Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách Khoa Khoa Kỹ thuật Hóa học BỘ MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HỒNG TRÁI BẰNG HẦM SẤY VỚI NĂNG SUẤT NGUYÊN LIỆU 1000 KG/MẺ Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12/2021 Mục lục PHẦN I: TỔNG QUAN Tổng quan vật liệu sấy 1.1 Sơ lược hồng 1.2 Giá trị dinh dưỡng 1.3 Tính chất vật lý hồng 1.4 Sản phẩm hồng sấy Tổng quan phương pháp sấy 2.1 Khái niệm 2.2 Động lực trình sấy 2.3 Phân loại sấy 2.4 Tác nhân sấy 11 2.5 Thiết bị sấy 12 2.6 Chọn thiết bị sấy tác nhân sấy 12 Quy trình cơng nghệ 13 3.1 Quy trình sấy hồng trái 13 3.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ q trình sấy 14 PHẦN II: TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT 16 Thông số thiết kế 16 Cân vật chất lượng 16 2.1 Tác nhân sấy 16 2.2 Cân vật chất lượng 18 2.3 Tính tốn thời gian sấy 18 PHẦN III: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 20 Kích thước hầm sấy 20 Tính tốn nhiệt hầm sấy 21 Tính tốn q trình sấy thực 23 Thiết lập cân nhiệt 24 PHẦN IV: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 25 Calorife 25 Quạt 27 Cyclon 31 Tài liệu tham khảo 33 LỜI NÓI ĐẦU Lời đầu tiên, em xin chân thành cám ơn sâu sắc tới thầy giáo khoa Kỹ thuật Hóa học, trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh nói chung thầy giáo thuộc mơn Q trình thiết bị nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm học tập lý thuyết thực hành suốt thời gian học tập vừa qua Đặc biệt, em xin gởi lời cảm ơn đến thầy …, thầy người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, dạy tận tình cho em suốt thời gian làm đồ án thiết kế kỹ thuật hóa học để em hồn thành cách tốt tiếp thu nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho trình học tập sau Sau cùng, chúng em xin kính chúc q thầy thật dồi sức khỏe, có tinh thần niềm tin để tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp giảng dạy, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho hệ mai sau Em xin chân thành cảm ơn PHẦN I: TỔNG QUAN Tổng quan vật liệu sấy 1.1 Sơ lược hồng Hồng loại ăn trái thuộc chi Thị (Diospyros) Quả hồng sắc vàng cam đến đỏ cam tùy theo giống; cỡ nhỏ đường kính cm cỡ lớn đường kính đến cm Dáng hình cầu, hình cù, hay dạng cà chua bẹp Đài hoa (calyx) thường dính với chín Quả hồng Việt Nam có hình dạng trịn, màu vàng cam, dẹt trơn giống trứng gà, khơng bóng mịn, phần cuống có nhiều đốm đen, khơng có rãnh, vỏ có màu nhạt, có vết thâm, khơng màu, ăn vào có vị béo, dẻo thơm Hiện nay, thị trường, hồng chia thành loại chủ yếu là: hồng giòn, hồng trứng hồng dẻo Thông thường, loại hồng ngâm qua nước hay nước vôi để bớt chát nhanh chín Hồng chín ủ khí nên dù chín đều, màu đẹp vị không thơm, nhạt chát trái chín 1.2 Giá trị dinh dưỡng Hồng chứa nhiều vitamin chất dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe - Dinh dưỡng có 100g hồng: Calo 70 Kcal Protein 0.58 g Carbohydrate 18.59 g Chất xơ 3.6 g Chất béo 0.19 g - Các loại Vitamin có 100g hồng: Vitamin A 81 IU Vitamin C 7.5 mg Vitamin E 0.73 mg Vitamin K 2.16 μg Vitamin B1 0.1 mg Vitamin B2 0.02 mg Vitamin B3 0.03 mg Folate μg Cholin - 7.6 mg Các khống chất có 100g hồng: Canxi mg Sắt 0.15 mg Magie mg Phốt 17 mg Kali 161 mg Natri mg Kẽm 0.11 mg Mangan 0.355 mg Carotene-ò 253 àg Crypto-xanthin-ò 1447 àg Lutein-zeaxanthin 834 µg Lycopene 159 µg 1.3 Tính chất vật lý hồng - Khối lượng riêng: 𝜌 = 932,7 𝑘𝑔/𝑚3 - Nhiệt dung riêng: 𝑐 = 1,55 𝑘𝐽/𝑘𝑔 độ - Độ dẫn nhiệt: 𝜆 = 0,5828 𝑊/𝑚 độ - Kích thước hồng: • Dài: 49,8 𝑚𝑚 • Rộng: 72,2 𝑚𝑚 • Đường kính: 63,5 𝑚𝑚 - Khối lượng trung bình: 146,1 𝑔 - Độ ẩm hồng: - • Độ ẩm hồng trước sấy: 𝜔1 ≈ 85% • Độ ẩm hồng trước sấy: 𝜔2 ≈ 30% Nhiệt độ sấy: 𝑡 = 65℃ 1.4 Sản phẩm hồng sấy Hồng sấy thị trường thường thực nhiều phương pháp, bật phương pháp sấy truyền thống (sấy khơng khí nóng) phương pháp sấy lạnh Đối với hồng sấy lạnh, thực sấy lạnh, tức giảm nhiệt độ xuống thấp để sấy, quy trình sấy buồng sấy khép kín, đảm bảo làm khơ hồn tồn trước đưa trở lại buồng sấy, mẻ hồng sấy nước liên tục nhiệt độ thấp từ 20 – 45 độ C, giúp màu sắc, hương vị chất dinh dưỡng nguyên vẹn nhất, thời gian bảo quản sản phẩm lâu nhiều Tuy nhiên hồng sấy phương pháp chi phí thực lớn, chủ yếu chi phí hệ thống thiết bị vận hành, bảo dưỡng Hồng sấy nóng truyền thống, dựa nguyên lý cấp nhiệt làm bay nước nguyên liệu, sản phẩm nhanh khô sấy lạnh Sản phẩm sấy nóng thường bị khơ cứng bề mặt, khơng dẻo đều, dù giữ màu sắc, mùi vị, trạng thái tự nhiên gần ban đầu, chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm đảm bảo Đặc biệt tổng tổn thất q trình giảm xuống cịn 15%, chi phí thấp, hệ thống dễ vận hành sửa chữa Tổng quan phương pháp sấy 2.1 Khái niệm Quá trình sấy trình tách ẩm (chủ yếu nước nước) khỏi vật liệu sấy Sấy q trình cơng nghệ quan trọng, sử dụng phổ biến chế biến nơng-lâm-ngư nghiệp 2.2 Động lực q trình sấy Q trình sấy trình tách ẩm (chủ yếu nước nước) khỏi vật liệu sấy để thải vào mơi trường Ẩm có mặt vật liệu nhận lượng theo phương thức tách khỏi vật liệu sấy dịch chuyển từ lòng vật bề mặt, từ bề mặt vật vào môi trường xung quanh Nếu gọi 𝑝𝑣 𝑝𝑏𝑚 tương ứng phân áp suất nước lòng vật bề mặt động lực trình dịch chuyển ẩm từ lòng bề mặt vật 𝐿1 tỷ lệ thuận với hiệu số (𝑝𝑣 − 𝑝𝑏𝑚 ): 𝐿1 ~(𝑝𝑣 − 𝑝𝑏𝑚 ) Nếu phân áp suất nước không gian xung quanh vật 𝑝ℎ nhỏ 𝑝𝑏𝑚 ẩm tiếp tục dịch chuyển từ bề mặt vật vào môi trường xung quanh với động lực 𝐿2 Động lực 𝐿2 tỷ lệ thuận với độ chênh (𝑝𝑏𝑚 − 𝑝ℎ ): 𝐿2 ~(𝑝𝑏𝑚 − 𝑝ℎ ) Như vậy, trình sấy đặc trưng trình dịch chuyển ẩm lịng vật với động lực dịch chuyển 𝐿1 ~(𝑝𝑣 − 𝑝𝑏𝑚 ) trình dịch chuyển ẩm từ bề mặt vật vào môi trường xung quanh với động lực dịch chuyển 𝐿2 ~(𝑝𝑏𝑚 − 𝑝ℎ ) Do đó, gọi 𝐿 động lực trình sấy động lực tỷ lệ thuận với độ chênh (𝑝𝑣 − 𝑝ℎ ): 𝐿~(𝑝𝑣 − 𝑝ℎ ) Khi vật đốt nóng phân áp suất nước vật 𝑝𝑣 tăng lên Nếu phân áp suất môi trường xung quanh 𝑝ℎ khơng đổi độ chênh (𝑝𝑣 − 𝑝ℎ ) tăng lên, q trình sấy tăng cường Đây sở thiết bị sấy xạ, thiết bị sấy dòng điện cao tần, … Trong thiết bị sấy loại này, khơng khí xung quanh làm nhiệm vụ mang ẩm thải vào môi trường Trong thiết bị sấy đối lưu thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm, môi trường xung quanh đốt nóng từ vật liệu sấy đốt nóng, tức đồng thời tăng 𝑝𝑣 giảm 𝑝ℎ nên trình sấy tăng cường Nếu VLS khơng đốt nóng, 𝑝𝑣 khơng đổi tìm cách giảm phân áp suất nước 𝑝ℎ mơi trường xung quanh q trình sấy xảy với động lực (𝑝𝑣 − 𝑝ℎ ) Đây sở phương pháp sấy đẳng nhiệt, sấy chân không sấy thăng hoa 2.3 Phân loại sấy Dựa vào hai phương pháp tạo động lực trình, người ta chia làm hai loại phương pháp sấy: phương pháp sấy nóng phương pháp sấy lạnh a) Phương pháp sấy nóng Tác nhân sấy vật liệu sấy đốt nóng Nhờ đốt nóng tác nhân sấy lẫn vật liệu sấy đốt nóng vật liệu sấy mà hiệu số phần áp suất nước bề mặt vật phần áp suất tác nhân sấy tăng, dẫn đến trình dịch chuyển ẩm từ lòng vật liệu sấy bề mặt vào mơi trường Hệ thống sấy nóng thường phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt: - Hệ thống sấy tiếp xúc: vật liệu sấy nhận nhiệt từ bề mặt nóng dẫn nhiệt bao gồm hệ thống sấy lò hệ thống sấy tang - Hệ thống sấy đối lưu: hệ thống sấy phổ biến nhất, phân loại theo cấu tạo, bao gồm: + Hệ thống sấy buồng: Cấu tạo chủ yếu hệ thống sấy buồng buồng sấy Trong buồng sấy bố