Tải bản đầy đủ - 113 (trang)
II. Tính toán thiết bị sấy.

II. Tính toán thiết bị sấy.

Tải bản đầy đủ - 113trang

Đồ án tốt nghiệp

đờng tầng sôi



hệ thống sấy



Do khối lợng của vật liệu khô trớc và sau quá trình sấy

là không đổi nên ta có thể viết:

mK = m1(1- u1) = m2( 1- u2).



(III.4.)



Trong đó:

mK Là khối lợng vật chất khô có trong vật cần sấy.

Kết hợp (II.2.) và (II.4.) chúng ta có thể tính đợc lợng

ẩm cần bốc hơi trong một giờ khi biết năng suất thiết bị

m2 hoặc biết năng suất vào vật liệu m 1 và độ ẩm trớc và

sau quá trình sấy u1, u2.

Theo đầu bài ta đã có:

Năng suất thiết bị

Độ ẩm trớc khi sấy



m2 = 450 kg/h.

u1 = 0.5%.



Độ ẩm sau khi sấy



u2 = 0,05%.



Vậy từ công thức (III.4.) ta có:

u u



1

2

U = m2. 1 u = 450.

1



0,05 0,0005

= 23,4kg / h .

1 0,05



Từ đây ta cũng tính đợc khối lợng vật liệu đợc đa vào

thiết bị sấy trong một giờ.



m1 = m2 + U = 450 +



23,4 = 473,4 kg/h.

II.2. Quá trình sấy lý thuyết.

Để xác định 2, Q0 của quá trình sấy lý thuyết ta phải

biết đợc các thông số của khí trời và các thông số của tác

nhân sau calorifer.

Do đặc điểm thời tiết ở Việt Nam, Miền Bắc chia làm

bốn mùa rõ rệt trong đó Mùa đông thờng lạnh giá và độ ẩm

không khí xuống thấp có khi nhiệt độ xuống tới 10 0C và độ

ẩm không khí xuống dới 60% còn mùa hè khí hậu nóng ẩm

ma nhiều có khi nhiệt độ lên tới 40 ữ 420C độ ẩm lên tới 90%

Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46



67



Đồ án tốt nghiệp

đờng tầng sôi



hệ thống sấy



còn hai mùa còn lại nhiệt độ thờng từ 25 ữ 35 0C độ ẩm thờng 70 ữ 85 %. Trong khi đó ở Miền Nam thì khí hậu lại

nắng nóng quanh năm nhiệt độ trung bình từ 28 ữ 38oC

độ ẩm trung bình 89%. Căn cứ vào các điều kiện trên ta

chọn điều kiện của không khí ngoài trời là:

t0 = 300C, 0 = 85%.

Xác định d0 và I0.

Để xác định d0 và I0 ta dựa vào đồ thị I - d của không

khí ẩm.

Từ điểm gặp nhau của các đờng t = 300C và = 85%

ta xác định đợc điểm A có các thông số sau:

I0 = 22 kcal/kgk2khô = 90 kJ/kg,k2khô

d0 = 23 g/kgk2khô = 0,023 kg/k2khô.

Xác định



I1; 1.



Không khí ẩm ngoài trời đợc đa vào buồng đốt để

nâng nhiệt độ đến nhiệt độ sấy thành tác nhân sấy trớc

khi vào thùng sấy, trong quá trình nâng nhiệt của không

khí ẩm thì độ cha ẩn d không đổi.

Từ điều kiện sấy có t 1 = 600C; d1 = d0 ta tìm đợc

điểm B có các thông số sau:

I1 = 28kcal/kgk2khô = 117,24 kJ/kg,k2khô.

1 = 17%.

Xác định trạng thái của tác nhân ở sau thùng sấy.

Để xác định đợc điểm C là điểm trạng thái của tác

nhân sau quá trình sấy ta phải biết một trong hai thông số

t2 hoặc d2. Vì đờng sau khi sấy có thể đem đóng gói

ngay hoặc đợc làm nguội một chút trớc khi đóng gói, nên ta

chọn nhiệt độ của tác nhân sấy sau buồng đốt là 35 0C vì

Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46



68



Đồ án tốt nghiệp

đờng tầng sôi



hệ thống sấy



quá trình sấy lý thuyết là quá trình dẳng I nên bằng đồ

thị I - d của không khí ẩm ta xác định đợc điểm C có các

thông số sau:

I2 = I1 = 29 kcal/kgk2khô = 121kJ/kg, k2khô

d2 = 34 g/kgk2khô = 0,034 kg/k2khô.

