4. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY PHUN
4.3.6 Tính và chọn quạt hút
Re = =
= 267500
Với =0,4 m là đường kính ống dẫn khí vào. υ = 16.10-6
là độ nhớt động học của không khí tại t = 27oC. Chọn ống thép → ε=0,5mm là độnhám tuyệt đối
Vì Re > 104=> nên đây là chế độ chảy rối Regh = 6. = 6. = 12473 (CTII.60/378 [1]) Ren = 220. = 220. = 457340 (CTII.62/379 [1]) Ta thấy: Regh < Re < Ren nên hệ số ma sát được tính theo công thức:
ʎ = 0,1.(1,46. + )0,25 = 0,1.(1,46. + )0,25= 0,02 (CTII.64/380 [1]) Trở lực từ quạt đến calorifer là: 1 = ʎ. .ρ. = 0,022. .1,164. = 3,33 N/m2 Trở lực trong calorifer:
Nhiệt độ trung bình của dòng khí trong calorifer:
tb = = 153,5oC
Vận tốc không khí trong calorifer:
ω =
với ρ = = 0,9kg/m3 là khối lượng riêng trung bình trong calorifer.
F = F1-F2 = 1,12.2 – 20.2.0,04 = 0,64m2. Trong đó: F1 : Diện tích bề mặt truyền nhiệt của calorifer. F2 : Diện tích chiếm chỗ của các ống truyền nhiệt. → ω =
= 2,73m/s Chuẩn số Reynol:
Re = =
= 188276
Do ống sắp theo kiểu song song nên:
ξ = (6+9m).(s/d)-0,23.Re-0,26 = 6+9.20).(0,055/0,4)-0,23.188276-0,26 = 12,5 Với s là khoảng cách các ống theo phương cắt ngang của ống dòng chuyển động (theo chiều rộng của dòng).
m = 20 là số dãy chùm theo phương chuyển động . D = 0,04 đường kính ngoài của ống.
Vậy trở lực do calorifer chủ yếu là trở lực cục bộ:
Trở lực từ calorifer đến buồng sấy: Vận tốc không khí trong ống dẫn: ω = = = 19,54 m/s Re = = = 169913
Với =0,4 m là đường kính ống dẫn khí vào. υ = 46.10-6
là độ nhớt động học của không khí tại t = 280oC. Vì Re > 104=> nên đây là chế độ chảy rối
Regh = 6. = 6. = 12473 Ren = 220. = 220. = 457340
Ta thấy: Regh < Re < Ren nên hệ số ma sát được tính theo công thức: ʎ = 0,1.(1,46. +
)0,25 = 0,1.(1,46.
+
)0,25= 0,022 (CT II. 64/380/[1])
3 = ʎ. .ρ. = 0,022.
.0,64. = 68 N/m2 với l =10m là chiều dài đưa khí từ dưới lên nắp thiêt bị vào buồng sấy.
Trở lực trong thiết bị sấy: Re = =
26207 → ʎ = 16/Re0,2
= 16/262070,2=2,1
4 = ʎ. .ρ. = 2,1.6/3,8.0,9.0,22/2 = 0,06 N/m2 Trở lực từ buồng sấy đến xiclôn
Vận tốc không khí trong ống dẫn: ω = =
= 14,17 m/s Re = =
= 236169
Với =0,4 m là đường kính ống dẫn khí vào.
υ = 24.10-6 là độ nhớt động học của không khí tại t = 110oC. Vì Re > 104=> nên đây là chế độ chảy rối:
Ta thấy: Regh < Re < Ren nên hệ số ma sát được tính theo công thức: ʎ = 0,1.(1,46. + )0,25 = 0,1.(1,46. + )0,25= 0,022 5 = ʎ. .ρ. = 0,022. .0,9. = 25 N/m2 Trở lực trong xiclôn Re = = = 62500
Vì Re > 104 => nên đây là chế độ chảy rối:
Ta thấy: Regh < Re < Ren nên hệ số ma sát được tính theo công thức: ʎ = 0,1.(1,46. +
)0,25 = 0,1.(1,46.
+
)0,25= 0,024
6 = ʎ. .ρ. = 0,023.
.1. = 0,3 N/m2 với L=2280mm là chiều cao của 1 xiclôn → 4 xiclôn có 5 = 1,2 N/m2
Trở lực đột thu mở vào và ra thiết bị: Tiết diện của ống:
F = = = 0,1256m2 Tiết diện của tháp sấy: F1 = = = 11,34m2 Tiết diện của xiclôn
F2 = = = 0,169 m2
Ta có: F/F1= 0,011; từ đây tra bảng ta có ε = 1 đối với trường hợp đột mở, ε = 0,5 đối với trường hợp đột thu.
Ta có: F/F2= 0,74; từ đây tra bảng ta có ε = 0,08 đối với trường hợp đột mở, ε = 0,2 đối với trường hợp đột thu.
vậy tổng trở lực đột thu và đột mở được tính theo biểu thức sau:
7 = .ρ. = (1+0,5+0,2+0,08) .1. = 254 N/m2 với ω = 16,9m/s là tốc độ trung bình từ calorifer đến khi ra môi trường.