trí thiết bị đỡ vật liệu gọi chung thiết bị truyền tải Nếu dung lượng buồng sấy bé thiết bị truyền tải khay sấy gọi tủ sấy Nếu dung lượng buồng sấy lớn thiết bị truyền tải xe goòng với thiết bị chứa vật liệu gọi hệ thống sấy buồng kiểu xe gng Nói chung, thiết bị truyền tải hệ thống sấy buồng đa dạng Ví dụ hệ thống sấy buồng để sấy sơ chế thuốc mà gặp phổ biến địa phương trồng thuốc thiết bị truyền tải sàn tre để treo thuốc Do đặc điểm nói trên, hệ thống sấy buồng hệ thống sấy chu kỳ mẻ Do đó, suất sấy khơng lớn Tuy nhiên, hệ thống sấy buồng sấy nhiều dạng vật liệu sấy khác từ dạng cục, hạt loại nông sản đến vật liệu dạng thanh, gỗ, thuốc lá, … + Hệ thống sấy hầm: Khác với hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, thiết bị sấy hầm sấy dài, vật liệu sấy vào đầu đầu hầm, thiết bị truyền tải hệ thống sấy hầm thường xe goòng với khay chứa vật liệu sấy băng tải Đặc điểm chủ yếu hệ thống sấy hầm bán liên tục liên tục Cũng hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm sấy nhiều dạng vật liệu sấy khác Tuy nhiên, hoạt động liên tục bán liên tục nên suất lớn nhiều so với hệ thống sấy buồng + Hệ thống sấy tháp: Đây hệ thống sấy chuyên dùng để sấy vật liệu sấy dạng hạt thóc, ngơ, lúa mỳ Hệ thống sấy hoạt động liên tục bán liên tục, thiết bị sấy hệ thống sấy tháp sấy, người ta đặt loạt kênh dẫn xen kẽ với loạt kênh thải Vật liệu sấy từ xuống tác nhân sấy từ kênh dẫn xuyên qua vật liệu sấy thực trình trao đổi nhiệt - ẩm với vật liệu sấy vào kênh thải thải vào môi trường + Hệ thống sấy khí động: Có nhiều dạng hệ thống sấy khí động Thiết bị sấy hệ thống sấy ống trịn phễu, tác nhân sấy có nhiệt độ thích hợp với tốc độ cao vừa làm nhiệm vụ trao đổi nhiệt-ẩm vừa làm nhiệm vụ đưa vật liệu sấy từ đầu đến đầu thiết bị sấy Do đó, vật liệu sấy hệ thống sấy thường dạng hạt mảnh nhỏ độ ẩm cần lấy thường ẩm bể mặt + Hệ thống sấy thùng quay: Đây hệ thống sấy chuyên dụng để sấy vật liệu sấy dạng cục, hạt, thiết bị sấy hình trụ trịn đặt nghiêng góc Trong thùng sấy bố trí cánh xáo trộn không Khi thùng sấy quay, vật liệu sấy vừa dịch chuyển từ đầu đến đầu vừa bị xáo trộn thực trình trao đổi nhiệt - ẩm với dòng tác nhân sấy + Hệ thống sấy tầng sôi: Hệ thống sấy chuyên dụng để sấy hạt Thiết bị sấy buồng sấy, VLS nằm ghi có đục lỗ TNS có nhiệt độ tốc độ thích hợp xuyên qua ghi làm cho VLS chuyển động bập bùng mặt ghi hình ảnh bọt nước sơi để thực trình trao đổi nhiệt - ẩm Vì vậy, người ta gọi hệ thống sấy hệ thống sấy tầng sôi Hạt khô nhẹ nằm phía lấy cách liên tục + Hệ thống sấy phun: Chuyên dùng để sấy dung dịch huyền phù công nghệ sản xuất sữa bột Thiết bị sấy hệ thống sấy sấy phun hình chóp trụ, phấn chóp quay xuống Dung dịch huyền phù bơm cao áp đưa vào thiết bị tạo sương mù Tác nhân sấy có nhiệt độ thích hợp vào thiết bị sấy thực trình trao đổi nhiệt - ấm với sương mù vật liệu sấy thải vào môi trường Do sản phẩm sấy dạng bột nên hệ thống sấy phun tác nhân sấy trước thải vào môi trường qua xyclon để thu hồi vật liệu sấy bay theo Vật liệu khô lấy đáy chóp bán liên tục liên tục b) Phương pháp sấy lạnh Trong phương pháp sấy lạnh, người ta tạo độ chênh lệch phần áp suất nước vật liệu sấy tác nhân sấy cách giảm phần áp suất nước tác nhân sấy nhờ giảm lượng chứa ẩm Khi ẩm vật liệu dịch chuyển bề mặt từ bề mặt vào mơi trường nhiệt độ mơi trường nhỏ 0ºC Phương pháp sấy lạnh phân loại gồm: - Hệ thống sấy lạnh nhiệt độ 𝑡 > 0: Với hệ thống sấy này, tác nhân sấy thông thường khơng khí trước hết khử ẩm phương pháp làm lạnh khử ẩm hấp phụ, sau đốt nóng (nếu khử ẩm phương pháp làm lạnh) làm lạnh (nếu khử ẩm phương pháp hấp phụ) đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu cho qua vật liệu sấy Khi đó, phần áp suất 𝑝ℎ tác nhân sấy bé phân áp suất nước bề mặt vật 𝑝𝑏𝑚 nên ẩm từ dạng lỏng bề mặt vật liệu sấy bay vào tác nhân sấy, kéo theo dịch chuyển ẩm lòng vật bề mặt Như vậy, quy luật dịch chuyển ẩm hệ thống sấy lạnh nhiệt độ 𝑡 > hoàn toàn giống 10 𝛼𝑝 = 0,0229 + 0,0174𝑣𝑘 = 0,0229 + 0,0174.1,5 = 0,049 𝑘𝑔/𝑚2 ℎ 𝑚𝑚𝐻𝑔 𝐽𝑚 = 𝛼𝑝 ∆𝑝 = 0,049.18,8 = 0,9856 𝑘𝑔/𝑚2 ℎ (CT 3/60 [3]) Tốc độ sấy đẳng tốc N: 𝑁 = 100𝐽𝑚 𝑓 = 100𝐽𝑚 𝜌0 𝑅𝑣 (CT 5/63 [3]) Với 𝜌0 = 932,7 𝑘𝑔/𝑠 𝑅𝑣 : 𝑘í𝑐ℎ 𝑡ℎướ𝑐 𝑏ê𝑛 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 𝑣ậ𝑡 𝑙𝑖ệ𝑢 𝑠ấ𝑦 𝑣0 𝑅𝑣 = (𝑣0 : 𝑡ℎể 𝑡í𝑐ℎ 𝑝ℎầ𝑛 𝑞𝑢ả ℎồ𝑛𝑔 𝑠ấ𝑦; 𝐹: 𝑏ề 𝑚ặ𝑡 𝑠ấ𝑦) 𝐹 Quả hồng sấy cắt đôi trước đặt lên khay xem có dạng nửa khối cầu có đường kính 𝑑 = 0,065 𝑚 nên ta có: 𝑣0 = 𝐹= 1 𝜋𝑑 = 𝜋(0,065)3 = 7,2 10−5 𝑚3 6 𝜋𝑑 𝜋𝑑 𝜋(0,065)2 𝜋(0,065)2 + = + = 9,9 10−3 𝑚2 4 𝑣0 7,2 10−5 => 𝑅𝑣 = = = 0,0072 𝑚3 /𝑚2 𝐹 9,9 10−3 Tốc độ sấy đẳng tốc N: 𝑁 = 100𝐽𝑚 1 = 100.0,9856 = 14,68 %/ℎ 𝜌0 𝑅𝑣 932,7.0,0072 Chọn độ ẩm cân hồng 𝑈 ∗ ≈ 20% Độ ẩm tới tới hạn: 𝑈𝑡ℎ = 𝑈0 85 + 𝑈∗ = + 20 = 67,2% (𝑈0 : độ ẩ𝑚 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑐ủ𝑎 𝑣ậ𝑡 𝑙𝑖ệ𝑢) 1,8 1,8 (CT 3/38 [3]) Thời gian sấy đẳng tốc: 𝜏1 = 𝑈0 − 𝑈𝑡ℎ 85 − 57,2 = = 1,21 ℎ 𝑁 14,68 (CT VII.27/106 [6]) Thời gian sấy giảm tốc: 𝜏2 = 𝑈𝑡ℎ − 𝑈 ∗ 𝑈𝑡ℎ − 𝑈 ∗ 67,2 − 20 67,2 − 20 2,3 ln = 2,3 ln = 11,5 ℎ 𝑁 𝑈2 − 𝑈 ∗ 14,68 30 − 20 (CT VII.28/106 [6]) Thời gian sấy: 𝜏 = 𝜏1 + 𝜏2 = 1,21 + 11,5 = 12,71 ℎ 19 Chọn thời gian sấy 13h PHẦN III: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH Kích thước hầm sấy Mỗi nửa hồng sấy có kích thước trung bình 𝑑 = 0,065 𝑚 nên chiếm diện tích khay 𝑆 = (0,065)2 = 0,0042 𝑚2 Chọn khay có kích thước (𝐵𝑘 × 𝐿𝑘 × 𝐻𝑘 = × 0,85 × 0,05) 𝑚 Khối lượng hồng khay 1×0,8 0,0042 × 0,1461 ≈ 14 𝑘𝑔 Chọn xe gịong có kích thước (𝐵𝑥 × 𝐿𝑥 × 𝐻𝑥 = × 0,85 × 0,95)𝑚 Mỗi xe đặt khay, khối lượng vật liệu sấy xe là: 𝐺𝑥 = 14.5 = 70 𝑘𝑔 Số xe gịong thường xun có mặt hầm: 𝑛= 𝐺𝜏 125.8 = = 14,3 ≈ 15 𝑥𝑒 𝐺𝑥 70 (CT 7.10/99 [4]) Kích thước hầm sấy (𝐵ℎ × 𝐿ℎ × 𝐻ℎ ) - Chiều rộng 𝐵ℎ : để đảm bảo xe gòong chuyển động dễ dàng từ đầu đến đầu hầm, đồng thời để tác nhân sấy phân bố tiết diện hầm, ta để khe hở xe gòong vách tường hầm sấy 0,05 𝑚 Chiều rộng hầm sấy: 𝐵ℎ = 𝐵𝑥 + 2.0,05 = + 2.0,05 = 1,1 𝑚 (CT 7.13/99 [4]) - Chiều dài 𝐿ℎ : 𝐿ℎ = 𝑛 𝐿𝑥 + 𝐿𝑏𝑠 = 15.0,85 + 2.0,05 = 12,9 𝑚 (CT 7.12/99 [4]) - Chiều cao 𝐻ℎ : 𝐻ℎ = 𝐻𝑥 + 0,05.2 = 0,95 + 0,05.2 = 1,05 𝑚 (CT 7.14/100 [4]) Kích thước phủ bì hầm sấy: - Hấm sấy xây gạch, trát vữa có bề dày 𝛿1 = 250 𝑚𝑚 = 0,25 𝑚 - Trần hầm sấy đổ bê tông, cốt thép có bề dày 𝛿2 = 0,1 𝑚 lớp cách nhiệt bơng thủy tinh có bề dày 𝛿3 = 0,05 𝑚 - Cửa hầm sấy có bề dày 𝛿4 = 0,05 𝑚 - Như kích thước thực hầm sấy là: + Chiều rộng phủ bì: 𝐵 = 𝐵ℎ + 𝛿1 = 1,1 + 2.0,25 = 1,6 𝑚 + Chiều cao phủ bì: 𝐻 = 𝐻ℎ + 𝛿2 + 𝛿3 = 1,05 + 0,1 + 0,05 = 1,2 𝑚 + Chiều dài phủ bì: 𝐿 = 𝐿ℎ + 𝛿4 = 12,9 + 2.0,05 = 13 𝑚 20 Tính tốn nhiệt hầm sấy - Tính tổn thất vật liệu sấy mang 𝑞𝑣 + Nhiệt dung riêng vật liệu sấy 𝐶𝑣 (𝜔2 ) 𝐶𝑣 (𝜔2 ) = 𝐶𝑣𝑙𝑠 (1 − 𝜔2 ) + 𝐶𝐻2 𝑂 𝜔2 = 1,55 (1 − 0,3) + 4,2.0,3 = 2,345 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝐾 + Lấy 𝑡𝑣2 = (𝑡1 − 5)℃ = (65 − 5) = 60℃ Khi đó: 𝑞𝑣 = 𝐺2 𝐶𝑣 (𝜔2 )(𝑡𝑣2 − 𝑡0 ) 26,8.2,345 (60 − 25) = = 22,4 𝑘𝐽/𝑘𝑔 ẩ𝑚 𝑊 98,2 (CT 7.15/100 [4]) - Tính tổn thất thiết bị truyền tải 𝑞𝑐𝑡 + Tổn thất xe gòong mang đi: xe gòong làm thép CT3 với khối lượng 𝐺𝑥 = 100 𝑘𝑔, 𝐶𝑥 = 0,5 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝐾 Khi đó: 𝑞𝑥 = 𝑛𝐺𝑥 𝐶𝑥 (𝑡𝑣2 − 𝑡0 ) 15.100.0,5 (60 − 25,6) = = 32,8 𝑘𝐽/𝑘𝑔 ẩ𝑚 𝑊𝜏 98,2.8 (CT 7.16/100 [4]) + Tổn thất khay mang đi: khay làm nhơm có đục lỗ với khối lượng 𝐺𝑘 = 𝑘𝑔, 𝐶𝑘 = 0,86 𝑘𝐽/𝑘𝑔 