CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY PHUN BỘT CÀ RỐT VÀ THẢO LUẬN
3.1.7. Tính toán các thiết bị phụ
3.1.7.4. Tính toán quạt hút
a. Xác định cột áp toàn phần ΔP
(3.67) Trong đó: ΔP1 là trở lực của màng lọc bụi trước calorifer và màng lọc trước quạt hút, ΔP1 = 2.150 = 300 N/m2;
ΔPk là trở lực từ calorifer đến buồng sấy (N/m2);
ΔPN-B là trở lực từ nắp ra buồng sấy (N/m2);
ΔPB là trở lực trong buồng sấy (N/m2);
ΔPB-O là trở lực từ buồng sấy đến ống (N/m2);
ΔPX là trở lực cyclone (N/m2);
ΔPO là trở lực do đường ống nối (N/m2);
Trở lực từ calorifer đến buồng sấy
Chọn ống dẫn khí từ calorifer vào buồng sấy là ống làm bằng inox 304 có hệ số độ nhám là ε = 0,1 mm, có đường kính là Φ = 0,2 m.
Trở lực từ calorifer đến buồng sấy đƣợc tính bằng công thức (Nguyễn Bin, 2004):
∑ (3.68)
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP 80 Với: chiều dài đoạn ống dẫn, = 1,0 m;
Ống dẫn khí từ calorifer đến buồng sấy có hai góc cua 90o, 1 = 2 = 1(Trần Văn Phú, 2008).
Với ρ và lần lƣợt là khối lƣợng riêng và độ nhớt động học của không khí tại nhiệt độ không khí vào 180oC, tra bảng 10, phụ lục 2 (Nguyễn Tiến Dũng, 2013), ta đƣợc: ρ180 = 0,779 kg/m3, = 32,49.10-6 (m2/s);
Vận tốc dòng khí thổi trong ống:
(3.69) Ta có:
( ) (
) (3.70) ( ) (
) (3.71) Với: Regh: là trị số Renoyl giới hạn trên khu vực nhám thuỷ học;
Ren: là trị số Renoyl đặc trƣng cho khu vực nhám.
Ta có:
(3.72)
Vì: Regh < Re < Ren
Suy ra λ1 đƣợc xác định bằng công thức:
(
) (
) W/(m.K) Vậy:
Trở lực từ nắp ra buồng sấy
Chỉ xét tổn thất cục bộ do đột mở từ đường kính Φ = 0,2 m của ống dẫn khí nóng ra buồng sấy có đường kính D = m
Tính hệ số trở lực cục bộ đột mở:
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP 81
( ) (3.73)
Với A1, A2 là tiết diện ống dẫn và tiết diện buồng sấy (m2) (
) Trở lực từ nắp ra buồng sấy:
(3.74)
Vận tốc dòng khí thổi trong nắp vào buồng sấy:
(3.75) Vậy:
Trở lực trong buồng sấy:
(3.76)
Trong đó: là chiều cao của tháp sấy, = Ltháp = 2,5 m;
là đường kính buồng sấy, = D = 1,1 m;
Wk3 là vận tốc dòng khí thổi trong buồng, đƣợc tính theo công thức:
(3.77)
Với ρ và lần lƣợt là khối lƣợng riêng và độ nhớt động học của không khí tại nhiệt độ không khí vào 130oC, tra bảng thông số của không khí ở bảng tra 10, phụ lục 2 (Nguyễn Tiến Dũng, 2013) ta đƣợc: ρ = 0,876 (kg/m3), = 26.63 (m2/s) ta đƣợc:
Ta có:
(3.78)
Vì: Regh < Re < Ren
Suy ra λ3 đƣợc xác định bằng công thức:
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP 82 (
) (3.79)
Nên:
(
)
Vậy:
Trở lực từ buồng sấy tới đường ống
(3.80)
Trong đó: 4 = 0.1 do < 45o;
Khối lƣợng riêng của không khí tại nhiệt độ 800C, ở bảng tra 10, phụ lục 2 (Nguyễn Tiến Dũng, 2013): = 1.000 (kg/m3)
Vận tốc dòng khí thổi từ buồng sấy tới đường ống:
(3.81)
Vậy:
Trở lực đường ống
Đối với các đường ống dẫn khí có sự thất thoát năng lượng do ma sát sinh ra theo dòng chảy dẫn đến tổn thất áp suất dọc đường ống (ΔPms) do độ nhám dọc theo đường ống gây ra và tổn thất áp suất cục bộ tại các co, cua, gấp khúc hoặc khớp nối ống dẫn (ΔPcb).
