Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
8 Nhiệt lượng cần cung cấp cho tác nhân sấy từ Calorifer

8 Nhiệt lượng cần cung cấp cho tác nhân sấy từ Calorifer

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án q trình và thiết bị - Tính tốn thiết kế hệ thống s ấy chu ối

Nhiệt lượng có ích q1:

q1= i2 – Ca tv1 = 2592,1 - 4,18.27= 2479,24 kJ/kg_ẩm

Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi q2:

Với Cdx(d0)= Cpk+ Cpad0=1,004 + 1,842.0,0186= 1,0383 kJ/kg.độ

Tổng nhiệt lượng có ích và các tổn thất q’:

q’= q1 + q2 + qvl + qTBTT + qMT

= 2479,24 + 1043,27 + 18,81 + 30,43+ = 3720,01 kJ/kg_ẩm

Có thể thấy rằng nhiệt lượng tiêu hao q , tổng nhiệt lượng có ích và các tổn thất q’

phải bẳng nhau. Tuy nhiên trong q trình tính tốn chúng ta đã làm tròn hoặc sai số

trong tính tốn các tổn thất mà chúng ta đã phạm phải một sai số nào đó. Chúng ta

kiểm tra sai số này. Ở đây sai số tuyệt đối:

Δq = q – q’ = 3885,07 – 3720,01 = 165,06

Hay sai số:



Bảng 5.1 cân bằng nhiệt của hệ thống sấy:



STT



Đại lượng



1

2

3

4

5

6



Nhiệt lượng có ích

Tổn thất do tác nhân sấy

Tổn thất do vật liệu sấy

Tổn thất do thiết bị truyền tải

Tổn thất ra mơi trường

Tổng nhiệt lượng tính tốn



GVHD:Nguyễn Thị Xn Mai







Giá trị



hiệu



[kJ/kg_ẩm]

2479,24

1043,27

18,81

30,43

148,26

3720,01



q1

q2

qvl

qTBTT

qMT



q’



Trang 35



%

66,64

28,04

0,5

0,82

3,98

100



Đồ án quá trình và thiết bị - Tính tốn thiết kế hệ thống s ấy chu ối

7

8



Tổng nhiệt lượng tiêu hao

Sai số tuyệt đối



q



3885,07



100

4,2



Nhận xét: Qua bảng cân bằng nhiệt ta nhận thấy tổn thất nhiệt do vật liệu sấy

mang đi chỉ chiếm một phần rấ nhỏ (khoảng 0,5%), tổn thất ra môi trường và thiết

bị truyền tải cũng chiếm không đáng kể so với tổng tổn thất. Tổn thất chủ chủ yếu là

do vật liệu sấy mang đi.



CHƯƠNG 5. TÍNH TỐN CÁC THIẾT BỊ PHỤ THIẾT KẾ

CALORIFER - CHỌN QUẠT

5.1. Tính tốn thiết kế calorifer

Với năng lượng cung cấp là hơi nước bão hòa do đó ta sẽ thiết kế một calorife

kiểu khí hơi ống cánh. Với nước bão hòa ngưng trong ống và TNS là khơng khí

nóng chuyển động bên ngồi của các chùm ống nhận nhiệt để đạt được nhiệt độ yêu

cầu.

5.1.1 Các thông số cơ bản yêu cầu để thiết kế calorifer

Với yêu cầu của HTS cần nâng nhiệt độ của tác nhân sấy sau điểm hòa trộn M

từ lên đến , do vậy để đảm bảo yêu cầu đặt ra ta chọn nhiệt độ của hơi bão hòa là

Do đó nhiệt độ ngưng tụ là:

Áp suất ngưng tụ là:

Với công suất nhiệt của calorifer u cầu trong q trình tính tốn sấy thực ở

trên ta đã có . Coi hiệu suất của calorifer là 90%(10% còn lại là tổn thất do bám

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai



Trang 36



Đồ án quá trình và thiết bị - Tính tốn thiết kế hệ thống s ấy chu ối

bụi, vật liệu chế tạo lâu ngày bị ăn mòn… ), do vậy công suất nhiệt mà hơi nước cần

truyền cho TNS là:

Nhiệt ẩm ngưng tụ của hơi nước ở nhiệt độ ngưng là r=2257kJ/kg

Lượng hơi vào calorifer yêu cầu là:



5.1.2 Tính tốn thiết kế calorifer:

a) Tính diện tích trao đổi nhiệt F của calorifer:

 Chọn ống thép dẫn hơi có

ống xếp so le với ống bước ngang.

