- Năng suất sấy trung bình:
21
G1=800(kg/mẻ) = 246,154 (kg/h) - Lượng ẩm cần bay hơi:
2 = 1 − = 246,154 − 72,4 = 173,754 (kg/h) [7.2/trang 98/KTS]
(kg/h)
- Lượng không khí tiêu hao:
L (kgkkk/h)
- Lượng dung môi tiêu hao riêng:
l
- Thể tích của không khí ẩm ở trạng thái (t1, phụ lục cuối sách v bằng: V0 = 1,001 x 5134,75 = 5139,885 m 4.4. Tính thiết bị chính 4.4.1. Tính khay - Diện tích bề mặt 1 lát khoai mì bm d2 S . . -
Khối lượng 1 lát khoai mì Số lát khoai mì:
nlat = 29090 ( lát ) - Tổng diện tích lát khoai mì:
Sbmtong = nlat .Slat =29090.0,00196= 57,0164 (m2 ) - Chọn kích thước khay
Khay sử dụng lưới đan với khung thép bên ngoài Dài: lkhay = 1200 (mm)
Rộng: bkhay = 1000 (mm) Đường kính sợi lưới: 2 (mm) Bước lưới: 20 (mm)
Số sợi ngang = = 60 (sợi) Số sợi dọc = = 50 (sợi) Khối lượng lưới mlưới = V.
60.1).7850 = 2,9579 (kg)
4
Khung khay làm bằng thép CT3 20x20x1,5 Thể tích khung khay
(0,02.0,02-0,017.0,017).2.(1,2+1) = 0,0004884 (m3) Khối lượng khung khay = 0,004884.7850 = 3,8339 (kg) Khối lượng khay:
mkhay = 3,8339 + 2,9579 = 6,7918 (kg) - Diện tích bề mặt khay:
Skhay lkhay khay.b 1,2.1 = 1,2 (m2) - Số lát trên 1 khay
lkhay bkhay
nlat khay/ . . 480 (lát/khay)d d 0,05 0,05
- Lượng vật liệu trên khay:mvl khay/ 480.0,0275 = 13,2 (kg) - Số khay
nkhay
4.4.2. Tính xe goòng
Xe goòng có 11 tầng khay.
- Khối lượng= vật liệu.11trên=145,2xe:
/ / ℎ (kg) - Số xe cho 1 mẻ: G nxe - Chiều dài xe Lxe = 1,2 + 0,05.2 = 1,3 (m) - Chiều rộng xe Bxe = 1 + 0,05.2 = 1,1 (m) - Chiều cao xe Hxe =(11+1) x (0,1+0,04)=1,68 (m) Bánh xe cao 100 mm
Tổng chiều cao xe: 1,68 + 0,1 = 1,78 (m)
- Xe goòng được chế tạo từ vật liệu là thép thường CT3 ( 25x25x1,5) do ta làm việc ở môi trường nhiệt độ không quá cao, để giảm về chi phí chế tạo nên có thể chọn thép thường. Với các thông số của thép như sau:
Khối lượng riêng thép CT3: CT3 = 7850 kg/m3
23
Diện tích mặt cắt ngang:
S1 0,025.0,025 0,022.0,022 0,000141(m2)
Thép chữ L đỡ khay: thép CT3 30x30x3,mỗi tầng khay dùng 2 thanh dài 1,2m
Khối lượng thép chữ L: 1,2.( 0,03*0,03 – 0,027*0,027)*2*11 = 4,514 x 10-3 Tổng thể tích của thép CT3 trên khung xe goòng : V=0,000141.
(1,68.4+1,1.2.11+1,3.2.11)= 8,39 x 10-3 (m3) Khối lượng xe:
CT3 4,514 x 10-3 + 8,39 x 10-3 ). 7850 = 101,296 kg
4.5. Hầm sấy
- Chiều dài hầm sấy Lh = Lx.nx + 2.Lbs
(Với Lbs = 875mm)
Khoảng cách giữa 2 xe: 50mm
Lh = 1,3.6 + 2.0,875+ 5.0,05+ 0,2.2 = 10,2(m)
- Chiều rộng hầm sấy tính theo chiều rộng của xe gòong. Ta lấy dư ra 2 phía mép trái và phải của xe là 100mm để xe di chuyển dọc theo hầm sấy được dễ dàng. Bh = Bx + 2.0,1 = 1,1 +0,2 = 1,3 (m)
- Chiều cao của hầm tính theo chiều cao của xe gòong. Ta lấy dư ra phía mép trên của xe là 100mm để xe di chuyển dọc theo hầm sấy được dễ dàng: Hh = Hx
+ 0,1 = 1,78 + 0,1 = 1,88 (m)
- Hầm sấy được xây dựng bằng gạch có chiều dày 200mm xung quanh tường bên, còn trần hầm sấy có một lớp bê tông thường dày = 0,15 m và một lớp bông thủy tinh cách nhiệt dày = 0,1 (m).
