Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy đường với năng suất 10 tấn sản phẩm /mẻ.

Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy đường với năng suất 10 tấn sản phẩm /mẻ.

Tải bản đầy đủ - 0trang

3.1. Tính thiết bị chính

3.1.1. Cường độ bốc hơi ẩm của đường (A)

- Cường độ bốc hơi ẩm của đường A = 9 kg/m3.h (trang 207, [3]).

3.1.2. Thể tích thùng sấy (V)

Thể tích thùng sấy:



V=



W

=

A



84, 211

 9,36(m3 )

9



3.1.3. Đường kính thùng và chiều dài thùng sấy

Ta có



L

3,5 7

D



 .D 2 .L

 .D 3

5

Chọn L =5.D  V thùng sấy là : V =

4

4



Suy ra :



D



3 4.V

5.







3 4.9,36

5.



 1,34(m)



Chọn L = 1,3

Chiều dài của thùng sấy : L = 5.D = 5.1,3 = 6,5 (m)

Chọn L = 7 m

3.1.4 Thời gian sấy :

120    W1  W2 

=

(Trang 123, [2])

A.  200 







W1  W2



 



Trong đó :

: Khối lượng riêng xốp trung bình của vật liệu trong thùng quay với

 =1587,9 kg/m3

: Hệ số chứa đầy (Chiếm khoảng từ 10-25% thể tích thùng chứa), ta chọn

 = 0,2.

A: Cường độ bay hơi ẩm, A = 9 kg/m3.h (Trang 207, [3])

=



120 �0, 2 �

1587, 9 �(5  1)

 87, 31( phút )

9 � 200  (5  1) 



Vậy thời gian sấy là 87,31 (phút)

3.1.5. Số vòng quay của thùng sấy(n)

n=



m k L

(Trang 122, [2])

 D tg

12



Trong đó:

: Góc nghiêng của thùng quay, độ. Thường góc nghiêng của thùng dài

là 2,5  30, còn thùng ngắn đến 60, chọn  = 30 => tg = 0,0524.

m: Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh trong thùng, m = 1.

k: Hệ số phụ thuộc vào chiều chuyển động của khí, chuyển động xuôi

chiều Chọn k=1,2

 : Thời gian sấy (phút).

=> n =



1.1, 2.7

= 1,37 ( vòng/phút ).

87,31.1,34.0.0524



3.1.6. Cơng suất cần thiết để quay thiết bị (N)

N = 0,13.10-2Dt3.Ltan (Trang 123,[2])

Trong đó :

n:

Số vòng quay của thùng sấy.

a:

Hệ số phụ thuộc vào dạng cánh, a = 0,063

:



khối lượng riêng xốp trung bình,  = 1587,9 kg/m3.



Dt, Lt : Đường kính và chiều dài của thùng (m).

=> N= 0,13.10-2.1,343.6,7.0,038.1,37.1587,9 = 1,73 (kw)

3.2. Cân bằng nhiệt lượng

3.2.1. Nhiệt lượng vào:

Lượng khơng khí tiêu hao riêng (I) :

I0 =Ck.t0 + x0(r + Ch.to) (Trang 95, [2]).

Với:

Ck : nhiệt dung riêng của khối khơng khí, Ck = 1,004 J/kg.độ

Ch : nhiệt dung riêng của hơi nước, Ch = 1,97 J/kg

ro : nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 00C, r0 = 2493 kJ/kg

I0 = t0 + x0(2493 + 1,97to)

Hàm ẩm của khơng khí ẩm (x): Đó chính là lượng hơi nước chứa trong

1kg khơng khí khô (kkk) tuyệt đối.



x 0,622



 Pbh

(kg/kg kkk) (Trang 157, [2])

P   Pbh

xP



=>  = 0,622P

 xP

bh

bh

13



Trong đó:

:



Độ ẩm tương đối của khơng khí.



pbh: áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp khơng khí

ẩm đã bão hòa hơi nước (N/m2).