Từ đây ta có thể xác định đợc đờng cong sấy lý

thuyết.

Tính lợng không khí cần thiết cho quá trình sấy

lí thuyết:

Để tính lợng không khí cho quá trình sấy lý thuyết ta

thiết lập phơng trình cân bằng vật chất cho thùng sấy.

Trong quá trình sấy, tác nhân sấy và vật liệu ẩm trao đồi

ẩm cho nhau:

Theo công thức (4 - 16 ) tài liệu II:

m1.u1 + G1. d1 = m2.u2 + G2. d2



(III.5.)



Trong đó:

m1, m2 lần lợt là khối lợng của vật sấy đi vào và sản

phẩm đi ra;

u1, u2 lần lợt là độ ẩm của vật sấy và sản phẩm sấy;

d1, d2 lần lợt là hàm ẩm của không khí vào và ra;

G1, G2 lần lợt là khối lợng của không khí vào và ra khỏi

thiết bị;

Từ công thức (II.4.) ta có:

m1.u1 - m2.u2 = G2. d2- G1. d1



(III.6.)



Nếu bỏ qua tổn thất không khí tại buồng sấy ta có:

G1 = G2 = G0 = G

Hơn nữa:

Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46



69



Đồ án tốt nghiệp

đờng tầng sôi



hệ thống sấy



m1.u1 - m2.u2 = U.

Thay các giá trị trên vào công thức (III.6) ta có:

G(d2- d1) = U



(III.7)



U



hay



G = d d

2

1



(III.8)



Với:

d2 = 0,034 kg/k2khô.

d1 = 0,023 kg/k2khô.

U = 23,4 kg/h.

Ta đợc:

23,4



G = 0,034 0,023 = 2127,3 kg k2/h.

Chia cả hai vế cho U ta đợc lợng không khí khô cần

để làm bay hơi 1kg ẩm khỏi vật sấy khi đi qua calorifer

hàm ẩm của không khí không đổi vậy lợng khí trời cần để

làm bay hơi 1kg ẩm từ vật sấy trong 1 giờ là:

1



1



G = d d =

= 90,9 kg k2/kg ẩm bh.

0,034 0,023

2

0

Xây dựng đồ thị sấy lý thuyết.

I kJ/kg kk



B



60



I=

co

ns

t



C



= 90%



0



30

C



= 8 %

5 =



1



C

A



2

5



C



d0 d1



d



g/kg

kk



d



Biểu đồ sấy2lý

thuyết



Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46



70



Đồ án tốt nghiệp

đờng tầng sôi



hệ thống sấy



II.3. Tính toán quá trình sấy thực.

II.3.1. Xác định tốc độ làm việc tối u Wt.

Để xác định tốc độ làm việc tối u ta căn cứ vào hệ số

Reynol.

Theo công thức (4-120) tài liệu I ta tính đợc tốc độ

dòng tác nhân lúc bắt đầu quá trình sôi đợc tính theo hệ

số Reynol tới hạn:

Ar



Re th =

150



1

1,75

+

Ar

3



3



(III.9)



Trong đó:

Ar - số Archimedes

- độ xốp của lớp hạt

Chọn = 0,4 (khi rải lớp hạt bất kỳ) ta có:

Re th =



Ar

1400 + 5,22 Ar



(III.10)



Lúc kết thúc quá trình sôi chuyển sang quá trình vận

chuyển hạt ta có vận tốc lắng tính theo số Reynol lắng

Re l =



Ar. 4, 75

18 + 0,61 Ar. 4,75



(III.11)



Khi sôi ta chọn độ xốp = 1, khi đó

Re l =



Ar

18 + 0,6 Ar



(III.12)



Ar đợc tính theo công thức (4-123) tài liệu I nh sau:

Ar =



d ( k )g

k k



(III.13)



Trong đó:

, k - khối lợng riêng của đờng và tác nhân sấy, kg/m3

d - đờng kính tơng đơng của hạt đờng, m

Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46



71



Đồ án tốt nghiệp

đờng tầng sôi



hệ thống sấy



d = 0.5 mm = 5.10-4 m

k- độ nhớt động của tác nhân sấy, m2/s

Theo phụ lục 9 tài liệu I ta có các thông số của tác

nhân sấy là không khí nh sau:

k= 18,97.10-6 m2/s

k= 1,026 kg/m3

= 750 kg/m3

Thay vào công thức (III.13) ta có:

Ar =



0,0005(750 1,026).9,81

= 188751,76

18,97.10 6.1,026



Thay Ar vào (III.10) và (III.12) ta tính đợc Reth và Rel

Re th =



Re l =



188751,76

1400 + 5,22 188751,76

188751,76



18 + 0,6 188751,76



= 51,46



= 677,322



Từ các hệ số Reynol tới hạn và Reynol lắng ta tính đợc

tốc độ tới hạn và tốc độ lắng của tác nhân

Ư Wk .th =



Re th . k 51,46.18,97.10 6

=

= 1,95m / s

d td

0,0005



II.3.2. Tính cân bằng nhiệt lợng.