, bước ống dọc là .

 Chọn cánh được làm từ đồng

Cánh được làm bằng đồng có hệ số dẫn nhiệt .

Chiều dày cánh lấy là . Đường kính cánh là .Bước cánh là

Nhiệt độ làm việc cho phép tối đa của cánh đồng 250oC (phần 3, trang 36, [3]).

Do cánh được làm từ đồng nên ứng suất cho phép của ống được tính theo 2

cơng thức sau:

(cơng thức 1 – 4, trang 13, [4]).

(công thức 1 – 3, trang 13, [4]).

Hệ số an toàn là:; ; ; (bảng 1-6, trang 15, [4]).

Hệ số hiệu chỉnh kiểm tra độ bền là: (công thức 1 – 9, trang 17, [4]). Lấy .

Giới hạn nóng chảy là (bảng 2-17, trang 38, [4]).

Vậy



Hệ số mối hàn của cánh và ống là: φh = 0,95 (bảng 1-8, trang 19, [4]).

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai



Trang 37



Đồ án quá trình và thiết bị - Tính tốn thiết kế hệ thống s ấy chu ối

 Ta cần xác định diện tích bề mặt ngồi các ống có cánh là

Với



.

.



Do tỷ số :

Vì vậy ta phải tính độ chênh nhiệt độ trung bình logarit như sau:

.Hệ số trao đổi nhiệt với diện tích mặt ngồi có cánh được tính khi bỏ qua nhiệt trở

dẫn nhiệt của vách ống ( là:

Trong đó

là hệ số làm cánh, với cánh tròn thì được xác định qua biểu thức:

là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của hơi ngưng với bề mặt trong của ống được

xác định qua biểu thức sau:

Với hơi nước bảo hòa ngưng ở nhiệt độ. Ta có những thơng số vật lý của nước

ngưng bão hòa như sau:

,

r = 225kJ/kg, .

:Là độ chênh nhiệt độ giữa hơi ngưng với nhiệt độ vách trong của ống, do rất

lớn nên rất nhỏ. Ta giả thiết (sau đó ta phải kiểm tra lại giả thiết này). Có:

:Hệ số tỏa nhiệt của khơng khí bên ngồi ống được tính qua biểu thức

. Với là hệ số tỏa nhiệt của khơng khí với cánh, được xác định qua biểu thức:

 Do ống bố trí so le nên hệ số C lấy bằng C=0,45.

 Tiêu chuẩn Reynoild được xác định qua:



GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai



Trang 38



Đồ án quá trình và thiết bị - Tính tốn thiết kế hệ thống s ấy chu ối

Tốc độ khơng khí tại khe hẹp của cánh được xác định qua biểu thức:



Tốc độ của TNS (khơng khí) đi vào calorifer là

Thay vào ta xác định được:

Với nhiệt độ trung bình của khơng khí qua calorifer :

Ta tra ra được các thông số vật lý của khơng khí như sau:



Do vậy:

 : Là diện tích bề mặt ống trơn không cánh với chiều dài 0,6m:



Số cánh trên chiều dài 0,6m ống được là:

Diện tích phần ống trơn khơng phủ cánh là:

Diện tích cánh:

Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của ống với dòng khơng khí chuyển động

cắt ngang qua là:

.

Vì vậy là hệ số tỏa nhiệt của khơng khí với cánh là:

Là hệ số hiệu quả làm cánh:

Tỷ số:

Hiệu suất cánh được tra trên đồ thị theo

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai



Trang 39



Đồ án quá trình và thiết bị - Tính tốn thiết kế hệ thống s ấy chu ối



và tích số với:

Tra ra ta được . Do vậy: .

