. 1. 12 . S ố ố n g cầ n th iết n n = ống 6.1.13. Số ống trong một hàng m. Chọn số hàng ống Z =10, khi đó: m = hàng 6.1.14. Tổng số ống của calorifer N N = m.z = 15.10 = 150 ống 6.1.15. Kích thước calorifer Chiều dài: l = 1 m 31
TIEU LUAN MOI download :
Chiều rộng: b = z.s2 = 10.55.10-3 = 0,55m Chiều cao: h = m.s1 = 15.90.10-3 = 1,35 m
6.2. Tính toán thiết kế quạt
Để vận chuyển tác nhân sấy trong các hệ thống sấy thường dùng hai loại quạt : quạt ly tâm và quạt hướng trục. Chọn loại quạt nào số hiệu bao nhiêu phụ thuộc vào đặc trưng của hệ thống sấy, trở lực mà quạt phải khác phục ∆p , năng suất mà quạt cần tải V cũng như nhiệt độ và độ ẩm tác nhân sấy. Khi chọn quạt, giá trị cần phải xác định là hiệu suất của quạt, số vòng quay của quạt. Ở đây ta chọn quạt ly tâm để vận chuyển không khí
6.2.1. Tính trở lực
Ta chọn kích thước ống nối có đường kính 0,38 m a) Tính trở lực do calorifer
Với nhiệt độ trung bình không khí trong calorifer: ttb
Tra bảng ta được: λ = 2,92 × 10−2 W⁄m. K ; v = 19,337×10−6 m2⁄s ; = 1,04915 kg/m3 (Tra phụ lục 6, P.258, [5])
Vận tốc của không khí bên trong caloriphe:
Trong đó: F = lca × bca = 1 × 0,55 = 0,55 (m2 ) là tiết diện calorifer mà không khí ⟹vào.
Re =
Tại nhiệt độ t0 = 63,5℃, tra bảng, ta có v = 19,337 × 10−6 (m2⁄s). Re > 104 , vậy không khí chuyển động theo chế độ chảy rối.
Nhưng do ống được xếp theo hàng nên ta có:
(CT II.72, P.404, [2]) Với s là khoảng cách giữa các ống theo phương cắt ngang của dòng chuyển động s
= s1 − dng = 0,09 + 0,032 = 0,058 (m) Vậy trở lực do caloriphe là:
b) Trở lực đột mở vào caloriphe:
Ta có diện tích của mặt cắt ngang ống đẩy là: F
32
Diện tích cắt ngang của caloriphe là F = lca × bca = 1 × 0,55 = 0,55 m2 . Vậy tỉ số
Tra bảng N.11, P.387, [2], ta được ξ = 64.
Nhiệt độ của không khí là 27℃, tra bảng ta có: ρ = 1,177 km/m3 Vận tốc của không khí bên trong ống đẩy:
Vậy trở lực do đột mở vào caloriphe là:
c) Trở lực do đột thu từ caloriphe vào ống dẫn không khí nóng Nhiệt độ của không khí nóng là 70℃
Tra phụ lục 6, P.258, [5], ta có: λ = 2,96 × 10−2 W⁄m. K ; v = 20,02 × 10−6 m2⁄s ; ρ = 1,029 kg/m3
Diện tích cắt ngang của không khí nóng: F
Vận tốc của không khí nóng trong ống:
Tại nhiệt độ t1 = 70℃, tra bảng ta có v = 20,02 × 10−6 (m2⁄s) Chuẩn số Reynolds:
Re > 104
, vậy không khí chuyển động theo chế độ chảy rối Ta có:
Tra bảng N.13, P.388, [2], ta được ξ = 0,64. Vậy trở lực do đột thu vào caloriphe là:
d) Trở lực do co của ống dẫn khí nóng Trong cả hệ thống có 1 co dẫn không khí ra khỏi calorifer vào hầm sấy. Tra ở phụ lục 8, P.261, [5], ta có ống tròn vuông gập α
= 90℃ có ξ = 1,1 Vận tốc của không khí nóng trong ống: ωkkn = 14,1 (m/s).
Nhiệt độ của không khí nóng là 70℃, tra Phụ lục 6, P.258, [5], ta có: ρ = 1,029 kg/m3 Vậy trở lực do co của ống dẫn khí nóng:
e) Trở lực của van Tra theo van tiêu chuẩn, có d = 380 mm.
