Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Qúa trình hoạt động của hệ thống

Qúa trình hoạt động của hệ thống

Tải bản đầy đủ - 0trang

GVHD: PGS.TS Tơn Thất Minh



PHẦN 2:TÍNH TỐN THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY



Yêu cầu của đề tài: Xác định thông số cơ bản lưu lượng tác nhân, nhiệt lượng cần thiết,

tính trở lực và chọn quạt cho hệ thống sấy thùng quay để sấy thóc.



Các số liệu cho:

1



Năng suất thiết bị G2=5000 kg/h



2



Các thơng số của thóc: Độ ẩm ban đầu w1 = 21%; độ ẩm cuối w2 = 16%; nhiệt độ

ban đầu của hạt t0 = 20 0C; khối lượng riêng của hạt = 750 kg/m3 .



3



Thơng số khơng khí ngoài trời P = 745 mmHg; t0 = 20 0C; φ0 = 85%.



4



Nhiên liệu là Diesel có các thành phần cơng thức tính theo % như sau:

C = 85,2; O = O,5; W = 2,0; A = 0,1; tn.liệu = 20 0C.



5



Quan hệ L/D = 3,5.



6



Độ điền đầy β = 33%.



7



Số vòng quay của thùng sấy n = 10 vòng/phút.



8



Thời gian sấy τ = 20p.

Ta sẽ tính tốn ví dụ này theo thứ tự sau đây:



1



Tính tốn kích thước cơ bản của thùng sấy:

Theo cơng thức tính thể tích của thùng sấy bằng:



Ta chọn tỷ số giữa chiều dài và đường kính như đầu bài đã cho là L/D = 3,5.

Do đó đường kính D của thùng sấy có thể tích tính theo cơng thức:

Sinh viên: Lê Thị Thu Hương



L ớp:CNTP-K59



Page 28



GVHD: PGS.TS Tơn Thất Minh



V 6,34 m3

Do đó:



Ta chọn:

Chiều dài thùng sấy bằng: L = 3,5D = 3,5 × 1,5 = 4.7 m

Có thể tính làm tròn L = 5 m



2



Tính nhiệt trị của nhiên liệu:

Nhiệt trị của nhiên liệu tính theo cơng thức Mendeleev sau:

Nhiệt trị cao của nhiên liệu:

Qc = 81C + 300H – 26(O-S)

Q c =81.85,2 + 300.11,5

Qc = 10350 kcal/kg

Nhiệt trị thấp của nhiên liệu bằng

Qt = Qc – 600Gn = 10350 - 600.1,05 = 9720 kcal/kg nhiên liệu.

Ở đây Gn là lượng hơi nước có trong nhiên liệu (W) và lượng hơi nước phản

ứng cháy do hydro sinh ra:

Gn = = 1,05 kg/kg nhiên liệu

Thay các thành phần công tác của nhiên liệu đã cho ta được

Gn = 1,05 kg/kg nhiên liệu

Qc = 10350 kcal/kg nhiên liệu

Qt = 9720 kcal/kg nhiên liệu



3



Lượng khơng khí cần thiết cho quá trình sấy:



Sinh viên: Lê Thị Thu Hương



L ớp:CNTP-K59



Page 29



GVHD: PGS.TS Tơn Thất Minh



Lượng khơng khí cần thiết cho quá trình sấy bằng:

L0 = 0,115C + 0,345H – 0,043(O – S)

= 0,115.85,2 + 0,345.11,5 + 0.043(0,5 – 0,5)

Thay giá trị thành phần công tác của nhiên liệu ta được:

L0 = 9,798 + 3,967 = 13,765 KG/KG NHIÊN LIỆU

4



Nhiệt độ tác nhân khi vào buồng sấy:

Như chúng ta đã biết, nhiệt độ tác nhân sấy vào thùng sấy có thể chon theo u

cầu cơng nghệ của từng loại vật liệu sấy hoặc có thể tính tốn theo chế độ sấy. Đối

với thiết bị sấy hạt, nhiệt độ có thể tính theo phương pháp sau:

Từ tốc độ quay của thùng sấy đã cho n = 10 vòng/phút và giả thiết rằng lớp hạt mới

đưa vào thùng sấy tiếp xúc trực tiếp với tác nhân trong khoảng ¼ vòng quay của

thùng trước khi bị xáo trộn, do đó thời gian tiếp xúc trực tiếp của tác nhân với lớp

hạt này bằng:

15 s

Ta giả thiết thêm rằng tốc độ tác nhân trong thùng sấy thỏa mãn điều kiện:

0,8< v < 10 m/s

Với điều kiện này theo biểu đồ ta xác đinh sơ bộ hệ số truyền nhiệt đối với 1 kg

nhiên liệu αB = 80 kcal/kg.h.oK. Gía trị = 1,5 s và αg = 80 kcal/kg.h.0K. Cũng như

từ biểu đồ ta có độ chênh lệch nhiệt độ ∆t = 60 o . Độ chênh lệch nhiệt độ trung

bình được tính theo công thức:

∆t =

Ở đây ∆’t và ∆”t là độ chênh lệch nhiệt độ giữa tác nhân và vật liệu ở đầu vào

và đầu ra của thùng sấy. Ta chọn độ chênh lệch nhiệt độ này khi ra khỏi thùng sấy

∆”t = 100C. Do đó độ chênh lệch nhiệt độ của tác nhân và vật liệu khi vào buồng

sấy là:

∆t = = 600C

Giari gần đúng phương trình này bằng phương pháp lặp ta tìm được ∆’t = 1850C.

Do đó nhiệt độ vào của tác nhân là:

Tk1 = θ1 + ∆’t = 20 + 185 = 205 oC



Sinh viên: Lê Thị Thu Hương



L ớp:CNTP-K59



Page 30



GVHD: PGS.TS Tôn Thất Minh

5



Hệ số khi không khí thừa:

Hệ số khơng khí thừa dung cho buồng đốt và buồng hòa trộn xác định theo cơng

thức (5.14):

α=

Trong đó:Qc = 10350 kcal/kg;

ηT – hiệu suất buồng đốt, chọn bằng 0,9.

Nhiệt dung riêng của khói Ckh = Ct = 0,24 kcal/kg.độ

ia – entanpi của hơi nước trong hỗn hợp khói và được xác định theo biểu thức:

i0 = 2500 + 1,842t0 = 2500 + 1,842.20 = 2537 kJ/kg

ia = 2500 + 1,842t.205 = 2877,6 kJ/kg.

Từ điểm A (φ0, t0) ta tìm được trên đồ thị I-d các giá trị d0 = 12,5 g/kg KK và i0 =

12,4 kcal/kg KK.



Thay các đại lượng đã biết ta được: α = 13,739.

α=

α = 13,63

6



Entanpi lượng chứa ẩm của hỗn hợp khói:

Để tính entanpi và lượng chứa ẩm của khói lò trước hết ta tính lượng khói khơ L K,

theo cơng thức ta có:

LK = α.L0 + 1 –

LK = 13,739.13,765 + 1 –

LK = 189,117 + 1 – 1,056 = 189,061 kg/kg nhiên liệu

Sử dụng cơng thức ta tìm được lượng chứa ẩm và entanpi của khói lò trước khi vào

thùng sấy.

d1 =



Sinh viên: Lê Thị Thu Hương



L ớp:CNTP-K59



Page 31



GVHD: PGS.TS Tôn Thất Minh



d1 =

d1 = 5,289(1,055 + 2,364) = 18,08 g/kg KK.



I1 =

I1 =

I1 = 62 kcal/kg KK

Nhiệt độ của vật liệu ra khỏi thùng sấy có thể tính theo cơng thức:



7



θ2 = + 20 – 10.lgτ

Ở đây w = = 17 ;CV = 0,37 kcal/kg.0C và thời gian sấy τ = 20 phút.

θ2 = + 20 – 10.lg20 = 56,4 0C

Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi thùng sấy t:



8



Nhiệt độ này như ta đã biết thường lớn hơn nhiệt độ vật liệu sấy 10 0C, nghĩa

là:

t2 = θ2 + 10 = 56,4 + 10 = 66,4 0C

Lượng ẩm cần bốc hơi:



9



Theo cơng thức ta có:

W = G2. = 5000. = 459,8 kg/h

Mà ta có thời gian sấy t = 20 phút

→ Lượng ẩm cần bốc hơi là 459,8 : 3 = 153,2 kg ẩm

10



Tổn thất nhiệt ra mơi trường:

Để tính tổn thất này ta xác định trước hết diện tích xung quanh của thùng sấy:

F = Strụ + 2.Sđáy

F = π.DL + 2

F = π.1,35.5 + 2. = 24 m2

Hệ số truyền nhiệt K được xác định bằng công thức:



Sinh viên: Lê Thị Thu Hương



L ớp:CNTP-K59



Page 32



GVHD: PGS.TS Tôn Thất Minh



K=

Ở đây α1 và α2 là hệ số cấp nhiệt đối lưu từ tác nhân sấy tới thành thiệt bị sấy và

từ ngồi thiết bị sấy tới mơi trường. Để đơn giản cho ví dụ này, ta giả thiết vận

tốc tác nhân trong thùng và gió ngồi thùng v = 1 m/s, α2 và α2tínhtheo cơng

thức kinh nghiệm sau:

Nếu lấy v = 1 m/s thì:

α1 = α2 = 5 + 3,4v = 5 + 3,41 = 8,4 kcal/m2.độ

Thép làm thùng sấy ta chọn chiều dài δ = 0,003 và có λ = 50 kcal/m2.độ. Do đó:

K = = 4,2 kcal/m2.độ

Nhiệt lượng tổn thất ra mơi trường tính theo cơng thức:

Q5 = K.F.∆t



Ở đây:

∆t =

∆’t = 205 – 20 – 185

t = 65 – 55 = 10

Do đó:

∆t = = 96,4

Thay giá trị K,F và ∆t ta được:

Q5 = 4,4 . 24 . 96,4 = 9717 kcal

Tổn thất mơi trường tính cho 1 kg ẩm cần bốc hơi là:

q5 == 21,1 kcal/kg ẩm

11



Tổn thất do vật liệu mang đi

Tổn thất này như chúng ta đã biết có thể tính theo cơng thức:



Sinh viên: Lê Thị Thu Hương



L ớp:CNTP-K59



Page 33



GVHD: PGS.TS Tôn Thất Minh



Qv = G2.Cv(θ1 – θ2)

Ở đây:

Cv = = 0,47 kcal/kg.độ

Do đó: Qv = 5000 . 0,47(55-20) = 82250 kcal

Và:

qv = = = 178,8 kcal/kg ẩm

12



Xác định lượng nhiệt cần thiết q1 và lượng tác nhân sấy thực tế:



Có thể xác định lượng tác nhân sấy cần thiết trong điều kiện quá trình sấy thức tế theo hai

cách: cách giải tích và cách giải đồ thị.

Trong cách giải tích ta tính lượng khí – khói để bốc hơi 1 kg ẩm theo biểu thức:

l=

Ở đây q1 là nhiệt lượng cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm, như chúng ta biết:

q1 = 595 + 0,47t2 – Cn.θ1 kcal/kg ẩm (hoặc q1 = i2 – Ca.tvl Kj/kg ẩm).

Thay giá trị t2 = 65 ; θ1 = 20 0C ta được:

q1 = 606 kcal/kg ẩm

Do đó:

l=

l = 227,2 kg/kg ẩm ≈ 72 kg/kg ẩm

Lượng tác nhân cần thiết trong điều kiện thức tế tính cho W(kg) ẩm bằng:

L = W .l =459,8 . 27 = 12414,6 kg/h

Để xác định lượng khí – khói cần tiết trong điều kiện thực tế này bằng đồ thị ta tính:

∆ = Cn.θ1 – (qv + q5)

= 20 – (178,8 + 21,1) = -179,9 kcal/kg ẩm

Từ giá trị ∆ ta xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d và tính được lượng chứa ẩm

d2 = 55 g/kg KK.

Sinh viên: Lê Thị Thu Hương



L ớp:CNTP-K59



Page 34



GVHD: PGS.TS Tơn Thất Minh



Theo cơng thức lượng khí-khói khơ cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm bằng:

l0 = = = 27 kg/h

Ta nhận thấy kết quả giải tích và kết quả tìm bằng đồ thị xấp xỉ nhau. Thực vậy, lượng tác

nhân sấy có lượng chứa ẩm trung bình.

dtb = = = 36,5 g/kg

Có thể tính theo cơng thức:

l = (1 + 0,001.dtb).l0

Hay: l = 28 kg/kg ẩm

Như chúng ta đã biết giá trị L là một trong những cơ sở để tính tốn chọn quạt cho hệ

thống sấy.

Bây giờ ta thử kiểm tra tốc độ tác nhân sấy mà ta đã giả thiết nằm trong vòng 0,5 ÷10

m/s, cụ thể ta đã lấy v = 1 m/s. Tốc độ của tác nhân chuyển động trên bề mặt vật liệu có

thể tính theo cơng thức:

V = = = 0,53 m/s

Vậy mọi tính tốn của chúng ta là hợp lí.

13



Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi q2:

q2 = l.Cdo(t2 – t0) = 28.1,0269(65 – 20) ≈ 1294 kJ/kg ẩm ≈ 310 kcal/kg ẩm

Trong đó: Cdo nhiệt dung riêng khơng khí ẩm tại d0.



14



Tổng nhiệt lượng có tích và tổn thất:

q = q 1 + q 2 + qv + q 5

q = 606 + 301 + 178,8 + 21,1 = 1106,9 kcal/kg ẩm



15



Nhiệt lượng tiêu hao cho q trình sấy:

Theo cơng thức ta có:

q = l(I1 – I0) = 27(62 – 12,4) = 1339 kcal/kg ẩm

và lượng tiêu hao cho quá trình sấy trong 1 giờ là:

Q = q.W = 459,8 . 1339 = 615672,2 kcal



Sinh viên: Lê Thị Thu Hương



L ớp:CNTP-K59



Page 35



GVHD: PGS.TS Tôn Thất Minh

16



Nhiên liệu tiêu hao:

Với nhiên liệu đã cho quá trình sấy cần một lượng nhiên liệu trong 1 giờ là:

B = = = 59,5 kg/h



17



Tính trở lực của hệ thống và chọn quạt:

Trở lực của lớp hạt tính theo cơng thức:

∆P1 =



mm cột nước



Ở đây hệ số thủy động a = + 5,85

Với tốc độ v1 = 1 m/s; = 20.10-6 m2/s và d là kích thước lớn nhất của hạt, d = 0,008

m; khối lượng riêng của tác nhân sấy k = 1,04 kg/m3; l = 5 m là chiều dài thùng.