độ Khi đó: 𝑞𝑘 = 𝑛𝑘 𝐺𝑘 𝐶𝑘 (𝑡𝑣2 − 𝑡0 ) (15.5).5.0,86 (60 − 25,6) = = 14,1 𝑘𝐽/𝑘𝑔 ẩ𝑚 𝑊𝜏 98,2.8 (CT 7.16/100 [4]) + Tổn thất thiết bị truyền tải 𝑞𝑐𝑡 = 𝑞𝑥 + 𝑞𝑘 = 32,8 + 14,1 = 46,9 𝑘𝐽/𝑘𝑔 ẩ𝑚 - Tính tổn thất mơi trường: + Hệ số trao đổi nhiệt tác nhân sấy tường bên 𝑘𝑡𝑏 : hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tác nhân sấy tường hầm sấy 𝛼1 tường mặt ngồi hầm với mơi trường 𝛼2 tính theo cơng thức: 𝛼1 = 6,15 + 4,17𝑣 = 12,4 𝑊/𝑚2 𝐾 với vận tốc tác nhân sấy 𝑣 = 1,5 𝑚/𝑠 (CT 6.7/73 [4]) 𝛼2 = 1,715(𝑡𝑤2 − 𝑡𝑓2 )3 (CT 6.10/74 [4]) Trong 𝑡𝑤1 , 𝑡𝑤2 nhiệt độ mặt mặt tường hầm sấy; 𝑡𝑓1 = 0,5(𝑡1 + 𝑡2 ) = 0,5(65 + 34) = 49,5℃ 𝑡𝑓2 = 𝑡0 = 25,6℃ 21 Chọn 𝑡𝑤1 = 49℃, 𝑡𝑤2 = 28,2℃ Ta kiểm tra lại giả thiết: 𝑞1 = 𝛼1 (𝑡𝑓1 − 𝑡𝑤1 ) = 12,4 (49,5 − 49) = 6,2 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝑞1 = 𝛼2 (𝑡𝑤2 −𝑡𝑓2 ) = 1,715(𝑡𝑤2 − 𝑡𝑓2 )3 (𝑡𝑤2 −𝑡𝑓2 ) = 1,715(28,2 − 25,6)3 = 5,8 𝑘𝐽/𝑘𝑔 Sai số dòng nhiệt 𝑞1 −𝑞2 𝑞1 100 = 6,2−5,8 6,2 100 ≈ 6,45% không 10% nên ta chấp nhận giả thiết Khi đó, hệ số trao đổi nhiệt qua trường bên: 𝑘𝑡𝑏 = 1 = = 1,153 𝑊/𝑚2 𝐾 0,25 1 𝛿1 + + + + 𝛼1 λ1 𝛼2 12,4 0,7 2,3 (CT 6.6/73 [4]) (λ1 = 0,7 𝑊/𝑚 𝐾 𝑙à ℎệ 𝑠ố 𝑑ẫ𝑛 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 𝑐ủ𝑎 𝑔ạ𝑐ℎ) + Tổn thất qua tường bên (𝐹𝑡𝑏 = 𝐿𝐻 = 31,2 𝑚2 𝑙à 𝑑𝑖ệ𝑛 𝑡í𝑐ℎ 𝑡ườ𝑛𝑔 𝑏ê𝑛) 𝑞𝑡𝑏 = 3,6 𝑘𝑡𝑏 𝐹𝑡𝑏 (𝑡𝑓1 − 𝑡𝑓2 ) 3,6.1,153.31,2 (49,5 − 25,6) = = 31,52 𝑘𝐽/𝑘𝑔ℎ 𝑊 98,2 (CT 6.6/73 [4]) + Hệ số trao đổi nhiệt tác nhân sấy trần hầm: 𝑘𝑡𝑟 = 1 = = 0,564 𝑊/𝑚2 𝐾 0,1 0,05 1 𝛿2 𝛿3 + + + + + + 𝛼1 λ2 λ3 1,3 𝛼2 12,4 0,92 0,04 1,3.2,3 λ2 = 0,92 𝑊/𝑚 𝐾 𝑙à ℎệ 𝑠ố 𝑑ẫ𝑛 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 𝑐ủ𝑎 𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 λ3 = 0,04 𝑊/𝑚 𝐾 𝑙à ℎệ 𝑠ố 𝑑ẫ𝑛 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 𝑐ủ𝑎 𝑏ô𝑛𝑔 𝑡ℎủ𝑦 𝑡𝑖𝑛ℎ + Tổn thất qua trần (𝐹𝑡𝑟 = 𝐿𝐵 = 20,8 𝑚2 𝑙à 𝑑𝑖ệ𝑛 𝑡í𝑐ℎ 𝑡𝑟ầ𝑛) 𝑞𝑡𝑟 = 3,6 𝑘𝑡𝑟 𝐹𝑡𝑟 (𝑡𝑓1 − 𝑡𝑓2 ) 3,6.0,564.20,8 (49,5 − 25,6) = = 10,28 𝑘𝐽/𝑘𝑔ℎ 𝑊 98,2 (CT 6.12/74 [4]) + Cửa hầm sấy làm thép có độ dày 𝛿4 = 0,005 𝑚 có hệ số dẫn nhiệt λ4 = 46,5 𝑊/𝑚 𝐾, bên ngồi phủ lớp bơng thủy tinh cách nhiệt dày 𝛿5 = 0,005 𝑚, λ5 = λ3 = 0,04 𝑊/𝑚 𝐾 Hệ số trao đổi nhiệt tác nhân sấy cửa hầm: 𝑘𝑐 = 1 𝛿4 𝛿5 + + + 𝛼1 λ4 λ5 𝛼2 = 1 0,005 0,005 + + + 12,4 46,5 0,04 2,3 = 1,561 𝑊/𝑚2 𝐾 22 + Tổn thất qua cửa hầm (𝐹𝑐 = 𝐵𝐻 = 1,92 𝑚2 𝑙à 𝑑𝑖ệ𝑛 𝑡í𝑐ℎ 𝑐ử𝑎 ℎầ𝑚) 3,6 𝑘𝑐 𝐹𝑐 [(𝑡2 − 𝑡0 ) + (𝑡1 − 𝑡0 )] 𝑊 3,6.1,561.1,92[(65 − 25,6) + (34 − 25,6)] = 98,2 𝑞𝑐 = = 5,25 𝑘𝐽/𝑘𝑔ℎ (CT trang 104 [4]) + Tổn thất qua nền: giả sử khoảng cách tường thiết bị sấy tường phân xưởng 𝑚, nhiệt độ trung bình tác nhân sấy 𝑡𝑓1 = 49,5℃, thiết bị sấy đặt đất khô lát xi măng, mật độ tổn thất 𝑞 = 34,325 𝑊/𝑚2 Tổn thất qua nền: 𝑞𝑛 = 𝑞𝐹𝑛 3,6.34,325.20,8 𝑘𝐽 = = 26,17 𝑊 98,2 𝑘𝑔ℎ (CT 6.13/74 [4]) Vậy tổng tổn thất môi trường 𝑞𝑚𝑡 : 𝑞𝑚𝑡 = 𝑞𝑡𝑏 + 𝑞𝑡𝑟 + 𝑞𝑐 + 𝑞𝑛 = 31,52 + 10,28 + 5,25 + 26,17 = 73,22 𝑘𝐽/𝑘𝑔ℎ Tổng tổn thất ∆: ∆= 𝐶𝑎 𝑡𝑣1 − 𝑞𝑣 − 𝑞𝑐𝑡 − 𝑞𝑚𝑡 = 4,2.25 − 22,4 − 48,8 − 73,22 = −39,42 𝑘𝐽/𝑘𝑔 ẩ𝑚 (CT trang 104 [4]) Tính tốn q trình sấy thực Thông số trạng thái tác nhân sấy sau trình sấy thực: 𝑖2 = 𝑟 + 𝐶𝑝ℎ 𝑡2 = 2500 + 1,842.38 = 2570 𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑘𝑘 𝑑2 = 𝑑1 + 𝐶𝑑𝑥 (𝑑1 ) (𝑡1 − 𝑡2 ) 1,036 (65 − 34) = 0,0175 + = 0,029 𝑖2 − ∆ 2570 − (−39,42) 𝐼2 = 𝐼1 + ∆(𝑑2 − 𝑑1 ) = 111,11 − 39,42 (0,029 − 0,0175) = 110,6 𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑘𝑘 𝜑2 = 𝑝 𝑑2 0,98.0,029 = = 0,8203 = 82,03 % 𝑝𝑏2 (0,621 + 𝑑2 ) 0,0533 (0,621 + 0,029) Lượng khơng khí khơ thực tế: 𝐿= 𝑊 98,2 = = 8539,13 𝑘𝑔𝑘𝑘/ℎ 𝑑2 − 𝑑1 0,029 − 0,0175 𝑉= 𝐿 8539,13 = = 7212,1 𝑚3 /ℎ 𝑑 1.184 Kiểm tra tốc độ giả thiết: 23 𝑣= 𝑉 7212,1 = = 2,2 𝑚/𝑠 𝐹 (1,1.1,05 − 5.1.0,05) 3600 Tốc độ cao tốc độ giả thiết 