Tải bản đầy đủ
tính toán thiết bị calorifer

tính toán thiết bị calorifer

Tải bản đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp
đờng tầng sôi

hệ thống sấy

chọn tốc độ khí nhiệt độ ra và vào gần giống với thùng sấy
thì ta đợc kết quả tơng tự: Vì vậy ta chọn:
- Tốc độ trung bình dòng khí qua Calorifer là 1.5 m/s
- Nhiệt độ đầu vào của dòng khí t1/ = 30o C
- Nhiệt độ đầu ra của dòng khí

t2/ = 60o C

Và bọc cách nhiệt nh phòng sấy:
Nh vậy ta sẽ có đợc:
K1/ = K1 = 0,65 W/m2.độ
t = {[(30o+ 60o)/2] + 30o}/2 = 37,5oC
Thay các thông số vào công thức (V.1)
0,65.10.37,5
K .F .t
=
= 10,4 kj/kg.ẩm
u
23,4

Ta đợc:

qcBC =

Vậy:

qk/ = qk + qcBC = 3122 + 10,4 = 3132,4

KJ/kg.ẩm
Công suất cần cung cấp cho không khí để nâng nhiệt
độ từ 30o đến 60oC là:
QK = u.qk/ = 23,4.3132,4 = 73298,6 kj/h
Công suất nhiệt này cũng chính kà công suất nhiệt mà
khi hơi nớc khi ngng tụ.
Theo công thức (2-1) tài liệu III
Qk = K.F.t
(V.2)
Và công thức (2 - 2) tài liệu III
F=

Q
K .t

(V.3)
Trong đó :
Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46

92

Đồ án tốt nghiệp
đờng tầng sôi

hệ thống sấy

- K : là hệ số truyền nhiệt qua các ống truyền nhịêt
- t : độ chênh lệch trung bình của hơi nớc ngng tụ ở
trong ống và không khí chảy bên ngoài ống truyền nhiệt
- Q: công suất nhiệt
Dựa vào các đặc điểm của quá trình truyền nhiệt,
ta chọn Calorifer khói lò, thiết bị này là một kiểu thiết bị
truyền nhiệt bằng cách lấy nhiệt độ của khói lò cung cấp
cho nhiệt độ của tác nhân sấy.
Chọn phơng thức truyền nhiệt là thiết bị truyền
nhiệt kiểu ống trơn, ở đó: khói lò trong các ống trụ đang
đợc để nung nóng dòng khí chảy ở không gian ngoài ống
quá trình truyền nhiệt thông qua bề mặt ngoài của ống
truyền nhiệt.
Để tính đợc diện tích bề mặt truyền nhiệt Theo
công thức (V.3) ta phải biết t và K
Tính t: t là độ chênh lệch nhiệt độ trung bình của
một môi chất, ở đây là khói lò trong ống và tác nhân sấy
chuyển động bên ngoài ống:
Theo công thức (2 - 9) tài liệu III
t

=

t1 t 2
t
ln 1
t 2

(V.4)
Với t1, t2 là hiệu nhiệt độ giữa hai môi chất khi vào và
ra khỏi thiết bị.
Theo sơ đồ cùng chiều t1, t2 đợc tính nh sau:
t1 = (t2/ - t1/):
t2 = (t2// - t1//):

t2/

Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46

t2//

93

Đồ án tốt nghiệp
đờng tầng sôi

hệ thống sấy

t1//
t1 /

Trong đó t2/ là nhiệt độ của khói lò điều kiện P N = 1,2
bar. Tra bảng 10: tài liệu IV ta đợc t2/ = t2// = 105oC
t1/ là nhiệt độ của không khí lúc vào thiết bị t 1/ =
30oC
t1// là nhiệt độ của không khí khi ra khỏi thiết bị t 1// =
60oC
thay các giá trị trên vào công thức (III.4) ta đợc:
t =

(105 30) (105 60)
(105 30)
ln
(105 60)