Ta kiểm tra lại giả thuyết về do phải thỏa mãn coi nên ta có:

(sai lệch so với không nhiều nên ta chấp nhận kết quả này).

Hệ số trao đổi nhiệt với diện tích mặt ngồi có cánh được tính khi bỏ qua

nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống ( là:

Khi kể tới bám bụi bẩn ở cánh cũng như đóng cặn của hơi nước bên trong

ống ta có hệ số trao đổi nhiệt tính với hệ số bám bẩn là:

Do vậy diện tích trao đổi nhiệt bề mặt ngồi của cánh là:

Diện tích trao đổi nhiệt bề mặt trong của các ống là:

b) Tính thiết kế kích thước hình học của Calorifer:

Với chiều cao ống hay chiều dài ống đã chọn ở trên là H = l = 0,6m ta có tổng

số các ống n là:

Với số ống là 227 ống được sắp xếp trong thiết bị hình trụ tròn nên được sắp

xếp trên vỉ ống hình chữ nhật với chiều dài là 16 ống chiều rộng là 15 ống

 Kích thước hình học của vỉ hình chử nhật

Dài =D= 16.49=784 mm

Rộng =R= 15.49=735 mm

Thân thiết bị hình tròn có tâm nằm trên giao 2 đường chéo của vỉ hình chử

nhật nên tính được đường kính hình tròn là 1060mm

 Tính chiều dài thân thiết bị:

Dt = 1060 mm; Hống = 600 mm.

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai



Trang 40



Đồ án q trình và thiết bị - Tính tốn thiết kế hệ thống s ấy chu ối



Ứng suất cho phép tiêu chuẩn của thép CT3 có:

(Hình 1-1, trang 15,[4]).

Ứng suất cho phép là: (công thức 1 – 9, trang 17, [4]).

Bề dày tối thiểu của thân là:

(công thức 5-3, trang 96, [4]).

Chọn hệ số bổ sung để quy tròn kích thước C0 = 0,8mm. Tổng hệ số bổ sung với

Cc = 0 là:

(công thức 1-10, trang 20, [4]).

Bề dày thực của thân thiết bị :

Kiểm tra điều kiện:

(công thức 5-12, trang 97, [4]).

Kiểm tra áp suất cho phép trong thân thiết bị:

(công thức 5-11, trang 97, [4]).

Vậy bề dày thân là 2mm

Do thiết bị làm việc ở áp suất khí quyển và điều kiện làm việc bình thường

nên ta lấy bề dày của thân, nắp và đấy là bằng nhau và bằng 2mm

c) Tính tốn tổn thất áp suất (trở lực) của dòng khơng khí(TNS) chuyển động cắt

ngang qua Calorifer:

Trở lực của khơng khí bao gồm trở lực ma sát và trở lực cục bộ được tính gần

đúng theo quan hệ sau:

Trong đó:

Z: Số hàng ống,ở đây Z = 15

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai



Trang 41



Đồ án quá trình và thiết bị - Tính tốn thiết kế hệ thống s ấy chu ối

Tốc độ của dòng khơng khí qua khe hẹp của Calorifer, ở đây 7m/s.

Khối lượng riêng của khơng khí, ở đây .

Hệ số trở lực, với chùm ống sole được xác định gần đúng qua biểu thức sau:



Thay vào ta có:



5.2. Quạt

Quạt là bộ phận vận chuyển khơng khí và tạo áp suất cho dòng khí đi qua các

thiết bị: calorifer, máy sấy, đường ống, cyclon. Năng lượng do quạt tạo ra cung cấp

cho dòng khí một áp suật động học để di chuyển và một phần để khắc phục trở lực

trên đường ống vận chuyển.

Năng suất của quạt được đặc trưng bởi thể tích khí đi vào hay đi ra thiết bị sấy.

5.2.1. Tính trở lực:

5.2.1.1. Trở lực từ miệng quạt đến calorifer

Chọn ống nối từ quạt đến caloriphe có đường kính là 0,38 m, dài 2m.