𝑣𝑔𝑡 = 1,5 𝑚/𝑠 Thiết lập cân nhiệt Nhiệt lượng có ích 𝑞1 : 𝑞1 = 𝑖2 − 𝐶𝑎 𝑡𝑣1 = 2570 − 4,2.25,6 = 2462,48 𝑘𝐽/𝑘𝑔ℎ Tổn thất nhiệt lượng tác nhân sấy mang đi: 𝑞2 = 𝐿 8539,13 𝐶𝑑𝑥 (𝑑0 ) (𝑡2 − 𝑡0 ) = 1,036 (34 − 25,6) = 756,73 𝑘𝐽/𝑘𝑔ℎ 𝑊 98,2 Tổng nhiệt lượng theo tính tốn 𝑞′ 𝑞′ = 𝑞1 + 𝑞2 + 𝑞𝑣 + 𝑞𝑐𝑡 + 𝑞𝑚𝑡 = 2462,48 + 756,73 + 22,4 + 48,8 + 73,22 = 3363,63 𝑘𝐽/𝑘𝑔ℎ Nhiệt lượng calorife cần cung cấp: 𝑞= 𝐿 8539,13 (𝐼1 − 𝐼0 ) = (111,11 − 69,66) = 3604,34 𝑘𝐽/𝑘𝑔ℎ 𝑊 98,2 Sai số 𝜀: 𝜀= |𝑞 − 𝑞′| |3604,34 − 3363,63| = = 0,0668 ≈ 6,68% 𝑞 3604,34 Bảng cân nhiệt: STT Đại lượng Ký hiệu kJ/kg ẩm % Nhiệt lượng có ích 𝑞1 𝑞1 2462,48 73,2 Tổn thất tác nhân sấy 𝑞2 756,73 22,5 Tổn thất vật liệu sấy 𝑞𝑣 22,4 0,7 Tổn thất thiết bị truyền tải 𝑞𝑐𝑡 48,8 1,4 Tổn thất môi trường 𝑞𝑚𝑡 73,22 2,2 Tổng nhiệt tính tốn 𝑞′ 3363,63 100 Tổng nhiệt tiêu hao 𝑞 3604,34 100 Sai số tương đối 𝜀 6,68 Hiệu suất hầm sấy 73,2 % 24 PHẦN IV: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ Calorife Calorife dùng calorife khí-khói Cơng suất calorife 𝑊𝑐 (Chọn hiều suất nhiệt calorife η = 0,95): 𝑄𝑐 = 𝑞𝑊 3604,34.98,2 = = 103,5 𝑘𝑊 η 0,95.3600 Chọn ống thép dẫn có đường kính 𝑑1 = 25,4 𝑚𝑚, đường kính ngồi 𝑑2 = 55 𝑚𝑚 Hệ số dẫn nhiệt λ = 46,5 W/m K, chiều dài ống 𝑙 = 1,5 𝑚 Ống đặt song song, bước ống 𝑠1 = 𝑠2 = 1,5𝑑2 Cánh làm nhơm có độ dày 𝛿 = 0,41 𝑚𝑚, nhiệt độ làm việc tối đa cánh 250℃ Các thơng số khơng khí: - Lượng khơng khí khơ cần thiết: 𝐺2′ = 𝐿0 = 8539,13 𝑘𝑔𝑘𝑘/ℎ = 2,4 𝑘𝑔𝑘𝑘/𝑠 - Nhiệt độ khơng khí vào calorife 𝑡𝑓2 ′ = 25,6℃, nhiệt độ sau gia nhiệt 𝑡𝑓2 ′′ = 65℃ - Khơng khí bên ống thép với vận tốc 𝜔2 = 10 𝑚/𝑠 - Nhiệt độ trung bình khơng khí: 𝑡𝑓2 = 𝑡𝑓2 ′+𝑡𝑓2 ′′ = 25,6+65 = 45,3℃ - Khối lượng riêng khơng khí: 𝜌𝑓2 = 1,1105 𝑘𝑔/𝑚3 - Hệ số dẫn nhiệt: λf2 = 2,795 10−2 𝑊/𝑚 𝐾 - Nhiệt dung riêng: 𝐶𝑝2 = 𝑘𝐽/𝑘𝑔 - Độ nhớt động học: 𝑣𝑓2 = 17,455 10−6 𝑚2 /𝑠 - Chuẩn số Prandtl: 𝑃𝑟𝑓2 = 0,6985 - Nhiệt lượng mà khơng khí nhận được: 𝑄2 = 𝐺2′ 𝐶𝑝2 (𝑡𝑓2 ′′−𝑡𝑓2 ′) = 2,4.1 (65 − 25,6) = 94,56 𝑘𝑊 Các thơng số khói lị: - Khói lò ống thép với vận tốc 𝜔1 = 16 𝑚/𝑠 - Lưu lượng 𝐺1′ = 𝑘𝑔/𝑠 ′ - Nhiệt độ khói ban đầu 𝑡𝑓1 = 240℃, giả sử nhiệt độ khói trung bình 𝑡𝑓1 = 250℃ (𝐶𝑝1 = 1,1115 𝑘𝐽/𝑘𝑔) - Nhiệt lượng khói lị truyền cho khơng khí: 𝑄1 = 𝐺1′ 𝐶𝑝1 (𝑡𝑓1 ′′−𝑡𝑓1 ′) = 𝑄2 = 94,56 𝑘𝑊 25 - Nhiệt độ khói lị sau trao đổi nhiệt với khơng khí: ′′ 𝑡𝑓1 = 𝑄1 ′ 𝐺1 𝐶𝑝1 ′ + 𝑡𝑓1 = 94,56 + 240 = 262,5℃ 4.1,1115 - Nhiệt độ khói lị trung bình tính lại: 𝑡𝑓1 ′ ′′ 𝑡𝑓1 + 𝑡𝑓1 240 + 262,5 = = = 251,25℃ 2 => Chọn nhiệt độ trung bình khói lị 250℃ Khi khói lị có thơng số sau: - Khối lượng riêng: 𝜌𝑓1 = 0,6825 𝑘𝑔/𝑚3 - Hệ số dẫn nhiệt: λf1 = 4,425 10−2 𝑊/𝑚 𝐾 - Nhiệt dung riêng: 𝐶𝑝1 = 1,1115 𝑘𝐽/𝑘𝑔 - Độ nhớt động học: 𝑣𝑓1 = 39,305 10−6 𝑚2 /𝑠 - Chuẩn số Prandtl: 𝑃𝑟𝑓2 = 0,66 Chuẩn số Reynolds khói lị: 𝑅𝑒𝑓1 = 𝜔1 𝑑1 16.0,0254 = = 10340 𝑣𝑓1 39,305 10−6 Chuẩn số Nusselt: 𝑁𝑢 = 0,25 0,8 0,43 Prf2 0,021 𝑅𝑒𝑓1 Pr𝑓2 ( ) Prw (𝑡𝑟ị 𝑠ố Prf2 = 𝑑𝑜 Pr 𝑘ℎó𝑖 í𝑡 𝑡ℎ𝑎𝑦 đổ𝑖) Prw 𝑁𝑢 = 0,021 103400,8 0,660,43 = 28,59 (CT trang 89 [7]) Hệ số cấp nhiệt phía khói lị: 𝑁𝑢 = 𝛼𝑓1 𝑑1 λf1 => 𝛼𝑓1 = 𝑁𝑢 λf1 28,59.4,425 10−2 = = 49,8 𝑊/𝑚2 𝐾 𝑑1 0,0254 (CT trang 89 [7]) Chuẩn số Reynolds khơng khí bên ngồi: 𝑅𝑒𝑓2 = 𝜔2 𝑑2 10.0,055 = = 31509 𝑣𝑓2 17,455 10−6 Ta đặt ống song song, trao đổi nhiệt bề mặt ngồi ống với khơng khí trao đổi nhiệt đối lưu khí chuyển động cắt ngang chùm ống: 𝑁𝑢 = 0,25 0,65 0,33 Prf2 0,26 𝑅𝑒𝑓2 Pr𝑓2 ( ) Prw = 0,26 315090,65 0,69850,33 = 193,88 26 (CT trang 90 [7]) Hệ số cấp nhiệt khơng khí bên ngồi: 𝛼𝑓2 = 𝑁𝑢 λf2 193,88.2,795 10−2 = = 98,5 𝑊/𝑚2 𝐾 𝑑2 0,055 Hệ số truyền nhiệt tổng quát cho calorife: 𝑘𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑓𝑒 = 1 = = 32,4 𝑊/𝑚2 𝐾 1 ∆𝛿 1 0,055 − 