4026,42 



pbh exp12 

 (bar) (Trang 207, [3])

235,5  t o C 



Áp suất chung của môi trường: P = 1,0132 at

3.2.1.1. Trạng thái khơng khí trước khi vào calorife

t0 = 250

0 = 81%.



4026, 42 �

4026, 42 �





pbh 0  exp �

12 



exp

12







� 0, 0315at

o

235,5



t

C

235,

5



25











0,81�0, 0315

x0  0, 622 �

 0, 01607( kg / kgkkk )

1, 0132  0,81�0, 0315

Nhiệt dung riêng của khơng khí ẩm:

I0 = t0 + x0(2493 + 1,97.to) = 25 +0,01607( 2493 + 1, 9725) =

65,854 (kJ/kg kkk)

Thể tích riêng của khơng khí ẩm :

V0 =







288.T0

P  0 . pbh 0



288.(25  273)

 0,8689  m3 / kgkkk 

5

(1, 0132  0,81.0,0315).10



3.2.1.2. Trạng thái không khí sau khi ra khỏi calorife (t1 = 820C)

x1 = x0 = 0,01607 (kg/kg kkk)



4026, 42 �

4026, 42 �





pbh1  exp �

12 

 exp �

12 



� 0, 5058at

o

235,

5



t

C

235,

5



82









0,01607.1,0132

x1 P

1 = P (0, 622  x ) = 0,5058 0,622  0,01607) = 0,05045 = 5,045%



bh1

1

I1 =t1 + x1(2493 + 1,97t1) = 82 + 0,01607( 2493 + 1,97 82 )

=124,658 (kJ/kg kkk)

14



3.2.1.3. Trạng thái khơng khí sau khi ra khỏi buồng sấy (t2 = 460C)

v1 



288(82  273)

288T



 1, 035

P  1 . pbh1

(1, 0132  0, 05045.0,5058).105



(m3/kgkk)

I1 = I2= 124,658 kJ/kg kkk



4026, 42 �

4026, 42 �





pbh 2  exp �

12 



exp

12





� 235, 5  46 � 0, 0999at

o

� 235,5  t C �





I2 =t2 + x2(2493 + 1,97t2)



x2 



I 2  t2

124, 658  46



 0, 03044kg / kgkkk

2493  (1,97.t2 ) 2493  (1,97.46)



2





v2 



x2 .P

0,03044.1,0132



 0, 4732  47,32%

Pbh 2 .(0, 622  x2 ) 0,0999.  0,622  0,03044)



288.T2

288.(46  273)



 0, 951m3 / kgkkk

5

P  2 .Pbh 2 (1, 0132  0, 4732.0, 0999).10



Trước

khi

vào calorife

Sau khi ra

khỏi calorife

Sau khi ra

khỏi buồng

sấy



to(0C)



x(kg/kgkkk)



(%)



I(kj/kgkkk)



250C



0,01607



81



65,854



820C



0,01607



5,045



124,658



460C



0,03044



47,32



124,658



15



3.2.1.4. Cân bằng theo lượng ẩm (cân bằng vật liệu cho khơng khí sấy)

Lượng khơng khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm khỏi vật liệu gọi là

lượng khơng khí khơ tiêu tốn riêng (l):



l



L

1



(kg kkk/kg ẩm bay hơi) (Trang 166, [2])

W x 2  x1



Khi qua calorife sưởi khơng khí chỉ thay đổi nhiệt độ mà không thay

đổi hàm ẩm, nghĩa là x1 = x0. Do vậy ta có:

1

1

l



(kg kkk/kg ẩm bay hơi)

x 2  x1 x 2  x0

l



1

1



 69,589 (kg kkk/kg ẩm bay hơi)

x 2  x1 0, 03044  0, 01607



Lượng khơng khí khơ tiêu tốn (L) để làm bốc hơi W kg ẩm trong vật liệu:

L



W

 l .W (kg kkk/h) (Trang 166, [2])

x 2  x1



L  84, 211.69,589  5860,159  kg kkk / h 

Bảng 1. Bảng tổng kết cho tác nhân sấy

(%)



to(oC)



x(kg/kgkkk)



