Tổn thất qua cửa hầm

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN TỔN THẤT NHIỆT

5.3. Tổn thất nhiệt ra môi trường qmt

5.3.4. Tổn thất qua cửa hầm

Hầm sấy được thiết kế 2 cửa vào và ra (cửa 1 cánh), gồm 3 lớp:

Hai lớp phía ngoài của của được làm bằng thép dày δ7 = δ9 = 0.01 m có hệ số dẫn nhiệt 7 = 9 = 0.5 W/m. K. Một lớp ở giữa làm bằng bông thủy tinh để cách nhiệt, bề dày δ8 = 0.08 m, có hệ số dẫn nhiệt 8 = 0.058 W/m. K.

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức và tự nhiện có giá trị tương tự cho trường hợp tổn thất qua tường bên. Hệ số truyền nhiệt qua cửa hầm (VI-37,p171,[10]):

kc = 1 1 𝛼1+ 2. 𝛿7 7+𝛿88+𝛼12 trong đó:

α3 là hệ số trao đổi nhiệt cưỡng bức từ tác nhân sấy đến mặt trong cửa hầm sấy, có giá trị được xác định bằng công thức thực nghiệm là (7.46, trang 144, [9]):

α3 = 6.15 + 4.17*w = 6.15 + 4.17*1 = 10.32 W/m2. K

α4 là hệ số trao đổi nhiệt từ mặt ngoài tường hầm sấy ra môi trường, có giá trị được xác định bằng công thức thực nghiệm là: (7.50, trang 145, [9])

𝑞𝑡𝑟 = 3.6 ∗ 𝑘𝑡𝑟 ∗ 𝐹𝑡𝑟 ∗ (𝑡𝑓1− 𝑡𝑓2) 𝑊 𝑞𝑛 = 3.6 ∗ 𝐹𝑛 ∗ 𝑞𝑛 0 𝑊 = 3.6 ∗ 38.7684 ∗ 36.4193 87.3494 = 58.1094 (𝑘𝐽/𝑘𝑔)

TÍNH TOÁN TỔN THÁT NHIỆT CBHD: ThS. Thiều Quang Quốc Việt

α4 = 1.715(twc4 – tf2)1/3 = 1.715.(twc4 − 27)1/3 W/m2. K Ta thiết lập các phương trình truyền nhiệt cho 1 m2 thành hầm:

Nhiệt lượng truyền từ TNS trong hầm đến lớp vữa bên trong hầm sấy:

q6 = α3(tf1 – twc1) = 10.32(55.5 – twc1) (7.43 trang 143, [9])

Nhiệt lượng dẫn qua lớp thép mặt trong, chọn 𝜆7= 0.5 W/m.K (Phụ lục 2 trang 237, [8]:

q7 =7

δ7(twc1 − twc2) = 0.5

0.01(twc1− twc2) ,

Nhiệt lượng dẫn qua lớp gạch đỏ, chọn 𝜆8= 0.058 W/m.K (Phụ lục 2 trang 237, [8]: q8 =8

δ8(twc2 − twc3) = 0.058

0.08 (twc2− twc3)

Nhiệt lượng dẫn qua lớp thép mặt ngoài, chọn 𝜆9= 0.5 W/m.K (Phụ lục 2 trang 237, [8]:

q9 =9

δ9(twc3− twc4) = 0.5

0.01(twc3− twc4)

Nhiệt lượng do đối lưu tự nhiên truyền từ lớp vữa bên ngoài hầm đến môi trường: q10 = 1.715(twc4 – tf2)4/3 = 1.715(twc4 − 27)4/3 (trang 145, [9]) Do quá trình truyền nhiệt là ổn định nên mật độ dòng nhiệt là không đổi (q6 = q7 = q8 = q9 = q10). Khi đó các giá trị chưa biết được tìm bằng cách giả thiết nhiệt độ bề mặt thành trong của hầm twc1 (twc1 < tf1) để tính giá trị q6. Từ q6 và twc1 với điều kiện q7 = q6, tính được q7 và twc2. Tiếp tục lặp lại đến khi tìm ra được twc4. Thay twc4 vào để tính q10. Nếu sai khác giữa q10 và q6 không quá 10% thì nhận kết quả q, ngược lại nếu không thỏa sẽ quay lại giả thiết twc1 và tiếp tục bài toán lặp.