-Vận tốc khí đi trong ống là:



Ta có (kg/m3) ở tM = 38,70C

F = ( m2 )

L = 12937,78 (Kg/h)

Vậy



Chuẩn số Reynol là :



GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai



Trang 42



Đồ án quá trình và thiết bị - Tính tốn thiết kế hệ thống s ấy chu ối

(cơng thức II.4, trang 359, [9])

=> khơng khí đi trong ống theo chế độ chảy xoáy[9].

-Chuyển động chảy xoáy chia làm 3 khu vực:

+Vùng 1: nhẵn thuỷ lực học; khu vực này độ nhám không ảnh hưởng

đến hệ số ma sát



(công thức II.60, trang 378, [9])

=10: độ nhám tuyệt đối của ống (bảng II.15, trang 381, [9])

+Khu vực 2: khu vực nhám; khu vực này hệ số ma sát phụ thuộc vào

độ nhám mà không phụ thuộc vào chuẩn số Reynol:



Vậy



Regh


+Khu vực 3: khu vực nằm giữa khu vực nhẵn và khu vực nhám ứng

với Regh < Re < Ren

thuộc trong khoảng 8.10÷ 1250.10

Vậy hệ số ma sát được tính theo cơng thức 11.64, trang 380, [9]:



Vậy trở lực trên ống từ miệng quạt đến caloriphe là :

(N/m2)

5.2.1.2. Trở lực do calorifer

- Nhiệt độ trung của khơng khí nóng trong calorifer là:

ttb =



GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai



Trang 43



Đồ án q trình và thiết bị - Tính tốn thiết kế hệ thống s ấy chu ối

Tại nhiệt độ này tra bảng được: (W/mđộ), (kg/m3), (m2/s) (bảng 6, trang

207, [1]).

Vận tốc của khơng khí trong calorifer là:



Với



F = 1,87.1,07 =2 (m2)



(m/s)

-Chuẩn số Reynol là:

Re =

Re >10vậy khơng khí chuyển động theo chế đọ chảy xoáy

Do ống sắp theo kiểu bàn cờ. Vì:



Trong đó: S1- khoảng cách giữa các trục ống theo phương cắt ngang của dòng

chuyển động (theo chiều rộng của dòng), S1 = 98 mm.

S2- khoảng cách giữa các trục ống dọc theo phương chuyển động của

dòng (theo độ sâu của dòng), S2 = 46 mm.

d- đường kính ống d = 26 mm

Nên: ξ = (5,4 + 3,4m)Re-0,28 (công thức II.71, trang 404, [9])

Với m là số dãy ốn chùm theo phương chuyển động, m = 38 dãy ống

Suy ra



(5,4 + 3,4.38)34456-0,28 = 7,22



Vậy trở lực do caloriphe là:

(N/m2)

5.2.1.3. Trở lực do đột mở vào calorifer

-Diện tích của mặt cát ngang của ống đẩy

Fo =

-Diện tích cắt ngang của caloriphe là :

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai



Trang 44



Đồ án quá trình và thiết bị - Tính tốn thiết kế hệ thống s ấy chu ối

Ft = 1,07.1,87= 2 m2

Tỉ số

Tra [2] (trang 387), ta có

Vậy trở lực do đột mở vào caloriphe là:

(N/m2)

5.2.1.4. Trở lực do đột thu từ caloriphe ra ống dẩn khơng khí nóng

Khơng khí nóng có nhiệt độ t = 800C có : (m2/s), (kg/m3).

Diện tích cắt ngang của khơng khí nóng

F2 = (m2)

Vận tốc của khơng khí nóng trong ống

(m/s)

-Chuẩn số Reynol:

Re =

Re>10:Vậy khơng khí chuyển động theo chế độ xoáy

Tỉ số

Tra [9] (trang 388), ta được:

Vậy trở lực do đột thu ở calorifer là:

(N/m2)

5.2.1.5. Trở lực đường ống dẩn khơng khí từ caloriphe đến phòng

sấy

Chọn đường ống dài 1,5(m)

Đường kính ống d = 0,38 (m)

Tính tốn giống ống từ miệng quạt đến caloriphe ta được:

Regh
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai



Trang 45



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

8 Nhiệt lượng cần cung cấp cho tác nhân sấy từ Calorifer

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×