0,0254 + + + + 𝛼𝑓1 𝛼𝑓2 λ 49,8 98,5 46,5 (CT trang 88 [7]) Độ chênh lệnh nhiệt độ trung bình: ′′ ′′ ∆1 = 𝑡𝑓1 − 𝑡𝑓2 = 262,5 − 65 = 197,5 ′ ′ ∆2 = 𝑡𝑓1 − 𝑡𝑓2 = 240 − 25,6 = 214,4 => ∆𝑡𝑏 = ∆1 − ∆2 197,5 − 224,4 = = 206℃ ∆1 197,5 ln ln ∆2 214,4 Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: 𝑄2 100 103 𝐹= = = 15 𝑚2 𝑘 ∆𝑡𝑏 32,4.206 Diện tích mặt ống: 𝐹0 = 𝜋𝑑2 𝐿 = 𝜋 0,055.1,4 = 0,24 𝑚2 Số ống cần thiết: 𝑛= 𝐹 15 = = 62 => 𝐶ℎọ𝑛 64 ố𝑛𝑔 𝐹0 0,26 Bố trí số ống dãy số dãy, ta có số dãy bố trí: 𝑚 = √𝑛 = √64 = 𝑑ã𝑦 Bước ống: 𝑠 = 1,5 𝑑2 = 1,5.0,055 = 0,0825 𝑚 (CT trang 93 [7]) Chiều rộng thiết bị: 𝐵 = 𝑚 𝑠 = 8.0,0825 = 0,66 𝑚 (CT trang 93 [7]) Chiều cao thiết bị: 𝐴 = 𝐵 = 0,66 𝑚 (CT trang 93 [7]) Quạt Thơng số khơng khí khỏi quạt: 27 - Vận tốc khí : 𝜔𝑣 = 60 𝑚/𝑠 - Khối lượng riêng khơng khí: 𝜌 = 1,185 𝑘𝑔/𝑚3 - Lưu lượng khí qua quạt: 𝐿= 𝐿0 2,4 = = 2,03 𝑚3 /𝑠 𝜌 1,185 - Tiết diện ống từ quạt đến calorife 𝐴= 𝐿 2,03 = = 0,034 𝑚2 𝜔𝑣 60 - Đường kính ống: 𝑑=√ 4𝐴 4.0,034 =√ = 0,2 𝑚 𝜋 𝜋 Trở lực từ quạt đến calorife: - Vận tốc khí ống: 𝜔𝑘 = 60 𝑚/𝑠 - Nhiệt độ khí ống: 𝑡𝑘 = 25,6℃ - Khối lượng riêng khơng khí: 𝜌 = 1,185 𝑘𝑔/𝑚3 - Hệ số trở lực ma sát đường ống dẫn khí (ống thép có độ nhám k = 0,06 mm): 𝑘 0,25 0,06 10−3 λ = 0,11 ( ) = 0,11 ( ) 𝑑 0,2 0,25 = 0,014 (CT trang 93 [7]) - Trở lực ma sát đường ống (chiều dài ống 𝑙1 = 𝑚): 𝑙 𝜔𝑘 602 ∆𝑝𝑚 = λ 𝜌 = 0,014 1,185 = 149,31 𝑁/𝑚2 𝑑 0,2 (CT II.55/377 [5]) - Trở lực cục bộ: ∆𝑝𝑐 = ∆𝑝𝑚 = 149,31 𝑁/𝑚2 (CT II.56/377 [5]) - Tổng trở lực đoạn ống này: ∆𝑝1 = ∆𝑝𝑐 + ∆𝑝𝑚 = 298,62 𝑁/𝑚2 Trở lực calorife: - Vận tốc khí ống: 𝜔2 = 10 𝑚/𝑠 - Nhiệt độ trung bình dịng khí bên calorife: 𝑡𝑡𝑏 = 45℃ - Khối lượng riêng khơng khí: 𝜌𝑓2 = 1,1105 𝑘𝑔/𝑚3 - Độ nhớt động học: 𝑣𝑓2 = 17,455 10−6 𝑚2 /𝑠 - Chuẩn số Reynolds khơng khí ống: 𝑅𝑒 = 𝑅𝑒𝑓2 = 31509 28 - Do ống calorife xếp song song theo kiểu hành lang: 𝑠 −0,23 −0,26 0,0825 −0,23 𝜀 = (6 + 9𝑚) ( ) 𝑅𝑒 = (6 + 9.8) ( ) 31509−0,26 = 4,8 𝑑 0,055 (CT II.72/404 [5]) - Trở lực cục bộ: ∆𝑝𝑐 = 𝜀 𝜔2 𝜌 102 1,1105 = 4,8 = 266,52 𝑁/𝑚2 2 (CT II.56/377 [5]) - Trở lực qua calorife: ∆𝑝2 = ∆𝑝𝑐 = 266,52 𝑁/𝑚2 Trở lực từ calorife đến hầm sấy: - Vận tốc khí ống: 𝜔2 = 60 𝑚/𝑠 - Nhiệt độ khơng khí ống: 𝑡 = 65℃ - Khối lượng riêng khơng khí: 𝜌 = 1,0445 𝑘𝑔/𝑚3 - Độ nhớt động học: 𝑣 = 20,305 10−6 𝑚2 /𝑠 - Lưu lượng khí qua ống: 𝐿= 𝐿0 2,4 = = 2,3 𝑚3 /𝑠 𝜌 1,0445 - Tiết diện ống từ quạt đến calorife 𝐴= 𝐿 2,3 = = 0,038 𝑚2 𝜔𝑣 60 - Đường kính ống: 𝑑=√ 4𝐴 4.0,21 =√ = 0,22 𝑚 𝜋 𝜋 - Hệ số trở lực ma sát đường ống dẫn khí (ống thép có độ nhám k = 0,06 mm): 𝑘 0,25 0,06 10−3 λ = 0,11 ( ) = 0,11 ( ) 𝑑 0,22 0,25 = 0,014 - Trở lực ma sát đường ống (chiều dài ống 𝑙1 = 𝑚): 𝑙 𝜔𝑘 602 ∆𝑝𝑚 = λ 𝜌 = 0,014 1,0445 = 131,607 𝑁/𝑚2 𝑑 0,2 - Trở lực cục bộ: ∆𝑝𝑐 = ∆𝑝𝑚 = 131,607 𝑁/𝑚2 - Tổng trở lực đoạn ống này: ∆𝑝3 = ∆𝑝𝑐 + ∆𝑝𝑚 = 263,214 𝑁/𝑚2 29 Trở lực hầm sấy: - Chiều dài xếp vật liệu: 𝑙 = 𝐿ℎ = 12,9 𝑚 - Vận tốc khí hầm sấy: 𝜔 = 1,5 𝑚/𝑠 - Nhiệt độ trung bình khơng khí hầm sấy: 𝑡 = 49,5℃ - Khối lượng riêng khơng khí: 𝜌 = 1,088 𝑘𝑔/𝑚3 - Tổn thất ma sát khơng khí chuyển động bề mặt vật liệu (chọn λ = 0,5) 𝑙 𝜔𝑘 12,9 1,52 ∆𝑝𝑣𝑙 = λ 𝜌 = 0,5 1,088 = 112,8 𝑁/𝑚2 𝑑 0,07 - Tổn thất cục qua khay sấy (hệ số trở lực vào-ra khay 𝜀𝑣 = 0,18, 𝜀𝑟 = 0,25) ∆𝑝𝑐 = ∑ 𝜀 𝜔2 𝜌 1,52 1,088 1,52 1,088 = 0,18 + 0,25 = 0,53 𝑁/𝑚2 2 (CT II.55/377 [5], trang 141 [7]) - Hầm sấy có đường kính tương đương với tiết diện hình chữ nhật có kích thước (a.b)=(B.H)=(1,1.1,05): (𝑎 𝑏)0,625 (1,1.1,05)0,625 𝑑 = 1,3 = 1,3 = 1,2 𝑚 (𝑎 + 𝑏)0,25 (1,1 + 1,05)0,25 - Hệ số trở lực ma sát hầm sấy (hầm sấy có độ nhám k = 0,06 mm): 𝑘 0,25 0,06 10−3 λ = 0,11 ( ) = 0,11 ( ) 𝑑 1,2 0,25 = 0,009 - Tổn thất ma sát hầm sấy (hầm dài 