- Nguyên tắc chung của việc thành lập phơng trình

cân bằng nhiệt lợng là tổng nhiệt lợng vào hệ thống thiết

bị bằng tổng nhiệt lợng đi ra (kể cả mất mát ra môi trờng

xung quanh) của hệ thống thiết bị đó.



Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46



72



Đồ án tốt nghiệp

đờng tầng sôi



hệ thống sấy



Trong đó:

- Q - nhiệt lợng tiêu hao chung cho máy sấy, w.

- Qs- nhiệt lợng tiêu hao ở lò sấy w.

- q = Q/W nhiệt lợng tiêu hao riêng cho máy sấy.

- qs = Qs/W nhiệt lợng tiêu hao ở lò sấy.

- Io, I1, I2 - nhiệt lợng của không khí trớc khi vào lò đốt,

sau khi ra khỏi lò sấy( bắt đầu vào thiết bị sấy) và sau

khi ra khỏi phòng sấy, j/kgkk.

- to,t1,t2 - nhiệt độ của không khí trớc khi vào lò đốt,

sau khi ra khỏi lò đốt và sau khi ra khỏi thiết bị sấy, oC.

- 1, 2-nhiệt độ của vật liệu trớc khi vào phòng sấy và

sau khi ra khỏi phòng sấy, oC.

- Svl, Cw, C- nhiệt dung riêng của vật liệu, của bộ phận

vận chuyển và của nớc ở C, j/kgoC.

- G1, G2,Gvo- khối vật liệu trớc, sau khi sấy và khối lợng

của bộ phận vận chuyển vật liệu sấy, kg/h

- td, tco- nhiệt độ trớc và sau khi sấy của bộ phận vận

chuyển, kg/h.

- Qm, qm = Qm/W - nhiệt mất mát và nhiệt lợng mất mát

riêng đối với 1 kg ẩm ra môi trờng xung quanh, W và

j/kgẩm.

Dựa vào hình ta có:

Nhiệt lợng đa vào thiết bị gồm:

Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46



73



Đồ án tốt nghiệp

đờng tầng sôi



hệ thống sấy



- Nhiệt lợng do tác nhân nhận đợc từ calorifer QK.

- Nhiệt lợng do không khí mang vào G.I0.

- Nhiệt lợng do vật sấy mang vào: m1.C1.t1.

- Nhiệt lợng do các thiết bị chuyền tải mang vào:

m1.C1.t1.

- Nhiệt bổ sung QBS.

Nhiệt lợng mang ra khỏi thiết bị gồm:

- Nhiệt lợng khí thải ra G.I2..

- Nhiệt lợng do sản phẩm mang ra m2.C2.t2.

- Nhiệt lợng tổn thất qua kết cấu bao che QBC.

- Nhiệt lợng do phơng tiện vận chuyển mang ra:

m2.C2.t2.

Phơng trình cân bằng nhiệt:

G.I0 + QK + m1.C1.t1 + m1.C1.t1 + QBS = G.I2.+ QBC +

m2.C2.t2 + m2.C2.t2

* Các dòng nhiệt lợng đi vào máy sấy.

+ Do không khí G.Io.

+ Do vật liệu: m1.Cvl.t1

+ Do bộ phận vận chuyển: mvc.Cvc.tvc= QVC

+ Do tác nhân nhận đợc từ calorifer Qk

+ Do bổ sung nhiệt Qbs

* Các dòng nhiệt mang ra khỏi máy sấy.

+ Do không khí thải: G.I2.

+ Do vật liệu sấy: m2.Cvl.t2.

+ Do bộ phận vận chuyển: mvo.Cvoto.

+ Do mất mát ra môi trờng xung quanh Qbc

Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46



74



Đồ án tốt nghiệp

đờng tầng sôi



hệ thống sấy



Vậy ta có phơng trình cần bằng nhiệt:

G.I0 + QK + m1.C1.t1 + m1.C1.t1 + QBS

= G.I2.+ QBC + m2.C2.t2 + m2.C2.t2



(III.14)



Do không co đốt nóng bổ sung và không có bộ phận

vận chuyển nên QBS, QCT = 0.