Ta có:

Re = = = 400

Do đó:

a = + 5,85 = 12,075

Hệ số C1= ; ở đây ξ =

Khối lượng riêng dẫn xuất M của khối hạt được tính theo cơng thức:

M



= = = 83,3



Do đó:

ξ = ≈ 0,89

Vì vậy:

C1 = = 0,14

Do đó áp lực của lớp hạt bằng:

∆P1 = = 56 mm H2O

Trở lực trong cyclone lấy theo kinh nghiệm 20 mmH2O. Trở lực buồng đốt 5

mmH2O. Trở lực cục bộ và tổn thất phụ lấy thêm 5%. Vậy tổng trở lực bằng:

∆P = 1,05(56 + 20 + 5) = 85 mmH2O

Sinh viên: Lê Thị Thu Hương



L ớp:CNTP-K59



Page 36



GVHD: PGS.TS Tôn Thất Minh



Giảm áp động học ở cửa vào quạt bằng:

∆Pđ = = = 21 mm cột nước

Tổng cột áp mà quạt cần khắc phục là:

H = ∆P + ∆Pđ = 85 + 21 = 106 mmH2O

Theo năng suất quạt (864 m3/h) và tốc độ khí trước khi vào quạt (20 m/s) và tổng

cột áp (106 mmH2O) theo biểu đồ chọn quạt, ta chọn quạt N0 = 5, ta có:

H = 100 mmH2O

A = 400

Số vòng quay của quạt: n = = 800 vòng/phút.



PHẦN 3: KẾT LUẬN

Trong đồ án em làm lần này, em đã giới thiệu một cách tổng quan về sấy, một số công

nghệ và thiết bị sấy phổ biến và tiêu biểu nhất. Em đã chọn được thiết bị sấy phù hợp với

sản phẩm và đã tính tốn một số thơng số về thiết bị sấy thùng quay lựa chọn để sấy sản

phẩm thóc đạt được yêu cầu đặt ra.

Tuy nhiên do lượng kiến thức của em còn hạn hẹp cũng như tài liệu tham khảo tìm được

chưa phong phú, em còn chưa thiết kế được hết các thông số chi tiết cho thiết bị. Ngồi

ra, phần tính tốn cũng như xử lí số liệu có thể còn thiếu xót, chưa thật sự chính xác. Cần

tham khảo thêm nhiều tài liệu hơn trước khi làm thiết kế thiết bị, cần thận trọng và xử lí

số liệu kĩ càng hơn trước khi làm tính tốn. Ngồi ra, em cần tìm hiểu thêm kiến thức và

tiếp thu kĩ càng hơn kiến thức từ thầy cô trong suốt quá trình giảng dạy để hiểu kĩ vấn đề

trong môn học đề cập.

Sinh viên: Lê Thị Thu Hương



L ớp:CNTP-K59



Page 37



GVHD: PGS.TS Tôn Thất Minh



Do lần đầu làm đồ án “Q trình thiết bị” nên còn nhiều thiếu xót, mong thầy cơ góp ý để

bài làm của em được hồn thiện hơn cũng như cho em biết thêm nhiều kiến thức về bộ

môn quan trọng này.

Em xin chân thành cảm ơn!



TÀI LIỆU THAM KHẢO



1



Giáo trình các quá trình và thiết bị trong công nghệ sinh học – công nghệ thực

phẩm ( PGS.TS Tôn Thất Minh chủ biên).



2



PGS – TSKH Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB giáo dục,

2002.



3



PGS – TS Hoàng Văn Chước. Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB KH – KT,

2006.



4



Nguyễn Đức Lợi. HD Thiết kế hệ thống ĐHKK , NXB KH – KT, 2005



5



Thành phần dinh dưỡng thực phẩm Việt Nam – Viện dinh dưỡng – Bộ y tế. NXB

Đại học Y Hà Nội, 2005.



6



Nguyễn Văn May, Kĩ thuật sấy nông sản thực phẩm, NXB KHKT, 2002.



Sinh viên: Lê Thị Thu Hương



L ớp:CNTP-K59



Page 38



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Qúa trình hoạt động của hệ thống

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×