Tra bảng N.37, P.397, [2], ta được ξ = 5,6212,33.
Vận tốc của không khí trong ống: ωkk = (m/s).
Nhiệt độ của không khí là 27℃, tra Phụ lục 6, P.258, [5], ta có: ρ = 1,177 kg/m3. Vậy trở lực của van :
33
f) Trở lực của kênh dẫn khí
Vận tốc của không khí nóng trong ống: ωkkn = 14,1 (m/s).
Nhiệt độ của không khí nóng là 70℃, tra Phụ lục 6, P.258, [5], ta có: ρ = 1,029 kg/ m3. Tra ở phụ lục 8, P.260, [5], ta có ξ = 1 Vậy trở lực của kênh dẫn khí:
∆P )
g) Trở lực vào xe 6 lần
Tham khảo [6], bảng 3.5/trang 179 ta có ξ = 0,18 ωkkn
là tốc độ của không khí nóng là 2 (m/s)
ρ là khối lượng riêng của không khí nóng trong hầm ( tính theo nhiệt độ trung bình của không khí).
Nhiệt độ của không khí nóng là 52,5℃, tra Phụ lục 6, P.258, [5], ta có: ρ = 1,085 kg/m3 Vậy trở lực khi vào xe là:
h) Trở lực trong xe
∆P
Trong đó: Lh là chiều dài phần sấy, Lh =10,2
ρ là khối lượng riêng của không khí nóng trong hầm (tính theo nhiệt độ trung bình của không khí).
Nhiệt độ trung bình của không khí nóng là 52,5℃, tra Phụ lục 6, P.258, [5], ta có: ρ = 1,085 kg/m3 .
ωkkn = 0,3 là tốc độ của không khí nóng dtd là đường khí tương đương của các khe thông gió giữa các khay sấy, dtd = 0,1 m (khay sấy dày 0,04 mm).
λ là hệ số trở lực ma sát, (W⁄m. K)
Tại nhiệt độ t1 = 52,5℃, tra bảng ta có v52,5 = 18,205×10−6 (m2⁄s). Chuẩn số Reynolds:
Re =
Re > 104 , vậy không khí chuyển động theo chế độ chảy rối Tra bảng 2, P.183, [6]: λ = 0,025 W⁄m. K
i) Trở lực ra khỏi xe 6 lần
Vận tốc không khí nóng là: ωkkn = 2 (m/s) Khối lượng riêng: ρ = 1,085 kg/m3
Tham khảo [6], ta có ξ = 0,25 Vậy trở ra khỏi xe là :
j) Tổng trở lực:
34
Hp = ∑ ∆ = 28,98 + 57,26 +65,46+ 112,52 + 502,82 + 102,29 + 2,3436 + 5,5335 + 3,255 = 880,4621 (N/m2)
6.2.2. Tính chọn công suất quạt và chọn quạt
a) Quạt đẩy hỗn hợp khí vào calorifer
+ Lưu lượng hỗn hợp khí quạt đẩy vào calorifer:
15.13, P.228 , [3]) + Áp suất làm việc toàn phần:
H= 880,55 (N/m2) (CT II.238a, P.463, [2]) Trong đó:
HP là trở lực của hệ thống, HP = 880,4621(N/m2) t0
là nhiệt độ làm việc của khí (℃), t0 = 27℃.
B là áp suất tại chỗ đặt quạt (mmHg), B = 1 atm = 760 mmHg. ρk là khối lượng riêng của khí ở điều kiện làm việc (kg/m3) ,ρk = 1,177 kg/m3 ρ là khối lượng riêng của khí ở điều kiện tiêu chuẩn (kg/m3 ), ρ = 1,205 kg/m3 + Công suất trên trục động cơ điện:
N = (CT II.239a, P.463, [2])
Trong đó: ηq là hiệu suất của quạt, dựa vào Qđ = 5476,84 (m3⁄h), H = (N/m2)
Theo đồ thị hình 13 trang 195 [6]: Đồ thị đặc tuyến của quạt ly tâm II4-70 N04 của “thiết kế hệ thống=thiết0,72bị sấy”,ta có :
Hiệu= 128suất / quạt:
Tốc độ vòng của bánh guồng: 40 m/s ηtr là hiệu suất truyền động, ηtr = 0,95 (truyền động qua bánh đai)
⟹ N =
+ Công suất thiết lập đối với động cơ điện: Nđc = N × k3 (CT II.240, P.464, [2])
Trong đó: k3 là hệ số dự trữ, do N = 2,3 kW, ta tra bảng II.48, P.464, Tài liệu [2], có ⟹k3 = 1,15 Nđc = 2,3 × 1,15 = 2,645 (kW)
Với yêu cầu của hệ thống sấy cần nâng nhiệt độ của tác nhân sấy từ 27℃ lên℃70℃ do vậy để đảm bảo yêu cầu đặt ra ta chọn nhiệt độ của hơi bão hòa là tb = 100 . tra được r =2258,86 kJ/kg: ẩn nhiệt hoá hơi.