Kết quả thu được sau khi tính toán là:

Giả sử nhiệt độ mặt tường trong hầm sấy: twc1 = 54oC Nhiệt độ mặt tường ngoài hầm sấy: twc4 = 32.03oC

Chênh lệch nhiệt độ bề mặt trong và ngoài hầm sấy: ∆twc = 21.97 oC

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên giữa mặt ngoài của tường hầm với không khí ngoài trời là: α4 = 2.9383 W/m2. K

Mật độ dòng nhiệt truyền từ 1 m2 mặt ngoài của tường hầm sấy vào môi trường không khí:

q10 = 14.7768 W/m2 = 53.1966 kJ/m2.h Nhận thấy, sai số giữa q1 và q5:

%∆q =q10− q6

q10 . 100 = 4.76 % < 10 %

Do đó giả thuyết ban đầu chế độ chảy của không khí cả hai phía đều là chảy rối hoàn toàn hợp lý.

Kiểm tra lại giả thuyết về nhiệt độ:

Tính nhiệt độ bề mặt tường trong hầm sấy tiếp xúc với tác nhân sấy: 𝑡′′𝑤𝑐1 = 𝑡𝑓1−𝑘𝑐(𝑡𝑓1− 𝑡0)

𝛼3 = 55.5 −

0.5386(55.5 − 27)

10.32 = 54.01℃

Với kt là hệ số truyền nhiệt:

𝑘𝑐 = 1 1 𝛼3+ 𝛿7 7+𝛿88+𝛿99 +𝛼14 𝑘𝑐 = 1 1 10.32+ 0.01 0.5 + 0.08 0.058+ 0.01 0.5 + 1 2.9383 = 0.5386 W m⁄ 2. K

So sánh với twc1 = 54oC (VI-59, trang 175, [10]) 𝑡𝑤𝑐1− 𝑡′′𝑤𝑐1

𝑡𝑤𝑐1 . 100 =

54 − 54.01

54 . 100 = 0.023% < 5% (đạ𝑡) Tính nhiệt độ bề mặt tường ngoài tiếp xúc với không khí bên ngoài:

𝑡′′𝑤𝑐4= 𝑡0+𝑘𝑐(𝑡𝑓1− 𝑡0)

𝛼4 = 27 +

0.5386(55.5 − 27)

2.9383 = 32.22 ℃ So sánh với twc4 = 32.03 oC (VI-60, trang 175, [7]):

𝑡𝑤4− 𝑡′′𝑤4

𝑡𝑤4 . 100 =

32.03 − 32.22

32.03 . 100 = 0.61 % < 5 % (đạ𝑡) Qua kiểm tra trên cho thấy các giá trị q6, q10, twc1, twc4 tính toán được chấp nhận.

TÍNH TOÁN TỔN THÁT NHIỆT CBHD: ThS. Thiều Quang Quốc Việt

Nhiệt độ mặt tường tiếp xúc với tác nhân sấy:

Nhiệt độ mặt tường không tiếp xúc với tác nhân sấy:

Cửa phía TNS đi vào có độ chênh lệch nhiệt độ bằng (t1 – t0) còn cửa đầu kia có độ chênh lệch nhiệt độ bằng (t2 – t0).

Tiết diện của của cửa hầm sấy (VI-63, trang 176, [10]): Fc = BhHh = 1*1.7 = 1.7 m2 Tổn thất nhiệt qua cửa hầm sấy (VI-62, trang 176, [10]):

= 3.6∗0.5386∗1.7(55.5 − 27)

87.3494 = 1.0756 kJ/kgẩm