CHƢƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT & CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG
4.2.2.Thiết bị sấy
Phƣơng trình cân bằng nhiệt đƣợc thành lập dựa trên nguyên tắc tổng lƣợng nhiệt đi vào thiết bị bằng tổng lƣợng nhiệt đi ra thiết bị đó.
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 44 Ta có phƣơng trình cân bằng nhiệt:
L.I0 + G2.CVL.θ1 + W.θ1.C + GVC.CVC.tD + QS + QB = L.I2 + G2.CVL.θ2 + GVC.CVC.tC + QM hoặc
QS + QB = L(I2 – I0) + G2.CVL.(θ2 – θ1) + GVC.CVC.(tC – tD) + QM – W.θ1.C [4, trang 292] Với:
I0, I1, I2 – nhiệt hàm của không khí trƣớc khi vào caloriphe chính, sau khi ra khỏi caloriphe chính (bắt đầu vào thiết bị sấy) và sau khi ra khỏi thiết bị sấy, kJ/kg kkk
t0, t1, t2 – nhiệt độ của không khí trƣớc khi vào caloriphe chính, sau khi ra khỏi caloriphe chính, và sau khi ra khỏi máy sấy, 0C
θ1,θ2 – nhiệt độ của vật liệu trƣớc khi vào phòng sấy và sau khi ra khỏi phòng sấy, 0C CVL, CVC, C – nhiệt dung riêng của vật liệu, của bộ phận vận chuyển và của nƣớc, J/(kg.độ)
G1, G2, GVC – khối lƣợng của vật liệu trƣớc, sau khi sấy và khối lƣợng của bộ phận vận chuyển vật liệu sấy, kg/s
tD, tC – nhiệt độ trƣớc và sau khi sấy của bộ phận vận chuyển, 0C QM – nhiệt lƣợng mất mát ra môi trƣờng xung quanh, J/kg ẩm QS – nhiệt do calorife chính
QB – nhiệt do caloriphe bổ sung Đặt:
QVL = G2.CVL.(θ2 – θ1) – nhiệt lƣợng đun nóng vật liệu sấy
QVC = GVC.CVC.(tC – tD) – nhiệt lƣợng đun nóng bộ phận vận chuyển Vậy:
QS + QB = L(I2 – I0) + QVL + QVC + QM – W.θ1.C
Ở đây, do thiết bị sấy không có caloriphe bổ sung nên QB = 0
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 45 Q = QS = L(I2 – I0) + QVL + QVC + QM – W.θ1.C
Tiếp tục đặt: ∆ = W.θ1.C – QVL – QVC – QM Thì Q = QS = L(I2 – I0) – ∆
Dựa vào số liệu tính toán ở phần cân bằng vật chất, ta có: Lƣợng ẩm cần bay hơi trong 1 giờ: W = 157,655 (kg/h)
Khối lƣợng bánh cần đƣa vào thiết bị sấy: G1 = 1068,544 (kg/h)
Bánh snack đƣợc sấy theo chế độ sau:
Tác nhân sấy và vật liệu sấy đi ngƣợc chiều nhau, với nhiệt độ của không khí trƣớc khi vào thiết bị sấy t1 = 900C và sau khi ra khỏi thiết bị sấy t2 = 400C
Thời gian sấy: τ = 1 (h)
Tính toán quá trình sấy lý thuyết:
Các thông số không khí ngoài trời: chọn thông số không khí ngoài trời (t0, φ0) = (270C, 85%) ta tìm đƣợc: ( ) I0 = 1,004t0 + d0(2500+1,842t0) → I0= 1,004 x 27 + 0,0199 x (2500 + 1,842 x 27) = 77,848 kJ/kgkk Thông số tác nhân sấy trƣớc khi vào hầm sấy:
d1 = d0 = 0,0199 kg ẩm/ kgkk Cdx(d1) = 1,004 + 1,842.d1 = 1,004 + 1,842 x 0,0199 = 1,041 kJ/kgkk I1 = 1,004t1 + d1(2500+1,842t1) → I1= 1,004 x 90 + 0,0199 x (2500 + 1,842 x 90) = 143,409 kJ/kgkk ( ) ( )
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 46 Thông số tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết:
( ) ( )
( )
( )
i2: nhiệt lƣợng riêng của hơi nƣớc ở nhiệt độ t2, kJ/kg
( ) ( )
Độ ẩm này thỏa mãn điều kiện kinh tế kỹ thuật: 80% ≤ φ20 ≤ 90% Lƣợng không khí khô lý thuyết cần thiết L0: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
( )
Chọn kích thƣớc băng tải:
Năng suất của thiết bị sấy băng tải: G1 = B x h x ω x ρ , kg/h Trong đó:
B: chiều rộng băng tải (m), chọn B = 1,8m h: chiều dày lớp vật liệu (m), chọn h = 0,04m
ρ: khối lƣợng riêng của bánh (kg/m3), ρ = 674,6 kg/m3
ω: vận tốc băng tải (m/s)
( | ) ( | ) ( )
Vậy chiều dài tổng cộng của băng tải:
( ) ( ) Ta chọn chiều dài mỗi băng tải là: l = 9m, thì số băng tải cần dùng là:
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 47 Vậy số băng tải cần có của thiết bị sấy là 3, mỗi băng tải có chiều rộng 1,8m và chiều dài 9m
Xác định các tổn thất nhiệt:
Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi: QVL = G2.CVL.(θ2 –θ1)
G2: khối lƣợng vật liệu sau khi sấy, G2 = 910,889 (kg) CVL: nhiệt dung riêng của vật liệu sấy, J/(kg.độ)
CVL = C’.φ + C’’(1 φ) = 4,186 x 0,18 + 1,5 (1 ) = 1,984 kJ/(kg.độ) C’ = 4,186 kJ/(kg.độ): nhiệt dung riêng của nƣớc
C’’ = 1,5 kJ/(kg.độ): nhiệt dung riêng của chất khô φ: độ ẩm của khối bánh
θ1: nhiệt độ của vật liệu trƣớc khi vào phòng sấy, θ1 = 650C θ2: nhiệt độ của vật liệu sau khi sấy, ta lấy θ2 = (t1 5) = 850
C →QVL = 910,889 x 1,984 x (85 65) = 36144,07 (kJ/h)
Tổn thất nhiệt do băng tải: QVC = nGVC.CVC.(tC tD)
n: số băng tải, n = 3
GVC: khối lƣợng mỗi băng tải, GVC = 45 kg
CVC: nhiệt dung riêng của băng tải (làm bằng thép), CVC = 0,5 kJ/(kg.độ) tC: nhiệt độ đầu của băng tải, tC = 270C
tD: nhiệt độ cuối của băng tải, tD = 900C
→QVC = 3 x 45 x 0,5 x (90 27) = 4252,5 (kJ/h)
Tổn thất nhiệt do mất mát ra môi trƣờng xung quanh:
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 48 → QM = 4164,65 (kJ/h)
Ta có: ∆ = W.θ1.C – QVL – QVC – QM (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
→ ∆ = 157,655 x 65 x 4,186 – 36144,07 – 4252,5 – 4164,65 = ( ⁄ )
Thông số trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy thực:
( ) ( ) ( ) ( ⁄ ) ( ) ( ) ( ) ( ) Lƣợng không khí khô thực tế: ( )
Lƣợng nhiệt tiêu hao chung:
( ) ( )
Lƣu lƣợng hơi nƣớc cần dùng là:
( )
SVTH: PHẠM HỮU ĐOÀN - 09116012 49