75 45
=
75 = 56,71oC
ln
45

Tính hệ số truyền nhiệt K:
* Thông thờng trong thiết bị truyền nhiệt để truyền
nhiệt một môi chất bên trong ống và không khí bên ngoài
ống ngời ta hay làm cánh cho các ống truyền nhiệt ở phía
không khí:
Để tính toán hệ số truyền nhiệt K ta chọn sơ bộ vật
liệu làm ống nh sau:
- ống đợc làm bằng thép có các thông số sau:
Đờng kính ngoài d2 = 30 mm
Đờng kính trong d1= 26 mm
Hệ số dẫn nhiệt = 45W/m.oK
Với các ống truyền nhiệt đợc bố trí so le:
Có bớc dọc

s1 = 45 mm

Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46

94

Đồ án tốt nghiệp
đờng tầng sôi

Bớc ngang

hệ thống sấy

s2 = 45 mm

Các ống truyền nhiệt dài l = 0,4 m
Theo công thức (2 - 126) kích thớc xác định dE đợc tính
bằng:

dE

=

Fc1
d2 + F .
2.nc
1
Fc
1
c

(V.5)
Trong đó :
Fo1 là diện tích các cánh của ống
Fc1 là diện tích phần ống không làm cánh
Fo1 = .d2.t.nc = 3,14.0,03.0,005.127 = 0,06 m2
Theo công thức (2 -127) tài liệu III
F

1
c

.d c2 .d 22
.nc

= 2.
4
4

(V.6)
Thay các thông số đờng kính vào ta đợc:
F

1
c

.0,038 2 .0,03 2

= 2.
4
4



.127 = 0,11 m2.


Thay Fc1 vào công thức (V.5) ta đợc:
Fc1
0,11
d2 + F .
0,03 + 0,11 .
dE =
2.nc =
2.127 = 0,024
1
0,11
Fc
1
c

Tốc độ khí tại khe hẹp Theo công thức (2 - 129) tài liệu
III đợc tính bằng:

Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46

95

Đồ án tốt nghiệp
đờng tầng sôi

hệ thống sấy


max =

d
2.h. c

1 2 +
s
s
.
s
1
1 c

(V.6)
Với giã thiết ban đầu ta chọn tốc độ không khí ngoài
ống bằng tốc độ của tác nhân sấy khi đi trong phòng sấy.
= 2 m/s.
Thay vào công thức (V.6) ta đợc
max

4
0,03 2.0,004.0,0005 = 28,38 m/s
=
1
+

0,045 0,045 + 0,0055

Nhiệt độ trung bình của không khí bên ngoài ống
30 + 60
t1/ + t1//
ttb =
=
= 450C
2
2
Từ nhiệt độ 45 0 C tra bảng 6 tài liệu IV ta đợc các
thông số của khí là:
=1,110kg / m3

=2.80.10-2 w /

m .độ
=17,50.10-6 m3 / s

p r =0,698.

Theo tiêu chuẩn Raynol:
Re

=

.d wmax .d E
=



(V.7)
Thay các thông số vào công thức trên ta có:
R e=

4,37.0,024
3
6 =6,45.10
1.7,5.10

Theo công thức (2.125) tài liệu III đối với ống so le Nuselt
đợc tính bởi:
Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46

96

Đồ án tốt nghiệp
đờng tầng sôi

hệ thống sấy
s1 d 2

Nuf=0,251.Re0,67( d
2

)-0,2.(

Nuf=0,251.(6450)0,67.(

s1 d 2
t

+ 1)-0,2

45 30 -0,2 45 30
+ 1 )-0,2
) .(
30
5

=77,96
Hệ số toả nhiệt của cánh C đợc tính bởi công thức
Nuselt với đờng kính xác định dE nh sau:
Nuf=

.d


(V.8)

: hệ số toả nhiệt của không khí
d : đờng kính xác định
Hệ số toả nhiệt tơng đơng của phía ống theo công
thức (2.118) tài liệu III ta có

= Fc1.

(V.9)

Trong đó :

: hệ số toả nhiệt tơng đơng của phía ống.
F21 : là diện tich truyền nhiệt của ống
F21=Fc1= 0,11
: Tra trong tài liệu III.
= 0,55

Thay các kết qủa tính toán đợc vào công thức (V.9) ta
đợc

= 55 W/m2.0k
Với d2/d1=30/26=1,15<1,4 thì hệ số truyền nhiệtđợc
tính theo công thức (V.13) tài liệu III:

Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46

97

Đồ án tốt nghiệp
đờng tầng sôi

hệ thống sấy

1

KF1= 1 +
1

(V.10)

Với 1 : hệ số toả nhiệt của môi chất chảy trong ống
: chiều dày vách ống
: hệ số dẫn nhiệt vách ống.