25



0,01607



81



65,854



82



0,01607



5,045



124,658



46



0,03044



47,32



124,658



Trước khi vào

calorife

Sau khi ra khỏi

calorife

Sau khi ra khỏi

calorife



I(kJ/kgkkk)



Bảng 2. Bảng tổng kết cho vật liệu sấy



Đại lượng

G1

G2

Gk

W1

W2

W

l

L



Giá trị

2084,211

2000

1980

5

1

84,211

69,589

5860,159



16



Đơn vị

Kg/h

Kg/h

Kg/h

%

%

Kg/h

Kgkkk/kgẩm

Kgkkk/h



3.2.1.5. Tính thể tích khơng khí :

Thể tích của khơng khí khi đi vào thùng sấy: V = v.L (m3/h)



288T

Với v =

(m3/kg) (Trang 157, [2])

p   . pbh

L = 5860,159 (kg kkk/h).

Thể tích của khơng khí khi đi vào thùng sấy: ( V0)

V0 = v0L =0,8689 5860,159 = 5091,89 (m3/h),

Thể tích của khơng khí khi đi vào thùng sấy:( V1)

V1 = v1.L =1,035 5860,159 = 6065,26 (m3/h).

Thể tích của khơng khí khi đi vào thùng sấy:( V2)

V2 = v2L = 0,951 5860,159 = 5573,01 (m3/h)

Lưu lượng thể tích trung bình là (Vtb)

Vtb =



(V1  V2 ) 6065, 25  5573, 01

=

= 5819,13 (m3/h)

2

2



= 1,616 (m3/s (Trang 128, [3])

3.2.1.6. Nhiệt do tác nhân sấy mang vào

qkkv = l.I0 = 69,589.65,854 = 4582,714 kJ/kg ẩm

3.2.1.7. Nhiệt do calorife cung cấp

qs =l (I1-I0) =69,589.(124,658-65,854) = 4092,112 kJ/kg

Lượng nhiệt tiêu tốn cho cả quá trình sấy :

Qs = qsW = 4092,112.84,211 = 344600,84 kJ/h

3.2.1.8. Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào:(qvls)

G �Cvl1 �tvl1

qvls = 1

 Cn tvl 1 (Trang 198, [2])

W



C n t vl1 : Nhiệt lượng riêng của 1kg ẩm trên vật liệu mang vào máy sấy

(nhiệt lượng riêng do nước mang vào).

Cn = 4,18 (kJ/kgđộ) nhiệt dung riêng của nước.



C vl t vl1 : Nhiệt lượng riêng của 1kg ẩm trên vật liệu mang vào máy sấy

(nhiệt lượng riêng do vật liệu mang vào).

Cvl : nhiệt dung riêng của vật liệu đi ra khỏi máy sấy:

Cvl = Cn.W2 + Ckhô(1-w2 ) kJ/kgoK



17



Ckhô = 0,37 (kJ/kgK) nhiệt dung riêng của vật liệu khô tuyệt đối.

Cn = 4,18 (kJ/kgK) nhiệt dung riêng của nước.

=>

Cvls = 4,18 0,01+0,37.(1-0,01) =0,4081 (kJ/kgđộ)

tvl1 : nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy, thường lấy bằng nhiệt độ môi

trường:

tvl1 = to = 25oC

tvl2 : nhiệt độ cuối của vật liệu sấy sau khi ra khỏi thiết bị sấy:

tvl2 = t2 – (5 10oC) = 46 – 5 = 41oC

qvls =



2084, 211.0, 4081.25

 4,18.25 = 357,011(kJ/kg ẩm)

84, 211



�q



Vậy tổng lượng nhiệt mang vào:



v



= qkkv + qs + q vls (kJ/kg ẩm).



= 4582,714 + 4092,112 + 357,011

= 9031,837 (kJ/kg ẩm).