13m): 𝑙 𝜔𝑘 1,52 ∆𝑝𝑚 = λ 𝜌 = 0,009 1,088 = 0,009 𝑁/𝑚2 𝑑 1,2 - Tổng trở lực qua hầm: ∆𝑝4 = ∆𝑝𝑐 + ∆𝑝𝑣𝑙 + ∆𝑝𝑚 = 113,34 𝑁/𝑚2 Trở lực đường ống từ hầm đến cyclon: - Vận tốc khí ống: 𝜔 = 60 𝑚/𝑠 - Nhiệt độ khơng khí ống: 𝑡 = 34℃ - Khối lượng riêng khơng khí: 𝜌 = 1,1354 𝑘𝑔/𝑚3 - Độ nhớt động học: 𝑣 = 20,305 10−6 𝑚2 /𝑠 - Lưu lượng khí qua ống: 𝐿= 𝐿0 2,4 = = 2,1 𝑚3 /𝑠 𝜌 1,1354 - Tiết diện ống từ quạt đến calorife 30 𝐴= 𝐿 2,1 = = 0,035 𝑚2 𝜔𝑣 60 - Đường kính ống: 𝑑=√ 4𝐴 4.0,035 =√ = 0,21 𝑚 𝜋 𝜋 - Hệ số trở lực ma sát đường ống dẫn khí (ống thép có độ nhám k = 0,06 mm): 𝑘 0,25 0,06 10−3 λ = 0,11 ( ) = 0,11 ( ) 𝑑 0,21 0,25 = 0,014 - Trở lực ma sát đường ống (chiều dài ống 𝑙1 = 𝑚): 𝑙 𝜔𝑘 602 ∆𝑝𝑚 = λ 𝜌 = 0,014 1,1354 = 136,248 𝑁/𝑚2 𝑑 0,21 - Trở lực cục bộ: ∆𝑝𝑐 = ∆𝑝𝑚 = 136,248 𝑁/𝑚2 - Tổng trở lực đoạn ống này: ∆𝑝5 = ∆𝑝𝑐 + ∆𝑝𝑚 = 272,496 𝑁/𝑚2 Trở lực qua cyclon: - Chọn cyclon có hệ số trở lực 𝜀 = 100 ∆𝑝/𝜌𝑘 = 740 - Vận tốc khí qua cyclon: 𝜔 = 3,8 𝑚/𝑠 - Trở lực qua cyclon: 𝜌𝜔2 3,82 ∆𝑝6 = 𝜀 = 100.1,1354 = 819,76 𝑁/𝑚2 2 Tổng trở lực quạt cần cung cấp: 𝐻𝑝 = ∆𝑝1 + ∆𝑝2 + ∆𝑝3 + ∆𝑝4 + ∆𝑝5 + ∆𝑝6 = 298,62 + 266,52 + 263,214 + 113,34 + 272,496 + 819,76 = 2033,95 𝑁/𝑚2 = 207,41 𝑚𝑚𝐻2 𝑂 Công suất quạt: 𝑁= 𝑄𝐻𝑝 𝜌𝑔 𝑄𝐻𝑝 𝜌𝑔 2,4.207,41.1,185.9,8 = = = 10,14 𝑘𝑊 1000ηq ηtr 1000ηq ηtr 1000.0,6.0,95 (CT II.239a/463 [5]) Với ηq hiệu suất quạt, ηtr hiệu suất truyền động qua bánh đai Chọn quạt, quạt thổi khí đặt trước calorife quạt hút khí đặt sau cyclon Cyclon Dịng khơng khí vào cyclon có nhiệt độ 𝑡 = 34℃, 𝜌 = 1,1354 𝑘𝑔/𝑚3 31 Lưu lượng khí vào cyclon: 𝑉𝑘 = 𝐿0 2,4 = = 2,1 𝑚3 /𝑠 𝜌 1,1354 Tốc độ khí cyclon: 𝜔=√ 2∆𝑝 2.740 =√ = 3,8 𝑚/𝑠 𝜀 𝜌𝑘 100 (CT III.48/522 [5]) Đường kính cyclon: 𝐷=√ 4𝑉𝑘 4.2,1 =√ = 0,84 𝑚 𝜋 𝜔 𝜋 3,8 (CT III.47/522 [5]) Chọn cyclon có đường kính tiêu chuẩn 𝐷 = 850 𝑚𝑚 Kích thước tính theo cyclon - Chiều rộng cửa vào: 𝑏 = 0,21𝐷 = 0,21.850 = 178,5 (𝑚𝑚) - Chiều cao cửa vào: ℎ = 0,66𝐷 = 0,66.850 = 561 (𝑚𝑚) - Đường kính ống tâm: 𝑑0 = 0,58𝐷 = 0,58.850 = 493 (𝑚𝑚) - Chiều cao vỏ trụ: 𝐻1 = 1,6𝐷 = 1,6.850 = 1360 (𝑚𝑚) - Chiều cao nón: 𝐻2 = 2𝐷 = 2.850 = 1700 (𝑚𝑚) (Bảng III.3/522 [5]) 32 Tài liệu tham khảo [1] Akbari S., Chayjan R.A (2017): Moisture content modelling of thermal properties of persimmon (cv 'Kaki'), Res.Agr.Eng., 63, 71–78 [2] E Altuntas, R Cangi, C Kaya (2011): Physical and chemical properties of persimmon fruit, Int Agrophys., 25, 89-92 [3] Nguyễn Văn Lụa (2014): Kỹ thuật sấy vật liệu, TP Hồ Chí Minh, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [4] Trần Văn Phú (2008): Kỹ thuật sấy, Hà Nội, NXB Giáo dục [5] Trần Xoa – Nguyễn Trọng Khng – Hồ Lệ Viên, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, Nhà XB Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội, 2006 [6] Trần Xoa – Nguyễn Trọng Khng – Phạm Xn Tồn, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, Nhà XB Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội, 2006 [7] Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, Nhà XB Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội, 2006 33 ... gỗ, thuốc lá, … + Hệ thống sấy hầm: Khác với hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, thiết bị sấy hầm sấy dài, vật liệu sấy vào đầu đầu hầm, thiết bị truyền tải hệ thống sấy hầm thường xe goòng... với hệ thống sấy buồng + Hệ thống sấy tháp: Đây hệ thống sấy chuyên dùng để sấy vật liệu sấy dạng hạt thóc, ngơ, lúa mỳ Hệ thống sấy hoạt động liên tục bán liên tục, thiết bị sấy hệ thống sấy. .. gồm hệ thống sấy lò hệ thống sấy tang - Hệ thống sấy đối lưu: hệ thống sấy phổ biến nhất, phân loại theo cấu tạo, bao gồm: + Hệ thống sấy buồng: Cấu tạo chủ yếu hệ thống sấy buồng buồng sấy Trong