Xác định hệ số toả nhiệt 1 :
Theo công thức (3.18) tài liệu IV hệ số toả nhiệt đợc
tính bởi:
4

1 = 0,943

.g.3
(t s t w )

(V.11)
Trong đó
g : gia tốc trọng trờng, g = 9,81 m/s2


: hệ số dẫn nhiệt của dòng khí W/m.0k

: khối lợng riêng của chất khí kg/m3


: độ nhớt động học của chất khí

d : đờng kính ngoài của ống m
tw : nhiệt độ bề mặt vách

0

C

ts : nhiệt độ bảo hòa.
Vì cha biết nhiệt độ bề mặt vách tw nên ta chọn thử
t m = 0,5 0 C

Khi đó tm =105+0,5=110/2=550C
tm nhiệt độ xác định
Với tm= 550C tra bảng 9 tài liệu IV ta đợc các thông số
vật lý của khí
Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46

98

Đồ án tốt nghiệp
đờng tầng sôi

hệ thống sấy

= 1,058 kg/m3

= 2,9.10 2 W/m.độ
= 17,95.10 6 m/s2

Thay các trị số tìm đợc vào công thức (V.11) ta đợc:
1,058.( 2,83.10 2 ) .9,81
1 = 0,943 4
= 154,73 w/m2.oK
6
17,95.10 .0,5
3

Với

= 0,5 (d2 d1) = 0,5.(30 - 26) = 2 mm

Thay các trị số vào công thức (III.10) ta đợc:
1
KF1 =

1
0,002 = 157,32 w/m2.oK
+
154,73 2,9.10 2

Khi đó diện tích bề mặt trong ống bằng:
Q

F1 = K .t = 2,45 m2.
F1
Số ống cần là:
Theo công thức (2 - 114) tài liệu III.
Ta có:

n=

F1
2,45
=
= 44 ống.
.d1 .i
3,14.0,026.0,7

Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46

99

Đồ án tốt nghiệp
đờng tầng sôi

hệ thống sấy

Chơng VI
Tính hệ thống quạt
Cơ sở để tính chọn quạt cho hệ thống sấy tần sôi là
năng suất không khí khô cung cấp cho thiết bị sấy (V) và
cột áp toàn phần (P)
VI.1. Xác định cột áp toàn phần P.

Theo công thức (17.37-[2])
P = PL + PÔ + PS + PX + Pd
(VI.1)
PL- Trở lực Calorifer (mmH2O)
PÔ- Trở lực qua đờng ống dẫn tác nhân sấy (mmH2O)
PX- Trở lực xyclôn (mmH2O)
Pđ- áp suất động khí thoát ra (mmH2O)
PS- Trở lực thiết bị sấy (mmH2O)
VI.1.1. Xác định trở lực thiết bị sấy.
Trở lực của dòng tác nhân sấy đi qua lớp vật liệu trong
thùng sấy
Theo công thức (10.19-[2])
a.L.W 2 . k .C1
PS =
2.g .d

(VI.2)

L- Chiều dài thùng sấy (m)
W- Tốc độ tác nhân sấy (m/s)
k- Khối lợng riêng tác nhân sấy (Kg/m3)
g- Gia tốc trọng trờng (m/s2)
C1- Hệ số đặc trng cho độ chặt lớp hạt
Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46

100

Đồ án tốt nghiệp
đờng tầng sôi

hệ thống sấy

a - Hệ số thuỷ động
+ Hệ số thuỷ động a:
Theo công thức (10.20-[2])
490 100
+
Re
Re
W .d 1,95.0,0005
Re =
=
= 52

18,97.10 6
490 100
a = 5,85 +
+
= 29
52
52
a = 5,85 +

(VI.3)
+ Hệ số đặc trng cho độ chặt của lớp hạt
Theo công thức (10.21-[2])
C1 =

1
2

(VI.4)

Trong đó tính theo công thức (10.22-[2])
=

V dx
V

(VI.5)

V- Khối lợng riêng hạt (kg/m3)
dx- Khối lợng riêng dẫn xuất của khối hạt chuyển động
trong thùng sấy (kg/m3)
Theo công thức (10.23-[2])
0,25.( m1 + m2 )
0,74.2.V
0,25.( 473,4 + 450 ) 0,15
=
= 29,9 Kg/m 3
0,74.2.5,21

dx =
dx

Theo bảmg phụ lục 4 (tài liệu I)

(VI.6)

V = 750 kg/m3

Thay vào (5-6) ta có
=

750 29,9
= 0,96
750

Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46

101