3.2.2. Nhiệt ra

3.2.2.1. Nhiệt do không khí mang ra

qkkr = l.I2 = 69,589.124.658 = 8674,826 (kJ/kg ẩm)

3.2.2.2. Nhiệt do vật liệu sấy mang ra

tvl2 = t2 – (5 10oC) = 46 – 5 = 41oC



G2 .Cvl .tvl 2

2000.0,4081.41

84, 211

W

=

= 397,385 (kJ/kg ẩm)



qvlr =

3.2.2.3. Do tổn thất ra môi trường xung quanh

Tổn thất qua vỏ máy:

qtt 



K .F .t

W



Trong đó:

F: Bề mặt xung quanh của máy sấy.



t



: Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy với môi trường



xung quanh

K:



Hệ số truyền nhiệt.



1



K 



1



1



18



3





i 1



i

1 (W/m2.K)



i  2



Trong đó:

3



i





i 1



tổng nhiệt trở của thành máy sấy.



i



1 : Hệ số cấp nhiệt của tác nhân sấy đến bề mặt trong của tường



phòng sấy.

1 = k ( 1 ’+ 1 ”) với 1 ’ là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến



thành máy sấy do đối lưu tự nhiên (W/m2độ)

1 “: Hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu



cưỡng bức ( W/m2độ )

k: Hiệu số điều chỉnh. (phụ thuộc vào chế độ chuyển động của khí

và trạng thái bề mặt của thành k= 1,2- 1,3)

Tính 1 ’:

Nhiệt độ trung bình của khơng khí trong máy sấy:

Ttb = 0,5 (t1+t2) = 0,5 (82+46) =64 0C

Tiết diện tự do của thùng sấy:

Ftd =



1   . .D 2 =  1  0.2  .3.14.1,342

4



4



 1,128m3



Với  = 0,2 là hệ số chứa đầy.

Tốc độ sấy lí thuyết:

V

1,616

lt  tb 

 1, 433( m / s )

F

1,128

td



Ta có :



1 = k.( 1 ’+ 1 ”), k là hiệu số điều chỉnh.



Chuẩn số Reynolds:

Re=



lt ��

l  lt �l

1, 29.1,34





 0, 095.106

5



v

1,81776.10



Với  là vận tốc trung bình trong máy sấy.

v =1,81776.10-5 m2/s là độ nhớt động học của khơng khí (Trang 318,

[1])

l: kích thước hình học xác định theo đường kính tương đương.

- Với chế độ xốy Re > 104 :

Phương trình chuẩn Nuxen đối với chất khí:

Nu = 0,018.l.Re0,8 (Trang 168, [2])

19



Trong đó: l phụ thuộc vào tỷ số

Ta có:



L

và Re

D



L

=5

D



Re = 0,095.106 = 0,95.105

l = 1,153 (tra bảng và tính toán) (Trang 15, [2])

Vậy Nu = 0,018.1,153.(0,95.105)0,8 = 199,196

- Hệ số cấp nhiệt ’1 :

Nu 



=>



 '1.D





 '1 



Nu.

(W/m2.K)

D



Với:  hệ số dẫn nhiệt ở 640 C.



 0



273  c T 1/ 5

( ) (Trang 125, [1])

T  c 273



0: hệ số dẫn nhiệt 00C.

c: hằng số phụ thuộc vào loại khí.

T: nhiệt độ tuyệt đối của khơng khí.

Tra bảng I.122 [1] ta có: c = 122, 0 = 0,0201



  0,0201



273  122 64  273 1/5

(

) = 0,018 (W/m2.độ)

64  273  122 273



Hệ số cấp nhiệt 1:



1' 



Nu. 199,196.0, 018



 2,68 (W/m2.K)

D

1,34



Tính 1”:

Chuẩn số Nuxen là: Nu = 0,47.Gr0,25

g .l 3 .(t2  to )

g .l 3 . .t

g .l 3 .t

Gr 



 2

2

 2t

 o (to  273)

9,81.1, 343.(82  46)



 8, 06.109

5 2

(1,81776.10 ) .(46  273)



20



Vo: Độ nhớt động học. Tra bảng và tính toán Trang 259, [3]

Vo=1,81776.10-5

 Nu=0,47.(8,06.109)0,25=140,826



1 " 



Nu.