Vậy tổng trởl ực là:
H = 1+ 2 + 3+ 4+ 5+ 6+ 7
= 3,33+42+60+0,06+25+1,2+254 = 394 N/m2 =40 mmH2O Công suất của quạt được tính theo công thức:
Nlt =
=
= 0,93KW (CT 1.11/11 [10]) Trong đó:
Q = 5654 [kg/h] ≈1,35 [m3/s]
ɳ = 0,7: hiệu suất chung của quạt gồm hiệu suất ổ đỡ, hiệu suất truyền đai, hiệu suất lý thuyết tùy vào quạt.
Trong hệ thống dùng 2 quạt mắc nối tiếp như vậy công suất của mỗi quạt là 0,47 KW.
Một quạt đặt trước calorifer đẩy không khí vào calorifer còn một quạt đặt sau xiclôn hút không khí khỏi thiết bị sấy.
Công suất của động cơ mỗi quạt: Nđc= β.N
với N 0,5KW chọn hệ số dự trữ β = 1,5 Vậy công suấy động cơ:
Nđc= 1,5.0,47 ≈ 0,7 [KW]
Với giá trịtính được 404 [N/m2] và Q = 1,35 [m3/s] ≈ 4860 [m3/h] dựa vào đồ thị đặc tuyến của quạt ly tâm ta chọn quạt Ц4-70 N04.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian tìm tòi nghiên cứu về đề tài sấy vật liệu đặc biệt là sấy phun cà phê hòa tan em có một vài nhận xét về ưu nhược điểm của công nghệ này như sau:
Về mặt ưu điểm
- Công nghệ này có thể sấy được các loại vật liệu dạng dung dịch, dạng huyền phù với thời gian sấy rất nhanh.
- Sản phẩm thu được ở dạng bột mịn, không cần nghiền, và chất lượng hầu như không bị biến đổi nhiều đổi sau với ban đầu.
- Thiết bị này có thể dễ dàng tự động hoá, điều khiển bằng máy tính Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm đó thì nó cũng có một số nhược điểm như sau:
- Chi phí năng lượng cho quá trình sấy lớn. - Thể tích thiết bị sấy lớn.
- Thiết bị khó gia công, khó chế tạo đặc biệt là cơ cấu đĩa phun ly tâm. Quá trình sấy diễn ra trong buồng sấy với chế độ phức tạp.
Hiện nay thiết bị sấy phun được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế như sấy sản xuất bột cam, bột đậu nành, sản xuất sữa bột…và đặc biệt là trong công nghệ sản xuất cà phê hoà tan vì nó cho chất lượng sản phẩm cao và thời gian sấy ngắn mà các thiết bị khác không đáp ứng được.
Qua tính toán thiết kế tuy kết quả chỉ mang ý nghĩa lý thuyết nhưng giúp em biết được các bước cơ bản, các nguyên tắc, cách áp dụng công thức, tra bảng để tìm thông số, trong việc thiết kế một thống sản xuất thực phẩm. Đây là một tiền đề quan trọng cho một kỹ sư sau khi ra trường.
Sau một thời gian cố gắng tìm đọc, tra cứu tài liệu tham khảo, cùng với sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế được giao. Đồ án thiết kế quá trình thiết bị tuy đã hoàn thành, nhưng vẫn còn nhiều điểm thiếu soát, mong các thầy cô nhận xét và hướng dẫn để bài của em được hoàn thiện hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trần Xoa - Nguyễn Trọng Khuông - Hồ Lê Viên, “Sổ tay quá trình và thiết bị
công nghệ hóa chất tập 1”, Nhà XB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2006.
[2]. Trần Xoa - Nguyễn Trọng Khuông - Phạm Xuân Toản, “Sổ tay quá trình và
thiết bị công nghệ hóa chất tập 2”, Nhà XB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2006.
[3]. Trần Văn Phú, “Kỹ thuật sấy”, Nhà XB Giáo dục, Hà Nội, 2008.
[4]. Nguyễn Văn Lụa, “Kỹ thuật sấy vật liệu”, Nhà XB Đại học Quốc gia, TP. Hồ Chí Minh, 2006.
[5]. Hồ Lê Viên,“Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị Hóa chất và Dầu khí”, NXB Khoa Học Kỹ thuật Hà Nội, 1997.
[6]. Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, “Các
quá trình và thiết bị cơ học”, NXB ĐHQG TP. HCM, 2009.
[7]. Joural of Food Engineering 51 (2002) 93_98, “Viscosity and electrical conductivity of concentrated solutions of soluble coffee”.
[8]. Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh, “Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học và
thực phẩm – Tập 3 Truyền khối”, Nhà XB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh -
2004.
[9]. Hoàng Văn Chước,” Kỹ thuật sấy”, Nhà XB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1999.
[10]. Nguyễn Văn Lục – Hoàng Minh Nam, “Bài tập các quá trình cơ học”, Nhà XB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh – 2011.