- Chiều rộng thực của hầm sấy khi tính phần tường bao hai bên: Bhầm thực = Bh + 2.0,2 = 1,3 + 2.0,2 = 1,7 (m)
- Chiều cao hầm sấy khi tính phần bê tông và lớp bông thủy tinh cách nhiệt phía trên trần:
Hhầm thực = Hh + 0,15 +0,1 = 1,88 + 0,15 + 0,1 =2,13 (m)
CHƯƠNG 5. CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 5.1. Tổng tổn thất nhiệt trong hệ thống
5.1.1. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi
=
Trong đó:
=
2,225(kJ/kg.K)
Theo kinh nghiệm trong sấy nông sản, vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy lấy thấp hơn nhiệt độ tác nhân sấy tương ứng 5 ÷ 10℃. Trong hệ thống sấy hầm này thì vật liệu sấy và tác nhân sấy chuyển động ngược chiều nên nhiệt độ vật liệu ra khỏi hầm (tv2) được xác định như sau:
tv2 = t1 − 5 = 70 – 5 = 65℃
Nhiệt độ vật liệu sấy đi vào đúng bằng nhiệt độ môi trường: tv1 = 27℃
(kJ/kg ẩm)
5.1.2. Tổn thất nhiệt do xe goòng và khay mang đi
Xe goòng được làm bằng thép, có khối lượng mỗi xe là 101,296 kg, nhiệt dung riêng của thép bằng CCT3 = 0,5 (kJ⁄kg. độ) - Nhiệt do xe mang đi:
= 55,53 (kJ/kg ẩm.)
- Nhiệt tổn thất do khay: Khay sấy được làm bằng thép, có khối lượng mỗi khay là kg. Theo [1], ta có nhiệt dung riêng của thép bằng CCT3 = 0,5 (kJ⁄kg. độ)
(kJ/kg ẩm) qx+k = 55,53 + 40,96 =96,49 (kJ/kg ẩm)
5.1.3. Tổn thất nhiệt ra môi trường
Hệ số trao đổi nhiệt giữa tác nhân sấy và tường bên Ktb Ta
có:
1 = 6,15 + 4,17 = 6,15 + 4,17 × 2 = 14,49 (W/m2.K) Chọn tw1= 52,3oC : Nhiệt độ tường trong
tw2= 28,5oC : Nhiệt độ tường ngoài℃tf1=
0,5 ( t1℃+ t2) = 0,5.(70 + 35) = 52,5 tf2= t0= 27 (W/m2.K) Ta có: 1 = 1( 1 − 1) = 14,49(52,5 − 52,3) = 2,898 (J/Kg) 25
2 = 2( 2 − 2) = 1,963(28,5 − 27) = 2,9445 (J/Kg) So sánh sai số của dòng nhiệt:
Vì sai số của dòng nhiệt nhỏ hơn 10% nên chấp nhận kết quả phù hợp a) Tổn thất nhiệt qua tường:
Trong đó:
F : diện tích của các bề mặt tính tổn thất nhiệt tương ứng ktb
:hệ số trao đổi nhiệt, tính theo công thức Hệ số dẩn nhiệt của gạch thường : g =0,75 (W/m.K)
(W/m2.K) Nhiệt tổn thất qua tường bên hầm sấy:
- Diện tích bề mặt tường:
F =−2.10,2=.52,51,88 −= 38,35227=25,5℃(m)
1 2
(kJ/kg.h)
b) Tổn thất nhiệt qua trần
Hệ số dẩn nhiệt của lớp bê tông dày 0,15m b =1,28 (W/m.K) Lớp bông thủy tinh cách nhiệt dày 0,1 m : btt = 0,058 (W/m.K)
2 để tính cho trường hợp tổn thất nhiệt ở trần thì phải lấy 1,3 2 ở trên.
(W/m2.K) - Kích thước trần:
F = B. Lh = 10,2.1,3 = 19,176 (m2)
qtr (kJ/kg.h)
c) Tổn thất nhiệt qua cửa
Cửa của hầm sấy được làm bằng thép CT3 : Bề dày lớp cửa là 4mm
26
Các kích thước cửa phải phù hợp với kích thước không gian trống ở cửa hầm để có thể cách nhiệt tốt.
Chiều cao cửa : h = 1880 (mm) Chiều rộng cửa : r=1300 (mm)
Hệ số dẫn nhiệt của thép : th =46,5 (W/m.K) Kích thước cửa: Fc = 1,88. 1,3 = 2,44 m2
(W/m2.K)
qc (kJ/kg.h)
d) Tổn thất nhiệt qua nền hầm sấy
Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy bằng 52,5 tường bao che của phân xưởng là 2m. theo bảng sấy, ta có:
qn
Trong đó: qn : nhiệt tổn thất qua nên hầm sấy W/m2 , qn= 34,866 W/m2
F : diện tích phần nền hầm sấy, F= Bham.Lham
W : lượng ẩm bay hơi (kg/h)
qn
Tổn thất nhiệt do mở cửa qmc = 0,1.(qtb + qn) = 0,1.(
e)+ 33,24) = 9,077 (kJ/kg.h)
= 121,027 (kJ/kg.h) Lượng nhiệt bổ sung thực
Tổng lượng nhiệt tổn thất ra môi trường bên ngoài:
qmt = qn + qtr + qtb
∆= .−−
307,567 200 kJ/kgẩm
5.2. Quá trình sấy thực
- Thông số trạng thái TNS sau quá trình sấy thực:
′ = + ∆( ′ − ) = 117,338 − 307,567 × (0,0305 − 0,0179)(kgẩm/kgkkk) 2 =
1113,4626 1
(kj/kgkkk) - Độ ẩm tương đối của không khí:
- Lượng không khí khô thực tế:
27
L= (kgkkk/h)
- Lượng không khí khô thực tế cần làm bay hơi 1 kg ẩm: l = (kgkkk/kg ẩm)
- Lưu=1,001lượng.thể= 1,001tíchthực.5746,97củatác=nhân5752,72sấy:m3/h
- 3538,88 ((KJ/kg ẩm)
5.3. Cân băng nhiệt và hiệu suất hệ thống sấy
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