Phuong trình chỉ còn:

G.I0 + QK + m1.C1.t1 = G.I2 + m2.C2.t2 + QBC

q=



Q

Q

Q

Q

Q

G

= s =

( I 2 I o ) + vl + vc + m t1 .C

U U U

U U U



(III.15.)

(III.16)



I2 Io



q = qs = d d + qvl + qvc + qm - t1 .C

2

o

(III.17)

Đặt q = qvl + qvc + qm gọi là tổng nhiệt lợng tiêu tốn

vì nó không làm bốc hơi nớc trong vật liệu sấy mà chỉ

dùng nó để đun nóng vật liệu sấy, đun nóng bộ phận vận

chuyển và bù vào mất mát ra môi trờng xung quanh. Vậy ta

có:

I2 Io



q = qs = d d + q - t1 .C

2

o



(III.18)



Đặt



= t1.C - q



(III.19)



ta sẽ có:



qs = d d -

2

o



Tính



I2 Io



(III.20)



= t1 .C- (qvl + qvc + qm)



(III.21)

* Tính



qm =



3,6.F.kttb

W



Trong đó: k là hệ số truyền nhiệt là tác nhân sấy

đến môi trờng xung quanh.



Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46



75



Đồ án tốt nghiệp

đờng tầng sôi



hệ thống sấy

1

k = 1 + 1 + l1 + l 3 + l 2

1 2

1

2



(III.22)



với: 1 -hệ số cấp nhiệt từ khối khí đến thành thiết bị

1 = k (1- 1).

và k - hệ số kể đến độ nhám của thiết bị: không >

1,25.

1-hệ số cấp nhiệt từ không khí đến thành thiết bị do

đối lu cỡng bức.

1 =



Nu.

Dt



(III.23)



Xác định sơ bộ diện tích ghi và chiều cao vật liệu

sấy.

- Diện tích ghi lò tính theo lợng tác nhân sấy lý thuyết.

1,5.G



2

FG = 3600.W . = 1,95 = 2(m )

t

k



(III.24)



Do đó chọn kích thớc của ghi là:

a.b = 2.1 = 2m2

Đờng kính ghi xác định theo công thức:

D=



4 FG

=1,6m





Chiều cao lớp hạt trên ghi, chọn sơ bộ H = 0,25m để

bố trí phễu đa vật liệu sấy vào và ra buồng sấy ta chọn

chiều cao buồng sấy:

Hb = 4.0,25 =1m

- Diện tích bao quanh buồng sấy bằng:

F = 10m2



Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46



76



Đồ án tốt nghiệp

đờng tầng sôi



hệ thống sấy



đó cũng là diện tích bề mặt truyền nhiệt của thiết

bị.

Ta có Nu = 0,018.Re0,8.1 trong đó Re =



w th .D





Ta có tính chất nhiệt vật lý của tác nhân sấy:

= 20,10.10-6 m2/s, = 2,90.10-2 W/moC

Re =



1,95.1,6

= 155223,8 > 10 4 --> 1 = 1,18.

6

20,10.10



Vậy Nu = 0,018.155223,8 0,8.1,18 = 301,94.

301,94.2,90.10 2

= 5,47(W / m 2 o C )

1 =

1,6



- Hệ số cấp nhiệt do đối lu tự nhiên 1

1 =



Nu

Trong đó Nu = 0,47.Gr0,25

Dt



Để tính theo công thức này ta giả thiết rằng nhiệt độ

trung bình của thành bên trong thùng t th = 60oC, khi đó

nhiệt độ ở lớp ngăn cách là:

tlớp =



47,5 + 60

= 53,75 0 C

2



Tại nhiệt độ đó các hằng số vật lý của tác nhân là:

= 20,34.10-6 m2/s ; = 3,22.10-2 W/moC

+ Chuẩn số Grashop bằng:

Gr =



g .D 3 .t

9,81.1,6 3

( 47,5 35)

=

.

= 4,73.1010

2

6 2

.T

(20,34.10 ) (47,5 + 273)



Nu = 0,47.Gr0,25 = 0,47.(4,7310)0,25 = 22,86

Nu.

22,86.3,22.10 2

1 =

=

= 0,46 W/m2oC.

D

1,6



Nguyễn tuấn Anh - Máy thực phẩm K46



77



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

II. Tính toán thiết bị sấy.

Tải bản đầy đủ ngay(113 tr)

×