CHƢƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH
4.3. Cân bằng năng lƣợng
Tính toán nhiệt cho hầm sấy
Chúng ta tính tổng nhiệt lƣợng cần tiêu tốn cho quá trình sấy
4.3.1. Nhiệt lượng có ích để bốc hơi 1kg ẩm
Trong đó:
i2 = r + Cpa.t2 entanpi
Cpa: nhiệt dung riêng của hơi nƣớc: Cpa = 1,842kJ/kgđộ r = 2500kJ/kgđộ nhiệt ẩm hóa hơi t2: nhiệt độ của tác nhân sấy khi đi ra t2 = 40oC
: nhiệt độ của môi trƣờng = 300C
Ca: nhiệt dung riêng của nƣớc Ca = 4,18kJ/kg.độ
q1 = (2500 + 1,842.40 ) – 4,18.30 = 2448,3 kJ/kgẩm Nhiệt lƣợng cần thiết để bốc hơi W kg ẩm trong 1 giờ sẽ là:
Q1 = W . q1 = 625.2448,3= 1530187,5(kJ/h)
4.3.2. Tổn thất nhiệt do 1kg vật liệu sấy mang đi
Theo kinh nghiệm sấy nông sản,nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy lấy thấp hơn nhiệt độ tác nhân sấy từ 5-10oC. Trong hệ thống sấy hầm, vật liệu sấy và tác nhân sấy chuyển động ngƣợc chiều nên:
= Ta có:
Do đó nhiệt dung riêng của chuối ra khỏi hầm sấy là: 18
(CT 7.40, trang 141,[13).
Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi:
kJ/kg ẩm (CT 7.15, trang 100, [6])
4.3.3. Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải
Thời gian sấy: τ = 8,4 h.
Nhiệt độ khay sấy và xe goòng khi đi vào hầm sấy lấy bằng nhiệt độ môi trƣờng: tk1 = tx1 = 30oC
Nhiệt độ của khay sấy và xe goòng khi đi ra khỏi hầm sấy lấy gần bằng nhiệt độ sấy: tk2 = tx2 = 90oC
Khay sấy và xe goòng có khối lƣợng lần lƣợt là:
Gk = 3,42 kg; Gx = 29,34 kg
Nhiệt dung riêng của vật liệu chế tạo xe và khay (thép không gỉ): Tổn thất nhiệt do khay sấy mang đi :
qk =
τ
(trang 103, [6] )
Tổn thất nhiệt do xe goòng mang đi :
qx = τ (trang 103,[6]) qTBTT = qk + qx = 43,83 + 26,29 = 70,12 kJ/kg ẩm (trang 103,[6]) 4.3.4. Tổn thất ra môi trường Tổn thất qua 2 bên tƣờng
hơn Do đó ta giả thiết tốc độ trong quá trình sấy thực là . Ta sẽ kiểm tra lại giả thuyết này sau khi đã tìm đƣợc v.
Hệ số trao đổi nhiệt giữa tác nhân sấy và tƣờng bên k: theo kinh nghiệm, hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu giữa tác nhân sấy và tƣờng hầm sấy
Bằng phƣơng pháp tính lập ta có: ( Chọn Trong đó: Ta có: ( )
* Nhiệt độ mặt ngoài của tƣờng , theo hệ quả của định luật Furier, ta có:
là hệ số dẫn nhiệt của gạch, là bề dày của tƣờng
Chênh lệch nhiệt độ giữa mặt ngoài của tƣờng với môi trƣờng Nhiệt độ xác định là:
Từ nhiệt độ này ta đƣợc các thông số không khí: Hệ số giãn nở thể tích:
Nội suy ở khoảng [30,40] (Bảng I.255,trang 318,[8])
Do đó, chuẩn số Gratkov
(CT V.39, trang 13, [9])
:Hệ số giãn nở thể tích :Gia tốc trọng trƣờng
: chiều cao phủ bì của hầm sấy
Chuẩn số Nuyxen: (CT V.68 – trang 23,[9]) Hệ số C và n phụ thuộc vào tích số Gr.Pr = 2,036.1010.0,7 = 1,4252.1010 > 2.107 ( chế độ xoáy). Nên ta xác định đƣợc C = 0,135, n = Hệ số truyền nhiệt là (trang 23, [9])
Dòng truyền nhiệt từ bề mặt của tƣờng vào môi trƣờng: Nhƣ vậy sai số giữa và
Sai số này cho phép chúng ta xem kết quả trên là đáng tin cậy Diện tích tƣờng là :
Tƣờng đƣợc xây bằng gạch đỏ có chiều dày dày
bảng I.126, trang 128, [8]) . Ta xác định đƣợc hệ số truyền nhiệt k:
Do đó tổn thất qua 2 tƣờng bên bằng:
Tổn thất qua trần Diện tích trần là
Trần hầm sấy có lớp bê tông thƣờng dày δ2 = 0,3m và một lớp bông thủy tinh cách nhiệt có bề dày δ3 = 0,1m. Ta có hệ số dẫn nhiệt của bê tông và bông thủy tinh cách nhiệt lần lƣợt là: λ2 = 1,55W/m.độ (tra phụ lục 2,[15]), λ3 = 0,06 W/m.độ (phụ lục 2,[15]) (trang 104,[6]) Do đó tổn thất qua trần là: ( ) (trang 104,[6])
Hầm sấy gồm 2 cửa vào và ra, mỗi cửa gồm 3 lớp: 2 lớp phía ngoài cửa làm bằng thép có bề 25mm:
1 lớp ở giữa làm bằng bông thủy tinh để cách nhiệt bề dày 200mm:
Ta có hệ số dẫn nhiệt của thép và bông thủy tinh cách nhiệt lần lƣợt là: λ4 = 0,5 W/m.độ ( tra bảng I.126, trang 128, [8]), λ5 = 0,06 W/m.độ.(tra Phụ lục 2, [15])
(trang 104,[6])
Do đó tổn thất qua 2 cửa là:
(trang 104,[6])
Tổn thất qua nền
Diện tích nền là: Fn = B.L = 2,3.13,5=31,05 m2
Giả thiết hầm sấy xây cách tƣờng bao 2m, nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy là 65oC. Theo bảng 6.1, trang 74, [6], ta có: = 41,5 W/m2. Do đó tổn thất qua nền là: (trang 104,[6]) Vậy tổng tổn thất ra môi trƣờng qmt : (trang 104,[6]) Tổng tổn thất: Σ = Ca . tv1 4,18.30 – 30,81 70,12 – 27,732 = -3,262 (trang 104,[6]) 22