CHƯƠNG 7: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LÒ NUNG
8.1 Tính và chọn hệ thống quạt
8.1.2 Tính quạt cấp không khí làm lạnh nhanh
Lượng nhiệt tỏa ra khi làm nguội sản phẩm từ 12310C đến 650oC Q = Gsp * (C1t1 – C2t2)
Với t1 = 1231oC thì tỉ nhiệt C1 = 0.2 +63*10-6t = 0.278 (Kcal/h) Với: t2 = 650oC thì tỉ nhiệt C2 = 0.2 + 63*10-6t =0.241(Kcal/h) Gsp: lượng sản phẩm ra lò trong 1 giờ, Gsp = 1212.12 (kg/h) Vậy:
Q = 1212.12 * (0.278*1231 – 0.241*650) = 224930.68 (Kcal/h) Lượng không khí cần để làm nguội nhanh từ 12310C đến 6500C
V1 =
( kkn kkn kk kk) Q
C t C t (m3/h)
67 SVTH: PHẠM VĂN PHONG. LỚP 13H1
Trong đó:
Nhiệt độ không khí vào tkk = 25oC Nhiệt độ không khí ra tkkn = 300oC
= 1.293
Với: t1 = 300 thì tỉ nhiệt Ckkn = 0.2 +63*10-6t = 0.219 (Kcal/h) t2 = 25oC thì tỉ nhiệt Ckk = 0.2*6310-6t= 0.202 (Kcal/h) Thay số vào:
V1 = 224930.68
(300∗0.219−25∗0.202)∗1.293 =2868.27(m3/h) 8.1.2.1 Trở lục do ống chính (1) nối với quạt
Chiều dài 0.5m đường kính ống 0.25m
ω= 4𝑉𝑘𝑘
3600∗3.14∗𝑛∗𝑑2 = 4∗2868.27
3600∗3.14∗1∗0.252 =16.24(m/s) 8.1.2.1.1 Trở lục do ma sát
2 0
1 1
2 273
ms
h L
d
Trong đó :
: hệ số ma sát trong ống, chọn = 0,03
0 : khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn,0= 1,293 (kg/m3)
L: là chiều dài ống chính, L = 0,5 (m)
0: là vận tốc khí trong ống chính nối với quạt, 0= 16.24 (m/s) t: là nhiệt độ khí trong ống chính, t = 25oC
d : là đường kính tiết diện, d = 0,25 m Vậy :
hms=0.03*0.5
0.25*16.24
2
2 *1.293*(1+25
273)= 11.17 (N/m2)
8.1.2.1.2 Trở lực do cục bộ, do ngoặc 120o ống chính (1) nối với ống chính (2)
2
1 0 (1 )
cb 2
h t (N/m2)
Trong đó :
cb : là hệ số trở lực cục bộ, cb= 1,5
68 SVTH: PHẠM VĂN PHONG. LỚP 13H1
: là hệ số giản nở nhiệt của khí, = 1
273 Thay số vào ta được :
h1=1.5*16.24
2
2 *1.293*(1+ 25
273)=279.2(N/m2) Vậy, trở lục do ống chính nối với quạt
H1 =h1 + hms = 11.17 + 279.2 = 290.37 (N/m2) 8.1.2.2 Trở lực do ống chính (2)
Gồm đường kính 0.25 m, chiều dài đoạn ống (2) là 2m 8.2.2.1 Trở lục do ma sát
2
2 1 273
ms
L t
h d
Trong đó :
: là hệ số ma sát trong ống, chọn = 0.03
0 : là khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, 0 = 1.293 (kg/m3)
L: là chiều dài ống chính, L = 2 (m)
0: là vận tốc khí trong ống chính nối với quạt, 0= 16.24 (m/s) t: là nhiệt độ khí trong ống chính, t = 25oC
d: là đường kính tiết diện, d = 0.25 m Vậy, trở lực ma sát:
hms=0.03* 2
0.25 *16.24
2
2 *1.293*(1+25
273)=44.67(N/m2) 8.1.2.2.2 Trở lực cục bộ do ngoặc 90o để nối với ống ngang
2
1 0 1
cb 2
h t Trong đó :
cb : là hệ số trở lực cục bộ, cb= 1,5
: là hệ số giản nở nhiệt của khí, = 1
273 Thay số vào ta được:
H2 =1.5*16.24
2
2 *1.293*(1+ 25
273)=279.2(N/m2)
69 SVTH: PHẠM VĂN PHONG. LỚP 13H1
Vậy trở lục do ống chính nối với quạt là :
H2 = h2 + hms = 44.67 + 279.2 = 323.87 (N/m2) 8.1.2.3 Trở lực ống ngang
Ống ngang có đường kính 0.2 m, chiều dài 2.8 m
ω= 4𝑉𝑘𝑘
3600∗3.14∗𝑛∗𝑑2 = 4∗2868.27
3600∗3.14∗1∗0.22 =25.37(m/s) 8.1.2.3.1 Trở lục do ma sát
2
2 1 273
ms
L t
h d
Trong đó :
: là hệ số ma sát trong ống, chọn = 0.03
0 : là khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, 0 = 1.293 (kg/m3)
L: là chiều dài ống chính, L = 2.8 (m)
0: là vận tốc khí trong ống chính nối với quạt, 0= 25.37 (m/s) t: là nhiệt độ khí trong ống chính, t = 25oC
