Caloriphe là thiết bị dùng để đốt nóng không khí trước khi đưa không khí vào hầm sấy. Trong kĩ thuật sấy thường dùng hai loại caloriphe là caloriphe khí-hơi và caloriphe khí-khói. Ở hệ thống này em dùng hệ thống caloriphe khí-hơi.
Caloriphe là thiết bị trao đổi nhiệt bị trao đổi nhiệt có vách ngăn. Trong ống là hơi bão hòa ngưng tụ và ngoài ống là không khí chuyển động. Do hệ số trao đổi nhiệt khí ngưng của hơi nước là 𝛼𝑛 rất lớn so với hệ thống trao đổi nhiệt đối lưu giữa mặt ngoài của ống so với không khí 𝛼𝑘. Vì vậy caloriphe sử dụng là loại ống chùm có cánh khuấy được bố trí nằm ngang.
Nhiệt lượng mà caloriphe cần cung cấp cho tác nhân sấy Q là:
Q=L .(I1−I0)=2325,6.(116,69−72,19)=103489,2 kJ/h
= 28,75 kW Công suất nhiệt của calorifer là:
Qcal=Q ηs=28,75
0,95 =30,263 Kw
ηs=0,95là hiệu suất nhiệt của calorifer
Tiêu hao hơi của calorifer là:
Với áp suất của hới nước P = 5 bar → i” = ih = 2749kJ/kg
i’ = 640kJ/kg
D= Qcal ih−i '= 30,263
2749−640=0,01435 kg/s = 51,66 kg/h Xác định bề mặt trao đổi nhiệt của calorifer:
F=Qcal. ɳs k . Δttb
Hệ số truyền nhiệt k được xác định theo bảng ở phần phụ lục [Bảng 4 trang 181/Thiết kế hệ thống TBS, Hoàng Văn Chước][3] . Để xác định trị số k cần giả thiết lưu tốc của không khí qua caloriphe ρ.v (Kg/m2.s) sau đó kiểm tra lại. Giả thiết lưu tốc của không khí là 5 kg/m2s => k = 22,9 W/m2K.
Độ chênh nhiệt độ trung bình là:
Δt t max= tbh- to= 152-27= 125oC
Δt t min= tbh- t1= 152- 70= 82oC Δt t=
Δt max−Δ t min
lnΔt max Δt min
. ε ∆t=¿ 125−82
ln152 82
.1=102o
C
=> F=Qk . Δtcal. ɳs
tb
=30,263.0,95.103 22,9.102 =12,31 m2 Lưu tốc không khí sẽ gây trở lực của caloriphe lớn, hơn nữa cần chọn tăng thêm bề mặt truyền nhiệt vì sau thời gian làm việc bám bụi bề mặt làm hệ số truyền nhiệt giảm.Vì vậy ta chọn kiểu K∅3 kiểu I có diện tích bề mặt trao đổi nhiệt là 13,2 𝑚2 và diện tích tiết diện khí đi qua là 𝑓 = 0,154 𝑚2 ( bảng 5, trang 182, Thiết kế hệ thống sấy- Hoàng Văn Chước)[3].
Như vậy các kích thước của calorifer sẽ là:
A: 780mm B: 532mm C: 200mm
Kiểm tra lại lưu tốc không khí:
ρ . v=L f = 2325,6
0,154.3600=4,2 kg/m2s
5.2. Tính trở lực và chọn quạt gió
Trở lực đường ống từ miệng quạt đến calorifer
✵
Chọn đường ống bằng tôn sơn có độ nhám ɛ= 10-4 Chiều dài ống là 1m
Đường ống có dạng hình hộp chữ nhật rộng 0,4m và cao 0,33m Ta có đường kính ống tương đương là:
dtd= 4.SC= 4.0 .4 .0,33
2(0,4+0,33) = 0,36
Vận tốc không khí đi trong đường ống là:ω=VF1
1
V1 = VA= L. vA= 2325,6. 0,89244= 2075,46 m3/h = 0,576 m3/s F1= 0,33. 0,4= 0,132m2
¿>ω=V1
F =0,576 0,132=4,36 m/s
✵ Tại t= 27oC ρ1 = 1,177 kg/m3 , v1= 15,72.10-6 m2/s
Chuẩn số Re là:
Re ¿ɷv1. d
1
=¿ 4,36. 0,36 15,72.10−6=¿ 99847,3 > 4000
=> Không khí đi trong ống theo chế độ chảy xoáy.
