CHƯƠNG 3 : QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ
4.5 Tính tốn chọn calorife
4.5.1. Công suất nhiệt của calorife
Qcal = = ở đây Q1: nhiệt cấp kho buồng sấy ở giai đoạn I, Q1 = 129.038 kW ɳcal: hiệu suất của calorife, ɳcal = 0.95
Vậy Qcal = = 135.83 kW
D = , kg/s
Trong đó: ih là entanpy của hơi vào calorife. Đây là hơi bão hịa khơ ở 5 bar. Vậy ih = i’’ = 2749 kJ/kg
i’ là entanpy của nước bão hòa, i’ = 640 kJ/kg Vậy D = = 0.0644 kg/s = 231.86 kg/h
4.5.3. Xác định bề mặt truyền nhiệt của calorife• Chọn kết cấu calorifer với các đặc trưng: • Chọn kết cấu calorifer với các đặc trưng:
- Chùm ống có cánh bố trí so le với bước ống: s1 = 80 mm, s2 = 45 mm.
- Ống làm bằng thép có d2/d1 = 24/22 mm với λơ = 45 W/mK.
- Cánh làm bằng đồng có: đường kính dc = 40 mm, chiều dày δc = 0.5 mm và bước cánh t = 3 mm, λc = 110 W/mK.
- Chiều dài ống l = 1200 mm. • Tính độ chênh nhiệt độ ∆ttb = = = 86oC
• Số cánh trên một ống: nc = = = 343 • Chiều cao của cánh: h = = = 8 mm • Kích thước xác định: dxd =
Trong đó: Fl – diện tích phần ống khơng làm cánh; Flc – diện tích các cánh trên một
ống. Do đó:
Flo = Πd2tnc = Π(0.024)(0.003)(343) = 0.078 m2
Flc = 2[() – ()]nc = 2[() – ()]343 = 0.55 m2
dxd = = 0.0278 m
• Tốc độ cực đại khi khơng khí chuyển động qua khe hẹp nhất ωmax Giả sử tốc độ khơng khí vào calorifer ω = 2.5 m/s. Khi đó:
Tính tốn thiết kế buồng sấy để sấy quả vải, 300kg/mẻ
• Xác định các tiêu chuẩn đồng dạng.
Với nhiệt độ trung bình khơng khí ttb = 0.5(20 + 100) = 60oC ta tìm được λ = 2.9 × 10- 2 W/mK; v = 18.97 × 10-6 m2/s. Khi đó:
Re = = = 5276
Nu = 0.251Re0.67[]-0.2[+ 1]-0.2
= 0.251×52760.67[]-0.2[+ 1]-0.2
= 34.883
• Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía khơng khí
- Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của cánh αc: αc = = = 36.329 W/m2K
- Hiệu suất cánh ɳc: β = = = 36.376
βh = 36.376×8×10-3 = 0.29 = = 1.67
Với dc/d2 = 1.67 và βh = 0.29, từ biểu đồ ɳc = f(dc/d2,βh) ta tìm được ɳc = 0.96.
- Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tương đương α2: α2 = αc( ɳc + ) = 36.389( 0.96 + ) = 35.114 W/m2K • Hệ số làm cánh εc: εc = 1 + = 1 + = 7.65
• Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khi hơi ngưng trong ống α1
Chọn (tb – tw) = 0.9oC. Ta sẽ kiểm tra lại độ chênh nhiệt độ này sau khi tính đươc hệ số truyền nhiệt k. Khi đó:
α1 = 0.720= 0.720 = 25322 W/m2K
• Hệ số truyền nhiệt k k = = = 264 W/m2K
• Kiểm tra lại độ chênh (tb – tw)
- Mật độ dòng nhiệt truyền nhiệt qua calorifer qc: qc = k∆ttb = 264×86 = 22704 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) = = = 0.897
Như vậy, giả thiết (tb – tw) = 0.9oC là chính xác. • Diện tích bề mặt bên trong các ống F1
Lấy hiệu suất calorifer ɳ = 0.75. Khi đó F1 bằng: F1 = = = 7.977 m2 • Số ống cần thiết n: n = = = 96 • Số ống trong một hàng m. Chọn số hàng ống z = 8, khi đó: m = = =12. • Tổng số ống của calorifer N: N = mz = 12 × 8 = 96 ống. 4.5.4. Kích thước calorifer - Chiều dài: l = 1.2 m - Chiều rộng: a = zs2= 8 × 45×10-3 = 0.36 m - Chiều cao: b = ms1 = 12 × 80×10-3 = 0.96 m. 4.6.Tính tốn chọn quạt gió
Lưu lượng khơng khí tính tốn là lưu lượng thể tích lớn nhất V1 = 8432.16 m3/h. Tốc độ khơng khí tại các tiết diện tương ứng được xác định theo công thức: vkk = , ở đây f là diện tích tiết diện tính tốn tương ứng. Hệ số trở lực ma sát khi khơng khí chuyển động trên bề mặt vật liệu sấy được lấy theo kinh nghiệm λ = 0.5.
Tính tốn thiết kế buồng sấy để sấy quả vải, 300kg/mẻ
∆pl = λ..ρ. N/m2, ở đây: L – chiều dài xếp vật liệu, L = Lm
ρ – khối lượng riêng của khơng khí trong buồng sấy w – tốc độ của khơng khí trong buồng sấy
Tổn thất áp suất cục bộ được xác định theo công thức: ∆pc = ∑ξ.ρ., N/m2
∑ξ tổng các hệ số trở lực cục bộ.
Kết quả ta được tổng tổn thất áp suất thực tế ∆p = 62 N/m2. ∆ptc = ∆p.= 62×= 92.26 N/m2.
Với lưu lượng V = 8432.16 m3/h và ∆ptc = 92.62 N/m2 ta chọn quạt No6. Chế độ làm việc có hiệu suất ɳ = 0.7.
Công suất của quạt: Nc = = = 0.567 kW.
Công suất động cơ chạy quạt là: Ndc = × φ = × 1.3 = 0.581 kW ở đây quạt nối trực tiếp với động cơ ɳtd = 1, hệ số dự phòng φ = 1.3.
KẾT LUẬN
Hệ thống sấy quả vải bằng buồng sấy vận hành đơn giản, không yêu cầu bề mặt rộng, phù hợp với sấy năng suất nhỏ và thủ cơng. Sản phẩm sấy có chất lượng cao hơn phương
pháp truyền thống. Hệ thống này đang được ứng dụng rộng rãi ở các địa phương trồng vải nhằm tăng lợi nhuận, nâng cao đời sống.
Hệ thống sấy đã thiết kế trong đồ án của em cịn có thể hồn thiện hơn nhưng do thời gian có hạn và kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp cũng như những lời chỉ bảo them của các thầy cơ và sự đóng góp của các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tính tốn thiết kế buồng sấy để sấy quả vải, 300kg/mẻ
2. PGS.TS Trần Văn Phú – Tính tốn và thiết kế hệ thống sấy – Nhà xuất bản giáo dục – 2002.
3. Nguyễn Văn May – Giáo trình kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm – NXB khoa học và kỹ thuật – 2002.
4. PGS. TS Hoàng Văn Chước – Thiết kế hệ thống thiết bị sấy – NXB khoa học và kỹ thuật – 2006.
5. PGS. TS Hoàng Văn Chước – Kỹ thuật sấy – NXB khoa học và kỹ thuật – 2004
6. GS. TS Nguyễn Bin – Sổ tay hóa cơng tập 2.