Theo phương trình Becnully, trở lực đường ống được xác định:
ΔPo = ΔPms + ΔPcb (3.82)
Với:
ΔPms= ∑ (3.83)
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP 83
ΔPcb= ∑ (3.84)
Trong đó:
: hệ số ma sát giữa dòng khí và ống (m);
L: chiều dài đường ống (m);
D: đường kính ống (m);
: hệ số trở lực cục bộ;
w: vận tốc không khí trong ống (m/s);
: khối lƣợng riêng không khí (kg/m3);
b. Xác định ΔPms
Đường ống làm bằng inox có hệ số độ nhám là ε = 0,05 (mm):
+ Xét đoạn ống từ buồng sấy ra cyclone
Tổng chiều dài đoạn ống từ ngõ ra buồng sấy đến cyclone là: 4,0 (m) với đường kính là Φ = 0,2 (m). Với:
Lưu lượng dòng khí ra: Vkr = 8250,55 m3/h
Độ nhớt không khí ở 80oC là Vận tốc dòng khí chảy trong ống:
(3.85)
Ta có:
(3.86) ( ) (
) (3.87) ( ) (
) (3.88) Vì: Regh < Re < Ren
Suy ra λ4 đƣợc xác định bằng công thức:
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP 84 (
) (
) 2 W/(m.K) Nên:
= ∑ (3.89)
Với: là khối lƣợng riêng của hỗn hợp khí sau khi ra khỏi buồng sấy,
(3.90) Suy ra:
+ Xét đoạn ống từ cyclone ra quạt
Tổng chiều dài đoạn ống từ ngõ ra cyclone đến quạt là: 1,0 m với đường kính là = 0,2 (m).
Wk6 = Wk5 = m/s
Không khí ra khỏi buồng sấy (800C) sẽ trao đổi nhiệt với các đoạn ống và cyclone do đó nhiệt độ không khí giảm xuống còn khoảng 45-600C. Giả sử nhiệt độ không khí ra khỏi cyclone là 500C khi đó ta có các thông số ở bảng tra 10, phụ lục 2 (Nguyễn Tiến Dũng, 2013):
= 1,093(kg/m3), vc = 17,95.10-6 (m2/s) lần lƣợt là khối lƣợng riêng và độ nhớt tuyệt đối của không khí sau khi ra khỏi cyclone (ở 50oC).
Ta có:
(3.91) ( ) (
) (3.92) ( ) (
) (3.93) Vì: Regh < Re < Ren
Suy ra λ5 đƣợc xác định bằng công thức:
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP 85 (
) (
) 1 W/(m.K) Nên:
∑ (3.94)
Suy ra:
c. Xác định ΔPcb
Đường ống bố trí 5 góc cua 900 với =1
∑ (3.95)
Suy ra, trở lực của đường ống:
ΔPo = ΔPms1 + ΔPms2 + ΔPcb (3.96) = + + = 14838,6 N/m2
Trở lực cyclone
(3.97)
Với: là hệ số trở lực của cyclone, = 105
ρhh là khối lƣợng riêng của hỗn hợp không khí và bụi, kg/m3, tại nhiệt độ không khí ra là 800C.
Nên:
Vậy, tổng cột áp toàn phần ΔP
(3.98)
= 300 + 10837,47 + 492,76 + 0,37 + 0,118 + 298,17 + 14838,6
= 26767,5 N/m2
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNTP 86 d. Công suất quạt
Công suất của quạt đƣợc xác định bởi công thức:
(3.99)
Trong đó: là Hệ số an toàn ( = 1,1 1,2) chọn = 1,2
q là Hiệu suất chung của quạt, ηq = 0,5 ÷ 0,9 chọn ηq = 0,7 Vkr là lưu lượng thể tích (m3/h)
Nên: