Đồ án môn học Sấy băng tải GVHD: Nguyễn Dân SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải PHẦN : MỞ ĐẦU 1.1 Lời mở đầu Trong ngành cơng nghiệp nói chung việc bảo quản chất lượng sản phẩm quan trọng Để chất lượng sản phẩm tốt ta phải tiến hành sấy đêí tách ẩm Vật liệu sau sấy có khối lượng giảm giảm cơng chun chở, độ bền tăng lên, chất lượng sản phẩm nâng cao,thời gian bảo quản kéo dài Quá trình làm bốc nước khỏi vật liệu nhiệt gọi trình sấy Người ta phân biệt sấy làm hai loại :sấy tự nhiên sấy nhân tạo Sấy tự nhiên dùng lượng mặt trời đêí làm bay nước vật liệu nên đơn giản ,ít tốn nhiên khó điều chỉnh q trình sấy vât liệu sau sấy độ ẩm cao Trong cơng nghiệp hố chất thường người ta dùng sấy nhân tạo,tức phải cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm Phương pháp cung cấp nhiệt dẫn nhiệt ,đối lưu ,bức xạ lượng điện trường có tần số cao Đối với nước ta nước nhiệt đới nóng ẩm,do việc nghiên cứu công nghệ sấy để chế biến thực phẩm khô làm khơ nơng sản có ý nghĩa đặc biệt Kết hợp phơi sấy nhằm tiết kiệm lượng,nghiên cứu công nghệ sấy thiết bị sấy phù hợp cho loại thực phẩm ,nông sản phù hợp với điều kiện khí hậu thực tiễn nước ta.Từ tạo hàng hóa phong phú có chất lượng cao phục vụ cho xuất tiêu dùng nước 1.2 BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Để thực trình sấy, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị như: thiết bị sấy ( buồng sấy, hầm sấy, thiết bị sấy kiểu băng tải, máy sấy thùng quay, sấy phun, sấy tầng sôi, máy sấy trục … ), thiết bị đốt nóng tác nhân, quạt, bơm số thiết bị phụ khác, … Trong đồ án em tính tốn thiết kế thiết bị sấy kiểu băng tải Thiết bị sấy loại thường dùng để sấy loại rau quả, ngũ cốc, loại nơng sản khác, sấy số sảm phẩm hố học … Trong đồ án em sử dụng vật liệu sấy chè với tác nhân sấy hỗn hợp khơng khí nóng Chè cơng nghiệp lâu năm, thích hợp khí hậu nhiệt đới Chè không đơn thứ dùng để “giải khát” mà trở thành sản phẩm có nhiều cơng dụng Chế biến chè khơng cung cấp phục vụ nhu cầu nước mà để xuất khẩu, yêu cầu đầu tư thiết bị tốn loại nơng sản khác Trong cơng nghệ sản xuất chè sấy chè khâu quan trọng Chè sau thu hoạch qua chế biến sấy khô Sau sấy chè phải đạt độ tơi, độ khô định theo yêu cầu để đảm bảo chất lượng tăng thời gian bảo quản Với yêu cầu hình thức, vệ sinh chất lượng sản phẩm người ta sử dụng thiết bị sấy kiểu băng tải với nhiều băng tải làm việc liên tục với tác nhân sấy khơng khí nóng có tuần hồn phần khí thải Vật liệu sấy cung cấp nhiệt phương pháp đối lưu Ưu điểm phương thức sấy thiết bị đơn giản, rẻ tiền, sản phẩm sấy đều, có tuần hồn phần khí thải nên dễ dàng điều chỉnh độ ẩm tác nhân sấy, tốc độ khơng khí qua phịng sấy lớn, suất cao, hiệu PHẦN : SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ & THUYẾT MINH 2.1 SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ CỦA Q TRÌNH SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Với thiết bị phương thức sấy chọn, ta có sơ đồ cơng nghệ q trình sấy chè sau : Khí thải Hỗn hợp khí sau sấy Vật liệu vào Hơi nước Khí tuần hồn Vật liệu Chú thích : 2.2 Hơi nước bão hồ Khơng khí – phịng sấy - calorifer - quạt đẩy – cyclon – quạt hút THUYẾT MINH LƯU TRÌNH SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Do yêu cầu độ khô chè nên dùng tác nhân sấy hỗn hợp khơng khí nóng Khơng khí ban đầu đưa vào calorife, khơng khí nhận nhiệt gián tiếp từ nước bão hồ qua thành ống trao đổi nhiệt Hơi nước ống, khơng khí ngồi ống Tại calorife, sau nhận nhiệt độ sấy cần thiết khơng khí nóng vào phòng sấy tiếp xúc với vật liệu sấy (chè) cấp nhiệt cho nước chè bốc ngồi Trong q trình sấy, khơng khí chuyển động với vận tốc lớn nên có phần chè bị kéo theo khơng khí khỏi phịng sấy Để thu hồi khí thải chè người ta đặt đường ống khơng khí nóng cyclon Khí thải sau khỏi phòng sấy vào cyclon để tách chè theo làm Sau phần khí thải quạt hút đường ống dẫn khí để thải ngồi khơng khí Một phần khí cho tuần hồn trở lại trộn lẫn với khơng khí tạo thành hỗn hợp khí quạt đẩy đẩy vào calorife Hỗn hợp khí nâng nhiệt độ đến nhiệt độ cần thiết vào phòng sấy tiếp tục thực trình sấy Quá trình sấy lại tiếp tục diễn Vật liệu sấy ban đầu có độ ẩm lớn đưa vào phịng sấy qua băng tải nhờ thiết bị hướng vật liệu Vật liệu sấy chuyển động băng tải ngược chiều với ciều chuyển động khơng khí nóng nhận nhiệt trực tiếp từ hỗn hợp khơng khí nóng thực q trình tách ẩm Vật liệu khơ sau sấy cho vào máng lấy SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải PHẦN : CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1 Các ký hiệu G1,G2: Lượng vật liệu trước vào sau khỏi sấy, (Kg/h) , (Kg/h) Gk:Lượng vật liệu khô tuyệt đối qua sấy W1, W2: Độ ẩm vật liệu trước sau sấy, tính theo % khối lượng vật liệu ướt W: Độ ẩm tách khỏi vật liệu qua máy sấy , (Kg/h) L:Lượng khơng khí khơ tuyệt đối qua sấy , (Kg/h) xo:Hàm ẩm khơng khí trước vào caloripher sưởi , (Kg/Kgkkk) x1,x2: Hàm ẩm khơng khí trước vào sấy (sau qua caloripher sưởi) sau khỏi sấy, (Kg/Kgkkk) 3.2 Các thông số ban đầu Thiết kế hệ thống sấy băng tải để sấy chè với suất khoảng 1400tấn/ năm Giả thiết năm nhà máy làm việc 350 ngày ,mỗi ngày làm 20 Vậy suất trung bình G 2= 1400000 = 200 Kg/h 350 * 20 Chè sau thu hoạch sơ chế sơ trước đem vào phòng sấy.Độ ẩm chè lúc đạt khoảng từ (60-65)% Chọn độ ẩm chè trước sấy W1=63%.Để sản phẩm chè sau sấy đạt độ khô,tơi,xốp theo yêu cầu mà không bị gãy vụn,không bị ẩm mốc ta khống chế độ ẩm chè đạt khoảng W2=5% Theo kinh nghiệm chè khô chịu nhiệt độ 1000C.Do ta chọn nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sấy t2=1000C.Để đảm bảo tính kinh tế,giảm tổn thất nhiệt tác nhân sấy mang đồng thời đảm bảo không xảy tượng đọng sương sau sấy,ta chọn t2 cho độ ẩm tương đối không bé không gần trạng thái bão hồ Do nhiệt độ tác nhân khỏi buồng sấy chọn sơ khoảng t2=700C Thông số không khí ngồi trời xác định thành phố Đà Nẵng Như vậy,các thông số ban đầu xác định là: Năng suất tính theo sản phẩm : G2 =200 kg/h Độ ẩm vật liệu vào : W1 = 63% Độ ẩm vật liệu : W2 = 5% Nhiệt độ tác nhân sấy vào : t1 = 1000C Nhiệt độ tác nhân sấy : t2 = 700C Nhiệt độ khơng khí ngồi trời : t0 = 260C ,Pobh =0.0343 at Độ ẩm môi trường : φ = 81% Hàm ẩm khơng khí tính theo cơng thức sau: SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải xo=0.622 ϕ o * Pobh Pkq − ϕ * Pobh {sách QTTBII_ trang 156} o thay số vào ta có xo=0.622 0.81 * 0.0343 =0.0172(kg/kgkkk) 1.033 − 0.81 * 0.0343 -Nhiệt lượng riêng khơng khí: Io=Ckkk*to+xo*ih , ( J/kgkkk ) {sách QTTBII- trang 156} Với Ckkk: nhiệt dung riêng không khí ,J/kg độ Ckkk= 103 J/kg độ to: nhiệt độ khơng kh í to= 26oC ih: nhiệt lượng riêng nước nhiệt độ to , J/kg Nhiệt lượng riêng ih dược xác định theo công thức thực nghiệm ih=ro+Ch *to=(2493+1.97to)103 , J/kg {sách QTTBII _ trang 156} Trong đó: ro=2493*103 :nhiệt lượng riêng nước 0oC Ch= 1.97*103: nhiệt dung riêng nước , J/kg độ Từ ta tính Io=69.76*103 J/kgkkk hay Io=69.76 (kJ/kgkkk) -Trạng thái khơng khí sau khỏi caloripher là: t1=100oC,P1bh=1.02 at Khi qua caloripher sưởi, khơng khí thay đổi nhiệt độ cịn hàm ẩm khơng thay đổi Do x1=xo nên ta có : x1 * Pkq ϕ = (0.622 + x )P 1 1bh = 0.0172 *1.033 =0.027=2.7% (0.622 + 0.0172) *1.02 -Nhiệt lượng riêng khơng khí sau khỏi caloripher là: I1 = t1+(2493+1.97t1)103x1 , (J/Kgkkk) I1 = 100+(2493+1.97*100)*0.0172 = 146.268 ( KJ/Kgkkk ) -Trạng thái khơng khí sau khỏi phòng sấy: t2=70oC , P2bh=0.3177 at -Nếu sấy lý thuyết thì:I1=I2=146.268 (KJ/Kgkkk) Ta có I2=Ckkk*t2+x2*ih , J/Kgkkk Từ hàm ẩm khơng khí x2 = I − C kkk * t I − C kkk * t = (Kg/Kgkkk) ih r0 + C h * t 146.268 * 10 − 10 * 70 =0.029 (Kg/Kgkkk) 2493 *10 + 1.97 *10 * 26 x * Pkq 0.029 *1.033 ϕ2 = = = 0.1496=14.96% (0.622 + x )P2bh (0.622 + 0.029)0.3177 x2 = 3.3 Cân vật liệu SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải 3.3.1 Cân vật liệu cho vật liệu sấy Trong trình sấy ta xem khơng có tượng mát vật liệu,lượng khơng khí khơ tuyệt đối coi khơng bị biến đổi suốt q trình sấy.Vậy lượng vật liệu khô tuyệt đối qua sấy là: 100 − W1 100 − W2 =G2 {sách QTTBII_trang 165} 100 100 Trong đó: W1=63%, W2=5%; G2=200 ( Kg/h.) 100 − Vậy Gk = 200 = 190 (Kg/h) 100 Gk=G1 Lượng ẩm tách khỏi vật liệu trình sấy tính theo cơng thức: W1 − W2 , (Kg/h) {sách QTTBII_ trang 165} 100 − W1 63 − W=200 =313.5 (Kg/h) 100 − 63 W=G2 Lượng vật liệu trước vào phòng sấy G1=G2+W=200+313.5=513.5 (Kg/h) 3.3.2 Cân vật liệu cho khơng khí sấy Cũng vật liệu khơ ,coi lượng khơng khí khơ tuyệt đối qua sấy không bị mát suốt trình sấy.Khi qua trình làm việc ổn định lượng khơng khí vào máy sấy mang theo lượng ẩm :Lx1 Sau sấy xong , lượng ẩm bốc khỏi vật liệu W khơng khí có thêm lượng ẩm W Nếu lượng ẩm khơng khí khỏi sấy Lx2 ta có phương trình cân bằng: {sách QTTBII_ trang 165} Lx1+W=Lx2 W (Kg/h) x − x1 313.5 L= = 26567.8 ( Kg/h) 0.029 − 0.0172 L= Thay số Với L lượng khơng khí khơ cần thiết để làm bốc W kg ẩm vật liệu Ta có,tại t0=260C,ứng với ϕ ρ = 1.185 kg/cm3 Lưu lượng thể tích tác nhân sấy trước vào calorifer là: V= L = 26567.8 = 22420.08 (m3/h) 1.185 ρ0 Vậy lượng khơng khí khơ cần thiết để làm bốc Kg ẩm vật liệu là: l= L = (Kg/Kgẩm) W x − x1 {sách QTTBII_ trang 166} Khi qua calorifer sưởi khơng khí thay đổi nhiệt độ khơng thay đổi hàm ẩm, xo=x1 nên ta có: l= 1 = x − x1 x − x0 SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Thay số vào ta có l= = 84.745 (Kg/Kgẩm) 0.029 − 0.0172 3.4 Quá trình sấy hồi lưu lý thuyết Quá trình hoạt động hệ thống là: Tác nhân sấy khỏi buồng sấy có trang thái t2, ϕ 2,x2 hồi lưu lại với lượng lH thải môi trường lt Khối lượng lH hồ trộn với khơng khí có trạng thái t0, ϕ o ,x0 với lượng l0 Sau hồ trộn,ta lượng khơng khí l ,được quạt hút đẩy vào calorife để gia nhiệt đến trạng thái I1,t1, ϕ1 đẩy vào buồng sấy Vật liệu ẩm có khối lượng G1 vào buồng sấy sản phẩm G2 Tác nhân qua buồng sấy nhận nước bay từ vật liệu sấy đồng thời bị nhiệt nên trạng thái x2 ,t2, ϕ Gọi xM,IM trạng thái hổn hợp khí buồng hồ trộn Ta có: l=lo+lH L=Lo+LH -Chọn tỷ lệ hồi lưu 50% l = 0.5(lo+lH) suy lH=lo Vậy tỷ số hồi lưu n : số kg khơng khí hồi lưu hồ trộn với kg khơng khí ban đầu ( t mơi trường) n= lH ( sách kỹ thuật sấy nông sản _trang 79) lo Vậy hàm ẩm hổn hợp khí tính theo công thức sau: x o + nx { sach QTTBII_ trang 176} (Kg/Kgkkk) 1+ n x +x 0.0172 + 0.029 xM= = = 0.0231 (Kg/Kgkkk) 2 xM= Nhiệt lượng riêng hổn hợp khơng khí là: I + nI (KJ/Kgkkk) 1+ n 69.76 + *146.268 =108.03 (KJ/Kgkkk) IM= 1+1 IM= Ta có: IM=(103+1.97*103xM)tM + 2493*103xM Suy I M − 2493 *10 x M tM= 10 + 1.97 *10 x M Với tM: Nhiệt độ hổn hợp khí Từ đó: Suy tM= 108.03 *10 * −2493 *10 * 0.0231 = 48.250C 3 10 + 1.97 * 10 * 0.0231 , PMbh=0.11(at) SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB ϕ M = Sấy băng tải x M Pkq PMbh ( x M + 0.622) = 0.0231 *1.033 = 0.336= 33.6 % 0.11(0.0231 + 0.622) Lượng khơng khí khơ lưu chuyển thiết bị sấy l= 1 = = 169.5 Kg/Kg ẩm x − x M 0.029 − 0.0231 PHẦN : CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG & TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 4.1 Tính tốn thiết bị 4.1.1Thể tích khơng khí a/Thể tích riêng khơng khí vào thiết bị sấy: v 1= RT1 m3/Kgkkk P − ϕ1 P1bh ,{sách QTTB II- trang 157} Với R=287 (J/KgoK) T1=1000C+273=373K P=1.033(at) P1bh=1.02(at) ϕ 1=0.027 Thay số vào ta có: SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 10 GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải PHẦN : TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 5.1 Calorifer Do u cầu chất lượng sản phẩm chè sau sấy nên dùng tác nhân sấy khơng khí nóng.Khơng khí nóng qua calorifer sưởi nhận nhiệt trực tiếp từ nước bão hồ qua thành ống.Khơng khí dùng để sấy có nhiệt độ theo yêu cầu 1000C,chất truyền nhiệt nước bão boà Thiết bị loại ống chùm,hơi nước bão hoà ống,khơng khí ngồi ống.Hai lưu thể chuyển động chéo dịng 5.1.1 Chọn kích thước truyền nhiệt Chọn ống truyền nhiệt đồng,có gân để nâng hệ số truyền nhiệt,hệ số dẩn nhiệt đồng λ = 385 W/mđộ {sách QTTB tập I_ trang 125} Chọn ống: -Đường kính ngồi ống : dng = 0.03 (m) -Đường kính ống : dtr = 0.025 (m) d ng − d tr -Chiều dày ống : δ -Đường kính gân -Bước gân : : Dg = 1.4dng = 0.042(m) bg = 0.01 m -Chiều cao gân : h = -Chiều dài ống : l = (m) -Số gân ống : m = = D g − d ng = 0.0025 (m) = 0.006 (m) l = 100 bg -Bề dày bước gân : b = 0.002(m) -Tổng chiều dài gân : Lg=b*m=0.002*100=0.2(m) -Tổng chiều dài không gân : Lkg = l-Lg = 1.0-0.2=0.8(m) -Lượng khơng khí cần thiết cho q trình sấy có hồi lưu (theo tính tốn thực tế): l’ = 100( Kg/Kgẩm) L’ = 31350( Kg/h) -Nhiệt độ khơng khí ban đầu hồi lưu : t’M = 48.4oC -Nhiệt độ khơng khí sau khỏi caloripher t1=1000C -Thể tích riêng khơng khí v100oC = v70oC = SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H ρ100 ρ 70 = o = o = 1.057 ,m3/kg 0.946 = 0.97 , m3/kg 1.029 21 GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải v48.4oC = v26oC = vtb = ρ 48.4 ρ 26 = o = o = 0.8 ,m3/kg 1.181 v 26o + v100o = 0.88 , m3/kg 1.125 = 0.93 ,m3/kg -Lượng không khí khơ vào caloripher là: V=L’*vtb = 31350*0.93=29155 , (m3/h) -Hệ số cấp nhiệt đối lưu α : +Nhiệt độ trung bình khơng khí caloripher ttb ttb = thnước- Δt tb Mà: Δt tb = Δt d − Δt c Δt ln d Δt c +Chọn nhiệt độ nước bão hoà vào : thnđ = 130oC +Chọn nhiệt độ nước bão hoà thnc = 105oC Nên ta có: Δt d = t hnd − t d = 130 − 26 = 104 o C Δtc = t hnc − t c = 105 − 100 = o C Thay số vào ta có: Δt tb = 32.5 o C Suy : ttb = 130-32.5 = 97.5oC Ứng với giá trị ttb ta có: ρ = 0.935 (Kg/m3) λ = 3.15 *10 −2 (W/moC) γ = 22.5 *10 −6 (m2/s) μ = 21.7 * 10 (Ns/m2) Pr = 0.69 5.1.2 Tính tốn Diện tìch bề mặt ống : (phía ống) Ftr = π *dtr*l = 3.14*0.025*1.0 = 0.0785( m2) Diện tích mặt ngồi ống: Fng = π * dng*l = 3.14*0.03*1.0= 0.0342 (m2) Diện tích phần bề mặt ngồi ống Fbm = Fgân+Fkgân -Diện tích phần có gân π π Fgân = π * D g * Lg + * D g − * d ng = 0.02705(m2) 4 -Diện tích phần khơng gân SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 22 GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Fkgân = Lkg* π * d ng = 0.8*3.14*0.03=0.07536 (m2) Vậy : Fbm = 0.02705+0.07536 = 0.10241 (m2) Chọn số ống xếp hàng ngang là: i = 20 Khoảng cách ống ống 0.05(m) Khoảng cách ống dến caloripher là:x= 0.01 (m) Tiết diện tự mặt phẳng vng góc với phương chuyển động khơng khí: Ftd=Fng-Ftr=0.0942-0.0785=0.0157 ,m2 Chọn tốc độ dịng khí qua calorifer là: ω kk = m /s Chuẩn số Re: ω *b * 0.01 = 2600 Re = kk g = γ 22.5 * 10 −6 2300< Re< 104.Vậy dịng khí calorifer chảy độ Chuẩn số Nu(tính cho trường hợp lưu thể chảy ngang qua bên chùm ống có gân): ⎛d Nu = C ⎜ ng ⎜b ⎝ g ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ −0.54 ⎛ h *⎜ ⎜b ⎝ g ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ −0.14 n * Re * Pr 0.4 {sách QTTB_trang 226 } Trong : dng : đường kính ngồi ống; dng = 0.03 (m) bg : bước gân ; bg = 0.01 (m) h :chiều cao gân ; hg = 0.006 (m) C,n : đại lượng phụ thuộc cách xếp ống Chọn cách xếp ống thẳng hàng,nên ta có: C=0.116 , n=0.72 Vậy ⎛ 0.03 ⎞ ⎟ ⎝ 0.01 ⎠ −0.54 Nu = 0.116 ⎜ ⎛ 0.006 ⎞ *⎜ ⎟ ⎝ 0.01 ⎠ −0.14 * 2600 0.72 * 0.69 0.4 = 21.6 -Hệ số cấp nhiệt đối lưu: α2 = Nu * λ 21.6 * 0.0315 = = 68.04 (W/m độ) 0.006 bg Hệ số cấp nhiệt từ nước bão hoà đến thành ống α α = 2.04 * A * ( Với r ) 0.25 (W/m2độ) H * Δt H=1.0 : chiều cao ống r : ẩn nhiệt hoá J/kg.Tra bảng I250-sổ tay QTTB tập r=2208*10 −3 J/Kg -Hệ số A có trị số phụ thuộc vào ttb Chọn tT = 1100C:Nhiệt độ thành ống truyền nhiệt Vậy ttb = tT + t hnd 110 + 130 = = 120 o C 2 Sử dụng phương pháp ngoại suy,tra bảng QTTB trang 231 ta có SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 23 GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải A = 188 Δt =130-120=10 C Vậy thay số vào ta tính được: α = 262.8 (W/m2độ) q1 = α * Δ t =262.8*10 = 2628,KJ/Kgẩm Tính hệ số cấp nhiệt từ mặt ngồi ống đến khơng khí chuyển động caloripher α -Lưu thể chảy qua bên ngồi ống thành ống có gân: α = 68.04 (Do chọn tốc độ dòng khí ω kk = m/s ) Hệ số cấp nhiệt đối lưu thực tế: α 2tt =32 W/m2độ Vậy k= + 1 + Fbm Ftr = = 22.4 1 0.10241 + + 262.8 32 0.0785 α α 2tt -Vậy nhiệt lượng riêng: q2 = k*tTB =22.4*120 = 2688 ,KJ/Kgẩm 2628 − 2688 q1 − q *100 = *100 = 2.2% < 5% So sánh 2688 q maz Vậy tất giã thiết chấp nhận 5.1.3 Xác định bề mặt truyền nhiệt -Lượng nhiệt caloripher cung cấp: I2 − Io − Δ {sách QTTB trang 168} x2 − xo Δ = −12.98 J/Kgẩm 146.268 − 69.76 qs = + 12.98 = 6388.38 (J/Kgẩm) 0.029 − 0.0172 qs = Trong đó: Qs = qs*W = 6388.38*313.5 = 2002.757 (KJ/h) -Hiệu suất caloripher lấy η = 0.9 -Lượng nhiệt thực tế caloripher cấp: Qt = Qs = 2002.757 = 2225.286 (KJ/h) 0.9 η -Gọi D lượng nước tiêu tốn 1h Qt = D*r suy D = Qt 2225.286 = = 1021242 (KJ/h) r 2179 *10 −3 -Lượng nhiệt thực tế truyền từ nước ống đến thành ống: Qt = 3.6*k*F* Δt tb Suy F= Qt 1021242 = = 28.3 ( m ) 3.6 * k * Δt tb 3.6 * 22.4 * 32.5 -Bề mặt truyền nhiệt thực: Ft = k*F ; k = 1.2 ÷ đến 1.5 SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 24 GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Chọn k = 1.2 Suy Ft = 1.2*28.3=34(m2) -Bề mặt truyền nhiệt trung bình: Ftb= Fbm + Ftr 0.10241 + 0.0785 = = 0.09 (m ) 2 -Số ống truyền nhiệt caloripher: n= Ft 34 = = 378 ống Ftb 0.09 -Số ống xắp theo chiều ngang: m= n 378 = = 19 ống 20 i -Chọn số ống xếp theo hàng ngang 19 ống Số ống xếp theo hàng dọc 20 ống Vậy kích thước caloripher: +Chiều dài caloripher Lx = (i-1)*0.05+Dg*20+2x , (m) = (20-1)*0.05+0.042*20+2*0.01=1.81 ,m +Chiều rộng caloripher: Bx = (m-1)*0.05+Dg+2x =(19-1)*0.05+0.042*19+2*0.01 = 1.718(m) +Chiều cao caloripher là: Hx =l+2a =1+2*0.1=1.2( m) a:bề dày chắn 5.2 Xyclon 5.2.1 Giới thiệu xyclon: Do yêu cầu độ chè khí thải người ta sử dụng tác nhân sấy khơng khí nóng.Trong q trình sấy khơng khí chuyển động với vận tốc lớn nên phần chè theo khơng khí ngồi.Để thu hồi khí thải chè,người ta đặt đường ống khơng khí nóng xyclon để tách 5.1.2 Tính tốn -Ở nhiệt độ 70oC thể tích riêng khơng khí là: v70oC = 0.97 (m3/Kg) -Lưu lượng khơng khí khỏi phịng sấy (vào xyclon) V2 = L’*v70oC = 3040.95 (m3/h) -Gọi ΔP trở lực cyclon thì: 540< ΔP ΔP < 750 (sách sổ tay QT&TBCNHC tập 1_trang522) ρK ρ K = 1.029 Khối lượng riêng khí 70,0C = 540 Vậy ΔP = 540 * 1.029 = 555.66 ρK -Tốc độ quy ước Wq Chọn SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 25 GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Wq= Sấy băng tải * ΔP ,m/s ξ * ρk Wq = 2.2 ÷ 2.5 (sách ST QT&TBCNHC tập 1_trang522) Chọn Wq=2.5 -Đường kính cyclon là: D= V2 =0.65(m) 0.785 * Wq * 3600 Dựa vào đườnh kính D =650mm, ta chọn cyclon đơn loại LIH-15 -Kích thước cyclon LIH-15 +Chiều cao cửa vào(kích thước bên trong) : a =0.66D=0.4(m) +Chiều cao ống trung tâm có mặt bích : h1 = 1.74D=1.13(m) +Chiều cao phần hình nón : h2 = 2.26D=1.5(m) +Chiều cao phần hình trụ : h3 = 2.0D=1.3(m) +Chiều cao phần bên ống tâm : h4 = 0.3D=0.2(m) +Chiều cao chung : H =4.56D=3(m) +Đường kính ngồi ống : d1 = 0.6D=0.4(m) +Đường kính ống : d2 = 0.4D=0.26(m) +Chiều rộng cửa vào : b1 0.26 D 0.169 = = (m) b 0.13 0.2D +Chiều dài ống cửa vào : l = 0.6D=0.4(m) +Khoảng cánh từ tận đên mặt bích : h5 = 0.32D=0.2(m) +Góc nghiêng nắp cửa vào : α = 15o +Đường kính cyclon : D = 650mm +Hệ số trở lực cyclon : ξ = 105 5.3 Tính tốn trở lực chọn quạt 5.3.1 Giới thiệu quạt -Quạt phận vận chuyển khơng khí tạo áp suất cho dịng khí qua thiết bị :Caloripher,máy sấy, đường ống,cyclon.Năng lượng quạt tạo cung cấp cho dịng khí áp suất động học để di chuyển phần để khắc phục trở lực đường ống vận chuyển -Năng suất quạt đặc trưng thể tích khí vào hay thiết bị sấy -Sử dụng hai quạt: +Một dùng để hút khí thải cyclon vào caloripher +Một vừa hút khí khí thải hồi lưu vào caloripher 5.3.2 Tính trở lực tồn q trình 1.Trở lực từ miệng quạt đến calorifer Chọn ống nối từ miệng quạt đến caloripher có đường kính 0.3 (m ),dài l= 3m -Vận tốc khí ống là: L' 3600 * ρ * F ρ = 1.06 Kg/m3 t’M =48.4oC ωd = Ta có SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 26 GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB F= Sấy băng tải π *d2 = 3.14 * 0.3 = 0.07065 ( m2) L’ = 31350 (Kg/h) ω d = 11.6 (m/s) Vậy Chuẩn số Reynol : ω *d 11.6 * 0.3 = = 20 *10 Re = d −6 γ 48.4 16.75 *10 o Re = 20*10 >10 Vậy khơng khí ống theo chế độ chảy xốy -Chuyển động chảy xoáy chia làm vùng +Vùng 1: Nhẵn thuỷ lực học: Khu vực độ nhám không ảnh hưởng đến hệ số ma sát 8 ⎛ d ⎞7 ⎛ ⎞ Regh = ⎜ ⎟ = ⎜ − ⎟ = 56494.23 ⎝ 10 ⎠ ⎝ε ⎠ ε =10 −4 : Độ nhám tuyết đối tôn ( Bảng II-15-sổ tay QTTB-trang 381) +Vùng 2: Khu vực nhám:Khu vực hệ số ma sát phụ thuộc vào độ nhám mà không phụ thuộc vào Re 9 ⎛ ⎞ ⎛ d ⎞8 Ren = 220* ⎜ ⎟ =220* ⎜ −4 ⎟ = 179549.5 ⎝ 10 ⎠ ⎝ε ⎠ Vậy Regh10 :Vậy khơng khí chuyển động theo chế độ xốy Re = F2 = 0.032 F1 Tra bảng QTTB I trang 338 ξ = 0.95 Tỉ số Vậy trở lực đột thu caloripher là: ω kk ΔP4 = ξ * ρ = 58.5 (N/m2) 5.Trở lực đường ống dẫn khơng khí từ caloifer đến phịng sấy +Chọn đường ống dài (m) +Đường kính ống d =0.3 (m) -Tính tốn giống ống từ miệng quạt đến caloripher ta được: Regh104 khơng khí chuyển động theo chế độ chảy xoáy λ * l * ξ * ω 0.0162 * 1.5 * 0.996 * 11.9 Re= ΔP9 = = 2*d * 0.3 = 5.7 (N/m2) + Đoạn 2:từ cuối đoạn đến xyclon,chọn ống có đường kính 3(m),dài l=8(m) λ * l * ξ * ω 0.0162 * * 0.996 *11.9 ΔP10 = = = 30.5 (N/m2) 2*d * 0.3 10.Trở lực đường ống dẫn khí tuần hồn Chọn đường ống có đường kính d=3m,dài l=1.5m λ * l * ξ * ω 0.0162 * 1.5 * 0.996 *11.9 ΔP11 = 2*d = * 0.3 11.Trở lực đường ống dẫn khí từ quạt hút đến xyclon Chọn đường ống có đường kính d=3m,dài l=4m λ * j * ξ * ω 0.0162 * * 0.996 *11.9 ΔP12 = 2*d = * 0.3 = 5.7 (N/m2) = 15.2 (N/m2) 12.Trở lực khuỷu Từ phòng sấy ra: α = 90 , ξ = 1.1 (Sách TT& thiết kế hệ thống sấy_trang 352) 11.9 ω ΔP12 = ξ * ρ * = 1.1 * 0.996 * = 77.6 (N/m2) 2 13.Trở lực chạc Ta có F3/F2=1&V3/V2=1 suy A=0.6& ξ '= 2.0 (Sách St QTTB&CNHC tập1_tr390) Do ξ = A * ξ ' = 0.6 * 2.0 = 1.2 11.9 ω2 ΔP13 = ξ * ρ * = 1.2 * 0.996 = 84.6 (N/m2) 2 14.Trở lực xyclon SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 30 GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Chọn ΔP14 = 590 (N/m ) 15.Trở lực toàn hệ thống ΔP = ΔP1 + + ΔP14 ΔP = 2128.11 (N/m2) 5.4 Tính công suất quạt chọn quạt 5.4.1 Quạt đẩy hỗn hợp khí vào xyclon Lưu lượng đẩy vào: Qđ = Vđ = L’*vt’M = 27588(m3/h) -Áp suất làm việc toàn phần: ' 273 + t M 760 ρ k * * {sổ tay QTTB I trang 463} H = H p* 293 760.8 ρ Với : Hp : Trở lực tính tốn hệ thống Hp = ΔP =2128.11 (N/m2) t’M : Nhiệt độ làm việc hổn hợp khí t’M = 48.4oC B = 760.8 mmHg : áp suất chổ đặt quạt ρ :Khối lượng riêng của khí đktc ρ = 1.181Kg / m ρ k : khối lượng riêng khí đk làm việc ρ k = 1.08 ,Kg/m3 H = 2128.11* 273 + 48.4 760 1.08 * * = 2019.8 ,N/m 293 760.8 1.181 -Công suất trục động điện : N= Với Q*HP * g *ρ , KW {st QTTB I trang 463} 1000 *η q *η tr η tr = 0.95 : Truyền động qua bánh đai η q : Hiệu suất quạt lấy 72% Q = 181.275 m3/h = 0.050359 m3/s) Q : Năng suất quạt:Q=181.275 (m3/h)=0.05035(m3/s) N= 0.05035 * 2015.72 * 9.81 *1.08 = 1.57, KW 1000 * 0.72 * 0.95 -Công suất thiết lập động điện: Nđc = N*k3 ,(KW) Với k3 hệ số dự trữ N = 1.57 chọn k3 = 1.2 {bảng II-48 trang 64 ST QTTB I} Suy N = 1.57*1.2=1.884,( KW) 5.4.2 Quạt hút khí thải xyclon -Lưu lượng hút: Qh = L’*v700C=30409.5 (m3/h) -Q trình tính tốn +Áp suất làm việc tồn phần: H =1987.9,( N/m2) +Cơng suất động điện: SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 31 GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải N = 1.45,KW +Công suất thiết lập động điện: Nđc = 1.45*1.25=1.8125, KW 5.4.3 Chọn quạt Cả hai quạt sử dụng quạt ly tâm loại II4.70No4 {sổ tay QTTB I trang 482}với hiệu suất η = 0.72 PHẦN : KẾT LUẬN Sau hoàn thành xong đồ án giúp em tìm hiểu sâu kỹ thuật sấy,đặc biệt nguyên tắc hoạt động cách tính tốn thiết kế hệ thống sấy.Mục đích tầm quan trọng thiết bị sấy kiểu băng tải quy trình sản xuất Vì đồ án môn học mà em tiếp xúc,phần tài liệu tham khảo hạn chế kiến thức cịn hạn hẹp.Hơn cơng thức tính tốn cịn mang tính tương đối,nhiều hệ số tự chọn dẫn đến sai lệch kết Tuy nhiên,cùng với giúp đỡ bạn bè,đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy giáo giúp em hoàn thành đồ án Em chân thành cảm ơn SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 32 GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải PHẦN 7: TÀI LIỆU THAM KHẢO Cơ sở QT&CNHC tập _NXB ĐH&TH Chuyên nghiệp Kỹ thuật sấy nông sản _NXB KHKT Hà Nội _1991 Sổ tay QTTB&CNHC tập1 Sổ tay QTTB&CNHC tập Tính tốn thiết kế hệ thống sấy_ Trần Văn Phú_NXB GD_2001 SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 33 GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải PHẦN : MỤC LỤC Phần 1: Mở đầu Phần 2: Sơ đồ công nghệ sấy & thuyết minh Phần 3: Cân vật chất Phần 4: Cân nhiệt lượng &tính tốn thiết bị Trang Trang Trang Trang 10 Phần 5: Tính tốn chọn thiết bị phụ Trang Phần 6: Kết luận Trang Phần 7: Tài liệu tham khảo Trang Phần 8: Mục lục Trang 21 33 34 35 SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H 34 GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H Sấy băng tải 35 GVHD: Nguyễn Dân ... Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Trong sấy nông sản,nhiệt độ vật liệu sấy khỏi thiết bị sấy lấy thấp nhiệt độ tác nhân sấy tương ứng từ (5 ÷ 10)0C.Trong hệ thống sấy ,vật liệu sấy tác nhân sấy. .. ĐỀ TÀI SVTH: Nguyễn Thị Tư Diệp_02H GVHD: Nguyễn Dân Đồ án môn học: QTTB Sấy băng tải Để thực trình sấy, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị như: thiết bị sấy ( buồng sấy, hầm sấy, thiết. .. bị sấy kiểu băng tải, máy sấy thùng quay, sấy phun, sấy tầng sôi, máy sấy trục … ), thiết bị đốt nóng tác nhân, quạt, bơm số thiết bị phụ khác, … Trong đồ án em tính tốn thiết kế thiết bị sấy