d: là đường kính tiết diện, d = 0.2 m Vậy, trở lực ma sát:
hms=0.03*2.8
0.2*25.37
2
2 *1.293*(1+25
273)=190.77 (N/m2) 8.1.2.3.2 Trởi lực cục bộ đo ngoặc 90o để nối với ống dọc hai bên
2
3 0 1
cb 2
h t Trong đó :
cb : là hệ số trở lực cục bộ, cb= 1,5
: là hệ số giản nở nhiệt của khí, = 1
273 Thay số vào :
h3=1.5*25.37
2
2 *1.293*(1+ 25
273)= 681.33(N/m2) Vậy, trở lục do ống chính nối với quạt:
H3 = h3 + hms = 190.77 + 681.33 = 872.1 (N/m2)
70 SVTH: PHẠM VĂN PHONG. LỚP 13H1
8.1.2.4 Trở lực ống dọc
Gồm 2 ống dọc có đường kính 0,15m, chiều dài 8.5m
ω= 4𝑉𝑘𝑘
3600∗3.14∗𝑛∗𝑑2 = 4∗2868.27
3600∗3.14∗2∗0.152 =22.56(m/s) 8.1.2.4.1 Trở lực do ma sát
2
0 1
2 273
ms
L t
h d
Trong đó :
: là hệ số ma sát trong ống, chọn = 0.03
0 : là khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, 0 = 1.293
(kg/m3)
L: là chiều dài ống chính, L = 8.5 (m)
0: là vận tốc khí trong ống chính nối với quạt, 0= 45.11 (m/s) t: là nhiệt độ khí trong ống chính, t = 25oC
d: là đường kính tiết diện, d = 0.15 m Vậy, trở lực ma sát:
hms=0.03*8.5
0.15*22.56
2
2 *1.293*(1+ 25
273)= 610.59(N/m2) 8.1.2.4.2 Trở lực cục bộ do ngoặc 90o
2
4 0 1
cb 2
h t Trong đó:
cb : là hệ số trở lực cục bộ, cb= 1
: là hệ số giản nở nhiệt của khí, = 1
273 Thay số vào ta có :
h4=1*22.56
2
2 *1.293*(1+25
273)= 359.17 (N/m2) Vậy, trở lực do ống dọc là :
H4 = hms + hcb4 =610.59 + 359.17 = 969.76 (N/m2) 8.1.2.5 Trở lực do các ống phun
71 SVTH: PHẠM VĂN PHONG. LỚP 13H1
Gồm 30 ống có chiều dài 2.7m và 48 ống có chiều dài 1.2 m. Các ống này có đường kính 0.07m.
ω= 4𝑉𝑘𝑘
3600∗3.14∗𝑛∗𝑑2 = 4∗2868.27
3600∗3.14∗78∗0.072 =2.66(m/s) 8.1.2.5.1 Trở lực do ma sát
2
0 1
2 273
ms
L t
h d
Trong đó:
: là hệ số ma sát trong ống, chọn = 0.03
0: là khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, 0 = 1.293 (kg/m3)
L: là chiều dài , L = (2.7+1.2)/2 = 1.95 (m)
0: là vận tốc khí trong ống chính nối với quạt, 0= 2.66 (m/s) t: là nhiệt độ khí trong ống chính, t = 25oC
d: là đường kính tiết diện, d = 0.07 m Vậy, trở lực ma sát:
hms=0.03*1.95 0.07*2.66
2
2 *1.293*(1+ 25
273) =4.17(N/m2) Vậy, tổng lực do ma sát :
∑hms= 78*4.17=325.26(N/m2) 8.1.2.5.2 Trở lực cục bộ do ngoặc 90o
2
5 0 1
cb 2
h t Trong đó:
cb : là hệ số trở lực cục bộ, cb= 1.5
: là hệ số giản nở nhiệt của khí, = 1
273 Thay số vào:
H5=1.5*2.66
2
2 *1.293*(1+25
273)=7.49(N/m2) Vậy: hcb5 = 78 × 7.49 = 584.22(N/m2)
Vậy, trở lực do ống phun là:
72 SVTH: PHẠM VĂN PHONG. LỚP 13H1
H5 = hms + h5 = 325.26 +584.22 = 909.48 (N/m2) Tổng trở lục :
Hp = H1 + H2 + H3 + H4 + H5
=290.37+323.87+872.1+969.76+ 909.48=3365.58(N/m2) 8.1.2.6 Tính và chọn quạt thối khí làm lạnh nhanh.
Áp suất toàn phần:
H = Hp = 3365.58 (N/m2) Theo đặc tuyến của quạt ly tâm.
Hiệu suất quạt theo đặc tuyến: ηq = 0.4
Thiết kế quạt nối trực tiếp với trục động cơ nên hiệu suất truyền động: ηtd = 0.95
Theo công thức II239a ta có: 0
1000
d
q td
Q P g
N
Trong đó:
• Qd : Năng suất quạt. Qd =0.183 [m3/s]
• ∑Pd: Tổng trở lực quạt. ∑Pd = Hp =3365.58 [N/m2]
• g: Gia tốc trọng trường. g =9.81 [m.s-2]
• ρ0: Khối lượng riêng của hỗn hợp khí ở đktc. ρ0 = 1.293 [Kg/m3] → Công suất động cơ: N = 20.56 [KW]
Để đảm bảo công suất động cơ điện ổn định, cần thêm hệ số dự trữ: K
=1.1
Vậy công suất động cơ: Nđc = 22.61 [KW]