35
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
Công suất calorifer:
Qc kJ/h = 51.986 kW.
Lưu lượng hơi cần thiết D ( kg/h ):
D=
Với yêu cầu của Calorife hơi vào có nhiệt độ bão hòa 100oC (áp suất bão hòa tương ứng là 1,0132Bar), lưu lượng hơi vào là 82.8447 kg/h. Ta lựa chọn nồi hơi của hãng
WILFORD ra được loại nồi đáp ứng được các yêu cầu trên như sau:
Bảng 6.1: Các thông số nồi hơi
Năng suất sinh hơi D [kg/h] Áp suất làm việc p [Bar] Nhiệt độ bão hòa t [ Loại nhiên liệu CHƯƠNG 7. TÍNH KINH TẾ
Bảng 7.1: Kinh phí chế tạo và lắp đặt hệ thống:
Tên bộ phận
Bộ cửa kéo ra, vào bằng thép Khung CT3 (xe goong) Thép (khay sấy)
Đường ray dẫn bên hướng bên trong hầm
Quạt thổi ly tâm Calorife
Hệ thống ống nối ra vào tác nhân sấy
Đồng hồ báo nhiệt độ tại bộ trao đổi nhiệt
Đồng hồ báo nhiệt độ sấy trong hầm
Hệ thống báo động nhiệt độ cao Hệ thống đèn chiếu sáng trong hầm sấy
Bảng điện điều khiển Thiết bị xác định độ ẩm
TỔNG CỘNG
36
CHƯƠNG 8. KẾT LUẬN
Hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai mì, năng suất 800 kg nguyên liệu/mẻ hoạt động liên tục kết hợp với tác nhân sấy đi ngược chiều vật liệu sấy. Để các thông số tính toán trở nên chuẩn xác và phù hợp phụ thuộc rất nhiều vào các số liệu thực nghiệm. Tuy nhiên, do điều kiện không cho phép nên trong phạm vi đồ án này không thể thực hiện thí nghiệm thực tế. Các số liệu cũng như tính toán ở trên là dựa vào nhiều nguồn tài liệu khác nhau dẫn đến việc không đồng nhất trong tính toán cũng như sai số trong kết quả sau cùng.
Mặc dù ngày nay, hệ thống sấy hầm được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp thực phẩm nhưng đại bộ phận sinh viên vẫn chưa có cơ hội tiếp xúc thực tế nên đa phần các tính toán còn nghiêng về lý thuyết, đôi chỗ không hợp lí và chưa khoa học. Vì vậy những ý kiến đóng góp của thầy cô sẽ là nguồn tư liệu quý giá giúp đồ án môn học của nhóm chúng em trở nên hoàn thiện. Chúng em rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn!
37
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trần Văn Phú, Tính toán và thiết kế hệ thống Sấy, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội
[2] Các tác giả, Sổ tay quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá học ( Tập 1 ), NXB KH và Kĩ thuật , Hà Nội.
[3] Các tác giả, Sổ tay quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá học ( Tập 2 ), NXB KH và Kĩ thuật , Hà Nội.
[4] Hoàng Văn Chước (2004 ), Kỹ thuật sấy, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
[5] GS.TSKH. Trần Văn Phú (2009), Kỹ thuật sấy, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội [6] Hoàng Văn Chước, thiết kế hệ thống thiết bị sấy, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
[7] GS.TSKH. Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy nông sản, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 1993.
[8] Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Hà Mạnh Thư, Thiết bị trao đổi nhiệt, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2001.
[9] Nguyễn Văn May, Giáo Trình kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật
[10] https://caythuoc.org/cu -khoai - mi-san -cong -dung- va - doc - tinh-can -luu- y.html
[11] http://iasvn.org/chuyen - muc/Gia - tri- dinh-duong- cua - San -4488.html
38
1