CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN NHIỆT THIẾT BỊ SẤY THÁP
3.2. Tính toán các tổn thất nhiệt
Một thiết bị sấy ngoài tổn thất do tác nhân sấy mang đi còn có thề có nhiệt lượng bổ sung QBS và luôn luôn tồn tại tổn thất nhiệt ra môi trường qua kết cấu bao che QBC, tồn thất nhiệt do thiết bị sấy chuyển tải và tổn thất nhiệt lượng do vật liệu sấy mang đi QV.
Trong thiết bị sấy tháp sấy không sử dụng nhiệt bổ sung và thiết bị không có thiết bị chuyển tải, dó đó QBS=0, QCT=0.
Nhiệt lượng đưa vào hệ thống sấy gồm:
- Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong calorifer: L(I1-I0) - Nhiệt lượng bổ sung QBS
- Nhiệt vật lý do thiết bị chuyển tải mang vào: GCTCCTtCT1
- Nhiệt vật lý do vật liệu sấy mang vào: [(G1-W) CV1+WCa]tV1
Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy gồm:
- Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi L(I2-I0) - Nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che: QBC
- Nhiệt vật lý do thiết bị chuyển tải mang ra: GCTCCTtCT2
- Nhiệt vật lý do vật liệu sấy mang ra: G2nCV2tV2n.
3.2.1. Tổn thất nhiệt do VLS mang đi
Nhiệt dung riêng Cvi của bắp ra khỏi vùng sấy:
Cv = Cvk (1-2n) + Ca. 2n, kJ/kgoK (CT 7.40/141-[1])
Với: Ca: nhiệt dung riêng của ẩm, Ca=Cn=4,18KJ/kg0K
Cvk=1,5 (kJ/kg.K): nhiệt dung riêng của vật kiêu khô.( tra bảng phụ lục 1 trang 254, KTS)
Cv = 1,5 (1-0.15)+4.18.0.15 =1.902kJ/kgK Khi đó nhiệt lượng tổn thất do VLS mang đi khỏi vùng sấy bằng:
Qv = G2nCv(2n- t0) =5952.9411 x 2.(40 – 27.2) = 152395.2922 kJ/h
Hay qv=wQv
1' '
=152395.2922 701.7561 =217.1627 kJ/kgẩm
3.2.2. Tổn thất nhiệt qua cơ cấu bao che
Tổn thất nhiêt qua cơ cấu bao che hay qua môi trường QBC thường chiếm khoảng 3-5% nhiệt lượng tiêu hao hữu ích QBC=(0,03-0,05)Qhi
Trong đó : Qhi: là nhiệt hữu ích cần thiết để làm bay hơi ẩm trong vật liệu:
Qhi = W.[rtv1 + Ca(t2 – tv1)]
Với rtv1: ẩn nhiệt hóa hơi chủa nước trong vật liệu sấy ở nhiệt độ vảo, rtv1=2500 kJ/kg
Qhi=956.5217.[2500 + 1,842. (40– 27.2)] = 2413856.736 (kJ/h)
QBC = 0,03.Qhi= 0,03. 2413856.736 = 72415.70208 (kj/h)
qBC=QBC W =72415.70208
956.5217 =75.707 (kj/kg ẩm) Đặt Δ=CatV1−qBC−qV:nhiệt lượng riêng cần bổ sung cho quá trình sấy thực, là đại lượng đặc trưng cho sự sai khác giữa quá trình sấy thực tế và sấy lý thuyết.
Quá trình sấy ly thuyết: Δ=0 Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết:
Q = L(I2 – Io) =67836.51896 x (129.5609 -74.8223)= 3713276.077 (KJ/h) q = l(I1 – Io)= 70.92 x (129.5609 -74.8223)= 3882.061512 (KJ/kg ẩm)
Quá trình sấy thực tế: Δ≠0
Δ=CatV1−qBC−qV=4.18 × 27.2 - 75.707 - 217.1627 = -179.1737(kJ/kg ẩm)
=>Δ<0 ⇒Catv1 < qBC + qv => I2 < I1
=> Trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy thực nằm dưới đường I1(vậy đường sấy thực tế nằm dưới đường sấy lý thuyết)
Từ đó ta xác định lại các tính chất của tác nhân sấy khi ra khỏi vùng sấy trong tháp sấy
I2=I1+Δ
l
Tuy nhên vì chưa biết l nên ta xác định độ chứa ẩm d2 trước thông qua t2 đã biết:
Độ chứa ẩm của tác nhân sấy
d2=Cpk(t1−t2)+do(i1−Δ)
(i2−Δ) (CT 7.31/138–[1]) Trong đó:
i1=2500+1,842.80=2647,36(KJ/kg) i2=2500+ 1,842.45=2582.89(kJ/kg)
d2=1,004(80−45)+0.0186(2647.36+179.1737)
2582.89+179.1737 =¿0.0317 (kg/kgkkk)
Enthalpy
I2= 1.004 x t2 + d2(2500+1.842 x t2)
= 1.004 x 45 + 0.0317(2500+1.842 x 45) = 127.057 (kj/kgkkk)
Áp suất hơi bảo hòa
pb2=exp(12−235,5+4026,42t2)=exp(12−235,54026,42+45)=0,0949 (bar)
Độ ẩm tương đối
ϕ2= d2. B pb2(0,621+d2)= 0,0317
0,0949.(0,621+0,0317)=51%
Thể tích riêng
v2= 288.T2
B−ϕ2. pb2= 288(45+273)
1.105−0.51.1 05=1.87(m3/kgkkk)
=>Lượng tác nhân khô cần thiết:
L= W d2−d1= 956.5217
0,0327−0,0186=67838.41844(kg/h)
Lượng tác nhân tiêu hao riêng:
l= L W= 1
d2−d1= 1
0,0327−0,0186=¿ 70.922(kg/kg ẩm)
Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sấy thực:
Q= L(I2 – Io) + QBC - Qv - WCatv
=67838.41844.(127,057-74,8223)+72415,70208- 152395,2922 -9 56,5217 x 4.18 x 27.2=3354787.154(kj/h)
Lượng nhiệt cung cấp:
q=Q W=3354787.154
9 56.5217 =3507.2776 (kJ/kg ẩm)
Hiệu suất sấy
η=Qh i Q =2413856.736
3354787.154=0.72
Thể tích TNS trung bình ở vùng sấy với độ ẩm tương đối và nhiệt độ đã biết theo công thức:
Vùng sấy
Với t1=80°C, φ1=4.91%, Pb h1=0.467 bar)
v2= 287×(273+tn)
(P−φ2nt× Pb h2)×100000= 287×(273+45)
(1−0.5263×0.095)×100000=0.9607 m3/kgkk
(Với tn=45°C, φ2nt=52.63%, Pb h2=0.095 bar) Do đó thể tích trung bình của tác nhân sấy trong vùng sấy bằng Vs= 0.5 x L x (v1+ v2) = 0.5 x 67838.41844 x (1.043+0.9607) = 67963.91951 m3/h
Tính toán vùng làm mát
Nhiệt lượng vùng làm mát nhả ra cho không khí trong buồng làm mát Q2. Trước hết ta tính nhiệt lượng riêng trung bình Cv2
Tính toán vùng làm mát
Nhiệt lượng VLS nhả ra cho không khí trong buồng làm mát Q2. Trước hết ta tính nhiệt dung riêng trung bình CV2
Cv2=Ck(1−wt b2)+Ca. wt b2=1.5×(1−0.115)+4.18×0.115=1.8082kj/kgk Do đó nếu lấy nhiệt độ vật liệu sấy vào t1m=t2n=38°C và nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi buồng làm mát t2n=34°C thì nhiệt lượng Q2 là
Q2=G2n x Cv2 x ((t1n-t2n) = 5500 x 1.8082 x (38-34) =39780.4 kj/h
Hay q2=Q2
W2= 39780.4 452.9411=87.83kj/kg ẩm
Nếu bỏ qua nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh kết cấu bao che của buồng làm mát ta có
Δ2=q2=87.83 kj/kg ẩm + Tính thông số không khí sau buồng làm mát Nếu lấy nhiệt độ không khí ra khỏi buồng làm mát t2m = 300C thì trạng thái của không khí ra khỏi buồng làm mát hoàn toàn xác định. Cần chú ý rằng khác với quá trình sấy đây là quá trình đốt nóng tăng ẩm. Cũng có thể tính bằng giải tích như sau:
Cdx0 = 1,004 + 1,842.d0
= 1,004 + 1,842. 0.0186 =1,038 kJ/kgK i2m = 2500 + 1,842. t2m
= 2500 + 1,842.30 = 2555,26 kJ/kg
Pb2=exp{12−235,5+4026,4230}=0.042bar
Vậy ta có:
0 2 0
2 0
2 2
)
dx ( m m
m
C t t
d d
i
¿0.0186+1,038.(30−27.2)
2555,26−87.83 =0.01798
kg ẩm/kgkk
Độ ẩm tương đối:
φ2m= P . d2m Pb2(0,621+d2m)= 1×0.01736
0,042.(0,621+0.01736)=64.75 % + Lượng không khí khô cần thiế cho quá trình làm mát:
2
2 0
1
m m
l d d 1
0.01798−0,0179=12500 kg/kgẩm
L2m=l2m.W2=¿12500×452.9411=5661763.75kg/h
Thể tích trung bình của không khí trước và sau buồng làm mát với độ ẩm tương đối và nhiệt độ đã biết:
vo= 287.(273+t0) (P−φ0Pb h0).100000=
287.(273+27.2) (1−0.81×0.0359).100000=0.8874 m3/kgkk (Với t0=27.2°C, φ0=81%, Pb h0=0,0359bar)
2 2
2 2 0
( )
( 287. 273
. 0
) 100 0
m m
m bh
v t
P P
¿ 287.(273+30) (1−0.6475×0.042).100000=0.8940 m3/kgkk Do đó thể tích trung bình của tác nhân sấy:
V2=0,5.L2.(v0+v2m)=0,5 5661763.75(0,8874+0,8940)=504232.972 m3/h