140,826 �0, 018



 1,89

D

1, 34

Vậy 1 = k.(1”+1’) = 1,2. (2,68 + 1,89) = 5,484



- Tính 2:

2 = ’2 + ”2 kcal/m2.h.o C hệ số cấp nhiệt từ bề mặt của tường ra

môi trường xung quanh.

’2: Hế số cấp nhiệt từ mặt ngoài của máy sấy do đối lưu tự nhiên.

”2: Hế số cấp nhiệt do bức xạ.

Bảng 3 : Các thông số của khơng khí bên ngồi thùng sấy:

STT



Thơng số



Kí hiệu



Đơn vị



Nguồn

cơng thức



Giá trị



1



Nhiệt độ



to



o



2



Hệ số dẫn nhiệt



o



W/m.oK



Trang 318, [1] 0,0262



3



Độ nhớt



o



Ns/m2



Trang 318, [1] 1,8348.10-5



4



Áp suất bão hòa pb



at



5



Khối lượng riêng o



kg/m3



Trang 318, [1] 1,2063



6



Độ nhớt động



m2/s



Trang 318, [1] 1,5211.10-5



o



C



25



0,0323



- Chọn nhiệt độ thành ngồi của thùng (phía tiếp xúc với khơng khí) t w4

= 35oC là nhiệt độ thích hợp để tác nhân sấy sau khi truyền qua vách thùng và

lớp cách nhiệt đến phía ngồi của thùng thì khơng còn q nóng, an tồn cho

người làm việc.

- Do hệ số dẫn nhiệt của thép lớn nên xem như nhiệt độ không đổi khi

quyền qua bề dày thân thùng và lớp bảo vệ.



21



- Chọn các bề dày của thùng:

Các bề dày của thùng và vật liệu:

Chọn vật liệu làm thùng sấy là thép Crom – Niken và vật liệu cách

nhiệt là bông thủy tinh



STT

1

2

3



Đại lượng





hiệu



Bề dày thùng

1

Bề dày các nhiệt của lớp 2

Bề dày lớp bảo vệ

3

Đường kính ngồi của thùng sấy:



Giá trị

chọn

Vật liệu

(m)

0,01

12XH3

0,1

Bông thuỷ tinh

0,1

12XH3



Hệ số

dẫn nhiệt

(w/mđộ)

36,1

0,0372

36,1



Dng= D + 2.(1+2+3) = 1,34 +2.(0,01+0,1+0,1) =1,76(m)

Chuẩn số Grasbof :



g.Dng 3 . .t g.Dng 3 .(tw 4  to )

Gr 



 o2

 o2 .(to  273)

Vo = 1,5211.10-5



9,81.1, 763.(35  25)

Gr 

 7, 757.109

5 2

(1,5211.10 ) .(25  273)

Chuẩn số Nusselt : Nu=0,47.(7,757.109)0,25 = 139,483

Hệ số cấp nhiệt ’2 :



2 ' 



Nu.0 139, 483.0, 0262



 2, 08( w / m 2 K )

Dng

1, 76



Hệ số cấp nhiệt do bức xạ ’’2 :

Hệ số cấp nhiệt do bức xạ 2”:

4

4

4

4





�T1 � �T2 ��

�T1 � �T2 ��





� � � ��

� � � ��

100 � �

100 ��

100 � �

100 ��(W/m2K)













 2  C0 .

 5, 7. .

(T1  T2 )

(T1  T2 )



Trong đó:

C0 = 5,7 Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối

T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của thành máy sấy, oK , T1 = t3

T2 : Nhiệt độ của môi trường, oK , T2 = to

 : Độ đen của bề mặt ngoài của máy sấy.



22



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy đường với năng suất 10 tấn sản phẩm /mẻ.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×