Giá trị hệ số ma sát được tính theo công thức:
λ1= 0,1(1,46.dɛ
1 +100ℜ ) 0,25 = 0,1(1,46.10
−4
0,36 +99847,3100 ) 0,25 = 0,0194 Trở lực trên đoạn ống từ miệng quạt đến calorifer là:
Δt p1= λ1. dl1
1 .ρ1 . ɷ2
2 =0,0194. 0,361 .1,177. 4,36
2
2 = 0,6 N/m2 Trở lực trên đoạn ống thẳng từ calorifer đến cút cong:
✵
Chiều dài dàn ống l2= 0,7 m Chọn đường ống dạng hình hộp chữ nhật có 0,5 và cao 0,43
=> Đường kính tương đương
dtd= 4.SC= 4.0 .43 .0,5
2(0,5+0,43) = 0,42
Vận tốc khí đi trong đường ống là: ω2=V2
F2
V2 = VB= L. vB= 2325,6. 1,0169= 2364,9 m3/h= 0,657 m3/s F2= 0,43.0,5= 0,215
¿>ω2=V2
F2=0,657 0,215=3,06 m/s
✵ Tại t= 70oC ρ1 = 1,029( kg/m3) , v2= 20,02.10-6 m2/s
Chuẩn số Re là:
Re= ɷv2. d
2 = 3,06.0,42 20,02.10−6 = 64195,8> 4000
=> Không khí đi trong ống theo chế độ chảy xoáy Giá trị hệ số ma sát được tính theo công thức
λ2= 0,1(1,46.dɛ
2 +100ℜ ) 0,25 = 0,1(1,46.10
−4
0,42 +64195,8100 ) 0,25= 0,021 Trở lực trên ống từ miệng quạt đến calorifer là:
Δt p2= λ2. dl2
2 .ρ2. ɷ2
2 =0,021. 0,420,7 .1,029. 3,06
2
2 = 0,169 N/m2
✵ Trởlực tại cút cong:
Chọn đường ống có chiều rộng 0,5m, chiều cao 0,43m Ta có: Δt ’p3= ζ. ɷ
2
2.g. γ Trong đó ζ = 0,18 là trở lực cục bộ , γ là trộng lượng riêng của không khí
γ=g. ρ= 9,81. 1,029= 10,09 N/m3 Δt ’p3=0,18. 3,06
2
2.9,81. 10,09= 0,87 N/m2 Đoạn đường ống có một cút cong và một cút thẳng:
✵
=> Δt p3 = 2. Δt ’p3= 2. 0,87= 1,74 N/m2 Trở lực theo kinh nghiệmΔt p4= 50 N/m2
Trở lực đoạn ống kiểu vát vào hầm sấy Δt p5= 5N/m2
✵ Trở lực trong hầm sấy:
Hầm sấy có các tầng sấy xe goòng song song nhau, mỗi tầng xe cách nhau 100mm. Như vậy có thể coi rằng không khí qua các kênh có kích thước như sau:
Chiều rộng kênh: BK = BH = 950 mm Chiều dài kênh: LK = LH = 9650 mm Chiều cao kênh : HK= 100mm Giả sử trở lực trên 1m chiều dài là 0,05 N/m2 Trở lực trên 9,65m chiều dài là 9,65. 0,05= 0,4825 N/m2 Trở lực trong cả hầm sấy là 0,4825. 8= 3,86 N/m2
Vậy trở lực trong hầm là:
∆p6 = 3,86 N/m2 Vậy tổng trở lực là:
Δt p= Δt p1+Δt p2+Δt p3+Δt p4+Δt p5+Δt p6= 61,369 N/m2
✵Chọn quạt
Với Δt p= 61,369N/m2 và vo= 2080,27 m3/h ta chọn quạt NO3 với chế độ làm việc có hiệu suất là ɳ= 0,45%
Công suất của quạt N=v0. Δp.10
−3
ɳ .3600 = 2080,27.53,79. 10−3
0,45.3600 =0,07 kW Quạt nối trực tiếp với động cơ nên ntd = 1 và hệ số dự phòng là 1,2 Công suất động cơ chạy quạt
N=nN
td . φ= 0,071 . 1,2= 0,084 kW